Kunstig bugspytkirtel sporer to hormoner

Håndtering af type 1-diabetes er en bedrift af organisering og kontrol. Jo bedre en diabetiker kan holde blodsukkeret i skak, jo mindre sandsynligt er langsigtede helbredskomplikationer. Men selv med enheder som automatiserede insulinpumper, der frigiver en kontinuerlig dosis insulin, skal diabetikere stadig huske at tilføje en ekstra dosis insulin ved måltiderne, og mange bruger en betydelig mængde tid hver dag med enten højere eller højere blodsukkerniveauer. lavere end normalt.

Forskere har arbejdet på at udvikle et kunstigt bugspytkirtelsystem, der vil overvåge blodsukkerniveauer og normalisere dem automatisk uden menneskelig input. Et foreløbigt klinisk forsøg detaljeret denne måned i Videnskab translationel medicin markerer et betydeligt fremskridt med hensyn til at skabe et fuldt automatiseret system. Systemet var i stand til at kontrollere blodsukkeret hos en lille gruppe diabetespatienter, selv når patienter spiste måltider med højt kulhydratindhold, hvilket er en af ​​de største udfordringer for kunstige bugspytkirtelsystemer.

De fleste kunstige bugspytkirtelsystemer under udvikling parrer en blodsukkermonitor med en insulinpumpe. Enheden i denne undersøgelse tilføjer endnu en komponent, der overvåger hormonet glukagon, som modvirker insulin. Glukagon hjælper med at forhindre, at blodsukkerniveauet falder for lavt, hvis der gives for meget insulin. Selvom diabetikere stadig producerer glukagon, fungerer det ikke altid korrekt.

Vores fornemmelse er, at glukagon er et vigtigt ekstra mål for sikkerhed, siger Steven Russell , en endokrinolog ved Massachusetts General Hospital, som var med til at lede forskningen. Russell forklarer, at hypoglykæmi kan være et stort problem for diabetikere – paradoksalt nok, jo bedre diabetikere kontrollerer deres blodsukker, jo mere er de i fare. Hypoglykæmi, som opstår, når blodsukkeret falder for lavt, kan føre til svedtendens, skælven, svimmelhed og forvirring, og i nogle tilfælde kan det være livstruende.

Den nye undersøgelse var primært designet til at teste en algoritme, som holdet udviklede til at forudsige mængden af ​​insulin og glukagon, der er nødvendige for at holde blodsukkerniveauet normalt. Edward Damiano , en bioingeniør ved Boston University og medleder af undersøgelsen, siger, at fordi insulin absorberes og fjernes fra kroppen langsomt, kan algoritmen ikke blot reagere på det aktuelle blodsukkerniveau, men skal også forudse, hvor det er på vej hen. Ved hver dosis holder den styr på den stigende insulin, den har givet, såvel som henfaldet af tidligere doser, siger han.

Systemet blev testet på 11 voksne med type 1-diabetes i en periode på 27 timer, hvor forsøgspersonerne spiste tre måltider med højt kulhydratindhold. I stedet for at stole på en glukosemonitor under huden, tog forskerne direkte blodsukkermålinger fra blodet hvert femte minut. Software beregnede derefter den nødvendige mængde insulin og glukagon. Doserne blev administreret af sygeplejersker.

I det første forsøg holdt systemet blodsukkerniveauet normalt for seks af forsøgspersonerne, men de andre fem oplevede hypoglykæmi, som skulle reddes ved at drikke frugtjuice. Forskerne fandt ud af, at disse fem patienter tog meget længere tid end forventet at absorbere og rense den insulin, de modtog. Så de justerede systemets parametre for at matche en langsommere insulinabsorptionshastighed og testede de samme forsøgspersoner igen. Systemet var derefter i stand til at holde blodsukkerniveauet for alle deltagere under kontrol, selvom niveauerne var lidt højere hos dem, der havde absorberet insulin hurtigt i det første forsøg.

Bruce Buckingham , en pædiatrisk endokrinolog ved Stanford University, som ikke var involveret i arbejdet, siger, at det er en vigtig præstation at demonstrere, at systemet virker, selv efter forsøgspersoner har spist store måltider. At beskæftige sig med måltider er den virkelige hindring for at udvikle enhver kunstig bugspytkirtel, siger han. En nylig undersøgelse fra en gruppe ved Cambridge University, U.K., testede et lignende system, men kun natten over, hvor patienterne ikke spiste. Buckingham siger, at en anden udfordring for enhederne vil være at håndtere perioder med træning, hvilket også får blodsukkeret til at svinge.

Holdet bag den nye enhed planlægger et yderligere forsøg med en FDA-godkendt kontinuerlig glukosemonitor og et automatiseret system til levering af de to hormoner. Dette forsøg vil sammenligne dobbelthormonsystemet med et kun insulin, og det vil dække to dage og omfatte en periode med træning.

Aaron Kowalski , direktør for Artificial Pancreas Project ved Juvenile Diabetes Research Foundation, som delvist finansierede undersøgelsen, siger, at insulin-glukagon-systemet repræsenterer fremtiden for kunstige bugspytkirtelteknologier. Vores ultimative mål er at forsøge at komme så tæt på en menneskelig fysiologi uden diabetes som muligt, siger han. Men at bringe et sådant system på markedet vil være udfordrende. Kowalski siger, at der ikke er nogen FDA-godkendte pumper, der leverer to forskellige stoffer, og glukagon bruges i øjeblikket kun i nødstilfælde, når diabetespatienter bliver farligt hypoglykæmiske - det kommer i form af et pulver, der skal rekonstitueres.

På mere umiddelbar sigt mener Kowalski, at kun insulin-kunstige bugspytkirtelanordninger vil blive tilgængelige meget hurtigere. En insulinpumpe, der kan slukke automatisk, når blodsukkeret falder for lavt, er allerede godkendt i Europa. Og det kunstige bugspytkirtelprojekt arbejder med Animas Corporation , som laver glukosemonitorer, på et system, der overvåger blodsukkeret, men som kun automatisk afgiver insulin, når blodsukkerniveauet falder over eller under et vist interval. Kowalski mener, at en sådan enhed, selv om den ikke helt automatiserer leveringen af ​​insulin, kan give diabetikere afgørende ro i sindet.

skjule