Новые разработки сахарного диабета 1 типа
Главная » 1-med-fact, лучшее, самое-самое ⇐ ⇒
Сахарный диабет – одна из самых прогрессирующих болезней человечества. Введение инсулина для человека с сахарным диабетом 1 типа пока ничем не заменимая процедура. Но благодаря новым методам лечения, возможно, в скором времени удастся освободить людей из плена этой тяжелой болезни.
Новейшие исследования показали, что введение минимального числа заключенных в микрокапсулы клеток поджелудочной железы нормализовало уровень глюкозы в крови подопытных животных на 17 недель и более. Сахарный диабет без инсулина (без его самостоятельного введения) становится достижимой реальностью.
Число людей, живущих с сахарным диабетом, уже 425 миллионов. К 2045 году таких людей в мире станет более 630 миллионов.
Если человек с сахарным диабетом не борется с ним – не следит за состоянием уровня глюкозы в крови, не соблюдает диету и норму физической нагрузки, не использует необходимые лекарства, а при необходимости – инсулин, то его ждут крайне тяжелые осложнения, лишение нормального образа жизни и ранняя смерть.
Наиболее тяжелая форма болезни – сахарный диабет 1 типа. В этом случае у человека погибают бета-клетки в его поджелудочной железе и его организм теряет возможность производить собственный гормон инсулин. Без инсулина клетки организма не в состоянии нормально существовать, в частности, получать глюкозу из крови – в результате человек погибает.
Сахарный диабет I типа составляет до 10% всех случаев диабета.
Среди детей наиболее распространенным является именно сахарный диабет 1 типа. Всего на данный момент им страдают более 1 миллиона детей по всему миру.
Единственным опробованным, массовым и надежным способом жизни с сахарным диабетом 1 типа на сегодняшний день является инсулинотерапия. Только постоянный мониторинг уровня сахара в крови (с помощью глюкометра или систем постоянного мониторинга, вроде Freestyle Libre или Dexcom ), постоянные инъекции инсулина с помощью шприц-ручек или инсулиновых помп и учет съеденного – дают шанс человеку на полноценную жизнь.
Если человек с сахарным диабетом успешно осуществляет самоконтроль и ему удается проводить успешную инсулинотерапию, то его качество жизни ничем не отличается от обычной, и он сможет реализоваться наравне со всеми – чему свидетельствуют многие очень успешные люди – политики, ученые, спортсмены и актеры с сахарным диабетом.
.
Однако инсулинотерапия не восстанавливает физиологическую саморегуляцию, требует постоянных усилий со стороны человека и его близких и сохраняет постоянный риск опасных состояний – гипогликемии и сопутствующих сахарному диабету осложнений.
Уже несколько десятилетий ведется поиск альтернативных решений проблемы сахарного диабета 1 типа. Одно из них – создание «искусственной поджелудочной железы», которая самостоятельно контролирует уровень сахара в крови и вводит необходимые дозы инсулина (1,2).
Второй путь – пересадка донорской поджелудочной железы или её фрагментов; пересадка островков поджелудочной железы (с бета-клетками) от человека или животных а также попытки искусственного выращивания инсулин-продуцирующих клеток из стволовых клеток для их последующего ввода в организм.
Но этот путь до сих пор сталкивался с существенными сложностями. Пересадки от человека – из-за крайне малого числа донорского материала по сравнению с требуемым, высокой стоимости и большого числа иммунных реакций организма на пересажанный материал.
Пересадки островков поджелудочной железы от животных также сталкиваются с большим числом трудностей. Главные из которых: нефункционирование должным образом пересаженных клеток, иммунный ответ организма и опасность заражения человека (и человеческой популяции в целом) болезнями животных-доноров.
В частности, чтобы сохранить эффективность пересаженных клеток, человеку приходится принимать сильные иммуннодепрессанты, тем самым существенно снижая собственную защитную систему и подвергая свою жизнь большому риску.
