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Diabetologen und Diabetes-Patienten haben einen gemeinsamen Traum

Abstract zum Vortrag von Professor Dr. med. Olga Kordonouri, Chefärztin am Diabeteszentrum für Kinder und Jugendliche, Kinderkrankenhaus AUF DER BULT, Hannover, im Rahmen der Pressekonferenz zur 51. Jahrestagung der Deutschen Diabetes Gesellschaft (DDG) am 06. Mai 2016 in Berlin.

Die künstliche Bauchspeicheldrüse für Kinder und Jugendliche mit Typ-1-Diabetes

Wie weit ist das "Closed-Loop"-System?

Professor Dr. med. Olga Kordonouri Spätestens seit den 90er Jahren des letzten Jahrhunderts steht es fest: Eine intensivierte Insulintherapie mit mehrmaligen täglichen Injektionen oder mithilfe einer Insulinpumpe ist der Goldstandard für die Behandlung des Typ-1-Diabetes in allen Altersstufen. Eine engmaschige Kontrolle des Blutzuckers ist unabdingbar für die Berechnung des notwendigen Insulinbedarfs aber auch für das rechtzeitige Erkennen und Behandeln von zu hohen oder zu niedrigen Blutzuckerwerten. Neben diesen sehr intensiven und teilweise schmerzhaften Prozeduren ist der Blutzuckerverlauf häufig eine Achterbahn der Gefühle. Dies liegt u. a. an der Angst vor einer akuten Entgleisung aber auch an der Enttäuschung darüber, dass die Werte nicht immer optimal sind. Seit mehr als 50 Jahren ist es daher der Traum vieler Wissenschaftler eine Maschine zu entwickeln, die automatisch die Regulation des Blutzuckers übernimmt, sodass der Patient Blutzuckerwerte im erwünschten Bereich ohne gefährliche Unter- oder Überzuckerungen hat. Man spricht von einer "Künstlichen Bauchspeicheldrüse". Wie weit sind wir von diesem Traum heute entfernt?

Wie funktioniert die Künstliche Bauchspeicheldrüse heute?

Heutzutage besteht eine künstliche Bauchspeicheldrüse aus der Insulinpumpe, dem Sensor zur kontinuierlichen Glukosemessung im Unterhautfettgewebe, dem Blutzuckermessgerät zur Kalibrierung des Sensors sowie einem Computerprogramm das die automatische Steuerung der Insulinpumpe übernimmt. Alle Geräte können über Funkwellen miteinander kommunizieren. Daher sprechen wir auch von einem geschlossenen System (engl. Closed-loop).

Viele Wissenschaftler versuchen weltweit alle diese Komponenten so zu perfektionieren, dass ein optimales Closed-loop-System entsteht. Dafür brauchen wir Sensoren, die den Zuckergehalt sehr zuverlässig messen sowie einen guten Tragekomfort und eine lange Tragedauer haben, Insulinpumpen, die mit den anderen Geräten kabellos kommunizieren, Insulin, das noch schneller wirkt, als die bisher bekannten kurzwirksamen Insulinanaloga, aber auch Computerprogramme (Algorithmen), die eine sichere und effektive automatische Steuerung der Pumpe übernehmen.

Mittlerweile sind an verschiedenen Stellen weltweit Closed loop-Systeme entwickelt und erfolgreich bei jungen und älteren Patienten mit Typ-1-Diabetes getestet worden. Dazu gehören die Arbeitsgruppen um Prof. Hovorka in Cambridge/England, Prof. Tamborlane und Dr. Weinzimer in der Yale Universität, New Haven/USA, Dr. Kovatchev und Dr. Kobelli in der Virginia Universität, Charlottesville/USA sowie Dr. Russel und Dr. Damiano in Boston/USA. Bei allen diesen Systemen erfolgt die Insulinabgabe durch automatische Erhöhung oder Senkung der Basalrate. Für das Essen muss der Patient selbst einen Bolus abgeben. Das System von Drs. Russel/Damiano ist dadurch gekennzeichnet, dass neben dem Insulin auch automatisch Glukagon (das Gegenspielerhormon vom Insulin) über eine zweite Pumpe abgegeben wird. Wissenschaftlern aus der Arbeitsgruppe um Professor Philipp in Israel ist es gelungen, einen Algorithmus zu entwickeln, der ähnlich wie ein Arzt "denkt", daher auch der Name "MDLAP = Medical Doctor Logic Artificial Pancreas". Mithilfe der Fuzzy-Logic haben die Experten die ärztlichen Regeln bei der Therapie des Diabetes so programmiert, dass die Pumpe zur Anpassung der durch den Sensor gemessenen Glukosewerte die Basalrate erhöht bzw. verringert und bei Bedarf auch von allein einen kleinen Bolus abgibt. Bei allen oben genannten Closed-loop-Systemen gibt das System Alarm und schaltet sich ab, wenn eine Unterzuckerung nicht automatisch behandelt werden kann.

