La dieta priva di glutine può prevenire la distruzione delle cellule beta durante la remissione?

Introduzione Il diabete di tipo 1 (T1D) è caratterizzato da una progressiva perdita e distruzione delle cellule beta. Il momento ottimale dell'intervento è durante la remissione quando il potere rigenerativo delle cellule beta è ancora presente, perché stiamo trattando solo bambini già malati e ci sono abbastanza cellule beta per migliorare l'esito se le cellule sopravvivono.

Pertanto, l'obiettivo generale di questo studio è quello di prolungare la fase di remissione introducendo un intervento dietetico senza glutine nei bambini con T1D e, inoltre, indagare sul ruolo dell'attività fisica/fitness.

Ipotesi:

• La dieta priva di glutine porta a uno spostamento dell'equilibrio tra la distruzione e la capacità rigenerativa e aumenta la sensibilità all'insulina.
• La dieta ha un impatto sulla composizione del microbioma intestinale e sulla funzione prevista, sui biomarcatori metabolici, immunitari e infiammatori.

Questo è il primo studio con un intervento non farmacologico nei bambini che combina entrambi i fattori con un potenziale effetto sul sistema immunitario e sulla sensibilità all'insulina e il primo a includere fattori dietetici, misure di forma fisica e misure di infiammazione.

Prospettive: se il glutine prolungasse la remissione, altre aree di ricerca potrebbero essere interessanti come il cambiamento del microRNA in seguito a un cambiamento della dieta, l'influenza della dieta sul metabolismo dei grassi e dei carboidrati nei bambini, le abitudini alimentari nei bambini con diabete, chi fa le scelte salutari o ulteriori ricerche sul influenza dei trasportatori del glucosio (GLUT4) nei bambini e sensibilità all'insulina. Infine, i pazienti beneficeranno di una remissione prolungata con un carico ridotto della malattia grazie a un minor numero di eventi ipoglicemici gravi, minori complicanze a lungo termine e ciò porterà a una sostanziale riduzione dei costi per la società.

Sfondo:

Il T1D è una malattia cronica con elevata morbilità e mortalità, ma con le cellule beta conservate ci sono meno eventi ipoglicemici e una minore progressione nelle complicanze tardive (1), quindi la conservazione e l'espansione delle cellule beta è un obiettivo. Gli studi di intervento nei pazienti di tipo 1 si sono concentrati principalmente sulla soppressione immunitaria o sulla modulazione immunitaria (2). La maggior parte di questi studi ha diversi e gravi effetti collaterali o nessun effetto sulla conservazione o sull'espansione del numero di cellule beta.

Perché il glutine è un fattore chiave? I modelli animali hanno dimostrato che la dieta idrolizzata e la dieta priva di glutine riducono sostanzialmente l'incidenza del diabete (3-5). Il glutine è costituito da glutenina e gliadina. La degradazione incompleta del glutine irrita la mucosa intestinale, provocando un'infiammazione subclinica aspecifica. Rispetto agli alimenti convenzionali, una dieta priva di glutine aumenta il numero di cellule T regolatorie nei cerotti di Peyer nell'intestino (6). È anche noto che il glutine influenza la composizione della microflora intestinale (7). È stato dimostrato che una dieta ricca di glutine modifica l'equilibrio tra citochine pro e antinfiammatorie nei linfociti T (8). probabile meccanismo è che la gliadina aumenta l'ormone intestinale zonulina, che aumenta nuovamente la permeabilità intestinale (10). Enterovirus aumenta anche la permeabilità intestinale (11). Le conseguenze di ciò possono essere un aumento dell'assorbimento di tossine batteriche come i lipopolisaccaridi e una gliadina incompletamente degradata che passa attraverso la barriera intestinale. La gliadina è stata trovata nel latte materno materno di madri sane. La gliadina deve essere trasportata dal sangue, il che significa che anche gli organi con un flusso sanguigno relativamente elevato, come le isole di Langerhans, potrebbero essere esposti alla gliadina e potrebbero effettivamente accumulare gliadina. Il glutine influisce sulla microflora intestinale (12). È stato dimostrato che il microbiota umano può essere trapiantato in topi privi di germi e trasferire i fenotipi dell'ospite ("gnotobiotici personalizzati"). Studi sull'uomo hanno indicato che l'introduzione del grano nella dieta prima dei quattro mesi di età aumenta il rischio di autoimmunità delle cellule beta fino a quattro volte (13;14). Due studi di intervento sull'uomo su individui con un alto rischio di sviluppare il diabete che sono stati trattati con una dieta priva di glutine per sei o 12 mesi non hanno mostrato alcun impatto sull'autoimmunità del diabete (15) o sull'incidenza del diabete (16), ma hanno mostrato una maggiore sensibilità all'insulina durante il periodo con dieta priva di glutine. L'intervento potrebbe essere stato troppo breve per influenzare l'autoimmunità.

