Special Issue Challenges in care

May 2007 

|

 Volume 52 

|

 Special Issue

Challenges in care

28

Puberty is a period of rapid and radical physical, 

psychological and social change during which 

a child, in physiological terms, becomes an adult 

capable of reproduction. Adolescence refers 

as much to the psychosocial characteristics of 

development during puberty as to the physical 

changes. Adolescents with diabetes, who 

need to adhere to a complex medical regimen 

based around self-care throughout this period 

of development, face a series of particular 

and considerable challenges. In this article, 

Hala Tfayli and Silva Arslanian look at the 

hormonal, metabolic and behavioural changes 

that impact on diabetes care during the years 

of puberty, and outline strategies that could 

help young people to achieve good glycaemic 

control, and thus protect their health and well-

being into adulthood.

The difficulties involved in maintaining good blood glucose 

control during adolescence were reflected in the findings 

of the Diabetes Control and Complications Trial (DCCT). In 

both the intensive and the conventional treatment groups, 

adolescents had 1% higher average long-term blood glucose 

levels (measured by HbA

1c

) compared with the adults, de-

spite similar therapeutic approaches – and despite receiving 

higher doses of insulin (units per kg of body weight).

1

 This 

worsening in metabolic control is due to both physiological 

and behavioural changes.

Physiological insensitivity to insulin

Studies have demonstrated that insulin levels are higher during 

puberty than they are during adulthood or the years preced-

ing puberty.

2

 The direct evidence of this pubertal insensitivity 

to insulin became apparent only after experiments which 

measured in vivo insulin sensitivity.

3,4

A decrease in insulin-stimulated glucose uptake in healthy 

adolescents compared with pre-pubertal children was dem-

onstrated for the first time in the 1980s. While this effect is 

exaggerated in children with type 1 diabetes,

3

 in children 

without diabetes, whose pancreatic beta cells function nor-

mally, puberty-related insensitivity to insulin is compensated 

by an increase in insulin secretion.

4

The challenge 

of adolescence: 

hormonal changes 

and sensitivity to insulin

Hala Tfayli and Silva Arslanian

May 2007 

|

 Volume 52 

|

 Special Issue

Challenges in care

29

Healthcare professionals should be aware of the evolution of 

insensitivity to insulin during puberty in children with type 1 

diabetes, and appropriately increase insulin doses in order to 

prevent any deterioration in blood glucose control. Recently, 

a large cross-sectional study of children without diabetes 

found insensitivity to insulin to be lowest at age 12 to 14 

years (Tanner stage 3 of puberty) in both sexes, and across 

ethnic groups, returning to almost pre-pubertal levels in young 

people above 16 years of age (Tanner 5).

5

The cause of insensitivity to insulin during puberty has been 

under investigation. The major hormonal changes that are 

associated with the onset of puberty include a two-fold in-

crease in the secretion of growth hormone and an increase 

in the sex steroids that lead to the development of secondary 

sexual characteristics, remarkable increase in height, and 

change in body composition. Thus, both growth hormone 

and sex steroids are likely hormonal candidates for inducing 

insensitivity to insulin during puberty.

However, while pubertal insensitivity to insulin is transient, in 

adulthood, the increasing levels of sex steroids remain elevated 

and insensitivity to insulin subsides. On the other hand, the 

secretion of growth hormone increases during puberty. Once 

the pubertal growth spurt is completed, growth hormone levels 

decline. Moreover, growth hormone is known to be an impor-

tant factor in reducing insulin sensitivity – through several effects 

that are shared between insulin and growth hormone.

We now know that insulin-stimulated glucose metabolism 

correlates negatively with growth hormone and/or levels of 

insulin-like growth factor-1.

3,5,6

 Additionally, a correlation be-

tween speed of growth and an increase in fasting serum insulin 

has been reported in pubertal adolescents without diabetes. 

Our studies show that the metabolic characteristics of pubertal 

insensitivity to insulin are decreased glucose oxidation and 

increased free fatty acid oxidation – known as the Randle cy-

cle.

6,7

 Thus, increased growth hormone secretion during puberty 

leads to increased breakdown of fat in fat cells (lipolysis) and 

increased flux of free fatty acids. These compete with glucose 

for glucose oxidation, resulting in decreased glucose uptake 

and insensitivity to insulin.

The question remains as to the significance of these physiologi-

cal changes in metabolism and insulin sensitivity for children 

with type 1 diabetes. Deteriorating diabetes control in ado-

lescents was thought to be merely the result of the behavioural 

and psychosocial factors that are characteristic in teenage 

years. However, it is now apparent that during puberty, insulin 

action decreases by between 30% and 50% – an important 

factor which may contribute to poor glycaemic control.

Therefore, healthcare providers working with children with type 1  

diabetes should be aware that insulin requirements increase by 

between 30% and 50% during puberty, and unless this is ap-

propriately addressed, a child’s blood glucose control and HbA

1c

 

levels will deteriorate. In our diabetes clinic, the average daily 

dose of insulin in pre-pubertal children is between 0.8 and 1.0 

units/kg/day, while in adolescents it is between 1.2 and 1.4 

units/kg/day. The Hvidore Study Group on Childhood Diabetes, 

which includes 18 countries in Europe and North America, and 

Japan, revealed a sharp increase in insulin requirements during 

pubertal years, particularly in girls with type 1 diabetes.

8

Behavioural and psychosocial changes

In addition to the hormonal and metabolic changes that are 

characteristic of puberty, adolescence is associated with rapid 

behavioural changes that may impact on diabetes control. 

Adolescent behaviour typically involves challenging of author-

ity figures, non-conformity, efforts at establishing autonomy, 

rebellious and pleasure-seeking behaviour, privacy, and 

heightened awareness of self-image and peer pressure, and 

the emergence of eating disorders in some girls.

