Kan glutenfri kost förhindra förstörelse av betaceller under remission?

Inledning Typ 1-diabetes (T1D) kännetecknas av en progressiv förlust och förstörelse av betaceller. Den optimala tidpunkten för intervention är under remission när betacellernas regenerativa kraft fortfarande är närvarande, eftersom vi endast behandlar redan sjuka barn, och det finns tillräckligt med betaceller för att förbättra resultatet om cellerna överlever.

Det övergripande syftet med denna studie är alltså att förlänga remissionsfasen genom att introducera glutenfri kostintervention till barn med T1D och dessutom undersöka rollen av fysisk aktivitet/kondition.

Hypotes:

• Glutenfri kost leder till en förändring i balansen mellan förstörelsen och den regenerativa förmågan samt ökar insulinkänsligheten.
• Dieten har en inverkan på tarmmikrobiomens sammansättning och projicerade funktion, metabola, immuna och inflammatoriska biomarkörer.

Detta är den första studien med en icke-farmakologisk intervention hos barn som kombinerar båda faktorer med potentiell effekt på immunsystemet såväl som på insulinkänslighet och den första som inkluderar kostfaktorer, mått på fysisk kondition och mått på inflammation.

Perspektiv: Om glutenfritt förlänger remission skulle andra forskningsområden kunna vara intressanta såsom förändring av mikroRNA efter dietförändring, kostens inverkan på fett- och kolhydratmetabolismen hos barn, kostvanor hos barn med diabetes, vem som gör de hälsosamma valen eller mer forskning om påverkan av glukostransportörer (GLUT4) hos barn och insulinkänslighet. Slutligen kommer patienterna att dra nytta av en förlängd remission med en minskad sjukdomsbörda genom färre allvarliga hypoglykemiska händelser, färre långtidskomplikationer och det kommer att leda till en avsevärd minskning av kostnaderna för samhället.

Bakgrund:

T1D är en kronisk sjukdom med hög morbiditet och mortalitet men med bevarade betaceller är det färre hypoglykemiska händelser och mindre progression i sena komplikationer (1), därför är bevarande och expansion av betaceller ett mål. Interventionsstudier på typ 1-patienter har i första hand fokuserat på immunsupprimerande eller immunmodulering (2). De flesta av dessa studier har flera och allvarliga biverkningar eller ingen effekt på att bevara eller utöka antalet betaceller.

Varför är gluten en nyckelfaktor? Djurmodeller har visat att hydrolyserad kost och glutenfri kost minskar förekomsten av diabetes avsevärt (3-5). Gluten består av glutenin och gliadin. Ofullständig nedbrytning av gluten irriterar tarmslemhinnan, vilket resulterar i en ospecifik subklinisk inflammation. Jämfört med konventionella livsmedel ökar en glutenfri diet antalet regulatoriska T-celler i Peyers plåster i tarmen (6). Gluten är också känt för att påverka sammansättningen av tarmmikrofloran (7). En glutenrik diet har visat sig modifiera balansen mellan pro- och antiinflammatoriska cytokiner i T-celler (8) Råttor har tarmdysfunktion och ökad tarmpermeabilitet, detsamma finns hos människor före T1D (9), och trolig mekanism är att gliadin ökar tarmhormonet zonulin, vilket återigen ökar tarmpermeabiliteten (10). Enterovirus ökar också tarmpermeabiliteten (11). Konsekvenserna av detta kan bli ett ökat upptag av bakteriella toxiner som lipopolysackarider, och ofullständigt nedbrutet gliadin som passerar genom tarmbarriären. Gliadin har hittats i moders bröstmjölk hos friska mödrar. Gliadinen måste transporteras med blodet, vilket innebär att organ med relativt högt blodflöde, såsom de Langerhanska öarna, också kan utsättas för gliadin och faktiskt kan ackumulera gliadin. Gluten påverkar mikrofloran i tarmen (12). Det har visats att mänsklig mikrobiota kan transplanteras till bakteriefria möss och överföra värdfenotyper ("personlig gnotobiotika"). Människostudier har visat att införandet av vete i kosten före fyra månaders ålder ökar risken för betacellsautoimmunitet med upp till fyra gånger (13;14). Två humaninterventionsstudier av individer med hög risk för utveckla diabetes som behandlades med en glutenfri diet under sex eller 12 månader visade ingen påverkan på diabetesautoimmunitet (15) eller diabetesincidens (16), men de visade ökad insulinkänslighet under perioden med glutenfri kost. Interventionen kan ha varit för kort för att påverka autoimmunitet.