Крайне недостаточное число материала для пересадки от человека (донорами могут быть только погибшие люди) и серьезная (к счастью, пока гипотетическая) опасность заразить человечество зооинфекцией в случае пересадки клеток от животных стимулируют разработку технологий создания тканеинженерных конструкций, замещающих работу островков поджелудочной железы. Клетки, которые должны выполнять функцию погибших бета-клеток человека, либо выделяются из донорского материала, либо выращиваются из различного типа стволовых клеток и «закрепляются» в специальных биокаркасах.
К сожалению, попытки выращивания работающих островковых клеток из различного типа стволовых клеток пока не привели к тому уровню успешности, когда полученные клетки можно было бы использовать для лечения сахарного диабета. Биоинженерные же работы с клетками доноров вполне успешны.
Например, решением части проблем клеточной трансплантации является технология заключения островков поджелудочной железы в микрокапсулы, которые и вводятся больному сахарным диабетом 1 типа. Технология микрокапсулирования помогает изолировать клетки островков поджелудочной железы доноров от иммунной системы пациента. При этом сами клетки должны как можно дольше сохранять жизнедеятельность (осуществлять свободный обмен питательными веществами и кислородом) и эффективно выполнять свою основную функцию – производить инсулин в ответ на повышение уровня глюкозы в крови.
Современные технологии позволяют производить такие микрокапсулы из биосовместимых и нетоксичных материалов. Различные группы ученых во многих странах пытаются усовершенствовать данный метод.
Одна из недавно решенных задач – это уменьшение числа вводимых микрокапсул. Дело в том, что ранее, в процессе микрокапсулирования островков поджелудочной железы, большая часть микрокапсул оставалась пустыми. Из-за этого значительно увеличился объем имплантируемого материала, что сильно увеличивало иммунную реакцию после имплантации.
Для разделения микрокапсул использовались магнитные наночастицы и созданный с помощью 3D-печати чип с микроканалами, который и разделял полученные ранее микрокапсулы на пустые и те, в которых находились островки поджелудочной железы. В результате общий объем имплантата снизился почти на 80%.
Очищенные имплантаты вводились подкожно крысам с сахарным диабетом 1 типа – в результате в течение более 17 недель уровень глюкозы в крови животных восстанавливался до нормогликемии (<200 мг / дл).
Уровень глюкозы в крови у подопытных крыс. Вверху: графики животных с введенными пустыми микрокапсулами (большие точки); с несортированными микрокапсулами (треугольники). Внизу: график животных с отобранными микрокапсулами (маленькие точки) и контрольный график уровня глюкозы у животных без сахарного диабета (квадраты).
Этот и подобные эксперименты дарят надежду миллионам больным сахарным диабетом на то, что в скором времени удастся совершить прорыв лечении одной из самых массовых болезней человечества.
Пока же больные сахарным диабетом 1 типа должны особо тщательно соблюдать процедуры инсулинотерапии, чтобы сохранить своё здоровье до массового внедрения новых технологий.
Поделиться информацией из статьи:
.
ТЕМЫ: Биология Здоровье Медицина Человек Болезни Диета Продолжительность жизни Сахарный диабет
ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ:
Сахарный диабет – заболевание, приводящее к пожизненным инъекциям инсулина, инвалидности и фатальным осложнениям. Ученые из Приволжского исследовательского медицинского университета (ПИМУ) приступили к разработке принципиально нового метода лечения этого недуга.
Чтобы понять механизм технологии, нужно сказать о том, как работает поджелудочная железа, отчего возникает диабет. В этом органе есть так называемые бета-клетки, объединенные в островки, которые автоматически продуцируют инсулин в ответ на повышение уровня глюкозы в крови. При ряде аутоиммунных или хронических болезней общая их масса снижается, появляются функциональные нарушения в виде недостаточной выработки инсулина. Результат – повышение уровня глюкозы в сыворотке крови.
– Это инсулинопотребный сахарный диабет. Он возникает, если число островков уменьшилось на 80 процентов, – рассказывает заведующий кафедрой факультетской хирургии и трансплантологии, главный внештатный трансплантолог минздрава Нижегородской области Владимир Загайнов.