Motivazione per concentrarsi sulla composizione della dieta e sulla forma fisica oltre al glutine Durante la fase di remissione l'insulina può essere ridotta da un fabbisogno fino a 2 unità/kg a meno di 0,2 unità/kg entro giorni/settimane dall'inizio del trattamento insulinico dimostrando l'influenza della glucotossicità sulle cellule beta.

Il fabbisogno dietetico di un minor numero di carboidrati e di un basso indice glicemico è stato ridotto con l'introduzione di tipi di insulina ad azione più rapida e di un trattamento con microinfusore. Ma diversi studi hanno dimostrato che il trattamento intensivo può contribuire a preservare più cellule beta (17,18), forse perché le cellule beta sono quiescenti in misura maggiore, piuttosto che attive, in quanto le cellule beta attive sono più sensibili agli stimoli tossici (19) . Inoltre, la composizione della dieta è importante per il controllo glicemico (20) e potenzialmente influenza indirettamente il sistema immunitario agendo sulla microflora intestinale (21). Anche la quantità e la qualità dei carboidrati possono essere importanti per il fabbisogno di insulina.

È noto che l'attività fisica e lo stile di vita sedentario sono associati all'insulino-resistenza (IR). L'associazione tra stile di vita sedentario e IR misurata a digiuno è in parte spiegata dall'adipositas, mentre l'associazione tra IR e secrezione insulinica basata sull'Oral Glucose Tolerance Test è indipendente dall'adipositas (22). Gli studi mostrano anche una maggiore sensibilità all'insulina se i pazienti sono fisicamente attivi appena prima di un pasto (23) e una maggiore forma fisica si associa a un aumento del livello dei trasportatori del glucosio (GLUT4) e quindi allo sfruttamento dell'insulina (24).

Il nostro gruppo di ricerca si occupa da diversi anni di studi sul sistema immunitario, sui fattori di rischio per il T1D e sulla fase di remissione. Abbiamo già dimostrato che le famiglie sono interessate a cambiare dieta se c'è la possibilità di prolungare la remissione.

Metodi e materiale Design: uno studio prospettico che includa tutti i bambini con nuova diagnosi di diabete di tipo 1 sarà istruito e supervisionato da un dietologo qualificato a seguire una dieta priva di glutine e a basso indice glicemico entro 2 mesi dalla diagnosi e seguito da un team dedicato di un medico, un infermiere e un dietologo all'ingresso nel protocollo ea 6 e 12 mesi dalla diagnosi.

La dieta: le famiglie saranno istruite da un dietologo in entrambi

• mangiare senza glutine
• linee guida normali relative ai carboidrati nei bambini diabetici La dieta sarà stimata sulla base di un questionario sulla frequenza alimentare convalidato - compilato online prima dell'ingresso nello studio e dopo 6, 12 mesi.

Esito primario: HbA1c aggiustato per insulina (IDAA1c) (25); Peptide C stimolato; Dose di insulina per kg Esito secondario: le alterazioni nella composizione e funzione del microbioma intestinale e nei biomarcatori metabolici, immunitari e infiammatori.

Boost-test (test di stimolazione del pasto) Il test del pasto viene eseguito dopo 8 ore di digiuno al mattino. Spinta (Med. Johnson, Evansville, Indiana, USA; 237 ml = 8 once (OZ); 33 g di carboidrati, 15 g di proteine ​​e 6 g di grassi, 240 kcal): 6 ml/kg (massimo: 360 ml). I campioni di sangue e la glicemia vengono prelevati a 0 minuti e di nuovo 90 minuti dopo l'assunzione di Boost. Il Boost-test viene eseguito all'inclusione più 6 e 12 mesi dopo la diagnosi.

