Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.

Transkript

1 Inovace předmětů biochemie a klinické biochemie v rámci spektra oborů lékařské fakulty a fakulty zdravotnických věd směrem k lepšímu uplatnění absolventů v oblasti vědy, výzkumu i praxe Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.

2 Ústav lékařské chemie a biochemie Lékařské fakulty UP Olomouc Diabetes mellitus, ketoacidoza, modelová situace diagnostiky a léčby Doc. MUDr. J. Bartek, CSc.

3 Jedna z prvních pacientek, u níž byla v roce 1992 úspěšně zahájena léčba prvním izolovaným inzulínem Banting, Best, Toronto Patobiochemie sacharidů Doc. MUDr. J. Bartek, CSc. Patobiochemie sacharidů 2006

4 Program přednášky Metabolismus glukozy-obecná charakteristika Glukóza současné metody stanovení glukózy Hypogkykemie Hyperglykemie Diabetes mellitus, typy diabetu DM 1 typu DM 2 typu Laboratorní soubory pro diagnostiku, monitorování kompenzace a pro vyhledávání a monitorování komplikací DM

5 Obecná charakteristika metabolismu glukózy Sacharidy:40-45% příjmu energie,vláknina Parenterální výživa: 5g S : 1,5g T : 1g A Spotřeba glukózy/hod: 38 mmol = 6,8 g Produkce v játrech/hod: 39 mmol = 7,0 g Referenční hodnoty fsp-glukóza: 3,3-5,6 mmol/l hypoglykemie< 2,5 mmol/l 5,6<hyperglykemie

6 Regulace metabolismu sacharidů a lipidů insulinem ( ) a glukagonem ( ) glukóza laktát glykogen glukóza-6-p 3 2 GRAP, DHAP PEP 4 pyruvát 1 3 NADPH ribosa-5-p 7 glycerol glycerol-3-p mastné kyseliny acyl-coa tuková tkáň TAG acyl-coa malonyl-coa 6 9 acetyl-coa HMG-CoA citrát cholesterol oxalacetát pyruvát acyl-coa 5 acetyl-coa HGM-CoA acetoacetát ketolátky citrátový cyklus NADH FADH 2 ADP ATP

7 Regulace metabolismu sacharidů a lipidů insulinem ( ) a glukagonem ( ) glykogen glukóza-6-p 3 2 GRAP, DHAP PEP 4 pyruvát 1 3 NADPH ribosa-5-p 7 glycerol glycerol-3-p mastné kyseliny acyl-coa tuková tkáň TAG acyl-coa malonyl-coa 6 9 acetyl-coa HMG-CoA citrát oxalacetát pyruvát acyl-coa 5 acetyl-coa HGM-CoA citrátový cyklus NADH FADH 2 ADP ATP

8 Koncentrace glukózy v tělních tekutinách Dospělí : hodnoty platné ve FN Olomouc Referenční rozmezí v krvi : 3 6 mmol/l odběry s inhibitorem glykolýzy Laboratorní manuál 2004, vydalo OKB FN Olomouc 3,3 5,6 mmol/l odběry s NaF Přehled laboratorních vyšetření Peprla,Kuklínek, 1995, Lachema

9 Kapilární odběr glykemie

10 6Odběrový systém krve S Monovette Kapilární odběr Odběr z prstu, u dětí z ušního lalůčku,patičky Dezinfekce místa vpichu (event. dezinfekční mýdlo) Vpich lanzetou Setřít první kapku krve Odběr do Microvette Nikdy násilím netlačíme na zakončení prstu, v takovém případě je krev většinou hemolytická Vzhledem k možné kontaminaci je nutné používat rukavice!

