die diabetische Knochen-Kollaborationsstudie Typ 1 (TONICS)

Methoden Das Projekt besteht aus einer Querschnitts-Fall-Kontroll-Studie zu Knochenhistologie, -dichte und -stärke bei erwachsenen T1D-Patienten und In-vitro-Studien zum Knochenzellstoffwechsel, einschließlich der mitochondrialen Funktion bei T1D.

Teilnehmer 111 männliche und weibliche Patienten im Alter von 18-80 Jahren mit früh einsetzendem T1D (diagnostiziert vor dem 18. Lebensjahr) und 37 gesunde Kontrollpersonen mit gleichem Alter, Geschlecht und BMI. Davon werden 24 Fälle und 12 Kontrollen für Studien zu Knochenbiopsien und Knochenmarksaspiraten benötigt.

Untersuchungen Klinische Daten aus digitaler Patientenakte, Befragung und Interview: C-Peptid-Spiegel, Anamnese inkl. Angaben zu diabetesbedingten Komplikationen, Frakturanamnese und Begleitmedikation.

Blutproben: Hämoglobin A1c, ionisiertes Calcium (Ca2+), Parathormon (PTH), 25-Hydroxycholecalciferol, Hämoglobulin, Leukozyten, Blutplättchen, Kreatinin, geschätzte glomeruläre Filtrationsrate (eGFR), alkalische Phosphatase, Alanin-Transaminase, Albumin, international normalisiertes Prothrombinverhältnis (EUR). Und möglicherweise C-Peptid und T1D-verwandte Antikörper bei T1D-Patienten, können diese Ergebnisse nicht in den Krankenakten gefunden werden. Nüchtern-Serumspiegel von biochemischen Markern für Knochenresorption, Knochenbildung und Hemmung der Knochenbildung: Quervernetztes C-Telopeptid von Typ-I-Kollagen (CTX), Prokollagen-1 N-terminales Peptid (P1NP), Sclerostin, Nüchternspiegel von zirkulierenden miRNAs berichtet die mit dem Knochenumsatz assoziiert sind, werden mittels quantitativer PCR (qPCR) unter Verwendung eines LightCycler 480-Instruments gemessen (wird zur Messung nach Wien geschickt (Dr. M. Hackl, TamiRNA, Wien, Österreich)).

Bei den Teilnehmern, die einer Knochenbiopsie und Knochenmarkpunktion zugestimmt haben, messen wir 5 Tage vor der Biopsie Hämoglobin, Blutplättchen, INR, aktivierte partielle Thromboplastinzeit (APTT). Von diesen Probanden erhalten wir auch Vollblut für: In-vivo-Untersuchungen an Monozyten (Osteoklastogenese) und Resorptionsassays.

Dual-Energy-Röntgen-Absorptiometrie (DXA)-Scan liefert BMD an Hüfte und Wirbelsäule sowie Trabecular Bone Score (TBS) und Ganzkörper-Scan zur Messung der Muskelmasse HR-pQCT am distalen Radius und an der Tibia, wir erhalten: Knochengeometrie, volumetrische BMD, Knochenmikroarchitektur, Knochenstärke.

Durch Mikroindentation mit OsteoProbe® messen wir den Materialstärkeindex (BMSi), ein Maß für die Knochenhärte und -steifigkeit.

Knochenbiopsie: Nach Knochenmarkierung mit oralem Tetracyclin wird eine 8 mm transiliakale Knochenbiopsie durchgeführt. Knochenproben werden in Kunststoff eingebettet und verwendet

• Knochenhistomorphometrie (strukturelle, statische und dynamische Parameter)
• Mikro-Finite-Elemente-Analyse (Festigkeitsanalyse)
• Ultrahochauflösende Messungen an Osteozyten (Anzahl, Dichte und Verbindungen)
• Immunhistochemie und Bildgebung für Kopplungsfaktoren und Genexpression. Kryogeschnittenes Knochengewebe wird verwendet, um räumliche Transkriptomik durchzuführen, um die Genaktivität in knochenspezifischen Loci zu bewerten.

