Sztuczna trzustka śledzi dwa hormony

Zarządzanie cukrzycą typu 1 jest wyczynem organizacji i kontroli. Im lepiej diabetyk może kontrolować poziom cukru we krwi, tym mniej prawdopodobne jest wystąpienie długotrwałych powikłań zdrowotnych. Jednak nawet w przypadku urządzeń takich jak automatyczne pompy insulinowe, które uwalniają stałą dawkę insuliny, diabetycy nadal muszą pamiętać o dodawaniu dodatkowej dawki insuliny do posiłków, a wielu z nich spędza znaczną ilość czasu każdego dnia z wyższym lub wyższym poziomem cukru we krwi. niższy niż normalnie.

Naukowcy pracują nad stworzeniem sztucznego systemu trzustki, który monitorowałby poziom cukru we krwi i normalizowałby go automatycznie, bez udziału człowieka. Wstępne badanie kliniczne opisane w tym miesiącu w Nauka Medycyna Translacyjna oznacza znaczący postęp w tworzeniu w pełni zautomatyzowanego systemu. System był w stanie kontrolować poziom cukru we krwi w niewielkiej grupie pacjentów z cukrzycą, nawet gdy pacjenci spożywali posiłki bogate w węglowodany, co stanowi jedno z głównych wyzwań dla systemów sztucznej trzustki.

Większość opracowywanych systemów sztucznej trzustki łączy monitor poziomu cukru we krwi z pompą insulinową. Urządzenie w tym badaniu dodaje kolejny składnik, który monitoruje hormon glukagon, który przeciwdziała insulinie. Glukagon pomaga zapobiegać zbyt niskiemu spadkowi poziomu cukru we krwi w przypadku podania zbyt dużej ilości insuliny. Chociaż diabetycy nadal produkują glukagon, nie zawsze działa on prawidłowo.

Uważamy, że glukagon jest ważnym dodatkowym środkiem bezpieczeństwa, mówi Steven Russell , endokrynolog z Massachusetts General Hospital, który współprowadził badania. Russell wyjaśnia, że ​​hipoglikemia może być poważnym problemem dla diabetyków – paradoksalnie, im lepiej diabetycy kontrolują poziom cukru we krwi, tym bardziej są narażeni. Hipoglikemia, która występuje, gdy poziom cukru we krwi spada zbyt nisko, może prowadzić do pocenia się, drżenia, zawrotów głowy i splątania, a w niektórych przypadkach może zagrażać życiu.

Nowe badanie zostało zaprojektowane przede wszystkim w celu przetestowania algorytmu opracowanego przez zespół do przewidywania ilości insuliny i glukagonu potrzebnej do utrzymania prawidłowego poziomu cukru we krwi. Edward Damiano , bioinżynier z Boston University i współlider badania, mówi, że ponieważ insulina jest powoli wchłaniana i usuwana z organizmu, algorytm nie może po prostu zareagować na aktualny poziom cukru we krwi, ale musi również przewidzieć, dokąd zmierza. Przy każdej dawce śledzi wzrost dawki insuliny, którą podaje, a także zanikanie poprzednich dawek, mówi.

System był testowany na 11 osobach dorosłych z cukrzycą typu 1 przez okres 27 godzin, podczas których badani spożywali trzy posiłki wysokowęglowodanowe. Zamiast polegać na glukometrze umieszczonym pod skórą, naukowcy co pięć minut dokonywali bezpośrednich odczytów poziomu cukru we krwi. Oprogramowanie następnie obliczyło potrzebną ilość insuliny i glukagonu. Dawki były podawane przez pielęgniarki.

W pierwszej próbie system utrzymywał normalny poziom cukru we krwi u sześciu badanych, ale pozostałych pięciu doświadczyło hipoglikemii, którą trzeba było ratować pijąc sok owocowy. Naukowcy odkryli, że wchłonięcie i usunięcie otrzymanej insuliny zajęło tym pięciu pacjentom znacznie więcej czasu niż oczekiwano. Dostosowali więc parametry systemu, aby dopasować wolniejsze tempo wchłaniania insuliny, i ponownie przetestowali te same osoby. System był wtedy w stanie utrzymać pod kontrolą poziom cukru we krwi wszystkich uczestników, chociaż poziomy były nieco wyższe u tych, którzy szybko wchłonęli insulinę w pierwszym badaniu.

Bruce Buckingham , endokrynolog dziecięcy z Uniwersytetu Stanforda, który nie był zaangażowany w prace, mówi, że wykazanie, że system działa nawet po zjedzeniu dużych posiłków, jest kluczowym osiągnięciem. Jak mówi, zajmowanie się posiłkami jest prawdziwą przeszkodą w rozwoju jakiejkolwiek sztucznej trzustki. Niedawne badanie przeprowadzone przez grupę z Cambridge University w Wielkiej Brytanii przetestowało podobny system, ale tylko z dnia na dzień, kiedy pacjenci nie jedli. Buckingham mówi, że kolejnym wyzwaniem dla urządzeń będzie radzenie sobie z okresami ćwiczeń, które również powodują wahania poziomu cukru we krwi.

Zespół odpowiedzialny za nowe urządzenie planuje dalsze badania z wykorzystaniem zatwierdzonego przez FDA ciągłego monitora glukozy i zautomatyzowanego systemu dostarczania tych dwóch hormonów. Ta próba porówna system dwuhormonalny z systemem zawierającym tylko insulinę i obejmie dwa dni oraz będzie obejmowała okres ćwiczeń.

Aaron Kowalski , dyrektor Projektu Sztucznej Trzustki w Fundacji Badań nad Cukrzycą Nieletnich, która częściowo sfinansowała badanie, mówi, że system insulina-glukagon reprezentuje przyszłość technologii sztucznej trzustki. Naszym ostatecznym celem jest próba zbliżenia się jak najbliżej fizjologii człowieka bez cukrzycy, mówi. Jednak wprowadzenie takiego systemu na rynek będzie wyzwaniem. Kowalski mówi, że nie ma zatwierdzonych przez FDA pomp, które dostarczają dwie różne substancje, a glukagon jest obecnie stosowany tylko w sytuacjach nagłych, gdy pacjenci z cukrzycą stają się niebezpiecznie hipoglikemiczni – występuje w postaci proszku, który należy rozpuścić.

Kowalski uważa, że ​​w najbliższym czasie urządzenia do sztucznej trzustki zawierające wyłącznie insulinę staną się dostępne znacznie szybciej. Pompa insulinowa, która może się automatycznie wyłączać, gdy poziom cukru we krwi spadnie zbyt nisko, została już zatwierdzona w Europie. A projekt sztucznej trzustki współpracuje z Animas Corporation , który tworzy monitory glukozy, w systemie, który monitoruje poziom cukru we krwi, ale automatycznie dostarcza insulinę tylko wtedy, gdy poziom cukru we krwi spadnie powyżej lub poniżej pewnego zakresu. Kowalski uważa, że ​​takie urządzenie, choć nie do końca automatyzuje dostarczanie insuliny, może zapewnić cukrzykom kluczowy spokój ducha.

ukryć