Artificial pancreas development in type 1 diabetic patients

Introduzione: Nei pazienti affetti da diabete mellito di tipo 1, il buon controllo glicemico si associa con la riduzione delle complicanze. Tuttavia solo una parte di questi pazienti, anche se trattati con sistemi per il monitoraggio in continuo della glicemia e con microinfusori per la somministrazione in continuo di insulina (SAP therapy), raggiungono un controllo metabolico soddisfacente. Diversi gruppi di studio stanno sviluppando sistemi automatici, chiamati pancreas artificiale o sistemi ad ansa chiusa (CLC, closed loop control). Tale sistema è costituito da una pompa insulinica (microinfusore), da un sistema per il monitoraggio in continuo della glicemia e da un algoritmo di controllo in grado di modificare la velocità di infusione di insulina in maniera automatica, sulla base dei valori registrati dal sensore glicemico. Materiali e metodi: abbiamo valutato l'efficacia e la sicurezza del nostro modello di Pancreas Artificiale nei confronti della SAP therapy. Nel nostro modello di pancreas artificiale l'algoritmo di controllo è installato all'interno di uno smartphone (DiAS, Diabetes Assistant), in grado di comunicare via bluetooth con il sistema di monitoraggio in continuo della glicemia e con il microinfusore. Abbiamo portato a termine 5 studi, che saranno oggetto di questa tesi, nei quali abbiamo testato il sistema a domicilio del paziente, dapprima durante la notte, in seguito per l'intera giornata e per periodi progressivamente piu lunghi fino ad arrivare a 6 mesi di utilizzo. Abbiamo quindi testato il sistema in ambito pediatrico. Risultati: in un trial cross over randomizzato della durata di 2 mesi in cui si utilizzava il pancreas artificiale durante la sera e la notte, confrontato a SAP Therapy, l'utilizzo del sistema portava ad un incremento del tempo trascorso in target (70-180 mg/dl), dal 58.1% al 66.7% ( P < 0.0001), ad una riduzione della glicemia media, (162 mg/dl vs 167 mg/dl, P=0.0053) e del tempo trascorso in ipoglicemia (<70 mg/dl) dal 3.0% al 1.7% (P < 0.0001) e a una riduzione dei valori di emoglobina glicata. Il proseguimento di tale studio prevedeva l'utilizzo del pancreas artificiale per l'intera giornata per un mese, dimostrando nei confronti della SAP therapy, un miglioramento del tempo trascorso in target (64.7 ± 7.6% vs. 59.7 ± 9.6%, P = 0.01) e una riduzione del tempo trascorso in ipoglicemia (1.9 ± 1.1% vs. 3.2 ± 1.8%, P = 0.001). In un terzo trial abbiamo valutato un differente algoritmo di controllo per 2 settimane durante il periodo notturno e per 2 settimane durante l'intera giornata, paragonando tali periodi a settimane di SAP therapy. Durante il periodo notturno il pancreas artificiale ha ridotto il tempo trascorso in ipoglicemia dal 3.0% al 1.1% (P < 0.001), incrementato il tempo in target dal 61% al 75% (P < 0.001) ridotto la glicemia media da 163 a 150 mg/dL (P = 0.002). Allo stesso modo il pancreas artificiale ha migliorato il controllo glicemico anche nelle 24 ore, riducendo il tempo trascorso in ipoglicemia dal 4.1% al 1.7% (P < 0.001), incrementando il tempo trascorso nel target dal 65% al 73% (P < 0.001), riducendo il tempo trascorso in iperglicemia dal 32% al 25% (P = 0.001). Confrontando l'utilizzo notturno del pancreas artificiale con l'utilizzo nelle 24 ore si è osservata un ulteriore riduzione del tempo trascorso in ipoglicemia con l'utilizzo del sistema per l'intera giornata. Un sottogruppo di pazienti ha proseguito l'utilizzo del pancreas artificiale per ulteriori 5 mesi, confermando l'efficacia del sistema (tempo in target:77% vs. 66%, P<0.001, tempo in ipoglicemia: 4.1% vs 1.3%, P < 0.001, tempo in iperglicemia 31% vs 22%, P = 0.01). Infine abbiamo testato il sistema in una popolazione pediatrica durante un campo scuola estivo, arruolando pazienti diabetici di età compresa tra i 5 e i 9 anni. Durante il periodo notturno il pancreas artificiale ha portato ad una riduzione delle ipoglicemie (P < 0.002), senza differenze riguardo il tempo trascorso nel target. Durante le 24 ore si osservava una riduzione del tempo trascorso in ipoglicemia, dal 6.7% al 2.0% (P < 0.001), ma un incremento della glicemia media (147 mg/dL vs. 169 mg/dL, P < 0.001) e una riduzione dle tempo trascorso nel target (63.1% vs. 56.8%, P = 0.022). Conclusioni: questi risultati hanno dimostrato la sicurezza e l'efficacia del nostro modello di pancreas artificiale. Sono ovviamente necessari alcuni miglioramenti per portare ad ottimizzare il controllo in ambito pediatrico e durante le ore diurne.