Діабет Як інсулін допомагає проти діабету
Захоплення медичними технологіями
Діабет: як можна застосовувати інсулін проти діабету
Цукровий діабет, який також називають цукровим діабетом, тепер можна добре лікувати препаратами та різними типами інсулінів. Дослідники працюють над прискоренням дії інсуліну та виявленням гіпоглікемії без вимірювання рівня цукру в крові - не в останню чергу для систем попередження в машині.
Тім Шредер
Науковий журналіст в Ольденбурзі
Цукровий діабет є одним з найдавніших відомих захворювань. Його знали ще в давнину. Тоді цілителі мали звичайно скуштувати сечу своїх пацієнтів, щоб виявити захворювання - особливо цукровий діабет. Це виявляється тим, що сеча на смак медово-солодка. І це нарешті дало йому назву: Мелітус походить від латинського слова мед, діабет - від потоку. Греки та римляни тоді не знали єдиного, що є основою цього порушеного цукрового обміну.
Інсулін як зберігач замків
Цукор життєво важливий для людини. Саме паливо підтримує метаболізм у клітинах організму. Вуглеводи в їжі розщеплюються на цукор у кишечнику. Потім кров розподіляє молекули цукру по всьому тілу і транспортує їх до клітин. Потрапляючи туди, молекули цукру потрапляють всередину клітин за допомогою спеціальних білків, які знаходяться в оболонці клітини, мембрані. Білки працюють як своєрідний шлюз, який відкривається при необхідності і дозволяє втікати цукру. Команда відкрити його дає інсулін, гормон, який виробляється в підшлунковій залозі.
Коли людина їсть і травлення починається, концентрація цукру в крові зростає. Підшлункова залоза починає виробляти інсулін, щоб замки клітинних мембран могли відкриватися і молекули цукру могли надходити в клітини.
Як тільки їжа перетравлюється і клітини поглинають цукор, рівень цукру в крові знову повільно падає. Підшлункова залоза уповільнює вироблення інсуліну. Ця тонко налаштована схема управління більше не працює з діабетиками: молекули цукру з їжі більше не можуть надходити в клітини організму і накопичуватися в крові. Незважаючи на те, що в організмі міститься достатня кількість цукру, паливо більше не потрапляє туди, куди потрібно: клітини організму. І це вдвічі проблематично: з одного боку, цукор накопичується в крові та тканинах тіла, що в довгостроковій перспективі призводить до пошкодження судин, нервової системи та тканин. У крайніх випадках тканина відмирає, наприклад, на пальцях ніг і стоп, які у важких випадках доводиться ампутувати. По-друге, в клітинах організму спостерігається гостра гіпоглікемія. Наслідками є слабкість, запаморочення, проблеми з концентрацією уваги та погіршення зору. У деяких випадках низький рівень цукру в крові, гіпоглікемія, призводить до втрати свідомості.
Цільове лікування діабету
На щастя, способи лікування цукрового діабету існують вже багато років. За підтримки фармацевтичної та медичної промисловості лікарі втручаються у надзвичайно складний механізм контролю цукру. Оскільки, крім рідкісних типів діабету, існують дві різні форми діабету, лікування іноді буває різним.
Саме так лікарі розрізняють діабет 1 типу та діабет 2 типу. Тип 1 - це вроджена форма діабету. У цьому випадку так звані клітини Лангерганса в підшлунковій залозі, що виділяють інсулін, є дефектними. Це означає, що в організмі не вистачає ключа, який відкриває замки, щоб цукор міг надходити в клітини організму. Тому діабетикам 1 типу доводиться регулярно робити ін'єкції інсуліну.
Діабети 2 типу у пацієнтів із зайвою вагою
Діабет 2 типу зазвичай з’являється пізніше. За даними Німецького фонду з діабету, страждає близько 80% людей із зайвою вагою. "І оскільки кількість людей із зайвою вагою в Центральній Європі зростає, кількість діабетиків і надалі збільшуватиметься - діабет є широко розповсюдженою хворобою", - говорить д-р. Томас Цюгер, ендокринолог та фахівець з діабетології в університетській лікарні Берна.