Ein Knochenmarkaspirat 10-15 ml wird gesichert und zur Untersuchung von Knochenzellen verwendet:

• Durchflusszytometrische Methoden zu In-vitro-Studien an mesenchymalen Stammzellen (MSCs) aus Knochenmarksaspiraten: Expression, Differenzierung und Proliferation zu Osteoblasten (OBs) und Adipozyten.
• Monozyten aus peripherem Blut werden verwendet, um Osteoklastogenese und Knochenresorptionsaktivität zu untersuchen
• In-vitro-Studien und Proteomik der Knochenzellkommunikation in Co-Kulturen von OBs und Osteoklasten (OCs).
• Einzelzell-RNA-Sequenzierung wird durchgeführt, um die Gensignaturen von MSCs, OBs und OCs bei T1D-Patienten und Kontrollen nachzuweisen.
• Bestimmung des Stoffwechselprofils (mit dem Seahorse Xfe96 Analyzer) und Messung der Glukoseaufnahme von MSCs, OBs und OCs bei T1D-Patienten und Kontrollen
• Bildgebung der mitochondrialen Morphologie mit MitoTracker.
• In-situ-Hybridisierung und Immunhistochemie Ergebnis

Unterschiede zwischen T1D-Patienten mit frühem Beginn und gesunden Kontrollpersonen gleichen Alters in den folgenden Parametern und die Beziehung zwischen diesen Parametern bei T1D-Patienten:

• KNOCHENPHÄNOTYP: Knochendichte, Geometrie, Architektur, Histomorphometrie, ultrahochauflösende Messungen an Osteozyten und Finite-Elemente-Analyse (FEA) – berechnete Stärke, erhalten aus DXA-Scans, HRpQCT-Scans und aus Knochenbiopsien in einer Untergruppe der Probanden und Knochenhärte ( Bone Score), gemessen durch Mikroindentation.
• KNOCHENSTOFFWECHSEL: Niveaus von Haut-AGEs und Niveaus von biochemischen Knochenumsatzmarkern und zirkulierenden miRNAs, von denen bekannt ist, dass sie mit dem Knochenumsatz zusammenhängen, dynamische Messungen aus der Knochenhistomorphometrie. Immunhistochemie und -bildgebung an Knochenbiopsien.

In-vitro-Analysen und andere Untersuchungen an Zellen werden Ergebnisse zur Differenzierung, Proliferation und interzellulären Kommunikation und Kopplung von Knochenzellen, Gensignaturen von Knochenzellen und metabolischen Profilen liefern.

• VORHERSAGEWERTE von Herzfrequenzvariabilität (Kann-Beurteilung mit Vagus(TM), Hautautofluoreszenz (durch AGE Reader von Diagnooptics) und Muskelmasse (durch DXA-Ganzkörperscan) und Kraft (durch Handgriffkraft gemessen durch Dynamometer) Daten werden anhand von Quotenverhältnissen, Trendanalysen und Regressionsanalysen zusammengefasst werden, wobei potenzielle Confounder bereinigt werden. Der t-Test und der Chi-Quadrat-Test der Schüler werden für den Test des Gruppenvergleichs angewendet. Statistische Analysen werden in Excel® und STATA® durchgeführt.

Leistungsberechnung Die Gesamtzahl der zu rekrutierenden Personen basiert auf einer früheren Studie zur Knochenstärke bei T2D-Patienten (gleiche Methode), die einen Knochenmaterialstärkeindex (BMSi) von 78,2 (SD 7,5) bei Kontrollen und 74, 6 (SD 7,6) bei T2D-Patienten. Mit 111 T1D-Patienten und 37 Kontrollen wird die Aussagekraft der Studie 80 % betragen, um einen Unterschied in der Knochenstärke von 4 nachzuweisen.

Die Anzahl der für die Studien zum Zellstoffwechsel benötigten Teilnehmer basiert auf einem erwarteten Unterschied zwischen den Gruppen in der Grundatmung von 25 % bei Verwendung des extrazellulären Flux-Analysators von Seahorse. (Der Unterschied von 25 % ist ähnlich dem, der in einer laufenden Studie an der Universität Aarhus bei einem anderen Zelltyp bei T1D- und Nicht-T1D-Patienten beobachtet wurde).

Quelldaten werden auf den Scannern verfügbar sein und wie bei anderen Untersuchungen werden Screenshots/Fotos von Ergebnisfenstern in der verschlüsselten Datenbank gespeichert, wo die Ergebnisse auch von Hand eingegeben werden.

Es wird eine lokale Überwachung durchgeführt. Standardarbeitsanweisungen für Untersuchungen werden von den beteiligten Klinikern und Prüfärzten befolgt.