Ученый подчеркивает, что метод лечения диабета только один – трансплантация поджелудочной железы. Потребность в этой операции в России удовлетворяется на тысячные доли процента, что связано с дефицитом донорских органов. Во всех остальных случаях речь идет о компенсации заболевания с помощью инсулина. Однако даже пересадка сопряжена с необходимостью иммуносупрессивной терапии, чтобы организм пациента не отторгал донорский орган. А у нее есть свои минусы, особенно в отдаленном периоде.
Главная идея проекта – пересадка не всей поджелудочной железы, а только островков, состоящих из тех самых бета-клеток.
– Островки будут выделяться из донорской железы специальным способом. Даже если целая железа не годится для трансплантации, из нее можно попытаться выделить островки и пересадить их, – поясняет Владимир Загайнов.
В мире эту идею пытаются реализовать разными способами и с разной степенью успешности. Введение островков от донора требует все той же небезопасной иммуносупрессивной терапии. В ПИМУ ученые разрабатывают вариант пересадки клеток, заключенных в специальные пористые капсулы. В теории клетки приживаются и начинают вырабатывать инсулин. Человек излечивается от диабета. А поры капсулы достаточно малы, чтобы предотвратить атаку иммунных клеток организма, поэтому никакой иммуносупрессивной терапии не требуется. Важно, что речь идет о малоинвазивных операциях, а не о сложной трансплантации. Возможных вариантов несколько: введение в брюшную полость путем пункции либо введение в печень по воротной вене.
Первые эксперименты ученых из НИИ экспериментальной онкологии и биомедицинских технологий ПИМУ вместе с Институтом металлоорганической химии РАН оказались успешными.
– В отдаленной перспективе планируем проработать выращивание бета-клеток из стволовых, – говорит Владимир Загайнов. – Параллельно вместе с коллегами из Национального медицинского исследовательского центра трансплантологии и искусственных органов имени Шумакова занимаемся легитимизацией технологии. Раньше в России за это никто не брался, поэтому трансплантация островков бета-клеток поджелудочной пока не вошла в список разрешенных, хотя в мире это уже существует. Надеемся, что в ближайшее время вопрос будет решен.
Планируем проработать выращивание бета-клеток из стволовых
В 2022 году проект, выполняемый по госзаданию Минздрава России, завершится. Можно будет испытывать метод на животных, а затем заниматься регистрацией. На мой вопрос, когда лечение будет доступно российским пациентам, профессор Загайнов ответил кратко:
– Деклараций в жизни хватает, давайте заниматься делом.
Комментарий
Ольга Занозина, доктор медицинских наук, заведующая отделением эндокринологии Нижегородской областной больницы имени Семашко:
– Наряду с совершенствованием самих инсулинов, способов их введения в организм пациента, улучшением терапевтического обучения больных сахарным диабетом развивается и другое направление – трансплантационные технологии, позволяющие вводить бета-клетки островков поджелудочной железы, которые вырабатывают инсулин, в организм больного человека.
Положительный эффект достигается при виртуозном заборе, хранении и введении островковых клеток больному человеку. При успешном результате – почти полный контроль за гликемией, отсутствие гипогликемий и потребности в экзогенном инсулине. Вся эта работа требует ювелирного мастерства.
Сахарный диабет первого типа, который обычно развивается у детей и подростков, является хроническим заболеванием. Последние два года в Израиле и других странах ведутся интенсивные исследования этого заболевания, результаты которых заставляют ученых полностью пересмотреть традиционный подход к лечению сахарного диабета.
Считается, что сахарный диабет первого типа является аутоиммунным заболеванием, при котором происходит разрушение бета-клеток поджелудочной железы, ответственных за выработку инсулина – гормона, с помощью которого сахар (глюкоза) проникает в клетки организма. При разрушении бета-клеток количество выделяемого инсулина уменьшается и уровень сахара в крови повышается, что приводит к поражению кровеносных сосудов и другим пагубным последствиям для организма.
Несмотря на долгие годы исследований, ученые пока что не могут объяснить, почему организм разрушает собственные бета-клетки. Одна из теорий гласит, что причиной является вирусное заражение, при котором на молекулярном уровне вирусы похожи на бета-клетки, таким образом защитная реакция организма может быть ошибочно направлена на данный вид клеток. Согласно другой теории, причиной аутоиммунной атаки организма является излишняя стерильность, в которой растут дети, что приводит к повышенной чувствительности иммунной системы к собственным бета-клеткам поджелудочной железы.
