Die Wirkung einer glutenfreien Ernährung auf die Durchlässigkeit der Blut-Hirn-Schranke bei Patienten mit CIS

Hintergrund:

Es wird angenommen, dass die Störung der Blut-Hirn-Schranke (BBB) ​​eine entscheidende Rolle bei der Pathogenese von Multipler Sklerose (MS) spielt. Crameret al. (2014) fanden eine erhöhte BHS-Durchlässigkeit bei MS-Patienten im Vergleich zu gesunden Kontrollen (HC), wobei die Werte in Fällen mit kürzlichen Schüben höher waren (1). Darüber hinaus kann die BHS-Permeabilität zur Vorhersage der Umwandlung von Optikusneuritis (ON) in MS beitragen (2). In derselben Studie wurden signifikante Korrelationen zwischen BBB-Permeabilität, Leukozytenzahlen und Konzentrationen des Chemokins CXCL10 in der Zerebrospinalflüssigkeit (CSF) gefunden. Es wird angenommen, dass Chemokine zur MS-Pathogenese beitragen, indem sie Leukozytenpopulationen zum ZNS locken.

Sörensen et al. (1999) fanden erhöhte Spiegel der Zytokine CXCL9, CXCL10 und CCL5 zusammen mit ihren Rezeptoren CXCR3 und CCR5 auf Leukozyten im Liquor von MS-Patienten während Anfällen (3). CXCR3 wird in menschlichen Enterozyten, Endothelzellen in der BHS und einer Vielzahl von Immunzellen exprimiert. Eine erhöhte Expression von CXCR3 wurde auch auf T-Zellen von MS-Patienten im Vergleich zu HC und bei Patienten während Schüben im Vergleich zu Remission gemessen (4). Es wurde gezeigt, dass die Exposition von intestinalen Epithelzelllinien gegenüber Gliadin den Chemokinrezeptor CXCR3 aktiviert und dadurch zur Freisetzung von Zonulin führt (5). Ex-vivo-Experimente zeigten, dass Zonulin, das als Prä-Haptoglobin 2 identifiziert wurde, zu einer zeit- und dosisabhängigen, reversiblen Verringerung des transepithelialen elektrischen Widerstands (TEER) der murinen Dünndarmschleimhaut führt (6). Es wird angenommen, dass die Auswirkungen von Zonulin auf die Darmpermeabilität auf eine Störung der Integrität der Tight Junctions zurückzuführen sind.

Eine Pilotstudie (7) zeigte einen höheren Anteil von Personen mit erhöhter intestinaler Permeabilität bei Patienten mit MS im Vergleich zu geschlechtsangepassten HC. Eine randomisierte klinische Studie zeigte positive Auswirkungen einer glutenfreien Diät (GFD) auf die jährliche Schubrate, Läsionsaktivität und die erweiterte Behinderungsstatusskala (EDSS) bei Patienten mit schubförmig remittierender MS (RRMS) im Vergleich zu einer normalen Diät (8 ). Darüber hinaus könnten Befunde signifikant höherer IgA-Titer gegen Gliadin, Gluten und Kasein bei MS-Patienten im Vergleich zu HC auf eine Rolle von Ernährungsfaktoren bei MS hinweisen (8).

Die Rolle von Gluten bei der Pathogenese der Zöliakie (CD) ist etabliert. Bei Zöliakie führt die Aufnahme von Gluten über die Nahrung zur Bildung von Autoantikörpern gegen das Enzym Transglutaminase 2 (TG2). Autopsien der weißen Substanz haben TG2-Immunreaktivität in Astrozyten von aktivierten MS-Läsionen gezeigt (9). Darüber hinaus führte die Behandlung mit TG2-Inhibitoren zu einer Abschwächung der Demyelinisierung und zu klinischen Defiziten bei Ratten mit chronisch-rezidivierender experimenteller Autoimmunenzephalomyelitis (EAE) (10). Es wurde auch dokumentiert, dass eine GFD bei Mäusen vor Typ-1-Diabetes (T1D) schützt (11) und die asymptomatische Phase nach der Diagnose von T1D beim Menschen verlängert (12).

