Нанотехнологии в диагностике и лечении сахарного диабета сообщение

Обновлено: 02.07.2024

Проблема сахарного диабета 1 типа в том, что поврежденная поджелудочная железа не вырабатывает гормон инсулин, контролирующий уровень сахара в крови, в достаточном количестве, что вызывает сильнейшую слабость, часто резкое похудение, сильное чувство голода. При данном типе диабета имунные клетки, которые должны оборонять организм от микробов, поражают производящие инсулин клетки поджелудочной железы, так называемые бета-клетки, т. к. ошибочно принимает их за чужеродные. В результате выработка инсулина снижается, и организм теряет способность извлекать из пищи энергию. Глюкоза не может больше проникать в клетки, где она необходима, и вместо этого накапливается в крови, поражая внутренние органы. В традиционном лечении этого типа диабета практикуется постоянное введение препаратов инсулина.

При диабете 2 типа, в отличие от инсулин клетками поджелудочной железы вырабатывается, но не воспринимается органами и тканями организма, они как бы теряют к нему чувствительность. Данный тип сахарного диабета часто является результатом избыточного веса. Традиционное лечение в этом случае состоит в снижении уровня глюкозы в крови и предполагает прием сахаропонижающих препаратов, а также лекарств, улучшающих кровообращение в периферических сосудах. При сахарном диабете обоих типов назначают также физические нагрузки и диетотерапию. Не смотря на большой выбор препаратов, их эффективность в лечении диабета, к сожалению, недостаточна.

Очевидно, что для эффективного лечения диабета 1 типа необходимы методы, которые боролись бы не с симптомами, а с причиной, т. е. помогли бы восстановить способность поджелудочной железы больного вырабатывать собственный инсулин.

Совмещение клеточных технологий с традиционными классическими методами лечения диабета дает многократное увеличение эффективности в лечении этого опасного заболевания и дает надежду на возможность полного излечения от диабета в будущем.

Мо мнению Международного Экспертного Комитета по диагностике и классификации сахарного диабета (1997), сахарный диабет – группа метаболических нарушений, характеризующихся гипергликемией, которая является результатом дефектов секреции инсулина, действия инсулина или сочетание обоих этих факторов.

Управление сахарным диабетом 2 типа

В настоящее время во всем мире накоплены доказательства того, что эффективный контроль диабета может свести до минимума или предотвратить многие из связанных с ним осложнений.

В отношении эффективного управления СД существуют убедительные доказательства, свидетельствующие, что улучшение гликемического контроля может значительно уменьшить риск развития как микро–, так и макроангиопатии.

Анализ 10–летнего исследования DCCT (Контроль за диабетом и его осложнениями) показал, что на каждый процент снижения гликированного гемоглобина риск развития микрососудистых осложнений (ретинопатии, нефропатии) снижался на 35%. Кроме того, результаты данного исследования четко продемонстрировали, что агрессивный контроль гликемии наряду с нормализацией показателей артериального давления значительно снижает риск развития ишемической болезни сердца, цереброваскулярных заболеваний и периферической ангиопатии у больных сахарным диабетом 2 типа. Исходя из этого, основной целью лечения болезни является как можно более полная компенсация нарушений углеводного обмена. Только применение комплексной и патогенетически обоснованной терапии, учитывающей хроническое течение заболевания, гетерогенность метаболических нарушений, прогрессирующее снижение массы β–клеток, возраст больных и опасность гипогликемий, а также необходимость восстановления нарушенной секреции инсулина и достижение эффективного долгосрочного гликемического контроля позволит достичь этой цели.

На сегодняшний день вылечить сахарный диабет 2 типа невозможно, но им можно хорошо управлять и жить полноценной жизнью.

В программу управления сахарным диабетом 2 типа включают следующие способы решения главных задач:

• изменение образа жизни (диетотерапия, физические нагрузки, уменьшение стресса);

• медикаментозное лечение (пероральные сахароснижающие препараты, инкретиномиметики, инсулинотерапия).

