Endokrynologia Pediatryczna Pediatric Endocrinology

Szewczyk L i in: Poziom witaminy D3 w relacji do stopnia Szewczyk autoimmunizacji L i inni Aktywność i dysfunkcji opioidowa komórek u dziewcząt beta z w nadczynnością świeżo rozpoznanej i niedoczynnością cukrzycy tarczycy typu 1 Vol 7/2008 Nr 4(25) Endokrynologia Pediatryczna Pediatric Endocrinology Poziom w relacji do stopnia autoimmunizacji i dysfunkcji komórek beta w świeżo rozpoznanej cukrzycy typu 1 Vitamin level in Relation to the Stage of Immunity and Beta Cells Dysfunction on the Onset of Type 1 Diabetes Mellitus Leszek Szewczyk, Robert Piekarski, Yehia Azab, Beata Wysocka-Łukasik Klinika Endokrynologii i Neurologii Dziecięcej Uniwersytetu Medycznego w Lublinie Adres do korespondencji: prof dr hab Leszek Szewczyk; Klinika Endokrynologii i Neurologii Dziecięcej Uniwersytetu Medycznego w Lublinie, ul Chodźki 2, 20-093 Lublin; e-mail: lszewczyk@wppl Słowa kluczowe: cukrzyca typu 1, 25(OH), c-peptyd, a-gad, a-ia2 Key words: type 1 diabetes mellitus, 25(OH), c-peptide, GAD, IA2 Grant MNiSzW NN407 310033 STRESZCZENIE/ABSTRACT Wstęp W ostatnich latach zwrócono uwagę na immunomodulacyjne właściwości oraz jej rolę w prewencji i leczeniu chorób o podłożu autoimmunologicznym min cukrzycy typu 1 Celem pracy było prześledzenie poziomu 25(OH) w relacji do stopnia autoimmunizacji oraz stopnia dysfunkcji sekrecyjnej komórek beta trzustki Materiał i metody Badaniami objęto 56 dzieci w wieku 2-17 lat ze świeżo rozpoznaną cukrzycą typu 1, u których oceniono poziom 25(OH), poziom c-peptydu oraz miana przeciwciał a-gad i a-ia2 Wyniki Stwierdzono u 85% dzieci z cukrzycą obniżone poziomy Równocześnie wykazano obniżone poziomy c-peptydu oraz podwyższone miana przeciwciał a-gad i a-ia2 Wnioski U dzieci z cukrzycą typu 1 stwierdza się niskie poziomy witaminy Niedobory witaminy D wydają się stanowić czynnik ryzyka występowania cukrzycy typu 1 Endokrynol Ped 7/2008;4(25):17-22 Introduction In the last two decades studies have been concerned on immunomodulative role of vitamin and its role in prevention and treatment of autoimmune diseases like type 1 diabetes mellitus The aim of our study was the evaluation of 25(OH) value in relation to the stage of autoimmunity and secretory dysfunction of pancreatic islet beta cells Material and methods 56 children from 2-17 years old on the onset of diabetes mellitus (DM) was conducted to our study The blood level of 25(OH), c-peptide and GAD and IA2 antibodies were estimated in this group of children Results The decreased levels of vitamin was observed in 85% children suffered from diabetes mellitus simultaneously with decreased levels of c-peptide and elevated titer of investigated antibodies Conclusions The decreased levels of 25(OH) are observed in children with type 1 diabetes mellitus Vitamin deficiency seems to be a risk factor of diabetes mellitus occurrence Pediatr Endocrinol 7/2008;4(25):17-22 17

Praca oryginalna Endokrynol Ped, 7/2008;4(25):17-22 Wstęp Rola i jej analogów w gospodarce wapniowo-fosforanowej jest powszechnie znana, natomiast badania z ostatnich lat wskazują również na jej immunomodulacyjne właściwości oraz rolę w prewencji i leczeniu chorób o podłożu autoimmunologicznym min cukrzycy typu 1 [1, 2, 3, 4] Podkreśla się wpływ na prawidłową sekrecję insuliny Z drugiej strony niedobór wiąże się ze wzrostem insulinooporności [5] Obecnie podkreśla się, że ryzyko wystąpienia cukrzycy typu 1 i typu 2 zależy od polimorfizmu