RU2522241C1 - Diagnostic technique for insulin resistance - Google Patents

Abstract

FIELD: medicine.

SUBSTANCE: initial blood plasma glucose is measured. That is followed by infusion of a glucose-insulin mixture in the ratio of 1 unit of insulin to 4 g of glucose at 2 mg/kg/min of glucose. Blood plasma glucose is measured after the infusion of the glucose-insulin mixture, and if observing a blood plasma glucose gain by more than 0.7 mmole/l, insulin-resistance is diagnosed.

EFFECT: method provides the effective and easy to implement diagnosis of insulin-resistance which may be used in outpatient practice.

1 dwg, 1 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к медицине, а именно к эндокринологии и смежным специальностям, и может быть использовано для диагностики инсулинорезистентности при патологических состояниях, связанных с избытком контринсулярных гормонов (стресс, секретирующие опухоли и пр.), с развитием системной воспалительной реакции и с некоторыми другими причинами.The invention relates to medicine, namely to endocrinology and related specialties, and can be used to diagnose insulin resistance in pathological conditions associated with an excess of contra-hormonal hormones (stress, secreting tumors, etc.), with the development of a systemic inflammatory reaction and with some other reasons.

Главным источником энергии для клетки является глюкоза, которая подвергается гликолизу с получением энергии, запасаемой в фосфатной связи молекулы аденозинтрифосфата (АТФ).The main source of energy for the cell is glucose, which undergoes glycolysis to produce energy stored in the phosphate bond of the adenosine triphosphate (ATP) molecule.

В клетку молекулы глюкозы попадают либо с помощью специфических белков-переносчиков (например, GLUT-4, GLUT-1), которые активируются гормоном поджелудочной железы инсулином, либо по градиенту концентрации в инсулин-независимых тканях (нейроны, эритроциты и пр.). Внутриклеточные механизмы обеспечивают транспорт молекул глюкозы в активные зоны. Основная часть гликолитических реакций происходит в цитозоле, но процесс образования АТФ завершается в митохондриях.Glucose molecules enter the cell either using specific carrier proteins (e.g. GLUT-4, GLUT-1), which are activated by pancreatic hormone insulin, or according to the concentration gradient in insulin-independent tissues (neurons, red blood cells, etc.). Intracellular mechanisms ensure the transport of glucose molecules into the active zones. The main part of glycolytic reactions occurs in the cytosol, but the formation of ATP ends in the mitochondria.

Для жизнедеятельности клеток необходима постоянная концентрация глюкозы в плазме крови и интерстициальной жидкости на уровне от 3,5 до 5,5 ммоль/л. Регуляция гликемии осуществляется инсулином, который снижает концентрацию глюкозы за счет стимуляции ее захвата клетками для получения энергии, для формирования эндогенного запаса в виде гликогена гепатоцитами и миоцитами и для образования триацилглицеридов, которые депонируются в адипоцитах или используются различными клетками в качестве энергетического субстрата. Поддержание постоянного уровня глюкозы требует непрерывного ее поступления в плазму крови. Пища является внешним источником глюкозы, которая интенсивно всасывается слизистой оболочкой органов желудочно-кишечного тракта с развитием постпрандиальной гипергликемии. В период между приемами пищи плазменная концентрация глюкозы поддерживается за счет гликогенолиза и глюконеогенеза под действием группы контринсулярных гормонов: глюкогона, катехоламинов, глюкокортикоидов.For the life of the cells, a constant concentration of glucose in the blood plasma and interstitial fluid at a level of from 3.5 to 5.5 mmol / L is required. Glycemia is regulated by insulin, which reduces glucose concentration by stimulating its uptake by cells to generate energy, to form an endogenous supply of glycogen by hepatocytes and myocytes and to form triacylglycerides, which are deposited in adipocytes or used by various cells as an energy substrate. Maintaining a constant glucose level requires its continuous entry into the blood plasma. Food is an external source of glucose, which is intensively absorbed by the mucous membrane of the gastrointestinal tract with the development of postprandial hyperglycemia. In the period between meals, the plasma concentration of glucose is maintained due to glycogenolysis and gluconeogenesis under the action of a group of contra-hormonal hormones: glucogon, catecholamines, glucocorticoids.

