Seka-ateriatesti tyypin 1 diabeteksessa: keinotekoisen haiman optimointi - pilottitutkimus

Normaalia lähellä olevien verensokeriarvojen ylläpitäminen hidastaa pitkäaikaisten mikrovaskulaaristen ja mahdollisesti makrovaskulaaristen komplikaatioiden alkamista ja etenemistä tyypin 1 diabetesta sairastavilla potilailla. Keinotekoinen haima tai integroitu CLC [CLC-algoritmi, joka ottaa huomioon jatkuvan glukoosin monitoroinnin (CGM) lukemat ja aikaisempien insuliini-infuusioiden vaikutukset laskeakseen jatkuvasti annettavan insuliiniannoksen] pyrkii minimoimaan reaaliajassa glukoosin vaihtelua ja estää äärimmäisiä glukoosimuutoksia (hypoglykemia ja hyperglykemia). Anturi- ja pumpputeknologian merkittävästä kehityksestä huolimatta keinotekoisen haimajärjestelmän on selviydyttävä muista anatomisista ja toiminnallisista esteistä kuin ne, joita normaalisti toimiva glukoosi-insuliinijärjestelmä kohtaa fysiologiassa. Esimerkiksi CGM-laitteet mittaavat glukoosipitoisuutta interstitiumissa, eivät veriosastossa, mikä aiheuttaa aikaviiveen, joka johtuu glukoosin diffuusiosta plasmasta interstitiaaliseen nesteeseen. Lisäksi insuliini (itse asiassa yksi nykyisistä nopeista insuliinianalogeista) toimitetaan ihonalaiseen rasvakudokseen, ei vereen, ja se pääsee suoraan systeemiseen verenkiertoon, ei portaaliverenkiertoon. Näiden esteiden vuoksi älykkään ja sopivan CLC-algoritmin kehittäminen on edelleen jatkuva prosessi. Tällä tutkimuksella pyritään korjaamaan näitä puutteita suorittamalla kliinisen fysiologian tutkimus, jonka tavoitteena on parantaa sopivan ohjausalgoritmin kehittämistä ja optimointia.

Mukaan otetaan 20 aikuista tyypin 1 diabetesta sairastavaa potilasta, jotka osallistuvat säännöllisesti Veronan yliopiston lääketieteellisen korkeakoulun endokrinologian ja metabolisten sairauksien osastolle, jotka käyttävät jatkuvaa ihonalaista nopeaa insuliinianalogi-infuusiota (CSII) pysyvän pumpun kautta ja ihonalaista glukoosimittausta.

Sisällyskriteerit (katso alta lisätietoja) ovat tyypin 1 diabeteksen diagnoosi WHO:n määrittelemällä tavalla vähintään 12 kuukaudeksi tai vahvistettu C-peptidi negatiivinen. Poissulkemiskriteerit ovat toistuva vakava hypoglykemian tietämättömyys tai kliinisesti merkittävä nefropatia, neuropatia tai proliferatiivinen retinopatia.

Normaalit kliiniset parametrit arvioidaan kaikilla potilailla. Aineenvaihduntatestit suoritetaan Veronan yliopiston koulun endokrinologian ja aineenvaihduntasairauksien osastolla klo 8.00 alkaen kahtena erillisenä päivänä satunnaisessa järjestyksessä ja 10-12 tunnin yöpaaston jälkeen. Suoritetaan kaksi aineenvaihduntatestiä: euglykeeminen insuliinipuristin ja standardoitu seka-ateriatesti.

A. Euglykeeminen insuliinipuristin. Tavallinen euglykeeminen insuliinipuristin suoritetaan insuliiniherkkyyden arvioimiseksi, kuten aiemmin on kuvattu (1). Koehenkilöitä neuvotaan käyttämään tavallista yön nopeaa insuliinianalogin perustaajuutta, joka jätetään ennalleen vähintään viisi tuntia ennen testin alkua. CGM-laite asetetaan kaksi päivää ennen testiä ja kalibroidaan kapillaariveren glukoosilla (mitataan glukometrillä) ennalta määrättyinä vuorokaudenaikoina. Ihmisinsuliinipitoisuutta nostetaan i.v. esikäsittely (0,8 U/m^2 BSA) ja pidetään vakiona i.v. infuusio (40 mU/min·m^2 BSA). Plasman glukoosin annetaan pudota, kunnes se saavuttaa fysiologisen alueen (ts. < 5,6 mmol/L), minkä jälkeen se kiinnitetään 5,0 mmol/L:aan vähintään 60 minuutiksi vaihtamalla asianmukaisesti 20 % dekstroosin suonensisäistä infuusiota. Glukoosi mitataan sängyn vieressä YSI Glucose Analyzer -laitteella. Verinäytteitä kerätään määrätyin väliajoin plasman insuliinin (sekä nopean analogin että ihmisinsuliinin), vapaiden rasvahappojen ja glukagonin mittaamiseksi. Jatkuvaa glukoosin (interstitiaalisen glukoosin) seurantaa suoritetaan koko insuliinipuristimen ajan.

