Kan glutenfritt kosthold forhindre ødeleggelse av betaceller under remisjon?

Introduksjon Type 1 diabetes (T1D) kjennetegnes ved et progressivt tap og ødeleggelse av betaceller. Det optimale tidspunktet for intervensjon er under remisjon når betacellenes regenererende kraft fortsatt er tilstede, fordi vi kun behandler allerede syke barn, og det er nok betaceller til å forbedre resultatet hvis cellene overlever.

Derfor er det overordnede målet med denne studien å forlenge remisjonsfasen ved å introdusere glutenfri diettintervensjon til barn med T1D og i tillegg undersøke rollen til fysisk aktivitet/kondisjon.

Hypotese:

• Glutenfri diett fører til en endring i balansen mellom ødeleggelsen og den regenerative kapasiteten samt øker insulinfølsomheten.
• Dietten har innvirkning på tarmmikrobiomets sammensetning og projisert funksjon, metabolske, immune og inflammatoriske biomarkører.

Dette er den første studien med en ikke-farmakologisk intervensjon hos barn som kombinerer både faktorer med potensiell effekt på immunsystemet så vel som på insulinfølsomhet og den første som inkluderer kostholdsfaktorer, mål på fysisk form og mål på betennelse.

Perspektiver: Hvis glutenfri forlenger remisjon kan andre forskningsområder være interessante som endring i mikroRNA etter diett endring, kostholdets påvirkning på fett- og karbohydratmetabolismen hos barn, kostholdsvaner hos barn med diabetes, hvem som tar de sunne valgene eller mer forskning på påvirkning av glukosetransportører (GLUT4) hos barn og insulinfølsomhet. Til slutt vil pasienter dra nytte av en langvarig remisjon med en redusert sykdomsbyrde ved færre alvorlige hypoglykemiske hendelser, færre langtidskomplikasjoner og det vil føre til en betydelig reduksjon i kostnadene for samfunnet.

Bakgrunn:

T1D er en kronisk sykdom med høy sykelighet og dødelighet, men med bevarte betaceller er det mindre hypoglykemiske hendelser og mindre progresjon ved senkomplikasjoner (1), derfor er bevaring og utvidelse av betaceller et mål. Intervensjonsstudier hos type 1-pasienter har primært fokusert på immunsuppressing eller immunmodulering (2). De fleste av disse studiene har flere og alvorlige bivirkninger eller ingen effekt på å bevare eller utvide antallet betaceller.

Hvorfor er gluten en nøkkelfaktor? Dyremodeller har bevist at hydrolysert diett og glutenfri diett reduserer forekomsten av diabetes betraktelig (3-5). Gluten består av glutenin og gliadin. Ufullstendig nedbrytning av gluten irriterer tarmslimhinnen, noe som resulterer i en uspesifikk subklinisk betennelse. Sammenlignet med konvensjonell mat øker et glutenfritt kosthold antallet regulatoriske T-celler i Peyers flekker i tarmen (6). Gluten er også kjent for å påvirke sammensetningen av tarmmikrofloraen (7). Et glutenrikt kosthold har vist seg å modifisere balansen mellom pro- og anti-inflammatoriske cytokiner i T-celler (8) Rotter har tarmdysfunksjon og økt tarmpermeabilitet, det samme finnes hos mennesker før T1D (9), og sannsynlig mekanisme er at gliadin øker tarmhormonet zonulin, som igjen øker tarmpermeabiliteten (10). Enterovirus øker også tarmens permeabilitet (11). Konsekvensene av dette kan være økt opptak av bakterielle toksiner som lipopolysakkarider, og ufullstendig nedbrutt gliadin som går gjennom tarmbarrieren. Gliadin er funnet i morsmelk hos friske mødre. Gliadinen må transporteres med blodet, noe som betyr at organer med relativt høy blodgjennomstrømning, som holmene i Langerhans, også kan bli utsatt for gliadin og faktisk kan akkumulere gliadin. Gluten påvirker mikrofloraen i tarmen (12). Det har blitt demonstrert at menneskelig mikrobiota kan transplanteres inn i bakteriefrie mus og overføre vertsfenotyper ("personlig tilpassede gnotobiotika"). Menneskelige studier har indikert at introduksjon av hvete i kostholdet før fire måneders alder øker risikoen for beta-celle autoimmunitet med opptil fire ganger (13;14). To humane intervensjonsstudier av individer med høy risiko for å utvikle diabetes som ble behandlet med en glutenfri diett over seks eller 12 måneder, viste ingen innvirkning på diabetes autoimmunitet (15) eller diabetesforekomst (16), men de viste økt insulinfølsomhet i perioden med glutenfri diett. Intervensjonen kan ha vært for kort til å påvirke autoimmunitet.

