Test mieszanego posiłku w cukrzycy typu 1: optymalizacja badania pilotażowego sztucznej trzustki

Utrzymanie poziomu glukozy we krwi na poziomie zbliżonym do normalnego spowalnia początek i postęp długotrwałych powikłań mikronaczyniowych i prawdopodobnie makronaczyniowych u pacjentów z cukrzycą typu 1. Sztuczna trzustka lub zintegrowana CLC [algorytm CLC, który uwzględnia odczyty ciągłego monitorowania glikemii (CGM) oraz skutki poprzednich wlewów insuliny w celu ciągłego obliczania wielkości dawki insuliny do podania] ma na celu zminimalizowanie w czasie rzeczywistym zmienności glukozy i zapobiegać ekstremalnym wahaniom glukozy (hipoglikemii i hiperglikemii). Pomimo ważnych postępów w technologii czujników i pomp, system sztucznej trzustki musi radzić sobie z barierami anatomicznymi i funkcjonalnymi innymi niż te napotykane przez normalnie funkcjonujący układ glukozowo-insulinowy w fizjologii. Na przykład urządzenia CGM mierzą stężenie glukozy w tkance śródmiąższowej, a nie w przedziale krwi, wprowadzając opóźnienie spowodowane dyfuzją glukozy z osocza do płynu śródmiąższowego. Co więcej, insulina (właściwie jeden z obecnie stosowanych szybkich analogów insuliny) jest dostarczana do podskórnej tkanki tłuszczowej, a nie do krwi i trafia bezpośrednio do krążenia ogólnoustrojowego, a nie wrotnego. Ze względu na te przeszkody opracowanie inteligentnego i odpowiedniego algorytmu CLC nadal jest procesem ciągłym. Niniejsze badania mają na celu złagodzenie tych niedociągnięć poprzez przeprowadzenie badania fizjologii klinicznej mającego na celu poprawę rozwoju i optymalizacji odpowiedniego algorytmu sterowania.

Do badania zostanie włączonych dwudziestu dorosłych pacjentów z cukrzycą typu 1, regularnie uczęszczających na Oddział Endokrynologii i Chorób Metabolicznych Wydziału Medycznego Uniwersytetu w Weronie, którzy stosują ciągły podskórny szybki wlew analogu insuliny (CSII) przez stałą pompę i podskórnie wykrywają glukozę.

Kryteria włączenia (więcej szczegółów poniżej) to rozpoznanie cukrzycy typu 1, zgodnie z definicją WHO, przez co najmniej 12 miesięcy lub potwierdzony ujemny wynik testu na obecność peptydu C. Kryteria wykluczenia to nawracająca ciężka nieświadomość hipoglikemii lub klinicznie istotna nefropatia, neuropatia lub retinopatia proliferacyjna.

U wszystkich pacjentów zostaną ocenione standardowe parametry kliniczne. Testy metaboliczne będą przeprowadzane na Oddziale Endokrynologii i Chorób Metabolicznych Uniwersytetu w Weronie, począwszy od godziny 08:00 w dwa oddzielne dni w przypadkowej kolejności i po 10-12-godzinnej nocnej głodówce. Wykonane zostaną dwa testy metaboliczne: insulinowy zacisk euglikemiczny oraz standaryzowany test mieszany.

A. Euglikemiczny zacisk insulinowy. W celu oceny wrażliwości na insulinę zostanie przeprowadzona standardowa euglikemiczna klamra insulinowa, jak opisano wcześniej (1). Osoby badane zostaną poinstruowane, aby stosowały swoją zwykłą nocną dawkę podstawową analogu insuliny szybkiej, którą należy pozostawić niezmienioną przez co najmniej pięć godzin przed rozpoczęciem testu. Urządzenie CGM zostanie wprowadzone na dwa dni przed badaniem i skalibrowane za pomocą glukozy we krwi włośniczkowej (mierzonej glukometrem) o ustalonych wcześniej porach dnia. Stężenie insuliny ludzkiej zostanie zwiększone po podaniu dożylnym. pierwotna (0,8 U/m^2 BSA) i utrzymywana na stałym poziomie przez i.v. wlew (40 mU/min·m^2 BSA). Poziom glukozy w osoczu będzie spadał, aż osiągnie zakres fizjologiczny (tj. < 5,6 mmol/l), po czym zostanie ono zablokowane na poziomie 5,0 mmol/l przez co najmniej 60 min poprzez odpowiednią zmianę wlewu dożylnego 20% dekstrozy. Poziom glukozy będzie mierzony przy łóżku pacjenta za pomocą analizatora glukozy YSI. Próbki krwi będą pobierane w określonych odstępach czasu w celu pomiaru poziomu insuliny w osoczu (zarówno analogu insuliny szybkiej, jak i insuliny ludzkiej), wolnych kwasów tłuszczowych i glukagonu. Ciągłe monitorowanie glukozy (glikemii śródmiąższowej) będzie wykonywane przez cały zacisk insulinowy.