B. Seka-aterian testi. Tämä testi suoritetaan glukoosikontrollin patofysiologian arvioimiseksi standardoidun fysiologisen altistuksen aikana. Koehenkilöt noudattavat intialaista maissi- ja ruokosokeritonta ruokavaliota vähintään viikon ajan ennen tutkimusta, ja heitä neuvotaan käyttämään tavanomaista yöllistä nopeaa insuliinianalogin perustaajuutta, joka pidetään muuttumattomana vähintään viisi tuntia ennen testin alkua. . CGM-laite on paikallaan ja toimii kunnolla koko testin ajan. Kaikki osallistujat nauttivat standardoidun seka-aterian (292 Kcal, 38,9 g hiilihydraatteja, 8,9 g rasvoja ja 14 g proteiinia), maissipolentan ja maustetun italialaisen parmesaanijuuston muodossa, ja heitä seurataan sen jälkeen 300 minuuttia. Juuri ennen aterian nauttimista, s.c. nopea insuliinianalogibolus annostellaan pumpulla yksilöllisen insuliini-hiilihydraattisuhteen ja korjausannoksen mukaan. Labyrinttitärkkelyksen suhde 13C/12C eroaa muista hiilihydraattilähteistä ja mahdollistaa polentaperäisen glukoosin havaitsemisen verenkierrossa. Plasman glukoosin, vapaiden rasvahappojen, aminohappojen, insuliinin, glukagonin ja inkretiinihormonipitoisuudet arvioidaan lähtötilanteessa ja koko testin ajan. Plasman 13C/12C-glukoosisuhdetta seurataan koko testin ajan isotooppisuhteen massaspektrometrialla. CGM-tiedot kerätään. Tämä testi määrittää plasman glukoosin, 13C/12C glukoosisuhteen (siis ateriaperäisen ja endogeenisen glukoosin), insuliinin, vapaiden rasvahappojen, aminohappojen, glukagonin ja inkretiinihormonien ajankulun seka-aterian aikana.

Molemmissa tutkimuksissa verinäytteet laitetaan jäihin ja sentrifugoidaan nopeasti 1500 g +4°C:ssa. Plasma/seerumi kerätään ja säilytetään -80 °C:ssa. Molemmat testit (insuliinipuristin ja sekajauho) muodostavat tämän tutkimuksen biologisen biopankin.

Insuliinipuristimen ja seka-ateriatestitietojen yhdistetty analyysi mahdollistaa kattavan glukoosi-insuliinijärjestelmän mallin rakentamisen seka-ateriatestin aikana kussakin koehenkilössä, jolloin tuloksena on in silico -virtuaalipotilas tutkimuksessamme kehitetyn vakiintuneen metodologian mukaisesti. laboratorio. Kokoelma virtuaalipotilaita, joilla on tyypin 1 diabetes, joille tehdään seka-ateriatesti, muodostaa tästä tutkimuksesta johdetun in silico -biopankin. Virtuaalipotilaita käytetään Metabolic Control Analysis (MCA) -analyysin tekemiseen eli glukoosin säätökertoimien (CC:iden) laskemiseen, jotka määrittävät kunkin komponentin roolin (esim. nopean insuliinianalogin imeytymisnopeus, hiilihydraattien imeytyminen suolen läpi, jne.) järjestelmän glukoosipitoisuuden määrittämisessä jokaisessa seka-aterian ajankohtana tyypin 1 diabetesta sairastavilla potilailla, läheisesti samansuuntaisesti analyysin kanssa, jonka olemme aiemmin tehneet tyypin 2 diabetesta sairastaville potilaille, joille tehdään suonensisäinen glukoositoleranssitesti (2 ). Lisäksi inkretiinihormonin, glukagonin ja substraatin vaste seka-aterialle määritetään, mikä mahdollistaa glukoosi-insuliinijärjestelmän lisämodifioijien oletetun tunnistamisen (yksi kaikille: glukagoni). Tämä tietokanta on avainasemassa kehitettäessä ohjausalgoritmia, joka pystyy takaamaan normaalin glukoosin säätelyn seka-aterian aikana potilailla, joilla on tyypin 1 diabetes ja CGM insuliinipumppuhoidossa.