История открытия инсулина
В конце XIX века появились результаты научных исследований, которые приблизили ученых к открытию инсулина — ключевого вещества, отвечающего за обмен глюкозы в организме. В 1869 году ученый Пауль Лангерганс обнаружил группы клеток в поджелудочной железе, которые не участвуют в продукции ферментов. Их впоследствии назвали «островками Лангерганса» в честь исследователя.
Опыты на собаках, проведенные физиологом Оскаром Минковски и врачом Джозефом фон Мерингом в 1889 году, показали, что удаление поджелудочной железы у животных приводит к развитию сахарного диабета (СД). Однако при введении экстракта атрофированной поджелудочной железы у тех же собак симптомы СД исчезли, а уровень сахара в крови снизился. Это позволило сделать вывод, что поджелудочная железа отвечает за поддержание нормального уровня сахара в крови. Но какой именно гормон участвует в обмене углеводов, все еще оставалось неясным.
Исследователи ведущих университетов по всему миру пытались найти средство для лечения сахарного диабета, но успеха добились канадские врачи из Университета Торонто. Хирург Фредерик Бантинг и его помощник, молодой аспирант Чарльз Бест, продолжили проводить опыты на собаках. Они исследовали экстракт поджелудочной железы, чтобы найти гормон, отвечающий за усвоение сахара в организме. Летом 1921 года их усилия увенчались успехом: они открыли айлетин — гормон, который сегодня называется инсулином. Так появилось лекарство от диабета, которое искали на протяжении многих веков.
Первая инъекция инсулина была сделана 11 января 1922 года в Торонто 14-летнему Леонарду Томпсону. Уровень глюкозы в его крови снизился, однако в месте укола возникла аллергическая реакция из-за примесей. После дополнительной очистки препарата 23 января сделали еще один укол. С каждым днем пациент чувствовал себя лучше. Он набрал вес, и к нему вернулись силы.
Открытие Фредерика Бантинга и Чарльза Беста было удостоено Нобелевской премии 1923 года в области медицины и физиологии.
Типы диабета
Диабет может быть наследственным или приобретенным. Он делится на два типа:
- Первый тип — инсулинозависимый. Сахарный диабет этого вида проявляется в виде абсолютного дефицита инсулина в организме. Поджелудочная железа пациента или совсем не вырабатывает инсулин, или вырабатывает его в очень малом объеме. Болезнь чаще появляется у пациентов в молодом возрасте. По данным международной диабетической федерации (IDF), на первый тип приходится 10% всех диагностированных случаев болезни в мире.
- Второй тип — инсулиннезависимый. Возникает, когда клетки и ткани организма теряют чувствительность к инсулину, хотя уровень этого гормона в организме остается достаточным. Диабетом второго типа чаще болеют взрослые пациенты. По данным IDF, на этот вид СД приходится около 90% всех случаев. Симптомы диабета второго типа могут быть слабо выражены и появиться только через несколько лет после возникновения скрытого (латентного) диабета и появления осложнений. Этот вид диабета можно предотвратить при своевременной диагностике.
- Третий тип — гестационный диабет, который возникает у беременных женщин. Эта форма заболевания развивается из-за того, что гормоны, вырабатываемые во время беременности, блокируют действие инсулина, что приводит к недостаточному питанию клеток.
Сахарный диабет — гораздо более сложное заболевание, чем может показаться при простом делении на три типа. Разделение на подтипы гестационного и различных видов эндокринопатий (заболеваний, связанных с нарушением деятельности эндокринных желез) помогает оценить степень тяжести заболевания и индивидуальный риск развития осложнений. Выбор оптимального лечения также зависит от типа диабета.
По данным ВОЗ, 537 млн людей по всему миру болеют диабетом первого или второго типа.
Причины возникновения диабета
Диабет первого типа — аутоиммунное заболевание. Организм распознает свои клетки поджелудочной железы, которые в норме должны производить инсулин, как чужеродные. Из-за этого начинается процесс разрушения этих клеток, и организм не производит инсулин, необходимый человеку. По данным Всемирной организации здравоохранения, причины развития заболевания наверняка неизвестны, как и меры его профилактики.
