Low fecal elastase-1 in type I diabetes mellitus

Summary: Background: Previous studies suggested impaired pancreatic exocrine function in type I diabetes patients, but have been limited by small or highly selected samples. Fecal elastase-1 has facilitated evaluation of pancreatic dysfunction in population-based studies.

Methods: 112 type I diabetic patients (age ± SD: 37 ± 11 years; 47 % males; diabetes duration: 12.5 ± 10.5 years) were consecutively selected from main regional diabetes centers in Essen, West-Germany. 116 non-diabetic control subjects, similar with respect to age and sex, were recruited from the same geographical region. Elastase-1 measurement was performed centrally by ELISA (ScheboTech, Germany).

Results: Elastase-1 concentrations in type I diabetic patients were significantly lower than in control subjects (median; inter-quartile range: diabetic patients: 227, 98-386 µg/g stool; non-diabetic subjects: 544, 377-702 µg/g stool) (p < 0.01). Elastase-1 < 100 µg/g stool (E1 < 100) was found in 25.9 % of diabetic and 5.2 % of non-diabetic subjects, yielding an age-sex-adjusted prevalence Odds ratio (POR; 95 % CI) for diabetes and E1 < 100 of 6.9 (2.8-19.6). After adjusting for potential confounders (history of gastrointestinal diseases, smoking, alcohol consumption) the strong association remained (POR: 6.7; 2.7-19.2). Among patients with diabetes, E1 < 100 was associated with quality of glycemic control (HbA1c, change per 1 %: POR 1.5; 1.1-2.0), diabetes duration (per year: POR 1.1; 1.03-1.2), and age at diabetes onset (per age year: POR 1.1; 1.02-1.1). No association was found with history of gastrointestinal diseases, smoking, or alcohol consumption (current, life-time).

Conclusions: Fecal elastase-1 concentrations were lower in type I diabetes patients compared to control subjects, indicating impaired pancreatic exocrine function. Low elastase-1 was associated with poor metabolic control and longer diabetes duration.

Niedrige Konzentrationen fäkaler Elastase-1 bei Typ-1-Diabetes

Hintergrund: Eine gestörte exokrine Pankreasfunktion bei Typ-I-Diabetes wurde mehrfach beschrieben, jedoch wurden nur kleine oder hoch selektierte Kollektive untersucht. Die Bestimmung der fäkalen Elastase-1 ermöglicht die Untersuchung der veränderten Pankreasfunktion in populationsbasierten Studien.

Methoden: 112 Patienten mit Typ-I-Diabetes (Alter ± SD: 37 ± 11 Jahre; 47 % männlich; Diabetesdauer: 12,5 ± 10,5 Jahre) wurden konsekutiv in den wesentlichen regionalen Diabeteszentren in Essen, Westdeutschland, einbezogen. 116 nichtdiabetische Kontrollpersonen gleichen Alters und Geschlechts wurden aus derselben geographischen Region rekrutiert. Die Elastase-1-Bestimmung erfolgte zentral mittels ELISA (ScheboTech, Deutschland).

Ergebnisse: Elastase-1-Konzentrationen bei Patienten mit Typ-I-Diabetes waren signifikant niedriger als bei Kontrollpersonen (Median; Inter-quartile-Range: Diabetespatienten: 227, 98-386 µg/g Stuhl; Kontrollen: 544, 377-702 µg/g Stuhl) (p < 0,01). Elastase-1 < 100 µg/g Stuhl (E1 < 100) fand sich bei 25,9 % der diabetischen und 5,2 % der nichtdiabetischen Personen, entsprechend einer alters-geschlechts-adjustierten Prävalenz-Odds-Ratio (POR; 95 % CI) für Diabetes und E1 < 100 von 6,9 (2,8-19,6). Nach Adjustierung für potenzielle Confounder (Anamnese gastrointestinaler Erkrankungen, Rauchen, Alkoholkonsum) blieb der starke Zusammenhang bestehen (POR: 6,7; 2,7-19,2). Bei Patienten mit Diabetes fand sich ein Zusammenhang zwischen E1 < 100 und Güte der Stoffwechseleinstellung (HbA1c, pro 1 %: POR 1,5; 1,1-2,0), Diabetesdauer (pro Jahr: POR 1,1; 1,03-1,2) und Alter bei Diabetesbeginn (pro Lebensjahr: POR 1,1; 1,02-1,1), jedoch nicht für Anamnese gastrointestinaler Erkrankungen, Rauchen und Alkoholkonsum (aktuell, Lebenszeit).

Diskussion: Die Konzentration der fäkalen Elastase-1 ist bei Patienten mit Typ-I-Diabetes niedriger als bei Kontrollpersonen, was auf eine gestörte exokrine Pankreasfunktion hinweist. Niedrige Elastase-1-Konzentrationen waren mit schlechter Stoffwechseleinstellung sowie langer Diabetesdauer assoziiert.

