Приемът на големи количества глутен увеличава риска от целиакия при генетично предразположени деца.

виром

Стомашно-чревните инфекции са свързани с повишен риск от цьолиакия.

Какви са новите открития?

Проспективният метагеномичен скрининг на вирома на изпражненията показва, че кумулативният брой експозиции на ентеровирусни изпражнения между 1 и 2 годишна възраст са свързани с повишен риск от автоимунитет срещу цьолиакия.

Съществува взаимодействие между кумулативните ентеровирусни експозиции между 1 и 2 годишна възраст с кумулативен прием на глутен до 2 годишна възраст във връзка с риска от автоимунитет срещу цьолиакия.

Ефектът на ентеровирусите върху риска от автоимунитет на целиакия е по-висок, когато се консумират по-големи количества глутен.

Как може да се отрази на клиничната практика в обозримо бъдеще?

Това проучване предполага, че ентеровирусните инфекции в началото на живота се потенцират от високия прием на глутен, което може да предизвика развитието на автоимунитет на целиакия при генетично предразположени деца.

Необходими са повече проучвания за оценка на потенциалните патогенетични механизми на това взаимодействие, които биха могли да предложат нови възможности за разработване на превантивни стратегии за цьолиакия.

Въведение

Честотата на автоимунните заболявания нараства по-бързо, отколкото може да се обясни с генетиката, подкрепяйки ролята на факторите на околната среда в патогенезата на болестта.1. Целиакия, диетична хронична ентеропатия на тънките черва, обусловена от глутен, се характеризира с автоимунен отговор срещу тъканната трансглутаминаза (tTG). Основният автоантиген при цьолиакия е tTG, който посттранслационно дезаминира глиадиновите пептиди, получени от глутен.2 Автоимунитетът срещу целиакия (CDA), който се отнася до появата на серумни автоантитела срещу tTG, е показателен за продължаващия възпалителен отговор, предизвикан от глутен и може да предшества увреждане на лигавицата на тънките черва.3 4

По-високият прием на глутен увеличава риска от цьолиакия.5 6 Не е ясно обаче защо не всички генетично предразположени HLA-DQ2 и/или DQ8 положителни индивиди, които ядат глутен, развиват болестта. В резултат на това причините, водещи до нарушаване на оралния толеранс към глутен при цьолиакия, остават нерешени. Възможната роля на инфекциите в развитието на цьолиакия е подкрепена в предишни наблюдателни проучвания.7–10 Тези изследвания са разширени от други проучвания, като се посочва потенциалната роля на вирусните инфекции, особено на аденовирус, ентеровирус, ротавирус и реовирус, в патогенезата на болестта.10-15 Въпреки това, тези открития се основават главно на напречни или експериментални проучвания. По този начин са оправдани проспективни проучвания, за да се изясни дали вирус или група вируси участват в етиологията на цьолиакия. По-важното е, че проучванията са ограничени при изследване на възможно взаимодействие между вирусни инфекции и приема на глутен.

Това проучване изследва вирусните експозиции преди развитието на CDA от серийни проби от изпражнения, събрани от деца, проследени в кохорта за бъдещо раждане с генетичен риск както за диабет тип 1 (T1D), така и за цьолиакия. Чрез изследване на данните за метагеномиката на последователността от следващо поколение (NGS), ние оценихме дали вирусите, открити в изпражненията, са свързани с CDA и дали тази асоциация включва възможно взаимодействие с приема на глутен.

Материали и методи

Дизайнът на проучване на вложените случаи-контрол (NCC)

След новороден скрининг за високорискови генотипове HLA-DR-DQ, Детерминантите на околната среда при диабета при младите (TEDDY) включиха 8676 деца преди 4,5-месечна възраст за 15-годишно последващо проучване с основна цел да идентифицират генетични и екологични задействания, свързани с T1D и цьолиакия.16 Годишният скрининг за CDA започва на възраст от 2 години чрез откриване на tTG автоантитела с помощта на радиосвързващи анализи, както е описано по-рано.17 Ако пробата е положителна на tTG-автоантитела, всички от детето по-ранни налични проби бяха тествани за определяне на възрастта на сероконверсия. CDA се определя като положителен за tTG автоантитела в две последователни проби с интервал поне 3 месеца

От тази кохорта са изградени две вложени проучвания за контрол на случая (NCC), за да се подобри ефективността на множество изследвания на биомаркери, като едното е фокусирано върху автоимунитета на островчета (IA), а другото върху T1D. Случаите и контролът бяха идентифицирани към 31 май 2012 г., след което всички налични проби, отговарящи на проектните критерии към този момент, бяха обработени в лабораториите, избрани за всеки анализ на биомаркер. Двойките случай-контрол бяха съпоставени за фамилна анамнеза за T1D (дефинирана като роднина от първа степен с T1D), пол и местоположение на клиничното място в региона, където е бил записан участникът.19 Всички деца в 1: 1 NCC проучвания за чревен виром за настоящото проучване бяха разгледани анализи, които бяха изследвани за CDA. Всяка двойка случай-контрол включва CDA положително дете („случай“), съвпадащо с дете („контрол“), което е без CDA в продължение на поне 6 месеца от възрастта на сероконверсия на случая CDA.

