Cukrovka Ako pomáha inzulín proti cukrovke
Fascinácia lekárskou technológiou
Cukrovka: Ako sa dá inzulín použiť proti cukrovke
Cukrovka, ktorá sa tiež nazýva diabetes mellitus, sa dnes dá dobre liečiť liekmi a rôznymi druhmi inzulínu. Vedci pracujú na urýchlení účinku inzulínu a detekcii hypoglykémie bez merania hladiny cukru v krvi - v neposlednom rade pre výstražné systémy v automobile.
Tim Schröder
Vedecký novinár v Oldenburgu
Diabetes mellitus je jednou z najstarších známych chorôb. Bol známy už v staroveku. V tom čase bolo liečiteľom samozrejmosťou ochutnávať moč svojich pacientov, aby mohli identifikovať choroby - najmä diabetes mellitus. Prejavuje sa to tým, že moč chutí medovo sladko. A to mu nakoniec dalo meno: Mellitus je odvodený z latinského slova pre med, cukrovka z toku. Jediné, čo vtedy Gréci a Rimania nevedeli, bol dôvod tohto narušeného metabolizmu cukrov.
Inzulín ako držiak zámku
Cukor je pre človeka životne dôležitý. Je to palivo, ktoré udržuje metabolizmus v bunkách tela. Sacharidy v potravinách sa v čreve štiepia na cukor. Krv potom distribuuje molekuly cukru v tele a transportuje ich do buniek. Akonáhle sú tam, sa molekuly cukru dostanú do buniek prostredníctvom špeciálnych proteínov, ktoré sa nachádzajú v bunkovej obálke, v membráne. Proteíny fungujú ako druh stavidla, ktoré sa v prípade potreby otvára a umožňuje prúdenie cukru. Príkaz na jeho otvorenie je daný inzulínom, hormónom produkovaným v pankrease.
Keď ľudia jedia a trávenie sa rozbehne, zvýši sa koncentrácia cukru v krvi. Pankreas začne produkovať inzulín, aby sa mohli otvoriť zámky v bunkových membránach a molekuly cukru prúdiť do buniek.
Len čo je potravina strávená a bunky absorbujú cukor, hladina cukru v krvi opäť pomaly klesá. Pankreas spomaľuje produkciu inzulínu. Tento jemne vyladený riadiaci obvod už nefunguje u diabetikov: molekuly cukru z potravy už nemôžu prúdiť do buniek tela a zhromažďovať sa v krvi. Aj keď telo obsahuje dostatok cukru, palivo sa už nedostane tam, kam je potrebné: bunky tela. A to je dvojnásobne problematické: Na jednej strane sa cukor hromadí v krvi a tkanive tela, čo z dlhodobého hľadiska vedie k poškodeniu krvných ciev, nervového systému a tkanív. V extrémnych prípadoch odumiera tkanivo, napríklad na prstoch nôh a chodidlách, ktoré sa v závažných prípadoch musí amputovať. Po druhé, v bunkách tela je akútna hypoglykémia. Dôsledky sú slabosť, závraty a porucha sústredenia a zraku. V niektorých prípadoch vedie nízka hladina cukru v krvi, hypoglykémia, k bezvedomiu.
Cielená liečba cukrovky
Našťastie spôsoby liečenia diabetes mellitus existujú už mnoho rokov. S podporou farmaceutického a lekárskeho technologického priemyslu zasahujú lekári do mimoriadne zložitého mechanizmu kontroly cukru. Pretože okrem zriedkavých typov cukrovky existujú aj dve rôzne formy cukrovky, liečba je niekedy odlišná.
Takto lekári rozlišujú medzi cukrovkou 1. typu a cukrovkou 2. typu. Typ 1 je vrodená forma cukrovky. V takom prípade sú poškodené takzvané Langerhansove bunky v pankrease, ktoré uvoľňujú inzulín. To znamená, že telu chýba kľúč, ktorý otvára zámky, aby mohol cukor prúdiť do buniek tela. Diabetici 1. typu si preto musia pravidelne podávať injekcie inzulín.
Diabetes typu 2 u pacientov s nadváhou
Cukrovka 2. typu sa zvyčajne objaví neskôr. Podľa Nemeckej nadácie pre diabetes je postihnutých okolo 80% ľudí s nadváhou. „A keďže v strednej Európe stúpa počet ľudí s nadváhou, počet diabetikov bude v budúcnosti naďalej stúpať - cukrovka je rozšírené ochorenie,“ hovorí Dr. Thomas Züger, endokrinológ a expert na diabetológiu vo Fakultnej nemocnici v Berne.
V Nemecku dnes žije okolo osem miliónov ľudí s cukrovkou. Vzostupný trend. Ale fajčiari alebo ľudia s metabolizmom lipidov alebo s hormonálnymi poruchami majú tiež vyššie riziko ochorenia. Pri type 2 sa cukry blokujúce v membránach buniek tela pomaly stávajú necitlivými na inzulín. Normálne množstvo inzulínu produkovaného pankreasom potom už nestačí na otvorenie stavidiel. V niektorých prípadoch môžu postihnutí bojovať proti cukrovke typu 2 pomocou liekov; napríklad so sulfonylmočovinou, ktorá zvyšuje vylučovanie inzulínu z pankreasu. V neskorších štádiách si však diabetici 2. typu musia tiež podať injekciu inzulínu.
Rôzne moderné inzulíny
Injekcia inzulínu je najdôležitejšou formou liečby cukrovky pre oba typy. V dnešnej dobe si postihnutí injekčne podávajú inzulín malým perom, ktoré im umožňuje presne nastaviť dávku inzulínu.
Inzulínové perá sú už pomôckou, ktorú pacienti používajú na dávkovanie hormónu (Obrázok: ittipol/stock.adobe.com)
Pred jedlom najskôr zmerajú aktuálnu hladinu cukru na kvapke krvi a potom pomocou pera nastavia množstvo inzulínu, ktoré je potrebné na dodanie cukru do buniek tela. V prevádzke sú aj ďalšie spôsoby merania hladiny cukru v krvi. A aby bola inzulínová terapia znesiteľnejšia, boli v priebehu rokov vyvíjané rôzne formy inzulínu. Dnes existuje rýchlo pôsobiaci inzulín, oneskorený inzulín a pomaly pôsobiaci inzulín. Rýchlo pôsobiaci inzulín je určený na zachytenie prudkého zvýšenia hladiny cukru v krvi po jedle. Pomaly pôsobiaci inzulín kryje základnú potrebu inzulínu počas dňa. Pacienti si ju preto musia vpichovať iba raz alebo dvakrát denne. Oneskorenie inzulínu vytvára rovnováhu medzi rýchlym a pomalým inzulínom.
V minulosti si ľudia podávali inzulín iba pred jedlom, čo viedlo k krátkym, neprirodzene vysokým vrcholom inzulínu. Aby bolo podávanie inzulínu prirodzenejšie, diabetici dnes zvyčajne kombinujú niekoľko inzulínov. Patrí sem pomaly pôsobiaci alebo oneskorený inzulín, ktorý udržuje určitú hladinu inzulínu po celý deň - rovnako ako pankreas, ktorý neustále uvoľňuje malé množstvo inzulínu. Malé množstvo rýchlo pôsobiaceho inzulínu sa potom vstrekuje počas jedla, aby absorbovalo vysokú koncentráciu cukru v krvi. Vrcholy inzulínu sú celkovo tlmené. Táto takzvaná zosilnená konvenčná inzulínová terapia (ICT) sa používa predovšetkým u diabetikov 1. typu. Pretože si musíte injekciu aplikovať celý život, je toto relatívne prirodzené podanie inzulínu z dlhodobého hľadiska oveľa znesiteľnejšie.
Stále nie dosť rýchly
Vedci sa v súčasnosti snažia ešte viac zrýchliť pôsobenie inzulínu, najmä pomocou optimalizovaných injekčných striekačiek. V minulosti sa inzulín injektoval do tukového tkaniva v žalúdku, ale toto tkanivo pôsobilo ako špongia a pomaly uvoľňovalo účinnú látku. Okrem toho je slabo zásobený krvou, takže inzulín sa odstraňuje iba pomaly. V posledných rokoch boli preto vyvinuté perá so stále kratšími ihlami, ktoré ukladajú inzulín priamo pod vrstvy pokožky. DR. med. Markus Clemenz z poskytovateľa výskumných, vývojových a výrobných služieb v Bádensku-Württembersku Hahn-Schickard chce ísť ešte o krok ďalej.
Lekár založil spoločnosť Verapido Medical GmbH ako spin-off spoločnosť, ktorá v súčasnosti vyvíja prístroj Dermaject, ktorý sa používa na prepichnutie kože; pôvodne na očkovanie a testy na alergiu. Základná technológia sa má teraz ďalej rozvinúť do podoby pera, ktoré injektuje inzulín priamo do kože. „Pretože je pokožka dobre zásobená krvou, môže sa inzulín distribuovať v tele a stať sa oveľa rýchlejším,“ hovorí. Výzva: Ak ihneď prepichnete pokožku, zostane zvislé miesto vpichu, z ktorého môže opäť vytekať injekčná kvapalina.
Pero, ktoré chce Clemenz a jeho kolegovia vyvinúť, by preto malo ihlu tlačiť diagonálne do kože tak, aby horné vrstvy kože pokrývali miesto vpichu, a zatlačiť ju. Takto by zostala celá dávka inzulínu v pokožke. „Inzulín pracuje oveľa rýchlejšie a silnejšie, keď si ho vpichnete do pokožky, a môžete znížiť dávku,“ hovorí Clemenz. „Čas medzi injekciami a jedlom sa skracuje, zlepšuje sa kontrola cukru v krvi a je menej nežiaducich účinkov.“
Riešenia pre umelý pankreas
Trend smerom k inzulínu, ktorý pracuje čoraz rýchlejšie, ide ruka v ruke s vývojom relatívne novej technológie - „umelého pankreasu“. Toto má napodobňovať prirodzenú regulačnú slučku merania cukru v krvi a podávania inzulínu. Myšlienka: snímač pod kožou trvale meria koncentráciu cukru v krvi a potom automaticky reguluje podávanie inzulínu pomocou malej pumpy. To by malo diabetika v budúcnosti zachrániť pred meraním a injekciami.
„Ale merania pod kožou a inzulínmi sú stále príliš pomalé,“ hovorí Markus Clemenz. „Algoritmy, ktoré riadia pumpu, nemôžu fungovať presne, ak je medzi podaním inzulínu, účinkom v krvi a meraním v tkanive príliš veľa času. Algoritmy sa po chvíli vymknú spod kontroly. “Riešením je ešte rýchlejší účinok inzulínu - aký sa dá dosiahnuť napríklad pomocou nového pera Verapido. Pomocou takýchto myšlienok by mohol „umelý pankreas“, ktorý bol testovaný iba v rôznych klinických štúdiách, dosiahnuť prielom v nasledujúcich rokoch.
Zistenie nízkej hladiny cukru v krvi bez vpichu
Nová technológia, ktorá bude vyvinutá v priebehu nasledujúcich štyroch rokov výskumníkmi z univerzity v St. Gallene, ETH Zürich a Inselspital Bern vo veľkom švajčiarskom projekte spolupráce „Headwind“, má fungovať bez merania hladiny cukru v krvi. Projekt je podporený Švajčiarskym národným fondom a vedený lekármi vedenými riaditeľom Inselspital prof. Christophom Stettlerom.
Odborníci sa zaoberajú problémom hypoglykémie pri šoférovaní. Pretože pri akútnej hypoglykémii schopnosť koncentrácie rýchlo klesá. „Štúdie z 90. rokov ukazujú, že zrazu nekontrolovane jazdíte pomalšie alebo rýchlejšie alebo sotva zostanete v jazdnom pruhu - v najhoršom prípade sú postihnutí v bezvedomí,“ hovorí Thomas Züger z Bernskej univerzitnej nemocnice. Problém: veľa postihnutých nemá pocit, že pomaly upadajú do hypoglykémie.
Pre auto je naplánovaná výstraha pred hypo
Vedci spoločnosti Headwind preto chcú spoločne vyvinúť „varovanie pred hypoglykémiou“ pre automobily. Podobne ako „výstraha ospalosti“, ktorá je už dnes v niektorých automobiloch nainštalovaná, má výstražný systém hypoglykémie vydávať výstrahu, ak vodič vykonáva neobvyklé jazdné manévre. „Výzvou je nájsť správne parametre, pomocou ktorých možno odvodiť hypoglykémiu z správania pri vedení vozidla,“ hovorí Thomas Züger. Vedci v súčasnosti pracujú na riadenom navádzaní testovaných osôb na hypoglykémiu - predpoklad pre ďalšie experimenty.
Na jar 2019 sa spočiatku budú experimentovať na simulátore jazdy. Analýza výsledkov simulátora potom poskytne počiatočné indikácie parametrov, ktoré budúci systém Headwind používa na detekciu hypoglykémie. „V roku 2020 chceme uskutočniť prvé experimenty v automobile,“ hovorí Züger. Táto technológia by však nebola zaujímavá iba pre automobilovú dopravu. Systém Headwind by bol riešením aj pre vodičov ťažkých stavebných strojov a pre vodičov autobusov alebo nákladných vozidiel, ktorí už kvôli cukrovke nie sú schopní vykonávať svoju prácu. A skutočná novinka: Pretože doposiaľ neexistuje technológia, pomocou ktorej by bolo možné odvodiť hladinu cukru v krvi bez vpichu do prsta a merania.