Begrunnelse for å fokusere på kostholdets sammensetning og fysisk form i tillegg til gluten Under remisjonsfasen kan insulinet reduseres fra behov for opptil 2 enheter/kg til mindre enn 0,2 enheter/kg innen dager/uker etter oppstart av insulinbehandling beviser påvirkningen av glukotoksisitet på betaceller.

Kostholdskravene med færre karbohydrater og lav glykemisk indeks har blitt lempet med introduksjonen av raskere virkende insulintyper og pumpebehandling. Men flere studier har vist at intensiv behandling kan bidra til å bevare flere betaceller (17,18), kanskje fordi betacellene i høyere grad er rolige, snarere enn aktive, da aktive betaceller er mer følsomme for toksiske stimuli (19). . I tillegg er sammensetningen av kostholdet viktig for den glykemiske kontrollen (20) og påvirker potensielt immunsystemet indirekte ved å påvirke tarmmikrofloraen (21). Mengden og kvaliteten på karbohydrater kan også ha betydning for insulinbehovet.

Fysisk aktivitet og stillesittende livsstil er kjent for å være assosiert med insulinresistens (IR). Sammenhengen mellom stillesittende livsstil og IR målt i fastende tilstand er delvis forklart av adipositas, mens assosiasjonene mellom IR og insulinsekresjon basert på Oral Glucose Tolerance Test er uavhengig av adipositas (22). Studier viser også høyere insulinfølsomhet dersom pasienter er fysisk aktive rett før et måltid (23) og økt kondisjon assosieres til økt nivå av glukosetransportører (GLUT4) og dermed utnyttelse av insulin (24).

Vår forskningsgruppe har vært involvert i studier av immunsystemet, risikofaktorer for T1D og remisjonsfasen i flere år. Vi har allerede bevist at familier er interessert i å endre kosthold hvis det er en sjanse for at det forlenger remisjon.

Metoder og materiale Design: En prospektiv studie som inkluderer alle nydiagnostiserte barn med type 1-diabetes vil bli instruert og overvåket av en utdannet kostholdsekspert om å spise en glutenfri og lavglykemisk diett innen 2 måneder etter diagnosen og etterfulgt av et dedikert team med en lege, en sykepleier og en ernæringsfysiolog ved innføring i protokollen og 6 og 12 måneder etter diagnose.

Kostholdet: Familier vil bli instruert av en kostholdsveileder i enten

• spise glutenfritt
• vanlige retningslinjer vedrørende karbohydrater hos barn med diabetes. Dietten vil bli estimert basert på validert spørreskjema for matfrekvens - fylt ut online før studiestart og etter 6, 12 måneder.

Primært utfall: Insulinjustert HbA1c (IDAA1c) (25); Stimulert C-peptid; Insulindose per kg Sekundært utfall: Endringene i tarmmikrobiomets sammensetning og funksjon og metabolske, immune og inflammatoriske biomarkører.

Boost-test (måltidsstimuleringstest) Måltidstesten gjøres etter 8 timers faste om morgenen. Boost (Med. Johnson, Evansville, Indiana, USA; 237 ml = 8 unse (OZ); 33 g karbohydrat, 15 g protein og 6 g fett, 240 kcal): 6 ml/kg (maks.: 360 ml). Blodprøver og blodsukker tas 0 minutter og igjen 90 minutter etter inntak av Boost. Boost-testen utføres ved inklusjon pluss 6 og 12 måneder etter diagnose.