Несмотря на многочисленные печатные работы по управлению сахарным диабетом 2 типа, изданные в последнее время, не все врачи владеют алгоритмом лечения этого тяжелого заболевания. В настоящее время разработано и опубликовано пересмотренное Согласованное Постановление Американской Диабетической Ассоциации (ADA) и Европейской Ассоциации по изучению сахарного диабета (EASD), касающееся управления гипергликемией при сахарном диабете 2 типа [4].

В таблице 1 представлены различные современные антидиабетические вмешательства, с учетом их эффективности, преимуществ и недостатков.

Цели терапии

Принципиально важным моментом являются объективные цифровые критерии компенсации сахарного диабета 2 типа. В 1999 году было опубликовано руководство по оказанию помощи больным сахарным диабетом 2 типа, в котором представлены критерии компенсации заболевания. Важно обратить особое внимание на необходимость более жесткого контроля не только углеводного обмена, но и липидного, а также показателей артериального давления через призму сосудистого риска, или риска развития фатальных сосудистых осложнений сахарного диабета 2 типа (табл. 2–4).

Выбор терапии и ее роль в лечении сахарного диабета 2 типа

Многочисленные исследования во всем мире сосредоточены на поиске эффективных средств лечения сахарного диабета. Однако не стоит забывать, что помимо медикаментозной терапии не менее важны и рекомендации по изменению образа жизни.

Основные принципы диетотерапии

• дробное сбалансированное питание 6 раз в сутки, небольшими порциями, в одно и тоже время, что способствует поддержанию веса в пределах нормы и предотвращает резкие постпрандиальные перепады уровней гликемии

• при избыточной массе тела показана низкокалорийная диета (≤1800 ккал)

• ограничение простых, легкоусвояемых углеводов (сахар и продукты его содержащие, мед, фруктовые соки)

• увеличение потребления богатой клетчаткой пищи (от 20 до 40 г в сутки)

• ограничение употребления насыщенных жиров ‹ 7,5%, гликемия натощак >8,0 ммоль/л при ИМТ Литература

Федеральное агентство по здравоохранению и социальному развитию; ГОУ ДПО Российская медицинская академия последипломного образования, Москва

Вклад современных исследований в понимание природы сахарного диабета 2-го типа и перспективы лечения

Журнал: Терапевтический архив. 2014;86(1): 4-9

Аметов А.С. Вклад современных исследований в понимание природы сахарного диабета 2-го типа и перспективы лечения. Терапевтический архив. 2014;86(1):4-9.
Ametov AS. The contribution of current investigations to understanding the nature of type 2 diabetes mellitus, and treatment perspectives. Terapevticheskii Arkhiv. 2014;86(1):4-9. (In Russ.).

Аннотация. В статье обсуждаются ключевые вопросы современной диабетологии: патогенетическая концепция, генетические аспекты, инновационные препараты и устройства для терапии сахарного диабета, перспективы лечения.

Сахарный диабет (СД) без преувеличения является одной из драматических страниц мировой медицины. Ранняя инвалидизация и высокая смертность сделали СД одним из главных приоритетов национальных систем здравоохранения всех без исключения стран.

Важные исследования и их результаты, полученные за последние три десятилетия, значительно улучшили качество жизни многих больных СД, а также существенным образом повлияли на классификацию, критерии диагностики, современные методы терапии и профилактики данного заболевания.

Однако до сих пор актуальными остаются не только улучшение гликемического контроля, но и постижение фундаментальных основ данного заболевания, определение генетического риска и серьезное изучение причин развития осложнений с целью скорейшего внедрения полученных результатов в практику здравоохранения.

В этой связи следует подчеркнуть, что на развитие диабетологии в настоящее время и перспективу большое влияние оказывают достижения в такой науке, как метаболомика.

СД является быстропрогрессирующим нарушением обмена веществ, вызванным сложным и малоизученным взаимодействием экологических и генетических факторов. Далеко идущие последствия СД и нарушения как в секреции, так и действии инсулина на общее регулирование обмена веществ влияют на состав крови и другие жидкости организма. Понимание этих процессов и выявление возможных биомаркеров заболевания в последние годы в значительной степени облегчены за счет развития новых технологий для комплексного изучения метаболического профиля, называемых собирательно метаболомикой.

