Kommt die künstliche Bauchspeicheldrüse?

Eine Insulinpumpe, die die Abgabe automatisch an den Bedarf anpasst: Das ist der Traum vieler Menschen mit Typ-1-Diabetes. Bald könnte er Wirklichkeit werden

von Stephan Soutschek, aktualisiert am 18.01.2016

Eine künstliche Bauchspeicheldrüse könnte sich per Tablet steuern lassen

F1online

Wie viel Insulin brauche ich? Diese Frage beschäftigt Menschen mit Typ-1-Diabetes mehrmals täglich. Denn bei ihnen bildet die Bauchspeicheldrüse das Blutzucker senkende Hormon Insulin gar nicht mehr oder nicht in ausreichender Menge. Sie müssen deshalb regelmäßig ihren Blutzuckerspiegel messen und dann berechnen, welche Dosis an Insulin sie spritzen müssen. Verwenden sie zu wenig, bleiben die Werte zu hoch. Spritzen sie zu viel, drohen dagegen Unterzuckerungen.

Schutz vor nächtlichen Unterzuckerungen

Moderne Insulinpumpen geben zwar laufend Insulin ins Gewebe ab, um die Arbeitsweise einer normalen Bauchspeicheldrüse so gut wie möglich nachzuahmen. Doch auch sie passen die Dosis nicht an die Höhe des Zuckerspiegels an, sodass die Werte nach oben oder unten entgleisen können.


Betroffene und Ärzte träumen deshalb von einer Art künstlichen Bauchspeicheldrüse, bei der eine Pumpe die Insulinabgabe auf den aktuellen Blutzuckerspiegel abstimmt – so wie es das Organ bei gesunden Menschen macht. Das könnte vor allem die Gefahr von Unterzuckerungen im Schlaf verringern, die viele Menschen mit Diabetes fürchten. Vor allem für Kinder, aber auch für Schwangere und andere Patienten, deren Stoffwechsel sich nur schwer einstellen lässt, wäre das System eine große Hilfe.

Messgerät und Pumpe im Austausch

Noch hat es kein Modell zur Marktreife gebracht. In wenigen Jahren könnte es aber soweit sein. Weltweit arbeiten mehrere Forscher an verschiedenen Modellen. Zu ihnen gehört Professor Thomas Danne, Chefarzt des Diabeteszentrums am Kinderkrankenhaus auf der Bult in Hannover. Er setzt auf ein sogenanntes „Closed-loop“-System, was übersetzt „geschlossener Kreislauf“ bedeutet.

Neben einer Pumpe, die laufend kleine Mengen Insulin ins Blut abgibt, trägt der Patient dabei zusätzlich einen Sensor am Körper, der den Zuckergehalt im Gewebe misst. Die Daten gehen zunächst auf einen Mini-Computer, der daraufhin eine Insulinpumpe anweist, die Dosis zu senken oder zu erhöhen. Das geschieht anhand von fest einprogrammierten Rechenregeln, sogenannten Algorithmen.

So funktioniert die künstliche Bauchspeicheldrüse


Ein Glukosesensor misst den Glukosewert im Gewebe und sendet ihn drahtlos an den Computer.X

KatheterX

Eine Extra-Pumpe kann zusätzlich den Insulin-Gegenspieler Glukagon abgeben, um Unterzuckerungen zu vermeiden.X

Die Insulinpumpe gibt über einen Katheter die benötigte Menge ins Unterhaut-Fettgewebe ab.X

Das Laptop/Tablet/Smartphone errechnet den Insulinbedarf und übermittelt ihn drahtlos an die Insulinpumpe.X

Blutzucker-Trend richtig erkennen

Das System muss berechnen können, wie viel Insulin der Träger der Pumpe in der nächsten Zeit benötigen wird. Dabei muss es unter anderem den aktuellen Trend richtig einschätzen: Sind die Werte in der letzten halben Stunde nach oben gegangen, kann es sinnvoll sein, die Insulinzufuhr zu erhöhen. Zeigt die Richtung dagegen nach unten, sollte die Pumpe die Dosis möglicherweise besser drosseln.

