Übungsphysiologie-Studie

Diabetes mellitus betrifft fast 10 % unserer Bevölkerung und 5 % der Diabetiker haben Typ 1, der durch einen absoluten Insulinmangel definiert ist. Angesichts der wirtschaftlichen Belastung durch diese Krankheit mit über 175 Milliarden US-Dollar an direkten Gesundheitskosten und fast weiteren 70 Milliarden US-Dollar an indirekten Kosten für Arbeitsunfähigkeit und Arbeitsausfall ist die Notwendigkeit der Behandlung von Diabetes von entscheidender Bedeutung. Die persönlichen Auswirkungen sind für Menschen mit dieser Krankheit ebenso wichtig, da Diabetes mellitus die häufigste Ursache für Erblindung, die Notwendigkeit einer Nierendialyse und nicht-traumatische Amputationen in den Vereinigten Staaten ist. Typ-2-Diabetes ist mit einer reduzierten Insulinsensitivität und dem metabolischen Syndrom verbunden, und eine Ernährungsumstellung und Bewegung sind wichtige Komponenten bei der Behandlung der zugrunde liegenden Insulinresistenz. Diese Lebensstilstrategien sind jedoch aus vielen Gründen auch bei Typ-1-Diabetes wichtig: 1) Typ-1-Diabetes-Patienten leben jetzt bis ins Erwachsenenalter, wenn Insulinresistenz und Fettleibigkeit zu Faktoren für die Blutzuckerkontrolle werden, 2) latenter Autoimmundiabetes des Erwachsenenalters (LADA) stellt einen dar „gemischte“ Form von Autoimmundiabetes, bei der einige Typ-2-Diabetes-Merkmale wie Insulinresistenz vorhanden sein können, und 3) Ernährungsumstellung und Bewegung bleiben wirksame Mittel zur Behandlung von akuter Hyperglykämie und längerfristig HbA1c, wodurch möglicherweise das Risiko von Mikrogefäßen verringert wird Komplikationen. Daher ist bei Personen mit Typ-1-Diabetes nach wie vor die Notwendigkeit von Bewegung offensichtlich, um eine gute glykämische Kontrolle aufrechtzuerhalten und Komplikationen zu vermeiden. Bewegung ist jedoch für Menschen mit T1D eine Herausforderung. Bewegung verursacht eine erhöhte Insulinsensitivität zusammen mit einer schnellen Aufnahme von Glukose durch Muskeln und andere Gewebe im Körper, was zu einem starken Rückgang des Glukosespiegels und Hypoglykämie führt, wie von anderen Gruppen sowie unserer gezeigt wurde.

Ohne Anpassungen des Insulins für sportliche Betätigung kommt es bei Personen mit Typ-1-Diabetes häufig zu Hypoglykämien. In einer Studie mit 48 Personen mit T1D ohne Insulinanpassungen, die 60 Minuten lang bei mäßiger Intensität trainierten, sanken die Glukosespiegel im Durchschnitt um 40 %, wobei 52 % der Personen auf 70 mg/dL oder darunter fielen. Trotz dieser eindeutigen Notwendigkeit einer Insulinanpassung bei sportlicher Betätigung gibt es keine einheitlichen Empfehlungen zur Insulindosierung rund um die Trainingszeit. Im Jahr 2006 veröffentlichte die DirecNet Study Group eine Studie über die Auswirkungen des Absetzens von Basalinsulin zu Beginn des Trainings bei 40 Kindern mit Typ-1-Diabetes auf die Insulinpumpentherapie. Dieser Eingriff reduzierte die Hypoglykämie signifikant (von 43 % auf 16 %), führte jedoch viel häufiger zu einer Hyperglykämie (Anstieg von 4 % auf 23 %). Schiavon und Cobelli et al. befassten sich mit dieser Frage, wie Insulin am besten für das Training angepasst werden kann, indem In-Silico-Simulationen verwendet werden. Die Anpassung der Insulindosen in der In-silico-Umgebung verringerte die Hypoglykämie von 88 % auf 16 % der Patienten, wenn eine universelle Anpassung angewendet wurde, und auf 4 %, wenn eine individuelle Anpassung angewendet wurde.

Die in diesem Protokoll beschriebene Studie soll die Auswirkung von körperlicher Betätigung auf Insulin und nicht durch Insulin vermittelte Wirkungen auf die glykämische Kontrolle unzweideutig machen. Um dies zu erreichen, führen die Forscher eine Reihe von Studien mit stabilen Glukose-Tracern durch, bei denen die Probanden etwa 8 Stunden lang fasten und sich 45 Minuten lang aeroben Übungen auf moderatem und intensivem Niveau unterziehen, während die Insulinraten auf einem niedrigen Niveau gehalten werden (basal Rate), mittlere (Basal x 1,5) und hohe (Basal x 3) Insulininfusionsrate. Die Basalraten des Probanden werden aus injizierten Basalinsulinmengen wie NPH/Glargin/Detemir oder Basalraten bei Patienten, die Insulinpumpen verwenden, ermittelt und für den HbA1c angepasst, wie im OHSU AP-System beschrieben. Der stabile Tracer ist di-deuterierte Glucose (6,6-2H2-Glucose), die nicht radioaktiv ist und über die üblichen Wege im menschlichen Körper metabolisiert werden kann. Jede Person pro Arm wird 3 10-stündigen Studien unterzogen, während die Blutzucker-, Insulin- und Glukagonspiegel während der gesamten Studie erfasst werden und die Katecholamin- und Fettsäurespiegel während und direkt nach der Trainingsperiode erfasst werden, wie unten beschrieben. Die Glukose-Tracer-Spiegel werden an der OHSU durch das Bioanalytical Shared Resource/PK-Kernlabor gemessen, und die Berechnung der Rate des Auftretens (Ra) und der Rate des Verschwindens (Rd) von Glukose wird von unseren Kollegen an der McGill University unter Verwendung eines nicht stetigen durchgeführt Zustandsmodell der Glukosedynamik.

Die aus dieser Studie gewonnenen Daten werden in ein aktualisiertes Modell der Glukoseregulation bei Typ-1-Diabetes einfließen, das Bewegung als Input für das Modell liefert, das in einem modellprädiktiven Kontrollsystem (MPC) zur Behandlung von Typ-1-Diabetes verwendet wird. Ein solches System kann verwendet werden, um Insulin und/oder Glukagon abzugeben, um glykämische Veränderungen während und außerhalb des Trainings zu handhaben.