Účinky bezlepkové diety na diabetes mellitus 1. typu u dětí

Strategie výzkumu A. SPECIFICKÉ CÍLE

Pokračující nárůst incidence diabetu mellitu 1. typu (T1DM) v celosvětovém měřítku neodpovídá úspěšným snahám o prevenci nebo zmírnění tohoto onemocnění. Kromě toho existuje obrovská mezera v našem chápání přilehlého gastrointestinálního prostředí, ve kterém dochází k destruktivnímu procesu pankreatických ostrůvků a vede k závislosti na inzulínu u T1DM. Největší nárůst výskytu diabetu 1. typu za poslední desetiletí nastal u dětí mladších 5 let, což je skupina zvláště citlivá na morbiditu a mortalitu související s diabetem. Invazivní metodologie prostřednictvím píchání do prstu pro monitorování glukózy a subkutánní injekce inzulínu zůstávají standardem péče požadované pro přežití pacienta. Bylo provedeno mnoho intervenčních studií na základě nedostatečně podložených znalostí mechanismů (předpokládá se, že jsou výhradně autoimunitní) způsobujících trvalou destrukci beta-buněk u diabetu 1. typu. Téměř všechny intervenční studie u nově vzniklého diabetu 1. typu ukazují pouze přechodné zlepšení produkce inzulínu (až 6 měsíců) s následným poklesem na hladiny podobné kontrolním ramenům. Kromě toho existují vědecké argumenty a údaje, které naznačují, že se mohou podílet neautoimunitní patogenní mechanismy, možná v toxičtějším a generalizovaném postižení slinivky břišní. Nedávné důkazy, že beta-buňky pokračují v regeneraci slinivky břišní u pacientů s dlouhodobým diabetem 1. typu, nabízejí naději, že proces onemocnění vedoucí k závislosti na inzulínu může být zvrácen, pokud se destrukce ostrůvků zastaví v kritickém časovém okně.

Souvislost mezi diabetem 1. typu a střevním mikrobiomem se aktivně zkoumá. Nové důkazy naznačují roli střevního mikrobiomu při ničení a ochraně ostrůvků v experimentálních modelech náchylných k diabetu 1. Kromě toho bylo u geneticky zavedených myších modelů onemocnění zabráněno diabetu 1. typu, když byla tato zvířata omezena na bezlepkovou dietu. Specifickou hypotézou, kterou se zabývá tato přihláška, je, že bezlepková dieta zavedená krátce po diagnóze může zvrátit nebo zastavit progresi diabetu 1. typu u dětí a dospívajících. Náš navrhovaný mechanismus spočívá v tom, že bezlepková dieta zachovává produkci endogenního inzulínu změnou střevní mikroflóry směrem ke kmenům, které jsou ze své podstaty méně toxické pro ostrůvky. Studie je určena pro komplexní posouzení role bezlepkové diety u dětí s T1DM. Specifickým cílem je snížit nebo modifikovat střevní mikroflóru pacientů v rané fázi procesu onemocnění jako možný prostředek k zastavení destrukce ostrůvků. Specifické měřitelné cíle současné aplikace nastiňují inovativní přístup k zahájení identifikace ochranných účinků beta-buněk u specifických změn ve střevní flóře, které mohou být terapeuticky vyvinuty ke zlepšení diabetu 1. typu.

Specifický cíl 1: Zjistit vliv bezlepkové diety na endogenní sekreci inzulínu a morfologii pankreatu u dětí a dospívajících s nově vzniklým diabetem 1. typu.

Specifický cíl 2: Zjistit vliv bezlepkové diety na střevní flóru pacientů s nově vzniklým diabetem 1. typu.

Výsledná data umožní určit vztah mezi střevní flórou a funkcí beta-buněk u pacientů s nově vzniklým diabetem.

Souhrnně jsou navrhované studie inovativní pro nově vzniklý T1DM u dětí. Velká populace těchto pacientů v současnosti dostává péči na dětských diabetologických klinikách Univerzity Loma Linda (LLU), které v současnosti poskytují péči přibližně 2000 pacientům s T1DM. V dětské nemocnici LLU je každý týden diagnostikováno v průměru tři až pět pacientů s nově vzniklým T1DM. Tento návrh je v souladu s výzkumným tématem univerzity, které se zaměřuje na stravu a zdraví, a je velmi v souladu s posláním instituce „Celkovitost“. Ve spolupráci s novým Genomickým centrem v LLU máme jedinečnou příležitost zhodnotit nový mechanismus T1DM. V budoucnu to může vést k trvalému výzkumnému programu diety jako terapie diabetu 1. typu, umožní našemu webu navrhnout a propagovat multicentrické studie v této oblasti a optimalizovat naše šance na získání štědrého extramurálního financování.