Классическая модель развития сахарного диабета первого типа
Принятая на сегодня теория развития сахарного диабета первого типа гласит, что первая стадия заболевания продолжается от нескольких месяцев до нескольких лет, в течение которых происходит постепенное разрушение бета-клеток поджелудочной железы. Заболевание не диагностируется на начальной стадии, потому что оставшиеся клетки начинают выделять больше инсулина, чтобы скомпенсировать его недостаток в крови. Сахарный диабет первого типа диагностируется, когда остается только 10 % бета-клеток, уже не способных выделять достаточно инсулина для поддержания требуемого уровня сахара в крови. На этом этапе пациент получает лечение – иньекции инсулина, параллельно с этим происходит полное уничтожение организмом оставшихся бета-клеток. Так как разрушение бета-клеток является необратимым процессом, пациент вынужден получать лечение на протяжении всей жизни.
Данная модель на протяжении многих лет оказывала огромное влияние на исследование сахарного диабета первого типа. Основным предположением было то, что на момент диагностики у пациента практически не остается бета-клеток поджелудочной железы. Старая модель основывалась на исследованиях, проведенных на одном виде мышей, развивающих болезнь, похожую на сахарный диабет первого типа у людей, а также на наблюдениях онкологических пациентов, у которых была удалена часть поджелудочной железы.
Новые исследования
В последние два года, благодаря значительным логическим усилиям, ученые получили возможность изучать десятки образцов тканей поджелудочной железы пациентов, страдающих сахарным диабетом первого типа, которые умерли незадолго после диагностики заболевания. Речь идет о редких и трагических случаях, когда пациенты (в основном дети) погибали при несчастных случаях, а семьи соглашались пожертвовать их органы для исследований.
Анализ образцов ткани этих пациентов показал неожиданные результаты. Оказалось, что в тканях поджелудочной железы имеется большое количество бета-клеток без видимых признаков поражения со стороны иммунной системы, а их количество значительно выше, чем 10 % здоровых клеток (согласно классической модели). Таким образом, ученые пришли к выводу, что на этапе диагностики сахарного диабета у человека имеется большое количество незатронутых иммунной системой бета-клеток.
Данное открытие проливает свет на известный в медицине эффект при начале лечения сахарного диабета первого типа с помощью инсулина, при котором в течение первых месяцев происходит временное «выздоровление», когда бета-клетки начинают вырабатывать инсулин в достаточном количестве. Классическая модель не может объяснить, каким образом такое небольшое количество бета-клеток выделяет достаточно инсулина. Новое исследование утверждает, что происходит функциональное поражение клеток, и при «разгрузке» с помощью инъекций инсулина их функции временно восстанавливаются, что было бы невозможно, если бы клетки были разрушены.
Важно отметить, что в организме происходит аутоиммунная реакция, направленная на разрушение бета-клеток поджелудочной железы. Однако, согласно новым исследованиям, происходит не уничтожение бета-клеток, а нарушение их функционирования, поэтому можно надеяться, что поражение такого рода может быть обратимым.
Какие последствия будет иметь данное открытие?
Теперь, когда известно, что на момент диагностики сахарного диабета первого типа имеется достаточно бета-клеток, пациент должен получать лекарства, нейтрализующие иммунную систему с целью предотвращения нарушения функционирования этих клеток. Разработка таких лекарств уже ведется. Другим направлением будут лекарства, которые смогут вернуть способность вырабатывать инсулин пораженным клеткам или обеспечить достаточную выработку инсулина оставшимися клетками. Ученые пока что далеки от создания подобных препаратов, но главное, что результаты последних исследований показали верный путь для лечения этого заболевания.
15602 просмотра
Библиографическое описание:
Беликова, Л. В. Новые технологии в лечении сахарного диабета / Л. В. Беликова, Е. А. Горохов, И. А. Реймер. – Текст : непосредственный // Молодой ученый. – 2019. – № 34 (272). – С. 23-25. – URL: https://moluch.ru//272/62151/ (дата обращения: 24.05.2021).