Сьогодні в Німеччині живе близько восьми мільйонів хворих на діабет. Висхідний тренд. Але курці або люди з порушенням обміну ліпідів або гормонами також мають більший ризик захворіти. При типі 2 цукрові замки в мембранах клітин організму повільно стають нечутливими до інсуліну. Нормальна кількість інсуліну, що виробляється підшлунковою залозою, вже недостатня для відкриття шлюзів. У деяких випадках постраждалі можуть боротися з діабетом 2 типу за допомогою ліків; наприклад із сульфонілсечовиною, яка збільшує секрецію інсуліну з підшлункової залози. Однак на пізніх стадіях діабетикам типу 2 також потрібно вводити інсулін.
Різноманітність сучасних інсулінів
Ін’єкція інсуліну є найважливішою формою лікування діабету для обох типів. У ці дні постраждалі вводять інсулін маленькою ручкою, що дозволяє точно встановити дозу інсуліну.
Інсулінові ручки вже є допоміжним засобом, який пацієнти використовують для дозування гормону (Зображення: ittipol/stock.adobe.com)
Перед їжею спочатку вимірюють поточний вміст цукру в краплі крові, а потім за допомогою пера визначають кількість інсуліну, необхідну для доставки цукру в клітини організму. Також розробляються інші способи вимірювання рівня цукру в крові. А щоб зробити інсулінотерапію більш стерпною, з часом були розроблені різні форми інсуліну. Сьогодні існує інсулін швидкої дії, інсулін із затримкою та інсулін повільної дії. Швидкодіючий інсулін призначений для перехоплення різкого підвищення рівня цукру в крові після їжі. Інсулін повільної дії покриває основну потребу в інсуліні протягом дня. Тому пацієнтам потрібно вводити його лише один-два рази на день. Затримка інсуліну стає посередині між швидким та повільним інсуліном.
Раніше люди вводили інсулін лише перед їжею, що призводило до коротких, неприродно високих піків інсуліну. Щоб зробити введення інсуліну більш природним, сьогодні діабетики зазвичай поєднують кілька інсулінів. Сюди входить інсулін повільної дії або уповільненої дії, який підтримує певний рівень інсуліну протягом дня - як і підшлункова залоза, яка постійно виділяє невелику кількість інсуліну. Потім в їжу вводять невелику кількість швидкодіючого інсуліну, щоб поглинути високу концентрацію цукру в крові. В цілому піки інсуліну зменшуються. Ця так звана інтенсифікована звичайна інсулінотерапія (ІКТ) застосовується переважно у діабетиків 1 типу. Оскільки вам доведеться вводити інсулін протягом усього життя, це відносно природне введення інсуліну набагато терпиміше в довгостроковій перспективі.
Все ще недостатньо швидко
В даний час дослідники намагаються зробити дію інсуліну ще швидшою, особливо за допомогою оптимізованих шприців. Раніше інсулін вводили в жирову тканину шлунка, але ця тканина діє як губка, яка лише повільно вивільняє діючу речовину. Крім того, він погано забезпечується кров’ю, так що інсулін лише повільно виводиться. Тому за останні кілька років були розроблені ручки з дедалі коротшими голками, які відкладають інсулін безпосередньо під шари шкіри. Лікар. мед. Маркус Клеменц з баден-вюртемберзького постачальника послуг з досліджень, розробки та виробництва Hahn-Schickard тепер хоче зробити ще один крок далі.
Лікар заснував Verapido Medical GmbH як відокремлену компанію, яка зараз розробляє пристрій Dermaject, який використовується для проколювання шкіри; спочатку для щеплень та тестів на алергію. Основна технологія тепер повинна бути перероблена в ручку, яка вводить інсулін безпосередньо в шкіру. "Оскільки шкіра добре забезпечена кров'ю, інсулін може розподілятися в організмі і набагато швидше набувати ефективності", - говорить він. Проблема: якщо ви одразу проколюєте шкіру, залишається вертикальне місце проколу, з якого ін’єкційна рідина може знову витікати.
