Wpływ diety bezglutenowej na przepuszczalność bariery krew-mózg u pacjentów z CIS

Tło:

Uważa się, że przerwanie bariery krew-mózg (BBB) ​​odgrywa kluczową rolę w patogenezie stwardnienia rozsianego (MS). Cramera i in. (2014) stwierdzili zwiększoną przepuszczalność BBB u pacjentów ze stwardnieniem rozsianym w porównaniu ze zdrowymi kontrolami (HC), przy czym wartości były wyższe w przypadkach z niedawnymi nawrotami (1). Ponadto przepuszczalność BBB może przyczynić się do przewidywania konwersji zapalenia nerwu wzrokowego (ON) do SM (2). W tym samym badaniu stwierdzono istotne korelacje między przepuszczalnością BBB, liczbą leukocytów i poziomami chemokiny CXCL10 w płynie mózgowo-rdzeniowym (CSF). Uważa się, że chemokiny przyczyniają się do patogenezy SM przez przyciąganie populacji leukocytów do OUN.

Sorensen i in. (1999) stwierdzili podwyższone poziomy cytokin CXCL9, CXCL10 i CCL5 wraz z ich receptorami CXCR3 i CCR5 na leukocytach w płynie mózgowo-rdzeniowym pacjentów ze stwardnieniem rozsianym podczas ataków (3). CXCR3 ulega ekspresji w ludzkich enterocytach, komórkach śródbłonka w BBB i różnych komórkach odpornościowych. Podwyższoną ekspresję CXCR3 mierzono również na limfocytach T pacjentów z SM w porównaniu z HC oraz u pacjentów podczas nawrotów w porównaniu z remisją (4). Wykazano, że ekspozycja linii komórek nabłonka jelitowego na gliadynę aktywuje receptor chemokin CXCR3 i tym samym prowadzi do uwolnienia zonuliny (5). Eksperymenty ex vivo wykazały, że zonulina, którą zidentyfikowano jako pre-haptoglobinę 2, prowadzi do zależnego od czasu i dawki, odwracalnego zmniejszenia przeznabłonkowej rezystancji elektrycznej (TEER) mysiej błony śluzowej jelita cienkiego (6). Zakłada się, że wpływ zonuliny na przepuszczalność jelita wynika z zakłócenia ścisłej integralności połączeń.

Badanie pilotażowe (7) wykazało wyższy odsetek osób ze zwiększoną przepuszczalnością jelit wśród pacjentów ze stwardnieniem rozsianym w porównaniu z osobami z HC dobranym pod względem płci. Randomizowane badanie kliniczne wykazało korzystny wpływ diety bezglutenowej (GFD) na roczny wskaźnik nawrotów, aktywność uszkodzeń i rozszerzoną skalę stanu niepełnosprawności (EDSS) u pacjentów z rzutowo-remisyjną postacią stwardnienia rozsianego (RRMS), w porównaniu ze zwykłą dietą (8). ). Dodatkowo, odkrycia istotnie wyższych mian IgA przeciwko gliadynie, glutenowi i kazeinie u pacjentów z SM w porównaniu z HC, mogą wskazywać na rolę czynników żywieniowych w SM (8).

Ustalono rolę glutenu w patogenezie celiakii (CD). W CD spożycie glutenu w diecie prowadzi do powstania autoprzeciwciał przeciwko enzymowi transglutaminazy 2 (TG2). Sekcje zwłok istoty białej wykazały immunoreaktywność TG2 w astrocytach z aktywowanych zmian MS (9). Ponadto leczenie inhibitorami TG2 prowadziło do osłabienia demielinizacji i deficytów klinicznych u szczurów z przewlekłym nawracającym eksperymentalnym autoimmunologicznym zapaleniem mózgu i rdzenia (EAE) (10). Udokumentowano również, że GFD chroni przed cukrzycą typu 1 (T1D) u myszy (11) i przedłuża okres bezobjawowy po rozpoznaniu T1D u ludzi (12).