Das DREAM-Konsortium

Nachdem die israelische Arbeitsgruppe den MDLAP erfolgreich bei Jugendlichen und Erwachsenen mit Typ-1-Diabetes in Tel Aviv erprobt hat, bildeten Forscher aus Ljubljana/Slovenien um Professor Battelino und aus Hannover/Deutschland um Professor Danne und Professor Kordonouri 2011 das sogenannte DREAM-Konsortium (The diabetes wireless artificial pancreas consortium). Ziel dieser engen Zusammenarbeit ist die Weiterentwicklung des automatischen MDLAP-Closed-loop-Systems, sodass dies von Patienten mit Typ-1-Diabetes zur Steuerung der Blutzuckerwerte routinemäßig zu Hause eingesetzt werden kann.

Seitdem wurden mehrere Studien an allen drei oben genannten Standorten durchgeführt. Das MDLAP-System wurde über Nacht im Krankenhaus oder während eines Freizeit-Camps angewandt und auch zu Hause über Nacht, wo die Patienten das System abends selbstständig eingeschaltet haben und die Ärzte es telemedizinisch überwachten. Die Performance der künstlichen Bauchspeicheldrüse wurde immer mit der einer sensor-unterstützten Pumpentherapie unter vergleichbaren Bedingungen verglichen. In allen diesen Studien konnte eindeutig gezeigt werden, dass der Closed-loop einer Unterzuckerung viel besser vorbeugen konnte als die herkömmliche sensor-unterstützte Insulinpumpentherapie und dass die Patienten damit während der Nacht signifikant länger in einem guten Blutzuckerbereich zwischen 70 und 140 mg/dl lagen. Auch die Arbeitsgruppe um Professor Hovorka konnte zeigen, dass nach entsprechender Schulung eine unbewachte, selbstständige Anwendung des Closed-loop-Systems nachts über zwölf Wochen zu Hause bei Jugendlichen und Erwachsenen mit Typ-1-Diabetes vorteilhafter war als eine herkömmliche sensor-unterstützte Pumpentherapie.

Closed-loop rund um die Uhr

Damit war es folgerichtig, dass wir nun den nächsten Schritt unternehmen, nämlich die Etablierung eines Closed-loop Systems für die Behandlung des Diabetes rund um die Uhr. Da die ersten Versuche im Krankenhaus gezeigt haben, dass eine vollautomatische Lösung, d. h. die automatische Systemsteuerung und Insulinverabreichung nach Nahrungsaufnahme, mit erhöhten postprandialen Blutzuckerwerten einherging, werden in den aktuellen Studien sogenannte Hybrid-Systeme eingesetzt. Das heißt, der Patient kündigt dem System die Nahrungsaufnahme durch die Eingabe der Kohlenhydratmenge an und verabreicht dafür manuell den empfohlenen Mahlzeitenbolus. Die sonstige Insulinabgabesteuerung erfolgt automatisch entweder über die Basalrate oder über eine Kombination von Basalrate und kleinen automatischen Boli (MDLAP). In Israel haben bereits über 20 Jugendliche und Erwachsene mit Typ-1-Diabetes das MDLAP-System rund um die Uhr für 60 Stunden getragen. In Deutschland sind es aktuell fünf Erwachsene und fünf Jugendliche. Auch hier konnte eindeutig gezeigt werden, dass die Häufigkeit von Unterzuckerungen (Glukose < 63 mg/dl) signifikant abnahm und die Zeit im Zielbereich zwischen 80-140 mg/dl signifikant zunahm.

Welches sind die nächsten Schritte?

Im laufenden und kommenden Jahr werden verschiedene Closed-loop Systeme sowohl in den USA als auch in Europa, Australien und Israel bei hunderten von Patienten mit Typ-1-Diabetes aller Altersgruppen im Rahmen von großangelegten Studien unter ambulanten Bedingungen erprobt. Überprüft werden deren Effektivität und Sicherheit unter alltäglichen Stressbedingungen wie Sport, Infekten, verschiedenen Ernährungsgewohnheiten etc. sowie deren Akzeptanz.

Auch die Anwendung von Closed loop-Systemen bei "schwierigen" Patienten, z. B. solchen mit hohem HbA1c oder mit schweren Unterzuckerungen wird ein Fokus der Forschung in den kommenden Jahren sein. Auf die Frage eines Zuschauers beim letzten internationalen Diabetes Technologie Kongress in Mailand, wann nun mit einer Künstlichen Bauchspeicheldrüse für die Routinebehandlung des Diabetes zu rechnen sei, antwortete der Pionier Professor Phillip aus Israel: vor 2020!

(Es gilt das gesprochene Wort!)

Bildunterschrift: Professor Dr. med. Olga Kordonouri
Bildquelle: Deutsche Diabetes Gesellschaft (DDG)

zuletzt bearbeitet: 22.10.2016 nach oben

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