background image

Page 1 of 18 

 

lec-5                         

 Medicine

                       

د

.

  حسن

      Diabetes mellitus 

Is a heterogeneous group of metabolic diseases that are characterized by chronic 
hyperglycemia and disturbances in carbohydrate, lipid, and protein metabolism resulting 
from defects in insulin secretion and/or insulin action, which can leads to serious 
complications. 

Insulin is an anabolic hormone with profound effects on the metabolism of carbohydrate, 
fat and protein. 

  Insulin is secreted from pancreatic β cells into the portal circulation, with a brisk increase 
in response to a rise in blood glucose.  

Endocrine function of pancreas 

A(α) cells produce glucagon; Glucagon is a catabolic hormone. It mobilizes glucose, fatty 
acids and amino acids from stores into the blood.  

B(β) cells produce insulin; Insulin is an anabolic hormone, that increases the storage of 
glucose, fatty acids and amino acids in cells and tissues. Composed of 2 polypeptide chains 
linked by disulphide bridges. Secreted as proinsulin and transformed to active form, insulin, 
by cleaveage  of C peptide by protease enzymes.   

D(δ) cells produce somatostatin; Somatostatin may regulate, locally, the secretion of the 
other pancreatic hormones. 

PP cells produce pancreatic polypeptide; still uncertain although the hormone may 
influence gastrointestinal function and promote intra-islet homeostasis.   

 


background image

Page 2 of 18 

 

Some characteristics of normal insulin secretion are shown in the table (next slide). Insulin 
lowers blood glucose by suppressing hepatic glucose production and stimulating glucose 
uptake in skeletal muscle and fat, mediated by the glucose transporter, GLUT 4. 

 Insulin stimulates lipogenesis and inhibits lipolysis, so preventing fat catabolism. 

Partial oxidation of FFAs in the liver provides energy to drive gluconeogenesis and also 
produces ketone bodies (acetoacetate, which can be reduced to 3-hydroxybutyrate or 
decarboxylated to acetone) which are generated in hepatocyte mitochondria. 

 

 

 


background image

Page 3 of 18 

 

 

Insulin deficiency can lead to hyperglycemia and many metabolic derangements which 
occur mainly in type 1 DM that can leads to death if not treated correctly.  

 

Major metabolic pathways of fuel metabolism and the actions of insulin  

 


background image

Page 4 of 18 

 

 

 

  A- The normal adult pancreas contains about 1 million islets which are scattered 
throughout the exocrine parenchyma. Histology is shown in  
  B- The core of each islet consists of β cells that produce insulin, and is surrounded 
by a cortex of endocrine cells that produce other hormones including glucagon (α 
cells), somatostatin (δ cells). 

   C- Pro-insulin in the pancreatic β cell is cleaved to release insulin and equimolar 
amounts of inert C-peptide (connecting peptide). Measurement of C-peptide can be 
used to assess endogenous insulin secretory capacity.  


background image

Page 5 of 18 

 

   D- An acute first phase of insulin secretion occurs in response to an elevated blood 
glucose, followed by a sustained second phase.  

AETIOLOGICAL CLASSIFICATION OF DIABETES MELLITUS 

Type 1 diabetes Immune-mediated , Idiopathic  

Type 2 diabetes 

Other specific types  

•  Genetic defects of β-cell function (MODY)  

•  Pancreatic disease (e.g. pancreatitis, pancreatectomy, neoplastic disease, cystic 

fibrosis, haemochromatosis)  

•  Excess endogenous production of hormonal antagonists to insulin (e.g. growth 

hormone-acromegaly; glucocorticoids-Cushing's syndrome; glucagon-glucagonoma; 
catecholamines- phaeochromocytoma; thyroid hormones-thyrotoxicosis)  

•  Drug-induced (e.g. corticosteroids, thiazide diuretics, phenytoin)  

•  Viral infections (e.g. congenital rubella, mumps, Coxsackie virus B)  

•  Uncommon forms of immune-mediated diabetes (LADA)  

•  Associated with genetic syndromes (e.g. Down's syndrome; Klinefelter's syndrome; 

Turner's syndrome; DIDMOAD (Wolfram's syndrome)-diabetes insipidus, diabetes 
mellitus, optic atrophy, nerve deafness; Friedreich's ataxia; myotonic dystrophy)  

•  Gestational diabetes  

AETIOLOGY AND PATHOGENESIS OF DIABETES 

In both of the common types of diabetes, environmental factors interact with genetic 
susceptibility.  

