Test smíšené stravy u diabetu 1. typu: Optimalizace umělého pankreatu – pilotní studie

Udržování téměř normálních hladin glukózy v krvi zpomaluje nástup a progresi dlouhodobých mikrovaskulárních a možná i makrovaskulárních komplikací u pacientů s diabetem 1. typu. Umělý pankreas nebo integrovaný CLC [algoritmus CLC, který bere v úvahu naměřené hodnoty kontinuálního monitorování glukózy (CGM) a účinky předchozích infuzí inzulinu za účelem kontinuálního výpočtu množství dávky inzulinu, která má být podána] má za cíl minimalizovat v reálném čase variabilitu glukózy a zabránit extrémním výkyvům glukózy (hypoglykémii a hyperglykémii). Navzdory důležitému vývoji v technologii senzorů a pump se systém umělé slinivky břišní musí vyrovnat s anatomickými a funkčními bariérami jinými, než jsou ty, na které naráží normálně fungující glukózo-inzulínový systém ve fyziologii. Zařízení CGM například měří koncentraci glukózy v intersticiu, nikoli v krevním kompartmentu, čímž dochází k časovému zpoždění způsobenému difúzí glukózy z plazmy do intersticiální tekutiny. Kromě toho je inzulin (ve skutečnosti jeden ze současných rychlých analogů inzulinu) dodáván do podkožní tukové tkáně, nikoli do krve, a přímo vstupuje do systémového, nikoli portálního oběhu. Vzhledem k těmto překážkám je vývoj chytrého a vhodného algoritmu CLC stále probíhajícím procesem. Tento výzkum má za cíl zmírnit tyto nedostatky provedením klinické fyziologické studie zaměřené na zlepšení vývoje a optimalizace vhodného řídicího algoritmu.

Bude zařazeno 20 dospělých pacientů s diabetem 1. typu, kteří pravidelně navštěvují oddělení endokrinologie a metabolických chorob Lékařské fakulty Univerzity ve Veroně, kteří používají kontinuální subkutánní rychlou infuzi inzulinového analogu (CSII) pomocí permanentní pumpy a na podkožní snímání glukózy.

Kritéria pro zařazení (podrobnosti viz níže) jsou diagnóza diabetu 1. typu podle definice WHO po dobu alespoň 12 měsíců nebo potvrzená negativní C-peptid. Kritéria pro vyloučení jsou opakující se neuvědomění si těžké hypoglykémie nebo klinicky významná nefropatie, neuropatie nebo proliferativní retinopatie.

U všech pacientů budou hodnoceny standardní klinické parametry. Metabolické testy budou prováděny na Divize endokrinologie a metabolických onemocnění školy University of Verona, počínaje 08:00 ve dvou samostatných dnech v náhodném pořadí a po 10–12 hodinách nočního hladovění. Budou provedeny dva metabolické testy: euglykemický inzulínový clamp a standardizovaný test se smíšeným jídlem.

A. Euglykemická inzulínová svorka. Standardní euglykemická inzulinová svorka bude provedena k posouzení citlivosti na inzulin, jak bylo popsáno dříve (1). Subjekty budou instruovány, aby používali svou obvyklou noční rychlou bazální rychlost inzulinového analogu, která má být ponechána beze změny po dobu alespoň pěti hodin před začátkem testu. Dva dny před testem bude zavedeno CGM zařízení a kalibrováno glukózou z kapilární krve (měřeno glukometrem) v předem stanovených hodinách dne. Koncentrace lidského inzulínu bude zvýšena i.v. primární (0,8 U/m^2 BSA) a udržována konstantní i.v. infuze (40 mU/min·m^2 BSA). Glukóza v plazmě bude ponechána klesat, dokud nedosáhne fyziologického rozmezí (tj. < 5,6 mmol/l), poté bude udržována na 5,0 mmol/l po dobu alespoň 60 minut vhodnou změnou intravenózní infuze 20% dextrózy. Glukóza bude měřena u lůžka pomocí YSI Glucose Analyzer. Vzorky krve budou odebírány v časových intervalech pro měření plazmatického inzulínu (jak rychlý analog, tak lidský inzulín), volné mastné kyseliny a glukagon. Během inzulinového clampu bude prováděno kontinuální monitorování glukózy (intersticiální glukózy).