B. Test mieszanego posiłku. Ten test zostanie przeprowadzony w celu oceny patofizjologii kontroli glukozy podczas standardowej prowokacji fizjologicznej. Uczestnicy będą na indyjskiej diecie bez kukurydzy i bez cukru trzcinowego przez co najmniej tydzień przed badaniem i zostaną poinstruowani, aby stosować zwykłą nocną dawkę podstawową analogu insuliny na czczo, którą należy pozostawić niezmienioną przez co najmniej pięć godzin przed rozpoczęciem testu . Urządzenie CGM będzie na miejscu i będzie działać prawidłowo przez cały czas trwania testu. Wszyscy uczestnicy spożyją znormalizowany posiłek mieszany (292 Kcal, 38,9 g węglowodanów, 8,9 g tłuszczów i 14 g białek), w postaci kukurydzianej polenty z sezonowanym włoskim parmezanem, a następnie będą monitorowani przez 300 minut. Tuż przed spożyciem posiłku s.c. szybki bolus analogu insuliny zostanie podany przez pompę, zgodnie z indywidualnym stosunkiem insuliny do węglowodanów i dawką korygującą. Stosunek 13C/12C skrobi labiryntowej różni się od innych źródeł węglowodanów i umożliwia wykrycie glukozy pochodzącej z polenty w krążeniu. Stężenia glukozy w osoczu, wolnych kwasów tłuszczowych, aminokwasów, insuliny, glukagonu i hormonu inkretyny będą oceniane na początku badania i podczas całego testu. Stosunek glukozy 13C/12C w osoczu podczas całego testu będzie monitorowany za pomocą spektrometrii masowej stosunku izotopów. Zostaną zebrane dane CGM. Ten test określi przebiegi czasowe stężenia glukozy w osoczu, stosunku glukozy 13C/12C (a więc glukozy pochodzącej z posiłku i glukozy endogennej), insuliny, wolnych kwasów tłuszczowych, aminokwasów, glukagonu i hormonów inkretynowych podczas posiłku mieszanego.

W obu badaniach próbki krwi umieszcza się w lodzie i szybko wiruje przy 1500 gw temperaturze +4°C. Osocze/surowica będą pobierane i przechowywane w temperaturze -80°C. Oba testy (klamra insulinowa i posiłek mieszany) utworzą biobank biologiczny tego badania.

Połączona analiza danych z testu klamry insulinowej i testu z posiłkiem mieszanym pozwoli na zbudowanie kompleksowego modelu systemu glukozowo-insulinowego podczas testu z posiłkiem mieszanym u każdego pacjenta, dając w ten sposób wirtualnego pacjenta in silico, zgodnie z dobrze ugruntowaną metodologią opracowaną w naszym laboratorium. Zbiór wirtualnych pacjentów z cukrzycą typu 1 poddawanych testowi z mieszanym posiłkiem utworzy biobank in silico pochodzący z tego badania. Wirtualni pacjenci będą wykorzystywani do przeprowadzania Analizy Kontroli Metabolicznej (MCA), czyli do obliczania współczynników kontroli glukozy (CC), które określają ilościowo rolę odgrywaną przez każdy składnik (np.: szybkość wchłaniania szybkiego analogu insuliny, wchłanianie węglowodanów przez jelita, itp.) systemu do oznaczania stężenia glukozy w każdym punkcie czasowym podczas posiłku mieszanego u pacjentów z cukrzycą typu 1, w ścisłej równoległości do przeprowadzonej wcześniej przez nas analizy u pacjentów z cukrzycą typu 2 poddawanych dożylnemu testowi obciążenia glukozą (2 ). Ponadto zostanie określona ilościowo odpowiedź hormonu inkretynowego, glukagonu i substratu na posiłek mieszany, co pozwoli na przypuszczalną identyfikację dalszych modyfikatorów układu glukozowo-insulinowego (jeden dla wszystkich: glukagon). Ta baza danych będzie pomocna w opracowaniu algorytmu kontrolnego, który będzie w stanie zagwarantować prawidłową regulację glukozy podczas posiłku mieszanego u pacjentów z cukrzycą typu 1 z CGM w terapii pompą insulinową.