Slinivka na opasku

U lidí, kteří onemocní cukrovkou prvního typu, zmatený imunitní systém omylem zaútočí na buňky vlastního těla, v tomto případě na takzvané beta-buňky slinivky břišní. Ty přestanou produkovat životně důležitý hormon inzulin, nezbytný pro příjem energie z jídla. Diabetik si tak musí inzulin několikrát denně aplikovat pomocí inzulinového pera, uživatelsky trochu vstřícnější injekční stříkačky (u diabetu druhého typu stačí většinou tablety a dieta).

Navzdory mínění zdravých lidí je samotné vstřikování inzulinu to nejmenší. Hlavní potíž spočívá v něčem jiném: dávkování hormonu je nepřesné a nedokáže napodobit jemně vyladěnou činnost slinivky. Hladina cukru v krvi proto kolísá a při jeho nedostatku, hypoglykemii, může nastat bezvědomí. Dlouhodobě vysoké hladiny cukru v krvi zase způsobují problémy s ledvinami nebo očním pozadím. Život diabetiků prvního typu (v Česku jich je kolem 56 tisíc) je proto o čtyři až osm let kratší než u zdravé populace. Řešení problému hledá řada výzkumných týmů u nás i ve světě.

Mlhavá logika předvídá budoucnost

Kromě zmíněných per existuje také inzulinová pumpa – malá krabička se zásobníkem inzulinu připevněná na těle pacienta, z níž vede kanyla s jehlou zapíchnutou pod kůži. Pacient pumpu sám programuje, čímž ovlivňuje dávkování inzulinu. I v tomto případě se ale musí hlídat více než zdravý člověk; dávkování závisí třeba na příjmu potravy či fyzické aktivitě. „Svatým grálem“ výzkumu je proto vytvoření systému umělé slinivky „s uzavřenou smyčkou“, jehož součástí by byl senzor obsahu cukru v krvi. Podle informací, které by dodával, by umělá slinivka sama přesně dávkovala inzulin. Pacient by tak nemusel pořád přemýšlet o tom, kolik hormonu si do těla dopravit, a hladina cukru by nekolísala.

„Vědci se pokoušejí vyvinout umělou slinivku už od osmdesátých let, ale nic takového se zatím v praxi nepoužívá,“ říká diabetolog Jan Škrha z Všeobecné fakultní nemocnice v Praze. V posledních letech přesto došlo k jistému průlomu. Velký problém spočíval v senzorech, které mají průběžně měřit úroveň cukru. V krvi se totiž zanášely. Kontinuálně pracující senzory cukru se však již podařilo vyvinout.

Také díky tomu vznikl prototyp nové umělé slinivky MD-Logic Artificial Pan-
creas, na němž od roku 2004 pracuje tým izraelských vědců. Je to vlastně vylepšená inzulinová pumpa. Kanyla z ní vede do těla a v injekční jehle je zároveň senzor, který měří úroveň cukru v krvi – jde tedy o onen vysněný „systém s uzavřenou smyčkou“. Umělá slinivka každých deset minut hodnotí situaci a předpovídá, kdy bude potřeba snížit nebo zvýšit dávky inzulinu. Výsledky zkoušek jsou nadějné: umělá slinivka byla testovaná na pacientech po dobu 24 hodin, tedy i ve spánku (hypoglykemie je nebezpečná hlavně v noci). Zařízení po celou dobu udrželo vyrovnanou hladinu cukru.

Největší výzva, s níž se tvůrci umělé slinivky potýkají, spočívá v oblasti umělé inteligence; v nalezení správného algoritmu, který by dávkování inzulinu řídil. Umělá slinivka pracuje na základě mlhavé logiky (fuzzy logic), jež se jinak používá třeba ve finančním světě nebo v dopravě. Pro předpovídání určité situace je totiž lepší namísto přesné počítačové logiky použít rozhodování podobné komplikovanému lidskému uvažování; zatímco přesná logika uznává jenom dvě hodnoty (ano či ne), ta mlhavá jich připouští mnohem víc. Může například nejen určit, zda je voda studená, nebo teplá, ale také vyhodnotit, že je vlažná, horká, „tak akorát“ a podobně.

V současnosti má umělá slinivka největší potíže s tím, jak pomocí mlhavé logiky rychle zareagovat na neočekávané situace, třeba když se pacient nají nebo si jde zaběhat. I s tím se niceméně přístroj nakonec nejspíš vyrovná. Podle diabetologa Milana Kvapila z Fakultní nemocnice v Motole by umělá slinivka mohla být uvedena do praxe relativně brzy, během několika let. „Ani pak ale nepůjde o dokonalou náhradu lidské slinivky. Nebude to úplně autonomní systém, bude ho potřeba kalibrovat, programovat a přizpůsobovat pacientovi.“

Další možností, jak pacientům pomoci, je transplantace Langerhansových ostrůvků, v nichž beta-buňky vyrábějí inzulin. Takový zákrok se už provádí, v Česku jej dělají v pražském IKEM. Problémem však je nedostatek vhodných dárců. Pacient také musí brát po transplantaci léky, aby tělo novou tkáň neodmítlo, a většinou se ani v dalším životě neobejde bez inzulinu.

Kontaktní čočka měří cukr

Než se podaří výsledky transplantací zlepšit (nebo třeba vytvořit pro pacienta úplně nové beta-buňky pomocí biotechnologií), nemocným mohou usnadnit život jednodušší postupy. Pro zpracování naměřených hodnot cukru se stále častěji používají smartphony, které údaje automaticky odesílají do počítače diabetologa. Ten podle nich stanoví další léčbu.

Další novinkou je například kontaktní čočka, která zjišťuje hodnotu cukru v krvi ze slz zvlhčujících povrch oka. Podle výsledků pak čočka mění barvu, takže pacient může svůj stav odhadnout jednoduše pohledem do zrcadla. Případně oko vyfotografuje a software pak podle barvy vypočítá přesnou hladinu cukru. Nabízí se samozřejmě otázka, jestli tato informace má být zároveň dostupná všem lidem v okolí. I tak ale jde o další zajímavý pokus pomoci diabetikům.