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Background: Due to an increasing attention to the relationship between gluten ingestion and intestinal and extra-intestinal symptom occurrence, many people begin a gluten-free diet, but very frequently without a sure, reliable diagnosis. It is known that gluten has a clear pathogenic role in celiac disease (CD), but also non-celiac-gluten-sensitivity (NCGS) was recently described, even if both clinical and pathophysiological aspects are not yet completely defined. Previous studies in vitro showed a cytotoxic effect of gluten on intestinal cell lines mediated by oxidative stressors (1) and we have previously shown that in dyspeptic patients with postprandial distress syndrome, the ingestion of a standard meal induces an inflammatory response activating the endogenous antioxidant system (2). Similar results occurred after a gluten oral load of 20 g, but not 2 g, in healthy volunteers (HV) (3). Moreover, in HV, gluten ingestion induces a slight increase of intestinal fermentation but did not affect gallbladder motility, gastric emptying and gastrointestinal hormone secretion (4). Zonulin is an intestinal permeability regulatory protein and its serum levels are elevated in untreated CD. Accordingly, in HV, we tested whether the ingestion of two gluten oral loads induce an alteration of intestinal permeability. Methods: We enrolled 20 HV (8 females, mean age 27.9±3.6yrs), no smoker, normal-weighted (mean BMI 22,6±2), without acute or chronic diseases. Serum samples at fast and every 30 minutes for a 4-hour period after an oral gluten load of 2g (in 10 HV) or 20g (in the other 10 HV) were collected to measure serum levels of zonulin, pro-inflammatory cytokines (IL-1β, IL-6 and TNFα), endogenous antioxidant system (uric acid), glucose and insulin. Results: In fasting conditions, serum zonulin was very low in all the HV, ranging from 0.12 to 0.82 ng/ml. After both gluten oral loads, very mild fluctuations were evident and a significant difference between the serum levels after 2g and 20g oral loads was evident at 150 minutes (0.230.10 to 0.370.18 ng/ml, respectively. p<0.05). As expected, the peak levels of TNFα , IL-1β and uric acid were significantly higher after 20g oral load (0.120.06 vs 5.7411.03 pg/ml at 210 min, 0.110.02 vs 0.921.26 pg/ml at 120 min, 34.317.90 vs 56.2153.38 nmol/ml at 150 min , respectively, p<0.001). Both fasting and post-gluten load zonulin levels did not show any significant correlation with pro-inflammatory cytokines or endogenous antioxidant system. Conclusion: In HV, a high-dose, but not a low-dose, gluten load induces a very small increase of serum zonulin. Further studies in subgroups of patients are needed to clarify the role of zonulin as a biomarker of impaired intestinal permeability. 1 Rivabene R, et al. Biochim Biophys Acta. 1999; 1453:152-60. 2 Di Stefano M, et al. UEGW 2016. 3 Di Stefano M, et al. Dig Liver Dis 2017;49: e150 - e151 4 Di Stefano M, Dig Liver Dis. 2015; 47: 751-6.