Frykt for hypoglykemi og livskvalitet: Vi vil bruke validert spørreskjema for frykt for hypoglykemi og livskvalitet.

Tarmmikrobiota: Tre avføringsprøver tas etter standard operasjonsprosedyrer (SOP) på de angitte tidspunktene (inkludering og 6 måneder). Avføringsprøver sendes for kvantitativ metagenomikk og analyse av mikrobiell DNA ved Novo Nordisk Foundation Center for Basic Metabolic Research, Københavns Universitet.

Betennelse:

Nivået av master transkripsjonsfaktorer er ansvarlige for skiftet av Cluster Differentiation (CD) 4+ T-celler til forskjellige fenotyper: T-bet for Th1-celler, Trans-virkende T-celle-spesifikk transkripsjonsfaktor GATA-3 for Th2, Foxp3 for T-regs, RORγt (retinsyrereseptor-relatert orphan nuclear receptor gamma) for Th17, og DX5 som en markør for Natural Killer-celler. Isolerte lymfocytter lagres og resuspenderes i 500 µL Trizol (Invitrogen) reagens for RNA-ekstraksjon og lagres i -80 ˚C frem til bruk. Bartholin Institute, Rigshospitalet vil være ansvarlig for studiet av kostholdsinduserte proporsjonale endringer i de ovenfor nevnte T-cellepopulasjonene.

Statistikk og potensberegninger Statistikk: Multippel lineær regresjon vil bli brukt for å finne andre mål på insulinfølsomhet og testfaktorer assosiert med c-peptidnedgang og IdaA1c. Relevante konfoundere som alder, c-peptid ved debut, diabetesvarighet og kjønn vil bli justert for i modellene.

Kraft: Vi trenger 100 individer, hvor 50 % fullfører glutenfri diett, for å finne en annen i IdaA1c på 1 med en potens på 80 % og signifikans på 0,05. Gjennomsnittet i tidligere kohorter var 10,7 etter 12 måneder og standardavvik = 2,0. 27. For å finne en forskjell i c-peptid trenger vi 128 individer i hver gruppe med 80 % kraft og signifikansnivå på 0,05. Hvis vi kan bruke tidligere kohorter som kontroller trenger vi kun 58 pasienter i intervensjonsgruppen.

Mulighet Barneavdelingen ved Herlev Hospital har minst 60 nye barn med T1D hvert år, og ca. 50 % sier nå ja til å delta i pilotstudien med glutenfritt kosthold. Vi har tilgang til to kohorter på henholdsvis 270 og 129 barn, begge fulgt i minst 12 måneder med boosttest ved 1,6 og 12 måneder. Barneavdelingen er det største senteret for barnediabetes i Danmark, vi har tidligere hatt ansvar for oppfølgingsstudier på nydiagnostiserte barn under remisjon og beskriver gener og biomarkører (Zink autoantistoffer, Interleukin-1ra, adiponectin, glukagon) knyttet til remisjon. Videre har vi undersøkt cytokiner og immunoglobuliner assosiert med risiko for T1D. Vi har også funnet økende kjemokiner og uendret vitamin D hos nydiagnostiserte barn.

Samarbeidspartnere:

Henrik B. Mortensen, professor og forskningsleder ved Barneavdelingen, har jobbet med remisjonsfase gjennom flere tiår og publisert en rekke studier om emnet.

Professor Karsten Buschard, Rigshospitalet, og hans postdoktor Julie Antvorskov har i dyremodeller studert ulike T-cellepopulasjoner samt cytokinmønsteret til T-celler og regulatoriske T-celler, og har kapasitet til å teste humane celler også.

Professor Oluf Borbye-Pedersen, Københavns Universitet, har erfaring med å lede studier innen tarmmikrobiota og er involvert i en rekke prosjekter om tarmmikrobiota.

Etiske aspekter Studiet om intervensjon med glutenfritt kosthold er godkjent av den regionale vitenskapsetiske komité, og prosjektet inkludert avføringsprøvene ble godkjent i januar 2013.