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Werden die Insulin-Spritzen bald überflüssig?
In der Presse häufen sich in der letzten Zeit Artikel über die Forschung an einer künstlichen Betazelle, d. h. an einem Ersatz für die Insulin-produzierenden Zellen der Bauchspeicheldrüse. Oft werden dazu optimistische Angaben punkto einer möglichen Einführung eines solchen künstlichen Apparates auf dem Markt gemacht. Da sich ausserdem die Anfragen an die Ärzte betreffend der Einpflanzung eines solchen Apparates bereits häufen, erscheint uns eine kurze Stellungnahme zu diesem Problem angezeigt.
Artikel erschienen in Nr. 1 des «D-Journals» (April-Mai 1974); Autor Dr. med. Beat Morell
Anmerkungen zum Stand der heutigen Forschung: Dr. med. K. Scheidegger
Das Konzept ist relativ einfach: Der Apparat besteht aus vier Teilen. Der erste ist ein Messinstrument für den Blutzucker, der diesen kontinuierlich oder in 5- bis 10-minütigen Intervallen registriert. Das Resultat wird in einen kleinen Computer (2. Teil des Apparates) eingespeist; dieser Computer berechnet den momentanen Insulinbedarf. Er steuert den 3. Teil, eine kleine Pumpe, welche die erforderliche Menge Insulin in den Kreislauf des Diabetikers einspritzt. Der 4. Teil schliesslich besteht aus einem kleinen Reservoir mit Insulin, aus welchem die Pumpe das Insulin abziehen kann. Das Ganze wäre von der Grösse einer Taschenlampen-Batterie (zirka 7 × 5 × 3 cm) und würde unter die Bauchhaut eingepflanzt, so dass vielleicht einmal pro Monat das Reservoir von aussen mit einer herkömmlichen Spritze durch die Haut nachgefüllt werden kann.
Es muss jedoch festgehalten werden, dass die Schwierigkeiten bei einem solchen Entwicklungsprojekt ausserordentlich gross sind, das zeigt schon die Tatsache, dass bereits seit vielen Jahren daran gearbeitet wird und ein konkretes Datum für den Abschluss der Versuche noch nicht genannt werden kann. Eine Vielzahl von technischen und biologisch-medizinischen Problemen spielen hier hinein.
Nein, liebe Leserinnen und Leser, diese Zeilen stammen nicht aus neuerer Zeit. Sie haben soeben die Einleitung des allerersten Artikels gelesen, der im «D-Journal» Nummer 1 vor genau 40 Jahren erschienen ist. Und immer noch warten wir auf die «künstliche Bauchspeicheldrüse», wie sie damals von Dr. Beat Morell beschrieben worden ist. Zwar ist die Zeit in den letzten vier Jahrzehnten keineswegs stillgestanden und wir haben grosse technische Fortschritte erleben können. Wir warten aber weiterhin auf das intelligente Gerät, welches den von Diabetes Betroffenen die Krankheit sozusagen abnimmt und selbst für eine gute Stoffwechselkontrolle sorgt. Wie treffend war doch die Aussage des Autors, dass «ein konkretes Datum für den Abschluss der Versuche noch nicht genannt werden kann. Eine Vielzahl von technischen und biologisch-medizinischen Problemen spielen hier hinein.»
Der Glukose-Apparat
Das Problem eines Glukose-Apparates ist ausserordentlich kompliziert … Die letzten Berichte über die Lebensdauer dieses Systems im Organismus nennen etwa 8 – 20 Stunden. Beim Diabetiker müsste das System mindestens zwei Jahre funktionieren, nachher müsste ein neuer Apparat eingepflanzt werden. Eine … Forschergruppe … hat eine etwa münzgrosse Elektrode konstruiert, an deren Oberfläche der Blutzucker direkt chemisch verändert (oxydiert) wird. Dieser Prozess liefert dann den nötigen elektrischen Impuls zur Fütterung des Computers. … Es wird nicht nur Glukose, sondern es werden auch andere Substanzen dabei gemessen.
Die Geräte, welche wir heute für das kontinuierliche Glukosemonitoring zur Verfügung haben, messen den Gewebszucker immerhin für mindestens sieben Tage, unter günstigen Bedingungen manchmal auch zwei Wochen. Sie sind klein genug, um im Alltag nicht störend zu wirken. Sie bedürfen eines Katheters, der unter die Haut gelegt und alle paar Tage ausgewechselt werden muss. Die Zuckermessung ist nicht echtzeitig, sondern rund 5 – 15 Minuten verzögert.
Der Computer und sein Programm
Noch ist zu wenig bekannt, wie die Insulin-produzierende Betazelle in der Bauchspeicheldrüse in Wirklichkeit das Insulin ausschüttet. Nach dem heutigen Stand der Forschung gewinnt man die Überzeugung, dass mindestens zwei verschiedene Prozesse daran beteiligt sind, eine schnelle Komponente, die gespeichertes Insulin bei Bedarf sofort in den Kreislauf entlassen kann, und eine langsame Komponente, die vermutlich neu gebildetes Insulin etwas langsamer und später ausschüttet. Wie soll man nun diesen Computer programmieren? … Wie soll man mit Sicherheit eine überschiessende Insulin-Ausschüttung mit folgender schwerer Hypoglykämie vermeiden? …
Das Entwickeln von Algorithmen zur fortlaufenden Dosisanpassung des Insulins bedeutet heute im Zeitalter der leistungsstarken, schnellen Rechner kein wesentliches Problem mehr. Viel schwieriger ist es, die oben bereits erwähnte zeitliche Verzögerung einzuplanen, die noch potenziert wird durch die verzögerte Wirkung des Insulins. Ohne die Entwicklung wesentlich schneller wirkender Insuline wird es zumindest in dynamischen Phasen, z. B. beim Essen oder bei körperlicher Aktivität, nicht möglich sein, den Blutzucker rechtzeitig zu stabilisieren. Für ruhigere Zeiten wie die Nacht wurden sogenannte closed loop Systeme bereits erfolgreich getestet.