receptora dla [6, 7, 8] Badania wykazały, że wywiera ona korzystny prewencyjny wpływ na pojawianie się cukrzycy typu 1, mianowicie mniejsze ryzyko zachorowania przy przyjmowaniu, a większe przy jej niedoborach [9, 10, 11, 12, 13, 14] Mathieu i Adorini [15] oraz Valdman [16] tłumaczą to hamowaniem sekrecji przeciwciał przeciw komórkom β, które przedłuża przetrwanie wysp trzustki Wg Casteels i in [17] oraz van Etten i in [18] witamina zapobiega progresji niszczenia komórek beta w procesie insulitis Obecność receptorów dla 1,25 (OH) 2 (VDR) na wielu subpopulacjach komórek immunokompetentnych wskazuje na wielokierunkowy charakter oddziaływania tej witaminy na układ immunologiczny [19, 20] Badania eksperymentalne przeprowadzone na modelach zwierzęcych wykazały, że oddziaływanie witaminy następuje głównie na komórki prezentujące antygen, zwłaszcza komórki dendrytyczne Z drugiej strony, ostatnie badania wskazują na korzystną regulację funkcji komórek T regulatorowych (Tregs) przez wit [21] Gysemans i in [22] oraz Mathieu i in [23] wykazali, że wpływ jest związany z obniżeniem chemokin i cytokin w wyspach trzustki Cel pracy Immunomodulacyjna rola skłania do prześledzenia relacji pomiędzy poziomem 25(OH) a stopniem autoimmunizacji i stopniem dysfunkcji sekrecyjnej komórek beta trzustki Materiał i metody U 56 dzieci w wieku 2-17 lat (średnia wieku 8 lat 8 miesięcy) ze świeżo rozpoznaną cukrzycą typu 1, po wyprowadzeniu z ketozy i uzyskaniu względnego wyrównania glikemii (1-2 tydzień po rozpoznaniu cukrzycy), oznaczano poziom 25(OH) przy pomocy metody elektrochemiluminescencji w analizatorze Elecsys 2010, poziom c-peptydu metodą elektrochemiluminescencji dla pośredniej oceny funkcji jeszcze czynnych komórek beta wysp trzustki oraz miano przeciwciał przeciw dekarboksylazie kwasu glutaminowego (a-gad) i przeciw fosfatazie tyrozyny (IA2) metodą ELISA firmy Immunotech świadczących o podłożu autoimmunologicznym cukrzycy Równocześnie przeprowadzano standardowe kliniczne monitorowanie przebiegu cukrzycy (badanie lekarskie, ocena glikemii, ketonemii, glikacji białek, dobowego zapotrzebowania na insulinę) Wyniki Poziomy oceniane wg zaleceń Lipsa [24] oraz Karczmarewicz i wsp [25] u 85% chorych były obniżone poniżej 30 ng/ml, zaś u 56% spełniały kryteria niedoboru witaminy mieszcząc się w przedziale 10-20 ng/ml Średni poziom wynosił 21,79±9,09 ng/ml (Ryc 1) Ryc 1 Poziom 25(OH)D3 u dzieci z cukrzycą typu 1 Fig 1 25(OH)D3 level in children with type 1 DM Tylko u 3 dzieci, które wyłączono z analizy, miana przeciwciał a-gad były niskie (u tych dzieci niskie były także przeciwciała a-ai2), zaś u pozostałych dzieci z cukrzycą były podwyższone wynosiły od 25,08 do 3797,0 UI/ml (śr 334,11±644,61 UI/ml) U 89% pacjentów miana przeciwciał mieściły się w zakresie od 10-500 UI/ml, zaś u pozostałych 11% powyżej 500 UI/ml (Ryc 2) 18

Szewczyk L i in: Poziom witaminy D3 w relacji do stopnia autoimmunizacji i dysfunkcji komórek beta w świeżo rozpoznanej cukrzycy typu 1 Ryc 2 Poziom przeciwciał a-gad u dzieci z cukrzycą typu 1 Fig 2 GAD antibodies titers in children at diagnosis of type 1 DM Przeciwciała przeciw fosfatazie tyrozyny były niskie u 27% dzieci z cukrzycą typu 1 (< 20 UI/ml), zaś u 73% były podwyższone powyżej normy (śr miano przeciwciał a-ia2 386,17±403,69 UI/ml, zakres od 24, 95-1462,0 UI/ml), w tym u 38% mieściły się w zakresie 20-500 UI/ml oraz u pozostałych 35% stwierdzono najwyższe miana przekraczające 500 UI/ml (Ryc 3) Ryc 4 Poziom