Harjoitusfysiologian tutkimus

Diabetes mellitus kärsii lähes 10 prosentista väestöstämme ja 5 prosentilla diabetesta sairastavista on tyyppi 1, joka määritellään absoluuttisena insuliinin puutteena. Diabeteksen hallinnan tarve on kriittinen, kun otetaan huomioon tämän taudin aiheuttama taloudellinen taakka, yli 175 miljardin dollarin suorat terveydenhuoltokustannukset ja lähes 70 miljardin dollarin välilliset kustannukset vammaisuudesta ja työkyvyttömyydestä. Henkilökohtainen vaikutus on yhtä tärkeä ihmisille, joilla on tämä sairaus, koska diabetes mellitus on johtava sokeuden, munuaisdialyysin tarpeen ja ei-traumaattisten amputaatioiden syy Yhdysvalloissa. Tyypin 2 diabetekseen liittyy vähentynyt insuliiniherkkyys ja metabolinen oireyhtymä, ja ruokavalion muuttaminen ja liikunta ovat tärkeitä tekijöitä taustalla olevan insuliiniresistenssin hoidossa. Nämä elämäntapastrategiat ovat kuitenkin tärkeitä myös tyypin 1 diabeteksessa monista syistä: 1) tyypin 1 diabetespotilaat elävät nyt aikuisikään, jolloin insuliiniresistenssi ja liikalihavuus ovat tekijöitä glykeemisen hallinnassa, 2) latentti aikuisiän autoimmuunidiabetes (LADA) edustaa autoimmuunidiabeteksen "sekamuoto", jossa voi esiintyä joitakin tyypin 2 diabeteksen ominaisuuksia, kuten insuliiniresistenssiä, ja 3) ruokavalion muuttaminen ja liikunta ovat edelleen tehokkaita keinoja akuutin hyperglykemian ja pitkällä aikavälillä HbA1c:n hallinnassa, mikä saattaa vähentää mikrovaskulaarisen riskin. komplikaatioita. Siksi liikunnan tarve on edelleen ilmeinen tyypin 1 diabeetikoilla hyvän glukoositasapainon ylläpitämiseksi ja komplikaatioiden kehittymisen estämiseksi. Liikunta on kuitenkin T1D-potilaille haastavaa hallita. Harjoittelu lisää insuliiniherkkyyttä sekä nopeaa glukoosin ottoa lihaksissa ja muissa kehon kudoksissa, mikä johtaa jyrkkään glukoositasojen laskuun ja hypoglykemiaan, kuten muut ryhmämme ja meidän ryhmämme ovat osoittaneet.

Jos insuliinia ei säädetä liikuntaa varten, hypoglykemia on yleinen tyypin 1 diabetesta sairastavilla henkilöillä. Tutkimuksessa, johon osallistui 48 T1D-potilasta, joilla ei ollut säätöjä insuliiniin ja jotka harjoittelevat 60 minuuttia kohtalaisella intensiteetillä, glukoositasot putosivat keskimäärin 40 % ja 52 %:lla koehenkilöistä 70 mg/dl tai alle. Huolimatta tästä selkeästä insuliinin säätötarpeesta harjoituksen aikana, ei ole olemassa yhtenäisiä suosituksia insuliinin annostelemisesta harjoituksen aikana. Vuonna 2006 DirecNet Study Group julkaisi tutkimuksen perusinsuliinin keskeyttämisen vaikutuksista harjoituksen alussa 40 lapsella, joilla on tyypin 1 diabetes, insuliinipumppuhoitoon. Tämä toimenpide vähensi merkittävästi hypoglykemiaa (43 prosentista 16 prosenttiin), mutta johti paljon yleisemmin hyperglykemiaan (nousu 4 prosentista 23 prosenttiin). Schiavon ja Cobelli ym. käsittelivät tätä kysymystä insuliinin säätämisestä harjoitukseen parhaiten käyttämällä in silico -simulaatioita. Insuliiniannosten säätäminen in silico -ympäristössä vähensi hypoglykemiaa 88 %:sta 16 %:iin potilaista, kun sovellettiin yleistä säätöä, ja 4 %:iin, kun sovellettiin yksilöllistä säätöä.

Tässä protokollassa kuvattu tutkimus on suunniteltu selvittämään harjoituksen vaikutus insuliiniin ja ei-insuliinivälitteiset vaikutukset verensokerin hallintaan. Tämän saavuttamiseksi tutkijat suorittavat sarjan stabiileja glukoosimerkkiainetutkimuksia, joissa koehenkilöt paastoavat noin 8 tuntia ja käyvät läpi kohtalaista ja intensiivistä aerobista harjoitusta 45 minuutin ajan samalla kun insuliinitaso on alhainen (kohteen perusarvo). nopeus), keskimääräinen (perus x 1,5) ja korkea (perus x 3) insuliinin infuusionopeus. Koehenkilön perusnopeudet saadaan injektoiduista perusinsuliinimääristä, kuten NPH/glargiini/detemir, tai insuliinipumppuja käyttävien perusnopeudet, ja ne säädetään HbA1c:n mukaan OHSU AP -järjestelmässä kuvatulla tavalla. Dideuteroitu glukoosi (6,6-2H2-glukoosi), joka ei ole radioaktiivinen ja joka voi metaboloitua tavallisia reittejä pitkin ihmiskehossa, on vakaa merkkiaine. Jokainen koehenkilö per käsi käy läpi 3 10 tunnin tutkimusta, samalla kun verensokeri-, insuliini- ja glukagonitasot mitataan koko tutkimuksen ajan, ja katekoliamiini- ja rasvahappotasot mitataan harjoitusjakson aikana ja heti sen jälkeen, kuten alla on kuvattu. Glukoosin merkkiainetasot mitataan OHSU:ssa Bioanalytical Shared Resource/PK -ydinlaboratorion kautta, ja kollegamme McGill Universityssä laskevat glukoosin ilmestymisnopeuden (Ra) ja katoamisnopeuden (Rd) käyttämällä epävakaata mittausta. glukoosidynamiikan tilamalli.

Tästä tutkimuksesta saadut tiedot muodostavat tyypin 1 diabeteksen glukoosin säätelyn päivitetyn mallin, joka tarjoaa malliin syötteenä harjoituksen, jota hyödynnetään tyypin 1 diabeteksen hallintaan tarkoitetussa malliennustuskontrollijärjestelmässä (MPC). Tällaista järjestelmää voidaan käyttää insuliinin ja/tai glukagonin annostelemiseen glykeemisten muutosten hallitsemiseksi harjoituksen aikana ja sen ulkopuolella.