Modelli matematici dell’effetto dell’esercizio fisico sull’utilizzazione postprandiale del glucosio

L'esercizio fisico svolto in modo regolare garantisce molteplici benefici alla salute, compresi importanti effetti sull'omeostasi del glucosio come l'incremento dell'utilizzazione del glucosio di per sé e della sensibilità all'insulina. Tuttavia, in individui affetti da diabete di tipo 1, i quali devono sopperire alla mancanza di insulina endogena mediante somministrazione esogena per la regolazione del glucosio, gli effetti dovuti all'esercizio devono essere opportunamente bilanciati da un corretto adattamento della terapia per scongiurare possibili episodi di ipoglicemia sia durante la sessione di esercizio che nelle ore successive. Per fare ciò, è necessario modellare e quantificare l'azione dell'esercizio fisico sull'omeostasi del glucosio. L'obiettivo di questa tesi è individuare un modello matematico capace di quantificare l'effetto dell'esercizio fisico di intensità moderata sull'utilizzazione del glucosio in condizione postprandiale. Per lo sviluppo di questo elaborato sono stati esaminati dati di 12 individui sani e di 16 individui con diabete di tipo 1 sottoposti ad un protocollo mixed meal con triplo-tracciante ed ad una sessione di esercizio fisico della durata totale di 75 minuti iniziata a distanza di 2 ore dall'assunzione del pasto. Il punto di partenza di questa tesi sono alcuni modelli dell'effetto dell'esercizio fisico sul metabolismo del glucosio precedentemente sviluppati e testati su dati di individui sottoposti ad un complesso setup sperimentale svolto in condizioni strettamente controllate. Questi modelli sono stati quindi adattati per poter essere testati sui dati raccolti con il protocollo impiegato in questa tesi che rispetto al protocollo precedente tende a mimare in modo migliore la realtà quotidiana. Il modello ottimo è stato selezionato tra quelli considerati individuando, secondo metriche standard, il modello di complessità inferiore capace di descrivere accuratamente i dati e stimare i parametri con buona precisione. La performance dei diversi modelli è stata inoltre ulteriormente validata confrontando l'andamento predetto da ciascun modello della velocità di scomparsa del glucosio con la stima di tale flusso ottenuta dal protocollo con triplo-tracciante nello studio originale. La quantificazione dell'effetto dell'esercizio fisico si rivela estremamente importante negli individui con diabete di tipo 1 dal momento che questa informazione potrebbe essere in futuro incorporata negli algoritmi di controllo del pancreas artificiale così da poter ottimizzare la terapia insulinica adattandola alla vita quotidiana nel caso ad esempio preveda di svolgere esercizio fisico.