L’utilizzo del pancreas artificiale si estende anche a colore che hanno effettuato un intervento di chirurgia bariatrica, ma infonde glucagone anziché insulina

Il sistema controllato da algoritmo rileva i minimi imminenti e fornisce piccole dosi di glucagone liquido per aumentare la glicemia a livelli sicuri.

BOSTON – (8 gennaio 2020) – Il bypass gastrico migliora notevolmente la salute dei pazienti che scelgono di ricevere l’intervento chirurgico. L’ipoglicemia post-bariatrica, tuttavia, può essere una grave complicanza riscontrata dal 10 al 30 percento dei pazienti.

I ricercatori del Joslin Diabetes Center e della Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences hanno sviluppato un sistema a circuito chiuso che fornisce automaticamente ai pazienti una dose appropriata e necessaria di glucagone liquido per trattare questa condizione. Il sistema, composto da un monitor di glucosio continuo (CGM), il Dexcom G6, e una pompa di glucagone, tramite l’Omnipod DASH di Insulet, che comunicano tramite un’applicazione controllata da algoritmo, consentirebbe ai pazienti di svolgere le loro attività quotidiane senza la paura di immergersi in pericolosi livelli di zucchero nel sangue. Il successo del sistema è stato riportato il 13 novembre nel Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism.

“L’ipoglicemia post-bariatrica è una condizione profondamente mutante per i pazienti. Avere un’imprevedibile ipoglicemia che le persone non sono in grado di rilevare è davvero una situazione pericolosa”, afferma Mary Elizabeth Patti, MD, professoressa associata di medicina presso la Harvard Medical School, ricercatrice presso Joslin e autore senior sul documento. “Questo sistema fornisce un modo per aiutare le persone a mantenere il loro glucosio in un range sicuro.”

Oltre duecentomila persone negli Stati Uniti fanno un intervento di chirurgia bariatrica ogni anno. Alcuni tipi di questi interventi chirurgici non solo riducono le dimensioni dello stomaco, ma cambiano anche il modo in cui il cibo viaggia attraverso l’intestino. Di conseguenza, alti livelli di alcuni ormoni vengono rilasciati dall’intestino dopo aver mangiato e questi ormoni aumentano la produzione di insulina. Questi cambiamenti, in parte, spiegano la riduzione dei problemi associati all’obesità, incluso il diabete di tipo 2. Ma in alcuni pazienti, l’intervento chirurgico può indurre il corpo a produrre eccessivamente insulina, portando a forti cali dei livelli di glucosio nel sangue.

“L’ipoglicemia può essere molto invalidante”, afferma la dott. Patti. “Dal momento che non è prevedibile, le persone non possono pianificare in anticipo per esso. E se accade ripetutamente, le persone possono diventare inconsapevoli del fatto che il loro glucosio è basso. E se il glucosio è molto basso, possono avere alterazioni della funzione cerebrale e non essere in grado di pensare in modo chiaro. Con un’ipoglicemia più grave, possono avere perdita di conoscenza e richiedere l’assistenza di qualcun altro. Diventa una situazione piuttosto pericolosa.”

I trattamenti attuali per l’ipoglicemia post-bariatrica comprendono una pianificazione dei pasti rigorosamente regolati e farmaci per ridurre la produzione di insulina dopo i pasti. Una volta che si sviluppa un ipoglicemia, i pazienti devono consumare zucchero. Se il paziente ha perso conoscenza, un membro della famiglia potrebbe dover somministrare una dose di emergenza di glucagone, un farmaco che aumenta il glucosio. Questi trattamenti, tuttavia, spesso non sono sufficienti da soli e possono portare a oscillazioni insalubri dello zucchero nel sangue.

“Questo nuovo sistema automatizzato di rilascio del glucagone è uno sviluppo importante perché aiuta a proteggere questi pazienti dallo sviluppo di zuccheri nel sangue non rilevati o difficili da trattare”, afferma Christopher Mulla, MD, primo autore dello studio. “Il glucagone fornisce ai pazienti un trattamento che non comporta il consumo di cibo, che spesso hanno paura di fare, e non provoca rimbalzo degli zuccheri nel sangue elevati, che possono quindi innescare un altro basso livello di zucchero nel sangue.”

Il sistema è nato dalla collaborazione tra scienziati clinici e computazionali del Joslin Diabetes Center e della Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences. Il lavoro su questo sistema è iniziato circa quattro anni fa, quando il Dr. Patti ha realizzato che gli algoritmi del pancreas artificiale che erano stati sviluppati per curare il diabete dallo studio co-senior Dr. Eyal Dassau, direttore del gruppo di ricerca sull’ingegneria dei sistemi biomedici presso Harvard John A. La Paulson School of Engineering and Applied Sciences e il suo team potrebbero essere sviluppati allo stesso modo per rilevare, trattare e prevenire gravi ipoglicemie.

Il team ha testato se una pompa di glucagone e CGM potevano comunicare per fornire una dose adeguata di glucagone per trattare un imminente minimo. Durante questa prima fase, i medici dello studio hanno somministrato dosi di glucagone. In questo articolo appena pubblicato, il team ha chiuso il ciclo e ha permesso all’algoritmo del Dr. Dassau di rilevare livelli di zucchero nel sangue imminenti e fornire automaticamente una dose appropriata di glucagone sotto la supervisione del team medico.

“Il modo in cui lo guardiamo, è molto simile a come nella tua auto, hai un airbag”, afferma il dott. Dassau. “Non usi quell’airbag ogni volta che ti fermi a un semaforo, ma quando c’è un evento grave e c’è la necessità di prevenire la catastrofe, l’airbag verrà schierato. Usiamo la stessa idea per il sistema del glucagone: noi rileviamo, analizziamo e quindi forniamo automaticamente una mini-dose di glucagone “.

Dodici pazienti hanno partecipato allo studio, che si è svolto presso il Centro di ricerca clinica Joslin in due giorni separati. All’arrivo a Joslin, i pazienti sono stati agganciati a un CGM e una pompa che è stata riempita con glucagone o un placebo. Lo studio era in doppio cieco, il che significa che né il gruppo di studio né i pazienti sapevano quale farmaco fosse consegnato in quel giorno fino alla conclusione dello studio. Il team ha quindi indotto l’ipoglicemia in ciascun paziente e ha permesso all’algoritmo di prevedere imminente o rilevare l’attuale basso livello di zucchero nel sangue e fornire glucagone o placebo. I risultati di ogni giorno sono stati analizzati e confrontati.

“Mi ha fatto molto piacere che il sistema fosse in grado di rilevare costantemente l’ipoglicemia, e i pazienti fossero in grado di tollerare la piccola dose di glucagone che abbiamo usato e questa fosse efficace”, afferma la dott. Patti. “Abbiamo usato circa un terzo della solita dose di glucagone per il salvataggio di emergenza, e questo era sufficiente per aumentare il glucosio senza causare un alto livello di glucosio”.

Una dose troppo elevata di glucagone può portare al vomito e ad altri sintomi di iperglicemia, che si verifica spesso in pazienti a cui sono state somministrate dosi di emergenza per ipoglicemia. Questo nuovo sistema a circuito chiuso ha ridotto significativamente il rischio di un trattamento eccessivo. “Questo è uno dei vantaggi dell’automazione e dell’esecuzione di un circuito chiuso. Puoi iniziare con una dose molto bassa di glucagone quando è necessario e aggiungere una piccola dose aggiuntiva se indicato senza sovradosaggio”, afferma il dott. Dassau.

Il team ha già iniziato ad adattare l’algoritmo da un’applicazione per computer a un telefono cellulare in preparazione per la fase successiva di una sperimentazione clinica, che invierà l’intero sistema a casa con i partecipanti allo studio per testarlo in un ambiente reale.

“Riteniamo che fornirà un’opzione terapeutica particolarmente utile”, afferma il dott. Patti. “L’uso del sistema per rilevare un livello grave imminente e trattarlo prima che diventi insicuro sarebbe così importante per migliorare la sicurezza e la qualità della vita dei pazienti con questo tipo di ipoglicemia.”