生物密探 iSpyBio
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糖尿病長(zhǎng)期以來(lái)被分為兩類——1型糖尿病，通常出現(xiàn)在兒童時(shí)期，和2型糖尿病，一般與肥胖有關(guān)，通常在后期的生活中發(fā)展而成。但科學(xué)家們已經(jīng)了解到，并非所有2型糖尿病患者都是一樣的，有些患者的體重、發(fā)病年齡和其他特征也有所差異。
2型糖尿病（T2D）影響全球超過(guò)5.37億成年人。糖尿病和糖尿病前期是通過(guò)血糖升高來(lái)定義的，但潛在的生理學(xué)是復(fù)雜的，因人而異。傳統(tǒng)上認(rèn)為，患有T2D的人同時(shí)患有胰島素抵抗（IR）和β細(xì)胞功能障礙。然而，已有研究表明患有糖尿病前期和早期T2D的人表現(xiàn)出不同程度的胰島素抵抗和β細(xì)胞功能障礙，以及腸促胰島素作用和肝葡萄糖調(diào)節(jié)的缺陷。T2D的這些生理基礎(chǔ)在顯性高血糖癥發(fā)作之前就已經(jīng)存在，但在專門的代謝研究單位之外很難識(shí)別。特別是，IR對(duì)于在顯性高血糖癥之前的階段進(jìn)行檢測(cè)非常有用，因?yàn)樗浅Ｆ毡?，不僅會(huì)增加T2D的風(fēng)險(xiǎn)，還會(huì)增加心血管疾病（CVD）、中風(fēng)、高血壓、非酒精性肝病和癌癥的風(fēng)險(xiǎn)，并且在很大程度上可以通過(guò)減肥和體育活動(dòng)等生活方式干預(yù)來(lái)逆轉(zhuǎn)。
斯坦福醫(yī)學(xué)院為首的研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種基于人工智能（AI）的算法，該算法使用連續(xù)血糖監(jiān)測(cè)儀的數(shù)據(jù)來(lái)解析四種最常見(jiàn)的2型糖尿病亞型中的三種。該研究的論文發(fā)表在Nature Biomedical Engineering 雜志上，第一作者Ahmed A. Metwally博士曾是斯坦福醫(yī)學(xué)院的博士后學(xué)者，目前是谷歌的研究科學(xué)家。
Metabolic subphenotyping study overview. Credit: Nature Biomedical Engineering (2024). DOI: 10.1038/s41551-024-01311-6
共同領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的斯坦福大學(xué)遺傳學(xué)Michael P. Snyder教授說(shuō)：“這是一種人們可以用來(lái)采取預(yù)防措施的工具。例如，如果水平引發(fā)糖尿病前期警告，飲食或運(yùn)動(dòng)習(xí)慣可以調(diào)整。”
Snyder教授說(shuō)，大約13%的美國(guó)人口，約4000萬(wàn)人，被診斷患有糖尿病，9800萬(wàn)人患有糖尿病前期，因此一種廣泛使用的精確診斷細(xì)節(jié)的技術(shù)將有助于調(diào)整改善糖尿病護(hù)理方式。
文章的共同通訊作者，斯坦福內(nèi)分泌學(xué)教授、醫(yī)學(xué)博士Tracey McLaughlin說(shuō)：“大多數(shù)糖尿病患者患有2型糖尿病，但情況比這更復(fù)雜，導(dǎo)致這種情況的潛在生理因素也不同。”
人們?cè)絹?lái)越多地將占所有糖尿病95%的2型糖尿病進(jìn)行亞分類，以更好地了解患有其他相關(guān)疾病的風(fēng)險(xiǎn)，如心血管、腎臟、肝臟或眼部并發(fā)癥，并確定個(gè)體糖尿病的潛在生理學(xué)。McLaughlin 教授說(shuō)：“這很重要，因?yàn)楦鶕?jù)你的藥物類型，有些藥物比其他藥物效果更好。我們的目標(biāo)是找到一種更容易獲得的、按需的方式，讓人們了解和改善他們的健康。”
Snyder教授表示多年前，當(dāng)?shù)弥约禾幱谔悄虿∏捌跁r(shí)，這項(xiàng)技術(shù)可能對(duì)他有用。他說(shuō)：“當(dāng)我發(fā)現(xiàn)自己正在患糖尿病時(shí)，我增加了肌肉量，這是幫助減少血液中糖分的常見(jiàn)方法之一，但沒(méi)有效果。這是因?yàn)槲覀鹘y(tǒng)上沒(méi)有胰島素抵抗。我的2型糖尿病源于一種稱為β細(xì)胞缺乏癥的疾病，這意味著產(chǎn)生胰島素的細(xì)胞不能正常運(yùn)作?！?/p>
描述糖尿病的細(xì)節(jié)
