«Я теперь киборг!» — гордо заявляет австралиец Лиам Зибиди, молодой программист, blockchain/Fullstack engineer и писатель, как он преподносит себя на страницах своего блога . В начале августа он завершил свой DIY-проект по созданию носимого устройства, которое он без ложной скромности окрестил «искусственной поджелудочной железой».

Речь скорее идет о саморегулируемой инсулиновой помпе, и наш киборг в некоторых аспектах своего творения не искал легких путей. Подробнее о концепции устройства и open source технологиях, на которые он опирался — далее в статье.

Сахарный диабет for dummies

У Лиама — сахарный диабет 1-го типа. Если корректно — то слово «диабет» означает группу заболеваний с повышенным диурезом — выделением мочи, но доля больных именно сахарным диабетом (СД) больше, и короткое название негласно прижилось для СД. Еще в Средние века у большинства больных СД отмечали наличие в моче сахара. Прошло довольно много времени до открытия гормона инсулина (которому предстояло также стать первым в истории полностью отсеквенированным белком) и его роли в патогенезе СД.

Инсулин — важнейший гормон, который регулирует метаболизм множества веществ, но основное влияние он оказывает на обмен углеводов, в том числе «главного» сахара — глюкозы. Для метаболизма глюкозы в клетках инсулин является, грубо говоря, сигнальной молекулой. На поверхности клеток существуют специальные молекулы-рецепторы инсулина. «Садясь» на них, инсулин дает сигнал к запуску каскада биохимических реакций: клетка начинает активно транспортировать глюкозу внутрь сквозь свою мембрану и перерабатывать ее внутри.

Процесс выработки инсулина можно уподобить работе людей-волонтеров, пришедших бороться с наводнением. Уровень инсулина зависит от количества глюкозы: чем ее больше — тем больше в ответ поднимается общий уровень инсулина. Повторюсь: важен именно уровень в тканях, а не количество молекул, прямо пропорциональное глюкозе, ведь инсулин сам не связывается с глюкозой и не расходуется на ее метаболизм, как и волонтеры не пьют прибывающую воду, а строят дамбы определенной высоты. И необходимо поддерживать этот определенный уровень инсулина на поверхности клеток, как и высоту временных дамб на затопленных участках.

Понятно, что если инсулина начинает не хватать, то метаболизм глюкозы нарушается, она не проходит в клетки, накапливаясь в биологических жидкостях. Это и есть патогенез СД. Раньше существовала запутывающая терминология «инсулинозависимый/независимый СД», но корректнее классифицировать так: СД 1-го типа — это физическая нехватка инсулина (причина тому, чаще всего — гибель клеток поджелудочной железы); СД 2-го типа — это снижение реакции организма на уровень собственного инсулина (все причины до конца не выяснены и разнообразны). 1-й тип — волонтеров стало мало и они не успевают строить дамбы; 2-й тип — дамбы нормальной высоты, но то ли дырявые, то ли построены поперек.

Проблема ручной регулировки

Оба типа, как становится понятно, ведут к повышенному уровню глюкозы вне клеток — в крови, моче, что оказывает негативное влияние на весь организм. Приходится жить, считая международные и хлебные единицы в шприце и тарелке соответственно. Но ведь нельзя все время вручную регулировать то, что делал сам организм. Человек должен спать, а во сне уровень инсулина продолжает падать; человек может из-за бытовых обстоятельств не поесть вовремя — и тогда у него упадет уже сахар под действием искусственно удерживаемого уровня инсулина. По сути, жизнь оказывается в тоннеле пределов уровня глюкозы, сверху и снизу за которыми — кома.

Отчасти решением этой проблемы стали современные устройства, пришедшие на смену шприцам — инсулиновые помпы.