background image

Dr. Rihab Faisal

 

Diabetes Mellitus

 

Lecture 1

 

Definition: According to American Diabetes Association (ADA), DM is defined 
as  a  group  of  metabolic  diseases  characterized  by  hyperglycemia  resulting  from 
defects in insulin secretion, insulin action, or both. 

Classification: 

Patients with any form of DM may require insulin treatment at some stage of their 

disease, such use of insulin dose not, of itself, classify the patient.

 

DM is classified 

according to its etiology as follow: (

ط

ع

)  

•  Type  1  DM  (Beta-cell  destruction  ultimately  leading  to  complete  insulin 

deficiency) which may be Immune mediated or Idiopathic. 

•  Type  2  DM  (variable  combinations  of  insulin  resistance  and  insulin 

deficiency). 

•  Genetic  defects  of  Beta-cell  function  as  MODY,  Mitochondrial  DNA 

mutation, etc. 

•  Drugs or chemical induced as cytotoxic drugs, GlucocorticoidVacor, etc. 
•  Disease  of  exocrine  pancreas  as  Pancreatitis,  Cystic  fibrosis

Hemochromatosisetc. 

•  Infections as Congenital rubella. 
•  Endocrinopathies as  Cushing, Pheochromocytoma, Hyperthyroidism. 
•  Genetic syndromes with DM and insulin resistant/insulin deficiency as 

Prader-Willi  syndrome,  Down  syndrome,  Turner  syndrome,  Klinefelter 

syndromeother. 

•  Gestational DM. 
•  Neonatal DM whether Transient or Permanent. 

 


background image

 

Diagnosis of DM: 

the followings are DM diagnostic cut point criteria which were recommended by 

ADA:

 

1.  A1C ≥6.5%, or 

2.  FPG ≥126 mg/dl (fasting is defined as no caloric intake for at least 8 h), or 

3.  2-h plasma glucose during OGTT  ≥200 mg/dl, or 

4.  Classical symptoms of  hyperglycemic crisis (diabetic ketoacidosis, DKA), a 

RPG ≥200mg/dl 

  

In the absence of unequivocal symptoms (polyuria and polydipsia), criteria 1-

3 should be confirmed by repeat testing. 

DIABETES MELLITUS TYPE 1 

INTRODUCTION 

Diabetes  Mellitus  Type  1  (DMT1)  is  the  most  common  endocrine-metabolic 

disorder  of  childhood  and  adolescence,  and  the  third  most  common  chronic 

disorder  in  childhood  (after  asthma  and  epilepsy).

   

DMT1  is  associated  with  a 

mean reduction in life span of 23 years.

 

EPIDEMIOLOGY 

DMT1 accounts for more than 90%  of  child DM.

 

Age: peaks of presentation occur in 2 age groups; at 5-7 year of age (correspond to 

the time of increased exposure to infectious agents coincident with the beginning 

of  school)  and  at  the  time  of  puberty  (correspond  to  the  pubertal  growth  spurt 

induced by gonadal steroids and the increased pubertal growth hormone secretion 

which antagonizes insulin). Socioeconomic status: no apparent correlation. Sex: 


background image

male and females appear to be equally affected. Season: newly recognized cases 

appear  to  occur  with  greater  frequency  in  autumn  and  winter  with  fewer  cases 

presenting during summer months.

 

This seasonal variation has decreased over the 

past  10  years.  Geographical  area:  generally  the  further  from  the  equator,  the 

higher the incidence. Migration from one country to another confers the diabetic 

risk of the new country within a generation. 

PATHOGENESIS 

genetically susceptible host develops autoimmunity against the host’s own β 
cells. What triggers this autoimmune response remains unclear at this time. this 
autoimmune  process  results  in  progressive  destruction  of  β  cells  until  a  critical 
mass (80-90%) of β cells is lost and insulin deficiency develops. This process may 
take months to years in adolescents and older patients, and weeks in very young 
patients. Thus, the natural history of T1DM involves some or all of the following 
stages:  

1. Initiation of autoimmunity 

2. Preclinical autoimmunity with progressive loss of β-cell function  

3. Onset of clinical disease (result of insulin deficiency)  

4. Transient remission (honeymoon period: At the time of diagnosis, some viable β 
cells  are  still  present  and  these  may  produce  enough  insulin  to  lead  to  a  partial 
remission of the disease (honeymoon period) but over time, almost all β cells are 
destroyed  and  the  patient  becomes  totally  dependent  on  exogenous  insulin  for 
survival)  

5. Established disease  

6. Development of complications (result of hyperglycemia) 

Genetics: The following events support the genetic influence: 

•  Prevalence of  DMT1 in the general population in the USA is only 0.4%, 

while in siblings is approaching 6%.  