目前，診斷糖尿病僅基于血液中的葡萄糖水平，可以通過(guò)簡(jiǎn)單的抽血來(lái)進(jìn)行。McLaughlin 教授說(shuō)：“但這些測(cè)試對(duì)高血糖背后的生物學(xué)幾乎沒(méi)有揭示，了解其背后的生理學(xué)需要在研究環(huán)境中進(jìn)行代謝測(cè)試，但這些測(cè)試既繁瑣又昂貴，不適合在臨床上使用?！?/p>
然而，非處方的連續(xù)血糖監(jiān)測(cè)儀可以檢測(cè)高血糖，并收集有關(guān)其代謝生物學(xué)的更詳細(xì)信息。
胰島素是胰腺中產(chǎn)生的一種激素，通過(guò)鼓勵(lì)細(xì)胞吸收葡萄糖并將其用作能量來(lái)調(diào)節(jié)血液中的葡萄糖或糖水平。如果胰腺不能產(chǎn)生足夠的胰島素，即胰島素缺乏，血糖就會(huì)升高。胰島素抵抗是糖尿病的常見(jiàn)標(biāo)志物，當(dāng)細(xì)胞對(duì)胰島素的信號(hào)沒(méi)有反應(yīng)時(shí)就會(huì)發(fā)生，這也會(huì)導(dǎo)致血糖升高。
2型糖尿病也可能是由于腸促胰島素分泌缺陷或肝臟胰島素抵抗引起的，腸促胰島素是進(jìn)食后腸道釋放的一種激素，可以刺激胰腺分泌胰島素。這四種生理亞型的糖尿病可能對(duì)不同的治療有反應(yīng)。
測(cè)試算法
McLaughlin教授和Snyder教授想知道，像連續(xù)血糖監(jiān)測(cè)儀這樣的普通小工具是否可以產(chǎn)生與不同亞型糖尿病相關(guān)的隱藏信號(hào)的數(shù)據(jù)。將該設(shè)備安裝在用戶的上臂上，實(shí)時(shí)測(cè)量血糖水平的上升和下降。喝葡萄糖飲料的人通常會(huì)出現(xiàn)血糖飆升，但這些飆升的水平和模式因人而異。
在一項(xiàng)針對(duì)54名參與者的研究中，其中21人患有糖尿病前期，33人健康，研究人員應(yīng)用了一種人工智能算法來(lái)識(shí)別與不同亞型2型糖尿病相對(duì)應(yīng)的峰值和低谷內(nèi)的模式。
使用連續(xù)血糖監(jiān)測(cè)儀的參與者還接受了在醫(yī)生辦公室進(jìn)行的口服血糖測(cè)試。
McLaughlin說(shuō)：“幾十年來(lái)，人們一直在研究這一點(diǎn)，并發(fā)現(xiàn)了一些指示胰島素抵抗或β細(xì)胞功能障礙的參數(shù)，這是糖尿病的主要驅(qū)動(dòng)因素。但現(xiàn)在我們有了監(jiān)測(cè)器，你可以對(duì)葡萄糖模式有更細(xì)致的了解，從而更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)這些亞型，并且可以在家里完成?！?/p>
與臨床數(shù)據(jù)和代謝狀況的其他生物標(biāo)志物相比，該算法——無(wú)論是應(yīng)用于連續(xù)葡萄糖監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)還是應(yīng)用于葡萄糖耐量試驗(yàn)后的抽血數(shù)據(jù)——都能比傳統(tǒng)代謝試驗(yàn)更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)代謝亞型，如胰島素抵抗和β細(xì)胞缺乏癥。該工具能夠在大約90%的時(shí)間里正確檢測(cè)和識(shí)別亞型。
擴(kuò)大可訪問(wèn)性
除了為糖尿病患者或糖尿病前期患者提供更高分辨率的數(shù)據(jù)外，使用該監(jiān)測(cè)儀還有其他好處。McLaughlin說(shuō)：“即使胰島素抵抗的人沒(méi)有患糖尿病，了解這一點(diǎn)仍然很重要，因?yàn)橐葝u素抵抗是各種其他健康狀況的危險(xiǎn)因素，如心臟病和脂肪肝。”
McLaughlin和Snyder計(jì)劃繼續(xù)在被診斷為2型糖尿病的人身上測(cè)試該算法，并希望該技術(shù)的廣泛可用性將增加獲得護(hù)理的機(jī)會(huì)，即使患者無(wú)法預(yù)約醫(yī)生。
McLaughlin說(shuō)：“我們還將這項(xiàng)技術(shù)視為經(jīng)濟(jì)困難或地理位置偏遠(yuǎn)、無(wú)法獲得醫(yī)療保健系統(tǒng)的人的寶貴醫(yī)療保健工具?！?/p>
參考資料：
https://medicalxpress.com/news/2025-01-ai-simple-glucose-subtypes-diabetes.html
https://www.nature.com/articles/s41551-024-01311-6
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