Контролировать состояние людей с диабетом — одна из важных задач эндокринолога

НаукаЗдоровье

Искусственный интеллект в лечении сахарного диабета

Контролировать состояние людей с диабетом — одна из важнейших задач эндокринолога. Стремительное развитие информационных технологий дает врачам принципиально новые возможности.

Материал подготовил Петр Харатьян

Фредерик Бантинг и Чарльз Бест, 1921 год. Фото: Getty Images

У здорового человека секреция инсулина тонко регулируется в зависимости от концентрации глюкозы в крови: после еды уровень глюкозы возрастает, увеличивается и секреция инсулина; напротив, снижение уровня глюкозы останавливает секрецию.

Сцилла и Харибда инсулинотерапии

Необходимость поддержания глюкозы внутри физиологического «коридора» прежде всего определяется потребностями головного мозга. Мозг является основным потребителем глюкозы: в состоянии натощак на его долю приходится 40–45% всей утилизируемой глюкозы. Падение глюкозы ниже нормального уровня — угрожающая для жизни ситуация, приводящая к нарушению мозговой деятельности. На снижение концентрации глюкозы в плазме крови ниже 3,5–3,9 ммольл на литр организм реагирует выделением стрессовых гормонов, таких как адреналин и норадреналин. Поэтому первые проявления гипогликемии: дрожь в теле, потливость, сердцебиение, резкая слабость, чувство голода, тревоги и страха — обусловлены действием этих гормонов. Если уровень глюкозы под влиянием гормонов не восстанавливается, возникают симптомы нейрогликопении (энергетического голодания мозга): заторможенность, дезориентация, неадекватное поведение, судороги и потеря сознания. На протяжении всей столетней истории инсулинотерапии усилия ученых были направлены на то, чтобы сделать препараты инсулина более безопасными. В 80‑х годах прошлого века появились генно-инженерные инсулины человека, а затем аналоги инсулина, профиль действия которых максимально приближен к физиологическому. Однако гипогликемия и по сей день остается одним из главных барьеров для достижения хорошего контроля диабета. Повторные гипогликемии повышают риск сердечно-сосудистых осложнений, приводят к снижению когнитивных функций мозга. Люди, перенесшие несколько эпизодов гипогликемии, теряют способность распознавать снижение уровня глюкозы в крови.

Что такое гипогликемия

Молекулярные механизмы повреждающего действия гипогликемии активно изучаются. Ученые из Новосибирского академгородка подошли к решению этой проблемы с помощью биоинформатики и искусственного интеллекта. Реализация проекта, поддержанного грантом Российского научного фонда (20‑15-00057), осуществляется научным коллективом, включающим эндокринологов, биоинформатиков и математиков из Федерального исследовательского центра Институт цитологии и генетики (ИЦиГ) СО РАН и Института математики им. С. Л. Соболева СО РАН (руководитель проекта — д.м.н., профессор РАН В. В. Климонтов).

Одно из направлений исследований — изучение повреждающих эффектов гипогликемии с помощью построения и анализа генных сетей. Генная сеть — это группа координированно функционирующих генов, обеспечивающих тот или иной биохимический процесс или фенотипический признак организма. Для построения генных сетей исследователями применена компьютерная система ANDSystem, разработанная в ИЦиГ СО РАН (д.б.н. В. А. Иванисенко). Система осуществляет интеллектуальный анализ текстов (текст-майнинг) научных публикаций, проиндексированных в базе данных Medline, с последующим структурированным представлением информации в виде графов молекулярно-генетических сетей. База данных системы содержит более 40 млн фактов, извлеченных из 28 млн рефератов Medline, которые описывают генетическую регуляцию, белок-белковые взаимодействия, каталитические реакции, транспортные пути, ассоциации генов, белков, метаболитов с заболеваниями, фенотипами и биологическими процессами. С помощью ANDSystem была построена генная сеть гипогликемии (к.б.н. О.В. Сайк). Реконструированная сеть включает 141 ген и 2467 взаимодействий. Гены данной сети вовлечены в регуляцию секреции инсулина, гомеостаз глюкозы, регуляцию запрограммированной гибели клеток, передачу внутриклеточных сигналов и другие процессы.

