Effekter av gluten og fruktaner på fekale inflammatoriske og mikrobiotaassosierte biomarkører hos pasienter med ikke-cøliakisk glutensensitivitet

Abstract

Bakgrunn og målsetning: Årsaken til og patogenesen for gastrointestinale (GI) problemer hos pasienter med ikke-cøliakisk gluten sensitivitet (NCGS) er ukjent, men pasientene opplever bedring i symptomene ved glutenfri kost. Glutenfri kost eliminerer ikke bare gluten men også FODMAP, spesielt fruktan. I en placebokontrollert klinisk studie («NCGS studien») fant man at fruktan økte GI-symptomer i større grad enn gluten, men observerte store variasjoner som kanskje kan henge sammen med forskjeller i tarmens bakteriesammensetning (mikrobiota). Human neutrophil gelatinase-associated lipocalin (NGAL) er en regulator av mikrobiotahomeostase i tarmen. Formålet med masteroppgaven var å undersøke om fekal NGAL påvirkes ved de ulike provokasjonene i «NCGS studien», samt undersøke sammenhengen med GI-symptomer. Effekten av diettprovokasjonene på sammensetningen av kortkjedede fettsyrer («Small chain fatty acids»: SCFA) og sammenhengen med GI-symptomer og NGAL ble også undersøkt. Pasienter og metode: I en randomisert klinisk «cross-over» studie gjennomførte 59 deltakere (22- 71 år), med selvrapportert NCGS, tre ulike provokasjoner med en müslibar tilsatt gluten, fruktan eller ingenting (placebo), med en «wash-out»-periode mellom hver provokasjon. NGAL og SCFA ble målt i fekalt ekstrakt (n=54) ved hjelp av ELISA og gasskromatografi, respektivt. Kliniske data og GI-symptomer ble tilgjengeliggjort fra studiens database. Resultater: Selv om fruktan økte GI-symptomer i populasjonsutvalget viste hovedanalysene store variasjoner i NGAL-responser og ingen gruppeeffekter av gluten- eller fruktanprovokasjon på NGAL- eller SCFA-verdier sammenliknet med placebo. Når pasientene ble gruppert etter hvilken provokasjon som ga høyest NGAL-respons fant vi tydeligere effekter av diettprovokasjon innenfor hver responsgruppe. Signifikante korrelasjoner ble funnet mellom NGAL og GI-symptomer etter placebo- [total symptomer (rho=0.33, p=0.015), diaré (rho=0.38, p=0.005), magesmerter (rho=0.43, p<0.001), oppblåsthet (rho=0.32, p=0.02)] og glutenprovokasjon [diaré (rho=0.30, p=0.028)], men fravær av korrelasjoner etter fruktanprovokasjon. Total SCFA og flere enkelte fettsyrer, spesielt valerinsyre (rho = -0.48, p<0.001), viste klare negative korrelasjoner med GI- symptomer etter fruktanprovokasjon, men ikke etter placebo- eller glutenprovokasjon. SCFA er også neglisjerbart til svakt positivt korrelert med NGAL. Konklusjon: Verken diettprovokasjoner med gluten eller fruktan hadde effekter på NGAL- eller SCFA-konsentrasjon i fæces. Selv om fruktanprovokasjon påvirker GI-symptomer i større grad enn gluten ser det ikke ut til at NGAL spiller en betydelig rolle i dette. Ved fruktaninntak ser det imidlertid ut til at produksjon av SCFA kan motvirke GI-symptomer. Fremtidige analyser av mikrobiota kan muligens forklare om de observerte sammenhengene er avhengig av mikrobiotasammensetning.

Background and aim: The cause and pathogenesis of gastrointestinal (GI) problems in patients with non-celiac gluten sensitivity (NCGS) is unknown, but patients experience improvement in the symptoms of gluten-free diets. Gluten-free diets not only eliminate gluten but also FODMAPs, especially fructan. A placebo-controlled clinical study (‘NCGS study’) found that fructan increased GI symptoms to a greater extent than gluten but encountered large individual variations which may be related to differences in the gut bacteria composition (microbiota). Human neutrophil gelatinase-associated lipocalin (NGAL) is a regulator of gut microbiota homeostasis. The purpose of the master's thesis was to investigate whether fecal NGAL is affected by the diet provocations in the ‘NCGS study’ and involved in the GI symptoms. The effects of the diet provocations on the fecal concentration of short-chain fatty acids (SCFA) and relevance for GI symptoms and NGAL were also investigated. Subjects and method: In a randomized clinical cross-over study, 59 participants (age 22-71 years), with self-reported NCGS, performed three different provocations with a muesli bar containing gluten, fructan or placebo, with a washout period between each provocation. NGAL and SCFA were analyzed in fecal extracts (n=54) using ELISA and gas chromatography, respectively. Clinical data and GI symptoms were obtained from the study database. Results: Although fruktan increased GI symptoms in the study population the main analyzes showed large variations in NGAL responses with no group effects of gluten or fructan provocation on NGAL or SCFA values compared with placebo. When the patients were grouped according to the provocation that gave the highest NGAL response, we found clearer provocation effects within each response group. Significant correlations were found between NGAL and GI symptoms after placebo [total symptoms (rho=0.33, p=0.015), diarrhea (rho=0.38, p=0.005), abdominal pain (rho=0.43, p<0.001), bloating (rho=0.32, p=0.02)] and gluten provocation [diarrhea (rho=0.30, p=0.028)], but correlation was absent after fructan provocation. Total SCFA and several individual fatty acids, showed clear negative correlations with GI symptoms following fructan provocation but not after placebo or gluten provocation particularly valeric acid (rho = -0.48, p <0.001). SCFA is also negligible to slightly positively correlated with NGAL. Conclusion: Neither dietary provocations with gluten nor fructan had effects on the fecal NGAL or SCFA concentration. Although fructan provocation affects GI symptoms to a greater extent than gluten, NGAL does not appear to play a significant role in this. However, with fructan intake it appears that production of SCFA can counteract the GI symptoms. Future analyzes of microbiota may revile whether the observed correlations are dependent on microbiota composition.