Pàncrees artificial

El pàncrees artificial és una tecnologia en desenroll per a ajudar a les persones en diabetis a controlar automàticament els seus nivells de glucosa en la sanc proporcionant-los un substitut endócrino en les funcions d'un pàncrees saludable.

Hi ha vàries funcions importants exócrinas (sistema digestiu) i endócrinas (hormonas) en el pàncrees, pero és la falta de producció d'insulina lo que motiva a crear un substitut. Mentres l'estat actual de les teràpies per a reemplaçar l'insulina siga apreciada per la seua capacitat de salvar vides, la tasca de regular els nivells de sucre en la sanc en solament insulina és difícil i inadequada.

Les dos metes del pàncrees artificial són:

1. Millorar les teràpies de tongada d'insulina fins que el control glicémico siga pràcticament normal i tan obvi per haver evitat les complicacions/prognosis de la diabetis mellitus causada per hiperglicemia.
2. Per a facilitar la càrrega de la teràpia per als pacients en insulinodependencia.

Els diferents acostaments baix consideració inclouen: L'acostament per mig d'equip mèdic – usant una bomba d'insulina baix el control teòric/”closed loop control” , usant senyes reals i actuals provinents d'un monitor de glucosa en la sanc/ censor continu de glucosa en la sanc. L'acostament per la bioingenierico – el desenroll d'un pàncrees artificial compost de teixit biocompatible de cèlules beta(ß). Quan siga implantat quirúrgicament, els illots del teixit es comportaren en el pàncrees (endocrinamente) i serà viable per anys. L'acostament per teràpia de gens – l'infecció terapèutica d'una persona diabètica , provocada per un virus genèticament creat per ingeniers , causa un canvi en el ADN de les cèlules intestinals per a que es convertixquen en cèlules productores d'insulina.

Fisiologia Endocrina del Pàncrees

El pàncrees produïx tres hormones importants per al control de la glucemia: Insulina: Baixa els nivells de glucosa en sanc. Amilina: Ralentisa la digestió i l'entrada de glucosa al torrent sanguíneu, i temporalment suprimix la lliberació de glucosa. Glucagón: Aumenta els nivells de glucosa en sanc.

Despuix de l'ingesta de carbohidrats els nivells de glucosa s'eleven. Conforme la glucosa i la sanc fluïxen cap al pàncrees ocorre la secreció de amilina i insulina cap al torrent sanguíneu, per part de les cèlules beta del pàncrees, com a resposta a una glicemia elevada. En la presència de glucosa estos impulsos d'insulina són produïts cada 4 a 6 minuts. L'insulina provoca que la glucosa abandone la circulació sanguínea i siga depositada en les cèlules de múscul i fege. Si la glucosa en sanc s'eleva, insulina adicional és secretada per a contrarrestar-la. Igualment, mentres es dona la secreció d'insulina de les cèlules beta dels Illots de Langerhans del pàncrees, també se secreta amilina al torrent sanguíneu. La amilina disminuïx el buidament gàstric i inhibix la lliberació de glucagón per part de les cèlules alfa del pàncrees. L'efecte de la amilina és la disseminació de la glucosa despuix del pic que es genera en consumir aliments; reduïx d'esta manera la cantitat d'insulina necessària per a processar la glucosa. Conforme els nivells de glucosa en sanc vagen disminuint, el pàncrees deixa de secretar insulina i amilina. Si els nivells de glucosa sérica baixen massa, les cèlules alfa del pàncrees començaran a secretar glucagón al torrent sanguíneu. El glucagón provoca la lliberació de la glucosa almagasenada en el fege al torrent sanguíneu. Aixina, les tres hormones funcionen com un sistema per a mantindre els nivells de glucosa sérica en equilibri. A través de descàrregues d'insulina, tal com ho fa un pàncrees no diabètic, l'objectiu d'un pàncrees artificial és conseguit.

Quan les cèlules beta produïxen insulina a partir de la proinsulina, un pèptid de conexió (o pèptid C) també es fabrica i es llibera en el torrent sanguíneu. L'absència de pèptid C en la sanc indica que l'insulina no ha segut lliberada pel pàncrees, i este fet confirma el diagnòstic de la diabetis tipo 1.Anteriorment es creïa que el pèptid C era només un subproducte de la producció d'insulina natural; no obstant, estudis recents sugerixen que el C-pèptid eixercix efectes terapèutics beneficiosos sobre la neuropatía diabètica nociceptiva.

Idealment, per a replicar la funció natural del pàncrees lo millor possible, un pàncrees artificial deuria algun dia poder reemplaçar totes les funcions endocrinas beneficioses perdudes, incloent l'administració d'insulina, la amilina, glucagón, i pèptid C.