11 Koncentrace glukózy v tělních tekutinách Novorozenci nedonošení Referenční rozmezí v krvi : 3,0 5,7 mmol/l odběry s inhibitorem glykolýzy Gozzo MI. Reference intervals for 18 clinical chemistry analytes in fetal plasma samples between 18 and 40 weeks of pregnancy. Clin. Chem. 1998, 44, 683-5

12 Koncentrace glukózy v tělních tekutinách Novorozenci referenční rozmezí v krvi : > 6 h 2,2-3,3 mmol/l > 5 d 2,8-4,4 mmol/l odběry s protiglykolytickým prostředkem Witt I, Trendelenburg C. Gemeinsame Studie zur Erstellung von Richtwerten fur klinisch-chemische Kenngrossen im Kindesalter. J Clin chem clin Biochem 1982, 20,

13 Koncentrace glukózy v tělních tekutinách Novorozenci referenční rozmezí v krvi : 1-2 r 1,8-6,2 mmol/l 3-4 r 2,9-5,4 mmol/l 5-6 r 3,8-5,5 mmol/l Keller H. Klinisch-chemische Labordiagnostik fur die Praxis. Stuttgart, New York, Thieme 2nd edition, 1991

14 Koncentrace glukózy v tělních tekutinách Dospělí referenční rozmezí v krvi, séru, plazmě: 4,2-6,1 mmol/l Reflotron ( Roche Diagnostics ) Roche Diagnostics, Pack inserts, 2004

15 Koncentrace glukózy v tělních tekutinách Moč referenční rozmezí: 0 mmol/l resp. : < 1,1 mmol/l první ranní moč < 0,8 mmol/l během dne Roche Diagnostic, Pack inserts, 2004

16 Koncentrace glukózy v tělních tekutinách Mozkomíšní mok referenční rozmezí : < 16 r 1,8-4,6 mmol/l Roche Diagnostics, Pack inserts, 2004 dospělí 2,2-4,2 mmol/l ( CSF-glukóza = cca 60% P-glukózy ) Rick W. Klinische Chemie und Mikroskopie. Berlin, Heidelberg, New York, Springer, 6th edition, 1990

17 Koncentrace glukózy v tělních tekutinách Referenční rozmezí: Plodová voda Žluč Lymfa Pleurální tekutina Synoviální tekutina Pot 2,5-4,2 mmol/l < 0,3-0,4 mmol/l 2,7-11,1 mmol/l totožná s plazmou totožná s plazmou 4,2-16,0 mmol/l Heil W., Koberstein R., Zawta B. Reference ranges for adults and Children, Roche Diagnostics GmbH, Nov.2004

18 Koncentrace glukózy v tělních tekutinách Intersticiální tekutina - ISF Friedrich A.M.,Pediatrics, 2001: long-time mikrodialýza: 13 dětí-novorozenci, doba sledování 4-16 dní, subkutánní mikrodialyzační katetr, vzorky manuálně transferovány do analyzátoru VITROS 250,Ortho-Clinical Diagnostics, Germany B-glukóza = 0,18 + 0,81 glukóza v dialyzátu reflexe pravé ICF hladiny glukozy není dosaženo, proto vyrovnání pomocí relativního recovery močoviny Friedrich A.M., Glucose Monitoring With long-term Subcutaneous Microdialysis in Neonates, Pediatrics 108,5, 2001,

19 Koncentrace glukózy v tělních tekutinách Schmidt FJ.Diabetes care, 1993: Během glukozového clampu nalezeno v ultrafiltrátu z podkoží: ISF = 46 ± 9% P-glukózy Měření senzorem kalibrovaným in vitro: subkutánní ISF = 44 ± 8% P-glukózy Schmidt FJ. Glucose concentration in subcutaneous extracellular space. Diabetes Care, 16,5, 1993,

20 Koncentrace glukózy v tělních tekutinách Intersticiální tekutina ISF Tiessen RG, Life Sci.2002 subkutánní ultra-slow mikrodialýza s nanolitrovým glukozovým senzorem v tukové tkáni: ISF = 55% fb-glukózy v pojivové tkáni : ISF = fb-glukóza (r=0.962) Tiessen RG. Glucose gradient differences in subcutaneous tissue of healthy volunters assessed with altraslow microdialysis and a nanolitre glucose senzor. Life Sci.2002,70 (21),

