Dispositivos tecnológicos para el control de la diabetes mellitus 1. Páncreas artificial

Incluido en la revista Ocronos. Vol. IV. Nº 5–Mayo 2021. Pág. Inicial: Vol. IV; nº5: 124

Autor principal (primer firmante): Sara Andrés Rueda

Fecha recepción: 19 de Abril, 2021

Fecha aceptación: 15 de Mayo, 2021

Ref.: Ocronos. 2021;4(5): 124

Autores:

  • Sara Andrés Rueda (autora principal): enfermera en el Centro de Salud Parque Goya de Zaragoza. Máster en Iniciación a la Investigación en Ciencias de la Enfermería.
  • Bárbara Hernández Artal: Enfermera Hospital clínico Universitario Lozano Blesa Zaragoza.
  • Beatriz Pablo Navarro: Enfermera en el Hospital Materno Infantil Miguel Servet Zaragoza. Máster en Gerontología Social por la Universidad de Zaragoza.
  • Hernando Antonio Guarín Duque: Enfermero en Hospital Miguel Servet Zaragoza. Máster en Salud Pública por la Universidad de Zaragoza.
  • Gema Bermúdez Moreno: Enfermera Hospital Clínico Universitario Lozano Blesa Zaragoza. Máster Oficial en Gerontología Social. Longevidad, salud, calidad por la Universidad de Jaén. Máster en Farmacoterapia para Enfermería Universidad de Valencia.
  • Eliana Barrientos Jaramillo. Enfermera Hospital Clínico Universitario Lozano Blesa Zaragoza. Máster en Salud Pública por la Universidad de Zaragoza.

Resumen

La Diabetes Mellitus tipo 1 (DMT1) es una enfermedad autoinmune y crónica, caracterizada por la destrucción de las células B del páncreas, encargadas de segregar insulina. En los últimos años, el control de la Diabetes tipo 1 ha cambiado sustancialmente debido a la adopción de la terapia intensiva de insulina y en el desarrollo del páncreas artificial; un dispositivo electromecánico en el que existe un programa computacional que permite aumentar o disminuir el aporte de insulina según los valores de glucemia obtenidos mediante en monitoreo continuo de glucosa en tiempo real.

Palabras clave: diabetes mellitus, páncreas artificial, tratamiento, sistemas de infusión de insulina

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Introducción

La diabetes mellitus tipo 1 (DM1) es una enfermedad autoinmune y crónica, caracterizada por la destrucción irreversible de las células β del páncreas; responsables de segregar insulina. La insulina es una hormona anabólica que se encarga, junto con el glucagón, de regular la concentración de glucosa en sangre (glucemia).1

La diabetes mellitus (DM) constituye uno de los principales problemas de salud en la población a nivel mundial debido al aumento de su prevalencia en las últimas décadas. Supone un gran impacto económico para la sanidad .2 Está implicada en importantes tasas de morbilidad y mortalidad; su incidencia varía entre países, raza, edad y sexo, pero parece aumentar por año, lo que conlleva a un aumento de la prevalencia de la DM a nivel mundial. 2,3

Al no suministrar la suficiente insulina se pueden generar valores altos de glucemia (hiperglucemia), lo cual puede traer consecuencias a largo plazo (complicaciones cardiovasculares, fallo renal, pie diabético…). Por otra parte, la sobre administración de insulina puede conllevar a valores bajos de glucemia (hipoglucemia), teniendo como consecuencias desde mareos y pérdida de conciencia hasta incluso coma inducido o muerte. 1

Actualmente, las estrategias de tratamiento en diabetes mellitus tipo 1 incluyen tanto como múltiples inyecciones diarias de insulina según cifras de glucosa capilar como el monitoreo continuo de glucosa en tiempo real a través de sensores y bombas de infusión de insulina. Estas últimas, permiten inyectar manualmente cantidades de insulina en un determinado momento, denominados “bolos” así como configurar cantidades por hora suministradas en intervalos, llamadas “basales”. 1

El control de la diabetes mellitus tipo 1 es complejo, ya que en la regulación de la glucemia intervienen múltiples factores, todos ellos muy variables en el tiempo. La mayoría de las personas con diabetes mellitus tipo 1 no logran alcanzar sus objetivos de control glucémico. Además, el riesgo de hipoglucemia todavía representa la principal limitación para conseguir la normoglucemia sin incrementar el riesgo de hiperglucemia y al mismo tiempo proteger de la aparición de las complicaciones crónicas de la diabetes .4