TYPE 1 DIABETES:  

  Is a slowly progressive T cell-mediated autoimmune disease, destruction of the insulin-
secreting cells in the pancreatic islets takes place over many years. Hyperglycaemia 
accompanied by the classical symptoms of diabetes occurs only when 70-90% of β cells 
have been destroyed.  

Type 1 diabetes is associated with other autoimmune disorders, including thyroid disease, 
coeliac disease, Addison's disease, pernicious anaemia and vitiligo. 


background image

Page 6 of 18 

 

Environmental factors;  

•  Viral infection cause autoimmune damage to β-cells, including mumps, Coxsackie B4, 

retroviruses, rubella (in utero), cytomegalovirus and Epstein-Barr virus.  

•  Bovine serum albumin (BSA), a major constituent of cow's milk.  

•  Various nitrosamines  

•  Stress  

•  TYPE 2 DIABETES:  

•  More complex; is a combination of resistance to the actions of insulin in liver and muscle 

together with impaired pancreatic β-cell function leading to 'relative' insulin deficiency.  

•  Coexisted with 'metabolic syndrome‘. 

•  Pathological changes; is deposition of amyloid.  

•  LADA: Latent autoimmune diabetes of adult, is form of type 1 DM occur in middle aged 

patients. 

•  MODY:  Maturity onset diabetes of young, is a rare autosomal form of type 2 DM (less 

than 5% of cases of DM) affecting young people with positive family history.  

 

In the early stage of the disorder the response to progressive insulin resistance is an 
increase in insulin secretion by the pancreatic cells, causing hyperinsulinaemia. Eventually 
the β cells are unable to compensate adequately and blood glucose rises, producing 
hyperglycaemia. With further β-cell failure (type 2 diabetes) glycaemic control deteriorates 
and treatment requirements escalate.  


background image

Page 7 of 18 

 

Comparison of the Two Types of Diabetes Mellitus

Type 1

Type2

Previous terminology

Insulin-dependent diabetes 
mellitus (IDDM), type I, 
juvenile-onset diabetes

Non-insulin-dependent 
diabetes mellitus, type II, 
adult-onset diabetes

Age of onset

Usually  < 30yr

Usually  > 40 yr

Genetic predisposition

Moderate; environmental 
factors required for 
expression; 35-50% 
concordance in 
monozygotic twins

Strong; 60-90% 
concordance in 
monozygotic twins

Family history

Uncommon

Common

Human leukocyte 
antigen associations

Linkage to DQA and DQB, 
influenced by DRB 

None known

Type 1

Type 2

Other associations

Autoimmune; Graves' disease, 
Hashimoto's thyroiditis, 
vitiligo, Addison's disease, 
pernicious anemia

Metabolic syndrome

Precipitating and 
risk factors

Largely unknown; microbial, 
chemical, dietary, other

Age, obesity (central), sedentary 
lifestyle, previous gestational 
diabetes.

Findings at 
diagnosis

85-90% of patients have one 
or more autoantibodies like; 
islet cell antibodies (ICA) and 
glutamic acide decarboxylase
(GAD) antibodies.

