Blandet måltidstest i type 1-diabetes: optimering af kunstig bugspytkirtel-pilotundersøgelse

Vedligeholdelse af tæt på normale blodsukkerniveauer forsinker starten og progressionen af ​​langvarige mikrovaskulære og muligvis makrovaskulære komplikationer hos patienter med type 1-diabetes. Kunstig bugspytkirtel eller integreret CLC [en CLC-algoritme, der tager højde for kontinuerlig glukoseovervågning (CGM) aflæsninger og virkningerne af tidligere insulininfusioner for kontinuerligt at beregne mængden af ​​insulindosis, der skal administreres] har til formål at minimere, i realtid, glukosevariabilitet og forhindre ekstreme glukoseudsving (hypoglykæmi og hyperglykæmi). Trods vigtige udviklinger inden for sensor- og pumpeteknologi skal det kunstige bugspytkirtelsystem klare andre anatomiske og funktionelle barrierer end dem, det normalt fungerende glucose-insulin-system støder på i fysiologien. For eksempel måler CGM-enheder glukosekoncentrationen i interstitium, ikke i blodrummet, hvilket indfører en tidsforsinkelse på grund af glucosediffusion fra plasma til interstitialvæsken. Ydermere afgives insulin (faktisk en af ​​de nuværende hurtige insulinanaloger) til det subkutane fedtvæv, ikke i blodet, og får direkte adgang til det systemiske, ikke portalcirkulationen. På grund af disse hindringer er udviklingen af ​​en smart og passende CLC-algoritme stadig en løbende proces. Denne forskning har til formål at afhjælpe disse mangler ved at udføre klinisk fysiologisk undersøgelse med det formål at forbedre udvikling og optimering af en passende kontrolalgoritme.

Tyve voksne patienter med type 1-diabetes, der regelmæssigt går i afdelingen for endokrinologi og metaboliske sygdomme ved University of Verona School of Medicine, bruger kontinuerlig subkutan hurtig insulinanalog-infusion (CSII) gennem en permanent pumpe og på subkutan glukosemåling, vil blive tilmeldt.

Inklusionskriterier (se nedenfor for flere detaljer) er diagnose af type 1 diabetes som defineret af WHO i mindst 12 måneder eller bekræftet C-peptid negativ. Eksklusionskriterier er tilbagevendende alvorlig hypoglykæmi ubevidsthed eller klinisk signifikant nefropati, neuropati eller proliferativ retinopati.

Standard kliniske parametre vil blive vurderet hos alle patienter. Metaboliske tests vil blive udført på afdelingen for endokrinologi og metaboliske sygdomme ved University of Verona School, startende kl. 08:00 på to separate dage i tilfældig rækkefølge og efter en 10-12 timers faste natten over. To metaboliske tests vil blive udført: en euglykæmisk insulinklemme og en standardiseret blandet måltidstest.

A. Euglykæmisk insulinklemme. En standard euglykæmisk insulinklemme vil blive udført for at vurdere insulinfølsomheden, som tidligere beskrevet (1). Forsøgspersonerne vil blive instrueret i at bruge deres sædvanlige natlige hurtige insulinanalog basalhastighed, som skal forblive uændret i mindst fem timer før begyndelsen af ​​testen. En CGM-enhed indsættes to dage før testen og kalibreres med kapillært blodsukker (målt med glukometer) på forud fastsatte tidspunkter på dagen. Human insulinkoncentration vil blive hævet med en i.v. prime (0,8 U/m^2 BSA) og holdes konstant ved en i.v. infusion (40 mU/min·m^2 BSA). Plasmaglukose vil få lov til at falde, indtil den når det fysiologiske område (dvs. < 5,6 mmol/L), hvorefter den vil blive fastspændt ved 5,0 mmol/L i mindst 60 minutter ved passende ændring af en intravenøs infusion af 20 % dextrose. Glucose vil blive målt ved sengen med en YSI Glucose Analyzer. Blodprøver vil blive indsamlet med tidsintervaller for at måle plasmainsulin (både hurtig analog og human insulin), frie fedtsyrer og glukagon. Kontinuerlig glukosemonitorering (interstitiel glukose) vil blive udført under hele insulinklemmen.

