16

Praca oryginalna Endokrynol. Ped., 7/2008;4(25):9-16

17

Szewczyk L. i in.: Poziom witaminy D3 w relacji do stopnia autoimmunizacji i dysfunkcji komórek beta w świeżo rozpoznanej cukrzycy typu 1

17

Szewczyk L. i inni – Aktywność opioidowa u dziewcząt z nadczynnością i niedoczynnością tarczycy

Vol. 7/2008 Nr 4(25)

Endokrynologia PediatrycznaPediatric Endocrinology

STRESZCZENIE/ABSTRACT

Poziom witaminy D3 w relacji do stopnia autoimmunizacji i dysfunkcji komórek betaw świeżo rozpoznanej cukrzycy typu 1

Vitamin D3 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: l.szewczyk@wp.pl

Słowa kluczowe: cukrzyca typu 1, 25(OH)D3, c-peptyd, a-GAD, a-IA2Key words: type 1 diabetes mellitus, 25(OH)D3, c-peptide, GAD, IA2

Grant MNiSzW NN407 310033

Wstęp. W ostatnich latach zwrócono uwagę na immunomodulacyjne właściwości witaminy D3 oraz jej rolę w pre-wencji i leczeniu chorób o podłożu autoimmunologicznym m.in. cukrzycy typu 1. Celem pracy było prześledzenie poziomu 25(OH)D3 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)D3, poziom c-peptydu oraz miana przeciwciał a-GAD i a-IA2. Wyniki. Stwierdzono u 85% dzieci z cukrzycą obniżone poziomy witaminy D3. Równocześnie wykazano obniżone poziomy c-peptydu oraz pod-wyższone miana przeciwciał a-GAD i a-IA2. Wnioski. U dzieci z cukrzycą typu 1 stwierdza się niskie poziomy wi-taminy D3. 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 D3 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)D3 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)D3, c-peptide and GAD and IA2 antibodies were estimated in this group of children. Results. The decreased levels of vitamin D3 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)D3 are observed in children with type 1 diabetes mellitus. Vitamin D3 deficiency seems to be a risk factor of diabetes mellitus occurrence. Pediatr. Endocrinol. 7/2008;4(25):17-22.

18

Praca oryginalna Endokrynol. Ped., 7/2008;4(25):17-22

19

Szewczyk L. i in.: Poziom witaminy D3 w relacji do stopnia autoimmunizacji i dysfunkcji komórek beta w świeżo rozpoznanej cukrzycy typu 1

Wstęp

Rola witaminy D3 i jej analogów w gospodar-ce wapniowo-fosforanowej jest powszechnie zna-na, natomiast badania z ostatnich lat wskazują rów-nież na jej immunomodulacyjne właściwości oraz rolę w prewencji i leczeniu chorób o podłożu auto-immunologicznym m.in. cukrzycy typu 1 [1, 2, 3, 4]. Podkreśla się wpływ witaminy D3 na prawidło-wą sekrecję insuliny. Z drugiej strony niedobór witaminy D3 wiąże się ze wzrostem insulinoopor-ności [5]. Obecnie podkreśla się, że ryzyko wystą-pienia cukrzycy typu 1 i typu 2 zależy od polimor-fizmu receptora dla witaminy D3 [6, 7, 8]. Badania wykazały, że wywiera ona korzystny prewencyjny wpływ na pojawianie się cukrzycy typu 1, miano-wicie mniejsze ryzyko zachorowania przy przyjmo-waniu witaminy D3, a większe przy jej niedoborach [9, 10, 11, 12, 13, 14].

Mathieu i Adorini [15] oraz Valdman [16] tłu-maczą to hamowaniem sekrecji przeciwciał prze-ciw komórkom β, które przedłuża przetrwanie wysp trzustki. Wg. Casteels i in. [17] oraz van Etten i in. [18] witamina D3 zapobiega progresji niszczenia komórek beta w procesie insulitis. Obecność recep-torów dla 1,25 (OH) 2D3 (VDR) na wielu subpopu-lacjach komórek immunokompetentnych wskazu-je na wielokierunkowy charakter oddziaływania tej witaminy na układ immunologiczny [19, 20]. Bada-nia eksperymentalne przeprowadzone na modelach zwierzęcych wykazały, że oddziaływanie witaminy D3 następuje głównie na komórki prezentujące an-tygen, zwłaszcza komórki dendrytyczne. Z drugiej strony, ostatnie badania wskazują na korzystną re-gulację funkcji komórek T regulatorowych (Tregs) przez wit. D3 [21]. Gysemans i in. [22] oraz Ma-thieu i in. [23] wykazali, że wpływ witaminy D3 jest związany z obniżeniem chemokin i cytokin w wy-spach trzustki.

