Glucagon and insulin production in pancreatic cells modeled using Petri nets and Boolean networks

要約

糖尿病は、血液中のグルコースの一定の濃度の上昇を特徴とする文明慢性疾患です。
多くのプロセスがグルコース調節に関与しており、それらの相互作用は非常に複雑です。
これらのプロセスをよりよく理解するために、全身にグルコース調節のペトリネットモデルを作成するという目標を設定します。
これまでのところ、肝臓におけるグルコースの解糖と合成のモデル、および健康的で糖尿病の人におけるグルコース調節の一般的な概要モデルを作成することができました。
このペーパーでは、膵臓のベータ細胞にインスリン分泌のペトリ網モデルと膵臓アルファ細胞にグルカゴンを紹介します。
これらの2つのホルモンは相互に反対の効果を持っています：インスリンは高血糖を予防すること、および低血糖を防ぐグルカゴン。
インスリンとグルカゴン分泌のメカニズムを理解することは、糖尿病を理解するための基礎を構成します。
また、血糖値に応じて、両方のプロセスが一緒に発生するモデルも提示します。
各モデルのダイナミクスが分析されます。
さらに、標準的な変換ルールに従って、全体的なインスリンとグルカゴン分泌システムをブールネットワークに変換します。

要約(オリジナル)

Diabetes is a civilization chronic disease characterized by a constant elevated concentration of glucose in the blood. Many processes are involved in the glucose regulation, and their interactions are very complex. To better understand those processes we set ourselves a goal to create a Petri net model of the glucose regulation in the whole body. So far we have managed to create a model of glycolysis and synthesis of glucose in the liver, and the general overview models of the glucose regulation in a healthy and diabetic person. In this paper we introduce Petri nets models of insulin secretion in beta cell of the pancreas, and glucagon in the pancreas alpha cells. Those two hormones have mutually opposite effects: insulin preventing hyperglycemia, and glucagon preventing hypoglycemia. Understanding the mechanisms of insulin and glucagon secretion constitutes the basis for understanding diabetes. We also present a model in which both processes occur together, depending on the blood glucose level. The dynamics of each model is analysed. Additionally, we transform the overall insulin and glucagon secretion system to a Boolean network, following standard transformation rules.

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