Anpassung der Insulindosis für Mahlzeiten mit unterschiedlichem Fettgehalt bei T1DM

Studiendesign und Methodik Allgemeines Design: 18 männliche oder weibliche Personen mit Typ-1-Diabetes (T1DM) im Alter zwischen 18 und 50 Jahren werden zu vier Laborsitzungen im Abstand von jeweils 7 Tagen eingeladen. Die Teilnehmer werden in der Klinik und durch Werbung in lokalen Medien rekrutiert. Die Teilnehmer absolvieren vier Hauptstudien nach dem Zufallsprinzip und ausgewogen. Die Hauptversuche umfassen die Manipulation sowohl der Zusammensetzung der Mahlzeit (Fettgehalt) als auch der schnell wirkenden Insulindosis. Bei jedem Besuch werden über einen Zeitraum von 6 Stunden postprandial Blutproben gemessen, um glykämische, lipämische, Hormon- und Metabolitenparameter zu bestimmen.

Berechnung der Stichprobengröße:

Der Bedarf an Probengröße wurde mithilfe von Gl. geschätzt. 1 Hopkins (2000):

n = 8s2/d2 [Gl. 1] Dabei ist n die Stichprobengröße, s der typische Messfehler und d die aussagekräftige Effektgröße. Die Größe von d wurde aus 0,8 der Variation zwischen den Probanden abgeleitet, die anhand vorhandener Daten berechnet wurde. Die postprandiale inkrementelle Fläche unter der Kurve (AUC) für Triglyceridkonzentrationen nach einer Mahlzeit mit gemischten Makronährstoffen beträgt bei Menschen mit T1DM typischerweise 0,74 mmol.l-1.Std.-1, mit einer Standardabweichung zwischen Probanden von 0,99 mmol.l-1 .Stunde-1 (Levetan et al. 2003). Daher wurde d mit 0,79 mmol.l-1.Stunde-1 berechnet. Der aus wiederholten Versuchen abgeleitete CV dieser Messung beträgt 23 % (Weiss et al. 2008), was einen typischen Fehler im Bereich von 0,18 mmol.l-1.Stunde ergibt. Diese Daten deuten darauf hin, dass eine Stichprobengröße von 18 Teilnehmern eine Chance von mehr als 80 % bietet, einen statistisch signifikanten Effekt mit einem P-Wert von < 0,05 zu erkennen.

Einschluss-/Ausschlusskriterien Teilnehmer: Für die Aufnahme in die Studie müssen die Freiwilligen entweder männlich oder weiblich im Alter von 18 bis 50 Jahren sein, frei von Diabetes-Komplikationen außer diabetischer Retinopathie im Hintergrund sein, keine anderen verschriebenen Medikamente als Insulin einnehmen und behandelt werden mit einem stabilen Insulinregime bestehend aus einer Kombination von langsam/lang wirkendem Insulin Glargin/Determinir und einem schnell wirkenden Insulinanalogon (Lispro oder Aspart, Glulisin) und einem HbA1c von <9,5 % (80 mmol/mol). Die Teilnehmer werden derzeit die Kohlenhydratzählmethode zur Verabreichung von schnell wirkendem Insulin zu den Mahlzeiten verwenden.

Vor den Hauptversuchen: Die Teilnehmer werden angewiesen, vor dem Test 48 Stunden lang einen empfohlenen Diätplan zu befolgen. Die Teilnehmer müssen eine Einverständniserklärung und einen medizinischen Fragebogen lesen und unterschreiben, die bei jedem Besuch im Labor überprüft werden. 24 Stunden vor jedem Versuch werden die Teilnehmer mit einem kontinuierlichen Echtzeit-Glukoseüberwachungssystem (CGM) ausgestattet. Das CGM besteht aus einem Sensor, der in das Unterhautgewebe eingeführt und mit einem wasserfesten Klebeverband fixiert wird. Sensorwerte werden erfasst und im Speicher des Monitors gespeichert, der an den Verweilsensor angeschlossen ist. Die Glukosewerte werden in Echtzeit auf dem Bildschirm des Monitors angezeigt. Auf dem Monitor werden Alarme eingestellt, um die Teilnehmer zu benachrichtigen, wenn der Glukosespiegel während der Zeit vor dem Test niedrig (<3,9 mmol/L) oder hoch (>14 mmol/L) ist. Zu Kalibrierungszwecken muss der Teilnehmer mindestens viermal täglich (zu den Mahlzeiten und vor dem Schlafengehen) mithilfe seines Blutzucker-Fingerstichmessgeräts die Blutzuckerwerte der Blutkapillaren eingeben. Das CGM wird am Tag nach der Studie zu einem für den Teilnehmer passenden Zeitpunkt entfernt, sodass der spätabendliche und nächtliche Blutzuckerspiegel erfasst werden kann. Der CGM-Monitor dient auch als Sicherheitsmaßnahme, um die Teilnehmer auf glykämische Schwankungen nach dem Eingriff aufmerksam zu machen. Die Teilnehmer werden angewiesen, keine Echtzeit-CGM-Glukosewerte zur Bestimmung von Blutzuckerkorrekturen (zusätzliche Kohlenhydrat-/Insulinverabreichung) zu verwenden.

