Sokerirasitus tehdään pääasiassa sen selvittämiseksi, onko henkilöllä diabetes (sokeritauti) tai sen esiaste (kohonnut paastoglukoosi tai alentunut sokerinsietokyky).
Tutkittava juo nopeasti 75g glukoosia (sokeria). Verikoe otetaan ennen sekä 30, 60 (90) ja 120 minuuttia sokeriluoksen juomisen jälkeen, glukoosi- ja insuliinipitoisuuden mittaamista varten.
Normaalitilanteessa glukoosin imeytyessä verenkiertoon ja verensokerin alkaessa nousta, haima erittää insuliinia verenkiertoon. Insuliini on hormoni, jonka avulla elimistö ottaa glukoosia sisään soluihin ja käyttää sitä energiana.
Insuliininpuute: Ilman insuliinia verensokeri nousee nopeasti ja jää korkealla tasolle.
Alentunut insuliiniherkkyys (insuliiniresistenssi): Haima tuottaa insuliinia ja erittää sitä verenkiertoon mutta insuliinin teho elimistössä on heikko (heikentenyt insuliiniherkkyys). Tällöin verensokeritaso nousee vaikka insuliinin määrä on suuri.
Sokerirasitus: Glukoosirasitus (englanniksi OGTT, oral glucose tolerance test).
Painoindeksillä, BMI (body mass index) kuvataan henkilön painon ja pituuden välistä suhdetta.
BMI:n voi laskea yksinkertaisella kaavalla [paino kiloina / (pituus x pituus, metreinä)] tai sen voi katsoa taulukosta. Yksikkö on kg/m².
BMI:n tulkinta: 20-25=normaali, 25-30=ylipaino, yli 30=lihavuus.
Korkea BMI tarkoittaa useimmissa tapauksissa lihavuutta mutta suuri lihasmassa (esim. voimaharjoittelijoilla) voi johtaa korkeaan BMI:hin.
Vyötärönympärys kuvastaa rasvan kertymistä vatsaan ja sisäelimiin (keskivartalolihavuus). Vyötäröympärys, joka miehillä ylittää 100 cm ja naisilla 90cm merkitsee vyötärölihavuutta.
Mittaamalla lisäksi lantionympäryksen voidaan laskea vyötärön ja lantion suhde, joka kuvastaa rasvan jakautumista. Tätä kutsutaan lantio-vyötärö-suhteeksi (waist-to-hip). Maailman terveysjärjestön (WHO) määritelmän mukaan keskivartalolihavuutta merkitsee miehillä yli 0.95 ja naisilla yli 0.85 lantiovyötärö-suhde.
Vartalonkoostumuksen mittaamiseen (eli kuinka suuri osa painosta on rasvaa) käytetään kahta eri menetelmää. Vanhemmassa menetelmässä (Bioimpedans) yhdistetään elektrodit ranteeseen ja toiseen nilkkaan. Uudemmassa menetelmässä seisotaan vaa’alla ja pidetään kiinni kahvoista molemmilla käsillä. Molemmissa tapauksissa heikko sähkövirtaus kulkee läpi vartalon ja laite mittaa virran vastuksen. Näihin vastusmittauksiin perustuen voidaan arvioida rasvaprosentti, kun tiedetään henkilön sukupuoli, ikä ja paino.
GAD-vasta-aineet: glutamaattidekarboksylaasi-entsyymin vasta-aineita
Tyypin 1 diabeteksessa elimistön oma immuunijärjestelmä hyökkää haiman insuliinia tuottavia beeta-soluja vastaan. Tämän seurauksena osa beeta-soluista kuolee, mikä voi johtaa insuliininpuutteeseen. Immuunijärjestelmän sotaa omia kudoksia vastaan kutsutaan autoimmuniteetiksi.
Beeta-solujen määrää ei voi mitata eikä tiedetä miksi immuunijärjestelmä hyökkää niitä vastaan. Vasta-aineiden esiintymistä verenkierrossa pidetään merkkinä käynnissä olevasta prosessista ("sodasta"). Tyypin 1 diabetesta sairastavista lapsista 85-90 %:lla on veressään erilaisia haimavasta-aineita. Tyypin 1 diabetesta sairastavilla aikuisilla taas on usein ainoastaan GAD-vasta-aineita. Noin 10 %:lla aikuisista, joilla todetaan "tyypin 2" diabetes on GAD-vasta-aineita – näitä henkilöitä kutsutaan nimellä LADA (Latent Autoimmune Diabetes in Adults, piilevä autoimmuunidiabetes aikuisilla). Puolelle LADA-potilaista kehittyy myöhemmin merkittävä insuliininpuute ja insuliinihoidon tarve.