Усиление секреции контринсулярных гормонов, что происходит, например, при действии стрессового фактора, ведет к повышению концентрации глюкозы в плазме (стрессовая гипергликемия). Ведущим патофизиологическим механизмом этого феномена признана инсулиновая резистентность. Ее развитие объясняют нарушением работы трансмембранного белка-переносчика глюкозы GLUT-4 [Gonzalez-Sanchez J.L., Serrano-Rios M. Molecular basis of insulin action. Dmg News Perspect. - 2007. - Vol.20 (8). - P.527-531]. Это нарушение может быть ликвидировано повышением плазменной концентрации инсулина [Van den Berghe G., Wouters P., Weekers F., Verwaest C., Bruyninckx F., Schetz M., Vlasselaers D., Ferdinande P., Lauwers P., Bouillon R. Intensive insulin therapy in critically ill patients. New Engl. J. Med. - 2001. - Vol.345 (19). - P.1359-1367]. Известны два пути достижения такого результата: назначение стимуляторов секреции эндогенного инсулина (пероральные гипогликемические средства) и введение экзогенного вещества.Increased secretion of contra-hormonal hormones, which occurs, for example, under the action of a stress factor, leads to an increase in plasma glucose concentration (stress hyperglycemia). The leading pathophysiological mechanism of this phenomenon is insulin resistance. Its development is explained by the disruption of the transmembrane glucose transporter protein GLUT-4 [Gonzalez-Sanchez J.L., Serrano-Rios M. Molecular basis of insulin action. Dmg News Perspect. - 2007 .-- Vol.20 (8). - P.527-531]. This violation can be eliminated by increasing the plasma concentration of insulin [Van den Berghe G., Wouters P., Weekers F., Verwaest C., Bruyninckx F., Schetz M., Vlasselaers D., Ferdinande P., Lauwers P., Bouillon R Intensive insulin therapy in critically ill patients. New engl. J. Med. - 2001 .-- Vol. 345 (19). - P.1359-1367]. Two ways to achieve this result are known: the appointment of endogenous insulin secretion stimulants (oral hypoglycemic agents) and the administration of an exogenous substance.

Для диагностики инсулинорезистентности используют следующие приемы: 1) измеряют уровень инсулина натощак и через 2 часа после глюкозной нагрузки; 2) анализируют отношение плазменных концентраций инсулина к глюкозе натощак и через 2 часа после глюкозной нагрузки в одном образце крови.The following methods are used to diagnose insulin resistance: 1) measure fasting insulin levels and 2 hours after glucose loading; 2) analyze the ratio of plasma concentrations of insulin to fasting glucose and 2 hours after glucose loading in one blood sample.

Золотым стандартом диагностики инсулинорезистентности считают гиперинсулиновый эугликемический клэмп, посредством которого определяется скорость утилизации глюкозы при контролируемом парентеральном ее поступлении. Суть способа заключается в том, что количество введенной глюкозы для поддержания эугликемии при непрерывном введении инсулина является мерой чувствительности к гормону [Bloomgarden Z.T. Measures of insulin sensitivity. Clin Lab Med. - 2006. - Vol.26 (3). - P.611-633]. Этот способ принят авторами за прототип.The hyperinsulin euglycemic clamp is considered the gold standard for the diagnosis of insulin resistance, by which the rate of glucose utilization is determined with a controlled parenteral intake. The essence of the method is that the amount of glucose administered to maintain euglycemia with continuous administration of insulin is a measure of hormone sensitivity [Bloomgarden Z.T. Measures of insulin sensitivity. Clin Lab Med. - 2006 .-- Vol.26 (3). - P.611-633]. This method is accepted by the authors as a prototype.

Недостатками прототипа являются:The disadvantages of the prototype are:

1. Требование непредсказуемо множественного повторного измерения плазменной концентрации глюкозы, что экономически нецелесообразно;1. The requirement of unpredictably multiple repeated measurement of plasma glucose concentration, which is economically impractical;

2. Способ достаточно сложен, продолжителен по времени и трудозатратен в исполнении.2. The method is quite complex, time-consuming and labor-intensive in execution.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности диагностики инсулинорезистентности благодаря новому подходу к выявлению инсулинорезистентности, создание более экономичного, более простого, доступного для использования в амбулаторной практике способа.The technical result of the invention is to increase the effectiveness of the diagnosis of insulin resistance due to a new approach to the detection of insulin resistance, creating a more economical, simpler method that is available for use in outpatient practice.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе диагностики инсулинорезистентности, включающем инфузию глюкозы, согласно изобретению определяют начальную концентрацию глюкозы в плазме крови, осуществляют инфузию глюкозо-инсулиновой смеси в соотношении 1 ед. инсулина к 4 г глюкозы со скоростью 2 мг/кг/мин глюкозы, определяют концентрацию глюкозы в плазме крови после инфузии глюкозо-инсулиновой смеси и при выявлении нарастания концентрации глюкозы в плазме более чем на 0,7 ммоль/л диагностируют инсулинорезистентность.The specified technical result is achieved by the fact that in the method for diagnosing insulin resistance, including glucose infusion, according to the invention, the initial concentration of glucose in the blood plasma is determined, the glucose-insulin mixture is infused in the ratio of 1 unit. insulin to 4 g of glucose at a rate of 2 mg / kg / min glucose, determine the concentration of glucose in the blood plasma after infusion of the glucose-insulin mixture and if an increase in the concentration of glucose in the plasma by more than 0.7 mmol / l is detected, insulin resistance is diagnosed.

Для объяснения сущности изобретения следует представить следующие теоретические выкладки. Считается, что одна единица инсулина требуется для утилизации 4 г глюкозы, а максимальная скорость поглощения глюкозы клетками организма в нормальных условиях равна 2 мг/кг/мин. Отсюда следует, что глюкозо-инсулиновая смесь в указанном соотношении с представленной скоростью, рассчитанной по глюкозе, должна быть усвоена без остатка и без изменений исходных уровней глюкозы и инсулина. При повышении плазменных концентраций контринсулярных гормонов развивается инсулинорезистентность, которая препятствует утилизации глюкозы, и уровень углевода повышается после инфузии в стандартизированном, согласно изобретению, режиме глюкозо-инсулиновой смеси.To explain the invention should present the following theoretical calculations. It is believed that one unit of insulin is required for the utilization of 4 g of glucose, and the maximum rate of glucose uptake by body cells under normal conditions is 2 mg / kg / min. It follows that the glucose-insulin mixture in the specified ratio with the presented speed calculated by glucose should be assimilated without residue and without changing the initial levels of glucose and insulin. With an increase in plasma concentrations of contrainsular hormones, insulin resistance develops, which interferes with glucose utilization, and the carbohydrate level rises after infusion in the standardized, according to the invention, mode of glucose-insulin mixture.

Материалом для доказательства правоты теоретического обоснования послужили сведения о парных измерениях (до инфузии глюкозо-инсулиновой смеси и после нее) плазменной концентрации глюкозы в образцах венозной крови, полученные перед хирургическим вмешательством и в ближайшие 2 часа послеоперационного периода у 7 пациентов. Динамика концентрации глюкозы в плазме до и после инфузии глюкозо-инсулиновой смеси в пред- и послеоперационном периоде представлена в таблице.The evidence for the correctness of the theoretical justification was provided by the information on paired measurements (before and after infusion of the glucose-insulin mixture) of the plasma concentration of glucose in venous blood samples obtained before surgery and in the next 2 hours of the postoperative period in 7 patients. The dynamics of the plasma glucose concentration before and after the infusion of the glucose-insulin mixture in the pre- and postoperative period is presented in the table.

ТаблицаTable   Предоперационный периодPreoperative period Послеоперационный периодPostoperative period До инфузииBefore infusion После инфузииAfter infusion До инфузииBefore infusion После инфузииAfter infusion 1one 4,9 ммоль/л4.9 mmol / l 5,1 ммоль/л5.1 mmol / l 5,6 ммоль/л5.6 mmol / l 6,5 ммоль/л6.5 mmol / l 22 4,4 ммоль/л4.4 mmol / l 4,5 ммоль/л4.5 mmol / l 3,6 ммоль/л3.6 mmol / l 5,1 ммоль/л5.1 mmol / l 33 3,7 ммоль/л3.7 mmol / l 4,1 ммоль/л4.1 mmol / l 5,7 ммоль/л5.7 mmol / l 8,4 ммоль/л8.4 mmol / l 4four 5 ммоль/л5 mmol / l 6,4 ммоль/л6.4 mmol / l 5,8 ммоль/л5.8 mmol / L 7,4 ммоль/л7.4 mmol / l 55 10,3 ммоль/л10.3 mmol / L 10,5 ммоль/л10.5 mmol / l 7,8 ммоль/л7.8 mmol / l 9,2 ммоль/л9.2 mmol / L 66 4,7 ммоль/л4.7 mmol / l 5,2 ммоль/л5.2 mmol / l 5,1 ммоль/л5.1 mmol / l 6,7 ммоль/л6.7 mmol / l 77 4,6 ммоль/л4.6 mmol / l 5,1 ммоль/л5.1 mmol / l 7,5 ммоль/л7.5 mmol / l 8,3 ммоль/л8.3 mmol / l

Из таблицы видно, что хирургическое вмешательство в данном случае сыграло роль мощного стрессового фактора, при котором, как подтверждено множеством научных исследований [Blackburn G.L. Metabolic considerations in management of surgical patients. Surg. Clin. North Am. - 2011. - Vol.91 (3). - P.467-480], значительно увеличивается секреция контринсулярных гормонов.The table shows that surgical intervention in this case played the role of a powerful stress factor, in which, as confirmed by many scientific studies [Blackburn G.L. Metabolic considerations in management of surgical patients. Surg. Clin. North am. - 2011 .-- Vol. 91 (3). - P.467-480], significantly increases the secretion of contrainsular hormones.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлены графики изменений концентрации глюкозы в плазме до (1, 4) и после (2, 5) инфузии глюкозо-инсулиновой смеси в предоперационном (1, 2) и послеоперационном (4, 5) периодах.The invention is illustrated by the drawing, which presents graphs of changes in plasma glucose concentration before (1, 4) and after (2, 5) infusion of the glucose-insulin mixture in the preoperative (1, 2) and postoperative (4, 5) periods.

Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.

После катетеризации периферической или центральной вены производят забор образца венозной крови и определяют концентрацию глюкозы в плазме. Затем начинают инфузию глюкозо-инсулиновой смеси из расчета скорости введения глюкозы равной 4 мг/кг/мин в течение 30 мин. Через 3-5 мин после окончания инфузии осуществляют забор образца крови из периферической вены другой конечности и определяют плазменную концентрацию глюкозы. Повышение плазменного уровня глюкозы более, чем на 0,7 ммоль/л следует интерпретировать как развившуюся инсулинорезистентность.After catheterization of the peripheral or central vein, a venous blood sample is taken and the plasma glucose concentration is determined. Then, the glucose-insulin mixture is infused at a rate of glucose administration of 4 mg / kg / min for 30 minutes. 3-5 minutes after the end of the infusion, a blood sample is taken from the peripheral vein of the other limb and the plasma glucose concentration is determined. An increase in plasma glucose levels of more than 0.7 mmol / L should be interpreted as developed insulin resistance.

Способ иллюстрируется следующим клиническим примером.The method is illustrated by the following clinical example.

Пример. Пациенту Ч. Р. Г., 72 лет, 22 декабря 2011 г. выполнена торакотомия и верхняя лобэктомия справа по поводу злокачественного новообразования верхней доли правого легкого. Перед операцией был проведен тест на инсулинорезистентность согласно изобретению, который показал ее отсутствие (см. №2 в табл.). Вторая часть теста осуществлена через 60 мин после окончания операции в палате интенсивной терапии. С помощью предлагаемого изобретения выявлено нарастание уровня глюкозы с 3,6 ммоль/л до 5,1 ммоль/л, т.е. на 1,5 ммоль/л, что указывает на появление послеоперационной (стрессовой) инсулинорезистентности. При этом обращает на себя внимание отсутствие у данного пациента стрессовой гипергликемии.Example. Patient C. R. G., 72 years old, December 22, 2011, performed thoracotomy and upper lobectomy on the right due to malignant neoplasms of the upper lobe of the right lung. Before the operation, an insulin resistance test was performed according to the invention, which showed its absence (see No. 2 in the table). The second part of the test was carried out 60 minutes after the end of the operation in the intensive care unit. Using the present invention revealed an increase in glucose from 3.6 mmol / L to 5.1 mmol / L, i.e. by 1.5 mmol / l, which indicates the appearance of postoperative (stress) insulin resistance. At the same time, the absence of stressful hyperglycemia in this patient is noteworthy.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет диагностировать состояние инсулинорезистентности, что может быть использовано для планирования профилактических и лечебных мероприятий. Предлагаемый способ позволит значительно снизить частоту осложнений, связанную с инсулинорезистентностью, может быть использован в амбулаторных условиях, экономичен, так как требует лишь двукратного измерения уровня глюкозы. Независимость от базового уровня инсулина в плазме крови и от плазменного уровня глюкозы повышает эффективность способа.Thus, the present invention allows to diagnose the state of insulin resistance, which can be used for planning preventive and therapeutic measures. The proposed method will significantly reduce the frequency of complications associated with insulin resistance, can be used on an outpatient basis, it is economical because it requires only a double measurement of glucose level. Independence from the baseline level of insulin in blood plasma and from the plasma level of glucose increases the efficiency of the method.

Claims (1)

Способ диагностики инсулинорезистентности, включающий инфузию глюкозы, отличающийся тем, что определяют начальную концентрацию глюкозы в плазме крови, осуществляют инфузию глюкозо-инсулиновой смеси в соотношении 1 ед. инсулина к 4 г глюкозы со скоростью 2 мг/кг/мин глюкозы, определяют концентрацию глюкозы в плазме крови после инфузии глюкозо-инсулиновой смеси и при выявлении нарастания концентрации глюкозы в плазме крови более чем на 0,7 ммоль/л диагностируют инсулинорезистентность. A method for diagnosing insulin resistance, including glucose infusion, characterized in that the initial plasma glucose concentration is determined, glucose-insulin mixture is infused in a ratio of 1 unit. insulin to 4 g of glucose at a speed of 2 mg / kg / min glucose, determine the concentration of glucose in the blood plasma after infusion of the glucose-insulin mixture and if an increase in the concentration of glucose in the blood plasma by more than 0.7 mmol / l is detected, insulin resistance is diagnosed.

Images