Wreszcie, udokumentowano, że fragmenty gliadyny bezpośrednio stymulują produkcję TNF-α i IL-8 w ludzkich monocytach (13). Wykazano również, że TNF-α ma wpływ regulacyjny na zonulinę i zwiększa przepuszczalność warstw komórek śródbłonka i nabłonka (14), co może być pośrednim mechanizmem, poprzez który gluten może indukować zmiany w jelitach i prawdopodobnie także przepuszczalność BBB. Wysokie spożycie glutenu może zatem nie tylko zwiększyć napływ antygenów, ale także aktywować szlaki wrodzonego układu odpornościowego. Teoretycznie może to przyczynić się do powstania środowiska zapalnego, a tym samym ułatwić aktywację autoreaktywnych komórek T. Można postawić hipotezę, że rola glutenu w autoimmunizacji nie ogranicza się do tego, że sam gluten jest rozpoznawany jako antygen przez osoby z określonymi genotypami HLA, ale gluten może również zwiększać ryzyko utraty tolerancji na inne antygeny.

Zamiar:

Badanie ma na celu zbadanie, czy GFD może przyczynić się do zmniejszenia przepuszczalności BBB u pacjentów z ON, innym zespołem izolowanym klinicznie (CIS) i SM. Ponadto badanie ma na celu zidentyfikowanie możliwego wpływu GFD na markery zapalenia ogólnoustrojowego oraz zapalenia ośrodkowego układu nerwowego. Na koniec mierzy się przepuszczalność jelita w celu zbadania, czy istnieją korelacje między przepuszczalnością jelita a BBB, a także stanem zapalnym w jelicie i ośrodkowym układzie nerwowym. Ocena wpływu spożycia glutenu na postęp choroby może przyczynić się do zidentyfikowania kluczowych mechanizmów leżących u podstaw patogenezy CIS i SM, ukierunkowania przyszłych badań i zaprojektowania nowych, zoptymalizowanych protokołów leczenia.

Hipoteza:

Gluten może zwiększać przepuszczalność jelit, a tym samym zwiększać napływ antygenu, prawdopodobnie poprzez aktywację CXCR3 na enterocytach. Zwiększona przepuszczalność jelit, zapalenie jelit i wchłanianie większych cząsteczek gliadyny mogą być związane ze zwiększoną przepuszczalnością BBB. Aktywacja komórek śródbłonka BBB może prowadzić do utraty szczelnej integralności połączenia, ale także do zwiększonej ekspresji integryn, a tym samym do zwiększonego wynaczynienia komórek odpornościowych do OUN.

Oczekiwana wartość badawcza:

Badanie może przyczynić się do lepszego zrozumienia patologii ON i SM oraz stanowić podstawę do opracowania nowych protokołów leczenia. Przeprowadzenie badań opartych na dowodach dotyczących możliwego wpływu spożycia glutenu na postęp chorób autoimmunologicznych ograniczy dezinformację, a także rzuci światło na praktyczne wyzwania związane z wdrażaniem interwencji dietetycznych w celach leczniczych. Badanie zostało zatwierdzone przez Komisję Etyki Naukowej.

Metody:

Badanie jest kontrolowanym klinicznie, otwartym badaniem interwencyjnym obejmującym 40 pacjentów z nowo zdiagnozowanym CIS lub SM. Pacjenci zostaną podzieleni na grupę interwencyjną i grupę kontrolną, po 20 pacjentów. Grupa interwencyjna będzie powstrzymywać się od glutenu przez sześć miesięcy, podczas gdy pacjenci z grupy kontrolnej zachowają swoje zwykłe nawyki żywieniowe. Przed i po okresie interwencji przeprowadzone zostaną różnorodne pomiary. Obejmują one:

• Pomiary antropometryczne: przeprowadzane w celu monitorowania możliwego wpływu GFD na skład ciała uczestników.
• Ankiety dotyczące diety i stylu życia: wykorzystywane do monitorowania nawyków żywieniowych uczestników, palenia, ćwiczeń, aktywności fizycznej, wzorca snu i jakości życia.
• Środki kliniczne: Nawroty, rozszerzona skala statusu niepełnosprawności (EDSS), diagnoza SM, leczenie modyfikujące chorobę, liczba zmian T2 i obciążenie zmianami. Stan leczenia i niedawne nawroty zostaną wykorzystane jako współzmienne w analizie regresji logistycznej.
• Dynamiczny MRI ze wzmocnieniem kontrastowym: używany do pomiaru przepuszczalności BBB w kilku podtypach tkanek (normalnie wyglądająca istota biała i istota szara oraz zmiany w SM) w podziale na obrazy ważone T2 FLAIR i 3D T1 o wysokiej rozdzielczości. Monitorowana jest liczba nowych lub pogłębiających się zmian.
• Test przepuszczalności jelit: przeprowadzany w celu zmierzenia przepuszczalności jelit i zdolności wchłaniania.
• Nakłucie lędźwiowe: służy do określenia aktywności choroby w OUN. Analizy obejmują pre-haptoglobinę 2, prążki oligoklonalne, TNF-α, IL-1β, IL-8, INF-γ, CXCL9, CXCL10, CCL5, liczbę komórek odpornościowych, ekspresję CXCR3 na komórkach odpornościowych.
• Próbki krwi: stosowane do określania stopnia zapalenia poza ośrodkowym układem nerwowym i diagnozowania celiakii. Analizy obejmują S100β, pre-haptoglobinę 2, przeciwciała przeciw gliadynie, CRP, TNF-α, IL-1β, INF-γ, liczbę komórek odpornościowych, ekspresję CXCR3 na komórkach odpornościowych, endotoksynę, jelitowe białko wiążące kwasy tłuszczowe, 25-( OH)-cholekalcyferol.
• Próbki kału: używane do pomiaru profilowania mikroflory jelitowej i krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych.

BBB i przepuszczalność jelit będą mierzone nie tylko odpowiednio za pomocą MRI i testu przepuszczalności jelit, ale także przy użyciu biomarkera zonuliny. Warto zauważyć, że nasze pomiary zonuliny w płynie mózgowo-rdzeniowym (przepuszczalność BBB) i surowicy (przepuszczalność jelitowa) zostaną przeprowadzone we współpracy z adiunktem dr Ianem Galeą, który opracował unikalną metodę analityczną, opartą na western blotting przy użyciu do tego celu niekomercyjne, zastrzeżone przeciwciało produkowane przez firmę Biorad. Każdy inny test używany w środowisku naukowym mierzy zarówno haptoglobinę, jak i zonulinę, podczas gdy nasz test mierzy tylko zonulinę i dlatego charakteryzuje się zwiększoną dokładnością.

Oczekiwane rezultaty:

Oczekuje się, że dieta bezglutenowa złagodzi objawy CIS, poprawi jakość życia i zmniejszy ryzyko przejścia CIS w SM. Mechanistycznie oczekuje się, że będzie się to objawiać normalizacją BBB i przepuszczalnością jelit, zmniejszoną aktywnością zmian chorobowych i tłumieniem aktywności poprzednio nadmiernie aktywnego układu odpornościowego. Jeśli nasza hipoteza się potwierdzi, pacjenci z SM i CIS powinni zostać poinformowani o wynikach badania, a możliwość zastosowania GFD może potencjalnie stać się częścią standardowego leczenia pacjentów w szpitalach.

Publikacja wyników:

Wyniki zostaną opublikowane niezależnie od wyniku badania. Wyniki pozytywne, negatywne i niejednoznaczne zostaną opublikowane. Oczekuje się, że wyniki zostaną opublikowane w recenzowanych czasopismach międzynarodowych.