Skäl för att fokusera på kostens sammansättning och fysisk kondition utöver gluten Under remissionsfasen kan insulinet reduceras från ett behov av upp till 2 enheter/kg till mindre än 0,2 enheter/kg inom dagar/veckor efter påbörjad insulinbehandling bevisar inverkan av glukotoxicitet på betaceller.

Kostkraven med färre kolhydrater och lågt glykemiskt index har mildrats med införandet av snabbare verkande insulintyper och pumpbehandling. Men flera studier har visat att intensiv behandling kan bidra till att bevara fler betaceller (17,18), kanske för att betacellerna är stilla i högre grad, snarare än aktiva, då aktiva betaceller är mer känsliga för toxiska stimuli (19). . Dessutom är sammansättningen av kosten viktig för den glykemiska kontrollen (20) och påverkar potentiellt immunförsvaret indirekt genom att påverka tarmens mikroflora (21). Mängden och kvaliteten på kolhydrater kan också ha betydelse för insulinbehovet.

Fysisk aktivitet och stillasittande livsstil är känt för att vara associerade med insulinresistens (IR). Sambandet mellan stillasittande livsstil och IR mätt i fastande tillstånd förklaras delvis av adipositas, medan sambanden mellan IR och insulinsekretion baserat på oralt glukostoleranstest är oberoende av adipositas (22). Studier visar också högre insulinkänslighet om patienter är fysiskt aktiva strax före måltid (23) och ökad kondition associerar till ökad nivå av glukostransportörer (GLUT4) och därmed utnyttjandet av insulin (24).

Vår forskargrupp har varit involverad i studier av immunförsvaret, riskfaktorer för T1D och remissionsfasen i flera år. Vi har redan bevisat att familjer är intresserade av att ändra kost om det finns en chans att det förlänger remission.

Metoder och material Design: En prospektiv studie som inkluderar alla nydiagnostiserade barn med typ 1-diabetes kommer att instrueras och övervakas av en utbildad dietist att äta en glutenfri och lågglykemisk diet inom 2 månader efter diagnosen och följs av ett dedikerat team av en läkare, en sjuksköterska och en dietist vid inträde i protokollet och 6 och 12 månader efter diagnos.

Dieten: Familjer kommer att instrueras av en dietist i antingen

• äta glutenfritt
• normala riktlinjer för kolhydrater hos barn med diabetes. Dieten kommer att uppskattas baserat på ett validerat frågeformulär för matfrekvens - fyllt online före studiestart och efter 6, 12 månader.

Primärt utfall: Insulinjusterad HbA1c (IDAA1c) (25); Stimulerad C-peptid; Insulindos per kg Sekundärt utfall: Förändringarna i tarmmikrobiomens sammansättning och funktion och metabola, immuna och inflammatoriska biomarkörer.

Boost-test (måltidsstimuleringstest) Måltidstestet görs efter 8 timmars fasta på morgonen. Boost (Med. Johnson, Evansville, Indiana, USA; 237 ml = 8 ounce (OZ); 33 g kolhydrat, 15 g protein och 6 g fett, 240 kcal): 6 ml/kg (max.: 360 ml). Blodprov och blodsocker tas 0 minuter och igen 90 minuter efter intag av Boost. Boost-testet utförs vid inklusion plus 6 och 12 månader efter diagnos.

