Diabetes, česky nazývaný cukrovka či úplavice cukrová, označuje skupinu heterogenních onemocnění a komplikací, které jsou nejčastěji spojeny se zvýšenou hladinou krevního cukru. Cukr si lze v lidském těle představit jako primární palivo, jehož spalováním naše buňky získávají energii nezbytnou k životu. V podstatě se jedná o nenahraditelný zdroj energie. Jenže ho v těle nesmí být ani moc ani málo. Jeho koncentrace v krvi, tzv. glykémie, se má u zdravého člověka pohybovat v rozmezí 4,4–6,1 mmol/l. Mimo tyto meze totiž poškozuje různé orgány – oči, nohy, nervový systém, ledviny, srdce… V krajním případě diabetes akutně ohrožuje i na životě (tzv. hypoči hyperglykemický šok). Symptomy diabetu mellitu prvního typu byly známé přes 3000 let, ale až do 20. století byla prognóza vždy fatální. Za nejstarší zmínku o diabetu se považuje Ebersův papyrus z doby 1550 př. n. l. Popisuje průvodní jevy neléčeného diabetu – příliš časté močení, častá žízeň a razantní úbytek váhy. V druhém století n. l. Aretaues z Kappadokie popsal diabetes následovně: Diabetes je hrozné trápení, ač nepříliš časté, mění maso a kosti v moč. Pacienti vypouštějí neustávající proud vody, jako když se otevře akvadukt. Jejich život je krátký, nepříjemný a bolestivý, žízeň je neuhasitelná, pijí nadměrně a neúměrně k velkému množství moči. Když jenom na chvíli přestanou pít, jejich ústa vysychají na prach a těla schnou, vnitřnosti hoří jako spálené. Zažívají nevolnost, neklidnou a spalující žízeň a v krátké době umírají. Aretaus z Kappadokie, 2. stol. n. l. Moč diabetiků přitahovala mravence a mouchy. V roce 1815 Eugene Chevreul prokázal, že moč diabetiků obsahuje glukózu – cukr. V roce 1889 Oscar Minkowski a Joseph von Mering zpozorovali, že psi s vyjmutou slinivkou vykazují symptomy diabetu. V roce 1920 Frederick Banting došel k závěru, že sekrety slinivky regulují hladinu glukózy v krvi. Nicméně až do roku 1922 zůstávala prognóza vždy a bez vyhnutí fatální. 11. leden 1922, teprve 14letý Leonard Thompson umírá na nemocničním lůžku v Toronto General Hospital. Ten den dostal první injekci inzulínu – jednoho ze sekretů slinivky. V té době děti umíraly na diabetickou ketoacidózu, většinou ležely v kómatu v nemocničních pokojích, u jejichž postelí rodiče očekávali nevyhnutelnou smrt svých dětí. To se změnilo, když Frederick Banting, Charles Bent a James Collip podali první injekce inzulínu, a rodiče uviděli své děti opět otevřít oči. V následujících 90 letech věda ušla dlouhou cestu a diabetici dnes žijí poměrně normální a dlouhý život. Bohužel, diabetes stále nelze vyléčit a stala se z něj jedna z nejhorších civilizačních nemocí. Jen za rok 2014 zemřelo na diabetes 4,9 miliónu lidí, tj. každých cca 7 sekund zemřel jeden člověk na diabetes. Celosvětově trpí diabetem nejméně 387 miliónu lidí, přičemž polovina o své nemoci ani neví. Diabetes je tichá nemoc, jejíž příznaky se několik desítek let neprojevují – dokud není pozdě. Do roku 2035 se očekává nárůst o dalších 205 miliónů nemocných. Dnešní léčba Existuje celá řada léčiv pro boj s diabetem, jejichž princip akce je celkem rozsáhlý. Ale pokud selhávají, léčba se nakonec uchýlí k dávkování inzulínu. Inzulín je hormon vylučovaný slinivkou, který podporuje utilizaci glukózy buňkami. Z tohoto pohledu se rozlišují dva nejčastější typy diabetu. Typ 1 je autoimunitní onemocnění. Ničí beta buňky slinivky, které produkují inzulín. Typ 2 je dán spíše genetickými predispozicemi, nadváhou a nízkou pohybovou aktivitou. Vyznačuje se inzulínovou rezistencí. Buňky pro svou činnost vyžadují mnohem více inzulínu než normálně. Vedle typů 1 a 2 existuje ještě