Durante la última década las investigaciones en nuevas tecnologías se han centrado en el desarrollo del páncreas artificial, conocido como aquel sistema electromecánico, no biológico, en el que existe un programa computacional capaz de infundir insulina de forma automática y dependiente de la glucosa, emulando así la funcionalidad de la célula β pancreática. 5

Objetivo general

  • Realizar una revisión bibliográfica sobre la actualidad del páncreas artificial como tratamiento frente a la Diabetes Mellitus tipo 1

Objetivos específicos

  • Ampliar el conocimiento respecto a los dispositivos de control de la Diabetes Mellitus 1
  • Conocer el funcionamiento, composición y tipos de páncreas artificial

Metodología

Se realizó una búsqueda de las palabras clave que conforman la revisión bibliográfica en el Descriptor de Ciencias de la Salud (DeCS): diabetes mellitus, páncreas artificial, tratamiento, sistemas de infusión de insulina. Posteriormente, la estrategia de búsqueda fue la combinación de los términos DeCS de las palabras clave a través de los operadores boléanos AND y OR en diferentes bases de datos: “SciELO”, “Dialnet” y “ScienceDirect”. Se utilizó el buscador “Google Académico” con el fin de encontrar artículos de utilidad relacionados con el tema, no encontrados en las bases de datos. Fueron incluidos en la revisión artículos que incluyesen en su título o resumen contenido relacionado con las palabras clave, con un máximo de antigüedad de 5 años. Se seleccionaron nueve artículos para elaborar la revisión.

Resultados

Existen distintos dispositivos para la administración de insulina, convencionales como son jeringuillas o plumas, o infusores subcutáneos continuos de insulina y sensores de monitorización continua de la misma. Las plumas son dispositivos del tamaño de un bolígrafo que se cargan con un cartucho de insulina, sirve para varios pinchazos y permiten una dosificación más precisa que las jeringas, especialmente a dosis bajas, siendo el dispositivo más utilizado en España. 2

En los últimos años, el control de la Diabetes tipo 1 ha cambiado sustancialmente debido a la adopción de la terapia intensiva de insulina como estándar de atención, impulsada por avances tecnológicos progresivos en la administración de insulina, medición de glucosa y herramientas de ayuda a la toma de decisiones. La evolución de los monitores continuos de glucosa (MCG) ha jugado un papel clave en este progreso tecnológico, permitiendo el camino hacia la toma de decisiones automatizada mediante la integración con la terapia de infusión subcutánea continua de insulina (ICSI).6

Dispositivos tecnológicos para el control de la glucemia

ICSI o Infusor continuo subcutáneo de insulina. Es un dispositivo electrónico diseñado para entregar insulina de forma continua al tejido subcutáneo. Cuentan con un reservorio de insulina ultrarrápida que al ser entregada el tejido subcutáneo en pequeños volúmenes de forma continua permite una absorción estable y rápida. Reemplaza la secreción fisiológica basal del páncreas en periodos de ayuno e interprandiales. Cuenta con un programa que asiste al paciente en el cálculo de la dosis del bolo y permite la entrega de dosis muy pequeñas aumentando la precisión de tratamiento. 5

MCG o monitor continuo de glucosa. Es un dispositivo electrónico que mide los niveles de glucosa intersticial del tejido subcutáneo cada 5 minutos, obteniendo 288 mediciones diarias. Está diseñado para determinar la glucosa intersticial usando un sensor con glucosa oxidasa, enzima que cataliza la reacción electroquímica entre glucosa y oxígeno. Por medio de un algoritmo de calibración la corriente entregada es informada como glicemia en mg/dl. El sensor del monitor continuo de glucosa es desechable y su vida útil varía de 3 a 14 días, según la marca, debiendo ser reemplazado por uno nuevo cuando su funcionamiento caduca 5

En España se comercializan distintos tipos de monitores continuos de glucosa (MCG) en tiempo real:

  • Dexcom G5. Precisa de un monitor donde se ve la glucosa que puede ser la bomba de insulina o un teléfono móvil. Necesita de calibración capilar cada 12 horas. El sensor subcutáneo dura 7 días tras su implantación y tarda dos horas desde que se implanta hasta que capte la primera medición. Proporciona determinaciones de glucosa cada 5 minutos. Se pueden programar alarmas.
  • Enlite / Guardian Connect. Estos dos sistemas son iguales, la diferencia es que el primero se asocia a una bomba de insulina y el segundo transmite los datos a un teléfono móvil cuando no se usa bomba de insulina, Precisa de calibración cada 12 horas. El sensor subcutáneo dura 6 días y tarda entre 1 y 2 horas tras la implantación en mostrar la medición de glucosa. Proporciona determinaciones cada 5 minutos y también puede programar alarmas.
  • FreeStyleLibre (Monitorización Flash de Glucosa). Requiere escaneo, es decir, pasar el receptor sobre el sensor para leer los resultados. Los niveles de glucosa se pueden ver tras el escaneo en tiempo real y se puede escanear todas las veces que se quiera. El sensor subcutáneo dura 14 días. No necesita calibraciones. Este sistema no permite alarmas y tiene un coste menor que los anteriores 2

Páncreas artificial

El páncreas artificial es un sistema automático de liberación de insulina que controla la glucosa, en asa cerrada, mediante la liberación de insulina administrada por una bomba a partir de las decisiones de un algoritmo matemático de control, basados en los datos de la monitorización continua de glucosa. Consta de tres componentes básicos: monitor continuo de glucosa, bomba de insulina y el algoritmo de control. 7

La información de la medida de glucosa se realimenta para dar lugar a una acción de control y a esto se conoce como asa cerrada, y es la esencia del páncreas artificial. El páncreas artificial tiene la capacidad de corregir automáticamente desviaciones del objetivo de glucosa de forma periódica con cada medida de la misma. Para ello, tiene un algoritmo de control o controlador, que establece la decisión y es una pieza clave. Dirige la administración de insulina en respuesta a los niveles de glucosa proporcionados por el sensor mientras se va acomodando a la variabilidad entre individuos. El algoritmo de control puede ser incorporado a la bomba o localizado en un dispositivo separado tal como un smartphone. Los componentes se comunican de forma inalámbrica 6

El primer sistema de páncreas artificial aprobado para su utilización clínica fue MiniMedTM670G de Medtronic. Su utilización comenzó en 2018 en España. Desde entonces han aparecido en el mercado otros sistemas llamados de segunda generación o avanzados que han incluido, entre otras mejoras, la administración automática de bolos de corrección cuando se encuentra el paciente con cifras de glucosa fuera del rango objetivo 7

Tipos de páncreas artificial

Sistemas con suspensión de la infusión de insulina ante hipoglucemia. Interrumpe la administración de insulina por parte de la bomba cuando el sensor detecta una hipoglucemia, para limitar la duración y la intensidad de esta. La infusión se reanuda después de 2 horas, de forma automática, si el paciente no actúa.

Sistemas con suspensión de la infusión de insulina ante una hipoglucemia prevista. La bomba interrumpe la infusión de insulina cuando el sensor prevé que en los siguientes 30 minutos se alcanzara una glucosa intersticial cercana al límite bajo establecido. La bomba, también automáticamente, reanuda la administración. de insulina cuando se ha producido la recuperación de la glucosa intersticial. De este modo, estos sistemas previenen un alto porcentaje de hipoglucemias.

Sistemas de asa cerrada hibrida o “semiautomática”. El infusor de insulina deja de tener una infusión basal programada y pasa a infundir insulina, en cantidad variable, cada pocos minutos, según los datos de glucosa intersticial medidos por el sensor. De este modo, ante glucosas detectadas bajas infundirá una cantidad menor, o nula, de insulina; y ante glucosas elevadas infundirá cantidades mayores de insulina. Aunque el control de los bolos para las comidas debe realizarlo el propio paciente accionando la bomba de forma manual, lo que aún puede suponer una carga para este y una posible fuente de error.

Sistema de asa cerrada completa. Estos sistemas no requerirían ninguna intervención por parte del usuario. La infusión de insulina es completamente automática, tanto la de la insulina necesaria para cubrir las necesidades basales como la de la insulina necesaria para cubrir la ingesta de carbohidratos.

Sistemas de asa cerrada completa bi-hormonales. El sistema no solo infunde insulina de forma automática, sino también glucagón, como mecanismo de rescate para minimizar la hipoglucemia.