Předběžná data z této studie budou tvořit základ pro žádost RO1.

B. Význam Diabetes mellitus 1. typu je nejčastějším metabolickým onemocněním dětského věku. Podle Centers for Disease Control and Prevention je jen ve Spojených státech každý rok diagnostikován diabetes mellitus 1. typu (T1DM) přibližně u dvaceti tisíc dětí. Incidence T1DM celosvětově stále roste. K největšímu nárůstu celosvětové incidence T1DM za poslední dvě desetiletí došlo u dětí mladších 5 let, což je skupina zvláště citlivá na morbiditu a mortalitu související s diabetem. Jako jedno z nejčastějších chronických onemocnění u dětí byl T1DM rozsáhle studován a došlo k závěru, že je důsledkem autoimunitní destrukce beta-buněk pankreatických ostrůvků produkujících inzulín u geneticky náchylných jedinců. Navzdory zvyšující se prevalenci diabetu 2. typu zůstává T1DM nejběžnější formou diabetu v dětství a představuje přibližně dvě třetiny nových diagnóz diabetu u pacientů do 19 let ve Spojených státech. Akutní komplikace T1DM zahrnují hypoglykémii, ketoacidózu a těžkou psychopatologii, z nichž všechny jsou potenciálně fatální. Počátky hluboce invalidizujících dlouhodobých komplikací, jako je slepota, selhání ledvin a amputace, mohou být významně odstraněny, pokud je glykemická kontrola udržována včas na počátku onemocnění.

Objevuje se velké množství údajů o úloze střevního mikrobiomu ve zdraví a nemoci. Nedávné studie poskytly určité důkazy o úloze strukturální modulace střevní mikroflóry v patogenezi diabetu 2. typu, typu diabetu, který je častější u dospělých. Podobné důkazy byly pozorovány u jiných poruch, jako je obezita a kardiovaskulární onemocnění. Tyto studie naznačují, že změny ve složení střevní mikroflóry mohou být spojeny s rozvojem několika nemocí, ale u pacientů s diabetem 1. typu to zatím není jasné.

V poslední době se zvláštní pozornost soustředila na roli střevních bakterií při ničení a ochraně pankreatických ostrůvků. To bylo nejprve studováno na experimentálních modelech náchylných k T1DM. Vzhledem k tomu, že protein související s diabetem typu 1 byl identifikován v pšenici, myší modely T1DM vykazovaly snížení podskupin buněk souvisejících s diabetem, když byly nasazeny na dietu bez pšenice. Diabetesu 1. typu bylo navíc zabráněno u geneticky zavedených myších modelů nemoci, když byly omezeny na bezlepkovou dietu.

U malých dětí, které jsou geneticky náchylné k T1DM, byly střevní bakterie výrazně méně rozmanité a méně stabilní ve skupině, u které se vyvinula autoimunita diabetu 1. Zajímavé jsou zprávy o zvýšené incidenci diabetu 1. typu u dětí, které byly po retrospektivním přehledu léčeny inhibitory protonové pumpy (NIH, osobní sdělení). Kromě toho existuje publikovaná zpráva o remisi T1DM u 6letého dítěte udržovaného striktním dodržováním bezlepkové diety bez jakékoli inzulínové terapie. To spustilo multicentrickou pilotní studii, která v současnosti probíhá v severní Evropě, s předběžnými údaji naznačujícími, že bezlepková dieta může u dospělých s diabetem 1. typu zachovat sekreci inzulínu. Pokud je nám známo, žádný z pacientů udržovaných na bezlepkové dietě dosud neprošel studiemi střevního mikrobiomu.

Na LLU, tři roky po diagnóze diabetu 1. typu, si jeden 17letý pacient na dětských diabetologických klinikách Loma Linda University udržel vynikající glykemickou kontrolu navzdory neobvykle nízké potřebě inzulínu (takzvaná prodloužená líbánková fáze) dodržováním bezlepkové diety . U dalších dvou pacientů na LLU ve věku 3 a 4 let došlo k významnému poklesu potřeby inzulinu (na líbánkové dávky, tj. celková denní dávka inzulinu nižší než 0,5 jednotky na kg), což si vyžádalo přerušení inzulinové pumpy v jednom případě po šesti měsících od bezlepkovou dietu.

Celkově vzato, výše uvedené údaje a případy nám naznačovaly, že změna střevní mikroflóry na začátku onemocnění prostřednictvím bezlepkové diety může významně zachovat endogenní produkci inzulínu, čímž se minimalizuje potřeba injekcí inzulínu a optimalizuje se dlouhodobý zdravotní stav u pacientů s diabetes 1. typu.

Přístup k velké populaci pacientů s T1DM v Univerzitní dětské nemocnici Loma Linda a na klinikách nabízí jedinečnou příležitost prozkoumat tento nový dietní přístup, který může přispět k naklonění rovnováhy ve slinivce k funkci ostrůvků a regeneraci. Po optimalizaci to pacientům s T1DM připraví cestu k dosažení nezávislosti na inzulínu.

C. Inovace Tento návrh zpochybňuje tradiční a široce přijímaný autoimunitní mechanismus pro rozvoj T1DM a přidává k našim předchozím údajům o roli okolních přímých toxických faktorů při rozvoji T1DM u dětí. Ve velké studii případové kontroly jsme již dříve popsali novou významnou souvislost mezi diabetem 1. typu a kumulativní expozicí okolnímu ozónu od narození do doby diagnózy. Navíc jsme již ukázali, že u pacientů do 5 let, což je skupina s celosvětově největším nárůstem incidence, často chybí důkaz o známých autoimunitních markerech diabetu 1. typu. Navíc rychlé tempo nárůstu incidence a poklesu věku T1DM naznačuje, že v patogenezi onemocnění u dětí hrají klíčovou roli spíše agresivní toxické prvky než pomalý autoimunitní proces.

Projekt představuje novou potenciální etiologii diabetu 1. typu u lidí: Bakteriální hypotézu. Zde zkoumáme nový, mimořádně bezpečný a potenciálně léčebný přístup k T1DM, sestávající z pouhé dietní úpravy za účelem změny střevní mikroflóry směrem k tolerantnějšímu prostředí pro sekreci inzulínu. Většina intervenčních studií u nově vzniklého T1DM měla otevřený design a v mnoha studiích vedlejší účinky zkoumané látky umožnily zúčastněným subjektům vědět, zda dostali aktivní lék či nikoli. Interpretace výsledků většiny dosavadních intervenčních studií tedy nemůže být považována za přesnou vzhledem k pravděpodobnému placebo efektu. Současný design studie zahrnuje placebo efekt jak u studovaných, tak u kontrolních subjektů. Pokud je nám známo, jedná se o první randomizovanou placebem kontrolovanou studii testující účinek úpravy stravy na střevní flóru a kontrolu glykémie u dětí s nově diagnostikovaným diabetem 1. typu.

D. Přístup

Toto je randomizovaná kontrolovaná klinická studie testující účinek změny střevních bakterií prostřednictvím bezlepkové diety na rychlost a závažnost destrukce ostrůvků u T1DM během šesti měsíců od diagnózy. Projekt zahrnuje úpravu obsahu jídla, frekvence a rychlosti konzumace a hodnocení bakteriální střevní flóry a endogenní produkce inzulínu do jednoho roku po zařazení. Současný návrh je založen na naší současné úrovni znalostí o procesu onemocnění T1DM, výhradách v současných intervenčních studiích a potřebě intervencí s minimálními vedlejšími účinky u dětí.

Cílem současného návrhu je změnit střevní flóru, aby se snížil únik bakterií v žaludku a dvanáctníku způsobem, který může mít přímé detoxikační účinky na přilehlou slinivku a její buňky ostrůvků produkujících inzulín. Návrh testuje účinek vyloučení lepku ze stravy na snížení nebo změnu střevní flóry způsobem vedoucím k sekreci inzulínu beta buňkami. Vzhledem k tomu, že množství bakterií vstupujících do dvanácterníku je extrémně závislé na typu jídla a také na objemu každého jídla, může se prokázaný přínos konzumace malých častých jídel ukázat jako zvláště užitečný u pacientů s DM 1. typu. Navrhovaná dietní intervence pravděpodobně podstatně ovlivní bakteriální flóru v duodenu, aniž by způsobila nějaké významné poškození zdraví, růstu nebo vývoje dětí.

D1. Specifický cíl 1: Zjistit vliv bezlepkové diety na endogenní sekreci inzulínu u dětí a dospívajících s nově vzniklým diabetem 1. typu.

Nábor předmětu a velikost vzorku. Subjekty s diagnózou diabetu 1. typu budou rekrutovány z dětských nemocnic a klinik LLU během prvních šesti měsíců od diagnózy. Zúčastněné subjekty budou náhodně rozděleny do jedné ze dvou studijních skupin, z nichž každá se skládá z 25 až 30 subjektů, aby poskytly 80% sílu k detekci významného rozdílu v produkci endogenního inzulínu (plocha pod křivkou C-peptidu v testu tolerance smíšeného jídla).

Kritéria pro zařazení: Věk: 1-17 let; diagnóza diabetu 1. typu do 6 měsíců od zařazení; rodič nebo opatrovník ochotný podepsat informovaný souhlas s dodržováním léčby bazálním bolusovým inzulinem, jakož i studijních postupů a dietních pokynů.

Kritéria vyloučení: Diabetes diagnostikovaný do jednoho roku věku; pacienti se známou malabsorpcí nebo podvýživou; hodnota glykosylovaného hemoglobinu HbA1C vyšší než 9 % za tři měsíce po diagnóze (obecný screening nedodržování pokynů pro léčbu).

Časové body hodnocení studia jsou: zápis, 3 měsíce, 6 měsíců, 9 měsíců a 12 měsíců.

Jediné postupy, které je třeba provádět nad rámec běžné péče o diabetes 1. typu, jsou: odběr vzorků stolice při zařazení a ve 3, 6, 9 a 12 měsících; a testy tolerance smíšeného jídla (MMTT) při zápisu a v 6. a 12. měsíci. MMTT je standardní výzkumný nástroj pro hodnocení funkční rezervy ostrůvků měřením bazální a stimulované glykémie a C-peptidu v 30minutových intervalech během dvou hodin před (čas nula) a po standardní vysokokalorické formuli.

Při diagnóze budou všichni jedinci podrobeni rutinnímu laboratornímu testování podle protokolu diabetu, které zahrnuje autoimunitní protilátky proti diabetu: dekarboxylázu kyseliny glutamové, protilátky z ostrůvkových buněk, autoprotilátky inzulínu, protilátky proti transportéru zinku 8, stejně jako protilátky proti štítné žláze a celiakii. Při počátečním hodnocení bude také měřen lipidový panel nalačno a hormon stimulující štítnou žlázu (TSH). Hladina 25 hydroxyvitaminu D bude měřena na začátku pro screening malabsorpce a nutričního deficitu, zejména s ohledem na suspektní roli vitaminu D u T1DM.

Standard péče o diabetes 1. typu zahrnuje čtvrtletní setkání s diabetologickým týmem zahrnujícím lékaře, sestry, dietologa spolu se čtvrtletním hodnocením glukózového profilu, glykosylovaného hemoglobinu (HbA1C) a vhodnosti inzulinových léčebných režimů s případnými úpravami.

Předměty studia budou rozděleny do dvou skupin takto:

Subjekty studijní skupiny A budou dostávat standardní režimy bazálního bolusu inzulínu T1DM vedené lékaři, sestrami a nutriční konzultací, aby byla zajištěna dostatečná znalost doporučení ohledně diety pro diabetes a dávkování inzulínu na bázi sacharidů. Kromě toho subjekty obdrží pokyny ke konzumaci „bezlepkové“ diety (např. nahradit bílé pečivo a brambory rýží, bezlepkovým chlebem a jinými potravinami). Skupina A bude také podporována, aby prodloužila dobu konzumace každého jídla a snížila objem jídel včetně objemu tekutin (tj. subjekt může jíst stejný požadovaný objem jídla, ale v menších častějších jídlech).

Studijní skupina B obdrží standardní pokyny pro režim bazálního bolusu inzulinu T1DM od stejných lékařů, sester a nutričního specialisty, ale budou jí poskytnuta normální doporučení týkající se jídla pro subjekty s T1DM bez jakéhokoli omezení příjmu lepku nebo objemu. Denní doporučení týkající se kalorií a sacharidů budou přizpůsobena věku a nebudou se lišit mezi oběma studijními skupinami.

Jedinci, kteří vykazují silný sérologický důkaz přecitlivělosti na lepek, budou vyloučeni ze dvou hlavních studijních skupin a budou zahájena bezlepková dieta. Jejich data budou retrospektivně sledována z hlediska jakýchkoli významných rozdílů ve výsledcích, které lze připsat samotné již existující přecitlivělosti na lepek.

Střevní bakterie budou studovány v každém časovém bodě hodnocení prostřednictvím odběru vzorků stolice v obou studijních skupinách.

Glykosylovaný hemoglobin A1C (HbA1C) bude měřen při diagnóze a každé tři měsíce spolu s posouzením dietologa, aby bylo zajištěno dodržování stanovených dietních pokynů.

Testování tolerance smíšeného jídla pro měření bazálního a stimulovaného C-peptidu bude provedeno při zařazení a 6 měsíců a jeden rok po zařazení. Vrcholové hladiny a plochy pod křivkou pro stimulovaný C-peptid budou porovnány mezi intervenovanou a kontrolní skupinou.

Každý časový bod hodnocení bude zahrnovat odběr vzorků stolice pro charakterizaci bakteriální flóry střeva v průběhu času. Testování stolice v každém časovém bodě bude zahrnovat pravidelnou identifikaci bakteriálního kmene a také genomické hodnocení.