Hauptstudien: Alle Studien werden randomisiert und ausgewogen durchgeführt. Für jeden Besuch müssen die Teilnehmer an einem Morgen (ca. 07:00 – 09:00 Uhr) im Labor der NIHR Clinical Research Facility eintreffen. Beim ersten Besuch werden vor dem Experimentieren anthropometrische Variablen (Masse, Statur, BMI) erfasst. Bei jedem Besuch nimmt der Teilnehmer eine sitzende und ausgeruhte Position ein, während eine 18-Gauge-Kanüle in die Ellenbogenvene seines nicht dominanten Arms eingeführt wird, um venöses Blut zu sammeln. Dies wird durch regelmäßige Infusion von Kochsalzlösung aufrechterhalten. Nach Abschluss der Kanülierung wird eine 12-ml-Ruheblutprobe entnommen. Anschließend führen die Teilnehmer einen von vier Versuchen durch:

Versuch 1) Mahlzeit nur mit Kohlenhydraten: Die Teilnehmer nehmen eine standardisierte Kohlenhydratmahlzeit zu sich (80 g Kohlenhydrate, 25 g Protein, 0 g Fett: Zusammensetzung der Mahlzeit, weißer Reis, Huhn, Currysauce; 420 kcal) und verabreichen sie sich selbst (in die). subkutanes Gewebe des Abdomens, gemäß ihrer normalen Routine) eine schnell wirkende Insulindosis, berechnet nach dem Kohlenhydrat-Zählverhältnis (z. B. 1 I.E. Insulin pro 10 g Kohlenhydrate).

Versuch 2) Die Teilnehmer wiederholen Versuch 1, aber bei dieser Gelegenheit enthält die verzehrte Mahlzeit zusätzlich 50 g Fett (durch Zugabe von Ghee). Dieses Fett wird der Soße während der Mahlzeit zugesetzt (80 g Kohlenhydrate, 25 g Protein, 50 g Fett; 735 Kcal). Die Teilnehmer verabreichen ihr schnell wirkendes Insulin gemäß der Kohlenhydratzählmethode (d. h. die gleiche I.E. Insulin wie in Versuch 1).

Versuch 3) Die Teilnehmer wiederholen Versuch 2, verabreichen jedoch eine um 15 % erhöhte Dosis von schnell wirkendem Insulin.

Versuch 4) Die Teilnehmer wiederholen Versuch 2, verabreichen jedoch eine um 30 % erhöhte Dosis von schnell wirkendem Insulin.

Sobald die Teilnehmer die Mahlzeit verzehrt haben, bleiben sie sechs Stunden lang in Ruhe und entnehmen 12 ml Blutproben pro Stunde, um die zeitlichen Veränderungen der Glykämie-, Lipämie-, Hormon- und Metabolitenkonzentrationen zu erfassen. Während der ersten 2 Stunden wird im Abstand von 15 und 45 Minuten zusätzlich eine 1-ml-Probe entnommen, um nur Blutzucker und Laktat zu bestimmen. Somit beträgt die Gesamtmenge des bei jedem Versuch gesammelten Vollbluts 160 ml, was weniger als der Hälfte einer typischen Erfrischungsgetränkedose entspricht.

Blutentnahmeprozess Für jede Blutprobe wird 1 ml Vollblut entnommen und zur sofortigen Quantifizierung von Glukose und Laktat verwendet (Biosen C, EKF Diagnostics, UK). Bei Proben, bei denen zusätzlich 11 ml Blut entnommen werden, wird das restliche Blut in Röhrchen überführt, die zum Sammeln von Blutplasma und Serum bestimmt sind. Beide Behälter werden dann 15 Minuten lang bei 3000 x g zentrifugiert, um Plasma und Serum zu erhalten, die zur späteren Analyse von Insulin (Invitron, UK), Triglyceriden (Randox Labs, UK) und Apoliopoprotein-B48 bei -80 °C gelagert werden. Oxford Biosystems, UK), Apolipoprotein-B-100 (Oxford Biosystems, UK), nicht veresterte Fettsäuren (Randox Labs, UK), TNF-α (Sigma Aldrich), GLP-1 (Oxford Biosystems, UK), PYY ( Sigma Aldrich, UK), Total Antioxidant Capacity (Eagle Biosciences, UK) und Human Myeloperoxidase (Eagle Biosciences, UK).

Bei jeder Blutentnahme werden die Teilnehmer gebeten, eine 10-Punkte-Likert-Visual-Analog-Skala (VAS) auszufüllen, um das subjektive Hunger- und Sättigungsgefühl zu bestimmen. Nach der Blutentnahme und Abschluss des VAS 6 Stunden nach der Mahlzeit werden die Teilnehmer aus dem Labor entlassen.