Sistemas de asa cerrada completa multihormonales. A la infusión de insulina y glucagón se une la de otras hormonas para mejorar el control posprandial, como la pramlintida, un análogo de la amilina. 4,8

Retos futuros del páncreas artificial

Los resultados de los estudios que evalúan la eficacia de los sistemas de asa cerrada han dado resultados en cuanto a tiempo en normoglucemia, hipoglucemia e hiperglucemia, consistentemente superiores al tratamiento convencional con bomba de insulina y con sistemas integrados bomba – sensor. 4,7,9

Los principales retos que se le presentan al páncreas artificial de cara al futuro es el ejercicio y el control postprandial. El rápido aumento de la sensibilidad a la insulina y de la absorción de esta durante el ejercicio eleva de forma importante el riesgo de hipoglucemia. La integración de la monitorización de variables biométricas, tales como frecuencia cardiaca, temperatura corporal y sensores de movimiento podrían ser de utilidad para los sistemas de asa cerrada con el fin de reducir el riesgo de hipoglucemia en relación al ejercicio físico. Por otro lado, diferentes estrategias como el anuncio de ingestas sin necesidad de cálculo de raciones de carbohidratos, pero sí con estimación de la cantidad de estos, podría mejorar el rendimiento de los sistemas en el periodo postprandial y producir rapidez de respuesta para prevenir hiperglucemias 4

También se pone de manifiesto las alternativas en cuanto al desarrollo de insulinas de acción aún más rápida, que podría permitir una respuesta más inmediata a las oscilaciones glucémicas derivadas de la ingesta, así como minimizar el riesgo de hipoglucemia tras ejercicio, por tener una duración de la acción más corta que las insulinas actuales. De la misma forma, abordaje diferente al subcutáneo para la administración de insulina, como la infusión intraperitoneal (aun siendo más invasivo), permitiría superar muchas de las limitaciones ligadas al retraso en la absorción de insulina por vía subcutánea. La administración inhalada de insulina prandial es otra de las posibles alternativas para conseguir una mayor rapidez de acción 4

Las mejorías técnicas previsibles a corto o medio plazo de los componentes de los sistemas, con dispositivos cada vez más pequeños, exactos y duraderos, con menos o ninguna necesidad de calibración de los sensores y con mejor conectividad, serían esenciales para conseguir satisfacer las necesidades del mayor número posible de usuarios 4

Conclusiones

Los avances tecnológicos de los últimos años han permitido desarrollar diversos dispositivos electrónicos capaces de asegurar un buen control glucémico. El páncreas artificial es una gran alternativa, aunque conlleve ajustes periódicos, cambios en los materiales que lo componen y todavía haya mucho camino en cuanto a mejoras en el desarrollo de los sistemas. Son de gran utilidad para un control óptimo de la diabetes y suponen una mejora en calidad de vida del paciente, sustituyendo el tratamiento convencional con inyecciones subcutáneas diarias y detecciones de glucemia capilar, así como reduciendo las complicaciones crónicas de la enfermedad a largo plazo.

Bibliografía

  1. Arambarri D, Rosales N, Garelli F. Implementación y prueba de plataforma de código abierto para sistema de páncreas artificial. Electrotecnia. 2019
  2. García-Candás G, Domínguez Menéndez MG, García-Álvarez Y. Monitorización continua de glucosa y calidad de vida en pacientes con diabetes mellitus tipo 1. Conocimiento enfermero 6(2019):33-48.
  3. Sereno J.E, Caicedo M.A, Rivadeneira P.S. Páncreas artificial: estrategias de control glucémico que evitan hipoglucemia. DYNA,85(207):198-207. 2018
  4. Beato-Víbora P.I. El páncreas artificial. Diabetes práctica. 8(04):145-192. 2017.
  5. Apablaza P, Soto N, Codner E. De la bomba de insulina y el monitoreo continuo de glucosa al páncreas artificial. Rev Med Chile. 145:630-640. 2017
  6. Barrio R, Cartaya L. Páncreas artificial híbrido. D-Medical. 2020
  7. Bondía J. Páncreas Artificial. Rev Esp Endocrinol Pedriatr. 11(1). 2020.
  8. Álvarez M.F, Palacio-Barrientos A, Botero-Arango JF, Ramírez-Rincón A. Bombas de insulina en diabetes tipo 2, del fundamento a la práctica. Rev CES Medicina 31(1):70-76; 2017.
  9. Bekiari E, Kitsios K, Thabit H, Tauschmann M, Athansiadou E, Karagiannis T, et all. Artifical pancreas traetment for outpatients with type 1 diabetes: systematic review and meta análisis.