•  The risk increased when a parent has diabetes: risk is 3-4% if the mother 

has DM and 5-6% if the father has DM.  


background image

•  The concordance rate in monozygotic twins is 30-65, in dizygotic twins is 

6-10%.  

It  should  be  kept  in  mind  that  although  there  is  a  large  genetic  component  in 
T1DM,  85%  of  newly  diagnosed  type  1  diabetic  patients  do  not  have  a  family 
member with T1DM. Thus, we cannot rely on family history to identify patients 
who  may  be  at  risk  for  the  future  development  of  T1DM  as  most  cases  will 
develop in individuals with no such family history. 

HLA Class II genes on chromosome 6 are the most strongly associated with risk of 
T1DM, Some of the known associations include the HLA DR3/4-DQ2/8 genotype 
(if  1  sibling  has  T1DM  and  shares  the  same  high-risk  DR3/4-DQ2/8  haplotype 
with another sibling, then the risk of autoimmunity in the other sibling is 50%, and 
this risk 80% when share both HLA haplotypes). Homozygous absence of aspartic 
acid  at  position  57  of  the  HLA  DQ  b  chain  confers  100-fold  relative  risk  for 
developing DMT1. 

Environmental Factors:

significant role of environmental factors in the causation 

of T1DM is provided by:  

•  50% or so of monozygotic twins are discordant for T1DM.  
•  Variation  seen  in  urban  and  rural  areas  populated  by  the  same  ethnic 

group. 

•  Change in incidence that occurs with migration. 
•  Increase in incidence that has been seen in almost all populations in the 

last  few decades, and 

•  Seasonality. 

Environmental factors are: 

*Viral infection: Invoked mechanisms involved:  

•  Direct infection of β cells by viruses resulting in lysis and release of self-

antigens. 

•  Direct  viral  infection  of  antigen-presenting  cells  causing  increased 

expression of cytokines, and  

•  “Molecular mimicry,” that viral antigens exhibit homology to self-epitopes.

 

The  clearest  evidence  of  a  role  for  viral  infection  in  human  T1DM  is  seen  in 
congenital rubella syndrome with development of T1DM in up to 40% of infected 


background image

children. The time lag between infection and development of diabetes may be as 
high as 20 yr. the role of enterovirus and mumps remains unknown at this time. 

*The  hygiene  hypothesis:  T1DM  is  a  disease  of  industrialized  countries.  The 
hygiene  hypothesis  states  that  lack  of  exposure  to  childhood  infections  may 
increase  an  individual’s  chances  of  developing  autoimmune  diseases,  including 
T1DM as fewer infections implies that the immune system is less-well trained for 
its main task, namely host defense. 

*Diet: Breastfeeding may lower the risk of T1DM, either directly or by delaying 
exposure to cow’s milk protein. Early introduction of cow’s milk protein and early 
exposure  to  gluten  are  implicated  in  the  development  of  autoimmunity.  Other 
dietary  factors  include  omega-3  fatty  acids,  vitamin  D,  ascorbic  acid,  zinc,  and 
vitamin E; but the evidence is not yet conclusive.  

*Psychologic  Stress:  Several  studies  show  an  increased  prevalence  of  stressful 
psychologic  situations  among  children  who  subsequently  developed  T1DM. 
Whether these stresses only aggravate preexisting autoimmunity or whether they 
can actually trigger autoimmunity remains unknown. 

Autoimmunity: Markers of autoimmunity are much more prevalent than clinical 
T1DM,  indicating  that  initiation  of  autoimmunity  is  a  necessary  but  not  a 
sufficient condition for T1DM. Antibodies  (ab) are a marker for the presence of 
autoimmunity,  but  the  actual  damage  to  the  β  cells  is  primarily  T-cell  mediated, 
and they may detected months to years before clinical diabetes becomes evident. 
These antibodies include insulin autoantibody (IAA), islet cell ab (ICA), glutamic 
acid decarboxylase ab (GAD), and the more recently described ab; zinc transporter 
(ZnT8). IAAs are usually the first to appear in young children, followed by GAD 
and later by ICA and ZnT8. 