По данным ВОЗ, избыточный вес и недостаточная физическая нагрузка — факторы, способствующие развитию диабета второго типа. Для людей, в крови которых циркулируют тела-маркеры аутоиммунных заболеваний, триггером диабета может стать стресс.
В отдельных случаях другие заболевания могут спровоцировать сахарный диабет. «Пациенты вспоминают, что перенесли инфекцию, ОРВИ, коронавирус и это стало предпосылкой к возникновению диабета», — рассказала врач эндокринолог клиники Фомина, кандидат медицинских наук Ольга Деревянко.
Риск заболеть диабетом второго типа выше, если:
- ослаблена иммунная система;
- есть хронические заболевания, особенно эндокринной и пищеварительной систем;
- есть недостаток физической активности;
- вы неправильно питаетесь;
- у вас есть вредные привычки — пристрастие к спиртным напиткам и курению.
По данным Международной федерации диабета, 50% людей с диабетом не знают о своем заболевании.
Состояние организма перед болезнью
Сахарному диабету второго типа предшествует стадия преддиабета. На этом этапе уровень глюкозы в крови уже повышен, но не настолько, чтобы врачи могли диагностировать болезнь.
До появления преддиабета или диабета второго типа у людей наблюдается инсулинорезистентность. Это состояние, при котором организм не может нормально перерабатывать собственный инсулин. Из-за этого начинается избыточная стимуляция этого гормона.
Инсулинорезистентность — основа для возникновения диабета второго типа. Некоторое время избыток инсулина помогает удерживать уровень сахара в крови в норме. Дебют заболевания возникает из-за того, что резервы организма истощаются со временем. Клетки организма, особенно в мышцах, печени и жировой ткани, перестают адекватно реагировать на инсулин. Когда пища переваривается и уровень сахара в крови повышается, инсулин обычно открывает двери клеток, позволяя сахару поступать внутрь и обеспечивать их необходимой энергией. Сахар — топливо для мышечных клеток, которое приводит их в движение. Однако при инсулинорезистентности сахар не может эффективно поступать из крови в клетки организма.
Между появлением инсулинорезистентности и увеличением уровня сахара в крови может пройти от нескольких лет до десятилетий. Кроме риска возникновения диабета второго типа, инсулинорезистентность повышает вероятность артериальной гипертензии, сердечно-сосудистых заболеваний, нарушений обмена липидов и ожирения. Когда эти заболевания возникают у пациента одновременно, специалисты называют это состояние метаболическим синдромом.
Симптомы и диагностика сахарного диабета
Оба вида диабета имеют схожую симптоматику, но при первом типе она проявляется ярче. К общим признакам болезни относят:
- упадок сил, бессонницу;
- утомляемость при незначительных нагрузках;
- мышечную слабость;
- головокружение;
- сухость кожи и слизистых оболочек;
- длительное заживление ран;
- учащенное сердцебиение;
- частое мочеиспускание;
- резкое изменение массы тела;
- снижение остроты зрения;
- сильную жажду;
- повышенный аппетит.
Диагностирует сахарный диабет врач-эндокринолог. Выявить заболевания помогают исследования:
- анализ крови на глюкозу;
- пероральный тест толерантности к глюкозе (ПТТГ);
- определение гликированного гемоглобина.
Лечение сахарного диабета
Диабет — неизлечимое заболевание, но его можно контролировать. Врач может назначить лечение, которое поможет поддерживать нормальный уровень сахара в крови и снизить риск будущих проблем со здоровьем. Задача терапии — снизить уровень глюкозы в крови и таким образом предотвратить развитие осложнений и устранить неприятные симптомы сахарного диабета.
Чтобы сдерживать развитие сахарного диабета, нужно:
- постоянно отслеживать уровень сахара в крови; для более эффективного контроля были разработаны новые системы для непрерывного мониторинга глюкозы, известные как НМГ;
- делать инъекции инсулина (проводить заместительную терапию), так как организм сам не вырабатывает это вещество при диабете первого типа; инсулинотерапия подбирается индивидуально для каждого пациента;
- принимать специальные лекарства, помогающие вырабатывать инсулин (при диабете второго типа), они стимулируют бета-клетки поджелудочной железы;
- соблюдать диету; врачи рекомендуют питаться не менее пяти раз в день небольшими порциями и выпивать не менее семи стаканов воды.
Диета при диабете второго типа должна включать:
- белки животного и растительного происхождения: нежирные виды мяса, например индейку или кроличье мясо, морепродукты, яйца и бобовые;
- жиры: творог жирности не более 5%, нежирные кисломолочные продукты, жирные сорта рыбы;
- медленные углеводы: крупы, ржаной хлеб;
- овощи в сыром и готовом виде: огурцы, капусту, зеленый горох, листовой салат, зелень, кабачки, баклажаны, помидоры и т. д.
При диабете врачи рекомендуют отказаться от:
- жирного мяса;
- продуктов с лактозой;
- продуктов с высоким гликемическим индексом: сахара, шоколада, белого риса, картофеля и др.;
- сладких фруктов;
- полуфабрикатов и колбасы.
Контроль уровня сахара в крови
Регулярные анализы крови на уровень глюкозы могут быть болезненными и утомительными. К тому же они позволяют узнать текущий уровень сахара в крови, но колебания показателей, такие как гипергликемия (повышенный уровень глюкозы в крови) или гипогликемия (пониженный уровень глюкозы в крови), могут остаться незамеченными. Для более эффективного контроля сахара в подкожной жировой ткани и быстрого реагирования на изменение показателей были разработаны новые системы непрерывного мониторинга глюкозы — НМГ (от английского: Continuous Glucose Monitoring). Эта технология незаменима для тех пациентов, которые часто измеряют уровень глюкозы и корректируют дозу инсулина.
Системы непрерывного мониторинга глюкозы (НМГ) состоят из трех основных компонентов: сенсора, передатчика и приемника. Сенсор устанавливается на животе или верхней части руки, к нему подключается измерительная нить, которая вводится в подкожную жировую клетчатку с помощью специального устройства. В этом месте сенсорная нить измеряет уровень сахара в тканевой жидкости примерно каждые 5 минут. Сенсор можно носить во время душа или плавания. В зависимости от модели, его нужно заменять каждые 6−14 дней, и эту процедуру диабетик может выполнить самостоятельно.
Текущее значение глюкозы можно увидеть на дисплее приемника. Кроме фактического значения, на экране отображаются стрелки, указывающие на тренды: поднимается ли уровень глюкозы, падает или остается стабильным. Если возникает риск гипер- или гипогликемии, приемник издает звуковой или вибрационный сигнал тревоги — это позволяет быстро отреагировать и предотвратить осложнения.
Измеренные значения сохраняются в течение дня и позволяют пациенту отслеживать динамику уровня глюкозы. Система НМГ помогает уменьшить количество измерений сахара в крови.
Лекарственная терапия
Диабет лечится препаратами, уменьшающими концентрацию сахара в крови. При необходимости назначают инъекции инсулина.
Инсулин — это белок (протеин). Лекарственный инсулин имеет химическую структуру, идентичную натуральному человеческому инсулину. Он производится с использованием биотехнологий с помощью бактерий или дрожжей. Аналоги инсулина также создаются биотехнологическим методом, но в отличие от натурального вещества их молекулярная структура изменена: добавляются или заменяются отдельные аминокислоты. Такие модификации позволяют регулировать начало и продолжительность действия инсулина.
Есть несколько форм терапии: схемы с двумя инъекциями в день (традиционная инсулинотерапия) и с несколькими инъекциями в течение дня (интенсивная инсулинотерапия). Основное различие между этими подходами в выборе типа инсулина, а также в частоте и дозировке его введения. Выбрать подходящий метод лечения поможет врач.
Последствия диабета
Основные органы-мишени при сахарном диабете — это сосуды глазного дна, почек и ног. Независимо от типа диабета — будь то первый, второй или гестационный, — повышенный уровень сахара в крови может в длительной перспективе нанести вред как мелким, так и крупным кровеносным сосудам, что, в свою очередь, сказывается на других органах — почках и органах сердечно-сосудистой и нервной систем.
Другие заболевания, такие как рак или неврологические расстройства, также могут быть связаны с сахарным диабетом. Заживление ран может стать более медленным, также люди с диабетом более склонны к развитию высокого артериального давления. Со временем на фоне диабета может развиваться атеросклероз, а также возможно поражение почек и глаз вплоть до слепоты.
Профилактика заболевания
Современные подходы к профилактике диабета позволяют уменьшить вероятность болезни. Для профилактики диабета критически важно контролировать общее количество калорий, и углеводов особенно. При поступлении чрезмерного количества глюкозы истощаются клетки поджелудочной железы, что может привести к развитию инсулинорезистентности. У пациентов с диабетом чаще случаются инфаркты и инсульты. Поэтому им критически важно следить за уровнем холестерина и артериальным давлением.
Не стоит пренебрегать и регулярными физическими нагрузками — они снижают риск возникновения диабета. Спорт играет ключевую роль в поддержании общего энергетического обмена, помогает контролировать вес и спасает от ожирения.
Профилактика и лечение сахарного диабета — комплексный процесс, требующий внимания к своему здоровью и изменений в образе жизни. Регулярные обследования у врача помогут вовремя выявить отклонения и принять меры.
Новые разработки в области лечения диабета
Медицина развивается в области заместительной терапии при диабете. Помимо инъекций, разрабатываются помпы-дозаторы для введения инсулина и системы мониторинга, которые связаны с помпой, чтобы лечение было более автономным. Идет постоянный контроль с помощью датчиков, которые посылают информацию на помпу, она предлагает оптимальную дозировку инсулина, а человек контролирует процесс и сам прибор.
Также появились медицинские средства для лечения диабета первого типа. Они помогают людям с диабетом вести нормальную жизнь или отсрочить дебют болезни. Вторая группа препаратов помогает при лабильном (тяжелом) течении диабета, при которой трудно компенсировать сахар с помощью инсулинотерапии. Они снижают потребность в инсулине и могут вызвать у пациента ремиссию на некоторое время. Об этом рассказала врач-эндокринолог клиники Фомина кандидат медицинских наук Ольга Деревянко.
Исследователи НОШ МГУ "Мозг, когнитивные системы, искусственный интеллект" разработали методику для прогнозирования оптимальных доз инсулина у пациентов с диабетом первого типа. С применением технологий искусственного интеллекта созданная система повышает точность лечения и снижает вероятность гипо- и гипергликемии. Результаты исследования опубликованы 31 октября 2024 года в Вестнике МГУ.
Другая группа исследователей под руководством профессора Василия Фомичева с факультета вычислительной математики и кибернетики МГУ разработала систему, использующую технологии машинного обучения и нейронных сетей для прогнозирования оптимальных доз пролонгированного (ночного) инсулина. Этот метод основывается на анализе данных, таких как уровни сахара и история инъекций, для определения необходимых доз пролонгированного препарата, которые пациент может вводить самостоятельно. Результаты тестирования системы показали точное прогнозирование оптимальных доз глюкозы для пациентов.
"Наша система способна значительно улучшить качество жизни людей с диабетом первого типа, помогая избежать резких колебаний уровня сахара во время сна", — подчеркнул заведующий кафедрой нелинейных динамических систем и процессов управления факультета ВМК МГУ Василий Фомичев.
Полностью вылечить диабет невозможно, но современная медицина позволяет контролировать болезнь, чтобы она не мешала нормальной жизни, работе или занятиям спортом. Для этого достаточно отслеживать уровень сахара в крови и следовать рекомендациям врача.