Possibly complications =25%
(microvascular and macrovascular) 
caused by significant hyperglycemia 
in the preceding asymptomatic 
period

Endogenous 
insulin levels

absent

Usually present (relative 
deficiency), early hyperinsulinemia

Insulin resistance

absent

present

Prolonged fast

Hyperglycemia, ketoacidosis

Euglycemia

Stress, withdrawal 
of insulin

Ketoacidosis

Nonketotic hyperglycemia

 


background image

Page 8 of 18 

 

Type 1

Type 2

Duration of symptoms

Weeks

Months to years

Body weight

Low

Obese

Ketonuria

Yes

No

Rapid death without 
treatment with insulin

Yes

No

Autoantibodies

Yes

No

Diabetic complications at 
diagnosis

No

25%

%

of cases of DM 

5- 15%

75- 85%

Other autoimmune disease

Common

Uncommon

 

SYMPTOMS OF HYPERGLYCAEMIA  

•  Thirst, dry mouth  

•  Polyuria  

•  Nocturia  

•  Tiredness, fatigue  

•  Recent change in weight  

•  Blurring of vision  

•  Pruritus vulvae, balanitis (genital candidiasis)  

•  Nausea, headache  

•  Hyperphagia; predilection for sweet foods  

•  Mood change, irritability, difficulty in concentrating, apathy  

 

 


background image

Page 9 of 18 

 

Investigations 

1- URINE TESTING:  

Glucose;  By using sensitive glucose-specific dipsticks 1-2 hours after a meal since this will 
detect more cases of diabetes than a fasting specimen.  

Ketones; By using dipsticks for ketones. 

Ketonuria is not pathognomonic of diabetes but, if associated with glycosuria, the diagnosis 

of diabetes is highly likely

. 

Protein; 

 Dipstick testing for albumin. This will detect urinary albumin greater than 300 mg/l.  

Smaller amounts of urinary albumin from 30 to 300 mg/24 hours (microalbuminuria) can be 
measured by special kit and these provide indicators of the risk of developing diabetic 
nephropathy.  

2- Blood testing 

Glucose; In general, venous plasma values are the most reliable for diagnostic purposes. 

Glycated haemoglobin (HbA

1c

); provides an accurate and objective measure of glycaemic 

control over a period of weeks to months but is not sufficiently sensitive to make a 
diagnosis  

HbA

1c

 estimates may be erroneously diminished in anaemia or during pregnancy, and may 

be difficult to interpret in uraemia or a haemoglobinopathy. 

Glycated serum proteins ('fructosamine') can be measured  used in diabetic pregnancy. 

Blood lipids;  

Serum lipids-total cholesterol, low-density and high-density lipoprotein (LDL and HDL) 
cholesterol and triglyceride-is another important index of overall metabolic control.  

Oral glucose tolerance test (OGTT) 

Done when there is doubt about diagnosis of DM Plasma glucose measured before, and 2 
hrs after, 75 g glucose load taken orally. 

 

 


background image

Page 10 of 18 

 

With normoglycemia, a relatively small 
amount of serum protein is glycated.

With persistent hyperglycemia, 
increased protein glycation occurs.

 

 

 

 


background image

Page 11 of 18 

 

 

Management 

1-Educating patients; 

•  Understand their condition. 

•  Those requiring insulin need to learn how to measure their dose of insulin accurately 

with an insulin syringe or pen device, to give their own injections and to adjust the 
dose themselves on the basis of blood glucose values and other factors such as 
exercise, illness and episodic hypoglycaemia. 

•   Familiar with the symptoms of hypoglycaemia . 

•  Self-assessment of glycaemic control.  

•  Diet= decrease saturated fat, decrease sugar intake, increase starch, moderate 

protein intake. 

•   Smoking cessation. 

•  Foot care. 

•  Preconception advice.  

•  Regular exercise .  


background image

Page 12 of 18 

 

A 'plate model' for meal planning. The plate is divided into three sections. The 
smallest section (one-fifth of total area) is for the meat, fish, eggs or cheese, and the 
remainder divided in roughly equal proportions between the staple food (rice, pasta, 
potatoes, bread etc.) and vegetables or fruit.