21 Měřené hladiny ISF glukózy systémem CGMS (Bartek a spol., VII.sjezd čs. společnosti klinické biochemie, 2005, Olomouc)

22 Ohlédnutí do minulosti monitorování glykemie pomocí odběrů krve + inzulinoterapie peny, pumpami

23 Ohlédnutí do minulosti V r získalo diabetologické pracoviště IKEM první zkušenosti s přístroji Autosyringe Travenol AS 8 MP. V r MiniMed 504 S 1983 MiniMed MiniMed MiniMed 504 s Historie inzulínové pumpy: První pumpy vznikaly v 70. letech, vážily kolem 400 g. Koncem 70. let zkonstruoval ve Fyziologickém ústavu ČSAV první českou inzulínovou pumpu ing. Pavel Hirš. dále pak IP 506, 507, 507E, 507C, 508

24 Procházka současností-selfmonitorink, CGSM + moderní pumpa

25 Vlastnosti moderní inzulinové pumpy: nutné ovládnutí znalostí a údajů o metabolismu glukózy EASY BOLUS, WIZARD BOLUS, AUDIO BOLUS, DÁLKOVÉ OVLÁDÁNÍ, DUAL / SQUARE BOLUS, BG REMINDRER BAZÁL 48 PROFILŮ x 3 (stand., A, B), POUZE PO 0,05J U100 DOČASNÝ BAZÁL V J/hod. nebo % (0-200%, 0 24 HOD.) AUTOMATICKÉ PLNĚNÍ PŘEDPLNITELNÝCH ZÁSOBNÍKŮ VIBRACE, PODSVÍCENÍ DISPLEJE, PŘIPOMÍNKY (6x), ROZSÁHLÁ PAMĚŤ, KOMUNIKACE S PC, PALM, GLUKOMETR, VARIABILITA POUŽITÍ (OFF ON)

26 Bolus wizard MiniMed 512/712 předkládá výpočet potřeby inzulinu při plánovaném požití x gramů glukózy (ukázka současného reálného algoritmu) měrné jednotky (gramy karbohydrátů nebo výměnné jednotky) poměr karbohydrátů nebo výměnných jednotek k 1U mmol/l nebo mg/dl citlivost na inzulín 0,5 13,9 mmol/l (snížení gl. při 1U 30min.) cílové glykémie (4,4 8,9 mmol/l) bolus wizard může být použit i při aplikaci korekčního bolusu např. z důvodu hyperglykémie Všechny údaje potřebné k použití bolus kalkulátoru edituje zástupce firmy po dohodě s ošetřujícím lékařem. Bolus kalkulátor je omezen nastavenými ochrannými limity pro bolus.

27 Hodnota tzv. aktivního inzulínu, v grafu farmakokinetika současných inzulinů Jednou z nejdůležitějších informací pro bolus kalkulátor je hodnota tzv. aktivního inzulínu. zohledňuje POUZE aplikované bolusy a při výpočtu vychází z nastaveného typu používaného inzulínu (fast nebo regular) - není závislý na aktuální bazální dávce 700 Insulin Pharmacodynamic Data 600 Fast Acting Regular Time (hrs)

28 struktura: insulin: 51 aminokyselin, 2 polypeptidové řetězce spojené disulfidovými můstky Insulin, glukagon - peptidové hormony syntéza: b-buňky pankreatických ostrůvků inaktivní prekurzor (preproinsulin, lineární řetězec RER) štěpení (proinsulin - odštěpení signální sekvence, tvorba S-Svazeb ER, odštěpení C-peptidu Golgi systém) aktivní hormon skladování v cytosolových granulech sekrece:exocytóza (po stimulaci) degradace insulinu: cirkulující insulin - játra, ledviny - insulinasa (biol. poločas ~ 6 min.) tkáně - po internalizaci s receptorem - lysosomy (biol. poločas ~ 7-12 hod)

29 CGMS Continuous Glucose Monitoring System Hardware 1. Senzor 2. Kabel 3. Monitor 4. Komunikační stanice (5. Počítač) Software

30 CGSM systém používaný v současnosti: senzor + monitor, pak převod do počítače

31 CGMS - senzor Glukosoxidázová mikroelektroda

32 Zavádění senzoru do podkoží břicha pomocí Sen-serteru manuální zavedení

33 CGMS - kabel a monitor Hodnoty P-glukózy lze zobrazit pouze přes PC.

34 CGMS - komunikační stanice s vloženým monitorem

35 Senzor a monitor při měření

36

37 Signifikantní zlepšení kompenzace pomocí CGMS

38 Pohled do budoucnosti

39 Kontinuální měření glykemie pomocí glukozooxidázového senzoru s telemetrickým vysíláním naměřené glykémie KONTINUÁLNÍ MONITORING KONCENTRACE GLUKÓZY Dosah senzoru cca 2m

40 Strategie uzavřených okruhů 1. externí uzavřený okruh externí senzor & externí pumpa 2. Zcela implantovaný uzavřený okruh IV senzor & IP pumpa 3. Hybridní uzavřený okruh IV senzor & externí pumpa

41 r první reálný UMĚLÝ PANKREAS zcela implantovaný HYBRID

42 CGMS - popis zařízení Transmitter Monitor Sensor kontinuální monitor koncentrace glukózy zabraňuje exkurzím do hypo- i do hyperglykémie senzor vyžaduje pouze dvě zadané hodnoty z osobního glukometru trvanlivost senzoru je cca. 7 dnů monitor aktualizuje zobrazenou hodnotu glykémie každých 5 minut volitelný alarm pro hypo- i pro hyperglykémii data mohou být transportována do PC k dalšímu vyhodnocení pacient není limitován kabelem

43 Hypoglykemie < 2,5 mmol/l < 2,0 < 2,5 < 3,5 mmol/l fsp- glukóza ( i rychlý pokles ) novorozenci < 1,7 mmol/l nedonošení novorozenci < 1,1 mmol/l Centrální příznaky hypoglykemie: nedostatečné energetické zásobení CNS - pocit hladu, bolest hlavy (migrény), usínání, mentální zmatenost,ztráta orientace, halucinace, křeče, koma Periferní příznaky hypoglykemie:aktivace adrenergního sy (katecholaminy): palpitace, úzkost, chvění, pocení

44 Hypoglykemie při lačnění Nesidiom-Ca,adenom β-buněk Langerhans. ostrůvků),hyperplasie,tu extrapankreatický Endokrinopatie: panhypopituitarismus,nebo jednotlivý deficit kontrainsulinových hormonů:deficit růstového hormonu, adrenokortikotropinu, hypoadrenalismus,hypothyreoidismus,defekt glukagonu Jaterní cirhosa: stp.hepatitis, (steatoza jater), ( městnání v játrech při srdeční nedostatečnosti) Glykogenozy (typ I,VII,IX) s defektem enzymů glukoneogese Nedostatek prekursorů glukózy(alanin): těhotenská hypoglykemie, ketózová hypoglykemie kojenců, uremie, těžká malnutrice

45 Hypoglykemie při lačnění hypoglykemie u novorozenců a kojenců Neonatální hypoglykemie < 1,7 < 1,1 mmol/l bez klinických projevů a většinou přechodná : nedonošení, sy dechové tísně, DM u matky, těhotenská toxémie, podchlazení, polycytémia Kojenecká hypoglykemie: - dědičné metabolické poruchy: galaktosemie,glykogenozy,intolerace fruktózy - ketózová hypoglykemie : hladovění, horečnaté stavy - jiné stavy: přecitlivělost na leucin, nesidiom, Reyův sy, idiopatická hypoglykemie ( Mc Quarrieho sy)

46 Hypoglykemie postprandiální alimentární (gastroektomie,gastrojejunostomie) v časné fázi diabetes mellitus funkční idiopatická hypoglykemie leucinem indukovaná hypoglykemie fruktosou indukovaná hypoglykemie deficit fruktosa-1-fosfát aldolázy nebo fruktosa-1,6-bifosfát aldolásy

47 Hypoglykemie navozená léky insulin perorální antidiabetika salyciláty, propranolon alkohol ( ethanol inhibuje glukoneogenesu)

48 Reaktivní hypoglykemie klinický syndrom (postprandiální): P-glukóza < 2,5 2,77 mmol/l slabost, třes, studený pot, nauzea, pocit hladu, epigastrický dyskomfort během dlouhého ogtt (5 6 hodin) již pokles během 3. hod ogtt označován jako reaktivní hypoglykemie laboratorní

49 nonhypoglykemie Příznaky hypoglykemie: slabost, třes, studený pot, nauzea, pocit hladu, epigastrický dyskomfort, resp. i svalové spasmy, otupělost, bolesti bez nálezu laboratorní hypoglykemie < 3,5 mmol/l

50 Dělení hypoglykemie dle příčiny A. Snížený přísun jaterní glukoneogenese dědičné poruchy metabolismu intoxikace alkoholem otravy malabsorpce Hladovění B. Zvýšená utilizace tělesná aktivita hyperinzulinismus nádor β buněk nedostatek antagonistů insulinu ( např. M. Addison) léčba sulfonylureou,insulinem viz příklad

51 Patobiochemie sacharidů Epidemiologie diabetes mellitus v ČR evidováno v r cca diabetiků 7,6% DM 1. typu, 91,2% DM 2. typu, 2,2% jiné (sekundární, gestační ) dieta : 39%, PAD: 41,8%, inzulin: 15,6% kombinovaná terapie : 3,6% orgánové komplikace v 80% ( DM 2.typu) : nefropatie 7,2%, retinopatie 11,1% diabetická noha 6,4%

52 Diabetes mellitus 1 typu - etiologie polygenní autoimunní virová inzulitis destrukce 60 70% β-buněk : manifestace dědičnost: sourozenec cca 12%, otec 6%, matka 2%, (nepoznaný DM 10%) diabetes mellitus typu LADA ( pomalu progredující autoimunní diabetes mellitus) antigad65 (protilátky proti dekarboxyláze kyseliny glutamové), anti insulin protilátky, protilátky proti ostrůvkům anti IA-2 (islet cell antigen-2 antibody), anti tyrosin fosfatasa-like protein, mají jen diagnostický význam nejvhodnější predikce: 3 markery - diagnostická senzitivita 40 80% th.: ihned převedení na inzulin - diagnostická specifita 99 % benefit: záchrana života

53 Diabetes mellitus 1 typu - genetika asociace s genetickými markery chromozom 6: HLA DR3-DQ2,DQ8 (DQB1*0302*A1*0301) chromozom 11: gen pro inzulin,regulační sekvence upstream od 1.axonu-tandemové opakování: 1.třída alel repetic výrazná predispozice k DM, III.třída alel a víc repetic dominantně protektivní charakter gen pro CTLA-4 (cytotoxický T-lymfocytový antigen) cave: čtení genetické mapy člověka není (prozatím) součástí testů lék.chemie

54 Diabetes mellitus 1 typu: diagnostická kritéria hodnoty P-glukózy v mmol/l diabetes mellitus 1. Náhodná glykemie > 11,1 2. glykemie nalačno > 7,0 3. glykemie ve 120 min během ogtt 11,1 hraniční poruchy (prediabetes) 1. IFG zvýšená glukóza nalačno glykemie nalačno ( 5,6-7,0 ] 2. IGT porušená glukózová tolerance během ogtt (impaird glucose tolerance) glykemie ve 120 min během ogtt [8,0-11) dlewho [7,8-11] dle ADA (3. norma 5,6 )

55 Klasifikace diabetu dle ADA Diabetes mellitus 1. typu autoimunní idiopatický Diabetes mellitus 2.typu Jiné specifické typy DM (destrukce β-buněk) (inzulinová rezistence) genetické defekty β-buněk (typ MODY) genetické defekty působení inzulinu onemocnění pankreatu (pankreatitis, nádory, cystická fibroza) endokrinopatie ( akromegalie, m.cushing, feochromocytom, hypertyreóza aj.) léky, infekce jiné genetické sy Gestační DM

56 Biochemická vyšetření u DM pro diagnostické účely glykemie, ogtt, C-peptid, spec.protilátky (antigad,antiinzulin,..) sledování kompenzace DM glykemie (profily), hemoglobin A1C, glykovaný protein, mikroalbuminurie, lipidové markery, AGE produkty,renální fn.testy hodnocení komplikací DM a léčby DM glykemie (profily), hemoglobin A1C, glykovaný protein, mikroalbuminurie, lipidové markery, AGE produkty, (insulin?-ne)

57 Kazuistika 1 Žena, 21 roků s diabetem typu 1 Pacientka přijata v obluzeném stavu s tachypnoe. V dechu je cítit ovocný zápach. V anamnéze akutní infekce dýchacích cest. Laboratorní nález: P-glukóza: 22mmol/l, S-urea: 11,8mmol/l,BE: -15mmol/l, (B-HCO3 - : 7,5mmol/l), S-Na:136 mmol/l, S-K: 5,9 ( event. S-K: 2,3mmol/l) Diabetické ketoacidotické koma Nízké BE potvrzuje metabolickou acidozu z hromadění ketokyselin, z důvodu nedostatku glukozy v buňce (nedostatečná fn inzulinu) se stupňuje glukoneogeneza z aminokyselin a beta-oxidací z lipidů bez možností metabolizace ketonových kyselin v citrátovém cyklu Zvýšená S-urea dehydratací po osmotické diuréze (glykosurie) a odbourání aminokyselin.hyperkalemie v metabolické acidoze z výstupu ECT-K z buněk. Hypokalemie při protrahované osmotické diuréze při glykosurii.

58 Kazuistika 2 Pacient s nadváhou, hypertenzí, DM2 49 let dlouhá anamnéza obezity bez snahy o dietu a redukci váhy(v pase 130 cm), zvýšený krevní tlak 140/100, fp-glukoza: 11mmol/l, S-urea: 24 mmol/l, kreatininová clearance: 0,9 ml/s, mikroalbuminurie: U-albumin: 70 mg/l, S-TG: 4 mmol/l, S-HDL-cholesterol: 0,7 mmol/l Přítomný glukagon usnadňuje glykolýzu a glukoneogenezu z bílkovin. Mikroalbuminurie je markerem probíhající mikroangiopatie. Obezita, hypertenze, snížená senzitivita na inzulin(tj.vyšší glykemie nalačno), zvýšené S- TG,S- HDL = metabolický syndrom

59 Kazuistika 3 Zdravotní sestra, 24 let Dlouhodobě opakované stavy hypoglykemie. Hledán nesidiom, pro susp. sono nález na oblouku duodena provedena operace s odstraněním útvaru, histologie negativní. Laboratoř: P-glukoza: 0,8-1,0 mmol/l S-C-peptid: 0,01 pmol/l až 0 Diferenciální diagnostika:?

60 Kazuistika 3 Zdravotní sestra, 24 let Dlouhodobě opakované stavy hypoglykemie. Hledán nesidiom, pro susp. sono nález na oblouku duodena provedena operace s odstraněním útvaru, histologie negativní. Laboratoř: P-glukoza: 0,8-1,0 mmol/l S-C-peptid: 0,01 pmol/l až 0 Diferenciální diagnostika: pro nepřítomnost insulinomu(nesidiom) s aktivní produkcí vlastního inzulinu svědčí nízká hladina C-peptidu. V šuplíku pacientky nalezeny natažené inzulínky, sestra si hypoglykemie sama navozovala aplikací inzulínu. Syndrom sebepoškozování.

61 Děkuji za pozornost