Mixed Meal-test vid typ 1-diabetes: optimering av artificiell pankreas-pilotstudie

Upprätthållandet av nära normala blodsockernivåer bromsar uppkomsten och utvecklingen av långvariga mikrovaskulära, och möjligen makrovaskulära, komplikationer hos patienter med typ 1-diabetes. Artificiell bukspottkörtel eller integrerad CLC [en CLC-algoritm som tar hänsyn till avläsningar av kontinuerlig glukosövervakning (CGM) och effekterna av tidigare insulininfusioner för att kontinuerligt beräkna mängden insulindos som ska administreras] syftar till att i realtid minimera glukosvariabilitet och förhindra extrema glukosexkursioner (hypoglykemi och hyperglykemi). Trots viktiga utvecklingar inom sensor- och pumpteknik måste det artificiella pankreassystemet klara av andra anatomiska och funktionella barriärer än de som det normalt fungerande glukos-insulinsystemet möter inom fysiologin. Till exempel mäter CGM-enheter glukoskoncentrationen i interstitium, inte i blodfacket, vilket introducerar en tidsfördröjning på grund av glukosdiffusion från plasma till interstitiell vätska. Dessutom levereras insulin (faktiskt en av nuvarande snabba insulinanaloger) till den subkutana fettvävnaden, inte i blodet, och kommer direkt åt den systemiska, inte den portala cirkulationen. På grund av dessa hinder är utvecklingen av en smart och lämplig CLC-algoritm fortfarande en pågående process. Denna forskning syftar till att lindra dessa brister genom att utföra kliniska fysiologiska studier som syftar till att förbättra utveckling och optimering av en lämplig kontrollalgoritm.

Tjugo vuxna patienter med typ 1-diabetes, som regelbundet går på avdelningen för endokrinologi och metabola sjukdomar vid University of Verona School of Medicine, som använder kontinuerlig subkutan snabb insulinanaloginfusion (CSII) genom en permanent pump och på subkutan glukosavkänning kommer att registreras.

Inklusionskriterier (se nedan för mer information) är diagnos av typ 1-diabetes enligt definitionen av WHO under minst 12 månader eller bekräftad C-peptidnegativ. Uteslutningskriterier är återkommande allvarlig hypoglykemi omedvetenhet eller kliniskt signifikant nefropati, neuropati eller proliferativ retinopati.

Kliniska standardparametrar kommer att bedömas hos alla patienter. Metaboliska tester kommer att utföras vid avdelningen för endokrinologi och metabola sjukdomar vid University of Verona School, med start klockan 08:00 på två separata dagar i slumpmässig ordning och efter en 10-12 timmars fasta över natten. Två metaboliska tester kommer att utföras: en euglykemisk insulinklämma och ett standardiserat test för blandade måltider.

A. Euglykemisk insulinklämma. En standard euglykemisk insulinklämma kommer att utföras för att bedöma insulinkänsligheten, som tidigare beskrivits (1). Försökspersonerna kommer att instrueras att använda sin vanliga nattliga snabba insulinanalog basaldos, att lämnas oförändrad i minst fem timmar innan testets början. En CGM-enhet kommer att sättas in två dagar före testet och kalibreras med kapillärt blodsocker (mätt med glukosmätare) vid förutbestämda timmar på dygnet. Humaninsulinkoncentrationen kommer att höjas med en i.v. primer (0,8 U/m^2 BSA) och hålls konstant av en i.v. infusion (40 mU/min·m^2 BSA). Plasmaglukos kommer att tillåtas falla tills det når det fysiologiska intervallet (dvs. < 5,6 mmol/L), varefter den kommer att klämmas fast vid 5,0 mmol/L i minst 60 minuter genom att på lämpligt sätt ändra en intravenös infusion av 20 % dextros. Glukos kommer att mätas vid sängen med en YSI Glucose Analyzer. Blodprover kommer att samlas in med tidsintervall för att mäta plasmainsulin (både snabb analog och humaninsulin), fria fettsyror och glukagon. Kontinuerlig övervakning av glukos (interstitiell glukos) kommer att utföras under hela insulinklämman.

B. Test för blandad måltid. Detta test kommer att utföras för att bedöma patofysiologin för glukoskontroll under en standardiserad fysiologisk utmaning. Försökspersonerna kommer att äta en indisk majsfri och rörsockerfri diet i minst en vecka före studien och kommer att instrueras att använda den vanliga nattliga snabba insulinanalogens basaldos, som ska lämnas oförändrad i minst fem timmar innan testets början . En CGM-enhet kommer att vara på plats och fungera korrekt under hela testet. Alla deltagare kommer att inta en standardiserad blandad måltid (292 Kcal, 38,9 g kolhydrater, 8,9 g fetter och 14 g proteiner), i form av majspolenta plus kryddad italiensk parmesanost, och kommer att övervakas i 300 minuter därefter. Strax före måltidsintag, en s.c. snabb insulinanalogbolus kommer att administreras av pumpen, i enlighet med individuellt insulin-till-kolhydratförhållande och korrigeringsdos. 13C/12C-förhållandet av labyrintstärkelse skiljer sig från andra kolhydratkällor och tillåter detektering av polenta-härledd glukos i cirkulationen. Koncentrationerna av plasmaglukos, fri fettsyra, aminosyra, insulin, glukagon och inkretinhormon kommer att bedömas vid baslinjen och under hela testet. Plasma 13C/12C glukosförhållandet under hela testet kommer att övervakas med isotopförhållande masspektrometri. CGM-data kommer att samlas in. Detta test kommer att bestämma tidsförloppen för plasmaglukos, 13C/12C glukosförhållande (därav måltidshärledd och endogen glukos), insulin, fria fettsyror, aminosyror, glukagon och inkretinhormoner under en blandad måltid.

I båda studierna kommer blodprover att läggas i is och snabbt centrifugeras vid 1500 g vid +4°C. Plasma/serum kommer att samlas upp och förvaras vid -80°C. Båda testerna (insulinklämma och blandad mjöl) kommer att utgöra den biologiska biobanken för denna studie.

Den kombinerade analysen av insulinklämma och testdata för blandade måltider gör det möjligt att bygga en heltäckande modell av glukosinsulinsystemet under ett blandat måltidstest i varje individ, vilket resulterar i en virtuell patient i silico, enligt en väletablerad metod som utvecklats i vår laboratorium. Samlingen av virtuella patienter med typ 1-diabetes som genomgår ett blandat måltidstest kommer att utgöra den in silico biobank som härrör från denna studie. Virtuella patienter kommer att användas för att utföra Metabolic Control Analysis (MCA), dvs för att beräkna glukoskontrollkoefficienter (CC), som kvantifierar den roll som varje komponent spelar (t.ex.: absorptionshastighet för den snabba insulinanalogen, kolhydratabsorption genom tarmen, etc.) av systemet för att bestämma glukoskoncentrationen vid varje tidpunkt under den blandade måltiden hos patienter med typ 1-diabetes, i nära parallellitet med den analys som tidigare utförts av oss på patienter med typ 2-diabetes som genomgår ett intravenöst glukostoleranstest (2 ). Dessutom kommer inkretinhormon-, glukagon- och substratsvaret på en blandad måltid att kvantifieras, vilket möjliggör förmodad identifiering av ytterligare modifierare av glukos-insulinsystemet (en för alla: glukagon). Denna databas kommer att vara avgörande för att ta fram en kontrollalgoritm som kan garantera en normal glukosreglering under en blandad måltid hos patienter med typ 1-diabetes med CGM på insulinpumpsbehandling.