Отже, перо, яке Клеменц та його колеги хочуть розробити, повинно проштовхувати голку по діагоналі в шкіру так, щоб верхні шари шкіри покривали місце проколу та закривали його. Це залишило б всю дозу інсуліну в шкірі. "Інсулін працює набагато швидше і сильніше, коли ви вводите його в шкіру, і ви можете зменшити дозу", - говорить Клеменц. "Час між ін’єкціями та їжею скорочується, контроль цукру в крові покращується, і небажаних ефектів стає менше".
Розчини для штучної підшлункової залози
Тенденція до інсуліну, який працює все швидше і швидше, йде паралельно з розвитком відносно нової технології - «штучної підшлункової залози». Це має імітувати природний цикл контролю вимірювання цукру в крові та введення інсуліну. Ідея: сенсор під шкірою постійно вимірює концентрацію цукру в крові, а потім автоматично регулює введення інсуліну за допомогою маленького насоса. Це повинно позбавити діабетика від вимірювання та ін’єкцій у майбутньому.
"Але вимірювання під шкірою та інсулінами все ще занадто повільні", - говорить Маркус Клеменц. «Алгоритми, які керують насосом, не можуть працювати точно, якщо між введенням інсуліну, ефектом у крові та вимірюванням у тканині є занадто багато часу. Алгоритми через деякий час виходять з-під контролю ». Рішенням є ще швидша дія інсуліну - як це можна досягти, наприклад, за допомогою нового пера Verapido. За допомогою таких ідей "штучна підшлункова залоза", яка була протестована лише в різних клінічних дослідженнях, може досягти прориву в найближчі роки.
Виявлення низького рівня цукру в крові без уколу
Нова технологія, яка буде розроблена протягом найближчих чотирьох років дослідниками з Університету Санкт-Галлена, ETH Цюріха та Інсельспіталь Берн у рамках великого швейцарського проекту співпраці "Побічний вітер", повинна працювати без вимірювання рівня цукру в крові. Проект підтримується Швейцарським національним фондом та очолюється лікарями на чолі з директором Інсельспіталя проф. Крістофом Штетлером.
Експерти займаються проблемою гіпоглікемії під час керування автомобілем. Оскільки при гострій гіпоглікемії здатність до концентрації швидко знижується. "Дослідження 1990-х років показують, що ви раптом неконтрольовано їдете повільніше або швидше, або ледве тримаєтеся смуги руху - в гіршому випадку постраждалі втрачають свідомість", - говорить Томас Цюгер з Бернської університетської лікарні. Проблема: багато хто з постраждалих не відчувають, що повільно впадають у гіпоглікемію.
Для автомобіля заплановано попередження про гіпо
Тому дослідники Headwind хочуть спільно розробити "попередження про гіпоглікемію" для автомобілів. Подібно до "попередження про сонливість", яке вже встановлене на сьогодні в деяких автомобілях, система попередження про гіпоглікемію повинна подавати сигнал тривоги, якщо водій виконує незвичні маневри водіння. "Завдання полягає в тому, щоб знайти правильні параметри, за допомогою яких можна вивести гіпоглікемію з поведінки за кермом", - говорить Томас Цюгер. В даний час дослідники працюють над тим, щоб контрольованих направляти досліджуваних на гіпоглікемію - передумову для подальших експериментів.
Навесні 2019 року спочатку будуть експерименти на симуляторі водіння. Потім аналіз результатів тренажера надасть початкові вказівки на параметри, які майбутня система зустрічного вітру використовує для виявлення гіпоглікемії. "У 2020 році ми хочемо провести перші експерименти в машині", - говорить Цюгер. Але ця технологія була б цікавою не лише для автомобільного руху. Система Headwind також стане рішенням для водіїв важкої будівельної техніки та водіїв автобусів чи вантажівок, які більше не можуть виконувати свою роботу через діабет. І справжня новинка: адже поки що немає жодної технології, за допомогою якої можна було б визначити рівень цукру в крові без уколу в пальці та вимірювання.