En ny forskningsstudie om artificiell intelligens och betydelsen av riskfaktorer vid typ 1 diabetes: vilka är de viktigaste riskfaktorerna, de optimala nivåer för olika riskfaktorer och hur interagerar de med varandra

Introduktion

Befolkningsstudier har visat att individer med typ 1 diabetes har ökad risk för förtida död och hjärt-kärlsjukdom jämfört med den allmänna befolkningen. Sjukdomen bidrar till försämrad blodcirkulation och andra organskador på sikt. För att bättre förstå orsaken till den förkortade livslängden hos dessa individer så behöver man studera vilka riskfaktorer som är viktigast för utvecklingen av diabetes-relaterade komplikationer samt vilka nivåer som är optimala för dessa riskfaktorer.

För personer med typ 1 diabetes är det fortfarande okänt vad som anses vara optimala nivåer för långtidsblodsocker (HbA1c), blodfetter (LDL-C) och det övre blodtrycket (systoliskt blodtryck). Forskare och läkare har hittills inte listat ut vad som anses vara de mest optimala nivåerna för individer med typ 1 diabetes eftersom de rekommenderade nationella riktlinjerna är satta efter kliniska prövningar som har gjorts på individer med typ 2 diabetes.

Det finns därför ett tydligt intresse för att förstå den prognostiska rollen av förhöjt långtidsblodsocker (hyperglykemi), nedsatt njurfunktion (albuminuri), högt blodtryck (hypertoni) och höga blodfetter (hyperlipidemi).

Forskare från Göteborgs universitet har tidigare visat att individer med diabetes typ 1 som klarar av att kontrollera flera riskfaktorer samtidigt har lägre risk för akut hjärtinfarkt och stroke, förtida död och hjärtsvikt. Detta innebär att individer med typ 1 diabetes bör alltid sträva efter att kontrollera och optimera så många riskfaktorer som möjligt för att minska risken för framtida komplikationer.

Dessutom visar befolkningsstudier att individer med typ 1 diabetes som har blodsockernivåer under de rekommenderade nationella riktlinjerna på 52 mmol/mol har fortfarande 2 gånger ökad risk för förtida död och hjärt-kärlsjukdomar jämfört med den allmänna befolkningen. Detta innebär att även om man befinner sig inom ”optimala” nivåer för blodsocker i dagsläget så har man fortfarande en ökad risk för diabetes-relaterade komplikationer jämfört med individer utan diabetes.

I en helt ny forskningsstudie så tillämpade forskare från Göteborgs universitet både traditionella och nya statistiska metoder för att undersöka vilka riskfaktorer som är viktigast av 17 utvalda riskfaktorer för hjärt-kärlsjukdomar. De komplikationer som undersökte i den aktuella studien var död, akut hjärtinfarkt, stroke och hjärtsvikt. Forskningsstudien publicerades i en av de mest ansedda vetenskapliga tidskrifterna, Circulation.

Forskningsstudien undersökte följande frågeställningar:

1. Vilka riskfaktorer har starkast betydelse för förtida död och hjärt-kärlsjukdom hos personer med typ 1 diabetes.
2. Vilka är de optimala nivåerna för de utvalda riskfaktorerna, långtidsblodsocker (HbA1c), blodtryck (systoliskt blodtryck) och blodfetter (LDL-C) med avseende på död och hjärt-kärlsjukdom.
3. På vilket sätt interagerar dessa riskfaktorer med varann, en interaktionseffekt innebär att man studerar hur olika nivåer på en viss riskfaktor påverkar en annan risk faktorer, interaktion brukar förklaras enklast som att ett plus ett blir tre.
4. Bidrar högt blodsocker till utvecklingen av andra riskfaktorer såsom högt blodtryck, höga blodfetter eller dålig njurfunktion (albuminuri).

Det som är unikt med den här studien är att forskargruppen inkluderat artificiell intelligens (maskininlärnings modeller) för att bättre ta höjd för komplicerade interaktioner mellan olika riskfaktorer. Anledningen till detta är att man sedan länge misstänkt att olika riskfaktorer för hjärt-kärlsjukdom bidrar till utvecklingen av andra varandra, exempelvis att förhöjda blodsockernivåer (hyperglykemi) påverkar blodtryck och blodfetter negativt.