The risk of developing clinical disease increases dramatically with: 

•  An increasing in the number of ab. 
•  Higher antibody titers.  
•  Younger age at which autoimmunity develops. 

PATHOPHYSIOLOGY 

With moderate insulinopenia, glucose utilization by muscle and fat decreases and 
postprandial  hyperglycemia  appears.  At  lower  insulin  levels,  the  liver  produces 


background image

excessive  glucose  via  glycogenolysis  and  gluconeogenesis,  and  fasting 
hyperglycemia  begins.  Hyperglycemia  produces  an  osmotic  diuresis  (glycosuria) 
when  the  renal  threshold  is  exceeded  (180  mg/dl).  The  resulting  loss  of  calories 
and  electrolytes,  as  well  as  the  worsening  dehydration,  produces  a  physiologic 
stress  with  hypersecretion  of  stress  hormones  (epinephrine,  cortisol,  growth 
hormone,  and  glucagon).  The  combination  of  insulin  deficiency  and  elevated 
plasma  values  of  the  counterregulatory  hormones  is  responsible  for  accelerated 
lipolysis, impaired lipid synthesis and shunts the free fatty acids into ketone body 
formation.  The  rate  of  formation  of  these  ketone  bodies,  principally  β-
hydroxybutyrate  and  acetoacetate,  exceeds  the  capacity  for  peripheral  utilization 
and renal excretion. Accumulation of these ketoacids results in metabolic acidosis 
(diabetic  ketoacidosis  [DKA])  and  compensatory  rapid  deep  breathing  in  an 
attempt  to  excrete  excess  CO2  (Kussmaul  respiration).  Acetone,  formed  by 
nonenzymatic  conversion  of  acetoacetate,  is  responsible  for  the  characteristic 
fruity  odor  of  the  breath.  Ketones  are  excreted  in  the  urine  in  association  with 
cations and thus further increase losses of water and electrolyte. With progressive 
dehydration,  acidosis,  hyperosmolality,  and  diminished  cerebral  oxygen 
utilization,  consciousness  becomes  impaired,  and  the  patient  ultimately  becomes 
comatose. 

CLINICAL MANIFESTATIONS 

*The  classic  presentation  of  diabetes  in  children  is  a    history  of  polyuria, 
polydipsia,  polyphagia,  and  weight  loss.  The  duration  of  these  symptoms  varies 
but is often less than 1 month.  

*An  insidious  onset  with  lethargy,  weakness,  and  weight  loss  is  also  quite 
common.

Calories  are  lost  in  the  urine  (glycosuria),  triggering  a  compensatory 

hyperphagia.  If  this  hyperphagia  does  not  keep  pace  with  the  glycosuria,  loss  of 
body fat ensues, with clinical weight loss and diminished subcutaneous fat stores. 

*Pyogenic skin infections and candidal vaginitis in girls or candidal balanitis in 
uncircumcised boys are occasionally present at the time of diagnosis of diabetes. 
They  are  rarely  the  sole  clinical  manifestations  of  diabetes  in  children,  and  a 
careful history will invariably reveal the coexistence of polyuria, polydipsia, and 
perhaps weight loss. 

*Ketoacidosis  is  responsible  for  the  initial  presentation  of  many  (about  20%  to 
40%) diabetic children and often in children younger than 5 years of age because 
the diagnosis may not be suspected

and a history of polyuria and polydipsia may 


background image

be  difficult  to  elicit.  For  diagnosis,  it  requires  clinical  and  laboratory  findings. 
Clinically it presented as vomiting, polyuria, dehydration (as in any hyperosmotic 
state,  the  degree  of  dehydration  may  be  clinically  underestimated  because 
intravascular  volume  is  conserved  at  the  expense  of  intracellular  volume), 
Kussmaul  respiration  (may  be  confused  with  bronchiolitis  or  asthma  and  be 
treated with steroids or adrenergic agents that worsen diabetes), an odor of acetone 
on the breath, abdominal pain or  rigidity (may mimic appendicitis or pancreatitis), 
cerebral obtundation and (ultimately) coma ensue and are related to the degree of 
hyperosmolarity. Laboratory findings for diagnosis include glucosuria, ketonuria, 
hyperglycemia (glucose ≥ 200 mg/dl), ketonemia, and metabolic acidosis (CO2 ≤ 
15  mEq/L;  HCO3  ≤  15  mEq/L,  pH  ≤  7.30).  Other  findings  are  leukocytosis,  a 
nonspecific serum amylase levels may be elevated (serum lipase level is usually 
not elevated), and prolonged corrected QT interval.  

