Effekten af ​​en glutenfri diæt på permeabiliteten af ​​blodhjernebarrieren hos patienter med CIS

Baggrund:

Afbrydelse af blod-hjernebarrieren (BBB) ​​menes at spille en afgørende rolle i patogenesen af ​​multipel sklerose (MS). Cramer et al. (2014) fandt øget BBB-permeabilitet hos MS-patienter sammenlignet med raske kontroller (HC) med højere værdier i tilfælde med nylige tilbagefald (1). Endvidere kan BBB-permeabilitet bidrage til at forudsige omdannelsen af ​​optisk neuritis (ON) til MS (2). I samme undersøgelse blev der fundet signifikante sammenhænge mellem BBB-permeabilitet, leukocyttal og niveauer af kemokinet CXCL10 i cerebrospinalvæske (CSF). Kemokiner menes at bidrage til MS-patogenese ved at tiltrække leukocytpopulationer til CNS.

Sørensen et al. (1999) fandt forhøjede niveauer af cytokinerne CXCL9, CXCL10 og CCL5 sammen med deres receptorer CXCR3 og CCR5 på leukocytter i CSF fra MS-patienter under angreb (3). CXCR3 udtrykkes i humane enterocytter, endotelceller i BBB og en række forskellige immunceller. Forhøjet ekspression af CXCR3 er også blevet målt på T-celler fra MS-patienter sammenlignet med HC, og hos patienter under tilbagefald sammenlignet med remission (4). Eksponering af intestinale epitelcellelinjer for gliadin har vist sig at aktivere kemokinreceptoren CXCR3 og dermed føre til frigivelse af zonulin (5). Ex vivo eksperimenter illustrerede, at zonulin, der er blevet identificeret som præ-haptoglobin 2, fører til en tids- og dosisafhængig, reversibel reduktion af den transepiteliale elektriske modstand (TEER) af murin tyndtarmslimhinde (6). Virkningerne af zonulin på tarmens permeabilitet antages at skyldes forstyrrelse af den tætte forbindelsesintegritet.

Et pilotstudie (7) viste en højere andel af individer med øget intestinal permeabilitet blandt patienter med MS sammenlignet med kønsmatchet HC. Et randomiseret klinisk forsøg viste gavnlige effekter af en glutenfri diæt (GFD) på årlig tilbagefaldsrate, læsional aktivitet og udvidet handicapstatusskala (EDSS) hos patienter med recidiverende-remitterende MS (RRMS), sammenlignet med en almindelig diæt (8 ). Derudover kunne fund af signifikant højere titere af IgA mod gliadin, gluten og kasein hos MS-patienter sammenlignet med HC indikere en rolle af ernæringsmæssige faktorer i MS (8).

Glutens rolle i patogenesen af ​​cøliaki (CD) er etableret. I CD medfører diætindtag af gluten udviklingen af ​​autoantistoffer mod enzymet transglutaminase 2 (TG2). Obduktioner af hvid substans har vist TG2-immunreaktivitet i astrocytter fra aktiverede MS-læsioner (9). Ydermere førte behandling med TG2-hæmmere til svækkelse af demyelinisering og kliniske deficit hos rotter med kronisk-relapserende eksperimentel autoimmun encephalomyelitis (EAE) (10). En GFD er også blevet dokumenteret til at beskytte mod type 1 diabetes (T1D) hos mus (11) og forlænge den asymptomatiske periode efter diagnosen T1D hos mennesker (12).

Endelig er gliadinfragmenter blevet dokumenteret at stimulere produktionen af ​​TNF-a og IL-8 i humane monocytter direkte (13). TNF-α har også vist sig at have en regulerende effekt på zonulin og at øge permeabiliteten af ​​endotel- og epitelcellelagene (14), hvilket kunne være en indirekte mekanisme, hvorigennem gluten kan inducere ændringer i tarmen og muligvis også BBB-permeabilitet. Et højt glutenindtag kunne derved ikke blot øge tilstrømningen af ​​antigener, men også aktivere veje i det medfødte immunsystem. Dette kan teoretisk bidrage til at etablere et inflammatorisk miljø og derved lette aktiveringen af ​​autoreaktive T-celler. Det kunne antages, at glutens rolle i autoimmunitet ikke er begrænset til, at gluten i sig selv genkendes som et antigen af ​​mennesker med specifikke HLA-genotyper, men gluten kan også øge risikoen for at miste tolerance over for andre antigener.

Formål:

Studiet har til formål at undersøge, om en GFD kan bidrage til at reducere BBB-permeabilitet hos patienter med ON, andet klinisk isoleret syndrom (CIS) og MS. Endvidere søger undersøgelsen at identificere mulige effekter af en GFD på markører for systemisk såvel som CNS-inflammation. Til sidst måles tarmens permeabilitet for at undersøge, om der er nogen sammenhæng mellem permeabiliteten af ​​tarmen og BBB samt betændelsestilstanden i tarmen og CNS. Evaluering af virkningerne af glutenindtag på sygdomsprogression kan bidrage til at identificere afgørende mekanismer, der ligger til grund for patogenesen af ​​CIS og MS, styre fremtidig forskning og designe nye, optimerede behandlingsprotokoller.

Hypotese:

Gluten kan øge tarmpermeabiliteten og derved øge antigentilstrømningen muligvis ved at aktivere CXCR3 på enterocytter. Øget tarmpermeabilitet, tarmbetændelse og absorption af større gliadinmolekyler kan være forbundet med øget permeabilitet af BBB. Aktivering af BBB-endotelceller kan føre til tab af tight junctional integritet, men også øget integrinekspression og derved øget ekstravasation af immunceller ind i CNS.

Forventet forskningsværdi:

Studiet kan bidrage til en bedre forståelse af patologierne ved ON og MS og give grundlag for udvikling af nye behandlingsprotokoller. Gennemførelse af evidensbaseret forskning vedrørende glutenindtagelsens mulige effekter på udviklingen af ​​autoimmune sygdomme vil reducere misinformation samt belyse praktiske udfordringer forbundet med implementering af diætinterventioner til behandlingsformål. Undersøgelsen er godkendt af den videnskabsetiske komité.

Metoder:

Forsøget er et klinisk kontrolleret, åbent interventionsstudie med 40 patienter med nyligt diagnosticeret CIS eller MS. Patienterne vil blive opdelt i en interventionsgruppe og en kontrolgruppe, hver på 20 patienter. Interventionsgruppen vil afholde sig fra gluten i seks måneder, mens patienter i kontrolgruppen vil bevare deres sædvanlige kostvaner. Før og efter interventionsperioden vil der blive udført en række forskellige målinger. Disse omfatter:

• Antropometriske målinger: udført for at overvåge mulige effekter af GFD på deltagernes kropssammensætning.
• Kost- og livsstilsundersøgelser: bruges til at overvåge deltagernes kostvaner, rygestatus, motion, fysisk aktivitet, søvnmønster og livskvalitet.
• Kliniske mål: Tilbagefald, udvidet handicapstatusskala (EDSS), MS-diagnose, sygdomsmodificerende behandling, T2-læsioner og læsionsbelastning. Behandlingsstatus og nylige tilbagefald vil blive brugt som kovariater i den logistiske regressionsanalyse.
• Dynamisk kontrastforstærket MR: bruges til at måle permeabiliteten af ​​BBB i flere vævssubtyper (normalt forekommende hvidt stof og gråt stof og MS-læsioner) som segmenteret på højopløsnings T2 FLAIR og 3D T1 vægtede billeder. Antallet af nye eller forstærkende læsioner overvåges.
• Intestinal permeabilitetstest: Udført for at måle intestinal permeabilitet og absorptionskapacitet.
• Lumbalpunktur: bruges til at bestemme sygdomsaktivitet i CNS. Analyser omfatter præ-haptoglobin 2, oligoklonale bånd, TNF-α, IL-1β, IL-8, INF-y, CXCL9, CXCL10, CCL5, immuncelletal, ekspression af CXCR3 på immunceller.
• Blodprøver: bruges til at bestemme graden af ​​inflammation uden for CNS og diagnosticere cøliaki. Analyser omfatter S100β, præ-haptoglobin 2, anti-gliadin antistoffer, CRP, TNF-α, IL-1β, INF-γ, immuncelletal, ekspression af CXCR3 på immunceller, endotoksin, intestinalt fedtsyrebindende protein, 25-( OH)-cholecalciferol.
• Fækale prøver: bruges til at måle tarmmikrobiotaprofilering og kortkædede fedtsyrer.

BBB og intestinal permeabilitet vil ikke kun blive målt gennem henholdsvis en MR-scanning og en intestinal permeabilitetstest, men også ved hjælp af biomarkøren zonulin. Det er værd at bemærke, at vores målinger af zonulin i CSF (for BBB-permeabilitet) og serum (for intestinal permeabilitet) vil blive udført i samarbejde med adjunkt Dr. Ian Galea, som har etableret en unik analysemetode, baseret på western blotting ved hjælp af en ikke-kommercielt, proprietært antistof fremstillet af Biorad, til dette formål. Hvert andet assay, der bruges i det videnskabelige samfund, måler både haptoglobin og zonulin, mens vores assay kun måler zonulin og derfor er kendetegnet ved øget nøjagtighed.

Forventede resultater:

En glutenfri diæt forventes at lindre CIS-symptomer, forbedre livskvaliteten og reducere risikoen for, at CIS udvikler sig til MS. Mekanistisk forventes dette at manifestere sig gennem en normaliseret BBB og intestinal permeabilitet, nedsat læsional aktivitet og ved at dæmpe aktiviteten af ​​et tidligere overaktivt immunsystem. Hvis vores hypotese viser sig at være korrekt, bør MS- og CIS-patienter informeres om resultaterne af undersøgelsen, og muligheden for at følge en GFD kan potentielt blive en del af den standardiserede patientbehandling på hospitaler.

Offentliggørelse af resultater:

Resultaterne vil blive offentliggjort uafhængigt af undersøgelsens resultat. Positive, negative såvel som inkonklusive resultater vil blive offentliggjort. Resultaterne forventes at blive offentliggjort i peer-reviewede internationale tidsskrifter.