Сахарный диабет 2-го типа (СД-2), составляющий почти 90% случаев всего СД, - особое заболевание, имеющее несколько причин, а потому в настоящее время отсутствует специфическое патогенетически обоснованное лечение таких больных. Как правило, описывая основные причины развития СД-2, упоминают ожирение, малоподвижный образ жизни и нерациональное питание. Однако клиницисты знают, что у большинства пациентов с выраженным ожирением СД не развивается. И, напротив, в 20% случаев СД-2 развивается у худых людей, которых мы не можем отнести к категории лиц, ведущих малоподвижный образ жизни или избыточно питающихся.

Естественно возникает вопрос: что это за гены, экспрессия которых вызывает развитие СД-2. Отметим, что найдено множество генов-кандидатов (рис. 1), предположительно участвующих в патогенезе данного заболевания. Рисунок 1. Генетические дефекты при СД-2. Однако до сих пор невозможно утверждать, что развитие СД-2 является только следствием комплекса единичных генетических дефектов или причиной болезни стала сложная комбинация генов, вызывающих или, наоборот, предотвращающих развитие СД-2. Пока эти интригующие вопросы остаются без ответа, но исследовательские работы в этом направлении активно продолжаются.

Риск развития СД-2 увеличивается с возрастом, ожирением и недостаточной физической активностью. Он возникает чаще у женщин с предшествовавшим гестационным СД и у пациентов с артериальной гипертонией и дислипидемией, его частота варьирует в разных расовых и этнических подгруппах.

Необходимо помнить, что генетика этого заболевания достаточно сложна, и за исключением диабета MODY (maturity onset diabetes of the young), редких генетических дефектов рецепторов инсулина и СД 1-го типа с поздним началом (LADA), составляющих только около 15% фенотипов СД-2, очевидно речь идет о комбинированном полигенном расстройстве.

В последнее время обсуждаются не только факторы окружающей среды, но и их концентрация, возможно, способствующая реализации генетических факторов и развитию клинических проявлений СД.

Длительное время применительно к СД существовало ошибочное мнение. Так, считалось, что это более легкая форма СД, при которой осложнения могут и не возникать, поэтому цели терапии могут быть не столь жесткими, а ожирение лучше всего игнорировать по причине того, что мы не плохо умеем лечить это заболевание. В настоящее время ученые твердо убеждены, что речь идет о тяжелом, хроническом, постоянно прогрессирующем заболевании, при котором в момент установления диагноза более 50% больных уже имеют поздние осложнения СД.

В связи с изложенным считаем необходимым обратить внимание читателей на то, что причиной постоянного прогрессирования СД 2-го типа является гипергликемия.

Генетическая предрасположенность, проявляющаяся под воздействием факторов окружающей среды, индуцирует развитие СД-2, а последующая гипергликемия служит причиной второй волны ухудшения функции β-клеток и, возможно, инсулинорезистентности (ИР).

Постоянная гипергликемия, особенно постпрандиальная, приводит к развитию оксидантного стресса (ОС) во многих тканях, и, как следствие этого, к развитию осложнений. Следует особо отметить, что β-клетки не являются исключением и подвергаются большему риску, чем другие ткани, поскольку характеризуются крайне низким уровнем антиоксидантной защиты.

В современной литературе широко представлены исследования по оценке роли ОС при СД-2. Убедительно показано повышенное содержание маркеров ОС у пациентов с СД-2. Особое внимание обращено на глутатион - первый внутриклеточный антиоксидант. Причем отношение восстановленный/окисленный глутатион внутри клетки является одним из важнейших параметров, отражающих уровень внутриклеточной токсичности (уровень ОС).

Необходимо подчеркнуть, что у пациентов с СД-2 наряду с увеличением уровня маркеров ОС обнаружены низкий уровень mPHK гена инсулина и снижение секреции инсулина стимулированной глюкозой (глюкозостимулированная секреция инсулина - ГССИ).

