グルテンフリー食事が小児の1型糖尿病に及ぼす影響

研究戦略 A. 具体的な目的

世界的に 1 型糖尿病 (T1DM) の発生率は増加し続けていますが、この病気の予防や改善に向けた取り組みは成功していません。 さらに、膵島破壊プロセスが発生し、T1DM におけるインスリン依存症につながる隣接する消化管環境についての我々の理解には、大きなギャップが存在します。 過去 10 年間で 1 型糖尿病の発生率が最も大きく増加したのは 5 歳未満の小児で、このグループは特に糖尿病関連の罹患率と死亡率に影響されやすいグループです。 指に針を刺して血糖値をモニタリングしたり、インスリンを皮下注射したりする侵襲的方法は、依然として患者の生存に必要な標準治療です。 多くの介入研究は、1 型糖尿病において永続的なベータ細胞破壊を引き起こすメカニズム (もっぱら自己免疫によるものと考えられている) についての不十分な実証知識に基づいて実施されてきた。 新規発症の 1 型糖尿病に対するほぼすべての介入試験では、インスリン産生の一時的な改善 (最長 6 か月) のみが示され、その後は対照群と同様のレベルまで低下します。 さらに、おそらくより有毒で全身性の膵臓疾患には、非自己免疫性の病原性メカニズムが関与している可能性を示唆する科学的な議論とデータがあります。 長期にわたる 1 型糖尿病患者の膵臓内でベータ細胞が再生し続けているという最近の証拠は、膵島の破壊が重要な時期に阻止されれば、インスリン依存に至る病気の過程が逆転する可能性があるという希望をもたらしています。

1 型糖尿病と腸内微生物叢との関連性は、積極的に研究されています。 1 型糖尿病になりやすい実験モデルにおける膵島の破壊と保護における腸内マイクロバイオームの役割を示唆する新たな証拠が発表されています。 さらに、1 型糖尿病は、遺伝的に確立された疾患のマウスモデルにおいて、グルテンフリーの食事に制限された場合に予防されました。 この出願で取り上げられる具体的な仮説は、診断直後にグルテンフリーの食事を導入すると、小児および青少年の 1 型糖尿病の進行を逆転または阻止できるというものです。 私たちが提案するメカニズムは、グルテンフリー食が腸内微生物叢を本質的に島に対して毒性の低い菌株に向けて変化させることによって内因性インスリン産生を維持するというものです。 この研究は、T1DM の子供におけるグルテンフリー食事の役割を包括的に評価することを目的としています。 具体的な目的は、膵島の破壊を阻止する可能性のある手段として、病気の過程の初期段階で患者の腸内細菌叢を減少または修正することです。 本出願の具体的な測定可能な目的は、1型糖尿病を改善するために治療法を開発できる腸内細菌叢の特定の変化によるベータ細胞保護効果の同定を開始するための革新的なアプローチを概説するものである。

具体的な目的 1: 新たに発症した 1 型糖尿病の小児および青少年の内因性インスリン分泌および膵臓の形態に対するグルテンフリー食事の影響を調べること。

具体的な目的 2: 新たに発症した 1 型糖尿病患者の腸内細菌叢に対するグルテンフリーの食事の影響を調べること。

結果として得られるデータにより、新たに発症した糖尿病患者の腸内細菌叢とベータ細胞機能との関係を決定することが可能になります。

まとめると、提案された研究は、小児における新規発症の T1DM にとって革新的です。 これらの患者の大部分は現在、ロマリンダ大学 (LLU) の小児糖尿病クリニックで治療を受けており、現在約 2,000 人の T1DM 患者の治療を行っています。 LLU 小児病院では、毎週平均して 3 ～ 5 人の新規発症型 T1DM 患者が診断されます。 この提案は、食事と健康に焦点を当てた大学の研究テーマと一致しており、大学の「ホールネス」の使命と非常に一致しています。 LLU の新しいゲノムセンターと協力して、私たちは T1DM の新しいメカニズムを評価するまたとない機会を得ました。 将来的には、これは 1 型糖尿病の治療法としての食事療法に関する持続的な研究プログラムにつながり、私たちのサイトがこの分野での多施設共同治験を計画して開拓できるようになり、寛大な学外資金を獲得する機会を最適化できるようになります。

