I sistemi AID sono indispensabili per il diabete di tipo 1

Le moderne tecnologie innovative possono ridurre in modo significativo l’onere legato al diabete. La somministrazione quotidiana di insulina è fondamentale per i diabetici di tipo 1. La terapia ideale sarebbe il controllo glucosio-dipendente della somministrazione di insulina, senza alcun rischio di ipoglicemia. I sistemi di somministrazione automatica di insulina (AID) sono già relativamente vicini a questo obiettivo: il rischio di ipoglicemia può essere ridotto in modo dimostrabile e la qualità della vita migliorata. Tuttavia, ci sono ancora alcune sfide sia a livello normativo che tecnologico.

In particolare, per i diabetici di tipo 1, le innovazioni tecniche offrono eccellenti opportunità per una terapia personalizzata. Questo progresso è dovuto agli intensi sforzi di ricerca, ha spiegato il Prof. Dr. med. et phil. Lia Bally, Medico Senior e Responsabile della Ricerca, Clinica Universitaria di Diabetologia, Endocrinologia, Medicina Nutrizionale e Metabolismo, Inselspital di Berna [1]. Le pompe per l’insulina esistono dagli anni ’80 e i primi dispositivi per il monitoraggio continuo del glucosio(CGM) furono introdotti negli anni ’90. Quello che mancava da tempo era un software adatto che combinasse entrambe le cose in un ciclo chiuso.

Pancreas artificiale alias (ibrido) a circuito chiuso – una pietra miliare

La Food and Drug Administration (FDA) statunitense ha approvato per la prima volta un sistema di controllo del glucosio a circuito chiuso per il diabete mellito di tipo 1 nel 2016, e da allora la tecnologia è stata continuamente migliorata. Nei sistemi più moderni oggi disponibili, il CGM è collegato a una pompa di insulina automatica che utilizza algoritmi AI** per la somministrazione automatica di insulina (AID) (Fig. 1) [2]. Questi dispositivi parzialmente o completamente automatizzati sono chiamati anche pancreas artificiale (box). La somministrazione di insulina viene regolata sia verso l’alto che verso il basso in base al livello di glucosio nel sangue attuale o previsto. Poiché i sistemi approvati oggi richiedono alcuni input da parte dell’utente (ad esempio, l’annuncio di un pasto imminente), si parla di sistemi ibridi ad anello chiuso (vs. ad anello chiuso). La somministrazione di insulina può essere regolata individualmente in base alle fluttuazioni giornaliere del fabbisogno di insulina di una persona, vengono corrette piccole imprecisioni nella valutazione della quantità di carboidrati ingeriti e vengono compensati molti altri fattori che influenzano i livelli di glucosio nel sangue [2]. “Oggi, diversi sistemi ibridi a circuito chiuso sono approvati per il trattamento del diabete di tipo 1”, afferma il Prof. Bally [1]. Esistono diversi algoritmi di controllo per regolare il dosaggio dell’insulina. I sistemi più adattivi utilizzano algoritmi di Model Predictive Control (MPC) [3–5]. Utilizzando un modello matematico del sistema glucoregolatore, un algoritmo MPC calcola la dose ottimale di insulina (velocità di infusione) da somministrare in un determinato momento, in base a un obiettivo di glucosio determinato, prevedendo la progressione del glucosio. L’MPC è quindi un modello dinamico che simula il comportamento futuro del processo di controllo (dose di insulina) in funzione dei segnali di ingresso (concentrazione di glucosio) e che aggiorna continuamente i parametri del modello, come la sensibilità all’insulina.

** AI = Intelligenza Artificiale

I pazienti traggono beneficio dai sistemi AID in diversi modi

Nel complesso, l’uso dei sistemi AID nel diabete di tipo 1 ha mostrato miglioramenti nel controllo del glucosio e nel tempo di intervallo. In termini di risultati riferiti dal paziente, va sottolineato che la paura dell’ipoglicemia è stata ridotta e la qualità del sonno e la qualità della vita in generale sono migliorate [6]. È stato condotto uno studio clinico per valutare l’uso di un sistema ibrido a circuito chiuso acceso durante il giorno e la notte per un periodo di 4 settimane in adulti (n=28) con diabete di tipo 1 e un valore di _HbA1c inferiore al 7,5%. Questo ha mostrato un miglioramento del controllo del glucosio e una riduzione del rischio di ipoglicemia, e il sistema è risultato sicuro e ben tollerato [12]. Il controllo glicemico ottimale richiede un equilibrio tra assunzione di cibo, richiesta metabolica, dispendio energetico e profili d’azione dell’insulina (Tab. 1) [7]. A tal fine, i fattori legati allo stile di vita, come la dieta e l’attività fisica, devono essere integrati nella somministrazione automatica di insulina. L’uso di sistemi ibridi a circuito chiuso facilita anche la prevenzione dell’ipoglicemia durante l’esercizio fisico, anche se questa rimane una sfida nonostante la tecnologia avanzata [2].