Таким образом, фундаментальной задачей современной диабетологии является понимание, почему островковые клетки ПЖ имеют низкий уровень антиоксидантов. Напрашивается вывод, что в островковых клетках ПЖ специально создаются благоприятные условия для поддержания высокого уровня свободных радикалов кислорода в отличие от других тканей. Существует точка зрения, согласно которой высокий уровень глюкозы может увеличить уровень свободных радикалов кислорода внутри клетки, а это служит одним из проявлений глюкозотоксичности (ГТ). Анализируя результаты множества исследований, описывающих молекулярную природу ГТ, можно сделать вывод, что молекулярный механизм ГТ осуществляется через белки PDX-1 (главный транскрипционный фактор дифференцировки β-клеток).

Важно, что мутации в местах связывания факторов транскрипции приводят к снижению секреции инсулина. Установлено, что снижение секреции инсулина обратимо в ответ на снижение уровня глюкозы.

Необходимо отметить, что пагубное действие ГТ распространяется только на β-клетки и не влияет на α-клетки ПЖ.

Таким образом, можно сделать вывод, что поражение β-клеток под воздействием высокого уровня гликемии - такое же осложнение СД, как и ретино-, нефро- и невропатия и т.д.

Основной функцией β-клетки ПЖ в качестве энергетического сенсора является способность отвечать (реагировать) на изменения уровней основных энергетических субстратов в плазме. β-Клетка выделяет инсулин в ответ на интегральные сигналы, поступающие от пищевых веществ (глюкоза и аминокислоты), гормонов (инсулин, глюкагоноподобный пептид 1-го типа - ГПП-1, соматостатин и адреналин) и нейротрансмиттеров (норадреналин и ацетилхолин). В связи с тем что β-клетка содержит рецепторы к инсулину, последний может также регулировать собственную секрецию посредством аутокринных регуляторных механизмов.

Новые экспериментальные модели, созданные на основе фармакокинетической инактивации калиевых каналов, позволили обнаружить механизм усиления секреции, также активируемый глюкозой.

Таким образом, развитию гипергликемии может способствовать любой из участников октета, не говоря уже о том, что большинство указанных дефектов тесно взаимосвязаны. Результатом такого взаимодействия являются хроническая гипергликемия и нарушение практически всех видом обмена.

В качестве примера можно упомянуть данные, свидетельствующие о том, что снижение сигналов со стороны ГПП-1 оказывает немедленные воздействия, в первую очередь на β-клетки ПЖ, вызывая структурные и функциональные нарушения. Нарушения структуры связаны с подавлением процессов неогенеза, пролиферации, репликации, уменьшением массы функционирующих β-клеток наряду с усилением апоптоза. Нарушения функции характеризуются уменьшением содержания инсулина в β-клетках одновременно со снижением его активной секреции.

В результате инсулин уже не контролирует секрецию глюкагона, в связи с чем развивается гиперглюкагонемия, что приводит к усилению продукции глюкозы печенью. Дефицит секреции инсулина также вызывает, с одной стороны, нарушения прандиальной регуляции, с другой - снижение утилизации глюкозы на уровне клеток-мишеней (мышцы, жир, печень). В финале все перечисленные события приводят к развитию хронической гипергликемии, следовательно ГТ, одновременно с развитием клинической симптоматики СД-2.

Чрезвычайно важно подчеркнуть, что связь гипергликемии с развитием микро- и макрососудистых осложнений у больных СД-2 установлена в целом ряде исследований. В связи с этим понятно стремление разработать четкие цели терапии применительно к гликемическому и метаболическому контролю, через призму низкого риска развития фатальных осложнений данного заболевания. В любом случае речь должна идти о многофакторном, комплексном, поэтапном, желательно патогенетически обоснованном лечении с учетом хронического течения заболевания, возраста больных и опасности эпизодов гипогликемии, гетерогенности метаболических нарушений, прогрессирующего уменьшения массы β-клеток и снижения функции, а также необходимости восстановления нарушенной секреции инсулина, гибкости навстречу личным потребностям пациента в достижении эффективного долгосрочного гликемического контроля. Приведенные данные позволяют нам по-новому оценить настоящее и будущее в управлении СД-2 (рис. 3). Рисунок 3. Современные подходы к снижению уровня глюкозы крови.