B. Blandet måltid test. Denne test vil blive udført for at vurdere patofysiologien af ​​glukosekontrol under en standardiseret fysiologisk udfordring. Forsøgspersonerne vil være på en indisk majsfri og rørsukkerfri diæt i mindst en uge før undersøgelsen og vil blive instrueret i at bruge den sædvanlige natlige hurtige insulinanalog basalhastighed, som skal forblive uændret i mindst fem timer før testens begyndelse . En CGM-enhed vil være på plads og fungere korrekt under hele testen. Alle deltagere vil indtage et standardiseret blandet måltid (292 Kcal, 38,9 g kulhydrater, 8,9 g fedt og 14 g proteiner), i form af majspolenta plus krydret italiensk parmesanost, og vil derefter blive overvåget i 300 minutter. Lige før måltidsindtagelse, en s.c. hurtig insulinanalogbolus vil blive administreret af pumpen i henhold til individuelt insulin-til-kulhydrat-forhold og korrektionsdosis. 13C/12C-forholdet mellem labyrintstivelse er forskellig fra andre kulhydratkilder og tillader påvisning af polenta-afledt glukose i kredsløbet. Koncentrationer af plasmaglukose, fri fedtsyre, aminosyre, insulin, glucagon og inkretinhormon vil blive vurderet ved baseline og under hele testen. Plasma 13C/12C glucoseforholdet gennem hele testen vil blive overvåget ved isotopforhold massespektrometri. CGM-data vil blive indsamlet. Denne test vil bestemme tidsforløbene for plasmaglucose, 13C/12C glukoseforhold (derfor måltid-afledt og endogen glukose), insulin, frie fedtsyrer, aminosyrer, glucagon og inkretinhormoner under et blandet måltid.

I begge undersøgelser vil blodprøver blive lagt i is og hurtigt centrifugeret ved 1500 g ved +4°C. Plasma/serum vil blive opsamlet og opbevaret ved -80°C. Begge tests (insulinklemme og blandet mel) vil danne denne undersøgelses biologiske biobank.

Den kombinerede analyse af insulinklemme- og blandede måltidstestdata vil gøre det muligt at opbygge en omfattende model af glukoseinsulinsystemet under en blandet måltidstest i hvert individ, hvilket resulterer i en in silico virtuel patient i henhold til en veletableret metodologi udviklet i vores laboratorium. Indsamlingen af ​​virtuelle patienter med type 1-diabetes, der gennemgår en blandet måltidstest, vil danne den in silico-biobank, der er afledt af denne undersøgelse. Virtuelle patienter vil blive brugt til at udføre Metabolic Control Analysis (MCA), dvs. at beregne glukosekontrolkoefficienter (CC'er), som kvantificerer den rolle, som hver komponent spiller (f.eks.: absorptionshastighed af den hurtige insulinanalog, kulhydratabsorption gennem tarmen, osv.) af systemet til at bestemme glukosekoncentrationen på hvert tidspunkt under det blandede måltid hos patienter med type 1-diabetes, tæt parallelt med den analyse, vi tidligere har udført af patienter med type 2-diabetes, der gennemgår en intravenøs glukosetolerancetest (2 ). Endvidere vil inkretinhormonet, glukagon- og substratresponset på et blandet måltid blive kvantificeret, hvilket muliggør den formodede identifikation af yderligere modifikatorer af glucose-insulinsystemet (én for alle: glucagon). Denne database vil være medvirkende til at udvikle en kontrolalgoritme, der kan garantere en normal glukoseregulering under et blandet måltid hos patienter med type 1-diabetes med CGM i insulinpumpebehandling.