Гены, связанные с гипогликемией, чрезмерно представлены в генных сетях осложнений сахарного диабета: ретинопатии, нефропатии, нейропатии и макроангиопатии, а также когнитивной дисфункции и болезни Альцгеймера. При этом 14 генов были общими для всех исследованных нарушений, 11 биологических процессов были чрезмерно представлены во всех реконструированных сетях. Полученные результаты расширяют наши представления о молекулярных механизмах, лежащих в основе неблагоприятных эффектов гипогликемии на органы—мишени диабета: сетчатку глаза, почки, сердечно-сосудистую и нервную систему. Они также подтверждают роль нарушений обмена глюкозы в снижении интеллектуальных функций и развитии болезни Альцгеймера.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Как копировать данные с флешки на флешку Как копировать данные с флешки на флешку

Как скачать файлы с флешки на флешку

CHIP
«Я хочу принести пользу своему народу»: как живут индейцы Сери в Мексике «Я хочу принести пользу своему народу»: как живут индейцы Сери в Мексике

Жизнь племени Сери неразрывно связана с его традициями

Вокруг света
В некрополе у столицы империи Юань нашли людей европейского происхождения В некрополе у столицы империи Юань нашли людей европейского происхождения

Палеогенетики исследовали останки, раскопанные в Шанду

N+1
«Дорого заплатила за опыт»: как Василиса Волкова ушла из банка и стала ресторатором «Дорого заплатила за опыт»: как Василиса Волкова ушла из банка и стала ресторатором

Основательница S.I.D.R Group о том, как меняется гастрономический маркетинг

Forbes
5 самых необычных криптовалют, о которых ты (пока) не слышал 5 самых необычных криптовалют, о которых ты (пока) не слышал

Не одним биткоином живы!

Maxim
Дочь Нила: как феминистка Дориа Шафик боролась с диктаторским режимом в Египте Дочь Нила: как феминистка Дориа Шафик боролась с диктаторским режимом в Египте

Дориа Шафик требовала избирательных прав для женщин в Египте

Forbes
«Полный бред! Скептицизм в мире больших данных». Как относиться к получаемой информации критически «Полный бред! Скептицизм в мире больших данных». Как относиться к получаемой информации критически

Отрывок из книги «Полный бред! Скептицизм в мире больших данных»

N+1
Фиолетовая морковь и персик-вишня: как выглядели привычные нам фрукты и овощи в прошлом Фиолетовая морковь и персик-вишня: как выглядели привычные нам фрукты и овощи в прошлом

Как дикие сорта овощей и фруктов отличались от сегодняшних культурных плодов?

TechInsider
Внутренний критик: как он рождается в нас и как направить его в конструктивное русло Внутренний критик: как он рождается в нас и как направить его в конструктивное русло

Вряд ли есть человек, который не сталкивался со своим внутренним критиком

Psychologies
Бродячих кошек уличили в охоте на вымирающих сумчатых мышей с острова Кенгуру Бродячих кошек уличили в охоте на вымирающих сумчатых мышей с острова Кенгуру

Сумчатые мыши Айткена рискуют вымереть из-за бродячих кошек

N+1
Как перерабатывают нефть в XXI веке Как перерабатывают нефть в XXI веке

Представить себе сегодняшний мир без нефти невозможно

TechInsider
Сигнал SOS или норма: всё о выделениях при беременности Сигнал SOS или норма: всё о выделениях при беременности

Какими могут быть выделения во время беременности

VOICE
Учительница лучшая моя: фрагмент книги «Элизабет Финч» Джулиана Барнса Учительница лучшая моя: фрагмент книги «Элизабет Финч» Джулиана Барнса