Mitä merkitystä GAD-vasta-aineilla on ihmisille jotka eivät sairasta diabetesta? GAD-vasta-aineet lisäävät diabetekseen sairastumisriskiä. Riskin suuruus riippuu vasta-ainetasosta. Kaikki joilla on näitä vasta-aineita eivät kuitenkaan koskaan sairastu.
Diabetekseen voi liittyä liitännäissairauksia, joilla on suuri merkitys potilaan terveydelle ja elämänlaadulle ja jotka vaikuttavat diabeteksen hoidon kustannuksiin.
Diabetes johtaa muutoksiin sekä pienissä (silmänpohjat = retinopatia; munuaiset = nefropatia) että isoissa verisuonissa (sepelvaltimotauti, sydäninfarkti, aivoinfarkti ja verenkiertohäiriöt jaloissa). Lisäksi erityisesti pitkien hermojen toiminta voi vahingoittua (neuropatia).
Retinopatiaa tutkitaan silmänpohjakuvauksien avulla. Nefropatia voidaan todeta mittaamalla virtsan valkuaisaine-eritystä, joka jaetaan mikroalbumuriaan (yövirtsassa 20-200 ug/min) ja makroalbuminuriaan (yövirtsassa yli 20-200 ug/min). Neuropatia voidaan todeta kliinisellä tutkimuksella, jolloin alaraajojen hermojen toimintaa tutkitaan joko neuropatiamittarilla, ääniraudalla (värinätunto), monofilamentilla (kosketustunto) tai monimutkaisemmilla menetelmillä kuten ENMG:lla (elektroneuromyografia).
Yhteistyössä tutkimukseen osallistuneiden terveyskeskusten kanssa on kerätty tietoja tutkimukseen osallistuneiden diabeetikkojen komplikaatioista. Tutkimuskäynnin yhteydessä otetaan näytteitä tunnettujen riskitekijöiden arvioimiseksi (veren rasva-arvot, yövirtsan valkuaiseritys, HbA1c). Tämän lisäksi mitataan verenpaine, EKG, ja vyötärönympärys; kyselylomakkeella selvitetään liikuntatottumuksia, alkoholinkäyttöä ja tupakointia. Tavoitteena on selvittää tekijät, jotka liittyvät kohonneeseen riskiin saada komplikaatioita. Botnia –tutkimuksen erityinen kiinnostuksen kohde on ollut tutkia erilaisten riskitekijöiden ja perintötekijöiden yhteisvaikutuksia komplikaatioiden muodostumisessa.
Osallistujien sairauksia seurataan Terveyden ja Hyvinvoinninlaitoksen (THL) ylläpitämän sairaaloiden poistoilmoitusrekisterin (HILMO) kautta. Lisäksi seurataan Tilastokeskuksen rekisteröimiä kuolinsyitä.
Selvitämme myös komplikaatioiden esiintymistä diabeteksen eri alaryhmissä, kuten MODY ja LADA, sekä perheissä, joissa on sekä tyypin 1 että tyypin 2 diabetesta (MIX-tutkimus).
UKK-kävelytestillä mitataan fyysistä kuntoa. Osallistujat kävelevät 2 km mahdollisimman nopeasti ja maalissa rekisteröidään kävelyaika ja pulssi. Kävelyajan, pulssin, yhdessä painoindeksin (BMI), iän ja sukupuolen perusteella arvioidaan henkilön hapenottokyky (yksikköinä ml/kg*min).
Samojen muuttujien avulla lasketaan myös kuntoindeksi, joka siis suhteutetaan sukupuoleen, ikään ja painoon. Normaali kuntoindeksi on 90-110, alhaisempi arvo merkitsee huonoa kuntoa ja korkeampi keskiarvoa parempaa kuntoa.
