Análisis de la metabolización de carbohidratos en sujetos sanos: una explicación determinista hacia diabetes mellitus tipo 2.

Abstract

"La diabetes mellitus es un trastorno metabólico que rápidamente se ha convertido en un problema de salud a escala mundial. Actualmente existen en el mundo 371 millones de personas que la padecen, suponiendo gastos directos e indirectos en su tratamiento, los cuales en su mayoría desembocan sobre las propias familias, representando un reto para aquellas con recursos limitados. La diabetes mellitus es sin duda uno de los retos multidisciplinarios más desafiantes del siglo XXI que debe ser atendido. Actualmente la comunidad científica de las áreas de control, sistemas dinámicos e ingeniería biomédica, ha dirigido sus esfuerzos de investigación y desarrollo a distintas estrategias tales como el modelado de la dinámica glucosa-insulina ante diferentes escenarios, algoritmos de control de glucemia, desarrollo de bombas de dosificación de insulina, entre otras. Sin embargo estas estrategias sólo han sido dirigidas en el tipo de diabetes que presenta insulinodeficiencia (DMT1). Por su prevalencia de casi el 90% de todos los casos, la diabetes mellitus tipo 2 (DMT2) es el caso más importante de estudio, sin embargo es la más compleja de entender y de estudiar, debido a los múltiples factores genéticos, ambientales, clínicos, metabólicos, entre otros tantos, que intervienen en su desarrollo. De esta manera y como estrategia para acercarnos a la comprensión de los factores que influyen en el desarrollo de la DMT2 en un sujeto sano, se ha propuesto un estudio sobre el efecto que tiene la alteración de las rutas metabólicas de los carbohidratos en la variación de la concentración de glucosa en plasma. Para llevar esto a cabo, se analizó un modelo matemático de ecuaciones diferenciales que representa la forma en que una persona sana metaboliza la glucosa. Por medio de herramientas de análisis de la dinámica de sistemas y de control se estudiaron los parámetros relativos a las rutas metabólicas de la glucosa cuya alteración indujo una variación en la solución del sistema que representa la concentración de glucosa en plasma en ayuno. De esta manera se relacionó un diagnóstico de glucemia alterada, lo cual permitió comparar los resultados obtenidos con literatura afín de datos de experimentos clínicos por diversos autores."

"Diabetes mellitus is a metabolic disorder that has quickly become a worldwide health problem. There are currently around 371 million people in the world who suffer from it, implying direct and indirect expenses in treatments, which mostly affect families immersing them in cycles of expenditures. Diabetes mellitus is undoubtedly one of the most defying multidisciplinary challenges of the 21st century that must be addressed. Currently the scientific communities in control, dynamical systems and biomedical engineering fields have directed most of its research and development efforts towards various strategies such as modeling of the dynamics of glucose-insulin in different scenarios, glycemic control algorithms, development of dosage insulin pumps, among others. However, such strategies have been addressed mostly in the type of diabetes that presents insulin deficiency (T1DM). Due to their prevalence of almost 90% of all cases, type 2 diabetes mellitus (T2DM) is a very important case of study. However, it is more complicated to study and understand, due to the multiple genetic, environmental, clinical, and metabolic factors, among many others, involved in its development. As a strategy for a first approach to understand the factors that influence the transition from healthy condition onto DMT2, we have proposed a study to analyze the effect of alterations of the pathways of carbohydrate metabolism on the variation of the blood glucose concentration. To accomplish this aim, we analyzed a mathematical model of differential equations that represents how a healthy person metabolizes glucose. Through analysis tools of dynamical systems and control, we studied the parameters on the metabolic pathways of glucose whose alteration induced variation in the solution of the system that represents the concentration of fasting blood glucose. In this way we linked a diagnosis of altered glucose, allowing the results to be compared with related literature containing clinical experiment data by several authors."