 

ORAL ANTI-DIABETIC DRUGS 

1- SULPHONYLUREAS;  

 Mechanism of action; The principal effect of sulphonylureas is to stimulate the release of 
insulin from the pancreatic β cell. 

 Indications for use sulphonylureas are valuable in the treatment of non-obese patients 
with type 2 diabetes who fail to respond to dietary measures alone. 

The first-generation; Tolbutamide, Chlorpropamide. 

The second-generation; gliclazide and glipizide cause few side-effects, but glibenclamide is 
prone to induce severe hypoglycaemia and should be avoided in the elderly. 

Newer long-acting preparations such as glimepiride and a modified-release form of 
gliclazide can be administered once daily with no apparent increased risk of hypoglycaemia. 

Primary treatment failures; People with type 2 diabetes who fail to respond to initial 
treatment with sulphonylureas. 

Secondary failure; (i.e. after a period of satisfactory glycaemic control) 

 

 

 


background image

Page 13 of 18 

 

2- BIGUANIDES;  

Metformin is the only biguanide available. 

Mechanism of action; It has no hypoglycaemic effect in non-diabetic individuals, but in 
diabetes, insulin sensitivity and peripheral glucose uptake are increased. 

Indications for use; metformin is not associated with a rise in body weight and it is 
therefore preferred for the obese patient. In addition, It has a synergistic with 
sulphonylurea drugs, the two can be combined when either alone has proved inadequate. 

The main SE are diarrhea, abdominal cramps, bloating and nausea.  

 

3- ALPHA-GLUCOSIDASE INHIBITORS; 

 which delay carbohydrate absorption in the gut by selectively inhibiting disaccharidases. 
Acarbose or miglitol is available and is taken with each meal. Both lower post-prandial 
blood glucose and modestly improve overall glycaemic control. They can be combined with 
a sulphonylurea.  

  The main side-effects are flatulence, abdominal bloating and diarrhoea 

 

4- THIAZOLIDINEDIONES; (glitazones) work by enhancing the actions of endogenous insulin. 

 For use Rosiglitazone or Pioglitazone are usually prescribed as second-line therapy with 
sulphonylureas in patients intolerant of metformin, or as third-line therapy in combination 
with sulphonylurea and metformin. However, their use as monotherapy and in combination 
with insulin is likely to increase.  

side-effects; liver dysfunction, sodium and fluid retention, must be avoided in patients with 
cardiac failure.  

 

5- MEGLITINIDES AND AMINO ACID DERIVATIVES; Repaglinide and Nateglinide. These 
drugs are called prandial glucose regulators, directly stimulates endogenous insulin 
secretion and are taken immediately before food. These drugs are less likely to cause 
hypoglycaemia than sulphonylureas.  

 

 


background image

Page 14 of 18 

 

 

COMBINED ORAL ANTI-DIABETIC THERAPY AND INSULIN  

In diabetic patients who are requiring increasing doses of a sulphonylurea or biguanide, 
either alone or in combination with each other or with a thiazolidinedione, the introduction 
of a single dose of an intermediate- or long-acting insulin (usually isophane), administered 
at bedtime, may improve glycaemic control and delay the development of overt pancreatic 
β-cell failure. 

 

Incretin-based therapies 

The incretin effect is the augmentation of insulin secretion seen when a glucose stimulus is 
given orally rather than intravenously, and reflects the release of incretin peptides from the 
gut. The incretin hormones are primarily glucagon-like peptide 1 (GLP-1) nd gastric 
inhibitory polypeptide (GIP).  

 

 

 


background image

Page 15 of 18 

 

INSULIN 

Manufacture and formulation; 

 Insulin was discovered in 1921, and obtained from animal sources (bovine and porcine 
insulin). 

After 1980, the use of recombinant DNA technology has enabled large-scale production of 
human insulin. 

Recently, rDNA and protein engineering techniques that alter the amino acid sequence of 
insulin have been used to produce 'monomeric' analogues of insulin, which are more 
rapidly absorbed from the site of injection (e.g. insulin lispro or aspart).  