Cel pracyImmunomodulacyjna rola witaminy D3 skła-

nia do prześledzenia relacji pomiędzy poziomem 25(OH)D3 a stopniem autoimmunizacji i stopniem dysfunkcji sekrecyjnej komórek beta trzustki.

Materiał i metodyU 56 dzieci w wieku 2-17 lat (średnia wieku

8 lat 8 miesięcy) ze świeżo rozpoznaną cukrzycątypu 1, po wyprowadzeniu z ketozy i uzyskaniu

względnego wyrównania glikemii (1-2 tydzień porozpoznaniu cukrzycy), oznaczano poziom 25(OH)D3przy pomocy metody elektrochemiluminescencji w analizatorze Elecsys 2010, poziom c-peptydu me-todą elektrochemiluminescencji dla pośredniej oce-ny funkcji jeszcze czynnych komórek beta wysp trzustki oraz miano przeciwciał przeciw dekarbok-sylazie kwasu glutaminowego (a-GAD) i przeciw fosfatazie tyrozyny (IA2) metodą ELISA firmy Im-munotech świadczących o podłożu autoimmunolo-gicznym cukrzycy. Równocześnie przeprowadzanostandardowe kliniczne monitorowanie przebiegu cukrzycy (badanie lekarskie, ocena glikemii, keto-nemii, glikacji białek, dobowego zapotrzebowania na insulinę).

Wyniki

Poziomy witaminy D3 oceniane wg. zale-ceń Lipsa [24] oraz Karczmarewicz i wsp. [25] u 85% chorych były obniżone poniżej 30 ng/ml, zaś u 56% spełniały kryteria niedoboru witaminy D3 mieszcząc się w przedziale 10-20 ng/ml. Śred-ni poziom witaminy D3 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, mia-na przeciwciał a-GAD były niskie (u tych dzieci niskie były także przeciwciała a-AI2), zaś u pozo-stałych dzieci z cukrzycą były podwyższone – wy-nosiły od 25,08 do 3797,0 UI/ml (śr. 334,11±644,61 UI/ml). U 89% pacjentów miana przeciwciał mie-ściły się w zakresie od 10-500 UI/ml, zaś u pozosta-łych 11% powyżej 500 UI/ml (Ryc. 2).

18

Praca oryginalna Endokrynol. Ped., 7/2008;4(25):17-22

19

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 1Fig. 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, za-kres od 24, 95-1462,0 UI/ml), w tym u 38% mieści-ły 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 1Fig. 4. C-peptide level in children at diagnosis of type 1 DM

Zapotrzebowanie dobowe na insulinę pod ko-niec hospitalizacji wynosiło śr. 0,37±0,25 jedn./kg (od 0,11 jedn./kg do 1,03 jedn./kg). U 53% dzie-ci 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 po-mocy programu Statistica 5.0 firmy StatSoft doty-czące korelacji poziomów witaminy D3 z wielkością wartości c-peptydu i wielkością miana przeciwciału każdego dziecka nie uzyskując istotnych staty-stycznie zależności.

Interpretacja wyników i dyskusjaAnaliza zachowania się poziomów witaminy D3,

autoprzeciwciał i stężenia c-peptydu wykazała, żetylko u 3 dzieci chorych na cukrzycę typu 1 stwier-dzano prawidłowe wartości witaminy D3 przy pod-wyższonych mianach przeciwciał i obniżonych poziomach c-peptydu. Natomiast u pozostałych 92% dzieci poziomy witaminy D3 i c-peptydu były równocześnie obniżone, a u wszystkich dzieci prze-ciwciała a-GAD były podwyższone. Pomimo nie uzyskania statystycznych zależności pomiędzy war-tościami analizowanych parametrów, sekwencjaobserwowanych wyżej wymienionych faktów wska-zuje na powiązania pomiędzy dysfunkcją sekrecyj-ną komórek beta w powiązaniu z wysokim stop-niem immunizacji a niedoborami witaminy D3.

Wcześniejsze badania epidemiologiczne wykazu-ją, że niedobory witaminy D3 mogą odpowiadać za zdecydowanie częstsze występowanie cukrzycy typu 1 w krajach o niskim nasłonecznieniu [26, 27].