Идентифицирани са 88 двойки CDA случай-контрол. Сред тях само 83-те двойки (44 бяха жени и 39 бяха мъже), чиито данни за вирома на изпражненията бяха налични след въвеждането на глутен в диетата им, бяха включени в окончателния анализ (фигура 1, таблица 1). Разпределението по държави беше както следва: САЩ (n = 25), Финландия (n = 13), Германия (n = 5) и Швеция (n = 40). Имаше 16 двойки с фамилна анамнеза за T1D. От случаите на CDA 41 са потвърдени за положителност на IA и 31 от тях са развили IA преди CDA. От контролите 11 са положителни за оценка на въздействието. По време на проследяването, 28 от случаите на CDA развиха целиакия. Шест случая на CDA и три контроли са имали роднина от първа степен с целиакия. Що се отнася до статуса на ваксинация срещу ротавирус, бяха ваксинирани 15 случая на CDA и 20 контроли. Други характеристики на случаите и контролите са показани в таблица 1.

Блок-схема, описваща избора на CDA случай-контролни двойки за изследването. CDA, автоимунитет срещу цьолиакия; IA; островно автоантитело; NCC, вложен случай-контрол; T1D, диабет тип 1.

Демографски данни за 83 вложени случайни и контролни двойки

Откриване на вирусни последователности на изпражненията

Проби от изпражнения се събират ежемесечно от 3 месеца до 2-годишна възраст. Вирусните последователности на NGS бяха анализирани в серийни проби на изпражнения, като се използва персонализирана офлайн версия на Vipie.20. Компонентите за профилиране на популацията на вируса Vipie включват стандартни скриптове за базово качество, подрязване, откриване на химера, докато сглобените контиги de novo са генерирани чрез интеграция на местни методи за сглобяване SPAdes Velvet.21 22 Тези контиги са картографирани в базата данни за вируси на NCBI, като се използва BLAST23, което води до основан на извадка общ профил на популацията на вируса. За настоящото проучване ние се фокусирахме върху ентеровирус, аденовирус, астровирус, норовирус, реовирус и ротавирус. За да се сближи серотипът и да се увеличи специфичността, се извърши повторно картографиране на специфични вирусни структурни капсиди върху положителни проби от NGS за ентеровируси и аденовируси. За този анализ беше приложено пределно подравняване на MAPQ от 20, представляващо по-голяма от 0,99 вероятност. Ресурсът капсид съдържа щамове на Genbank и Tampere Virology Group на аденовирусни хексони, влакна и пентон, както и ентеровирусни щамове Coxsackievirus A, Coxsackievirus B и избрани Echovirus P1 протеинови (VP1-4) региони. Това проучване включва 1507 обработени проби след въвеждане на глутен в диетата.

Диетични данни от хранителни записи

Към 2-годишна възраст информацията за кърменето и времето за въвеждане на зърнени храни, съдържащи глутен, се събира от валидирани въпросници при всяко посещение на клиника, което се случва на всеки 3 месеца.5 Информация за консумацията на глутен се събира при всяко посещение на клиника на всеки 3 месеца до 1 годишна възраст и на всеки две години след това (24-часово изземване при 3-месечно посещение и впоследствие 3-дневни записи за храна). Количеството на приема на глутен се изчислява чрез умножаване на количеството растителен протеин в съдържащи глутен брашна с коефициент 0.8.24. От 3-дневните записи на храните, дневната консумация (g/ден) е получена като средна стойност за 3 дни консумация.

Статистически анализ

Проби в изпражненията са положителни за (A) някой от изследваните вируси и (B) ентеровируси до 2-годишна възраст като процент от наличните проби на всяка възраст за събиране. Запълнените триъгълници означават случаи с CDA и незапълнени кръгове. Пръчките представляват процента на двойките случай-контрол, от които пробите на изпражненията са били достъпни за анализ във всяка възраст на събиране. CDA, автоимунитет срещу цьолиакия.