Background: In seguito alla crescente attenzione sul rapporto tra assunzione di cibi contenenti glutine e comparsa di sintomi intestinali ed extra-intestinali, è frequente l’istituzione di una dieta priva di glutine in assenza di una diagnosi certa. E’ noto che il glutine abbia un ruolo patogenetico nella malattia celiaca (MC). Recentemente è stato descritto un altro quadro apparentemente glutine-correlato, la non-celiac-gluten-sensitivity (NCGS), ma gli aspetti clinici e fisiopatologici non sono ancora stati completamente chiariti. Precedenti studi in vitro, hanno mostrato un effetto citotossico del glutine su linee di cellule intestinali, mediato da meccanismi di danno ossidativo. (1) In pazienti dispeptici, con sindrome da distress postprandiale, l’assunzione di un pasto standard induce una risposta infiammatoria e l’attivazione dei sistemi endogeni antiossidanti. (2) In soggetti sani una risposta simile si è verificata in seguito all’assunzione orale di 20g ma non di 2g di glutine. (3) Inoltre, sempre in soggetti sani, l’ingestione di un pasto glutinato induce un lieve aumento della fermentazione intestinale ma non ha effetti sullo svuotamento gastrico, colecistico e la secrezione di ormoni gastrointestinali. (4) La zonulina è una proteina regolatoria della permeabilità intestinale e i suoi livelli sierici si sono riscontrati elevati nei soggetti celiaci non trattati. In accordo con questo dato , si è voluto studiare se l’assunzione di due differenti carichi orali di glutine modificano i livelli sierici di zonulina. Metodi: Sono stati arruolati 20 volontari sani (8 femmine, età media 27.9±3.6 anni), non fumatori, normo-peso (BMI medio 22,6 ± 2). Su campioni ematici a digiuno e ogni 30 minuti, per 4 ore, dopo l’assunzione di una soluzione contente 2g (in 10 soggetti) o 20g (negli altri 10 soggetti) di glutine, sono stati dosati i livelli di zonulina, citochine pro-infiammatorie (IL-1β, IL-6 e TNF-α), acido urico (principale sistema endogeno antiossidante), glicemia e insulina. Risultati: A digiuno i livelli di zonulina sierica sono risultati molto bassi in tutti i soggetti variando da 0,12 a 0,82 ng/ml. In seguito a carico orale di glutine si sono verificate delle lieve oscillazioni con una differenza statisticamente significativa nei livelli misurati nei due gruppi di soggetti dopo 150 minuti (0,23±0,10 vs 0,37±0,18 ng/ml. p<0,05). Come atteso, i picchi di TNF-α, IL-1β e acido urico sono risultati significativamente alti dopo l’assunzione di 20g di glutine rispetto ai 2g (0.120.06 vs 5.7411.03 pg/ml a 210 minuti, 0.110.02 vs 0.921.26 pg/ml a 120 minuti, 34.317.90 vs 56.2153.38 nmol/ml a 150 minuti , rispettivamente, p<0.001). Sia i livelli di zonulina a digiuno, sia dopo l’assunzione del glutine, non hanno mostrato correlazioni significative con i livelli di citochine pro-infiammatorie o con il sistema antiossidante endogeno. Conclusioni: In soggetti sani alte dosi di glutine inducono un lieve aumento dei livelli sierici di zonulina. Ulteriori studi in sottogruppi di pazienti sono necessari per chiarire il ruolo della zonulina come biomarker dialterata permeabilità intestinale. 1 Rivabene R, et al. Biochim Biophys Acta. 1999; 1453:152-60. 2 Di Stefano M, et al. UEGW 2016. 3 Di Stefano M, et al. Dig Liver Dis 2017;49: e150 - e151 4 Di Stefano M, Dig Liver Dis. 2015; 47: 751-6.

MODIFICAZIONI DEI LIVELLI SIERICI DI ZONULINA INDOTTE DALLA SOMMINISTRAZIONE ORALE DI UN' ELEVATA ED UNA BASSA DOSE DI GLUTINE IN VOLONTARI SANI

GRANDI, GIACOMO
2017/2018

Abstract

Background: Due to an increasing attention to the relationship between gluten ingestion and intestinal and extra-intestinal symptom occurrence, many people begin a gluten-free diet, but very frequently without a sure, reliable diagnosis. It is known that gluten has a clear pathogenic role in celiac disease (CD), but also non-celiac-gluten-sensitivity (NCGS) was recently described, even if both clinical and pathophysiological aspects are not yet completely defined. Previous studies in vitro showed a cytotoxic effect of gluten on intestinal cell lines mediated by oxidative stressors (1) and we have previously shown that in dyspeptic patients with postprandial distress syndrome, the ingestion of a standard meal induces an inflammatory response activating the endogenous antioxidant system (2). Similar results occurred after a gluten oral load of 20 g, but not 2 g, in healthy volunteers (HV) (3). Moreover, in HV, gluten ingestion induces a slight increase of intestinal fermentation but did not affect gallbladder motility, gastric emptying and gastrointestinal hormone secretion (4). Zonulin is an intestinal permeability regulatory protein and its serum levels are elevated in untreated CD. Accordingly, in HV, we tested whether the ingestion of two gluten oral loads induce an alteration of intestinal permeability. Methods: We enrolled 20 HV (8 females, mean age 27.9±3.6yrs), no smoker, normal-weighted (mean BMI 22,6±2), without acute or chronic diseases. Serum samples at fast and every 30 minutes for a 4-hour period after an oral gluten load of 2g (in 10 HV) or 20g (in the other 10 HV) were collected to measure serum levels of zonulin, pro-inflammatory cytokines (IL-1β, IL-6 and TNFα), endogenous antioxidant system (uric acid), glucose and insulin. Results: In fasting conditions, serum zonulin was very low in all the HV, ranging from 0.12 to 0.82 ng/ml. After both gluten oral loads, very mild fluctuations were evident and a significant difference between the serum levels after 2g and 20g oral loads was evident at 150 minutes (0.230.10 to 0.370.18 ng/ml, respectively. p<0.05). As expected, the peak levels of TNFα , IL-1β and uric acid were significantly higher after 20g oral load (0.120.06 vs 5.7411.03 pg/ml at 210 min, 0.110.02 vs 0.921.26 pg/ml at 120 min, 34.317.90 vs 56.2153.38 nmol/ml at 150 min , respectively, p<0.001). Both fasting and post-gluten load zonulin levels did not show any significant correlation with pro-inflammatory cytokines or endogenous antioxidant system. Conclusion: In HV, a high-dose, but not a low-dose, gluten load induces a very small increase of serum zonulin. Further studies in subgroups of patients are needed to clarify the role of zonulin as a biomarker of impaired intestinal permeability. 1 Rivabene R, et al. Biochim Biophys Acta. 1999; 1453:152-60. 2 Di Stefano M, et al. UEGW 2016. 3 Di Stefano M, et al. Dig Liver Dis 2017;49: e150 - e151 4 Di Stefano M, Dig Liver Dis. 2015; 47: 751-6.
2017
SERUM ZONULIN LEVELS AFTER HIGH-DOSE AND LOW-DOSE GLUTEN ORAL LOADS IN HEALTHY VOLUNTEERS.
Background: In seguito alla crescente attenzione sul rapporto tra assunzione di cibi contenenti glutine e comparsa di sintomi intestinali ed extra-intestinali, è frequente l’istituzione di una dieta priva di glutine in assenza di una diagnosi certa. E’ noto che il glutine abbia un ruolo patogenetico nella malattia celiaca (MC). Recentemente è stato descritto un altro quadro apparentemente glutine-correlato, la non-celiac-gluten-sensitivity (NCGS), ma gli aspetti clinici e fisiopatologici non sono ancora stati completamente chiariti. Precedenti studi in vitro, hanno mostrato un effetto citotossico del glutine su linee di cellule intestinali, mediato da meccanismi di danno ossidativo. (1) In pazienti dispeptici, con sindrome da distress postprandiale, l’assunzione di un pasto standard induce una risposta infiammatoria e l’attivazione dei sistemi endogeni antiossidanti. (2) In soggetti sani una risposta simile si è verificata in seguito all’assunzione orale di 20g ma non di 2g di glutine. (3) Inoltre, sempre in soggetti sani, l’ingestione di un pasto glutinato induce un lieve aumento della fermentazione intestinale ma non ha effetti sullo svuotamento gastrico, colecistico e la secrezione di ormoni gastrointestinali. (4) La zonulina è una proteina regolatoria della permeabilità intestinale e i suoi livelli sierici si sono riscontrati elevati nei soggetti celiaci non trattati. In accordo con questo dato , si è voluto studiare se l’assunzione di due differenti carichi orali di glutine modificano i livelli sierici di zonulina. Metodi: Sono stati arruolati 20 volontari sani (8 femmine, età media 27.9±3.6 anni), non fumatori, normo-peso (BMI medio 22,6 ± 2). Su campioni ematici a digiuno e ogni 30 minuti, per 4 ore, dopo l’assunzione di una soluzione contente 2g (in 10 soggetti) o 20g (negli altri 10 soggetti) di glutine, sono stati dosati i livelli di zonulina, citochine pro-infiammatorie (IL-1β, IL-6 e TNF-α), acido urico (principale sistema endogeno antiossidante), glicemia e insulina. Risultati: A digiuno i livelli di zonulina sierica sono risultati molto bassi in tutti i soggetti variando da 0,12 a 0,82 ng/ml. In seguito a carico orale di glutine si sono verificate delle lieve oscillazioni con una differenza statisticamente significativa nei livelli misurati nei due gruppi di soggetti dopo 150 minuti (0,23±0,10 vs 0,37±0,18 ng/ml. p<0,05). Come atteso, i picchi di TNF-α, IL-1β e acido urico sono risultati significativamente alti dopo l’assunzione di 20g di glutine rispetto ai 2g (0.120.06 vs 5.7411.03 pg/ml a 210 minuti, 0.110.02 vs 0.921.26 pg/ml a 120 minuti, 34.317.90 vs 56.2153.38 nmol/ml a 150 minuti , rispettivamente, p<0.001). Sia i livelli di zonulina a digiuno, sia dopo l’assunzione del glutine, non hanno mostrato correlazioni significative con i livelli di citochine pro-infiammatorie o con il sistema antiossidante endogeno. Conclusioni: In soggetti sani alte dosi di glutine inducono un lieve aumento dei livelli sierici di zonulina. Ulteriori studi in sottogruppi di pazienti sono necessari per chiarire il ruolo della zonulina come biomarker dialterata permeabilità intestinale. 1 Rivabene R, et al. Biochim Biophys Acta. 1999; 1453:152-60. 2 Di Stefano M, et al. UEGW 2016. 3 Di Stefano M, et al. Dig Liver Dis 2017;49: e150 - e151 4 Di Stefano M, Dig Liver Dis. 2015; 47: 751-6.
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