např. diabetes ze zranění či těhotenský diabetes. Základem léčby diabetu je, aby ošetřující lékař měl představu o tom, jak vypadá tzv. glykemický profil jeho pacienta. Zlatým standardem je odběr krve, kdy se v odebraném vzorku určí koncentrace glukózy. Jenomže odebrání vzorku krve není příjemné. Ani k léčbě motivovaný pacient ho nebude chtít dělat často. Motivovaný pacient si krev odebere cca 5× denně. Důležité změny glykémie tak mohou uniknout pozornosti. Přitom je koncentrace glukózy v krvi důležitým ukazatelem, protože z krve se glukóza distribuuje orgánům. Zejména na glukóze závislém mozku, který má zásoby glukózy jen na pár minut. Technickým pokrokem v léčbě diabetu se proto stala minimálně invazivní technika známá jako systém kontinuálního měření koncentrace glukózy. Tento systém poskytuje údaj o koncentraci glukózy každých 5 minut. Tato koncentrace není měřena v krvi, ale v podkoží. Protože tělo vnímá senzor umístěný v podkoží jako cizí těleso, snaží se ho zbavit. Sensor má proto omezenou životnost, cca týden, a je třeba ho čas od času kalibrovat. Takže když lékař po týdnu získá kontinuální obraz koncentrace glukózy v podkoží, vyvstává zde netriviální otázka, jak ho transformovat na kontinuální obraz koncentrace glukózy v krvi? Ačkoliv na sobě obě koncentrace v krvi i podkoží vzájemně závisí, jedná se o nelineární závislost. Kontinuální koncentraci glukózy v krvi nelze vždy intuitivně odhadnout na základě pacientových samoměření. Model dynamiky glukózy Moderní technika sice umožňuje měřit téměř cokoliv a kdekoliv v lidském těle, ale musíme rozlišit mezi specializovaným výkonem v nemocnici a každodenním životem diabetika. Ačkoliv by nám např. pozitronová emisní tomografie umožnila změřit koncentraci „označkované glukózy“ v různých částech těla, v běžném životě budeme mít k dispozici pouze sporadicky naměřené koncentrace glukózy v krvi a kontinuálně měřenou koncentraci glukózy v podkoží. Existuje několik modelů dynamiky glukózy v lidském těle. Každý model má však nějakou nevýhodu. Buď vyžaduje data, které nelze v běžném životě změřit, jedná se o čistě statistickou metodu bez vazby na fyziologické děje, některý jev je příliš zjednodušený, nebo existují takové naměřené sekvence koncentrací glukózy, pro které daný model neplatí. Proto jsme vyvinuli nový model, který je založený na modelu transportu glukózy a zároveň neodporuje žádným doposud naměřeným sekvencím koncentrací glukózy. Z technického pohledu jsme se ovšem dobrali k netriviální záležitosti, kterou je určení parametrů modelu. Jedná se totiž o složené nelineární, diferenciální funkce nad biologickými časovými řadami. A ty jsou ovlivněny celou řadou faktorů, které nemusíme ani znát. I přesto se nám podařilo najít tzv. výchozí řešení a vyvinout algoritmus, který dokáže identifikovat optimální hodnoty pro každého pacienta, a to v reálném čase. Portál Díky pokroku v metodách řešení parametrů modelu dynamiky glukózy jsme dokázali vytvořit systém, který mohou začátkem roku 2016 začít využívat pacienti i lékaři. Systém kontinuálního měření umožňuje exportovat naměřená data do souboru. V tomto souboru jsou obvykle i koncentrace naměřené v krvi, použité např. ke kalibraci sensoru v podkoží. Tento soubor nahrají na náš portál a po krátké chvilce počítání se mohou podívat na vypočítaný kontinuální obraz glykémie, který si lze si uložit i k sobě na disk. To celé lze udělat jak anonymně, tak i jako registrovaný uživatel. Ten pak získá další řadu výhod, např. přehled o již dříve vypočítaných průbězích glykémie. Portál najdete na internetové adrese http://diabetes.zcu.cz, kde se těšíme na Vaši zpětnou vazbu.