Обсуждая современные направления в терапии СД-2, следует в первую очередь указать следующие мероприятия:

- изменение образа жизни;

- интенсивная медикаментозная терапия гипергликемии;

- интенсивная терапия всех компонентов метаболического синдрома.

В связи с этим отмечено, что изменения образа жизни, в первую очередь направленные на снижение массы тела - рациональное питание и увеличение физической активности, - должны быть включены в программы лечения как важная часть управления СД.

Положительный эффект таких программ может отмечаться достаточно быстро, еще до того как будет зафиксировано существенное снижение массы тела. Однако ограниченный эффект применительно к снижению гликемии на длительной основе диктует необходимость назначения медикаментозной терапии большинству пациентам. Подчеркнуто, что выбор целей лечения и лекарственных средств, которые необходимо использовать для их достижения, должны быть индивидуальными для каждого пациента, балансируя между потенциальным снижением уровня гликированного гемоглобина и долгосрочным положительным влиянием на риск развития осложнений с побочными эффектами, переносимостью препарата и стоимостью лечения.

В то же время новейшие стратегии основываются на разработке следующих направлений:

- стимуляция пролиферации β-клеток;

- предотвращение апоптоза или некроза;

- вмешательство на уровне генетических и гуморальных факторов;

- запуск механизмов, регулирующих процессы экзоцитоза инсулина.

В связи с этим считаем необходимым обратить внимание на уникальные исследования, посвященные возможностям улучшения (восстановления) секреции инсулина при СД-2. Изучены 6 точек потенциального воздействия на уровне β-клеток ПЖ в плане улучшения секреции инсулина: 1) стимуляция метаболизма β-клеток ПЖ; 2) увеличение содержания в β-клетках Ca 2+ путем блокады калиевых зависимых от АТФ каналов; 3) увеличение содержания в β-клетках Ca 2+ путем действия на другие точки, кроме калиевых зависимых от АТФ каналов; 4) стимулирование усиливающих (амплифицирующих) путей в β-клетках ПЖ; 5) действие на рецепторы β-клеточных мембран; 6) действие на ядерные β-клеточные рецепторы.

Кроме того, существует большой перечень и других возможностей, которые разрабатываются и являются новой перспективой для больных СД-2. В частности, заместительная терапия амилином и его аналогами; лептин и лептиноподобные вещества; заместительная терапия адипонектином и его аналогами; антагонисты резистина; антагонисты α-фактора некроза опухоли; антагонисты глюкагона; супрессоры свободных жирных кислот; антагонисты нейропептида γ; ингибиторы гликирования.

Анализируя возможные перспективы, необходимо обратить внимание на исследовательские работы, посвященные идентификации генов, подозрительных на участие в развитии СД-2. Кроме того, важную роль могут играть результаты фармакогенетических исследований, касающиеся идентификации генетических вариантов, которые определяют различия ответа на противодиабетические препараты наряду с разработкой индивидуальных противодиабетических препаратов с большей эффективностью действия и минимальными побочными эффектами.

Широко изучаются новые классы фармакологических препаратов для контроля за гипергликемией: ингибиторы натриевых транспортеров глюкозы 2-го типа; активаторы глюкокиназы; антагонисты рецепторов глюкагона.

Представляют интерес перспективы использования сиртуинов - биологически активных веществ, вовлеченных в регуляцию гомеостаза энергии в организме человека.

В связи с огромным интересом и перспективой самого широкого применения практически во всех сферах медицины, в том числе диабетологии, нельзя не вспомнить о нанотехнологиях.

Обсуждая возможности нанотехнологий в диабетологии, в первую очередь следует упомянуть исследования М. Феррари и др., сконструировавших устройство, которое можно считать одним из первых приборов в наномедицине. Они создали тонкий силиконовый пенал, в котором содержались β-клетки ПЖ. Пенал покрыт специальным пористым материалом (диаметр нанопоры 20 нм). Следует отметить, что размеры поры были достаточно большими, чтобы позволить глюкозе и инсулину проходить через них, и достаточно маленькими, чтобы пропускать большие системные иммунные молекулы. Существует возможность имплантации таких пеналов под кожу больного СД, что позволит в течение времени осуществлять контроль за гликемией в системе обратной связи, без необходимости использовать сильнодействующие иммуносупрессоры.