B. Test se smíšeným jídlem. Tento test bude proveden za účelem posouzení patofyziologie kontroly glukózy během standardizovaného fyziologického testu. Subjekty budou na indické dietě bez kukuřice a bez třtinového cukru alespoň jeden týden před studií a budou instruováni, aby používali obvyklou noční rychlou bazální dávku inzulinového analogu, která má být ponechána beze změny po dobu alespoň pěti hodin před začátkem testu . Zařízení CGM bude na místě a bude během testu správně fungovat. Všichni účastníci přijmou standardizované smíšené jídlo (292 kcal, 38,9 g sacharidů, 8,9 g tuků a 14 g bílkovin) ve formě kukuřičné polenty plus kořeněný italský parmazán a poté budou 300 minut sledováni. Těsně před požitím jídla se s.c. rychlý bolus analogu inzulínu bude podáván pumpou podle individuálního poměru inzulínu k sacharidům a korekční dávky. Poměr 13C/12C bludného škrobu se liší od jiných zdrojů sacharidů a umožňuje detekci glukózy odvozené z polenty v oběhu. Plazmatická koncentrace glukózy, volných mastných kyselin, aminokyselin, inzulínu, glukagonu a inkretinových hormonů bude hodnocena na začátku a během celého testu. Poměr glukózy 13C/12C v plazmě během testu bude monitorován hmotnostní spektrometrií poměru izotopů. Budou shromažďována data CGM. Tento test určí časové průběhy plazmatické glukózy, poměru glukózy 13C/12C (tedy glukózy získané z jídla a endogenní glukózy), inzulínu, volných mastných kyselin, aminokyselin, glukagonu a inkretinových hormonů během smíšeného jídla.

V obou studiích se vzorky krve vloží do ledu a rychle se odstředí při 1500 g při +4 °C. Plazma/sérum bude odebráno a skladováno při -80 °C. Oba testy (inzulinový svorka a směsná strava) budou tvořit biologickou biobanku této studie.

Kombinovaná analýza inzulinového clampu a dat testu smíšeného jídla umožní sestavit komplexní model glukózového inzulínového systému během testu smíšeného jídla u každého subjektu, což povede k virtuálnímu pacientovi in ​​silico, podle dobře zavedené metodiky vyvinuté v našem laboratoř. Soubor virtuálních pacientů s diabetem 1. typu, kteří podstupují test se smíšeným jídlem, bude tvořit biobanku in silico odvozenou z této studie. Virtuální pacienti budou využiti k provedení Metabolic Control Analysis (MCA), tj. k výpočtu glukózových kontrolních koeficientů (CC), které kvantifikují roli, kterou hraje každá složka (např.: rychlost absorpce rychlého inzulinového analogu, absorpce sacharidů ve střevě, atd.) systému při určování koncentrace glukózy v každém časovém bodě během smíšeného jídla u pacientů s diabetem 1. typu, v těsném souladu s analýzou, kterou jsme dříve provedli u pacientů s diabetem 2. typu podstupujících intravenózní glukózový toleranční test (2 ). Dále bude kvantifikována reakce inkretinového hormonu, glukagonu a substrátu na smíšené jídlo, což umožní domnělou identifikaci dalších modifikátorů systému glukóza-inzulín (jeden za všechny: glukagon). Tato databáze bude nápomocná při navrhování kontrolního algoritmu schopného zaručit normální regulaci glukózy během smíšeného jídla u pacientů s diabetem 1. typu s CGM na terapii inzulínovou pumpou.