El sistema controlado por algoritmo detecta mínimos inminentes y administra pequeñas dosis de glucagón líquido para elevar el azúcar en sangre a niveles seguros

Centro de diabetes Joslin

El bypass gástrico mejora enormemente la salud de los pacientes que eligen recibir la cirugía. Sin embargo, la hipoglucemia posbariátrica puede ser una complicación grave que experimentan del 10 al 30 por ciento de los pacientes.

Investigadores del Centro de Diabetes Joslin y de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson de Harvard han desarrollado un sistema de circuito cerrado que proporciona automáticamente a los pacientes una dosis adecuada y necesaria de glucagón líquido para tratar esta afección.

El sistema, compuesto por un monitor continuo de glucosa (CGM) y una bomba de glucagón que se comunican a través de una aplicación controlada por algoritmos, permitiría a los pacientes realizar sus actividades diarias sin temor a sumergirse en peligrosos niveles bajos de azúcar en la sangre. El éxito del sistema se informó el 13 de noviembre en The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism.

"La hipoglucemia posbariátrica es una condición que altera profundamente la vida de los pacientes. Tener una hipoglucemia impredecible que la gente no puede detectar es realmente una situación insegura", dice Mary Elizabeth Patti, MD, profesora asociada de medicina en la Facultad de Medicina de Harvard, investigadora de Joslin. y autor principal del artículo. "Este sistema proporciona una manera de ayudar a las personas a mantener su glucosa en un rango seguro".

Más de doscientas mil personas en los Estados Unidos se someten a cirugía bariátrica cada año. Algunos tipos de estas cirugías no solo reducen el tamaño del estómago, sino que también cambian la forma en que los alimentos viajan a través de los intestinos. Como resultado, se liberan altos niveles de ciertas hormonas desde el intestino después de comer, y estas hormonas aumentan la producción de insulina. Estos cambios, en parte, explican la reducción de los problemas relacionados con la obesidad, incluida la diabetes tipo 2.

Pero en algunos pacientes, la cirugía puede provocar que el cuerpo produzca insulina en exceso, lo que conduce a fuertes caídas en los niveles de glucosa en sangre.

"La hipoglucemia puede ser muy incapacitante", dice el Dr. Patti. "Dado que no es predecible, las personas no pueden planificarlo con anticipación. Y si sucede repetidamente, las personas pueden ignorar que su glucosa es baja. Si la glucosa es muy baja, pueden tener alteraciones en la función cerebral y pueden no poder pensar con claridad. Con una hipoglucemia más severa, pueden tener pérdida de conocimiento y requerir la ayuda de otra persona. Se convierte en una situación bastante peligrosa ".

Los tratamientos actuales para la hipoglucemia posbariátrica incluyen planes de comidas estrictamente regulados y medicamentos para reducir la producción de insulina después de las comidas. Una vez que se desarrolla un nivel bajo de glucosa en la sangre, los pacientes deben consumir azúcar. Si el paciente ha perdido el conocimiento, un miembro de la familia puede tener que administrar una dosis de emergencia de glucagón, un medicamento que aumenta la glucosa. Sin embargo, estos tratamientos con frecuencia no son suficientes por sí solos y pueden conducir a cambios no saludables en el azúcar en la sangre.

"Este nuevo sistema automatizado de administración de glucagón es un avance importante porque ayuda a proteger a estos pacientes del desarrollo de niveles bajos de azúcar en la sangre no detectados o difíciles de tratar", dice Christopher Mulla, MD, primer autor del estudio. "El glucagón brinda a los pacientes un tratamiento que no implica comer, algo que a menudo tienen miedo de hacer, y no causa un rebote de los niveles altos de azúcar en la sangre, lo que puede desencadenar otro nivel bajo de azúcar en la sangre".

El sistema surgió de una colaboración entre científicos clínicos y computacionales en el Centro de Diabetes Joslin y la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson de Harvard. El trabajo en este sistema comenzó hace unos cuatro años, cuando el Dr. Patti se dio cuenta de que los algoritmos artificiales del páncreas habían sido desarrollados para tratar la diabetes por el coautor del estudio, el Dr. Eyal Dassau, Director, Grupo de Investigación de Ingeniería de Sistemas Biomédicos en Harvard John A. La Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Paulson y su equipo podrían desarrollarse de manera similar para detectar, tratar y prevenir la hipoglucemia severa.

El equipo probó si una bomba de glucagón y CGM podrían comunicarse para proporcionar una dosis adecuada de glucagón para tratar un nivel inminente. Durante esta primera fase, los médicos del estudio administraron las dosis de glucagón. En este artículo recientemente publicado, el equipo cerró el ciclo y permitió que el algoritmo del Dr. Dassau detectara niveles bajos de azúcar en la sangre inminentes y administrara automáticamente una dosis de glucagón apropiada bajo supervisión del equipo médico.

"La forma en que lo vemos, es muy similar a cómo en su automóvil, tiene una bolsa de aire -airbag-", dice el Dr. Dassau. "No usa esa bolsa de aire cada vez que se detiene en un semáforo, pero cuando hay un evento grave y hay una necesidad de prevenir una catástrofe, la bolsa de aire se desplegará. Empleamos la misma idea para el sistema de glucagón: nosotros detectamos, analizamos y luego entregamos automáticamente una mini dosis de glucagón".

Doce pacientes participaron en el estudio, que tuvo lugar en el Centro de Investigación Clínica de Joslin en dos días separados. A su llegada a Joslin, los pacientes fueron enganchados a un CGM y una bomba que estaba llena de glucagón o un placebo.

El estudio fue doble ciego, lo que significa que ni el equipo del estudio ni los pacientes sabían qué medicamento se administraba ese día hasta la conclusión del estudio. Luego, el equipo indujo la hipoglucemia en cada paciente y permitió que el algoritmo prediga inminente o detecte un nivel bajo de azúcar en la sangre y entregue glucagón o placebo. Los resultados de cada día fueron analizados y comparados.

"Me complació mucho que el sistema pudiera detectar la hipoglucemia de manera consistente, que los pacientes pudieran tolerar la pequeña dosis de glucagón que usamos y que fuera efectiva", dice el Dr. Patti. "Utilizamos aproximadamente un tercio de la dosis habitual de glucagón de rescate de emergencia, y eso fue suficiente para elevar la glucosa sin causar un nivel alto de glucosa".

Una dosis demasiado alta de glucagón puede provocar vómitos y otros síntomas de hiperglucemia, que a menudo ocurre en pacientes que reciben dosis de emergencia para hipoglucemia. Este nuevo sistema de circuito cerrado redujo significativamente el riesgo de sobretratamiento. "Ese es uno de los beneficios de la automatización y la ejecución de un circuito cerrado. Puede comenzar con una dosis muy baja de glucagón según sea necesario, y agregar una pequeña dosis adicional si se indica sin una sobredosis", dice el Dr. Dassau.

El equipo ya comenzó a adaptar el algoritmo de una aplicación de computadora a un teléfono celular en preparación para la siguiente fase de un ensayo clínico, que enviará todo el sistema a casa con los participantes del estudio para probarlo en un entorno del mundo real.

"Creemos que proporcionará una opción terapéutica particularmente útil", dice el Dr. Patti. "Usar el sistema para detectar un nivel bajo grave próximo y tratarlo antes de que sea inseguro sería tan importante para mejorar la seguridad y la calidad de vida de los pacientes con este tipo de hipoglucemia".