Erschwerend kommt hinzu, dass der Stoffwechsel nicht nur von Patient zu Patient unterschiedlich auf Insulin reagiert, sondern auch bei jedem Einzelnen je nach Situation. Vor den Tagen können Frauen zum Beispiel eine höhere Dosis an Insulin benötigen. „Bei jedem Menschen muss der Algorithmus deshalb kontinuierlich angepasst werden“, sagt Danne.

Erfolgreiche Tests

Ein solches System auf einen Patienten einzustellen, ist mit einem erheblichen Aufwand verbunden. Doch die Mühe scheint sich zu lohnen. In einem Testversuch ließen Danne und sein Team 24 Kinder eineinhalb Monate lang den Prototypen tragen. „Im Vergleich zu einer Kontrollgruppe traten weniger nächtliche Unterzuckerungen auf“, sagt Danne.

Ähnliche Ergebnisse brachte eine Untersuchung, die Wissenschaftler von der Universität Cambridge und der Medizinischen Universität Graz im September 2015 veröffentlichten. Bei dieser trugen Patienten drei Monate lang ein „Closed-loop“-System im Alltag. Auch hier hatten Betroffene weniger Unterzuckerungen und eine bessere Stoffwechseleinstellung. „Besonders Kinder und junge Erwachsene profitierten von der künstlichen Bauchspeicheldrüse“, sagt Julia Mader, Assistenzprofessorin an der Medizinischen Universität Graz.

Spritzen und Messen weiter nötig

Beide getesteten „Closed-loop“-Systeme dienen vor allem dazu, den Grundbedarf des Körpers an Insulin zu decken, die sogenannte Basalrate. Dazu geben sie laufend eine kleine Menge an Insulin ab – so, wie es auch eine gesunde Bauchspeicheldrüse macht. Das Hannoveraner System setzt außerdem zu den Mahlzeiten eine zusätzliche Dosis Insulin frei, das Modell aus Cambridge nicht. In beiden Fällen bleibt es dem Träger aber nicht erspart, selbst per Knopfdruck zum Essen einen Insulin-Bolus abzugeben, um die starken Blutzuckeranstiege abzufangen.

Überhaupt müssen Patienten in Situationen, in denen der Blutzuckerspiegel sich schnell verändert, weiterhin die Werte herkömmlich mithilfe eines Blutstropfens bestimmen, damit sie rechtzeitig reagieren können. Glukose-Sensoren messen den Zucker im Gewebe. „Dieser bildet nur zeitlich verzögert den Wert im Blut ab“, sagt Mader. Vor allem bei Sport mit hoher Belastung könnte eine drohende Unterzuckerung zu lange unbemerkt bleiben, wenn ein Sensorträger sich allein auf den Gewebswert verlässt.

Künstliche Drüse mit Glukagon

Neben dem Modell, das nur auf Insulin setzt, gibt es noch andere Möglichkeiten. Wissenschaftler aus Boston arbeiten an einer künstlichen Bauchspeicheldrüse, die zusätzlich Glukagon abgibt. Dieses Hormon ist quasi der Gegenspieler von Insulin. Es regt die Leber an, gespeicherten Zucker ins Blut abzugeben.

Mader und Danne befürworten aber beide die Variante mit nur einem Hormon. „Wenn Glukagon beteiligt ist, heißt das, dass auch größere Insulinmengen nötig sind“, sagt Mader. „Das kann das Risiko für Unterzuckerungen erhöhen.“ Danne gibt außerdem zu bedenken, dass über die Wirkungen von zu hohen Glukagon-Dosen bislang zu wenig bekannt ist.

Zulassung kann sich lange hinziehen

„Ich gehe davon aus, dass künstliche Bauchspeicheldrüsen in Zukunft zum Alltag in der Diabetestherapie gehören werden“, ist Thomas Danne überzeugt. Ausschlaggebend dürfte seiner Meinung nach werden, dass das Gerät für Patienten einfach zu bedienen ist, etwa mittels Smartphone oder Tablet.

Das glaubt auch Julia Mader. Gleichzeitig warnt sie vor überzogenen Erwartungen: „Schon 2005 hieß es, dass die künstliche Bauchspeicheldrüse in fünf Jahren auf den Markt kommt.“ Trotz vielversprechender Tests könnte es immer noch mehrere Jahre dauern, bis alle Sicherheitsbedenken ausgeräumt sind und ein Modell die Zulassung erhält.



Bildnachweis: F1online

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