Utilizarea și abuzul îngrijirii diabetului de modelare HOMA

Abstract

Evaluarea modelului homeostatic (HOMA) este o metodă de evaluare a funcției celulelor β și a rezistenței la insulină (IR) din concentrațiile bazale (de post) de glucoză și insulină sau de peptide C. A fost raportat în> 500 de publicații, de 20 de ori mai frecvent pentru estimarea IR decât funcția celulei β.

Acest articol rezumă baza fiziologică a HOMA, un model structural al insulinei la starea de echilibru și a domeniilor de glucoză, construit din răspunsurile la doze fiziologice ale absorbției de glucoză și producției de insulină. Efluxul și absorbția de glucoză hepatică și periferică au fost modelate pentru a fi dependente de concentrațiile plasmatice de glucoză și insulină. Scăderile funcției celulei β au fost modelate prin schimbarea răspunsului celulei β la concentrațiile plasmatice de glucoză. Modelul original HOMA a fost descris în 1985 cu o formulă de estimare aproximativă. Modelul computerului este disponibil, dar nu a fost utilizat la fel de larg ca formulele de aproximare. HOMA a fost validat împotriva unei varietăți de metode fiziologice.

Revizuim utilizarea și raportarea HOMA în literatura de specialitate și oferim îndrumări cu privire la utilizarea adecvată a acesteia (de exemplu, studii de cohortă și epidemiologice) și utilizarea inadecvată (de exemplu, măsurarea funcției celulelor β în mod izolat). Modelul HOMA se compară favorabil cu alte modele și are avantajul că necesită doar o singură probă de plasmă testată pentru insulină și glucoză.

În concluzie, modelul HOMA a devenit un instrument clinic și epidemiologic utilizat pe scară largă și, atunci când este utilizat în mod adecvat, poate furniza date valoroase. Cu toate acestea, la fel ca toate modelele, datele primare de intrare trebuie să fie robuste, iar datele trebuie interpretate cu atenție.

CIGMA, evaluare continuă a modelului de glucoză în perfuzie
FPG, glucoză plasmatică în post
FPI, insulină plasmatică de post
HOMA, evaluarea modelului homeostatic
IGT, toleranță la glucoză afectată
IR, rezistență la insulină
IRAS, Studiu de Ateoscleroză cu Rezistență la Insulină
IVGTT, test de toleranță intravenoasă la glucoză
NGT, toleranță normală la glucoză
OGTT, test oral de toleranță la glucoză
QUICKI, indicele de verificare a sensibilității la insulină cantitativ
RIA, radioimunotest
UKPDS, Marea Britanie Studiu prospectiv asupra diabetului

Evaluarea modelului homeostatic (HOMA) a funcției celulelor β și a rezistenței la insulină (IR) a fost descrisă pentru prima dată în 1985 (1). Tehnica este o metodă pentru evaluarea funcției celulelor β și IR din concentrațiile bazale de glucoză și insulină sau peptide C. Modelul a fost utilizat pe scară largă de când a fost publicat pentru prima dată și vă prezentăm aici o prezentare generală a modelului și a utilizării și limitărilor sale adecvate în știința clinică.

Tipuri de model

Spre deosebire de ajustarea curbei sau „modelele minime”, precum cea descrisă de Bergman și Cobelli (2), HOMA face parte dintr-o familie de „modele de paradigmă”. Cele două tipuri de modele sunt construite pe o bază diferită, iar utilizarea lor necesită eșantionare semnificativ diferită. Modelele minime iau date dinamice individuale și folosesc ecuații de potrivire a curbelor pentru a determina o soluție matematică optimă (deși nu întotdeauna unică) pentru a descrie datele (adică, calculul este necesar pentru fiecare set de date). Modelele de paradigmă sunt modele structurale bazate pe fiziologie cu soluții teoretice ajustate la normele populației; astfel, datele de la indivizi pot fi utilizate pentru a obține estimări ale funcției celulelor β și ale sensibilității la insulină din soluție fără alte calcule.

Modelul minim al lui Bergman și Cobelli, care folosește ecuații de potrivire a curbelor limitate la un număr mic de variabile, necesită o serie de timp semnificativă de date dintr-un test de toleranță la glucoză plus un stimulent suplimentar de la tolbutamidă sau insulină pentru a produce o soluție unică. Prin contrast, modelul HOMA este derivat dintr-o evaluare matematică a interacțiunii dintre funcția celulei β și IR într-un model idealizat care este apoi utilizat pentru a calcula concentrațiile de insulină și glucoză la starea de echilibru. Producția modelului este calibrată pentru a da funcția normală a celulei β de 100% și IR normală de 1. Odată calculată această relație, se poate estima funcția celulei β și IR pentru orice pereche de concentrații plasmatice de glucoză și insulină fără a fi nevoie să refaceți modelul.

Baza fiziologică pentru modelul HOMA

Modelul HOMA este utilizat pentru a obține o estimare a sensibilității la insulină și a funcției celulelor β din concentrațiile plasmatice de insulină și glucoză în repaus alimentar (1). Relația dintre glucoză și insulină în starea bazală reflectă echilibrul dintre producția hepatică de glucoză și secreția de insulină, care este menținută de o buclă de feedback între ficat și celulele β (3). Predicțiile utilizate în model provin din date experimentale la oameni și animale. Curba de răspuns a celulelor β (Fig. 1A) a fost inițial construită pe baza unei rate de producție bazală de 10 mU/min (74 pmol/min) (4) la un nivel plasmatic de glucoză de 4 mmol/l, într-o insulină. spațiu de 13 l cu un timp de înjumătățire plasmatică cu insulină de 4 minute (5). Efluxul și absorbția de glucoză hepatică sunt modelate pentru a depinde de concentrațiile plasmatice de glucoză și insulină (Fig. 1B) (6). Insulina este modelată pentru a se descompune cu un timp de înjumătățire de 3,8 minute cu o componentă suplimentară mai lentă (5.7); concentrația de insulină controlează absorbția glucozei în grăsimi și mușchi (Fig. 1C și D). Se presupune că efluxul bazic de glucoză de 0,8 mmol/min (8,9) intră într-un spațiu de 17 l (9,10). La omul normal, 50% din cifra de afaceri bazată pe glucoză este pentru sistemul nervos, iar acesta este un proces dependent de glucoză (Fig. 1E) (11). Restul absorbției de glucoză de către mușchi (12-14) și grăsimi este atât dependent de glucoză, cât și de insulină (Fig. 1C și D) (15).

Scăderile funcției celulei β au fost modelate prin schimbarea răspunsului celulei β la concentrațiile plasmatice de glucoză. Sensibilitatea la insulină a fost modelată prin scăderea proporțională a efectului concentrațiilor plasmatice de insulină atât la nivelul ficatului, cât și la periferie (3). În ambele situații, rotația glucozei în model rămâne constantă. Nu se face distincție între sensibilitatea la insulină hepatică și sensibilitatea la insulină periferică.

HOMA1: modelul original HOMA

HOMA1, modelul original de la Matthews și colab. (1) (Fig. 2A), conținea o aproximare matematică simplă a soluției neliniare originale la ecuațiile iterative (aceasta este explicația pentru funcțiile exponențiale, care sunt anulate, în acel articol). Ecuațiile sunt utilizate pe scară largă și se simplifică la: HOMA1-IR = (FPI × FPG) /22,5 HOMA1-% B = (20 × FPI)/(FPG - 3.5) pentru funcția IR și, respectiv, a celulelor β, unde FPI este în post concentrația plasmatică de insulină (mU/l) și FPG glucoza plasmatică în jeun (mmol/l).