この研究から得られた予備データは、RO1 申請の基礎となります。

B. 重要性 1 型糖尿病は、小児期の最も一般的な代謝性疾患です。 アメリカ疾病予防管理センターによると、米国だけでも毎年約 2 万人の子供が 1 型糖尿病 (T1DM) と診断されています。 T1DM の発生率は世界中で増加し続けています。 過去 20 年間で T1DM の世界的な発生率が最も大きく増加したのは 5 歳未満の小児で、このグループは特に糖尿病関連の罹患率と死亡率に影響されやすいグループです。 T1DM は小児で最も一般的な慢性疾患の 1 つとして広範囲に研究されており、遺伝的に影響を受けやすい個人におけるインスリン産生膵島ベータ細胞の自己免疫破壊の結果であると結論付けられています。 2 型糖尿病の有病率が増加しているにもかかわらず、T1DM は依然として小児期の糖尿病の最も一般的な形態であり、米国の 19 歳未満の患者における糖尿病の新規診断の約 3 分の 2 を占めています。 T1DM の急性合併症には、低血糖症、ケトアシドーシス、重度の精神病理学が含まれ、これらはすべて潜在的に致命的です。 病気の発症初期に血糖コントロールが維持されていれば、失明、腎不全、切断などの重大な障害をもたらす長期合併症の原因を大幅に取り除くことができます。

健康と病気における腸内マイクロバイオームの役割に関する大量のデータが明らかになりつつあります。 最近の研究では、成人に多く見られるタイプの糖尿病である 2 型糖尿病の病因における腸内微生物叢の構造調節の役割についての証拠がいくつか提供されています。 同様の証拠は、肥満や心血管疾患などの他の疾患でも観察されています。 これらの研究は、腸内微生物叢の組成の変化がいくつかの疾患の発症に関連している可能性を示唆していますが、これが 1 型糖尿病患者にどのように関与しているのかはまだ明確になっていません。

最近では、膵島の破壊と保護における腸内細菌の役割に特別な焦点が当てられています。 これは、T1DM 傾向のある実験モデルで最初に研究されました。 1 型糖尿病関連タンパク質が小麦で同定されたため、T1DM マウスモデルでは小麦を含まない食事を与えると糖尿病関連細胞サブセットの減少が示されました。 さらに、1型糖尿病は、遺伝的に確立された疾患のマウスモデルにおいて、グルテンフリーの食事に制限された場合に予防された。

遺伝的にT1DMにかかりやすい幼児では、1型糖尿病の自己免疫が進行したグループでは腸内細菌の多様性が著しく低く、安定性も低下していました。 興味深いのは、遡及的検討により、プロトンポンプ阻害剤療法を受けた小児における1型糖尿病の発生率が増加したという報告である(NIH、私信)。 さらに、インスリン療法を行わずにグルテンフリーの食事を厳守することで維持された6歳の子供におけるT1DMの寛解に関する報告も発表されています。 これは、グルテンフリーの食事が 1 型糖尿病の成人のインスリン分泌を維持できることを示唆する予備データをもとに、現在北欧で行われている多施設共同パイロット研究のきっかけとなった。 私たちの知る限り、これまでにグルテンフリーの食事を維持している患者で腸内微生物叢の研究を受けた人は一人もいません。

LLUでは、1型糖尿病の診断から3年後、ロマリンダ大学小児糖尿病クリニックの17歳の患者が、グルテンフリーの食事を遵守することで、インスリン必要量が異常に低いにもかかわらず（いわゆるハネムーン期の長期化）、優れた血糖コントロールを維持している。 。 LLU の他の 2 人の患者（3 歳と 4 歳）は、インスリン必要量の大幅な減少（新婚旅行の用量、つまり 1 日の総インスリン量が 1 kg あたり 0.5 単位未満）を経験し、ある症例では 6 か月のインスリンポンプの中止が必要となった。グルテンフリーの食事。

総合すると、上記のデータと事例は、グルテンフリーの食事によって病気の発症時に腸内細菌叢を変化させると、内因性インスリン産生が大幅に維持され、それによってインスリン注射の必要性が最小限に抑えられ、疾患患者の長期的な健康状態が最適化される可能性があることを示唆しています。 1型糖尿病。

