Vegyes étkezési teszt 1-es típusú cukorbetegségben: A mesterséges hasnyálmirigy optimalizálása – kísérleti tanulmány

A normálishoz közeli vércukorszint fenntartása lassítja a hosszú távú mikrovaszkuláris, esetleg makrovaszkuláris szövődmények kialakulását és progresszióját 1-es típusú cukorbetegségben szenvedő betegeknél. A mesterséges hasnyálmirigy vagy integrált CLC [olyan CLC algoritmus, amely figyelembe veszi a folyamatos glükózmonitorozás (CGM) leolvasásait és a korábbi inzulininfúziók hatásait a beadandó inzulinadag mennyiségének folyamatos kiszámításához] célja, hogy valós időben minimalizálja a glükóz variabilitását és megakadályozza az extrém glükózkirándulásokat (hipoglikémia és hiperglikémia). A szenzor- és pumpatechnológiai fejlesztések ellenére a mesterséges hasnyálmirigy-rendszernek más anatómiai és funkcionális akadályokkal is meg kell birkóznia, mint amelyekkel a normálisan működő glükóz-inzulin rendszer találkozik a fiziológiában. Például a CGM-eszközök a glükózkoncentrációt az interstitiumban mérik, nem a vérkamrában, ami a plazmából az intersticiális folyadékba történő glükóz diffúzió miatti időeltolódást okoz. Továbbá az inzulin (valójában a jelenlegi gyors inzulin analógok egyike) a bőr alatti zsírszövetbe jut be, nem a vérbe, és közvetlenül a szisztémás keringéshez, nem pedig a portális keringéshez jut. Ezen akadályok miatt az intelligens és megfelelő CLC-algoritmus kidolgozása még mindig folyamatban van. A kutatás célja ezen hiányosságok enyhítése klinikai fiziológiai vizsgálat elvégzésével, melynek célja a megfelelő szabályozási algoritmus fejlesztése és optimalizálása.

Húsz 1-es típusú cukorbetegségben szenvedő, a Veronai Orvostudományi Egyetem Endokrinológiai és Metabolikus Betegségek Osztályán rendszeresen részt vevő, állandó pumpán keresztül történő folyamatos szubkután gyors inzulinanalóg infúziót (CSII) és szubkután glükózérzékelést alkalmazó felnőtt beteget vonnak be.

A felvételi kritériumok (további részletekért lásd alább) a WHO által meghatározott 1-es típusú cukorbetegség diagnosztizálása legalább 12 hónapig, vagy igazoltan C-peptid negatív. A kizárási kritériumok a visszatérő súlyos hypoglykaemia tudatának hiánya vagy klinikailag jelentős nephropathia, neuropathia vagy proliferatív retinopátia.

A standard klinikai paramétereket minden betegnél értékelni fogják. Az anyagcsere-teszteket a Veronai Egyetem Endokrinológiai és Anyagcsere Betegségek Osztályán végzik, reggel 8:00-tól, két külön napon véletlenszerű sorrendben, majd 10-12 órás éjszakai böjt után. Két anyagcsere-tesztet végeznek el: egy euglikémiás inzulinkapcsot és egy standardizált vegyes étkezési tesztet.

A. Euglikémiás inzulinbilincs. Egy standard euglikémiás inzulinbilincset kell végezni az inzulinérzékenység értékelésére, a korábban leírtak szerint (1). Az alanyokat arra utasítják, hogy használják a szokásos éjszakai gyors inzulinanalóg alapritmust, amelyet legalább öt órával a vizsgálat megkezdése előtt változatlanul hagynak. A vizsgálat előtt két nappal egy CGM-eszközt helyeznek be, és a nap előre meghatározott óráiban kapilláris vércukorszinttel kalibrálják (glükométerrel mérve). A humán inzulin koncentrációja i.v. prime (0,8 U/m^2 BSA), és állandóan tartjuk egy i.v. infúzió (40 mU/perc·m^2 BSA). A plazma glükózszintje addig csökken, amíg el nem éri a fiziológiás tartományt (pl. < 5,6 mmol/L), ezután legalább 60 percre 5,0 mmol/L-en lesz rögzítve a 20%-os dextróz intravénás infúzió megfelelő megváltoztatásával. A glükózt az ágy mellett egy YSI Glucose Analyzer méri. Időzített időközönként vérmintákat vesznek a plazma inzulin (mind a gyors analóg, mind a humán inzulin), a szabad zsírsavak és a glukagon mérésére. A glükóz (intersticiális glükóz) folyamatos monitorozása az inzulinbilincs teljes időtartama alatt történik.