Актуальная проблема современности – это рост числа больных сахарным диабетом. Сахарный диабет – группа эндокринных заболеваний, связанных с нарушением усвоения глюкозы и развивающихся вследствие абсолютной или относительной (нарушение взаимодействия с клетками-мишенями) недостаточности гормона инсулина, в результате чего развивается гипергликемия – стойкое увеличение содержания глюкозы в крови.
Актуальность: больных сахарным диабетом с каждым годом становится все больше, поэтому нужно искать эффективные, современные методы лечения этого заболевания.
Задачей статьи является ознакомление с новыми методами лечения сахарного диабета I типа.
Целью статьи является поиск наиболее оптимального способа лечения больных с сахарным диабетом I типа.
Вакцина от диабета
Некоторые ученые склонны полагать что сахарный диабет I типа в 5 % случаев развивается из-за вируса Коксаки, точнее одной его разновидностью вирус Б-CVB1, который обладает свойствами вызывать аутоиммунные реакции. В мировом масштабе 5 % превращаются в сотни детей ежегодно. Если вакцину от этого вируса делать детям на первом году жизни, то есть возможность уменьшить количество детей с сахарным диабетом I типа. Вакцина уже доказала свою эффективность на мышах, теперь следующей фазой станут испытания на здоровых людях чтобы исключить возможные осложнения. Если все пройдет успешно, то через 5-8 лет возможно не останется детей с диагнозом сахарный диабет I типа.
Инсулиновые помпы
Инсулиновая помпа – это небольшое электронное устройство, которое вводит инсулин по заранее запрограммированным индивидуальным настройкам. Инсулиновая помпа рекомендована пациентам с 1 и 2 типом диабета, находящимся на инсулинотерапии. Инсулиновая помпа позволяет имитировать работу поджелудочной железы у здорового человека. В отличие от метода многократных ежедневных инъекций, в помпе используется только один инсулин – короткого или ультракороткого действия. Постоянная подкожная инфузия инсулина (ППИИ) позволяет исключить необходимость выполнения частых инъекций – быстродействующий инсулин вводится в точных дозах в круглосуточном режиме, точно обеспечивая потребности организма.
Помпа вводит инсулин в двум режимах: базальном и болюсном.
Базальный режим: инсулин вводится непрерывно в небольших дозах по запрограммированной базальной скорости, имитируя процесс секреции инсулина поджелудочной железой здорового человека (не считая периоды приема пищи). В течение суток можно выбрать до 48 различных базальных скоростей (на каждые 30 минут), учитывая индивидуальные потребности организма днем, ночью и во время физической активности. Базальная скорость определяется врачом, исходя из индивидуальных особенностей пациента. Базальную скорость можно корректировать с учетом изменений в режиме дня: подачу инсулина можно временно приостановить, увеличить или уменьшить. Это важное преимущество, которое недоступно при инъекции продленного инсулина.
Болюс: На приемы пищи или в целях коррекции высокого уровня сахара в крови нужно вводить болюсный инсулин. Все инсулиновые помпы оснащены помощником болюса – специальным калькулятором, с помощью которого можно рассчитать необходимую дозу болюса на основе индивидуальных настроек.
Помповая инсулинотерапия имеет множество преимуществ перед терапией с помощью многократных ежедневных инъекций, включая4,5:
– Лучший контроль уровня HbA1c
– Сокращение количества эпизодов гипогликемии
– Снижение вариабельности гликемии
Помпа позволяет использовать индивидуальные настройки введения инсулина, адаптированные под образ жизни и потребности каждого пациента. Помповая инсулинотерапия обеспечивает лучший контроль над диабетом, а также дарит свободу и комфорт.
В инсулиновой помпе предусмотрено отделение для резервуара с инсулином, из которого инсулин вводится в организм с помощью инфузионного набора. Установка инфузионного набора выполняется с помощью специального устройства для введения инфузионного набора – сертера. Сам инсулин вводится через небольшую гибкую трубочку (канюлю), расположенную под кожей. Инфузионный набор подсоединен к резервуару с помощью небольших трубочек, которые можно отсоединять по мере необходимости (например, во время плавания, душа или занятий спортом).