ロマリンダ大学小児病院および診療所で多数の T1DM 患者集団を利用できることは、膵臓内のバランスを膵島の機能と再生に向けて傾けることに貢献する可能性がある、この新しい食事アプローチを探求するユニークな機会を提供します。 これが最適化されれば、T1DM 患者がインスリン非依存性を達成できる道が開かれます。

C. 革新 この提案は、T1DM の発症に関して伝統的で広く受け入れられている自己免疫メカニズムに疑問を呈し、小児における T1DM の発症における周囲の直接毒性因子の役割に関する以前のデータに追加するものです。 我々は以前、大規模な症例対照研究において、1型糖尿病と出生時から診断時までの累積周囲オゾン曝露との間に新たな有意な関連性があることを報告した。 さらに、世界的に発生率が最も増加しているグループである5歳未満の患者は、既知の1型糖尿病自己免疫マーカーの証拠を欠いていることが多いことをすでに示しています。 さらに、T1DM の罹患率の急速な増加と年齢の低下は、小児におけるこの疾患の発症において、遅い自己免疫プロセスではなく、攻撃的な有毒要素が極めて重要な役割を果たしている可能性を示唆しています。

このプロジェクトでは、ヒトの 1 型糖尿病の新しい潜在的な病因、つまり細菌仮説を導入します。 ここで我々は、腸内細菌叢をインスリン分泌にとってより寛容な環境に向けて変化させるための単なる食事の修正からなる、T1DMに対する新規で極めて安全で潜在的に治癒効果のあるアプローチを研究する。 新規発症のT1DMに対するほとんどの介入試験はオープンデザインであり、多くの試験では治験薬の副作用により、参加被験者は実薬を投与されたかどうかを知ることができた。 したがって、プラセボ効果の可能性を考慮すると、これまでのほとんどの介入研究の結果の解釈は正確であるとは言えません。 現在の研究デザインには、研究被験者と対照被験者の両方にプラセボ効果が組み込まれています。 私たちの知る限り、これは、新たに 1 型糖尿病と診断された小児の腸内細菌叢と血糖コントロールに対する食事の修正の効果を試験する最初のランダム化プラセボ対照試験です。

D. アプローチ

これは、診断後 6 か月以内の T1DM における膵島破壊のペースと重症度に対する、グルテンフリーの食事による腸内細菌の変化の影響をテストするランダム化対照臨床試験です。 このプロジェクトでは、食事内容、摂取頻度、摂取速度を変更し、登録後最長 1 年間の腸内細菌叢と内因性インスリン産生を評価することが必要です。 現在の提案は、T1DM 疾患プロセスに関する現在の知識レベル、現在の介入研究における注意点、および小児における副作用を最小限に抑えた介入の望ましさに基づいています。

現在の提案の目的は、隣接する膵臓とそのインスリン産生島細胞に直接解毒効果をもたらす可能性のある方法で、腸内細菌叢を変更して胃と十二指腸での細菌の流出を減らすことです。 この提案では、食事からグルテンを除去することによって、β細胞によるインスリン分泌が促進される形で腸内細菌叢が減少または変化する効果をテストしています。 十二指腸に入る細菌の量は、各食事の量だけでなく食物の種類にも大きく依存するため、少量の食事を頻繁に食べることで確立されている利点は、タイプ 1 DM 患者にとって特に有用であることが証明される可能性があります。 提案された食事介入は、子供の健康、成長、発達に重大な害を与えることなく、十二指腸内の細菌叢に実質的な影響を与える可能性があります。

D1.具体的な目的 1: 新たに発症した 1 型糖尿病の小児および青少年の内因性インスリン分泌に対するグルテンフリー食事の影響を調べること。

被験者の募集とサンプルサイズ。 1 型糖尿病と診断された被験者は、診断から最初の 6 か月以内に LLU 小児病院および診療所から募集されます。 参加被験者は、内因性インスリン産生（混合食事負荷試験における C ペプチド曲線下の面積）の有意差を検出するための 80% の検出力を提供するために、それぞれ 25 ～ 30 人の被験者で構成される 2 つの研究グループの 1 つにランダムに割り当てられます。

