Studio di fisiologia dell'esercizio

Il diabete mellito affligge quasi il 10% della nostra popolazione e il 5% di quelli con diabete ha il tipo 1, che è definito da una carenza assoluta di insulina. La necessità di gestire il diabete è fondamentale, dato l'onere economico di questa malattia, con oltre 175 miliardi di dollari di costi sanitari diretti e quasi altri 70 miliardi di dollari di costi indiretti per disabilità e perdita di lavoro. L'impatto personale è altrettanto importante per le persone con questa malattia, poiché il diabete mellito è la principale causa di cecità, necessità di dialisi renale e amputazioni non traumatiche negli Stati Uniti. Il diabete di tipo 2 è associato a una ridotta sensibilità all'insulina e alla sindrome metabolica, e la modifica della dieta e l'esercizio fisico sono componenti importanti nella gestione dell'insulino-resistenza sottostante. Tuttavia, queste strategie di stile di vita sono importanti anche nel diabete di tipo 1 per molte ragioni: 1) i soggetti con diabete di tipo 1 ora vivono fino all'età adulta, quando l'insulino-resistenza e l'obesità diventano fattori di controllo glicemico, 2) il diabete autoimmune latente dell'età adulta (LADA) rappresenta un forma "mista" di diabete autoimmune in cui possono esistere alcune caratteristiche del diabete di tipo 2 come l'insulino-resistenza e 3) la modifica della dieta e l'esercizio fisico rimangono mezzi efficaci per la gestione dell'iperglicemia acuta e, a lungo termine, dell'HbA1c, riducendo potenzialmente il rischio di complicazioni. Pertanto, la necessità di esercizio è ancora evidente nei soggetti con diabete di tipo 1 per mantenere un buon controllo glicemico e per prevenire lo sviluppo di complicanze. Tuttavia, l'esercizio fisico è difficile da gestire per le persone con T1D. L'esercizio provoca un aumento della sensibilità all'insulina insieme a un rapido assorbimento del glucosio da parte dei muscoli e di altri tessuti all'interno del corpo, portando a un forte calo dei livelli di glucosio e all'ipoglicemia, come dimostrato da altri gruppi oltre che dal nostro.

Senza aggiustamenti dell'insulina per l'esercizio, l'ipoglicemia è comune nelle persone con diabete di tipo 1. In uno studio su 48 individui con T1D, senza aggiustamenti all'insulina, che si esercitavano per 60 minuti a intensità moderata, i livelli di glucosio sono scesi in media del 40%, con il 52% dei soggetti che scendevano a 70 mg/dL o meno. Nonostante questa chiara necessità di aggiustamenti dell'insulina per l'esercizio, non ci sono raccomandazioni uniformi su come dosare l'insulina durante il periodo di esercizio. Nel 2006, il gruppo di studio DirecNet ha pubblicato uno studio sull'impatto della sospensione dell'insulina basale all'inizio dell'esercizio in 40 bambini con diabete di tipo 1 in terapia con microinfusore. Questo intervento ha ridotto significativamente l'ipoglicemia (dal 43% al 16%), ma molto più comunemente ha provocato l'iperglicemia (aumentata dal 4% al 23%). Schiavon e Cobelli et al hanno affrontato la questione di come regolare al meglio l'insulina per l'esercizio utilizzando simulazioni in silico. La regolazione delle dosi di insulina nell'ambiente in silico ha ridotto l'ipoglicemia dall'88% al 16% dei pazienti quando è stato applicato un aggiustamento universale e al 4% quando è stato applicato un aggiustamento individuale.

Lo studio descritto all'interno di questo protocollo è progettato per disambiguare l'impatto dell'esercizio sull'insulina e gli effetti non insulino-mediati sul controllo glicemico. Per raggiungere questo obiettivo, i ricercatori eseguiranno una serie di studi di tracciamento del glucosio stabile in cui i soggetti saranno a digiuno per circa 8 ore e saranno sottoposti a esercizio aerobico a livello moderato e intenso per 45 minuti mentre i tassi di insulina sono bloccati a un basso (basale del soggetto velocità di infusione di insulina media (basale x 1,5) e alta (basale x 3). Le velocità basali del soggetto saranno ottenute dalle quantità di insulina basale iniettate, come NPH/glargine/detemir, o velocità basali in coloro che usano pompe per insulina e saranno aggiustate per l'HbA1c, come descritto nel sistema OHSU AP. Il tracciante stabile sarà il glucosio di-deuterato (6,6-2H2-glucosio), che non è radioattivo e che può essere metabolizzato attraverso le normali vie del corpo umano. Ogni soggetto per braccio sarà sottoposto a 3 studi di 10 ore mentre i livelli di glucosio nel sangue, insulina e glucagone vengono rilevati durante lo studio e i livelli di catecolamine e acidi grassi vengono rilevati durante e subito dopo il periodo di esercizio, come descritto di seguito. I livelli di tracciante del glucosio saranno misurati presso l'OHSU attraverso il Bioanalytical Shared Resource/PK core lab, e il calcolo del tasso di comparsa (Ra) e del tasso di scomparsa (Rd) del glucosio sarà eseguito dai nostri colleghi della McGill University utilizzando un non costante modello di stato della dinamica del glucosio.

I dati ottenuti da questo studio informeranno un modello aggiornato della regolazione del glucosio nel diabete di tipo 1, fornendo l'esercizio come input al modello, che sarà utilizzato in un sistema di controllo predittivo del modello (MPC) per la gestione del diabete di tipo 1. Tale sistema può essere utilizzato per somministrare insulina e/o glucagone per gestire i cambiamenti glicemici durante e al di fuori dell'esercizio.