Schließlich wurde dokumentiert, dass Gliadinfragmente die Produktion von TNF-α und IL-8 in menschlichen Monozyten direkt stimulieren (13). Es wurde auch gezeigt, dass TNF-α eine regulatorische Wirkung auf Zonulin hat und die Permeabilität der Endothel- und Epithelzellschichten erhöht (14), was ein indirekter Mechanismus sein könnte, durch den Gluten Veränderungen des Darms und möglicherweise auch der BHS-Permeabilität induzieren kann. Eine hohe Glutenaufnahme könnte dabei nicht nur den Einstrom von Antigenen erhöhen, sondern auch Signalwege des angeborenen Immunsystems aktivieren. Dies kann theoretisch zur Etablierung eines Entzündungsmilieus beitragen und dadurch die Aktivierung autoreaktiver T-Zellen erleichtern. Es könnte die Hypothese aufgestellt werden, dass die Rolle von Gluten bei der Autoimmunität nicht darauf beschränkt ist, dass Gluten selbst von Menschen mit bestimmten HLA-Genotypen als Antigen erkannt wird, sondern Gluten könnte auch das Risiko erhöhen, die Toleranz gegenüber anderen Antigenen zu verlieren.

Zweck:

Ziel der Studie ist es zu untersuchen, ob eine GFD zur Verringerung der BBB-Permeabilität bei Patienten mit ON, anderen klinisch isolierten Syndromen (CIS) und MS beitragen kann. Darüber hinaus zielt die Studie darauf ab, mögliche Auswirkungen einer GFD auf Marker systemischer sowie ZNS-Entzündungen zu identifizieren. Schließlich wird die Darmpermeabilität gemessen, um zu untersuchen, ob Korrelationen zwischen der Darmpermeabilität und der BHS sowie dem Entzündungszustand im Darm und ZNS bestehen. Die Bewertung der Auswirkungen der Glutenaufnahme auf den Krankheitsverlauf könnte dazu beitragen, entscheidende Mechanismen zu identifizieren, die der Pathogenese von CIS und MS zugrunde liegen, die zukünftige Forschung lenken und neue, optimierte Behandlungsprotokolle entwerfen.

Hypothese:

Gluten kann die intestinale Permeabilität erhöhen und dadurch den Antigeneinstrom erhöhen, möglicherweise durch Aktivierung von CXCR3 auf Enterozyten. Erhöhte Darmpermeabilität, Darmentzündung und Absorption größerer Gliadinmoleküle können mit erhöhter Permeabilität der BBB in Verbindung gebracht werden. Die Aktivierung von BBB-Endothelzellen kann zu einem Verlust der Tight Junctional-Integrität führen, aber auch zu einer erhöhten Integrin-Expression und dadurch zu einer verstärkten Extravasation von Immunzellen in das ZNS.

Erwarteter Forschungswert:

Die Studie kann zu einem besseren Verständnis der Pathologien von ON und MS beitragen und eine Grundlage für die Entwicklung neuer Behandlungsprotokolle liefern. Die Durchführung evidenzbasierter Forschung zu den möglichen Auswirkungen der Glutenaufnahme auf das Fortschreiten von Autoimmunerkrankungen wird Fehlinformationen reduzieren und die praktischen Herausforderungen im Zusammenhang mit der Umsetzung diätetischer Interventionen zu Behandlungszwecken beleuchten. Die Studie ist von der Wissenschaftlichen Ethikkommission genehmigt.

Methoden:

Die Studie ist eine klinisch kontrollierte, offene Interventionsstudie mit 40 Patienten mit neu diagnostiziertem CIS oder MS. Die Patienten werden in eine Interventionsgruppe und eine Kontrollgruppe mit jeweils 20 Patienten eingeteilt. Die Interventionsgruppe verzichtet sechs Monate auf Gluten, während die Patienten der Kontrollgruppe ihre gewohnten Ernährungsgewohnheiten beibehalten. Vor und nach dem Interventionszeitraum werden verschiedene Messungen durchgeführt. Diese beinhalten:

• Anthropometrische Messungen: durchgeführt, um mögliche Auswirkungen der GFD auf die Körperzusammensetzung der Teilnehmer zu überwachen.
• Ernährungs- und Lebensstilumfragen: Wird verwendet, um die Ernährungsgewohnheiten, den Raucherstatus, die Bewegung, die körperliche Aktivität, das Schlafmuster und die Lebensqualität der Teilnehmer zu überwachen.
• Klinische Messungen: Schübe, erweiterte Behinderungsstatusskala (EDSS), MS-Diagnose, krankheitsmodifizierende Behandlung, Anzahl der T2-Läsionen und Läsionslast. Behandlungsstatus und kürzliche Schübe werden als Kovariaten in der logistischen Regressionsanalyse verwendet.
• Dynamische kontrastverstärkte MRT: Wird verwendet, um die Permeabilität der BBB in mehreren Gewebesubtypen (normal erscheinende weiße Substanz und graue Substanz und MS-Läsionen) zu messen, wie sie auf hochauflösenden T2 FLAIR- und 3D-T1-gewichteten Bildern segmentiert sind. Die Anzahl neuer oder zunehmender Läsionen wird überwacht.
• Darmpermeabilitätstest: Wird durchgeführt, um die Darmpermeabilität und Absorptionskapazität zu messen.
• Lumbalpunktion: dient zur Bestimmung der Krankheitsaktivität im ZNS. Die Analysen umfassen Prä-Haptoglobin 2, oligoklonale Banden, TNF-α, IL-1β, IL-8, INF-γ, CXCL9, CXCL10, CCL5, Immunzellzahlen, Expression von CXCR3 auf Immunzellen.
• Blutproben: Wird verwendet, um den Grad der Entzündung außerhalb des ZNS zu bestimmen und Zöliakie zu diagnostizieren. Die Analysen umfassen S100β, Prä-Haptoglobin 2, Anti-Gliadin-Antikörper, CRP, TNF-α, IL-1β, INF-γ, Anzahl der Immunzellen, Expression von CXCR3 auf Immunzellen, Endotoxin, intestinales Fettsäure-bindendes Protein, 25-( OH)-Cholecalciferol.
• Kotproben: zur Messung von Darmmikrobiota-Profilen und kurzkettigen Fettsäuren.

BBB und intestinale Permeabilität werden nicht nur durch eine MRT-Untersuchung bzw. einen intestinalen Permeabilitätstest gemessen, sondern auch unter Verwendung des Biomarkers Zonulin. Bemerkenswert ist, dass unsere Messungen von Zonulin in CSF (für BBB-Permeabilität) und Serum (für intestinale Permeabilität) in Zusammenarbeit mit Assistenzprofessor Dr. Ian Galea durchgeführt werden, der eine einzigartige Analysemethode entwickelt hat, die auf Western Blotting unter Verwendung von a nicht-kommerzieller, proprietärer Antikörper, hergestellt von Biorad, für diesen Zweck. Jeder andere in der wissenschaftlichen Gemeinschaft verwendete Assay misst sowohl Haptoglobin als auch Zonulin, während unser Assay nur Zonulin misst und sich daher durch eine erhöhte Genauigkeit auszeichnet.

Erwartete Ergebnisse:

Von einer glutenfreien Ernährung wird erwartet, dass sie die CIS-Symptome lindert, die Lebensqualität verbessert und das Risiko des Fortschreitens von CIS zu MS verringert. Mechanistisch wird erwartet, dass sich dies durch eine normalisierte BBB und intestinale Permeabilität, verringerte Läsionsaktivität und durch Dämpfung der Aktivität eines zuvor überaktiven Immunsystems manifestiert. Sollte sich unsere Hypothese als richtig erweisen, sollten MS- und CIS-Patienten über die Ergebnisse der Studie informiert werden und die Option, sich einer GFD zu unterziehen, könnte möglicherweise Teil der standardisierten Patientenbehandlung in Krankenhäusern werden.

Veröffentlichung der Ergebnisse:

Die Ergebnisse werden unabhängig vom Studienergebnis veröffentlicht. Positive, negative sowie nicht schlüssige Ergebnisse werden veröffentlicht. Es wird erwartet, dass die Ergebnisse in von Experten begutachteten internationalen Fachzeitschriften veröffentlicht werden.