Het effect van een glutenvrij dieet op de doorlaatbaarheid van de bloed-hersenbarrière bij patiënten met CIS

Achtergrond:

Aangenomen wordt dat verstoring van de bloed-hersenbarrière (BBB) ​​een cruciale rol speelt bij de pathogenese van multiple sclerose (MS). Cramer et al. (2014) vond een verhoogde doorlaatbaarheid van de BBB bij MS-patiënten in vergelijking met gezonde controles (HC), waarbij de waarden hoger waren in gevallen met recente recidieven (1). Bovendien kan de doorlaatbaarheid van de BBB bijdragen aan het voorspellen van de conversie van optische neuritis (ON) naar MS (2). In dezelfde studie werden significante correlaties gevonden tussen de doorlaatbaarheid van de BBB, het aantal leukocyten en de niveaus van de chemokine CXCL10 in cerebrospinale vloeistof (CSF). Aangenomen wordt dat chemokinen bijdragen aan de pathogenese van MS door leukocytenpopulaties naar het CZS te lokken.

Sørensen et al. (1999) vonden verhoogde niveaus van de cytokinen CXCL9, CXCL10 en CCL5 samen met hun receptoren CXCR3 en CCR5 op leukocyten in CSF van MS-patiënten tijdens aanvallen (3). CXCR3 komt tot expressie in menselijke enterocyten, endotheelcellen in de BBB en een verscheidenheid aan immuuncellen. Verhoogde expressie van CXCR3 is ook gemeten op T-cellen van MS-patiënten vergeleken met HC, en bij patiënten tijdens recidieven vergeleken met remissie (4). Er is aangetoond dat blootstelling van darmepitheelcellijnen aan gliadine de chemokinereceptor CXCR3 activeert, wat leidt tot het vrijkomen van zonuline (5). Ex vivo experimenten illustreerden dat zonuline, dat is geïdentificeerd als pre-haptoglobine 2, leidt tot een tijd- en dosisafhankelijke, reversibele reductie van de transepitheliale elektrische weerstand (TEER) van muizenslijmvlies van de dunne darm (6). Aangenomen wordt dat de effecten van zonuline op de doorlaatbaarheid van de darm het gevolg zijn van verstoring van de integriteit van de nauwe overgangen.

Een pilootstudie (7) toonde een hoger percentage personen met een verhoogde darmpermeabiliteit aan bij MS-patiënten in vergelijking met HC-patiënten van hetzelfde geslacht. Een gerandomiseerde klinische studie toonde gunstige effecten aan van een glutenvrij dieet (GFD) op het jaarlijkse terugvalpercentage, laesieactiviteit en uitgebreide invaliditeitsstatusschaal (EDSS) bij patiënten met relapsing-remitting MS (RRMS), in vergelijking met een gewoon dieet (8 ). Bovendien kunnen bevindingen van significant hogere titers van IgA tegen gliadine, gluten en caseïne bij MS-patiënten in vergelijking met HC, wijzen op een rol van voedingsfactoren bij MS (8).

De rol van gluten in de pathogenese van coeliakie (CD) is vastgesteld. Bij coeliakie leidt inname van gluten via de voeding tot de ontwikkeling van auto-antilichamen tegen het enzym transglutaminase 2 (TG2). Autopsies van witte stof hebben TG2-immunoreactiviteit aangetoond in astrocyten van geactiveerde MS-laesies (9). Bovendien leidde behandeling met TG2-remmers tot verzwakking van demyelinisatie en klinische tekorten bij ratten met chronisch recidiverende experimentele auto-immune encefalomyelitis (EAE) (10). Een GFD is ook gedocumenteerd om te beschermen tegen diabetes type 1 (T1D) bij muizen (11) en om de asymptomatische periode na diagnose van T1D bij mensen te verlengen (12).

Ten slotte is gedocumenteerd dat gliadinefragmenten de productie van TNF-a en IL-8 in menselijke monocyten direct stimuleren (13). Van TNF-α is ook aangetoond dat het een regulerend effect heeft op zonuline en de doorlaatbaarheid van de endotheel- en epitheelcellagen verhoogt (14), wat een indirect mechanisme zou kunnen zijn waardoor gluten veranderingen in de darm en mogelijk ook de doorlaatbaarheid van de BBB kunnen veroorzaken. Een hoge gluteninname zou daardoor niet alleen de instroom van antigenen kunnen verhogen, maar ook de routes van het aangeboren immuunsysteem activeren. Dit kan in theorie bijdragen aan het tot stand brengen van een ontstekingsmilieu en daardoor de activering van autoreactieve T-cellen vergemakkelijken. Er zou kunnen worden verondersteld dat de rol van gluten bij auto-immuniteit niet beperkt is tot het feit dat gluten zelf als een antigeen worden herkend door mensen met specifieke HLA-genotypes, maar gluten kunnen ook het risico vergroten dat ze hun tolerantie voor andere antigenen verliezen.

Doel:

De studie heeft tot doel te onderzoeken of een GFD kan bijdragen aan het verminderen van de doorlaatbaarheid van de BBB bij patiënten met ON, ander klinisch geïsoleerd syndroom (CIS) en MS. Bovendien probeert de studie mogelijke effecten van een GFD op markers van zowel systemische als CZS-ontsteking te identificeren. Ten slotte wordt de darmpermeabiliteit gemeten om na te gaan of er correlaties zijn tussen de doorlaatbaarheid van de darm en de BHB en de inflammatoire toestand in de darm en het CZS. Het evalueren van de effecten van gluteninname op ziekteprogressie kan bijdragen aan het identificeren van cruciale mechanismen die ten grondslag liggen aan de pathogenese van CIS en MS, het sturen van toekomstig onderzoek en het ontwerpen van nieuwe, geoptimaliseerde behandelprotocollen.