Перепрограммирование клеток
Примерно десятая доля диабетиков страдает диабетом первого типа, в результате которого бета-клетки разрушаются под действием иммунной системы организма. Ученые заметили что альфа, дельта клетки поджелудочной железы не подвергаются атаке иммунной системы организма, а в дальнейшем пытаются компенсировать недостаточность бета-клеток, «перепрофилируясь» и сливаясь в островки. Некоторые из этих клеток перепрофилируются и начинают продуцировать инсулин в малых количествах, недостаточного для нормальной жизнедеятельности организма. Этот процесс можно усилить при помощи генной терапии. Если взять альфа и дельта-клетки и принудительно включить всего два генома PDX1 и MAFA, то эти клетки внешне похожие на альфа и дельта, начинают продуцировать инсулин и реагировать на изменение уровня глюкозы крови, тем самым выполняя функцию бета-клеток. Тем самым эти псевдо-бета-клетки становятся недосягаемыми для иммунной системы организма. Трансплантация небольшого количества таких клеток помогает полностью избавиться от проблем с сахаром и инсулином в течении нескольких месяцев.
Правда этот метод пока находится в фазе клинических испытаний и пока недоступен для лечения большинства пациентов.
Трансплантация клеток
Еще одним способом лечения сахарного диабета I типа является пересадка инсулин-продуцирующих клеток в жировую клетчатку. Предполагается, что жировая ткань является идеальным местом трансплантации для инсулин-продуцирующих клеток. Это поможет в дальнейшем пациентам обходится без каждодневных инъекций инсулина, тем самым очень сильно облегчить жизнь пациентам и улучшить качество жизни. Пока данный метод был применен единожды, женщине пересадили в жировую складку и на данный момент она полностью обходится без инсулиновых инъекций.
Этот метод может быть применен не только на взрослых, но его стоит опробовать на детях, так как многие дети боятся уколов и часто не соблюдают время и технику инъекций, это должно им помочь почувствовать себя здоровыми.
Стволовые клетки
Еще один прорыв в лечении сахарного диабета – это стволовые клетки. Стволовые клетки имплантируются в поджелудочную железу, которые образуют своего образа – “островки” и после микроскопического и биохимического обследования этих клеток выяснилось что новообразованные клетки созревают и функционируют как инсулин-продуцирующие. В опыте на мышах, клетки вживили в поджелудочную железу мышам, и буквально через несколько дней стволовая культура включилась в метаболические процессы, начала реагировать на изменения уровня сахара крови в организме. Есть один недостаток, так как культура инородная, возможна иммунная реакция организма на инородную культуру, поэтому этим пациентам придется постоянно принимать иммунносупрессивные препараты.
Таким образом, в скором времени возможен почти полный отказ от каждодневного введения инсулина больным и переход на более действенные схемы лечения. Также, благодаря стволовым клеткам в теории возможно полное выздоровление больных.
Литература:
- Педиатрия: Учебник для медицинских вузов/ Под ред. Н. П. Шабалова/ – СПб.: СпецЛит, 2015,- 893с.
- Болезни поджелудочной железы у детей/ Под ред. С. В. Бельмер/ – МедПрактика, 2019,-528с.
- Эндокринология. Национальное руководство/ Под ред. И. И. Дедов, Г. А. Мельниченко/ – ГЭОТАР-Медиа, 2018,-832с.
- Помповая инсулинотерапия и непрерывное мониторирование гликемии. Клиническая практика и перспективы/ Под ред. А. В. Древаль, Ю. А. Ковалева, Т. П. Шестакова/ – ГЭОТАР-Медиа, 2019г,-336с.
- Эндокринные заболевания у детей и подростков/ Под ред. Е. Б. Башнина, О. С. Берсенева, Н. В. Ворохобина/ – ГЭОТАР-Медиа, 2017г,-416с.
Основные термины (генерируются автоматически): сахарный диабет, поджелудочная железа, инсулиновая помпа, инфузионный набор, клетка, иммунная система организма, инсулин, MAFA, базальная скорость, здоровый человек.