Teràpia d'insulina

La bomba d'insulina és usada per a suministrar insulina basal contínuament i insulina de la birla a l'hora de menjar pressionant botons. Abans del menjar, un valor de glucosa en la sanc és introduït en la bomba per a calcular la correcció de la birla per a dur el nivell de glucosa al valor ideal

En persones insulinodependientes, els nivells de glucosa en sanc han segut més o menys controlats usant insulina sola. El número de grams de carbohidrats és estimat medint el menjar, i les mides són usades per a determinar la cantitat d'insulina necessària per a “cobrir” el menjar. El càlcul està basat en un simple model de cicle obert: una proporció d'insulina a carbohidrats (basats en èxits passats) és multiplicada pels grams de carbohidrat per a calcular les unitats de glucosa necessitades. La cantitat d'insulina és després ajustada basant-se en una mida de la glucemia abans del menjar (la birla de l'insulina incrementat per a un alt nivell de sucre o la birla disminuïda i retardat per a un baix nivell de sucre). L'insulina és injectada o infundida subcutànea, i entra el torrent sanguíneu en aproximadament 15 minuts. En acabant de que l'insulina ha actuat en el torrent sanguíneu, els nivells de glucosa en sanc poden ser medits una atra volta i ajustats en una injecció d'insulina, o menjant més carbohidrats, fins a alcançar un equilibri. El model conta en els requisits per a realment imitar el suministrament pancreàtic normal d'insulina en el fege per a alcançar una adequada estimulació hepàtica i per a causar les funcions normals induïdes per insulina; per això, el dispositiu d'infusió intravenosa serà necessari fins que un atre sistema siga capaç de distribuir les concentracions als portals de venes. Existixen algunes diferències notables en la tongada insulina comparada en les funcions de suministración pancreàtica de l'insulina.

1. La dosis d'insulina és prevista basada en el menjar medit (en a on la precisió dels carbohidrats medits és difícil) mentres que l'insulina pancreàtica és lliberada en resposta proporcionalment als nivells actuals de glucosa en sanc;
2. L'insulina pancreàtica és transferida a les venes porta, en a on es dirigix casi directament al fege, el qual és el principal orgue almacenador de glucógeno (50% de l'insulina produïda és amprada pel fege)
3. L'insulina pancreàtica és pulsátil lo que ajuda a mantindre la sensibilitat als teixits hepàtics.
4. L'insulina injectada és administrada subcutáneamente (baix de la pell) pero no directament al torrent sanguíneu, per lo que hi ha un retart en acabant de que l'insulina va ser injectada parell a reduir els nivells de glucosa en sanc (encara que açò pot compensar-se injectant l'insulina 15 minuts abans de menjar).
5. La teràpia en insulina reemplaçada no inclou a la amilina (encara que, Symlin és ara disponible per al seu us), que pot reduir la necessitat d'insulina en un 50%.

1. L'insulina reemplaçada és dosificada com un millor compromís en l'us agressiu per a baixar el nivell de glucemia en menjar, pero també en un us conservador per a evitar un baix nivell de sucre post-prandial (despuix de menjar) per un excés d'insulina. Mentres, les lliberacions d'insulina pancreàtica són més agresivamente i inclou la lliberació automàtica del glucagón, al final del cicle de l'insulina, per a controlar els nivells de glucosa en sanc i evitar la hipoglucemia.

Una bomba d'insulina per a infundir insulina de ràpida acció, és el primer pas per a estimular la funció del pàncrees. La bomba pot suministrar en molta precisió chicotets increments d'insulina comparat en una injecció, i els seus controls electrònics permeten modificar a la birla durant el temps per a que coincidixca en el perfil requerit per a una situació donada. La bomba d'insulina és controlada per l'usuari per a birla basada una mida de glucemia recent i un estimat dels grams de carbohidrats consumits. Este acostament predictiu és considerat cicle obert. Una volta que la birla ha segut calculat i suministrat, la bomba contínua suministrant insulina en el seu estat basal en la manera en la que va ser programada en els controls de la bomba basats en les prediccions de necessitat d'insulina de l'usuari.

Mentres que la tongada de l'insulina és vist com una teràpia salvadora de vides, el seu us pràctic en el control dels nivells de glucosa en sanc per a evitar les complicacions a llarc determini associats en la hiperglicemia, no són els ideals. D'igual manera, és d'acort general que encara que en un rigorós control de la glucosa, existix un número significante de pacients que desenrollen les complicacions de la diabetis. Per això, una de les metes del pàncrees artificial deuria ser normalisar el metabolisme de lípits i carbohidrats al mínim.