In silico diabetológia

Abstract

Bevezetés: A különböző szimulációs modellek jelentős segítséget nyújthatnak a cukorbetegekben zajló folyamatok megértéséhez és szabályozásához. Célkitűzés: A szerzők egy átfogó, élettani megalapozottságú szimulációs modell körvonalait mutatják be. Módszer: A modell glükóz-, inzulin-és glükagonrészmodellekből épül fel. Eredmények: A glükózmodell a glükózfelszívódás dinamikáját, a máj glükóztermelését és -felvételét, a perifériás szövetek glükóz-felvételét, a vesén keresztül történő kiválasztást, továbbá az agy és vörösvérsejtek glükózfelhasználását írja le. Az inzulinmodellben az inzulin felszívódására, a béta-sejtek inzulinelválasztására és az inzulin eliminációjára vonatkozó egyenletek kapnak helyet. A glükagonmodellben a hormon szekrécióját és eliminációját megfogalmazó összefüggé-sek szerepelnek. A szénhidrátanyagcsere-modellben algebrai egyenletek írják le, hogy az inzulin-és glükagonszintek miként befolyásolják a glükóztermelést és -felhasználást, továbbá azt, hogy a glükózszintek emelkedése milyen hatást gyakorol az inzulin és glükagon kiválasztására. Következtetések: A paraméterek értékének változtatásával a modell lehetővé teszi tetszőleges virtuális inzulinfüggő és nem inzulinfüggő cukorbetegek szimulálását. Orv. Hetil., 2016, 157(6), 219-223. Kulcsszavak: vércukor, inzulin, diabetes, modell, szimuláció In silico diabetologyIntroduction: Simulation models can contribute substantially to our understanding and ability to control the dynamic processes underlying impaired glucose metabolism in diabetic patients. Aim: The aim of this paper is to outline a new comprehensive, physiologically-based dynamic model of glucose homeostasis incorporating up-to-date quantitative knowledge about glucose metabolism and its control by insulin and glucagon. Method: The model is composed of three submodels for glucose, insulin, and glucagon. Results: The glucose submodel specifies the dynamics of glucose absorption following meals, hepatic glucose production and uptake, peripheral glucose uptake, kidney excretion, and insulin-independent uptake of glucose in the brain and red blood cells. The insulin submodel includes equations for insulin absorption, pancreatic insulin release and insulin clearance. The glucagon model specifies the hormone secretion and elimination kinetics. Algebraic equations are used to specify (i) how the hormones affect glucose production and utilisation in various compartments such as liver, muscle and fat tissues, and (ii) how glucose levels modify insulin and glucagon release from the pancreas. Setting the values of various model parameters is used to generate virtual individual patients. Conclusions: The model allows the simulation of 24-hour blood glucose profiles for both insulin-dependent non-insulin dependent diabetic patients.