Artificiell intelligens (maskininlärning) är vetenskapen som får datorer att lära sig och förbättra sitt lärande helt autonomt för att exempelvis öka prediktionsförmåga (förutsägbarheten) för särskilda händelser.

Studie population och design

I den aktuella studien inkluderades 32,611 patienter med typ 1 diabetes, den genomsnittliga uppföljningens tiden var 10.4 år och personerna hade i genomsnitt haft sjukdomen i 18 år.

Detta är en registerstudie vilket innebär att man inkluderar individer med typ 1 diabetes från medicinska forskningsregister för att studera olika aspekter av diabetes. För den här studien inkluderades alla individer med typ 1 diabetes som registrerades i Nationella Diabetesregistret (NDR) mellan 1 januari 1998 till 31 december 2012. Information om demografi, riskfaktorer, läkemedel, komplikationer och andra kliniska faktorer har registrerats för varje person vid den första inklusionen i NDR.

Personer med typ 1 diabetes som uppfyllde något av följande kriterier exkluderades från artikeln: kroppsmassindex (BMI) under 18,5 kg / m2, kronisk hjärtsjukdom, akut hjärtinfarkt, stroke, hjärtsvikt, förmaksflimmer, svår kronisk njursjukdom (eGFR ≤ 29 mL / min / 1,73 m2) samt amputation. Anledningen till att dessa exkluderades var att man ville studera vilka riskfaktorer som är viktigast hos individer med typ 1 diabetes som ännu inte utvecklat diabetes-relaterade komplikationer.

Resultat

Vilka riskfaktorer bidrar mest till framtida komplikationer hos personer med typ 1 diabetes?

Figuren ovan baseras på dels de traditionella statistiska modellerna samt maskininlärnings modeller (AI). Resultaten visar att de absolut viktigaste riskfaktorerna för hjärt-kärlsjukdomar och förtida död är följande, högt långtidsblodsocker (HbA1c), dålig njurfunktion (albuminuri/eGFR), sjukdomsduration (alltså hur många år personen har haft sjukdomen), blodtryck och dåliga blodfetter (LDL-C).

Dessutom ser man hur riskfaktorerna påverkar komplikationerna förtida död (mortalitet), akut hjärtinfarkt, stroke och hjärtsvikt. De siffror som ses brevid färgcirklarna i figuren demonstrerar hur varje enhets ökning för olika riskfaktorer påverkar utvecklingen för de olika komplikationerna. För att demonstrera vad dessa siffror innebär och hur de skall tolkas så tar vi som exempel de siffror som ses intill långtidsblodsockerr (HbA1c) i kolumnen för Mortalitet, de siffror som vi syftar på är 1.02 (1.017 – 1.023) i första kolumnen längst upp.

Hur tolkas resultaten från figuren ovan:

De första siffrorna (1.02) illustrerar att för varje enhets ökning av långtidsblodsocker (HbA1c) så ökar risken för förtida död med 2% för individer med typ 1 diabetes. För att förstå hur detta bidrar till riskökningen så beskriver vi ett exempel på en person med typ 1 diabetes som har ett HbA1c på ungefär 70 mmol/mol. För att tolka riskökningen så tar vi då 1.02^70, vilket resulterar i 3.99 som vi avrundar till 4.0. Detta innebär att en person med typ 1 diabetes som har 70 mmol/mol i HbA1c har ca 4 gånger ökad risk för förtida död, eller 400% ökad risk. På samma sätt kan vi räkna ut vad risken blir för systoliskt blodtryck och blodfetter. För nedsatt njurfunktion (albuminuri) så behöver vi inte räkna ut risken på detta sättet utan figuren visar exempelvis för kolumnen hjärtsvikt att dålig njurfunktion är associerad med 3.6 gånger ökad risk för hjärtsvikt (3.63, 95% CI, 3.05 till 4.31), eller 360% ökad risk.

Vilka är de optimala nivåerna för långtidsblodsocker, blodtryck och blodfetter för personer med typ 1 diabetes?

Figuren ovan visar hur olika nivåer för långtidsblodsocker (HbA1c), blodtryck (systoliskt blodtryck) och blodfetter (LDL-C) bidrar till utvecklingen av förtida död och olika hjärt-kärlsjukdomar. Figuren verkar invecklad men är inte särskilt svår att tolka. De färgade linjerna representerar de tre ovannämnda riskfaktorerna och varje färgad linje korsar en streckad horisontell linje (1.0), den streckade linjen representerar hur olika nivåer av riskfaktorerna förhåller sig till våra nationella rekommenderade riktlinjer.

För att summera resultaten så visar alltså figurerna ovan att lägre nivåer för långtidsblodsocker, blodtryck och blodfetter är associerat med betydligt lägre risk för förtida död, akut hjärtinfarkt, stroke och hjärtsvikt eftersom att de korsar den streckade linjen. Däremot ser man att vid alltför låga nivåer för dessa riskfaktorer så ökar risken igen, framförallt för förtida död.

Vilka riskfaktorer bidrar mest till utvecklingen av andra viktiga riskfaktorer för personer med typ 1 diabetes?

Ett annat intressant fynd från den aktuella forskningsstudien var att långtidsblodsocker (HbA1c) bidrar kraftigt till utvecklingen av andra viktiga riskfaktorer. Enligt dessa resultat bidrar långtidsblodsocker (HbA1c) till utvecklingen av högt blodtryck (hypertoni), rubbade blodfetter (dyslipidemi) och dålig njurfunktion (albuminuri).

Detta innebär att personer med typ 1 diabetes som kontrollerar sitt blodsocker väl har lägre risk att utveckla av andra farliga riskfaktorer på sikt, som var för sig bidrar ytterligare till utvecklingen av hjärt-kärlsjukdomar.

På vilket sätt interagerar olika riskfaktorer hos personer med typ 1 diabetes?

För att sammanfatta resultaten från figuren ovan så visar modellern att vid ungefär 40 års ålder och framåt så ses en kraftig interaktionseffekt mellan just ålder och riskfaktorerna blodsocker, blodtryck, blodfetter och njurfunktion.

Detta innebär att viktiga riskfaktorer såsom blodsocker, blodtryck, blodfetter och njurfunktion har en större negativ inverkan på kroppen och utveckling av olika sjukdomar efter 40 års ålder. Individer med typ 1 diabetes bör alltså vara särskilt försöktiga ju äldre de blir och kontrollera sina riskfaktorer väl med antingen livsstilsförändringar eller medicinsk behandling när de väl blir äldre.

Sammanfattning

Vad är nytt:

• De absolut viktigaste riskfaktorerna för förtida död och hjärt-kärlsjukdom hos individer med typ 1 diabetes var långtidsblodsocker (HbA1c), nedsatt njurfunktion (albuminuri), sjukdomsduration (alltså hur många år de haft sjukdomen), högt blodtryck (hypertoni) och förhöjda blodfetter (LDL-C).
• Lägre nivåer för långtidsblodsocker, blodtryck och blodfetter än nuvarande rekommenderade nationella riktlinjer är associerat med lägre risk för diabetes-relaterade komplikationer.
• Nedsatt njurfunktion (albuminuri) är associerat med 2–4 gånger ökad risk för diabetes-relaterade komplikationer.
• Varje enhets (mmol/l) ökning för blodfetter (LDL-C) är associerat med 35–50% högre risk för förtida död och hjärt-kärlsjukdom.
• Det finns en tydlig interaktion mellan ålder, sjukdomsduration, blodsocker, blodfetter, blodtryck och njurfunktion.
• De kardiovaskulära riskfaktorerna (blodsocker, blodtryck, blodfetter och njurfunktion) bidrar troligtvis till utvecklingen av varandra, forskarna tolkar resultaten som att långtidsblodsocker (HbA1c) troligtvis bidrar mest till utvecklingen av de andra riskfaktorerna.

Vilka är de kliniska implikationerna:

• De viktigaste riskfaktorerna för förtida död och hjärt-kärlsjukdom hos individer med typ 1 diabetes, med undantag för ålder, var mestadels konventionella och modifierbara kardiovaskulära riskfaktorer. Att riskfaktorerna är ”modifierbara” innebär att vi kan förbättra och normalisera riskfaktorerna med antingen livsstilsförändringar eller medicinsk behandling.
• Detta innebär att ett ökat kliniskt fokus för just dessa riskfaktorer, särskild vid primärprevention, bör leda till den största riskminskningen för förtida död och hjärt-kärlsjukdom hos individer med typ 1 diabetes.
• Långtidsblodsocker (HbA1c) och nedsatt njurfunktion (albuminuri) var de två viktigaste riskfaktorerna för alla diabetes-relaterade komplikationer.