Как инсулинът помага срещу диабет

Очарование с медицинска технология
Диабет: Как може да се използва инсулин срещу диабет

Диабетът, известен още като захарен диабет, вече може да се лекува добре с лекарства и различни видове инсулини. Изследователите работят за ускоряване на действието на инсулина и за откриване на хипогликемия, без да се измерва нивото на кръвната захар - не на последно място за предупредителните системи в колата.

Тим Шрьодер
Научен журналист в Олденбург

Захарният диабет е едно от най-старите известни заболявания. Той е бил известен в древността. Тогава лечителите трябваше да опитат урината на своите пациенти, за да идентифицират заболявания - особено захарен диабет. Разкрива се с факта, че урината има меден сладък вкус. И това най-накрая му даде името: Мелит произлиза от латинската дума за мед, диабет от поток. Единственото нещо, което гърците и римляните не са знаели по това време, е какво е в основата на този нарушен метаболизъм на захарта.

Инсулинът като пазач на ключалка

Захарта е от съществено значение за човешкия живот. То е горивото, което поддържа метаболизма в клетките на тялото. Въглехидратите в храната се разграждат до захар в червата. След това кръвта разпределя захарните молекули в тялото и ги транспортира до клетките. Веднъж там, захарните молекули попадат вътре в клетките чрез специални протеини, които се намират в клетъчната обвивка, мембраната. Протеините работят като вид шлюз, който се отваря при необходимост и позволява на захарта да влезе. Командата за отварянето му се дава от инсулин, хормон, който се произвежда в панкреаса.

Когато човек яде и храносмилането започва, концентрацията на захар в кръвта се увеличава. Панкреасът започва да произвежда инсулин, така че ключалките в клетъчните мембрани да могат да се отворят и захарните молекули да текат в клетките.

След като храната се усвои и клетките усвоят захарта, нивото на кръвната захар отново бавно спада. Панкреасът забавя производството на инсулин. Тази фино настроена контролна верига вече не работи с диабетици: Молекулите на захарта от храната вече не могат да се вливат в телесните клетки и да се събират в кръвта. Въпреки че тялото съдържа достатъчно захар, горивото вече не достига там, където е необходимо: телесните клетки. И това е двойно проблематично: от една страна, захарта се натрупва в кръвта и телесната тъкан, което в дългосрочен план води до увреждане на кръвоносните съдове, нервната система и тъканите. В екстремни случаи тъканите умират, например в пръстите на краката и краката, които при тежки случаи трябва да бъдат ампутирани. Второ, има остра хипогликемия в телесните клетки. Последиците са слабост, замаяност и нарушена концентрация и зрение. В някои случаи ниската кръвна захар, хипогликемията, води до загуба на съзнание.

Панкреасът е мястото, където инсулинът се произвежда в тялото (Изображение: natali mis/stock.adobe.com)

Целенасочено лечение на диабет

За щастие начините за лечение на захарен диабет съществуват от много години. С подкрепата на фармацевтичната и медицинската технологична индустрия лекарите се намесват в изключително сложния механизъм за контрол на захарта. Тъй като има две различни форми на диабет в допълнение към редки видове диабет, лечението понякога е различно.

По този начин лекарите правят разлика между диабет тип 1 и диабет тип 2. Тип 1 е вродената форма на диабет. В този случай така наречените Лангерхансови клетки в панкреаса, които отделят инсулина, са дефектни. Това означава, че на тялото липсва ключът, който отваря ключалките, за да позволи на захарта да тече в клетките на тялото. Поради това диабетиците от тип 1 трябва да се инжектират редовно с инсулин.

Диабет тип 2 при пациенти с наднормено тегло

Диабетът тип 2 обикновено се появява по-късно. Според Германската фондация за диабет около 80% от хората с наднормено тегло са засегнати. „И тъй като броят на хората с наднормено тегло се увеличава в Централна Европа, броят на диабетиците ще продължи да се увеличава и в бъдеще - диабетът е широко разпространено заболяване“, казва д-р. Томас Цюгер, ендокринолог и експерт по диабетология в университетската болница Берн.