In any child, the progression of symptoms may be accelerated by the stress of an 
intercurrent  illness  or  trauma,  when  counterregulatory  (stress)  hormones 
overwhelm the limited insulin secretory capacity. 

MANAGEMENT 

The management of DMT1 is divided into three phases, depending on the initial 
presentation: 

•  Ketoacidosis. 
•  Postacidotic  transition  (corresponds  to  presentations  with  polyuria, 

polydipsia,  and  weight  loss  but  without  biochemical  decompensation  to 
DKA). 

•  Continuing  phase  of  guidance  of  the  child  and  his  or  her  family  (insulin, 

nutritional intake, exercise,  monitoring) 

While  the  Management  of  DKA  and  post-acidotic  transition  period  should  be 
carried  out  at  hospital,  initial  presentation  with  hyperglycemia  without  acidosis, 
especially  if  blood  sugar  in  the  range  of  200-300mg/dl,  can  be  managed  in 
outpatient  environment  if  adequate  and  trained  staff  is  available  to  administer 
education.  Hospitalization does not have to continue until blood sugar control is 
optimal  as  patient  will  be  more  active  at  home.  Before  discharge  from  initial 
hospitalization, patient should know the followings: 

•  Measure blood sugar by glucometer. 
•  Measure insulin from bottle or pen. 


background image

•  Administer the injection. 
•  Intramuscular glucagon injection for hypoglycemia. 
•  Choosing a reasonable diet. 
•  Recognizing the symptoms and signs of hypoglycemia or impending DKA.  

Management is best accomplished by a multidisciplinary team consisting of child, 
family,  physicians,  nurse  educators,  dietitians,  and  mental  health  professionals, 
and the child should be seen by this team every 3 months. 

There is no one appropriate insulin regimen or meal plan, the principle is that the 
diabetic care should fit wherever possible into the surrounding home, family's food 
preferences  and  habits,  school  environments,  and  the  primary  child  tasks  of 
education, socialization, growth, and maturity. 

The goals of treatment of child with DMT1 are to: 

•  Achieve as close to metabolic normalcy. 
•  Avoid acute complications (DKA and hypoglycemia). 
•  Minimize  the  risk  of  long  term  microvascular  and  macrovascular 

complications. 

•  Permit normal growth and development with minimal effects on lifestyle. 

Management of DKA: 

The followings should be done in parallel: 

•  Determine patients who should be treated in intensive care unit:  

§

  pH ≤ 7.00  

§

  Age < 2 years  

§

  Unconscious  

§

  Blood glucose ≥ 1000 mg/dL    

•  Assess for precipitating factors and treat it (if possible): Delayed diagnosis, 

infection, noncompliance, trauma.  

•  Start DKA protocol. 

•  Monitor for development of cerebral edema (the major cause of morbidity 

and mortality in children and adolescents with T1DM). The majority have 


background image

sub  clinical  cerebral  brain  swelling,  but  only  1-2.5  %  have  clinical  
manifestation        of  cerebral  edema.  imaging  is  frequently  unhelpful, 
Consequently, each patient must be clinically closely monitored. Clinically 
cerebral edema developed several hours after the therapy of DKA, and when 
clinical  and  biochemical  test  indicate  improvement.  The  followings  herald 
evolving edema: headache, change in consciousness level/response, unequal 
dilated  pupils,  delirium,  incontinence,  vomiting,  bradycardia.  If  cerebral 
edema  is  clinically  apparent:  reduce  IV  rate,  give  mannitol  1  g/kg  iv 
infusion (repeat in 2 to 4 hours if indicated). 