Botnia-Clamp-tutkimus käsittää kaksi erillistä perättäin samana päivänä tehtävää tutkimuksia, joilla mitataan insuliinintuotantoa ja insuliiniherkkyyttä.
Ensimmäinen osa, joka mittaa insuliinintuotantoa, on suonensisäinen glukoosirasitustesti IVGTT (IntraVenous Glucose Tolerance Test). Muovikanyyli ("tippa") laitetaan kyynärtaipeeseen ja annetaan nopeasti annos glukoosia suoneen. Kun glukoosi pääsee vereen ja verensokeri alkaa nousta, haima erittää insuliinia verenkiertoon. Verinäytteet otetaan ennen glukoosinantoa ja 2, 4, 6, 8, 10 ja 20 minuuttia sen jälkeen. Verinäytteistä mitataan kuinka paljon insuliinia erittyy ja kuinka korkeaksi glukoositaso ehtii nousta ennen kuin insuliini korjaa sen.
Tavallisen sokerirasituksen (=glukoosirasituksen) ja suonensisäisen glukoosirasituksen ero on siinä, että suun kautta nautittu glukoosi vaikuttaa myös mahalaukkuun ja suolistoon. Suolen peptidihormonit ovat tärkeitä sokeriaineenvaihdunnan kannalta ja glukoosin imeytymisnopeus suolistoon vaikuttaa sokerirasituksen tuloksiin. Suonensisäinen testi mittaa ainoastaan insuliinituottavien haimasolujen kykyä tuottaa insuliinia.
Toinen osa jolla mitataan insuliiniherkkyyttä, on nimeltään "euglykeeminen hyperinsulineeminen clamp". Sillä selvitetään elimistön insuliiniherkkyys eli kuinka paljon elimistö käyttää glukoosia kun annetaan insuliinia. Tutkimuksessa annetaan tiputuksena insuliinia verenkiertoon. Samanaikaisesti toisen tiputuksen kautta annetaan glukoosia vereen. Verensokeripitoisuus pidetään tasaisena joko lisäämällä tai vähentämällä glukoositiputusta. Jos henkilö on herkkä insuliinille, täytyy antaa paljon glukoosia, jotta verensokeri pysyy normaalina. Jos henkilö taas ei ole herkkä insuliinille, ei tälle tarvitse antaa glukoosia juurikaan.
Botnia-Clampin yhteydessä mitataan elimistön energiankulutusta epäsuoran kalorimetrian avulla. Puolen tunnin ajaksi tutkittavalle asetetaan kevyt, läpinäkyvä muovinen kypärä päähän ja hän hengittää sen sisällä. Raikasta ilmaa virtaa kypärään ja uloshengitysilman happi- ja hiilidioksidi–pitoisuus mitataan. Näiden mittausten avulla voidaan laskea elimistön energiankulutus.
Kuten Botnia-Clampissa, GITT – testissäkin (Glukagoni-Insulin-testi) mitataan sekä insuliinituotantoa että insuliininherkkyyttä mutta toteutustapa on Clamp-tutkimusta yksinkertaisempi.
Ensimmäisessä osassa (Glukagoni-C-peptidi- testi), annetaan suoneen injektio glukagoni nimistä hormonia. Glukagoni nostaa verensokeria ja kiihdyttää insuliinituotantoa ja verinäytteistä mitataan verensokeri ja C-peptidi ennen injektiota sekä 6 ja 20 minuuttia injektion jälkeen. Haima tuottaa itse asiassa myös yhtä isompaa esihormonia, proinsuliinia, joka pilkotaan kahdeksi osaksi: insuliiniksi ja C-peptidiksi. C-peptidi mittaa insuliinintuotantoa.
Toisessa osassa annetaan suoneen insuliinia injektiona ja mitataan verensokeri ennen ja jälkeen insuliininannon, jotta nähdään, kuinka nopeasti verensokeri laskee. Mitä nopeammin verensokeri laskee, sitä insuliiniherkempi henkilö on.
Koepalojen avulla voidaan tutkia muutoksia kudosten aineenvaihdunnassa ja diabetesgeenien ilmentymisessä eri kudoksissa. Kaikki kudokset ja solut sisältävät samat geenit, mutta ne eivät ole toiminnassa kaikissa kudoksissa. Tietyissä kudoksissa toimivat (ilmentyvät) tietyt geenit ja toisissa taas toiset geenit. Samaten geenit voivat joissain olosuhteissa, kuten diabeteksessa olla sammutettuina tai yliaktivoituina (ilmentyminen voi olla alentunutta tai lisääntynyttä).