Ottimizzazione dei sistemi AID

Dispositivi CGM più piccoli e accurati, con un tempo di indossamento più lungo, e pompe per insulina più piccole che trasferiscono l’interfaccia utente a uno smartphone/smartwatch possono migliorare l’usabilità e ridurre al minimo il peso del dispositivo [8]. I dispositivi interoperabili e le piattaforme di gestione dei dati offriranno agli utenti la flessibilità di creare il proprio sistema AID personalizzato.

Pancreas artificiale – dosaggio automatico dell’insulina del tasso basale
Il principio della somministrazione automatizzata di insulina (AID) è che il monitoraggio continuo del glucosio (CGM) è collegato a una pompa di insulina tramite un algoritmo. Gli algoritmi per il controllo automatizzato della somministrazione di insulina sono matematicamente ben rappresentabili. La sfida consiste nell’adattarsi alla situazione di vita attuale del rispettivo paziente. In particolare, come parte di un “circuito chiuso ibrido”, il dosaggio automatico dell’insulina della velocità basale viene effettuato sulla base dei valori di glucosio misurati dal sensore e la somministrazione di insulina viene interrotta se l’ipoglicemia è imminente. Poiché l’input manuale è ancora necessario durante i pasti e per la correzione, si tratta di sistemi ibridi ad anello chiuso. Per i diabetici di tipo 1, i sistemi AID sono considerati il gold standard della terapia, ma anche i diabetici di tipo 2 insulino-dipendenti possono beneficiare di questa tecnologia innovativa. In sintesi, la regolazione automatica dell’insulina basale è combinata con l’inserimento manuale del pasto e del bolo di correzione.

a [1,2,11]

L’introduzione di analoghi dell’insulina ad azione ancora più rapida consentirebbe di migliorare ulteriormente le prestazioni dei sistemi a circuito chiuso, grazie a un’insorgenza e a un decadimento più rapidi dell’azione dell’insulina. E l’integrazione di segnali aggiuntivi negli algoritmi, come la frequenza cardiaca o gli accelerometri, per rilevare l’attività fisica più velocemente rispetto al solo CGM, potrebbe contribuire a ridurre il rischio di ipoglicemia durante l’attività fisica. Questo sarebbe particolarmente utile nei bambini piccoli, dove l’attività è di solito spontanea e imprevedibile e l’ipoglicemia è un grosso problema.

Congresso: Congresso di primavera della SGAIM

Letteratura:

“Intelligenza artificiale nella gestione del diabete”, Prof. Dr. med. et phil. Lia Bally, Congresso di primavera della SGAIM, 10-12.05.2023.
Boettcher C, et al.: 100 anni di terapia insulinica. “Sfide attuali nella terapia del diabete di tipo 1 nei bambini”. Swiss Med Forum 2022; 22(47): 767-771.
Bequette BW: Algoritmi per un pancreas artificiale ad anello chiuso: il caso del controllo predittivo del modello. J Diabetes Sci Technol 2013; 7: 1632-1643.
Elleri D, et al.: Valutazione di un prototipo ambulatoriale portatile per la somministrazione automatizzata di insulina a circuito chiuso durante la notte in giovani con diabete di tipo 1. Pediatr Diabetes 2012; 13: 449-453.
Hovorka R, et al: Somministrazione manuale di insulina a circuito chiuso nei bambini e negli adolescenti con diabete di tipo 1: uno studio randomizzato crossover di fase 2. Lancet 2010; 375: 743-751.
Weisman A, et al: Effetto dei sistemi di pancreas artificiale sul controllo glicemico nei pazienti con diabete di tipo 1: una revisione sistematica e una meta-analisi di studi randomizzati controllati ambulatoriali. Lancet Diabetes Endocrinol 2017; 5(7): 501-512.
Smart CE, et al: Linee guida di consenso di pratica clinica ISPAD 2018: Gestione nutrizionale nei bambini e negli adolescenti con diabete. Pediatr Diabetes 2018; 19 Suppl 27: 136-154.
Boughton CK, Hovorka R: Nuovi sistemi di insulina ad anello chiuso. Diabetologia 2021: 64: 1007-1015, https://link.springer.com/article/10.1007/s00125-021-05391-w,(ultimo accesso 11.07.2023).
Schneider L, Lehmann R: “Guida svizzera al diabete”. Swiss Med Forum 2021; 21(1516): 251-256.
Lechleitner M, et al.: Diagnostik und Therapie des Typ 1 Diabetes mellitus (Update 2023) [Diagnosi e terapia insulinica del diabete mellito di tipo 1 (Update 2023)]. Wien Klin Wochenschr 2023; 135(Suppl 1): 98-105.
Kordonouri O, Kerner W: Diabete mellito di tipo 1 – Aggiornamento. Internist (Berl) 2021; 62(6): 627-637.
Bally L, et al: Controllo glicemico diurno e notturno con somministrazione di insulina a circuito chiuso rispetto alla terapia convenzionale con microinfusore di insulina in adulti a vita libera con diabete di tipo 1 ben controllato: uno studio crossover, randomizzato e in aperto. Lancet Diabetes Endocrinol 2017; 5(4): 261-270.