Duration of action (in hours) of insulin preparations

Insulin

Onset

Peak

Duration

Rapid-acting (insulin 
analogues-lispro, aspart, 
glulisine)

< 0.5

0.5-2.5

3-4.5

Short-acting (soluble 
(regular))

0.5-1

1-4

4-8

Intermediate-acting (isophane
(NPH), lente)

1-3

3-8

7-14

Long-acting (bovine 
ultralente)

2-4

6-12

12-30

Long-acting (insulin 
analogues- glargine, detemir)

1-2

None

18-24

 


background image

Page 16 of 18 

 

Duration of action (in hours) and types of insulin

Rapid-acting

Short-acting

Intermediate-
acting

Long-acting 
insulin 
analogues

Mixed insulin

 

Insulin delivery 

The strength of insulin is 100 u/ml. 

1-Subcutaneous injection; the most common rout, into the anterior abdominal wall, upper 
arms, outer thighs and buttocks. Used in: 

•  Type 1 DM 

•  Type 2 DM; in combination with OHA, pregnant woman, or sever illness or major 

surgery require hospital admission. 

•  Gestational DM. 

By using a battery-powered portable insulin pump or a disposable plastic syringe with a fine 
needle (which can be reused several times), or pen device. 

2-Intramuscular injection or I.V. infusion: use just soluble insulin or rapidly acting insulin 
analogue, by using infusion pump providing continuous intravenous infusion of insulin. Use 
in treatment of DKA or NKHDC.   

3-Other rout; intraperitoneal inj. in patient on  peritoneal dialysis. 

   

 

 

 


background image

Page 17 of 18 

 

SIDE-EFFECTS OF INSULIN THERAPY 

•   Hypoglycaemia  

•  Weight gain  

•  Peripheral oedema (insulin treatment causes salt and water retention in the short 

term)  

•  Insulin antibodies (animal insulins)  

•  Local allergy (rare)  

•  Lipodystrophy at injection sites  

Insulin regimens 

Twice-daily administration of a short-acting and intermediate-acting insulin (usually soluble 
and isophane insulins), given in combination before breakfast and the evening meal, is the 
simplest regimen and is still commonly used. Individual requirements vary considerably but 
usually two-thirds of the total daily requirement of insulin is given in the morning in a ratio 
of 1:2, short: intermediate-acting insulins. The remaining third is given in the evening, and 
doses are adjusted according to blood glucose monitoring.  

Multiple injection regimens are popular, with short-acting insulin being taken before each 
meal, and intermediate-acting insulin being injected at bedtime (basal-bolus regimen). This 
type of regimen allows greater freedom of timing of meals and is of value to individuals 
with variable day-to-day activities, but snacks may have to be taken between meals to 
prevent hypoglycaemia. 

Once-daily injections rarely achieve satisfactory glycaemic control and are reserved either 
for some elderly patients or for those who retain substantial endogenous insulin secretion 
and have a low insulin requirement.  

Honey moon period;  

The pancreas of patient with type 1 DM may partially recover after the initial diagnosis 
resulting in decrease insulin requirement.  

 

 

 

 


background image

Page 18 of 18 

 

Complications of diabetes mellitus 

A- ACUTE COMPLICATIONS  

1.  Hypoglycemia  

2.  Diabetic Ketoacidosis  

3.  Hyperosmolar Nonketotic Syndrome (HNKS)  

4.  Lactic Acidosis  

B- CHRONIC COMPLICATIONS  

1- Microvascular; 

•  Retinopathy  

•   Neuropathy 

•  Nephropathy  

2- Macrovascular; 

•  Coronary artery disease   

•   Peripheral arterial disease   

 Cerebrovascular 




رفعت المحاضرة من قبل: Abdalmalik Abdullateef
المشاهدات: لقد قام 47 عضواً و 169 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