c-peptydu u dzieci z cukrzycą typu 1 Fig 4 C-peptide level in children at diagnosis of type 1 DM Zapotrzebowanie dobowe na insulinę pod koniec hospitalizacji wynosiło śr 0,37±0,25 jedn/kg (od 0,11 jedn/kg do 1,03 jedn/kg) U 53% dzieci zapotrzebowanie wynosiło poniżej 0,3 jedn/kg, u 26% mieściło się między 0,3 a 0,5 jedn/kg, zaś u 21% przekraczało 0,5 jedn/kg masy ciała Przeprowadzono analizy statystyczne przy pomocy programu Statistica 50 firmy StatSoft dotyczące korelacji poziomów z wielkością wartości c-peptydu i wielkością miana przeciwciał u każdego dziecka nie uzyskując istotnych statystycznie zależności Interpretacja wyników i dyskusja Ryc 3 Poziom przeciwciał a-ia2 u dzieci z cukrzycą typu 1 Fig 3 IA2 antibodies titers in children at diagnosis type 1 DM Z kolei stężenie c-peptydu było obniżone poniżej 1,1 ng/ml u 95% badanych, śr 0,56±0,28 ng/ml, a u pozostałych 2 dzieci było na poziomie dolnej normy Poziom c-peptydu poniżej 0,6 ng/ml dotyczył 63% dzieci, poziom od 0,6-1,1 ng/ml 32% dzieci i poziom od 1,1 do 1,25 ng/ml 5% dzieci (Ryc 4) Analiza zachowania się poziomów, autoprzeciwciał i stężenia c-peptydu wykazała, że tylko u 3 dzieci chorych na cukrzycę typu 1 stwierdzano prawidłowe wartości przy podwyższonych mianach przeciwciał i obniżonych poziomach c-peptydu Natomiast u pozostałych 92% dzieci poziomy i c-peptydu były równocześnie obniżone, a u wszystkich dzieci przeciwciała a-gad były podwyższone Pomimo nie uzyskania statystycznych zależności pomiędzy wartościami analizowanych parametrów, sekwencja obserwowanych wyżej wymienionych faktów wskazuje na powiązania pomiędzy dysfunkcją sekrecyjną komórek beta w powiązaniu z wysokim stopniem immunizacji a niedoborami Wcześniejsze badania epidemiologiczne wykazują, że niedobory mogą odpowiadać za zdecydowanie częstsze występowanie cukrzycy typu 1 w krajach o niskim nasłonecznieniu [26, 27] 19

Praca oryginalna Endokrynol Ped, 7/2008;4(25):17-22 W ostatnich latach ukazały się prace stwierdzające niskie stężenia w populacji dzieci ze świeżo rozpoznaną cukrzycą [28, 29, 30] Dotychczas brak w literaturze polskich prac podejmujących tę problematykę Zważywszy na głębokie niedobory w populacji dzieci zdrowych stwierdzane przez Hollick a [31], a w Polsce przez Szponara i in [32] oraz Charzewską i Weker [33] wydaje się, że niedobór witaminy D stanowi istotny czynnik ryzyka występowania cukrzycy, na co zwracają uwagę Martins i in [34] Natomiast, jak wynika z metaanalizy Zipitisa i Akobenga [35], właściwa suplementacja witaminy D zmniejsza to ryzyko Trwają intensywne badania skupiające się min na możliwości ochrony niezniszczonych jeszcze komórek beta w chwili rozpoznania cukrzycy, a także poszukiwanie możliwości regeneracji komórek beta wysp trzustki Badania eksperymentalne Gregori i in [36] na zwierzętach sugerują możliwość stosowania w leczeniu autoimmunologicznej cukrzycy u ludzi Nieliczne prace wskazują na korzystną rolę analogów w utrzymaniu aktywności komórek beta u osób ze świeżo rozpoznaną cukrzycą typu 1 [37] Również obserwacje własne dotyczące wdrożenia podawania dzieciom ze świeżo rozpoznaną cukrzycą typu 1 preparatów, a następnie obserwacji ich zapotrzebowania na insulinę wykazały utrzymywanie się remisji po roku leczenia lub dłużej [38, 39] Wykazanie w naszej pracy niskiego stężenia witaminy w populacji polskich dzieci i nastolatków ze świeżo rozpoznaną cukrzycą sugeruje, że suplementacja byłaby korzystna także w rozpoznanej cukrzycy typu 1 w celu