Hypothese:

Gluten kan de darmpermeabiliteit verhogen en daardoor de instroom van antigeen verhogen, mogelijk door CXCR3 op enterocyten te activeren. Verhoogde darmdoorlaatbaarheid, darmontsteking en absorptie van grotere gliadinemoleculen kunnen in verband worden gebracht met verhoogde doorlaatbaarheid van de BBB. Activering van BBB-endotheelcellen kan leiden tot verlies van strakke junctionele integriteit, maar ook tot verhoogde integrine-expressie en daardoor verhoogde extravasatie van immuuncellen in het CZS.

Verwachte onderzoekswaarde:

De studie kan bijdragen aan een beter begrip van de pathologieën van ON en MS en kan een basis vormen voor de ontwikkeling van nieuwe behandelprotocollen. Het uitvoeren van evidence-based onderzoek naar de mogelijke effecten van gluteninname op de progressie van auto-immuunziekten zal verkeerde informatie verminderen en licht werpen op praktische uitdagingen in verband met de implementatie van voedingsinterventies voor behandelingsdoeleinden. De studie is goedgekeurd door de Wetenschappelijke Ethische Commissie.

methoden:

De proef is een klinisch gecontroleerde, open-label interventiestudie met 40 patiënten met nieuw gediagnosticeerde CIS of MS. Patiënten worden verdeeld in een interventiegroep en een controlegroep van elk 20 patiënten. De interventiegroep onthoudt zich gedurende zes maanden van gluten, terwijl patiënten in de controlegroep hun gebruikelijke voedingsgewoonten behouden. Voor en na de interventieperiode worden diverse metingen uitgevoerd. Deze omvatten:

• Antropometrische metingen: uitgevoerd om mogelijke effecten van de GFD op de lichaamssamenstelling van deelnemers te monitoren.
• Enquêtes over voeding en levensstijl: gebruikt om de voedingsgewoonten, rookstatus, lichaamsbeweging, lichamelijke activiteit, slaappatroon en kwaliteit van leven van deelnemers te volgen.
• Klinische maatregelen: recidieven, uitgebreide invaliditeitsstatusschaal (EDSS), MS-diagnose, ziektemodificerende behandeling, aantal T2-laesies en laesiebelasting. De behandelingsstatus en recente recidieven zullen worden gebruikt als covariabelen in de logistische regressieanalyse.
• Dynamische contrastversterkte MRI: gebruikt om de permeabiliteit van de BBB te meten in verschillende weefselsubtypes (normaal ogende witte stof en grijze stof en MS-laesies) zoals gesegmenteerd op T2 FLAIR- en 3D T1-gewogen beelden met hoge resolutie. Het aantal nieuwe of aangroeiende laesies wordt gemonitord.
• Darmpermeabiliteitstest: uitgevoerd om de darmpermeabiliteit en het absorptievermogen te meten.
• Lumbale punctie: gebruikt om ziekteactiviteit in het CZS te bepalen. Analyses omvatten pre-haptoglobine 2, oligoklonale banden, TNF-α, IL-1β, IL-8, INF-γ, CXCL9, CXCL10, CCL5, immuunceltellingen, expressie van CXCR3 op immuuncellen.
• Bloedmonsters: gebruikt om de mate van ontsteking buiten het CZS te bepalen en coeliakie te diagnosticeren. Analyses omvatten S100β, pre-haptoglobine 2, anti-gliadine-antilichamen, CRP, TNF-α, IL-1β, INF-γ, immuunceltellingen, expressie van CXCR3 op immuuncellen, endotoxine, vetzuurbindend eiwit in de darm, 25-( OH)-cholecalciferol.
• Fecale monsters: gebruikt om darmmicrobiota-profilering en korteketenvetzuren te meten.

BBB en darmpermeabiliteit zullen niet alleen worden gemeten via respectievelijk een MRI-scan en een darmpermeabiliteitstest, maar ook met de biomarker zonuline. Van belang is dat onze metingen van zonuline in CSF (voor doorlaatbaarheid van de bloedlichaampjes) en serum (voor doorlaatbaarheid van de darmen) zullen worden uitgevoerd in samenwerking met assistent-professor dr. Ian Galea, die een unieke analytische methode heeft ontwikkeld, gebaseerd op western blotting met behulp van een niet-commercieel, eigen antilichaam vervaardigd door Biorad, voor dit doel. Elke andere assay die in de wetenschappelijke gemeenschap wordt gebruikt, meet zowel haptoglobine als zonuline, terwijl onze assay alleen zonuline meet en daarom wordt gekenmerkt door een grotere nauwkeurigheid.

Verwachte resultaten:

Van een glutenvrij dieet wordt verwacht dat het CIS-symptomen verlicht, de kwaliteit van leven verbetert en het risico verkleint dat CIS overgaat in MS. Mechanistisch wordt verwacht dat dit zich zal manifesteren door een genormaliseerde BHB en intestinale permeabiliteit, verminderde laesie-activiteit en door het dempen van de activiteit van een eerder overactief immuunsysteem. Als blijkt dat onze hypothese juist is, moeten MS- en CIS-patiënten worden geïnformeerd over de resultaten van het onderzoek en zou de mogelijkheid om een ​​GFD te volgen mogelijk onderdeel kunnen worden van de gestandaardiseerde patiëntenbehandeling in ziekenhuizen.

Publicatie van resultaten:

De resultaten worden onafhankelijk van de studieresultaten gepubliceerd. Positieve, negatieve en onduidelijke resultaten zullen worden gepubliceerd. De resultaten zullen naar verwachting worden gepubliceerd in intercollegiaal getoetste internationale tijdschriften.