9

 This process 

of maturation both affects and is affected by the presence of 

a chronic illness like diabetes.

Adolescents with a chronic disease have generally been 

found to be at increased risk for depression, anxiety, and low 

self-esteem. In a number of studies, adolescents with type 1 

diabetes have been found to suffer from anxiety and depres-

sion.

10

 The prevalence of depression in young people with 

diabetes is reported to be two- to three-fold higher compared 

with their peers without diabetes. The combination of depres-

sion and diabetes in children and especially adolescents has 

serious consequences, including increased rates of suicide 

or suicidal tendencies, making diabetes management and 

self-care extremely difficult.

Lifestyle, diet, and exercise habits also tend to change dur-

ing puberty. The Health and Behaviours in Teenagers Study 

May 2007 

|

 Volume 52 

|

 Special Issue

Challenges in care

30

Hala Tfayli and Silva Arslanian

Hala Tfayli is Fellow of the Division of Pediatric Endocrinology, 

Metabolism and Diabetes Mellitus at the Children’s Hospital of 

Pittsburgh, University of Pittsburgh School of Medicine, USA.

Silva Arslanian is Director of the Division of Weight Management and 

Wellness, and Professor in the Division of Pediatric Endocrinology, 

Metabolism and Diabetes Mellitus at the Children’s Hospital of 

Pittsburgh, University of Pittsburgh School of Medicine, USA.

References

1     Diabetes Control and Complications Trial Research Group. Effect of 

intensive diabetes treatment on the development and progression of long-

term complications in adolescents with insulin-dependent diabetes mellitus: 

Diabetes Control and Complications Trial. J Pediatr 1994; 125: 177-88.

2     Smith CP, Williams AJK, Thomas JM, et al. The pattern of basal and 

stimulated insulin responses to intravenous glucose in first degree relatives  

of type 1 (insulin-dependent) diabetic children and unrelated adults aged  

5 to 50 years. Diabetologia 1988; 31: 430-4.

3     Amiel SA, Sherwin RS, Simonson DC, et al. Impaired insulin 

action in puberty. A contributing factor to poor glycemic control in 

adolescents with diabetes. N Engl J Med 1986; 315: 215-9.

4     Caprio S, Plewe G, Diamond M, et al. Increased Insulin Secretion in  

puberty: A compensatory response to reductions in insulin sensitivity.  

J Pediatr 1989; 114: 963-7.

5     Moran A, Jacobs DR Jr, Steinberger J, et al. Association between the 

insulin resistance of puberty and the insulin-like growth factor-I/growth 

hormone axis. J Clin Endocrinol Metab 2002; 87: 4817-20.

6     Arslanian SA, Kalhan SC. Correlations between fatty acid and glucose  

metabolism. Potential explanation of insulin resistance of puberty.  

Diabetes 1994; 43: 908-14.

7     Hannon TS, Janosky J, Arslanian SA. Longitudinal study of physiologic insulin 

resistance and metabolic changes of puberty. Pediatr Res 2006; 60: 759-63.

8     Mortensen HB, Robertson KJ, Aanstoot HJ, et al. Insulin management and  

metabolic control of type 1 diabetes mellitus in childhood and adolescence  

in 18 countries. Hvidore Study Group on Childhood Diabetes.  

Diabet Med 1998; 15: 752-9.

9     Hamilton J, Daneman D. Deteriorating diabetes control during  

adolescence: physiological or psychological? J Pediatr Endocrinol  

Metab 2002; 15: 115-26.

10   Dantzer C, Swendsen J, Maurice-Tison S, Salamon R. Anxiety and  

depression in Juvenile diabetes: A critical review. Clin Psychol Rev  

2003; 23: 787-800.

(HABITS), a school-based study in the UK, evaluated the as-

sociation between puberty, smoking, food, and exercise. In 

both boys and girls, being more pubertally advanced was 

associated with a higher likelihood of smoking. In boys, 

puberty was linked to a less healthy diet, but higher levels 

of exercise; in girls, there was little association with either 

diet or exercise. Such findings constitute important barriers 

to achieving adequate blood glucose control.

Responding to the changes in puberty

Since the results of the DCCT were published in 1993, it has 

become widely accepted that good blood glucose control 

delays the onset and slows the progression of diabetes eye 

damage, nerve damage, and kidney disease. In order to 

maintain optimal glycaemic control, health professionals who 

provide care to children with diabetes during puberty should 

tailor therapy to counterbalance behavioural changes and 

physiological reductions in insulin sensitivity.

Children who are going through puberty require increased 

daily insulin. Diabetes outcomes are linked to the degree of 

adherence to medical regimens, blood glucose monitoring, 

and meal plans. Involving adolescents in decision making 

regarding the insulin regimen that best suits their daily sched-

ules, meal plans, and exercise and sleep habits is potentially 

beneficial. Gradual transition of the responsibility to self-care 

from the parent(s) to the child is important.

A continued role for parents in providing collaborative sup-

port is associated with optimal health outcomes. Parents can 

also help prevent depressive symptoms by providing support 

and guidance, and encouraging positive coping strategies. 

Routine assessment and interventions to treat depression 

among adolescents with diabetes is strongly recommended; 

screening for anxiety and eating disorders may be necessary 

in certain situations.

Conclusions

In summary, the turbulent adolescent years are character-

ized by important hormonal, metabolic and psychological 

changes which impact on the management of type 1 diabetes. 

It is imperative that the healthcare team is aware of these 

changes. The decline in insulin sensitivity requires appropriate 

readjustment of insulin doses in order to prevent deteriora-

tion in blood glucose control. Psychosocial changes must be 

monitored in order to identify any depressive symptoms or 

behavioural problems, and provide supportive therapy and 

appropriate referral.