B. Vegyes étkezés teszt. Ezt a tesztet a glükózkontroll patofiziológiájának felmérésére kell elvégezni egy standardizált fiziológiai kihívás során. Az alanyok a vizsgálat előtt legalább egy hétig indiai kukorica- és nádcukormentes diétán fognak tartani, és a szokásos éjszakai gyors inzulinanalóg alapritmust kell alkalmazniuk, amelyet legalább öt órával a vizsgálat megkezdése előtt változatlanul hagynak. . A CGM-eszköz a helyén lesz, és megfelelően működik a teszt során. Minden résztvevő egy standard vegyes étkezést (292 Kcal, 38,9 g szénhidrát, 8,9 g zsír és 14 g fehérje) fogyaszt kukorica polenta és fűszerezett olasz parmezán sajt formájában, majd 300 percig megfigyelés alatt áll. Közvetlenül az étkezés előtt egy s.c. A gyors inzulinanalóg bolust a pumpa adja be, az egyéni inzulin-szénhidrát aránynak és korrekciós dózisnak megfelelően. A labirintuskeményítő 13C/12C aránya eltér a többi szénhidrátforrástól, és lehetővé teszi a polentából származó glükóz kimutatását a keringésben. A plazma glükóz-, szabad zsírsav-, aminosav-, inzulin-, glukagon- és inkretinhormon-koncentrációit az alapvonalon és a teljes vizsgálat során értékelik. A plazma 13C/12C glükóz arányát a vizsgálat során izotóparány tömegspektrometriával kell nyomon követni. A CGM adatokat gyűjtik. Ez a teszt meghatározza a plazma glükóz, a 13C/12C glükóz arány (tehát az étkezésből származó és endogén glükóz), az inzulin, a szabad zsírsavak, az aminosavak, a glukagon és az inkretin hormonok időbeli lefutását vegyes étkezés közben.

Mindkét vizsgálatban a vérmintákat jégbe helyezik, és gyorsan 1500 g-on centrifugálják +4°C-on. A plazmát/szérumot összegyűjtjük és -80°C-on tároljuk. Mindkét teszt (inzulinkapocs és vegyes étkezés) képezi a tanulmány biológiai biobankját.

Az inzulinkapocs és a vegyes étkezési teszt adatainak kombinált elemzése lehetővé teszi a glükóz inzulin rendszer átfogó modelljének felépítését a vegyes étkezési teszt során minden egyes alanynál, ezáltal egy in silico virtuális pácienst eredményezve, az általunk kidolgozott, jól bevált módszertan szerint. laboratórium. Az 1-es típusú cukorbetegségben szenvedő, vegyes étkezési teszten átesett virtuális betegek gyűjteménye alkotja majd a tanulmányból származó in silico biobankot. A virtuális betegeket metabolikus kontrollelemzés (MCA) elvégzésére, azaz glükóz-szabályozási együtthatók (CC-k) kiszámítására fogják használni, amelyek számszerűsítik az egyes komponensek szerepét (pl.: a gyors inzulinanalóg felszívódási sebessége, szénhidrát felszívódás a bélben, stb.) a rendszer glükózkoncentrációjának meghatározásában a vegyes étkezés minden időpontjában 1-es típusú cukorbetegségben szenvedő betegeknél, szorosan párhuzamosan az általunk korábban intravénás glükóz tolerancia teszten áteső 2-es típusú cukorbetegeknél végzett elemzéssel (2 ). Továbbá számszerűsítik az inkretin hormon, a glukagon és a szubsztrát válaszát a vegyes étkezésre, ami lehetővé teszi a glükóz-inzulin rendszer további módosítóinak feltételezett azonosítását (egy mindenért: glukagon). Ez az adatbázis fontos szerepet fog játszani egy olyan szabályozási algoritmus kidolgozásában, amely képes garantálni a normál glükózszabályozást vegyes étkezés közben az 1-es típusú cukorbetegségben szenvedő, CGM-ben szenvedő, inzulinpumpa kezelés alatt álló betegeknél.