Rädsla för hypoglykemi och livskvalitet: Vi kommer att använda ett validerat frågeformulär för rädsla för hypoglykemi och livskvalitet.

Tarmmikrobiota: Tre avföringsprover tas enligt standardoperationsprocedurer (SOP) vid de angivna tidpunkterna (inklusion och 6 månader). Avföringsprover skickas för kvantitativ metagenomik och analys av mikrobiellt DNA vid Novo Nordisk Foundation Center for Basic Metabolic Research, Köpenhamns universitet.

Inflammation:

Nivån av mastertranskriptionsfaktorer är ansvariga för förskjutningen av Cluster Differentiation (CD) 4+ T-celler till olika fenotyper: T-bet för Th1-celler, Transagerande T-cellspecifik transkriptionsfaktor GATA-3 för Th2, Foxp3 för T-regs, RORγt (retinsyrareceptorrelaterad orphan nuclear receptor gamma) för Th17, och DX5 som en markör för Natural Killer-celler. Isolerade lymfocyter sparas och återsuspenderas i 500 µL Trizol (Invitrogen) reagens för RNA-extraktion och förvaras i -80 ˚C fram till användning. Bartholininstitutet, Rigshospitalet kommer att ansvara för studien av kostinducerade proportionella förändringar i ovan nämnda T-cellspopulationer.

Statistik och effektberäkningar Statistik: Multipel linjär regression kommer att användas för att hitta andra mått på insulinkänslighet och testfaktorer associerade med c-peptidnedgång och IdaA1c. Relevanta konfounders som ålder, c-peptid vid debut, diabetesvaraktighet och kön kommer att justeras för i modellerna.

Kraft: Vi behöver 100 individer, där 50 % fullföljer den glutenfria dieten, för att hitta en annan i IdaA1c på 1 med en styrka på 80 % och signifikans på 0,05. Medelvärdet i tidigare kohorter var 10,7 efter 12 månader och standardavvikelse = 2,0. 27. För att hitta en skillnad i c-peptid behöver vi 128 individer i varje grupp med en 80% kraft och signifikansnivå på 0,05. Om vi ​​kan använda tidigare kohorter som kontroller behöver vi bara 58 patienter i interventionsgruppen.

Genomförbarhet Barnavdelningen på Herlev Hospital har minst 60 nya barn med T1D varje år, och cirka 50 % samtycker nu till att delta i pilotstudien med glutenfri kost. Vi har tillgång till två kohorter på 270 respektive 129 barn som båda följs i minst 12 månader med boosttest vid 1,6 och 12 månader. Pediatrisk avdelning är det största centret för barndiabetes i Danmark, vi har tidigare ansvarat för uppföljningsstudier på nydiagnostiserade barn under remission och beskriver gener och biomarkörer (Zink autoantikroppar, Interleukin-1ra, adiponectin, glukagon) associerade med remission. Dessutom har vi undersökt cytokiner och immunoglobuliner associerade med risk för T1D. Vi har också funnit ökande kemokiner och oförändrat D-vitamin hos nydiagnostiserade barn.

Samarbetspartners:

Henrik B. Mortensen, professor och forskningsledare vid pediatriska institutionen, har arbetat med remissionsfas genom årtionden och publicerat ett flertal studier i ämnet.

Professor Karsten Buschard, Rigshospitalet, och hans postdoc Julie Antvorskov har i djurmodeller studerat olika T-cellspopulationer samt cytokinmönstret hos T-celler och regulatoriska T-celler, och har kapacitet att testa mänskliga celler också.

Professor Oluf Borbye-Pedersen, Köpenhamns universitet, har erfarenhet av att leda studier inom tarmmikrobiota och är involverad i ett flertal projekt som rör tarmmikrobiota.

Etiska aspekter Studien om intervention med glutenfri kost har godkänts av den regionala vetenskapliga etiska kommittén och projektet inklusive avföringsproverna har godkänts i januari 2013.