ochrony przed destrukcją resztkowych komórek beta Wnioski 1 U dzieci z cukrzycą typu 1 stwierdza się niskie poziomy 2 Sekwencja badanych parametrów wskazuje na powiązania pomiędzy dysfunkcją sekrecyjną komórek beta w powiązaniu z wysokim stopniem immunizacji a niedoborami 3 Niedobory witaminy D wydają się stanowić czynnik ryzyka występowania cukrzycy typu 1 PIŚMIENNICTWO/REFERENCES [1] Cantorna MT, Mahon BD: D-hormone and immune system J Rheumatol Suppl, 2005:76, 11-20 [2] Harris SS: Vitamin D in type 1 diabetes prevention J of Nutrition, 2005:135, 323-325 [3] Mathieu C, Waer M, Laureys J et al: Prevention of autoimmune diabetes in NOD mice by 1,25 dihydroxyvitamin Diabetologia, 1994:37, 552-558 [4] Mathieu C, Waer M, Casteels K, et al: Prevention of type 1 diabetes in NOD mice by nonhypercalcemic doses of a new structural analog 1,25 dihydroxyvitamin, KH 1060 Endocrinology, 1995:136, 866-872 [5] Zittermann A: Vitamin D in preventive medicine: are we ignoring the evidence? British J Nutrition, 2003:89, 552-572 [6] Angel B, Sanitos JL, Carrasco E et al: Vitamin D receptor polymorphism and susceptibility to type 1 diabetes in children subjects Europ J Epidemiology, 2004:19, 1085-1087 [7] Motohashi Y, Yamada S, Yanagawa T et al: Vitamin D receptor gene polymorphism affects onset pattern of type 1 diabetes J Clinical Endocrinol Metab, 2003:88, 3137-3140 [8] Orlepp JR, Metrikot J, Albrecht M et al: The vitamin D receptor gene variant and physical activity predicts fasting glucose levels in healthy young men Diabet Med, 2003:20, 451-454 [9] Harris S: Can Vitamin D supplementation in infancy prevent type 1 diabetes? Nutrition Reviews, 2002:60, 118-121 [10] Holick MF: High prevalence of vitamin D inadequacy and implications for health Mayo Clin Proc, 2006:81, 297-299 [11] Hypponen E, Laara E, Reunanen A et al: Intake of vitamin D and risk of type 1 diabetes: a brith-cohort study Lancet, 2001:358, 1500-1503 [12] Giuletti A, Gysemans C, Stoffels K et al: Vitamin D deficiency in early life accelerates type 1 diabetes in non-obese diabetic mice Diabetologia, 2004:47, 451-462 [13] Holick MF: The vitamin D epidemic and its health consequences J Nutr, 2005:135, 2739-2748 [14] Zella JB, McCary LC, DeLuca HF: Oral administration of 1,25-dihydroxy vitamin completely protects NOD mice from insulin dependent diabetes mellitus Arch Biochem Biophisics, 2003:417, 77-80 [15] Matieu C, Adorini L: The coming of age of 1,25-dihydroxyvitamin analogs as immunomodulatory agents Trends Mol Med, 2002:8, 174-179 [16] Valdman CM, Cantorna MT, DeLuka HF: Expression of 1,25-dihydroxyvitamin receptor in the immune system Arch Biochem And Biophysics, 2000:374, 334-338 [17] Casteels KM, Mathieu C, Waer M et al: Prevention of type 1 diabetes in non obese diabetic mice by late intervention with nonhypercalemic analogs of 1,25-dihydroxyvitamin in combination with a short induction course of cyclosporine A Endocrinology, 1998:133, 95-102 20

Szewczyk L i in: Poziom witaminy D3 w relacji do stopnia autoimmunizacji i dysfunkcji komórek beta w świeżo rozpoznanej cukrzycy typu 1 [18] Etten E, Decallonne B, Mathieu C: 1,25-dihydroxycholecalciferol: endocrinology meets the immune system Proceedings Nutrition Society, 2002:61, 375-380 [19] Mathieu C, Etten E, Decallonne B et al: Vitamin D and 1,25-dihydroxy vitamin as modulators in the immune system J Steroid Biochem Mol Biol, 2004:89-90, 449-452 [20] Griffin MD, Kumar R: Effects of 1α,25(OH)2 and its analogs on