Исследователи из США выяснили, как разные способы введения инсулина влияют на развитие мозга у подростков с диабетом первого типа. Обычно эта болезнь вызывает изменение структуры мозга и приводит к снижению когнитивных способностей. Но как оказалось, у тех, кто использовал продвинутую инсулиновую помпу (которая сама рассчитывает и выводит в кровь нужную дозу инсулина), мозг развивался как у здоровых подростков, а также был выше балл в тесте на образное мышление. А вот подросткам, которые использовали инсулин в шприце или обычную помпу, избавиться от этих последствий диабета не удалось. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.
Сахарный диабет первого типа называют ювенильным, потому что чаще всего его диагностируют в раннем возрасте. В этом случае разрушаются бета-клетки поджелудочной железы, и организму не хватает инсулина. Из-за этого ткани не могут захватывать глюкозу, и она накапливается в крови, вызывая гипергликемию. Это состояние приводит к постепенному разрушению кровеносных сосудов, из-за чего страдают сердце, почки и нервная система. Гипергликемию также связывают с изменениями в структурах мозга и снижением когнитивных способностей. Причем эти эффекты, полученные в детстве, сохраняются надолго.
Люди с диабетом первого типа должны регулярно получать инсулин. Чтобы узнать необходимую дозу, они отслеживают уровень сахара в крови и рассчитывают, сколько именно препарата ввести. Если ввести недостаточно инсулина, то гипергликемия сохранится, а если переборщить — уровень глюкозы может упасть до критически низких значений.
Аллан Рейс (Allan L. Reiss) из Стэнфордского Университета вместе с коллегами задались вопросом: могут ли более современные способы доставки инсулина минимизировать последствия для развивающегося мозга подростков. Классический способ — шприц или шприц-ручка. Кроме них есть помпы. Некоторые из них — системы с открытым контуром, то есть вводят инсулин по заданным настройкам (например, раз в час), или пациент может управлять ими в ручном режиме. Более продвинутыми считаются помпы с замкнутым контуром или системы закрытой петли. Мы уже писали о таких устройствах и их клинических испытаниях. По сути, это искусственная поджелудочная железа, которая непрерывно отслеживает гликемию и вводит нужное количество инсулина без вмешательства и контроля со стороны пациента.
Авторы работы в течение шести месяцев обследовали 42 подростков, которые получали инсулиновую терапию. Половина пользовалась помпой с замкнутым контуром, вторая — инъекциями или помпой с открытым контуром (стандартная терапия). За полгода наблюдений в обеих группах уровень сахара оставался в пределах нормы, однако среди пациентов с продвинутой помпой отмечали меньшие перепады гликемии в течение дня (p = 0,044) и ночи (p = 0,036).
У подростков в норме постепенно увеличивается объем белого вещества, а серое вещество коры и сама кора — уменьшаются в размерах. Исследователи заметили, что у испытуемых с системой закрытой петли площадь и толщина коры уменьшились сильнее, чем у первой группы. При этом ученые не обнаружили межгрупповых различий в размерах гиппокампа — области мозга, чувствительной к изменению уровня сахара в крови. Кроме того, исследователи обратили внимание на хвостатое ядро — область мозга, которая участвует в развитии когнитивных способностей в подростковом возрасте. В норме ее объем должен снижаться. При использовании системы с замкнутым контуром объем хвостатого ядра уменьшался, а в первой группе этого не происходило.
Затем у подростков измерили фракционную анизотропию белого вещества. Чем выше ее значение, тем меньше повреждены миелиновые оболочки аксонов, плотнее расположены миелинизированные волокна и чаще вода диффундирует вдоль аксонов. То есть эта величина характеризует степень упорядоченности структур мозга, необходимой для поддержания его функций. У подростков с помпой закрытой петли уровень фракционной анизотропии прирос сильнее, чем у первой группы (p = 0,03).
Наконец, испытуемым предложили тесты на когнитивные способности. У подростков, получающих инсулин с помощью продвинутых помп, результаты теста на образное мышление оказались выше, чем у второй группы (p = 0,009). Также исследователи провели тест на вербальное понимание и полномасштабный IQ-тест. Существенных отличий между группами они не заметили. Но внутри каждой группы был виден небольшой прирост баллов за оба теста за полгода — подростки со стандартной терапией улучшили свой балл за IQ-тест в среднем на 0,55, а те, кто пользовались искусственной поджелудочной, — на 1,20. Ученые заметили, что, чем меньше был уровень глюкозы на момент начала использования продвинутой помпы, тем больше баллов подростки получали за тесты спустя полгода. Но если изначальный уровень глюкозы в крови был высокий, то прогресс не был таким сильным.
Таким образом, ученые обнаружили, что постоянный контроль уровня глюкозы в крови с помощью инсулиновых помп с замкнутым контуром может восстановить нейротипичную структуру мозга, тем самым отменив последствия диабета. Но чтобы убедиться в этом, исследователям предстоит обследовать больше пациентов — и подключить к исследованиям группу подростков без диабета.
Сегодня инсулиновая терапия — золотой стандарт помощи людям с сахарным диабетом. Но ученые работают над пересадкой донорских бета-клеток, чтобы поджелудочная железа снова начала вырабатывать инсулин. Пока им не удалось полностью отказаться от инъекций.