Днес в Германия има около осем милиона души с диабет. Възходящ тренд. Но пушачите или хората с липиден метаболизъм или хормонални нарушения също имат по-висок риск от разболяване. При тип 2 захарните ключалки в мембраните на телесните клетки бавно стават нечувствителни към инсулина. Нормалното количество инсулин, произвеждано от панкреаса, вече не е достатъчно за отваряне на шлюзовете. В някои случаи засегнатите могат да се борят с диабет тип 2 с лекарства; например със сулфонилурея, която увеличава секрецията на инсулин от панкреаса. В по-късните етапи обаче, диабетиците от тип 2 също трябва да инжектират допълнително инсулин.

Разнообразие от съвременни инсулини

Инжектирането на инсулин е най-важната форма на лечение на диабет и за двата типа. В днешно време засегнатите инжектират инсулин с малка писалка, която им позволява да определят точно дозата на инсулина.

Инсулиновите писалки вече са помощно средство, което пациентите използват за дозиране на хормона (Изображение: ittipol/stock.adobe.com)

Преди хранене те първо измерват текущото ниво на захар върху капка кръв и след това с писалката определят количеството инсулин, което е необходимо за доставяне на захарта в клетките на тялото. Други начини за измерване на нивата на кръвната захар също са в процес на разработка. И за да се направи инсулиновата терапия по-поносима, с времето са разработени различни форми на инсулин. Днес има бързодействащ инсулин, забавен инсулин и бавнодействащ инсулин. Бързодействащият инсулин е предназначен да засече рязкото покачване на кръвната захар след хранене. Бавно действащият инсулин покрива основната нужда от инсулин през деня. Следователно пациентите трябва да го инжектират само веднъж или два пъти на ден. Забавянето на инсулина постига баланс между бърз и бавен инсулин.

В миналото хората са инжектирали инсулин само преди хранене, което е довело до кратки, неестествено високи пикове на инсулин. За да направят инсулиновото приложение по-естествено, днес диабетиците обикновено комбинират няколко инсулина. Това включва бавно действащ или забавен инсулин, който поддържа определено ниво на инсулин през целия ден - точно както го прави панкреасът, който постоянно отделя малки количества инсулин. След това по време на хранене се инжектира малко количество бързодействащ инсулин, за да се абсорбира високата концентрация на кръвната захар. Като цяло пиковете на инсулина са намалени. Тази така наречена интензивна конвенционална инсулинова терапия (ИКТ) се използва главно при диабетици тип 1. Тъй като трябва да инжектирате инсулин за цял живот, това относително естествено приложение на инсулин е много по-поносимо в дългосрочен план.

Все още не е достатъчно бързо

В момента изследователите се опитват да направят действието на инсулина още по-бързо, особено чрез оптимизирани спринцовки. В миналото инсулинът се инжектира в мастната тъкан на корема, но тази тъкан действа като гъба, която само бавно освобождава активната съставка. Освен това той е слабо снабден с кръв, така че инсулинът се отстранява само бавно. Поради това през последните няколко години бяха разработени писалки с все по-къси игли, които депонират инсулина директно под слоевете на кожата. Д-р мед. Маркус Клеменц от Баден-Вюртемберг, доставчик на услуги за проучване, разработка и производство Hahn-Schickard, сега иска да направи още една крачка напред.

Лекарят основава Verapido Medical GmbH като отделена компания, която в момента разработва устройството Dermaject, което се използва за пробиване на кожата; първоначално за ваксинации и тестове за алергия. Основната технология сега трябва да бъде доразвита в писалка, която инжектира инсулин директно в кожата. „Тъй като кожата е добре снабдена с кръв, инсулинът може да се разпредели в тялото и да стане ефективен много по-бързо“, казва той. Предизвикателството: Ако веднага пробиете кожата, остава вертикално място на пункция, от което инжекционната течност може да изтече отново.