Weitere Probleme
Weniger grosse Probleme scheinen das Insulin-Reservoir und die Pumpe zu stellen. Hier spielen wohl mechanische Faktoren eine grosse Rolle. Diese könnten jedoch nach dem heutigen Stand am ehesten gelöst werden.
Wie recht Dr. Morell hatte! Die heutigen Insulinpumpen sind sehr präzise und leistungsfähige Geräte, die (fast) alles leisten können, was von ihnen gefordert wird. Sie sind klein genug, um im Alltag nicht störend zu wirken.
Allerdings muss hier noch erwähnt werden, dass alle Injektionshilfen, Spritzen, Pens und Pumpen das Insulin ins Unterhaut-Fettgewebe (subkutan) abgeben. Das natürlicherweise in der Bauchspeicheldrüse produzierte Insulin gelangt zuerst über die Portalvene in die Leber. Der «falsche» Weg über das Fettgewebe lässt selbstverständlich eine so präzise Steuerung, wie sie die Natur geschaffen hat, nicht zu.
Ein letzter Punkt soll jedoch noch erwähnt werden. Ein solcher Apparat stellt einen Fremdkörper im Organismus dar. Dieser wehrt sich durch Abkapselung dagegen, d. h. er produziert eine bindegewebige Narbe rings um die künstliche Betazelle. Dieses Bindegewebe könnte namentlich den Blutzucker-Messapparat schwer beeinträchtigen, indem dieser vom Blut oder von der Körperflüssigkeit abgeschlossen wird und somit seiner Aufgabe gar nicht mehr nachkommen kann. Auch hier müssen erst noch Mittel und Wege gefunden werden, eine solche Abschliessung zu vermeiden.
Genau so ist es! Dieses Problem ist bis heute nicht befriedigend gelöst. Jede auch noch so kleine Verletzung, etwa durch die Sensorelektroden, führt zu einer lokalen Entzündungsreaktion, welche die Messgenauigkeit deutlich beeinträchtigt bzw. eine korrekte Blut-/Gewebszuckermessung ganz verunmöglicht. Messungen durch die intakte Haut unterliegen zudem zahlreichen Störfaktoren. Vielleicht ist die Blutzuckermessung über eine Kontaktlinse im Auge, über die vor Kurzem in der Presse berichtet wurde, ein Schritt vorwärts.
Zukunftsaussichten
In der Forschung ist es schwierig, Prognosen zu stellen. Die Vielzahl der noch ungelösten Probleme lässt jedoch schon vermuten, dass eine solche künstliche Betazelle nicht «bald» auf den Markt kommen wird. Eine vorsichtige Schätzung rechnet, dass bis in zwei Jahren die Vorversuche abgeschlossen werden könnten; noch einige Jahre später, vielleicht 1979, könnten die ersten Versuche an freiwilligen Diabetikern vorgenommen werden. Bis die Apparate auf dem Markt erscheinen, dürfte nochmals eine Reihe von Jahren vergehen.
Wer den Autor kannte, weiss, dass er ein sehr vorsichtiger, zurückhaltender Arzt war, nicht der Typ des unverbesserlichen Optimisten. Die genial arbeitende Natur nachzuahmen ist einfach unendlich schwierig. Es wäre nach der mühevollen Forschungsgeschichte der vergangenen Jahrzehnte vermessen, sich heute auf einen Zeithorizont für die Funktionstüchtigkeit der künstlichen Inselzelle festlegen zu wollen.
Und dann? Kann man die Diätschemas verbrennen, die Spritzen der Müllabfuhr anvertrauen? Ich glaube nicht. Wenn auch alle Probleme der künstlichen Betazelle gelöst werden könnten, so ist sie doch kein Stück des Körpers, d. h. sie reagiert nicht auf die Impulse unseres Nervensystems, sie reagiert nicht auf den Einfluss anderer Hormone, die aus dem Darm oder der Nebenniere stammen wie die natürliche Betazelle. Ein vollwertiger Ersatz wird deshalb nie möglich sein.
Ein letztes Wort: Wir wollen die Sache auch nicht zu pessimistisch sehen. Es besteht heute die Aussicht, dass in 8 – 10 Jahren ein solcher Apparat zur Verfügung stehen wird. Es wäre zweifellos eine Verbesserung der Situation. Der Diabetiker müsste sich nicht mehr täglich Insulin spritzen, sondern vielleicht einmal pro Monat das Reservoir auffüllen. Der Blutzucker liesse sich damit stabiler einstellen als mit zwei oder drei Spritzen pro Tag, die Diät könnte möglicherweise etwas lockerer gehandhabt werden. Wenn alles zutrifft, ist dies ein grosser Fortschritt, und wir werden dann für die Bemühungen der erfolgreichen und erfolglosen Forscher zweifellos sehr dankbar sein.
In der Tat: Die Behandlung mit den heute zur Verfügung stehenden Insulinpumpen und Glukosesensoren ermöglicht eine bessere Diabeteskontrolle. Sie hat auch zu einer Verbesserung der Lebensqualität der Betroffenen geführt. Die Ernährung ist «freier» geworden. Sport in jeder Form ist heute möglich und Berufe mit sehr unregelmässiger Arbeitszeit sind nicht mehr tabu. Dies mag viele darüber hinweg trösten, dass die Diabetestherapie auch 2014 noch «durch Menschenhand» gesteuert werden muss.