运动生理学研究

糖尿病折磨着我们近 10% 的人口，5% 的糖尿病患者患有 1 型糖尿病，其定义为胰岛素绝对缺乏。 鉴于这种疾病的经济负担，管理糖尿病的需求至关重要，直接医疗保健费用超过 1750 亿美元，另外还有近 700 亿美元的残疾和工作损失间接费用。 对于患有这种疾病的人来说，个人影响同样重要，因为糖尿病是美国失明、需要肾透析和非创伤性截肢的主要原因。 2 型糖尿病与胰岛素敏感性降低和代谢综合征有关，饮食调整和锻炼是管理潜在胰岛素抵抗的重要组成部分。 然而，这些生活方式策略在 1 型糖尿病中也很重要，原因有很多：1) 1 型糖尿病受试者现在可以活到成年，此时胰岛素抵抗和肥胖成为血糖控制的因素，2) 成人隐匿性自身免疫性糖尿病 (LADA) 代表“混合”形式的自身免疫性糖尿病，其中可能存在某些 2 型糖尿病特征，例如胰岛素抵抗，并且 3) 饮食调整和运动仍然是管理急性高血糖症的有效手段，从长远来看，HbA1c 可能会降低微血管病变的风险并发症。 因此，对于 1 型糖尿病患者来说，锻炼的必要性仍然很明显，以保持良好的血糖控制并防止并发症的发生。 然而，对于患有 T1D 的人来说，锻炼是一项挑战。 运动导致胰岛素敏感性增加，同时肌肉和体内其他组织快速吸收葡萄糖，导致葡萄糖水平急剧下降和低血糖症，正如其他人群和我们的人群所表现的那样。

如果不针对运动调整胰岛素，低血糖在 1 型糖尿病患者中很常见。 在一项针对 48 名 T1D 患者的研究中，没有调整胰岛素，以中等强度运动 60 分钟，血糖水平平均下降 40%，52% 的受试者降至 70 mg/dL 或以下。 尽管明显需要针对运动调整胰岛素，但对于如何在运动期间剂量胰岛素没有统一的建议。 2006 年，DirecNet 研究小组发表了一项关于在 40 名患有 1 型糖尿病的儿童在运动开始时暂停基础胰岛素对胰岛素泵治疗的影响的研究。 这种干预显着减少了低血糖（从 43% 到 16%），但更常见的是导致高血糖（从 4% 增加到 23%）。 Schiavon 和 Cobelli 等人解决了这个问题，即如何使用计算机模拟最好地调整胰岛素以适应运动。 当应用通用调整时，在计算机环境中调整胰岛素剂量可将低血糖患者的发生率从 88% 降低到 16%，而当应用个体调整时，则降低到 4%。

本协议中描述的研究旨在消除运动对胰岛素的影响和非胰岛素介导的对血糖控制的影响。 为实现这一目标，研究人员将进行一系列稳定的葡萄糖示踪剂研究，其中受试者将禁食约 8 小时，并进行 45 分钟中等强度的有氧运动，同时将胰岛素率控制在低水平（受试者的基础率）、中等（基础 x 1.5）和高（基础 x 3）胰岛素输注率。 受试者的基础率将从注射的基础胰岛素量（例如 NPH/甘精胰岛素/地特胰岛素）或使用胰岛素泵的人的基础率获得，并将针对 HbA1c 进行调整，如 OHSU AP 系统中所述。 双氘代葡萄糖（6,6-2H2-glucose）不具有放射性，可在人体内通过常规途径代谢，是稳定的示踪剂。 每只手臂的每个受试者将接受 3 次 10 小时的研究，同时在整个研究过程中捕获血糖、胰岛素和胰高血糖素水平，并在运动期间和之后捕获儿茶酚胺和脂肪酸水平，如下所述。 葡萄糖示踪剂水平将通过生物分析共享资源/PK 核心实验室在 OHSU 进行测量，并且葡萄糖出现率 (Ra) 和消失率 (Rd) 的计算将由我们在麦吉尔大学的同事使用非稳态葡萄糖动力学的状态模型。

从这项研究中获得的数据将为 1 型糖尿病的葡萄糖调节更新模型提供信息，将运动作为模型的输入，该模型将用于管理 1 型糖尿病的模型预测控制 (MPC) 系统。 这种系统可用于输送胰岛素和/或胰高血糖素，以控制运动期间和运动之外的血糖变化。