Paura dell'ipoglicemia e qualità della vita: utilizzeremo un questionario convalidato per paura dell'ipoglicemia e qualità della vita.

Microbiota intestinale: vengono prelevati tre campioni di feci seguendo le procedure operative standard (SOP) nei punti temporali indicati (inclusione e 6 mesi). I campioni di feci vengono inviati per la metagenomica quantitativa e l'analisi del DNA microbico al Novo Nordisk Foundation Center for Basic Metabolic Research, Copenhagen University.

Infiammazione:

Il livello dei fattori di trascrizione master è responsabile dello spostamento delle cellule T 4+ di differenziazione dei cluster (Cluster Differentiation) in diversi fenotipi: T-bet per le cellule Th1, fattore di trascrizione specifico delle cellule T ad azione trans GATA-3 per Th2, Foxp3 per T-regs, RORγt (recettore nucleare orfano gamma correlato al recettore dell'acido retinoico) per Th17 e DX5 come marcatore delle cellule Natural Killer. I linfociti isolati vengono salvati e risospesi in 500 µL di reagente Trizol (Invitrogen) per l'estrazione dell'RNA e conservati a -80 °C fino all'uso. Il Bartholin Institute, Rigshospitalet sarà responsabile dello studio dei cambiamenti proporzionali indotti dalla dieta nelle suddette popolazioni di cellule T.

Statistiche e calcoli di potenza Statistiche: la regressione lineare multipla verrà utilizzata per trovare altre misure di sensibilità all'insulina e fattori di test associati al declino del c-peptide e IdaA1c. Fattori di confondimento rilevanti come età, c-peptide all'insorgenza, durata del diabete e sesso saranno aggiustati nei modelli.

Potenza: abbiamo bisogno di 100 individui, di cui il 50% completa la dieta senza glutine, per trovare un diverso in IdaA1c di 1 con una potenza dell'80% e una significatività di 0,05. La media nelle coorti precedenti era 10,7 dopo 12 mesi e la deviazione standard = 2,0. 27. Per trovare una differenza nel c-peptide abbiamo bisogno di 128 individui in ciascun gruppo con una potenza dell'80% e un livello di significatività di 0,05. Se possiamo utilizzare le coorti precedenti come controlli, abbiamo bisogno solo di 58 pazienti nel gruppo di intervento.

Fattibilità Il reparto pediatrico dell'ospedale di Herlev ha almeno 60 nuovi bambini con T1D ogni anno e circa il 50% ora accetta di partecipare allo studio pilota con una dieta priva di glutine. Abbiamo accesso a due coorti rispettivamente di 270 e 129 bambini, entrambi seguiti per almeno 12 mesi con boost test a 1, 6 e 12 mesi. Il dipartimento pediatrico è il più grande centro per il diabete infantile in Danimarca, in precedenza siamo stati responsabili degli studi di follow-up nei bambini di nuova diagnosi durante la remissione e descriviamo i geni e i biomarcatori (autoanticorpi Zink, interleuchina-1ra, adiponectina, glucagone) associati alla remissione. Inoltre abbiamo studiato le citochine e le immunoglobuline associate al rischio di T1D. Abbiamo anche riscontrato chemochine in aumento e vitamina D invariata nei bambini di nuova diagnosi.

Collaboratori:

Henrik B. Mortensen, professore e responsabile della ricerca presso il Dipartimento di Pediatria, ha lavorato per decenni con la fase di remissione e ha pubblicato numerosi studi sull'argomento.

Il professor Karsten Buschard, Rigshospitalet e il suo postdoc Julie Antvorskov hanno studiato in modelli animali diverse popolazioni di cellule T, nonché il modello di citochine delle cellule T e delle cellule T regolatorie e hanno la capacità di testare anche le cellule umane.

Il professor Oluf Borbye-Pedersen, Università di Copenaghen, ha esperienza nella conduzione di studi sul microbiota intestinale ed è coinvolto in numerosi progetti riguardanti il ​​microbiota intestinale.

Aspetti etici Lo studio riguardante l'intervento con la dieta priva di glutine è stato approvato dal comitato etico scientifico regionale e il progetto comprensivo dei campioni fecali è stato approvato nel gennaio 2013.