Отрывок из нового романа-загадки Джулиана Барнса

Правила жизни
Грузовые корабли, ракеты и танки: 10 неожиданных вещей, созданных автомобильными брендами Грузовые корабли, ракеты и танки: 10 неожиданных вещей, созданных автомобильными брендами

Десять примеров неожиданной продукции от мастеров автопрома

TechInsider
Не бесстыжие: 12 невероятных фактов о рыжих — все чистая правда Не бесстыжие: 12 невероятных фактов о рыжих — все чистая правда

Рыжие действительно сильно отличаются от тех, чьи волосы от другого цвета

VOICE
Изобретение советских физиков может обеспечить энергией весь мир на миллионы лет Изобретение советских физиков может обеспечить энергией весь мир на миллионы лет

Неисчерпаемая энергия у нас прямо под ногами, только непонятно, как ее достать

TechInsider
СССР vs США: что показал эксперимент по сравнению образования 1958 года СССР vs США: что показал эксперимент по сравнению образования 1958 года

Много лет назад журналисты выяснили, где образование лучше: в США или в СССР

VOICE
Почему одни люди склонны слышать Почему одни люди склонны слышать

Что делает людей предрасположенными к "паранормальному" опыту слуховых явлений

TechInsider
Как братья-миллиардеры превратили стартап Stripe в «единорога» стоимостью $95 млрд Как братья-миллиардеры превратили стартап Stripe в «единорога» стоимостью $95 млрд

Братья-миллиардеры превратили Stripe в один из самых прибыльных стартапов

Forbes
Дела семейные Дела семейные

Наши герои, которые не побоялись построить бизнес с близкими

Seasons of life
5 способов прокачать знание иностранных языков с помощью музыки 5 способов прокачать знание иностранных языков с помощью музыки

Можно ли использовать музыку для изучения иностранных языков?

TechInsider
Вся правда о «марафонах желаний»: почему люди до сих пор в это верят? Вся правда о «марафонах желаний»: почему люди до сих пор в это верят?

Куда ни кинь взгляд в Сети - обязательно наткнешься на очередного гуру

VOICE
10 красивых античных имен для девочки 10 красивых античных имен для девочки

Подборка оригинальных имен с историей родом из древнего мира

Вокруг света
#инструктаж: нюдовый макияж для разных типов внешности #инструктаж: нюдовый макияж для разных типов внешности

Зачем делать макияж так, будто его нет?

РБК
Тест-драйв бомбардировщика «Стелс»: достойный наследник легенды Тест-драйв бомбардировщика «Стелс»: достойный наследник легенды

Каково это управлять бомбардировщиком B-2?

TechInsider
Как открыть музей своей семьи в провинции Как открыть музей своей семьи в провинции

Москвичка открыла в Кинешме Ивановской области музей своих предков

СНОБ
Как снять боль, если вы обожгли язык: 8 проверенных методов Как снять боль, если вы обожгли язык: 8 проверенных методов

Обжечь язык легко, но как справиться с этой болью?

TechInsider
«Fashionopolis: Цена быстрой моды и будущее одежды». Какой урон наносит планете бездумное потребление «Fashionopolis: Цена быстрой моды и будущее одежды». Какой урон наносит планете бездумное потребление

Фрагмент книги «Fashionopolis: Цена быстрой моды и будущее одежды»

N+1
Иностранные языки и мастерство коммуникации: как и чему училась Клеопатра Иностранные языки и мастерство коммуникации: как и чему училась Клеопатра

Отрывок из книги «Клеопатра: Жизнь. Больше чем биография»

Forbes
Петербург Брэдбери и Айн Рэнд: 5 книг, которые помогут по-новому взглянуть на Северную столицу Петербург Брэдбери и Айн Рэнд: 5 книг, которые помогут по-новому взглянуть на Северную столицу

Про город на Неве писали не только Достоевский, Пушкин и Гоголь

Вокруг света
Открыть в приложении