Другой возможностью могло бы быть создание искусственной ПЖ. Такие приборы созданы в 1974 г., однако из-за их внушительных размеров применение их в широкой клинической практике оказалось затруднительным.

В настоящее время можно предположить, что нанотехнологии позволят решить и эту проблему. В качестве примера можно указать на уже разработанную длительно действующую сенсорную систему.

Следует также отметить разработку M. Radwant, посвященную использованию наносфер полиэтилцианоакрилата в качестве биоразрушаемого полимерного носителя для пероральной доставки инсулина. Введение такой наносистемы крысам со стрептозотоциновым диабетом приводило к хорошему сахароснижающему эффекту. Получатся ли такие же хорошие результаты в клинической практике, покажут дальнейшие исследования.

И, наконец, необходимо подчеркнуть, что делается много попыток по созданию искусственных β-клеток. При этом одна из многообещающих возможностей состоит в изменении расположения некоторых молекул на поверхности β-клеток с сохранением их функции, с одной стороны, и с другой - возможность обеспечения нормальной целенаправленной реакции на иммунную систему.

В заключении необходимо указать на некоторые аспекты организации помощи больным СД, так как для достижения существенных успехов в лечении необходимо сокращение пропасти между работами научных коллективов и реальным положением дел в практическом здравоохранении. В связи с этим наряду с перспективными научно-клиническими стратегиями следует разрабатывать и внедрять абсолютно необходимые для наших пациентов программы: своевременное установление диагноза; профессиональное обучение медицинских работников и создание у них должной мотивации; стартовое обучение больных; обучение в течение жизни; интенсивное, пожизненное консультирование по вопросам диетотерапии; фармацевтические препараты и приборы для самоконтроля; клинические службы; помощь и поддержка членов семьи; участие общества; активное участие страховых компаний.

Таким образом, повышение уровня оказания помощи больным СД и качества их жизни возможны только при условии реального объединения всех усилий. Многое уже сделано, но еще больше предстоит сделать.

Сахарный диабет, по словам многих специалистов в области здравоохранения, принимает характер эпидемического заболевания, так как все больше и больше людей страдают от него. При этом возраст людей, подверженных заболеванию, становится все более юным. И в группе риска встречаются не только те, у кого какой-либо из членов семьи был болен диабетом, но и те, у кого заболевание просто развилось с течением времени.

Тенденции меняются.

Раньше диагноз сахарный диабет звучал словно приговор, как, скажем, потеря конечностей, слепота, почечная недостаточность или преждевременная смерть. Но теперь дела обстоят уже не столь мрачно. В результате развития современных технологий и достижений в области медицины, многие больные сахарным диабетом могут наслаждаться долгой полноценной жизнью, как обычные люди.

1. Инсулин. Поскольку диабет вызывается недостатком инсулина, все больше и больше людей начинают применять различные методы введения этого гормона в организм, такие как:

2. Измерение сахара крови. Уровень сахара крови является очень важным фактором. Новые тенденции здесь включают в себя:

безболезненные глюкометры, которые позволяют диабетику следить за уровнем сахара в крови без болезненного прокалывания пальцев для взятия образцов крови;
глюкометр-браслет, который представляет собой устройство, непрерывно отслеживающее содержание сахара в крови.

пересадка донорских островковых клеток поджелудочной железы, которая может быть эффективна для больных с очень редкой формой сахарного диабета, а именно с 1 типом;
генная терапия, которая занимается выделением гена, отвечающего за производство инсулина.

4. Вакцина. В настоящее время проходит испытания вакцина, содержащая пептид, предотвращающий разрушение клеток поджелудочной железы, которая вселяет надежду на то, что больные сахарным диабетом смогут прожить более долгую жизнь, несмотря на свой недуг.

Перед началом применения любого препарата посоветуйтесь со специалистом и ознакомьтесь с инструкцией по применению.

Читайте также: