告别胰岛素注射！剑桥大学开发人工胰腺，成功助力 2 型糖尿病治疗

据估计，全世界约有 4.15 亿人患有 2 型糖尿病，每年全球卫生支出约 7600 亿美元。在我国，平均每 10 个成年人中便有 1 人患有糖尿病，该病发病率高、隐匿性强且并发症严重，给个人和家庭带来了沉重的精神和经济负担。其中 2 型糖尿病约占糖尿病病人总数的 90%，带来的一系列健康负面影响，更是令人「谈糖色变」。

目前，治疗 2 型糖尿病通常是通过改变生活方式（例如，改善饮食和更多锻炼）和药物治疗来控制病情发展，目的是保持低血糖水平，但收效甚微。如何从根源处有效和安全地治疗 2 型糖尿病，吸引着科学家和医生们孜孜不倦地探索。

2022 年 1 月 11 日，英国剑桥大学威康 MRC 代谢科学研究所 Charlotte K. Boughton 团队在 Nature Medicine 杂志发表研究论文 Fully automated closed-loop insulin delivery in adults with type 2 diabetes: an open-label, single-center, randomized crossover trial，该研究开发了一种全闭环系统、自动运行的人工胰腺，可以帮助 2 型糖尿病患者维持健康的血糖水平。

该设备将现有的血糖监测仪和胰岛素泵与团队开发的应用程序 CamAPS HX 相结合，预测人体维持葡萄糖水平在目标范围内需要多少胰岛素，根据实时血糖值和预测血糖值结合碳水化合物、剩余活性胰岛素等参数来自动调整胰岛素的输入量，将患者血糖保持在理想范围。与传统的胰岛素疗法相比，患者血糖水平更稳定、发生糖尿病相关并发症的风险更低 ^[1]。

图 1：来源 Nature Medicine

研究内容与方法

目前，治疗 2 型糖尿病主要目标是改善 β 细胞功能与持久稳定控制血糖，然而在胰岛素治疗的过程中，增加了患者低血糖的风险。因此，2 型糖尿病患者们迫切地需要一种安全有效的治疗方式。在对抗糖尿病的进程中，人工胰腺（artificial pancreas）近年来迅速地进入人们视线，其是指采用电子机械替代胰腺内分泌功能，从而把血糖控制在生理范围以内的装置。

这种被称为「人工胰腺」的全闭环胰岛素输送系统，提供了一种全新的控制血糖含量的方法，其整体构造包括连续血糖监测仪、胰岛素泵和自动调节皮下胰岛素输送量的控制算法。与 1 型糖尿病患者使用的混合闭环胰岛素输送系统相比，全闭环胰岛素系统效果更佳、更方便、无需患者自己输入碳水输入量和基础率。

先前研究证明，全闭环胰岛素系统可以改善短期住院的 2 型糖尿病患者以及在门诊需要透析 20 天的患者的血糖控制。然而，全闭环胰岛素系统是否能够助力 2 型糖尿病患者，持续几个月的长期疗效尚不清楚。与标准胰岛素治疗相比，使用人工胰腺（全闭环胰岛素输送系统）治疗能否可以改善血糖控制，降低低血糖的风险呢？

为回答上述问题，检测全闭环胰岛素系统的人工胰腺的疗效，研究人员从沃尔夫森糖尿病和内分泌诊所、剑桥大学医院以及当地的全科医生诊所招募了 26 名 2 型糖尿病患者（7 名女性和 19 名男性，平均年龄 59 岁）。以 8 周为周期，按随机顺序比较了 CamAPS HX 全闭环应用程序（人工胰腺）与标准胰岛素疗法和屏蔽连续血糖监测仪 (对照组) 的治疗效果。

26 名患者被随机分配，第一组人员先试验人工胰腺 8 周，然后改用每天多次注射胰岛素的标准疗法；第二组人员首先接受对照治疗（标准胰岛素治疗），然后在 8 周后改用人工胰腺。

图 2: 来源 Nature Medicine

研究结果

该团队使用多种方法来评估人工胰腺的工作效率。第一项指标是监控患者血糖水平在 3.9 至 10.0 mmol/L 的目标范围内的时间比例。第二个指标是葡萄糖水平高于 10.0mmol/L 的时间比例。随着时间的推移，高血糖水平会增加潜在严重并发症的风险。

使用对照治疗的患者有三分之二（67%）的时间处于高血糖水平，而使用人工胰腺时，这一比例减半至 33%，同时其平均血糖水平从使用对照治疗时的 12.6 mmol/L 降至使用人工胰腺时的 9.2 mmol/L。

此外，患者使用人工胰腺后，体内糖化血红蛋白（HbA1c）分子的水平降低。当血红蛋白与血液中的葡萄糖结合糖化时，就会形成糖化血红蛋白。通过测量 HbA1c，临床医生能够全面了解一个人在几周或几个月内的平均血糖水平。对于糖尿病患者，HbA1c 越高，发生糖尿病相关并发症的风险越大。

使用对照治疗后，患者平均 HbA1c 水平为 8.7%，而使用人工胰腺后，平均为 7.3%，也就是说使用人工胰腺治疗后或可降低糖尿病相关并发症的风险。值得一提的是，该试验过程中，没有患者出现危险的低血糖水平（低血糖），仅有一名患者在使用人工胰腺时因泵插管部位脓肿入院。

图 3：来源 Nature Medicine

拓展阅读

早在 2021 年，本研究的负责人 Charlotte Boughton 博士便在 Nature Medicine 杂志发表研究论文 Fully automated closed-loop glucose control compared with standard insulin therapy in adults with type 2 diabetes requiring dialysis: an open-label, randomized crossover trial，评估了在需要透析的 2 型糖尿病成人患者中，全闭环胰岛素治疗与标准胰岛素治疗相比的安全性和有效性，发现与标准的胰岛素治疗相比，全闭环改善了需要透析的 2 型糖尿病成年门诊患者的血糖控制，并减少了低血糖的发生 ^[2]。

图 4：来源 Nature Medicine

而在最新的研究中，是人工胰腺在更广泛的 2 型糖尿病患者（不需要肾透析）人群中进行首次临床试验。Charlotte Boughton 博士认为，许多 2 型糖尿病患者很难使用目前可用的治疗方法来控制血糖水平，例如注射胰岛素。这种新型的人工胰腺可以提供一种安全有效的方法来帮助他们，而且该技术使用简单，可以在家安全实施，能够有效地避免低血糖的风险。同时，90% 的参与者消除了注射或手指穿刺测试的需求，并增加了管理血糖的信心和治疗依从性。