Ryc. 3. Poziom przeciwciał a-IA2 u dzieci z cukrzycą typu 1Fig. 3. IA2 antibodies titers in children at diagnosis type 1 DM

Z kolei stężenie c-peptydu było obniżone poni-żej 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).

20

Praca oryginalna Endokrynol. Ped., 7/2008;4(25):17-22

21

Szewczyk L. i in.: Poziom witaminy D3 w relacji do stopnia autoimmunizacji i dysfunkcji komórek beta w świeżo rozpoznanej cukrzycy typu 1

[1] Cantorna M.T., Mahon B.D.: D-hormone and immune system. J. Rheumatol. Suppl., 2005:76, 11-20.[2] Harris S.S.: 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 D3.

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 D3, 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 J.L., 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 J.R., 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 M.F.: 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 M.F.: The vitamin D epidemic and its health consequences. J. Nutr., 2005:135, 2739-2748.[14] Zella J.B., McCary L.C., DeLuca H.F.: Oral administration of 1,25-dihydroxy vitamin D3 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 D3 analogs as immunomodulatory agents. Trends Mol. Med.,

2002:8, 174-179.[16] Valdman C.M., Cantorna M.T., DeLuka H.F.: Expression of 1,25-dihydroxyvitamin D3 receptor in the immune system. Arch.

Biochem. And Biophysics, 2000:374, 334-338.[17] Casteels K.M., 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 D3 in combination with a short induction course of cyclosporine A. Endocrinology, 1998:133, 95-102.

PIŚMIENNICTWO/REFERENCES

W ostatnich latach ukazały się prace stwierdza-jące niskie stężenia witaminy D3 w populacji dzieci ze świeżo rozpoznaną cukrzycą [28, 29, 30]. Dotych-czas brak w literaturze polskich prac podejmujących tę problematykę. Zważywszy na głębokie niedobory witaminy D3 w populacji dzieci zdrowych stwierdza-ne 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 ry-zyka występowania cukrzycy, na co zwracają uwagę Martins i in. [34]. Natomiast, jak wynika z metaana-lizy Zipitisa i Akobenga [35], właściwa suplementa-cja witaminy D zmniejsza to ryzyko.

Trwają intensywne badania skupiające się m.in. na możliwości ochrony niezniszczonych jeszcze ko-mórek beta w chwili rozpoznania cukrzycy, a także poszukiwanie możliwości regeneracji komórek beta wysp trzustki. Badania eksperymentalne Gregori i in.[36] na zwierzętach sugerują możliwość stosowa-nia witaminy D3 w leczeniu autoimmunologicznej cukrzycy u ludzi. Nieliczne prace wskazują na ko-rzystną rolę analogów witaminy D3 w utrzymaniu aktywności komórek beta u osób ze świeżo roz-

poznaną cukrzycą typu 1 [37]. Również obserwa-cje własne dotyczące wdrożenia podawania dzie-ciom ze świeżo rozpoznaną cukrzycą typu 1 pre-paratów witaminy D3, a następnie obserwacji ich zapotrzebowania na insulinę wykazały utrzymywa-nie się remisji po roku leczenia lub dłużej [38, 39].

Wykazanie w naszej pracy niskiego stężenia wi-taminy D3 w populacji polskich dzieci i nastolat-ków ze świeżo rozpoznaną cukrzycą sugeruje, że suplementacja witaminy D3 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 ni-skie poziomy witaminy D3.

2. Sekwencja badanych parametrów wskazuje na powiązania pomiędzy dysfunkcją sekrecyjną ko-mórek beta w powiązaniu z wysokim stopniem im-munizacji a niedoborami witaminy D3.

3. Niedobory witaminy D wydają się stanowić czynnik ryzyka występowania cukrzycy typu 1.

20

Praca oryginalna Endokrynol. Ped., 7/2008;4(25):17-22

21

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 D3 as modulators in the immune system. J. Steroid. Biochem. Mol. Biol., 2004:89-90, 449-452.

[20] Griffin M.D., Kumar R.: Effects of 1α,25(OH)2D3 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 C.A., Cardozo A.K., Cellewaert H. et al.: 1,25 dihydroxyvitamin D3 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 M.F.: 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 D3 and 1,25-dihydroxyvitamin D3 in patients with newly

diagnosed type 1 diabetes. Horm. Metab. Res., 2005:37, 680-683.[29] Greer R.M, Rogers M.A., Bowling F.G. 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 M.F., Chen T.C.: 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 Instytu-

tu 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 C.S., Akobeng A.K.: 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 D3 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. Pe-

diatr., 2006:5, 35-39.