dendritic cell function J Cell Biochem, 2003,88, 323-326 [21] Adorini L, Penna G, Giarratana N, Uskokovic M: Tolerogenic dendritic cells induced by vitamin D receptor ligands enhance regulatory T cells inhibiting allograft rejection and autoimmune diseases J Cell Biochem, 2003:88, 227-233 [22] Gysemans CA, Cardozo AK, Cellewaert H et al: 1,25 dihydroxyvitamin modulates expression of chemokines and cytokines in pancreatic islets: Implications for prevention of diabetes in nonobese diabetic mice Endocrinology, 2005:146, 1956-1964 [23] Mathieu C, Gyseman C, Giulietti A, Bonillon R: Vitamin D and diabetes Diabetologia, 2005:48, 1247-1257 [24] Lips P: Relative value of 25(OH)D and 1,25(OH)2D measurements J Bone Miner Res, 2007:11, 1668-1671 [25] Karczmarewicz E, Płudowski P, Łukaszkiewicz J et al: Witamina D standardy diagnostyczne, kliniczna interpretacja oznaczeń Terapia, 2008:5, 48-53 [26] Karvonen M, Jantti V, Muntoni S et al: Comparison of the seasonal pattern in the clinical onset of IDDM in Finland and Sardinia Diabetes Care, 1998:21, 1101-1109 [27] Holick MF: Vitamin D and sunlight: strategies for cancer prevention and other health benefits Clin J Am Soc Nephrol, 2008:3, 1548-1554 [28] Pozzilli P, Manfrini S, Crino A et al: Low levels of 25-hydroxyvitamin and 1,25-dihydroxyvitamin in patients with newly diagnosed type 1 diabetes Horm Metab Res, 2005:37, 680-683 [29] Greer RM, Rogers MA, Bowling FG et al: Australian children and adolescents with type 1 diabetes have low vitamin D levels MJA, 2007:187, 59-60 [30] Littorin B, Blom P, Scholin A et al: Lower levels of plasma 25-hydroxyvitamin D among young adults at diagnosis of autoimmune type 1 diabetes compared with control subjects: results from the nationwide Diabetes Incidence Study in Sweden (DISS) Diabetologia, 2006:49, 2847-2852 [31] Holick MF, Chen TC: Vitamin D deficiency: a worldwide problem with health co Am J Clin Nutr, 2008:87, 1080S-1086S [32] Szponar L et al: Badania indywidualnego spożycia żywności I stanu odżywienia w gospodarstwach domowych Prace Instytutu Żywności i Żywienia, 2003:101 [33] Charzewska J, Weker H: Ogólnopolskie badanie nad zawartością wapnia i witaminy D w dietach dzieci w wieku 4 lat Pediatr Współcz Gastroenterol Hepatol Żywienie Dziecka, 2006:8, 107-109 [34] Martins D, Wolf M, Pan D: Prevalence of cardiovascular risk factors and the serum levels of 25-hydroxyvitamin D in the United States: data from the Third National Health and Nutrition Examination Survey Arch Intern Med, 2007:167, 1159-1165 [35] Zipitis CS, Akobeng AK: Vitamin D supplementation in early childhood and risk of type 1 diabetes: a systematic review and meta-analysis Arch Dis Child, 2008:93, 512-517 [36] Gregori S, Giarratana N, Smiroldo S et al: A 1, 25-Dihydroxyvitamin analog enhances regulatory T-cells and arrests autoimmune diabetes in NOD mice Diabetes, 2002:51, 1367-1374 [37] Pitocco D, Crinň A, Di Stasio E et al: The effects of calcitriol and nicotinamide on residual pancreatic β-cell function in patients with recent-onset Type 1 diabetes (IMDIAB XI) Diabet Med, 2006:23, 920-923 [38] Szewczyk L, Azab Y, Bury A, Piekarski R: Does Alfacalcidol Prevent Pancreatic Beta Cells from Further Destruction in Children at the Early Stage of Type 1 Diabetes Mellitus? Polish Journal of Environmental Studies, 2006:15, 654-657 [39] Szewczyk L, Azab Y, Bury A, Piekarski R: Próba ochrony komórek beta po zdiagnozowaniu cukrzycy typu 1 Endokrynol Pediatr, 2006:5, 35-39 21