Puudutuksen jälkeen tehdään ihoon pieni viilto, jonka kautta näyte otetaan biopsianeulalla. Näyte otetaan useimmiten reisilihaksesta ja/tai rasvakudoksesta vatsalta tai pakarasta. Haava ommellaan kiinni kahdella tikillä, jotka otetaan pois viikon kuluttua. Koepalanoton jälkeen tutkittavan tulee välttää raskasta lihasharjoittelua, kunnes tikit on poistettu (viikon ajan).
Rekisteröimällä vartalon liikkeitä ja sykearvoja voidaan arvioida energiankulutusta. Interventio-tutkimuksessa olemme seuranneet osallistujien energiankulutusta käyttämällä yhdistettyä kiihtyvyys- ja sykemittaria (Actiheart; www.camntech.com), joka rekisteröi viiden päivän aikana henkilön fyysistä aktiviteettia sekä liikkeen ("herkkä askelmittari") että sykkeennousun perusteella. Laitteessa on kaksi pientä elektrodia, jotka kiinnitetään rintakehälle.
Rekisteröintitulokset siirretään tietokoneohjelmaan, joka laskee energiankulutuksen ja sen kuinka kauan henkilö rasittaa fyysisesti itseään eri rasitustasoilla (MET-taso).
Testiateria stimuloi insuliinin eritystä glukoosin muiden ravintoaineiden kautta ja se suoritetaan useiden osatutkimusten osallistujille, kuten Sinkkitutkimus ja Hypoglykemiatutkimus. Botnia-tutkimuksen testiateria sisältää 77g glukoosia ja 518,7kcl. Testiateria syödään yöpaaston jälkeen 10 minuutin kuluessa. Verinäytteet (glukoosi, insuliini, glukagoni, proinsuliini, c-peptidi, vapaat rasvahapot, inkretiinihormonit GLP1 ja GIP) otetaan paastotilassa sekä 30 minuutin välein 120-180 minuuttiin saakka aterian lopettamisesta.
Virtsaa käytetään perinteisesti diabeettisen munuaistaudin seurantaan (esim. albumiini-kreatiniini –suhde), ja se on myös uusien tarkempien merkkiaineiden tutkimuskohde (esim. solunulkoiset vesikkelit).
Tutkimuksissa keskitytään etsimään sellaisia merkkiaineita, jotka auttavat havaitsemaan diabeettisen munuaistaudin hyvin aikaisessa vaiheessa tai ennustavat taudin nopeaa etenemistä.
Virtsan etuna verinäytteisiin ja koepaloihin verrattuna on sen helppo saatavuus.
Albumiini-kreatiniini –suhde: Albumiinin määrä virtsassa kertoo siitä, kuinka paljon valkuaisaineita munuainen päästää virtsaan eli miten hyvin munuainen toimii. Korkea pitoisuus viittaa munuaisten toiminnan heikkenemiseen.[PMK1] Albumiinin pitoisuus määritetään suhteessa kreatiniinin pitoisuuteen, jotta voidaan normalisoida virtsan laimeusasteessa esiintyvät erot.
Solunulkoisten vesikelien tutkimukset: Solunulkoiset vesikkelit (Extracellular vesicles), ml. eksosomit (exosomes) ovat solujen erittämiä pieniä (n. 30-1000 nm) kalvollisia rakkuloita, jotka kuljettavat molekyylejä, eli solujen rakennusaineita ja viestejä, solujen välillä. Näitä vesikkeleitä löytyy kaikista kehonnesteistä, myös virtsasta, josta ne voidaan erotella eri menetelmillä kuten ultrasentrifugoimalla. Vesikkelien taudista kertova molekyylisisältö, esim. RNA, voidaan tämän jälkeen puhdistaa ja etsiä uusia merkkiaineita hyödyntämällä globaaleja, kohdistamattomia menetelmiä (ns. omiikat). Vesikkelianalytiikka vaatii superherkkiä menetelmiä vesikkelien pienen koon ja näytemäärien vuoksi.