Um Modelo para Diabetes

[pic 1]

[pic 2]Andressa Rodrigues de Sousa Oliveira

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Um pouco de história O diabete mellitus é uma síndrome metabólica caracterizada pelo aumento anormal de açúcar no sangue e na urina.  A doença diabete tem registros históricos antigos, sendo que o primeiro documento conhecido, no qual é descrito uma doença que se caracterizava com sintomas semelhantes aos da diabete, trata-se do papiro Ebers, datado em torno de 1500 A.C, encontrado no Egito, pelo Alemão Gerg Ebers.

Atualmente é notório que o diabete é caracterizado pelo excesso de glicose na corrente sanguínea, mas o termo diabete só foi descrito no século II por Arateus da Capadócia e significa “correr através do sifão”, descrição essa dada pela semelhança entre a secreção excessiva da urina, poliúria, o que caracterizava a doença, com a drenagem de água através de um sifão, tubo em forma de "S" que possui vários ramos e é utilizado para a passagem de líquidos de um nível para outro mais baixo.

Mesmo havendo descrições realizados por médicos indianos, japoneses e chineses, coube a Willis, no século XVII, e Dobson, século XVIII, os resultados posteriores. O primeiro provou de fato a urina, declarando-a “doce como mel” e o segundo realizou experimentos, os quais mostraram que as pessoas com diabetes eliminavam açúcar na urina. Ainda no século XVIII, Cullen sugeriu o temo mellitus, que significa mel em latim, diferenciado a diabete mellitus que tem como característica uma grande quantidade de urina fétida e com sabor de mel, dos demais tipos de diabetes.

A doença diabete ainda hoje tem grande proporcionalidade, afetando mais de 250 milhões de pessoas no mundo todo e estima-se que esse número chegara à 380 milhões até o ano de 2025.

Definição, sintomas e diagnóstico

Uma definição bem precisa do diabete mellitus explica que a doença é uma síndrome do metabolismo defeituoso de carboidratos, lipídios e proteínas causado tanto pela ausência de secreção de insulina como pela diminuição da sensibilidade dos tecidos à insulina.  

Com a diabete o metabolismo de todos os nutrientes fica alterado, isso significa que as células do corpo não conseguem captar e utilizar a glicose de maneira eficiente, resultando no aumento da concentração de glicose na corrente sanguínea, conhecido por hiperglicemia.

Os sintomas clássicos da diabete são:

• Poliúria: aumento do volume urinário
• Polidipsia: aumento da sede e, consequentemente, aumento da ingestão de líquidos
• Polifagia: aumento no apetite

Outros sintomas incluem visão turvada causada pela absorção de glicose nas lentes dos olhos, fadiga, perda de peso e má cicatrização.

O diagnóstico da doença é habitualmente realizado pelo Teste de Tolerância à Glicose (GTT). Este teste é realizado quando o paciente está em jejum e lhe é dado uma quantidade, proporcional ao seu peso corporal, de glicose. Durante as 3-5 horas seguintes são realizadas medições da concentração de glicose no sangue e essas são utilizadas para determinação do diagnóstico.

Modelagem matemática do metabolismo da glicose

O teste de tolerância a glicose pode ser interpretado de diversas maneiras por médicos diferentes, como descreve Braun [1]. Levando isso em consideração, foi proposto pelos Drs. Rosevear e Molnar, da Clínica Mayo e Ackerman e Gatewood, da Universidade de Minnesota, um critério de confiabilidade para a interpretação dos resultados de um GTT. O modelo foi baseado em fatos simples e relativamente conhecidos da biologia fundamental:

• Para cada indivíduo há uma concentração ideal de glicose no sangue e qualquer desvio, com base nessa concentração ideal, pode levar a desvios patológicos graves e possivelmente a morte.
• Apesar de os níveis de glicose no sangue terem a tendência de se autorregularem, eles também podem ser influenciados e controlados por uma grande variedade de hormônios e outros metabolitos.

Para entender como os hormônios afetam a diabete, vamos citar alguns deles, os quais afetam diretamente os níveis de glicose no sangue:

1. Insulina: é um hormônio produzido pelas células β do pâncreas. Depois de ingerirmos carboidratos, nosso gastrointestinal trato envia sinal para o pâncreas secretar mais insulina, que permite a entrada de glicose nas células para ser transformada em energia. Sem insulina o suficiente o corpo não pode valer-se de toda a energia que necessita, pois a glicose acumula-se no sangue e na urina, destruindo as células por falta de abastecimento.
2. Glucagon: é um hormônio produzido pelas células α do pâncreas e também nas células espalhadas pelo trato gastrointestinal. Sua principal função é a de aumentar da concentração de glicose sanguínea, efeito esse que é exatamente oposto ao da insulina.  Quando há excesso de glicose no organismo, esta é armazenada no fígado sob a forma de glicogênio. Se houver necessidade de glicose, então o glicogênio é convertido em glicose e o hormônio glucagon tem o efeito de aumentar a taxa de degradação desse processo, o qual é conhecido como glicogenólise.
3. Adrenalina: é um hormônio produzido pela glândula adrenal, também conhecido como hormônio das “situações de emergência”. Reagindo à isso, a adrenalina atua como mecanismo de emergência, aumentando rapidamente a concentração de glicose em momentos de extrema hipoglicemia. Este hormônio funciona como o hormônio glucagon, o qual aumenta a taxa de degradação do glicogênio em glicose. Além disso inibe a utilização de glicose pelo tecido muscular, o que influencia diretamente sobre o pâncreas para a inibir a secreção de insulina, a qual auxilia na conversão de lactato em glicose no fígado.
4. Glicocorticoides: são hormônios tais como o cortisol que são secretados a partir da glândula adrenal do corpo. Os glicocorticoides desempenham um papel importante no metabolismo dos carboidratos.
5. Tiroxina: é um hormônio secretado pela glândula tireoide. Esse hormônio auxilia o fígado na formação de glicose a partir de fontes tais como glicerol, lactato e aminoácidos.
6. Somatrotopina: é o hormônio do crescimento secretado pela hipófise. Este hormônio funciona de forma semelhante ao cortisol. O hormônio do crescimento vai trabalhar para contrabalançar o efeito da insulina nas células musculares e adiposas. No entanto, quando os níveis de hormona de crescimento são demasiadamente elevados, pode resultar em uma resistência à insulina.

O sistema de regulação da glicose no sangue é muito complexo. O que foi proposto por Ackerman trata-se da construção de um modelo que com precisão descreve o sistema de regulação da glicose durante um teste de tolerância à glicose, no qual um ou dois parâmetros renderia critérios de indivíduos sem diabetes, distintos de indivíduos diabéticos suaves ou   pré-diabéticos.

Seu modelo é bastante simplificado, sendo necessário apenas um número limitado de amostras de sangue durante um GTT. Para isso, ele criou um sistema de equações diferenciais que seguem o sangue, onde duas concentrações, dadas por G(t) – descreve o nível de glicose no sangue – e H(t) – todos os hormônios que interferem no nível de glicose foram agrupados e encarados como uma única substância para o modelo, dessa forma temos que H(t) descreve o nível da rede hormonal no instante t – são de fundamental importância para o modelo proposto.