Следователно писалката, която Клеменц и неговите колеги искат да разработят, трябва да натисне иглата диагонално в кожата, така че горните слоеве на кожата да покрият мястото на пробиване и да я притиснат. Това би оставило цялата доза инсулин в кожата. „Инсулинът действа много по-бързо и по-силно, когато го инжектирате в кожата и можете да намалите дозата“, казва Клеменц. "Времето между инжекциите и храната се намалява, контролът на кръвната захар се подобрява и има по-малко нежелани ефекти."

Решения за изкуствения панкреас

Тенденцията към инсулин, който работи все по-бързо и по-бързо, върви ръка за ръка с развитието на относително нова технология - „изкуствения панкреас“. Това би трябвало да имитира естествения контур за контрол на измерването на кръвната захар и прилагането на инсулин. Идеята: сензор под кожата измерва постоянно концентрацията на кръвната захар и след това автоматично регулира приема на инсулин чрез малка помпа. Това трябва да спаси диабетика от измерване и инжектиране в бъдеще.

„Но измерванията под кожата и инсулините все още са твърде бавни“, казва Маркус Клеменц. „Алгоритмите, които контролират помпата, не могат да работят точно, ако има твърде много време между приложението на инсулина, ефекта в кръвта и измерването в тъканта. Алгоритмите излизат извън контрол след известно време. ”Решението е още по-бързо действие на инсулина - както може да се постигне например с новата писалка Verapido. С помощта на такива идеи „изкуственият панкреас“, който е тестван само в различни клинични проучвания, може да постигне пробив през следващите години.

Откриване на ниска кръвна захар без убождане

Нова технология, която ще бъде разработена през следващите четири години от изследователи от университета в Санкт Гален, ETH Zurich и Inselspital Bern в големия швейцарски проект за сътрудничество "Headwind", трябва да работи без измерване на нивото на кръвната захар. Проектът се подкрепя от Швейцарския национален фонд и се ръководи от лекари, водени от директора на Инселспитал проф. Кристоф Стетлер.

Експертите се занимават с проблема с хипогликемията при шофиране. Тъй като при остра хипогликемия способността за концентрация бързо намалява. „Проучванията от 90-те години показват, че изведнъж карате по-бавно или по-бързо по неконтролиран начин или едва можете да останете в лентата - в най-лошия случай засегнатите стават в безсъзнание“, казва Томас Цюгер от университетската болница в Берн. Проблемът: много от засегнатите не чувстват, че бавно преминават в хипогликемия.

Хипо предупреждение, планирано за колата

Следователно изследователите на Headwind искат съвместно да разработят „предупреждение за хипогликемия“ за автомобили. Подобно на "предупреждението за сънливост", което вече е инсталирано в някои автомобили днес, системата за предупреждение за хипогликемия трябва да подава аларма, ако водачът изпълнява необичайни маневри при шофиране. „Предизвикателството е да се намерят правилните параметри, с които да се изведе хипогликемия от поведението при шофиране“, казва Томас Цюгер. Понастоящем изследователите работят по контролирано насочване на изследваните към хипогликемия - предпоставка за по-късните експерименти.

През пролетта на 2019 г. първоначално ще има експерименти върху симулатора на шофиране. След това анализ на резултатите от симулатора ще предостави първоначални индикации за параметрите, които бъдещата система за вятър използва за откриване на хипогликемия. „През 2020 г. искаме да проведем първите експерименти в автомобила“, казва Цюгер. Но технологията не би била интересна само за автомобилния трафик. Системата Headwind също би била решение за шофьори на тежки строителни машини и за шофьори на автобуси или камиони, които днес вече не могат да си вършат работата поради диабет. И истинска новост: Тъй като досега няма технология, с която човек да може да изчисли нивото на кръвната захар без убождане в пръста и измерване.