Type I Diabetes mellitus - Pancreatic Exocrine Function - Fecal Elastase-1 Measurement

Typ-1-Diabetes mellitus - exokrine Pankreasfunktion - fäkale Elastase-1

References

• 1 Blumenthal H T, Probstein J G, Berns A W. Interrelationship of diabetes mellitus and pancreatitis.  Arch Surg. 1963;  87 156-162
• 2 Chey W Y, Shay H, Shuman C R. External pancreatic secretion in diabetes mellitus.  Ann Intern Med. 1993;  59 812-821
• 3 Frier B M, Saunders J HB, Wormsley K G, Bouchier I AD. Exocrine pancreatic function in juvenile-onset diabetes mellitus.  Gut. 1976;  17 685-691
• 4 Harano Y, Kim C H, Kang M. et al . External pancreatic dysfunction associated with diabetes mellitus.  J Lab Clin Med. 1978;  91 780-790
• 5 Bretzke G. Diabetes mellitus und exokrine Pankreasfunktion.  Z Ges Inn Med. 1984;  39 388-390
• 6 Putzke H P, Friedrich G. Pankreatopathie bei Diabetes mellitus.  Z Allg Pathol Anat. 1986;  131 37-41
• 7 Newihi H E, Dooley C P, Saad C. et al . Impaired exocrine pancreatic function in diabetics with diarrhea and peripheral neuropathy.  Dig Dis Sci. 1988;  33 705-710
• 8 Semakula C, Vandewalle C L, van Schravendijk C FH. et al . Abnormal circulating pancreatic enzyme activities in more than twenty-five percent of recent-onset insulin-dependent diabetic patients: Association of hyperlipasemia with high-titer islet cell antibodies.  Pancreas. 1996;  12 321-333
• 9 Lankisch P G, Manthey G, Otto J. et al . Exocrine function in insulin-dependent diabetes mellitus.  Digestion. 1982;  25 211-216
• 10 Rathmann W, Icks A, Haastert B. et al . Pancreatic exocrine insufficiency and type 2 diabetes are strongly associated.  Scand J Gastroenterol (in press).
• 11 Löser C, Möllgaard A, Fölsch U R. Faecal elastase-1: A novel, highly sensitive, and specific tubeless pancreatic function test.  Gut. 1996;  39 580-586
• 12 Dominguez-Munoz J E, Hieronymus C, Sauerbruch T, Malfertheiner P. Fecal elastase test: Evaluation of a new noninvasive pancreatic function test.  Am J Gastroenterol. 1995;  90 1834-1837
• 13 Stein J, Jung M, Sziegoleit A. et al . Immunoreactive elastase-1: Clinical evaluation of a new noninvasive test of pancreatic function.  Clin Chem. 1996;  42 222-226
• 14 Talley N J, Keefe E A, Zinsmeister A R, Melton L J. Prevalence of gastrointestinal symptoms in the elderly: A population-based study.  Gastroenterology. 1992;  102 895-901
• 15 Talley N J, Weaver A L, Zinsmeister A R, Melton L J. Onset and disappearance of gastrointestinal symptoms and functional gastrointestinal disorders.  Am J Epidemiol. 1992;  136 165-177
• 16 Gröger G, Layer P. Exocrine pancreatic function in diabetes mellitus.  Eur J Gastroenterol Hepatol. 1995;  7 740-746
• 17 DiMagno E P, Go V LW, Summerskill W HJ. Relations between pancreatic enzyme outputs and malabsorption in severe pancreatic insufficiency.  N Engl J Med. 1973;  288 813-815
• 18 Kobayashi T, Nakanishi K, Kajio H. et al . Pancreatic cytokeratin: An antigen of pancreatic exocrine cell antoantibodies in type 1 (insulin-dependent) diabetes mellitus.  Diabetologia. 1990;  33 363-370
• 19 Williams J A, Goldfine I D. The insulin-pancreatic acinar axis.  Diabetes. 1985;  34 980-986
• 20 Silva M ER, Vezozzo D P, Ursich M JM. et al . Ultrasonographic abnormalities of the pancreas in IDDM and NIDDM patients.  Diabetes Care. 1993;  16 1296-1297
• 21 Alzaid A, Aideyan O, Nawaz S. The size of the pancreas in diabetes mellitus.  Diabet Med. 1993;  10 759-763
• 22 Lam W F, Gielkens H AJ, Coenraad M. et al . Effect of insulin and glucose on basal and cholecystokinin-stimulated exocrine pancreatic secretion in humans.  Pancreas. 1999;  18 252-258
• 23 Dyck W P, Rudick J, Hoexter B, Janowitz H D. Influence of glucagon on pancreatic exocrine secretion in man.  Gastroenterology. 1969;  56 531-537
• 24 Patel Y C, Weir G C. Increased somatostatin content of islets from streptotocin-diabetic rats.  Clin Endocrinol. 1976;  5 191-194
• 25 Ziegler D, Gries F A, Mühlen H. et al . Prevalence and clinical correlates of cardiovascular autonomic and peripheral diabetic neuropathy in patients attending diabetes centers.  Diab Metab. 1993;  19 143-151
• 26 Lankisch P G, Schmidt I, König H. et al . Faecal elastase-1: Not helpful in diagnosing chronic pancreatitis associated with mild to moderate exocrine pancreatic insuffiency.  Gut. 1998;  42 551-554
• 27 Mühlhauser I, Overmann H, Bender R. et al . Social status and the quality of care for adult people with Type 1-diabetes - a population-based study.  Diabetologia. 1998;  41 1139-1150
• 28 Kaukinen K, Collin P, Mykkänen A -H. et al . Celiac disease and autoimmun disorders.  Dig Dis Sci. 1999;  44 1428-1433

Address for correspondence