参加基準: 年齢: 1 ～ 17 歳。登録後6か月以内に1型糖尿病と診断された。基礎ボーラスインスリン治療、研究手順および食事ガイドラインに従うためのインフォームドコンセントに署名する意思のある親または保護者。

除外基準: 1 歳未満で診断された糖尿病。既知の吸収不良または栄養失調のある患者。診断後 3 か月の時点でグリコシル化ヘモグロビン HbA1C 値が 9% 以上である (治療ガイドラインの不遵守の一般的なスクリーニング)。

学習評価の時点は、登録時、3 か月、6 か月、9 か月、12 か月です。

1 型糖尿病の日常診療の範囲を超えて実施される唯一の手順は、登録時および 3、6、9、12 か月後の便サンプルの採取です。登録時と6か月目および12か月目に混合食事負荷試験（MMTT）を実施します。 MMTT は、標準的な高カロリー処方の摂取前 (時間ゼロ) と摂取後の 2 時間にわたり、基礎血糖値および刺激血糖値と C ペプチドを 30 分間隔で測定することにより、膵島の機能予備能を評価するための標準的な研究ツールです。

診断の際、すべての被験者は、糖尿病自己免疫抗体（グルタミン酸デカルボキシラーゼ、膵島細胞抗体、インスリン自己抗体、亜鉛トランスポーター 8 抗体、ならびに甲状腺抗体およびセリアック抗体）を含む定期的な施設糖尿病プロトコル臨床検査を受けます。 初期評価では、空腹時脂質パネルと甲状腺刺激ホルモン（TSH）も測定されます。 25 ヒドロキシビタミン D のレベルは、特に T1DM におけるビタミン D の役割の疑いを考慮して、吸収不良と栄養欠乏をスクリーニングするためにベースラインで測定されます。

1 型糖尿病の標準治療には、医師、看護師、栄養士を含む糖尿病チームとの四半期ごとの面談が含まれます。また、血糖プロファイル、グリコシル化ヘモグロビン (HbA1C)、および必要に応じて調整を伴うインスリン治療計画の適切性の四半期ごとの評価も含まれます。

研究対象は次の 2 つのグループに分けられます。

研究グループAの被験者は、医師、看護師の指導の下、標準的なT1DM基礎ボーラスインスリンレジメンを受け、糖尿病食の推奨および炭水化物ベースのインスリン投与に関する十分な知識を確保するための栄養相談を受けます。 さらに、被験者は「グルテンフリー」食（例：グルテンフリー）を摂取するよう指示を受けます。 白パンとジャガイモを米、グルテンフリーのパン、その他の食品に置き換えてください）。 グループ A には、各食事の摂取時間を長くし、液体の量を含む食事の量を減らすことも奨励されます (つまり、被験者は希望する量の食物を同じ量だけ食べることができますが、食事の回数を減らし、より頻繁に食べることができます)。

研究グループBは、同じ医師、看護師、栄養士による標準的なT1DM基礎ボーラスインスリンレジメンガイドラインを受けることになりますが、グルテン摂取量や量の制限はなく、T1DM患者に対して推奨される通常の食事が与えられます。 1 日あたりのカロリーと炭水化物の推奨量は年齢に応じて調整され、2 つの研究グループ間で差異はありません。

グルテン過敏症の強力な血清学的証拠を示す被験者は、2つの主要な研究グループから除外され、グルテンフリーの食事が開始されます。 彼らのデータは、既存のグルテン過敏症のみに起因する可能性のある重大な結果の違いについて遡及的に追跡されます。

腸内細菌は、両方の研究グループで便サンプリングを介してすべての評価時点で研究されます。

グリコシル化ヘモグロビン A1C (HbA1C) は、診断時および 3 か月ごとに、指定された食事指導が遵守されていることを確認するために栄養士の評価とともに測定されます。

基礎および刺激 C ペプチド測定のための混合食事耐性検査は、登録時、登録後 6 か月および 1 年後に行われます。 刺激された C ペプチドのピーク レベルと曲線下面積が介入群と対照群間で比較されます。

すべての評価時点には、経時的な腸内細菌叢の特性評価のための便サンプリングが含まれます。 各時点での便検査には、定期的な細菌株の同定とゲノム評価が含まれます。