"Reset" und Konsolidierung des Glukose-Setpoints im Schlaf bei Gesunden und Diabetikern: Eine mathematische Modellbildung anhand experimenteller Daten

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Die Blutglukose- (BG-) Konzentration verändert sich während des Schlaf-Wach-Zyklus, des Fastens, nach rekurrenten Hypoglykämien und bei Adipositas. Es ist unklar, ob diesen BG-Veränderungen eine Modulation des Glukose-Setpoints zu Grunde liegt. Im theoretischen Teil des Projektes soll ein mathematisches Modell formuliert werden, das sogenannte "Fishbone-Model" (s. Abb.). Glukose ist das wichtigste Energiesubstrat für das Gehirn. Die Glukoseaufnahme ins Gehirn erfolgt insulinunabhängig, die in Muskel- und Fettgewebe insulinabhängig. Bei der Regelung der "Glukose-Allokation" auf diese Organe ist das wesentliche Feedback-Signal die Glukosekonzentration selbst; weitere FeedbackSignale sind die Hormone Leptin, Insulin und Cortisol, die vermutlich eine Bedeutung für eine BG-Setpoint-Integration haben. Im experimentellen Teil des Projektes soll mit Hilfe des Modells der BG-Setpoint und dessen Änderung während des Schlafes unter verschiedenen experimentellen Bedingungen analysiert werden. Während des Schlafes kommt es zu einer BG-Erhöhung mit verminderter Insulin-Sekretion und -Wirkung. Wie die Schlafassoziierte BG-Erhöhung entsteht, ist bislang unklar. Ziel des Projekts ist es, ein Modell des Glukose-Metabolismus mathematisch zu formulieren. Mit dem Modell lassen sich Setpoints explizit beschreiben. Die Hypothese dieser Arbeit soll mittels Modell-Bildung auf der Basis eigener Daten getestet werden. Therapeutische Interventionen sind langfristig besonders aussichtsreich, wenn sie am Setpoint des Closed-Loop-Systems ansetzen.