Studium fyziologie cvičení

Diabetes mellitus postihuje téměř 10 % naší populace a 5 % diabetiků má 1. typ, který je definován absolutním nedostatkem inzulínu. Potřeba zvládání cukrovky je kritická vzhledem k ekonomické zátěži této nemoci, s více než 175 miliardami dolarů v přímých nákladech na zdravotní péči a téměř dalších 70 miliard dolarů v nepřímých nákladech na invaliditu a ztrátu práce. Osobní dopad je pro lidi s tímto onemocněním stejně důležitý, protože diabetes mellitus je hlavní příčinou slepoty, nutnosti dialýzy ledvin a netraumatických amputací ve Spojených státech. Diabetes 2. typu je spojen se sníženou citlivostí na inzulín a metabolickým syndromem a úprava stravy a cvičení jsou důležitými složkami v léčbě základní inzulínové rezistence. Tyto strategie životního stylu jsou však také důležité u diabetu 1. typu z mnoha důvodů: 1) diabetici 1. typu nyní žijí do dospělosti, kdy se inzulínová rezistence a obezita stávají faktory pro kontrolu glykémie, 2) latentní autoimunitní diabetes dospělosti (LADA) představuje „smíšená“ forma autoimunitního diabetu, kde mohou existovat některé charakteristiky diabetu 2. typu, jako je inzulinová rezistence, a 3) úprava stravy a cvičení zůstávají účinnými prostředky pro zvládání akutní hyperglykémie a z dlouhodobého hlediska HbA1c, které potenciálně snižují riziko mikrovaskulárních onemocnění. komplikace. Potřeba cvičení je proto u subjektů s diabetem 1. typu stále zřejmá, aby se udržela dobrá glykemická kontrola a aby se zabránilo rozvoji komplikací. Cvičení je však pro lidi s T1D náročné na zvládnutí. Cvičení způsobuje zvýšenou citlivost na inzulín spolu s rychlým vychytáváním glukózy svaly a dalšími tkáněmi v těle, což vede k prudkému poklesu hladiny glukózy a hypoglykémii, jak ukazují jiné skupiny, stejně jako naše.

Bez úprav inzulinu pro cvičení je hypoglykémie běžná u osob s diabetem 1. typu. Ve studii na 48 jedincích s T1D, bez úprav inzulinu, kteří cvičili 60 minut mírnou intenzitou, klesly hladiny glukózy v průměru o 40 %, přičemž 52 % subjektů kleslo na 70 mg/dl nebo méně. Navzdory této jasné potřebě úpravy inzulinu pro cvičení neexistují jednotná doporučení, jak dávkovat inzulin v době cvičení. V roce 2006 zveřejnila DirecNet Study Group studii o vlivu pozastavení bazálního inzulínu na začátku cvičení u 40 dětí s diabetem 1. typu na léčbu inzulínovou pumpou. Tato intervence významně snížila hypoglykémii (ze 43 % na 16 %), ale mnohem častěji vedla k hyperglykémii (zvýšení ze 4 % na 23 %). Schiavon a Cobelli et al se zabývali tímto problémem, jak nejlépe upravit inzulín pro cvičení pomocí simulací in silico. Úprava dávek inzulínu v prostředí in silico snížila hypoglykémii z 88 % na 16 % pacientů, když byla aplikována univerzální úprava, a na 4 %, když byla aplikována individuální úprava.

Studie popsaná v tomto protokolu je navržena tak, aby vyjasnila dopad cvičení na inzulín a neinzulínem zprostředkované účinky na glykemickou kontrolu. Aby toho bylo dosaženo, výzkumníci provedou řadu studií stabilního indikátoru glukózy, ve kterých budou subjekty hladovět po dobu přibližně 8 hodin a budou podstupovat aerobní cvičení na mírné a intenzivní úrovni po dobu 45 minut, zatímco dávky inzulinu budou sevřeny na nízké úrovni (základ subjektu rychlost), střední (bazální x 1,5) a vysokou (bazální x 3) rychlost infuze inzulínu. Bazální dávky subjektu budou získány z injikovaných bazálních množství inzulínu, jako je NPH/glargin/detemir, nebo bazální dávky u těch, kteří používají inzulínové pumpy, a budou upraveny pro HbA1c, jak je popsáno v systému OHSU AP. Stabilním indikátorem bude di-deuterovaná glukóza (6,6-2H2-glukóza), která není radioaktivní a která může být metabolizována obvyklými cestami v lidském těle. Každý subjekt na paži podstoupí 3 10hodinové studie, přičemž hladiny glukózy v krvi, inzulínu a glukagonu jsou zachycovány v průběhu studie a hladiny katecholaminů a mastných kyselin jsou zachycovány během a těsně po cvičení, jak je uvedeno níže. Hladiny indikátoru glukózy budou měřeny na OHSU prostřednictvím základní laboratoře Bioanalytical Shared Resource/PK a výpočet rychlosti výskytu (Ra) a rychlosti vymizení (Rd) glukózy provedou naši kolegové z McGill University pomocí nestacionárního stavový model dynamiky glukózy.

Data získaná z této studie budou informovat o aktualizovaném modelu regulace glukózy u diabetu 1. typu, poskytujícím cvičení jako vstup do modelu, který bude využit v modelovém systému prediktivní kontroly (MPC) pro řízení diabetu 1. typu. Takový systém lze použít k dodávání inzulínu a/nebo glukagonu ke zvládání glykemických změn během cvičení i mimo něj.