Für Millionen von Menschen in den Vereinigten Staaten leben mit Typ 1 oder Typ 2-Diabetes, die Messung der täglichen Aufstieg und Fall von Blutzucker (Zucker) ist eine Art zu leben.
Energie Unser Körper ist in erster Linie durch Glukose im Blut bestimmt und Blutzucker selbst ist exquisit durch eine komplizierte Reihe von Netzwerk- Wechselwirkungen zwischen Zellen , Gewebe, Organe und Hormone , die sich entwickelt haben , um die Glukose auf relativ ebenem Kiel zu halten gesteuert , Pump es wenn er fällt zu niedrig oder klopfen sie ab, wenn sie zu hoch geht . Diese natürliche dynamische Gleichgewicht verloren geht , wenn jemand entwickelt Diabetes.
Aber auch mit allen modernen Interventionen mit Diät , Drogen und Änderungen des Lebensstils , ist Diabetes eine Krankheit überraschend schwierig , um mit dem Versuch, dieses natürliche Gleichgewicht der Hormone und Glukose wiederherzustellen verwalten. Regelmäßige Blutzuckermessungen , ein zentraler Teil des Disease-Management , hilft Patienten und ihre Betreuer zu planen , wenn sie Insulin und andere Medikamente nehmen und regulieren ihre Ernährung . Diese Schwierigkeiten bei der Bewältigung der Krankheit und die Explosion der neuen Fälle von Typ -2-Diabetes ist die Suche nach neuen Konzepten für die Überwachung und Therapie zur weiteren Optimierung der klinischen Entscheidungen und Zuckereinstellung personalisieren motiviert .
Jetzt eine Gruppe von Forschern der Harvard Medical School hat herausgefunden, dass es mehr zu kleinen Schwankungen des Blutzuckersein als das Auge - in der Tat können die weitgehend ignorierten momentane Dynamik eine Fülle von Informationen in den kleinen , scheinbar unbedeutenden ups Format aufgezeichnet und Tiefen des Blutzuckers.
Als sie in dieser Woche zu beschreiben in der Zeitschrift Chaos, aus dem AIP Publishing, Extrahieren dieser Informationen können einige der schlecht verstanden Grenzen des menschlichen beleuchten Physiologie und möglicherweise sogar nahe, neue Wege zur Überwachung und Behandlung von Diabetes basiert auf den Erhalt und die Wiederherstellung der Komplexität des Gesamtkontrollsystem, ein Begriff, sie mit dem Überspielen " System als Ziel . "
Kontinuierliche Glukoseüberwachung
Die neue Studie wurde von Madalena D. Costa , einer statistischen Physiker an der Harvard Medical School, und Ary Goldberger , ein Kardiologe im Beth Israel Deaconess Medical Center an der Harvard Medical School und der Wyss Institut für Biologisch - inspirierte Engineering an der Harvard-Universität geführt.
Mit ihrem klinischen Kollegen , Costa und Goldberger untersucht de- identifizierte , retrospektive Daten von 18 älteren Erwachsenen mit Typ -2-Diabetes und 12 gleichaltrigen Kontrollen , die nicht an Diabetes leiden gesammelt. Implantierbare Geräte , die alle fünf Minuten rund um die Uhr den Blutzuckerspiegel messen kann - alle 30 Menschen wurden bis zum kontinuierlichen Glukose- Monitor angeschlossen .
Ein Blick auf einige Tage dieser Daten , sah sich das Team , dass die Blutzuckerwerte zu unterziehen kleine Schwankungen ständig - sowohl bei Menschen mit Diabetes und bei Personen ohne die Krankheit . Jedoch waren die Schwankungen verschieden zwischen den beiden Gruppen , dazu neigt , kleiner zu sein und sich auf einer schnelleren Zeitskala bei Menschen, die nicht an Diabetes leiden .
Die Ärzte haben so kleinen schnellen Frequenzschwankungen in der Blutzucker von Menschen ohne Diabetes aufgefallen war , aber in den meisten Fällen , es war immer davon ausgegangen , dass dieses Signal aufgrund von Rauschen mit der Nachweisgrenze der Zuckermessgeräten verbunden war . Die Schwankungen sind nicht sehr groß, doch. Informationen, die , wenn sie mit Patienten mit Typ -2-Diabetes im Vergleich ändert - aber Costa , Goldberger und ihre Kollegen haben diese Annahme durch die zeigen, dass es komplexe Informationen in dieser Dynamik kodiert erschüttert.
Sie entdeckten dies , indem eine komplexe mathematische Technik namens Multiskalen- Entropie -Analyse, die die Komplexität der Daten quantifiziert und vergleicht den Wert auf Datensätzen durch das Mischen die Reihenfolge der Messungen alle fünf Minuten in den 30 Personen entnommen und auf der Suche erhalten , wie die Variabilität zwischen sie ändert .
" Diese Kombination von Rechenverfahrenermöglicht es uns zu sagen, wie unberechenbar die Zeitreihe auf verschiedenen Zeitskalen ", sagte Costa .
Die Analyse zeigte, dass die kurzfristigen Schwankungen ( wie auch die langfristigen sind) nicht unkorreliert Zufälligkeit dar, sondern kodieren komplexer Informationen . Darüber hinaus fanden sie , dass die Informationen in dieser Schwankungen kodiert ist wesentlich komplexer in Menschen ohne Diabetes - was Ärzte haben nie konsequent vor beobachtet.
Dieser scheinbare Verlust der Komplexität mit dem Ausbruch der Krankheit hat die Harvard-Team geführt, eine neue Art und Weise des Studierens Diabetes, die sie fordern " dynamische glucometry ", ein Ansatz, der versuchen würde, zu entdecken und sinnvoll von der versteckten Informationen in codierte vorschlagen diese Schwankungen , anstatt nur unter Berufung auf Kontrollen und Durchschnittswerte.
Komplexität, Physiologie und menschliche Gesundheit
Wenn Diabetes ist eine Schwellen Beispiel für gesunde Physiologie neigt, komplexer Variabilität aufweisen , ist es nicht die einzige. Nichts wie dynamische glucometry jemals systematisch auf die Untersuchung von Diabetes vor angewendet , aber ähnliche Ansätze in anderen Bereichen der Medizin , die bereits die Nuance der Komplexität , wie wir verstehen, grundlegende menschliche Physiologie hinzugefügt getroffen.
Eine langjährige Paradigma in der Physiologie hat entschieden, dass die gesündesten Systeme sind diejenigen, die am meisten Konstanz angezeigt - eine Idee , die so genannte " Homöostase " , die über das Feld seit fast einem Jahrhundert geherrscht hat . Aber jetzt Ärzte beginnen zu verstehen, dass dies nicht immer der Fall .
Goldberger , ein Kardiologe , zeigt auf das Herz. Gesunde junge Menschen haben weitaus komplexer Variabilität in ihrem Herz schlägt als ältere Menschen, die Herzprobleme haben . Ein gesundes Herz schlägt mit einer Regelmäßigkeit weniger wie ein Metronom als eine Rassel . Ebenso können alle "Instrumente" in der körpereigenen Orchester von Metriken, was eine " törichte Konsistenz" anstelle von symphonischen Reichtum zu vermeiden markiert , sagte Goldberger . Und das aus gutem Grund .
"Wenn jeder im Orchester spielt die gleiche Note zur selben Zeit , würden Sie zu Fuß aus ", sagte er . " Niemand will mäßiger Regelmäßigkeit oder unkorreliert Zufälligkeit , also hören , statisch. "
Hinter dieser Komplexität in gesunden menschlichen Systemen kann die Tatsache, dass es verleiht ein höheres Maß an Anpassungsfähigkeit , so dass wir mit unvermeidbaren Belastungen über mehrere Zeitskalen zu bewältigen. Der Körper ist nicht eine traditionelle Maschine , sagte Goldberger , und was Sie zum Überleben brauchen , ist die Fähigkeit , Änderungen vorzunehmen und nicht in einem einzigen stabilen Zustand unter unnachgiebig strenge Kontrolle gesperrt werden oder ganz zufällig.
Wenn dies der Fall von Diabetes ist , dann kann dynamische glucometry neue Wege zum Verständnis der zugrunde liegenden physiologischen Prozesse hinter Diabetes aufzudecken und deuten darauf hin, neue Behandlungen für die Krankheit , die wiederhergestellt Multiskalen Komplexität des Kraftstoffregelsystemkonzipiert.
Hintergrundinformationen über Diabetes und seine Behandlung
Diabetes ist eine chronische, komplexe Krankheit, die durch ein hohes Maß an Zucker im Blut , die aufgrund von Problemen mit Insulin, das Hormon , das den Blutzuckerspiegelreguliert entstehen markiert. Normalerweise unsere Körper halten die entsprechenden Blutzuckerspiegel durch die laufende Überwachung ist und Loslassen Insulin und andere Hormone , um es zu Fall zu bringen oder nach Bedarf.
Aber Menschen mit Diabetes zu verlieren dieses natürliche Gleichgewicht und damit ihre Fähigkeit, ihren Blutzuckerspiegel zu kontrollieren. Typ 1-Diabetes wird durch eine Unfähigkeit, Insulin zu produzieren , und Typ -2-Diabetes wird durch die Unfähigkeit des Körpers, korrekt auf Insulin zu reagieren .
Die Behandlung für beide Arten von Diabetes hat mit Abstand eines der bemerkenswertesten medizinischen Erfolge des letzten Jahrhunderts gewesen , Drehen , was einmal war ein immer tödlichen Krankheit in eine chronische , aber tragbar Zustand.
Trotzdem ist Diabetes immer noch ein großes Gesundheitsproblem in den USA , von der schätzungsweise 9,3 Prozent der US-Bevölkerung - rund 29,1 Millionen Amerikaner , darunter Hunderttausende von Kindern und Jugendlichen und mehr als ein Viertel der Menschen im Alter von 65. Trotz der Fortschritte in der Behandlung , bleibt es eine der häufigsten Ursachen für Nierenversagen , Amputationen , Blindheit und Tod in den Vereinigten Staaten , und die gesamte wirtschaftliche Belastung kostet US-Steuerzahler 245.000.000.000 $ pro Jahr.
Darüber hinaus sind die US Centers for Disease Control and Prevention schätzt, dass 86 Millionen Amerikaner - mehr als ein Drittel der erwachsenen US-Bevölkerung - haben " Prädiabetes " und sind einem erhöhten Risiko der Entwicklung von Typ -2-Diabetes in den nächsten fünf Jahren .