DKA protocol 

•  Fluid therapy: 

Regarding amount, for all patients we consider the degree of dehydration as 8.5, so 
deficit will be 85 cc/kg. maintenance is calculated as 100 cc/kg for first 10 kg, 50 
cc  for  second  10  kg,  and  25  cc  for  every  kg  above  20.  This  maintenance  and 
deficit  should  be  given  through  24  hr,  but  initially  (during  the  first  hr)  patients 
should receive bolus fluid as 10-20 cc/kg which can be repeated as needed. So iv 
rate will be as follow: 

(Deficit + maintenance) - bolus/23hr 

Regarding  type  of  fluid,  bolus  is  0.9  saline  or  RL,  while  the  subsequent  fluid  is 
0.45%  saline,  and  when  blood  sugar  <  250  add  5%  dextrose  (  5%  glucose  in 
0.45% saline). 

•  Insulin: 

Soluble insulin .05-0.1 U/kg/hr infusion started in the first hour and continue till 
acidosis is resolved. But recent guidelines discourage its use in the first hour as its 
use is associated with an increased risk of cerebral edema. 

•  Potassium therapy: 

Should be used after 

the patient has received the initial bolus fluid and when he

passed urine. The dose is 40 meq/L (10 cc/ pint), and if serum k < 3 meq/L, the
dose will be 80 meq/L (20 cc/ pint).

•  NaHCO3 therapy: 


background image

Bicarbonate buffers, regenerated by the distal renal tubule and by metabolism of 
ketone bodies, steadily repair the acidosis once ketoacid production is controlled 
by  exogenous  insulin.  So,  bicarbonate  therapy  is  rarely  necessary  and  may  even 
increase the risk of hypokalemia and cerebral edema. It indicated only when pH ≤ 
7.1,  as  severe  acidosis  causes  depression  of  respiratory  and  cardiovascular 
functions  and  may  also  be  a  factor  in  insulin  resistance.  At  pH  of  7  to  7.1,  we 
recommend  that  40  mEq  of  HCO32/m2  (at  pH  of  less  than  7,  80  mEq  of 
HCO32/m2) should be infused over a period of 2 hours. Acid-base status should 
then be reevaluated before further alkali therapy. Bicarbonate should not be given 
by bolus infusion because it may precipitate  cardiac arrhythmias. 

During treatment of DKA, no oral intake is allowed, and we should monitor fluid 
input and output, vital signs, neurologic status, blood sugar and electrolytes. 

There  should  be  a  steady  increase  in  pH,  serum  bicarbonate  and  sodium  (Na 
increase by approximately 1.6 mmol/L for each 100 mg/dl decline in the glucose) 
and decrease in BS (not more than 100mg/dl/hr) as therapy progresses to decrease 
the risk of cerebral edema. Kussmaul respirations should abate and abdominal pain 
resolve. Persistent acidosis may indicate:  

•  Inadequate insulin or fluid therapy.  
•  Infection, or rarely  
•  Lactic acidosis.  

When  DKA  has  resolved  (total  CO2  >15  mEq/L;  pH  >7.30;  sodium  stable 
between  135  and  145  mEq/L;  no  emesis),  the  child  can  be  easily  transitioned  to 
oral  intake  and  subcutaneous  insulin  (  the  doses  and  regimens  are  as  in 
management  of  hyperglycemia  without  acidosis).    The  first  dose  of  short  acting 
subcutaneous  insulin  is  given  with  a  meal,  and  the  insulin  drip  is  discontinued 
approximately 30 min later.  

More than 15 yrs ago, they used sliding scale for calculation of post DKA insulin 
dose  (it  still  be  used  in  some  hospitals  in  our  country,  although  it  is  an  old 
regimen). It uses soluble insulin that had  been given s.c. every 6 hours for 48 hrs 
in doses according to blood sugar and as follow: (

ط

ع

≤ 90mg/dl …. No insulin. 

>90 mg/dl….. 0.1 U/kg. 

>180 mg/dl…0.2 U/kg. 


background image

>270 mg/dl…0.3 U/kg. 

>360 mg/dl…0.4U/kg.  

Then the mean is used for calculating the required insulin dose per day. 

 




رفعت المحاضرة من قبل: Ahmed monther Aljial
المشاهدات: لقد قام 6 أعضاء و 178 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل