Jednotlivé odbery krvi na vyšetrenia často neodhalia skutočné výkyvy koncentrácie glukózy v krvi. Kredit: Medtronic.

Na rozdiel od cukrovky 2. typu pacienti s cukrovkou 1.typu, často mladí alebo aj malé deti, nemajú zachovanú vlastnú sekréciu inzulínu, ktorá by nedostatok podávaného inzulínu dokázala doplniť. Liečba je náročnejšia na presné dávkovanie, pričom opakované poddávkovanie urýchľuje vznik komplikácii v dôsledku vysokej koncentrácie glukózy v krvi (hyperglykémie) a každé predávkovanie je buď potenciálne život ohrozujúce, alebo aspoň postupne buduje fenomén neuvedomenia si hypoglykémie (nízkej koncentrácie glukózy v krvi).

Fungovanie nervovej sústavy je závislé na okamžitej dostupnosti glukózy a jej nedostatok vyvoláva najskôr charakteristické príznaky (potenie, hlad, zmätenosť) a nakoniec končí bezvedomím. Dlhotrvajúci nedostatok glukózy vedie k nenávratnému poškodeniu mozgu, opakované kratšie epizódy k jeho postupnému poškodzovaniu. Po postupnej strate typických príznakov následkom opakovaných epizód hypoglykémie bývajú poklesy koncentrácie glukózy ešte závažnejšie a rozpoznanie tejto situácie je oveľa náročnejšie, pretože nízka koncentrácia glukózy spravidla trvá krátko, potom zasiahnu regulačné mechanizmy organizmu a je ťažké zachytiť ju jednotlivými odbermi krvi. Reakciou organizmu je výrazné, niekedy až extrémne zvýšenie koncentrácie glukózy (mobilizáciou rezerv a inými mechanizmami). Trvá podstatne dlhšie, takže je vyšetreniami zachytená len následná vysoká koncentrácia glukózy, spravidla interpretovaná ako následok nedostatočnej dávky inzulínu, táto je potom ešte zvýšená a bludný kruh sa uzatvára. Pacient žije mesiace až roky v bludnom kruhu, s nevysvetliteľnými psychickými poruchami, občas bezvedomím, často priberá v dôsledku pocitu hladu a v dôsledku prevažujúcich hyperglykémii trpí rýchlo sa rozvíjajúcimi komplikáciami cukrovky. Záchranou pre takýchto pacientov bol v minulosti len veľmi pozorný a erudovaný špecialista, doslova majster nad majstrov, pretože bežným diabetológom takéto situácie unikali. Zaradili ich do kategórie labilných diabetikov (anglicky "brittle diabetes"), ktorých liečba sa javila nenastaviteľná.

Jednorazové vyšetrenie glykémie pomocou glukometra - stále štandard v diabetológii. Kredit: Onetouch (onetouch.com).

Pomoc takýmto pacientom nakoniec prišla z inej strany. Najmenej polstoročie totiž žije myšlienka umelého pankreasu - zariadenia, ktoré by automaticky meralo pacientovi koncentráciu glukózy v krvi (glykémiu) a podľa nej podávalo inzulín (poznámka pre menej znalých medicínskej stránky: pankreas - slinivka brušná je orgán, obsahujúci B-bunky, produkujúce inzulín podľa okamžitej potreby organizmu) Na pohľad jednoduchý princíp pri realizácii narazil na množstvo prekážok. Dávkovače inzulínu sa viacmenej úspešne používajú už desaťročia ako inzulínové pumpy, ale vymyslieť dobrý algoritmus pre dávkovanie sa podarilo len pred niekoľkými rokmi. A najväčším kameňom úrazu sa ukázalo meranie glykémie (koncentrácie glukózy v krvi).

Pôvodne sa počítalo s použitím elektrochemického glukózového senzora, ktorý využíva oxidáciu glukózy za prítomnosti enzýmu glukózooxidázy a meria množstvo vznikajúceho peroxidu vodíka. Čo však dobre fungovalo v laboratóriu, trpelo nekonečnými zádrhelmi v prostredí živého organizmu. Pokrokom bolo, keď sa nakoniec podarilo zostrojiť miniatúrne, ale dosť drahé zariadenie, zavádzané do podkožia so životnosťou niekoľkých dní, ktoré bolo treba najmenej raz denne kalibrovať pomocou vyšetrenia koncentrácie z odberu krvi. Pre diabetológov to ale bola prelomová pomôcka. Umožnila odhaliť aj pacientami nevnímané mierne poklesy glykémie počas spánku, po ktorých bola regulačnými mechanizmami organizmu neprimerane zvýšená ranná koncentrácia glukózy (kedysi označované ako Szomogyiho alebo dawn fenomén). Toto bývala mylne interpretovaná ako následok nedostatočnej večernej dávky inzulínu a korekcia liečby sa uberala nesprávnym smerom. Výrazne sa pokročila aj identifikácie pacientov s fenoménom neuvedomenia si hypoglykémie a nová technológia umožnila ich správnu liečbu.

Skutočná revolúcia v glukózových senzoroch začala pred niekoľkými rokmi. Nielenže sa podarilo zostrojiť elektrochemický senzor s niekoľkomesačnou životnosťou, ale začali sa veľmi rýchlo objavovať miniatúrne merače na rôznych iných princípoch, niektoré aj neinvazívne - bez potreby zavedenia do tela. Jednoduchá obsluha a komunikácia cez smartfón sa ponúka bežne a bonusom viacerých výrobkov je možnosť komunikácie priamo s inzulínovou pumpou. Na druhej strane, nie všetky prístroje majú certifikáciu na používanie ako zdravotnícke zariadenie, čo súvisí s vysokými nárokmi na presnosť a spoľahlivosť.

Neinvazívny glukózový senzor Glucowise. Kredit: Glucowise

Medzi dnešnými elektrochemickými glukózovými senzormi sa dajú nájsť aj také, ktoré už nepotrebujú kalibráciu pomocou vyšetrenia vzorky krvi (Dexcom Mobile, Eversense) a niektoré sú schopné spolupracovať s vybranými typmi inzulínovej pumpy - prinajmenšom dokážu zastaviť podávanie inzulínu po zistení hypoglykémie, ale môžu byť aj súčasťou systému, pracujúceho v uzatvorenej regulačnej slučke - umelého pankreasu (napr. Minimed Paradigm a iné zariadenia Medtronics).

Elektrochemické merače s mikroelektródou tenšou, ako pol milimetra, ktorej zavedenie do podkožia je nebolestivé sa zaraďujú medzi minimálne invazívne (FreeStyle Libre Pro, K´Watch). Libre Sense Glucose Sport Biosensor z kolekcie senzorov pre šport je napríklad možné nosiť aj ako náušnicu. Iné zariadenia používajú princíp reverznej iontoforézy k získaniu vzorky intersticiálnej tekutiny (SugerBEAT). V konečnej fáze vývoja je aj elektrochemický senzor na neinvazívne meranie koncentrácie glukózy v slzách (NovioSense).

Senzor FreeStyle Libre, určený aj pre šport, monitoruje glykémiu kontinuálne. Kredit: Freestyle Libre Continuous.

Plne neinvazívne glukózové senzory používajú na meranie interakciu optickej, elektrickej alebo termálnej energie s glukózou v intersticiálnej tekutine alebo tkanive, alebo meranie fyziologických prejavov, ktoré sú proporcionálne závislé od koncentrácie glukózy. Neinvazívne meracie zariadenia sa však stále potýkajú s nepresnoťami, takže majú problémy so získaním certifikácie lekárskeho prístroja. Tomu sa nemožno diviť, pretože chybné merania môžu napríklad v prípade nerozpoznanej hypoglykémie viesť aj k ohrozeniu života.

Senzory na báze infračervenej spektroskopie v pásme NIR (blízke infračervené pásmo) sa potýkajú s problémom interferencie, ale niektoré sa napriek tomu už používajú, aj keď ich presnosť nie je optimálna (Tensor Tip Combo glucometer, CNOGA Medical). U iných prebiehajú klinické testy, podobne, ako v prípade zariadenia, pracujúceho na princípe transmisnej spektroskopie v pásme milimetrových rádiových vĺn (GlucoWise, Mediwise).

Dizajnová náušnica, skrývajúca senzor SenseGlucose. Kredit: University of Huddersfield.

Riešením pomocou kombinácie viacerých fyzikálnych princípov meraní je GlucoTrack (Integrity Applications), zariadenie, ktoré sa pripevňuje na ušný lalok. Ani ono však nedosahuje potrebnú spoľahlivosť meraní. Nakoniec, vo fáze laboratórnych testov sú sľubné neinvazívne senzory na báze mikrovlnného rezonátora. Tieto majú veľkosť niekoľkých milimetrov, nepotrebujú zdroj energie a stačí ich len pripevniť na kožu.

Väčšina glukózových senzorov má spoločnú nevýhodu - merajú koncentráciu glukózy v intersticiálnej tekutine, ktorá sa o niečo časovo oneskoruje za koncentráciou glukózy v krvi. Výnimkou sú napríklad zariadenia, pracujúce na princípe transmisnej spektrometrie, tieto sú však určené pre jednorazové (flash) merania - na rozdiel od mnohých, aj minimálne invazívnych elektrochemických senzorov, z ktorých mnohé merajú kontinuálne.

Perlička na záver: glukózové senzory sú už odskúšané aj v starostlivosti o predčasne narodené deti, u ktorých sa často vyskytuje nestabilita koncentrácie glukózy v krvi s možnosťou vzniku závažných komplikácii alebo dokonca trvalého poškodenia zdravia, ktoré sú dosiaľ trápené opakovanými odbermi krvi.

Hlavný zdroj: Monitoring Technologies- Continuous Glucose Monitoring, Mobile Technology, Biomarkers of Glycemic Control

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK279046/