211service.com
Konstgjord bukspottkörtel spårar två hormoner
Att hantera typ 1-diabetes är en bedrift av organisation och kontroll. Ju bättre en diabetiker kan hålla blodsockret i schack, desto mindre sannolikt är långvariga hälsokomplikationer. Men även med enheter som automatiserade insulinpumpar, som frigör en kontinuerlig dos insulin, måste diabetiker fortfarande komma ihåg att lägga till en extra dos insulin vid måltiderna, och många spenderar en betydande tid varje dag med blodsockernivåer antingen högre eller lägre än normalt.
Forskare har arbetat med att utveckla ett artificiellt bukspottkörtelsystem som skulle övervaka blodsockernivåerna och normalisera dem automatiskt, utan mänsklig inblandning. En preliminär klinisk prövning detaljerad denna månad i Vetenskap translationell medicin markerar ett betydande framsteg när det gäller att skapa ett helautomatiskt system. Systemet kunde kontrollera blodsockret hos en liten grupp diabetespatienter, även när patienterna åt högkolhydratmåltider, vilket är en av de stora utmaningarna för artificiella bukspottkörtelsystem.
De flesta artificiella bukspottkörtelsystem under utveckling kopplar ihop en blodsockermätare med en insulinpump. Apparaten i denna studie lägger till ytterligare en komponent som övervakar hormonet glukagon, som motverkar insulin. Glukagon hjälper till att förhindra att blodsockernivåerna sjunker för lågt om för mycket insulin ges. Även om diabetiker fortfarande producerar glukagon, fungerar det inte alltid korrekt.
Vår känsla är att glukagon är en viktig extra säkerhetsåtgärd, säger vi Steven Russell , en endokrinolog vid Massachusetts General Hospital, som co-ledde forskningen. Russell förklarar att hypoglykemi kan vara ett stort problem för diabetiker – paradoxalt nog, ju bättre diabetiker kontrollerar sitt blodsocker, desto mer riskerar de. Hypoglykemi, som uppstår när blodsockret sjunker för lågt, kan leda till svettningar, darrningar, yrsel och förvirring, och i vissa fall kan det vara livshotande.
Den nya studien var i första hand utformad för att testa en algoritm som teamet utvecklade för att förutsäga mängden insulin och glukagon som behövs för att hålla blodsockernivåerna normala. Edward Damiano , en bioingenjör vid Boston University och medledare för studien, säger att eftersom insulin absorberas och rensas ut från kroppen långsamt, kan algoritmen inte bara svara på den aktuella blodsockernivån utan måste också förutse vart den är på väg. Vid varje dos håller den reda på det stigande insulinet det ges, såväl som sönderfallet av tidigare doser, säger han.
Systemet testades på 11 vuxna med typ 1-diabetes under en period av 27 timmar, under vilken försökspersonerna åt tre kolhydratrika måltider. Istället för att förlita sig på en glukosmätare under huden, tog forskarna direkta blodsockeravläsningar från blodet var femte minut. Programvaran beräknade sedan mängden insulin och glukagon som behövdes. Doserna administrerades av sjuksköterskor.
I det första försöket höll systemet blodsockernivåerna normala för sex av försökspersonerna, men de andra fem upplevde hypoglykemi som behövde räddas genom att dricka fruktjuice. Forskarna fann att dessa fem patienter tog mycket längre tid än förväntat att absorbera och rensa insulinet de fick. Så de justerade parametrarna för systemet för att matcha en långsammare insulinabsorptionshastighet och testade om samma ämnen. Systemet kunde sedan hålla blodsockernivåerna för alla deltagare under kontroll, även om nivåerna var något högre hos dem som hade absorberat insulin snabbt i det första försöket.
Bruce Buckingham , en pediatrisk endokrinolog vid Stanford University som inte var involverad i arbetet, säger att det är en nyckelprestation att visa att systemet fungerar även efter att försökspersoner har ätit stora måltider. Att hantera måltider är det verkliga hindret för att utveckla konstgjord bukspottkörtel, säger han. En nyligen genomförd studie från en grupp vid Cambridge University, U.K., testade ett liknande system, men bara över en natt, när patienterna inte åt. Buckingham säger att en annan utmaning för enheterna kommer att vara att hantera perioder av träning, vilket också får blodsockret att fluktuera.
Teamet bakom den nya enheten planerar ett ytterligare försök med en FDA-godkänd kontinuerlig glukosmätare och ett automatiserat system för att leverera de två hormonerna. Denna studie kommer att jämföra systemet med dubbla hormon med ett endast insulin, och det kommer att omfatta två dagar och inkluderar en period av träning.
Aaron Kowalski , direktör för det konstgjorda bukspottkörtelprojektet vid Juvenile Diabetes Research Foundation, som delvis finansierade studien, säger att insulinet - glukagonsystemet representerar framtiden för konstgjorda pankreasteknologier. Vårt yttersta mål är att försöka komma så nära en mänsklig fysiologi utan diabetes som möjligt, säger han. Men att få ut ett sådant system på marknaden kommer att vara en utmaning. Kowalski säger att det inte finns några FDA-godkända pumpar som levererar två olika substanser, och glukagon används för närvarande endast i nödfall när diabetespatienter blir farligt hypoglykemiska - det kommer i form av ett pulver som måste rekonstitueras.
På mer omedelbar sikt tror Kowalski att enheter för artificiell bukspottkörtel som endast innehåller insulin kommer att bli tillgängliga mycket tidigare. En insulinpump som kan stängas av automatiskt när blodsockret sjunker för lågt har redan godkänts i Europa. Och Artificiell bukspottkörtelprojektet arbetar med Animas Corporation , vilket gör glukosmätare, på ett system som övervakar blodsocker men bara automatiskt levererar insulin när blodsockernivåerna faller över eller under ett visst intervall. Kowalski tror att en sådan enhet, även om den inte helt automatiserar insulintillförseln, kan erbjuda diabetiker avgörande sinnesro.