Между времето на първото въвеждане на глутен на средна възраст от 6 месеца до 1-годишна възраст, 63 случая в сравнение със 72 контроли са имали поне една вирусна експозиция (таблица 2). Ентеровирусът и аденовирусите са открити в 17 и 56 случая в сравнение с 19 и 65 контроли съответно. Реовирусни експозиции бяха открити само в един случай и един контрол, а ротавирусни експозиции бяха открити само в един от контролите. Кумулативното количество на всякакви вирусни експозиции (OR 0.68, 95% CI 0.49 до 0.94, p = 0.02), и по-специално тези от аденовируси (OR 0.69, 95% CI 0.48 до 0.99, p = 0.04), бяха обратно свързани с CDA, когато настройка за HLA (таблица 2). Нито един от другите отделни вируси не е свързан с CDA.

HLA коригирано ИЛИ на кумулативни вирусни открития в изпражнения на възраст до 1 година от съвпадащ случай на CDA и контролно проучване

Между 1 и 2-годишна възраст, 59 случая в сравнение с 58 контроли са имали поне една положителна проба изпражнения с някой от избраните вируси (таблица 3). Аденовирусите са открити в 52 случая в сравнение с 55 контроли, докато ентеровирусите са открити в 31 случая в сравнение с 16 контроли. Реовирусни последователности бяха открити в един случай, но нито един от контролите, докато ротавирусни последователности не бяха открити при нито един субект. Кумулативният брой положителни проби на изпражнения за всеки вирус е свързан с повишен риск от CDA (OR 1.60, 95% CI 1.12 до 2.29, p = 0.01). От различните вируси ентеровирусите дават най-силна положителна асоциация с CDA (OR 2,56, 95% CI 1,19 до 5,51, p = 0,02) (таблица 3). При изключване на ентеровирусите, връзката на всички вируси с развитието на CDA е загубена (OR 1.35, 95% CI 0.92 до 1.98, p = 0.13). OR за ентеровирусната В група бяха в същата посока, когато се изключиха 42 двойки, където или случаят, или контролът развиха IA или T1D преди сероконверсия на CDA, въпреки че намаленият размер на извадката нямаше достатъчно мощност, за да покаже разликите между групите ( таблица 3).

HLA коригирано ИЛИ на кумулативни вирусни открития в изпражнения между 1 и 2-годишна възраст: съвпадащ случай на CDA и проучване на контролите

Ефекти от хранителните навици и експозицията на вируси върху риска от CDA

Кумулативното количество на вирусни инфекции или ентеровируси през периода след въвеждането на глутен, но докато кърменето все още продължава, не е свързано с CDA (OR 1,15, 95% CI 0,72 до 1,82, p = 0,56 и OR 0,98, 95% CI 0,43 до 2,21, p = 0,96, съответно). При ограничаване на анализа до времевия период след края на всяко кърмене и до проби от изпражнения, събрани между 1 и 2-годишна възраст, когато децата са били изложени на глутен, се изчислява и кумулативното количество на която и да е вирусна последователност (ИЛИ 1,41, 95% CI 1,00 до 2,00, p = 0,05) и четенията на ентеровирусна последователност (OR 2,47, 95% CI, 1,12 до 5,48, p = 0,03) са свързани с CDA.

Налице е значително взаимодействие между ентеровирусите между 1 и 2 годишна възраст и кумулативния прием на глутен до 2 годишна възраст в риска от CDA (p = 0,03) (таблица 4). Рискът от CDA е най-висок сред ентеровирусно положителните деца, които са имали най-висок кумулативен прием на глутен до 2-годишна възраст (ИЛИ 8,3 (95% ДИ 1,8 до 37,1), в сравнение с тези, консумиращи средни или ниски количества (ИЛИ 2,9, 95% CI 1,2 до 7,1 и OR 1,0, 95% CI 0,4 до 2,8, съответно) фигура 3.

HLA-коригирани взаимодействия на специфични вируси или вирусни серотипове между 1 и 2-годишна възраст с кумулативното количество погълнат глутен до 2-годишна възраст

Ефект на ентеровирусните експозиции между 1 и 2 годишна възраст и риск от автоимунитет на целиакия, стратифициран от кумулативна консумация на глутен до 2 годишна възраст.

Дискусия

Това проучване показа, че кумулативният брой експозиции на ентеровирусни изпражнения между 1 и 2 годишна възраст е свързан с CDA. Освен това се наблюдава взаимодействие между експозицията на ентеровируси и приема на глутен. По-важното е, че рискът от CDA е увеличен в случаите, в които се съобщава за по-висок прием на глутен. Тези резултати показват, че ентеровирусната експозиция, увеличена от по-високия прием на глутен, може да действа като причинители на цьолиакия при генетично изложени на риск деца.

