Ученые разработали электронную поджелудочную железу для больных диабетом

Британское научное издание Nature Medicine опубликовало статью о совместной работе представителей университетов Кембриджа и Берна над созданием устройства для автоматических инъекций инсулина. Электронный аппарат самостоятельно измеряет в крови содержание сахара, определяет и вводит в организм дозу гормона, необходимую для нормализации уровня глюкозы. Это изобретение по сути выполняет функции поджелудочной железы и будет особенно полезно для диабетиков, страдающих почечной недостаточностью.

Роль инсулина для здоровья

Выделяемые органами внутренней секреции биологически активные гормоны оказывают большое влияние на метаболические процессы. К таким веществам относится инсулин, вырабатываемый поджелудочной железой. Этот гормон регулирует углеводный обмен, способствует утилизации излишков глюкозы – одного из главных источников энергии. При отсутствии или недостатке инсулина организм не способен ее полностью переработать. В крови повышается сахар, увеличивается его поступление в печень, периферические ткани. Превышение определенного уровня глюкозы (гипергликемия) вызывает резкое ухудшение самочувствия, головокружение, слабость, в критических случаях человек впадает в кому.

Если поджелудочная железа не вырабатывает нужное количество инсулина из-за генетической предрасположенности или влияния неблагоприятных факторов, это становится причиной развития диабета – хронического неизлечимого заболевания эндокринной системы. Болезнь вызывает различные осложнения, нарушает обмен веществ, работу организма в целом.

На начальных этапах диабета II типа нормализовать уровень глюкозы можно с помощью диет и снижающих сахар препаратов. Однако при лечении запущенных стадий и заболевания I типа без инъекций инсулина не обойтись. При этом важно постоянно измерять объем углеводов, чтобы вовремя предотвратить приступ гипергликемии. Кому же надо подобрать правильную дозу инсулина. Слишком большой объем введенного гормона приводит к резкому снижению глюкозы – гипогликемии, при которой больной также может впасть в кому.

Влияние почечной недостаточности на уровень глюкозы

Почки выполняют ряд важных функций, среди которых участие в обмене углеводов, фильтрация и выведение излишков сахара из крови. Диабет часто становится причиной развития побочного осложнения – почечной недостаточности. При этом заболевании почки перестают нормально работать, что приводит в итоге к повышению уровня глюкозы. Ситуация усугубляется из-за нарушения работы поджелудочной железы.

При почечной недостаточности больному проводят диализ – искусственное очищение крови от воды, солей, токсичных веществ с помощью различных препаратов. Однако в таких случаях становится сложнее снизить содержание сахара введением обычных доз инсулина. Врачам приходится подбирать пациенту разные схемы лечения, комбинации лекарств, чтобы диализ не помешал нормализовать уровень углеводов. Изобретение английских и швейцарских ученых сможет решить эту проблему.

Принцип действия электронной поджелудочной

Электронная поджелудочная железа показала себя более эффективной, чем просто инъекции с фиксированной дозой инсулина

Ранее уже был изобретен аппарат, который в автоматическом режиме делает пациенту регулярные уколы фиксированной дозы инсулина. Такую своего рода помпу закрепляют на теле больного и через заданные периоды времени она сама вводит гормон. Однако она не способна измерять уровень сахара, менять дозировку препарата. Для этого было разработан другой прибор, который постоянно отслеживает содержание глюкозы, сигнализирует о критическом превышении нормы и определяет нужный объем инсулина. Специалистам Университетов Берна и Кембриджа удалось объединить все эти функции в одном электронном устройстве.

Новый аппарат крепится на теле пациента, автоматически анализирует состояние крови, измеряет уровень углеводов. В случаях переизбытка глюкозы прибор определяет оптимальную дозу гормона, самостоятельно проводит инъекции, заменяя собой поджелудочную железу. При этом предотвращаются резкие скачки сахара, приступы как гипергликемии, так и гипогликемии.

Эффективность устройства

Как сообщает Nature Medicine, ученые провели экспериментальные испытания своего изобретения на 26 добровольцах. Диабетикам с почечной недостаточностью вначале на определенное время устанавливали аппарат, который делал автоматические уколы с фиксированным объемом инсулина. Затем применяли электронный аналог поджелудочной железы. В обоих случаях наблюдалось периодическое повышение сахара. Однако при работе обычной помпы уровень глюкозы был в норме всего 35% срока эксперимента. Этот же показатель эффективности электронной поджелудочной составил 53%.

Новый прибор в целом поддерживал более низкое содержание сахара, не давал ему опуститься до опасных, критических значений. При этом примененные алгоритмы расчета дозировки гормона делают устройство по сути самообучаемым, способным запоминать и учитывать особенности протекания болезни. Чем дольше пациент будет использовать аппарат, тем точнее будут его измерения. Такая функция позволит постоянно поддерживать на нужном уровне содержание в крови глюкозы, избежать проблем с диализом.

Пока неизвестно, сколько будет стоить электронная поджелудочная, когда начнется серийное производство. Однако успешные испытания позволяют надеяться, что оборудование скоро станет доступным для больных диабетом.