Архив номеров
Медицинская Техника / Медицинская техника №1, 2024 / с. 44-48

Структурная модель регуляции глюкозы для построения прогностических алгоритмов управления инсулинотерапией

Э.И. Струкова, К.В. Пожар


Аннотация 

Рассматриваются физиологические процессы, влияющие на динамику концентрации глюкозы в крови у пациентов с сахарным диабетом, и предлагаются подходы к математическому моделированию метаболизма глюкозы в крови для построения прогнозирующих моделей, необходимых для автоматизации инсулинотерапии. Рассмотрены инсулинозависимые и инсулиннезависимые процессы, протекающие в печени, почках, а также в других органах и тканях, гормоны, регулирующие данные процессы, и ферменты, модулирующие скорость процессов. Представлена единая схема, систематизирующая взаимодействие указанных веществ в различных процессах с указанием локализации.


Вернуться к содержанию

Сведения об авторах

Элина Игоревна Струкова, студент, 
Кирилл Витольдович Пожар, канд. техн. наук, доцент, Институт биомедицинских систем, Национальный исследовательский университет «МИЭТ», г. Москва г. Зеленоград, 

Список литературы

1. Карпельев В.А., Филиппов Ю.И., Аверин А.В. и др. Разработка и проверка работы ПИД-регулятора для искусственной поджелудочной железы с интраперитонеальным введением инсулина // Сахарный диабет. 2018. Т. 1. № 21. С. 58-65. 
2. Boughton C.K., Hovorka R. Advances in artificial pancreas systems // Science Translational Medicine. 2019. Vol. 11. № 484. P. eaaw4949. 
3. Dalla Man C., Camilleri M., Cobelli C. A system model of oral glucose absorption: Validation on gold standard data // IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 2006. Vol. 53. № 12. РP. 2472-2478. 
4. Dalla Man C., Rizza R.A., Cobelli C. Meal simulation model of the glucose-insulin system // IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 2007. Vol. 54. № 10. РP. 1740-1749. 
5. Dalla Man C., Micheletto F., Lv D., Breton M., Kovatchev B., Cobelli C. The UVA/PADOVA type 1 diabetes simulator: New features // Journal of Diabetes Science and Technology. 2014. Vol. 8. № 1. РP. 26-34. 
6. Visentin R., Campos-Nбсez E., Schiavon M., Lv D., Vettoretti M., Breton M., Kovatchev B.P., Dalla Man C., Cobelli C. The UVA/Padova type 1 diabetes simulator goes from single meal to single day // Journal of Diabetes Science and Technology. 2018. Vol. 12. № 2. РP. 273-281. 
7. Kraegen E.W., Chisholm D.J. Insulin responses to varying profiles of subcutaneous insulin infusion: Kinetic modelling studies // Diabetologia. 1984. Vol. 26. PP. 208-213. 
8. Hovorka R., Canonico V., Chassin L.J., Haueter U., Massi- Benedetti M., Orsini Federici M., Pieber T.R., Schaller H.C., Schaupp L., Vering T., Wilinska M.E. Nonlinear model predictive control of glucose concentration in subjects with type 1 diabetes // Physiological Measurement. 2004. Vol. 25. № 4. P. 905. 
9. Hovorka R. Continuous glucose monitoring and closed-loop systems // Diabetic Medicine. 2006. Vol. 23. № 1. РP. 1-12. 
10. Yamamoto Noguchi C.C., Furutani E., Sumi S. Mathematical model of glucose-insulin metabolism in type 1 diabetes including digestion and absorption of carbohydrates // SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration. 2014. Vol. 7. № 6. РP. 314-320. 
11. Yamamoto Noguchi C.C., Hashimoto S., Furutani E., Sumi S. Model of gut absorption from carbohydrates with maximum rate of exogenous glucose appearance in type 1 diabetes // SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration. 2016. Vol. 9. № 5. РP. 201-206. 
12. Недосугова Л.В. Роль эндокринной системы в поддержании гомеостаза глюкозы в норме и при патологии // РМЖ. Медицинское обозрение. 2021. Т. 5. № 9. С. 586. 
13. Khan A., Pessin J. Insulin regulation of glucose uptake: A complex interplay of intracellular signalling pathways // Diabetologia. 2002. Vol. 45. PP. 1475-1483. 
14. Mergenthaler P. et al. Sugar for the brain: The role of glucose in physiological and pathological brain function // Trends in neurosciences. 2013. Vol. 36. № 10. PP. 587-597. 
15. Dimitriadis G.D. et al. Regulation of postabsorptive and postprandial glucose metabolism by insulin-dependent and insulin-independent mechanisms: An integrative approach // Nutrients. 2021. Vol. 13. № 1. P. 159. 
16. Liu W., Hsin C.C., Tang F. A molecular mathematical model of glucose mobilization and uptake // Mathematical Biosciences. 2009. Vol. 221. № 2. PP. 121-129. 
17. Garg S.S., Gupta J. Polyol pathway and redox balance in diabetes // Pharmacological Research. 2022. Vol. 182. P. 106326. 
18. Matschinsky F.M. Assessing the potential of glucokinase activators in diabetes therapy // Nature Reviews Drug Discovery. 2009. Vol. 8. № 5. PP. 399-416. 
19. Chandel N.S. Glycolysis // Cold Spring Harbor Perspectives in Biology. 2021. Vol. 13. № 5. P. a040535. 
20. Dunlop M. Aldose reductase and the role of the polyol pathway in diabetic nephropathy // Kidney International. 2000. Vol. 58. PP. S3-S12. 
21. Gurung P., Zubair M., Jialal I. Plasma Glucose. – StatPearls. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing, 2023. 
22. Paredes-Flores M.A., Mohiuddin S.S. Biochemistry, Glycogenolysis. – StatPearls. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing, 2022. 
23. Lema-Pйrez L. Main organs involved in glucose metabolism / In: Sugar Intake-risks and Benefits and the Global Diabetes Epidemic. – InTechOpen, 2021.