Само няколко предишни проучвания съобщават за връзка между ентеровирусите и цьолиакията, от които едно проучване установява повишен брой субекти, положителни за автоантитела на tTG, сред лица с доказана ентеровирусна инфекция.25 В допълнение, ентеровирусите вече са били открити в лигавицата на тънките черва на целиакия пациенти с болести.26 Освен това ентеровирусните инфекции преди 1-годишна възраст не са били свързани с повишен риск от цьолиакия, докато тези, възникващи след 1-годишна възраст, са повишавали риска.12 27 Нашите констатации са в съответствие с двете предишни проучвания. Освен това, в съответствие с норвежкото проучване, 12 нашите резултати също така показват, че ентеровирусите увеличават риска от CDA само когато ограничават анализа до периода, в който кърменето е спряло, но не и докато кърменето все още продължава. Тъй като изглежда, че кърменето не е свързано с развитието на цьолиакия, 28 29 тази констатация може да показва, че ентеровирусните инфекции модулират риска от CDA във възраст, когато детето е престанало да бъде кърмено.

Според нашите резултати кумулативните аденовирусни инфекции са свързани с намален риск от CDA след въвеждане на глутен до 1-годишна възраст, което предполага предполагаема защитна роля. По този начин нашата констатация противоречи на предишни резултати, които сочат или към индуктивна роля11 32 33, или към никаква роля.12 34 35 Тъй като нито едно от предишните проучвания не се фокусира върху възрастовия прозорец преди 1-годишна възраст, нашата констатация за възможен защитен ефект на аденовирусните инфекции изискват допълнителни изследвания. Ако обаче допълнителни проучвания потвърдят защитния ефект на аденовирусните инфекции преди 1-годишна възраст, различните находки на отрицателни и положителни асоциации преди и след 1-годишна възраст пораждат идеята за по-обобщен ефективен ефект на времевия прозорец. Допринасящи фактори могат да включват загуба на имунна защита от майчините антитела, както и промени, също различни от кърменето в хранителния навик, които се случват около 1-годишна възраст.

Предишни проучвания, базирани на данни за ваксинация или определяне на антитела, насочени към ротавирус, предполагат, че ротавирусите могат да предизвикат целиакия.10 13 14 36 Други проучвания, прилагащи животински модели или циркулиращи реовирусни антитела, показват ролята на реовирусите в патогенезата на болестта.15 30 В настоящото проучване, четенията на ротавирусна и реовирусна последователност са открити в по-малка част от пробите на изпражненията. В случая на ротавирус, това е в съответствие с предишни доклади, използващи PCR за откриване на вируси в изпражненията.37 Както ротавирусът, така и реовирусът се изчистват бързо от изпражненията след инфекция.38 Следователно ще са необходими по-често вземане на проби от изпражненията и други методи за откриване на краткотрайни или временно възникващи вируси на изпражненията в това проучване.

Основна сила на това проучване е дизайнът за анализ на вирусни експозиции от проспективно събрани проби на изпражненията от раждането до 2-годишна възраст в случаите в сравнение със съответстващите контроли. Друга сила е, че нашият анализ се фокусира върху вирусни експозиции, открити с помощта на капсидни протеинови карти преди разработването на CDA, което може да очертае прогресията на заболяването и времето на резултата от проучването. Въпреки това, двойките CDA случай-контрол бяха идентифицирани сред двойки IA или T1D NCC, което доведе до висок процент на положителни субекти на IA в нашата кохорта. Тъй като ентеровирусните инфекции са свързани с индуцирането на бета-клетъчен автоимунитет, 39 е възможно по-високата честота на IA положителни субекти сред случаите на CDA да е объркала резултатите. В допълнение, варирането на обхвата на последователността и броя на двойките субекти ограничава идентифицирането на отделните типове ентеровируси, което ограничава анализа до ниво на видовете. Друго потенциално ограничение не е приспособяването към това, че има член на семейството от първа степен с целиакия. Това не е направено, за да се избегне пристрастие при селекция поради по-вероятния скрининг на антитела на членовете на семейството сред случаите на CDA.

В заключение, настоящото проучване установи, че кумулативният брой експозиции на ентеровирусни изпражнения е свързан с CDA при деца с генетичен риск от цьолиакия. В допълнение, взаимодействието на ентеровирусните експозиции и по-високия прием на глутен показват кумулативен ефект на тези фактори в развитието на CDA.