Análisis Matemático no Lineal Relacionado a un Modelo de Insulina-Células Pancreáticas en Presencia de Epinefrina / Nonlinear Mathematical Analysis based on an Insulin-Pancreatic Cells Model in the Presence of Epinephrine

RESUMEN

Resumen En este trabajo se estudia un modelo de ecuaciones diferenciales ordinarias no lineales que describe la relación entre la masa de células β y la secreción de epinefrina. Se analiza el impacto del estrés asociado como causante de incremento de los niveles de glucosa en el organismo. El análisis matemático se fundamenta en la aplicación de la teoría de control no lineal para definir la capacidad de carga máxima para cada variable de estado, estableciendo un dominio invariante positivo acotado a través del método de Localización de Conjuntos Compactos Invariantes (LCCI). El objetivo es determinar los efectos asociados a la secreción de epinefrina en el aumento de los niveles de glucosa en sangre; por lo tanto, los resultados de este análisis ayudan a definir las condiciones necesarias y suficientes en las que la epinefrina eleva los niveles de insulina y glucosa en presencia de células β. El interés por estudiar este tipo de enfermedades se enfoca en la búsqueda de un tratamiento o un análisis que garantice un control completo de los niveles de glucosa. El desarrollo y análisis matemático de este trabajo fortalece la investigación vigente de diabetes mellitus insulinodependiente entorno a factores críticos de epinefrina que implican un incremento de glucosa en el organismo.

ABSTRACT

Abstract In this work, a nonlinear model is studied based on ordinary differential equations that describe the relationship between the mass of β cells and the secretion of epinephrine. It analyzes the impact of stress associated with the cause of increased blood pressure and glucose levels in the body. The mathematical analysis is based on the appliance of the nonlinear control theory to define the maximum load capacity for each state variable, establishing a bounded positive invariant domain through the Localization of Compact Invariants Sets (LCIS) method. The objective is to determine the effects of epinephrine secretion on the increase of blood glucose levels; therefore, this analysis's results define the necessary and sufficient conditions in which epinephrine raises insulin and glucose levels in the presence of β cells. The interest in studying this type of disease focuses on searching for a treatment or an analysis that guarantees complete control of glucose levels. This work's development and mathematical analysis strengthen current research on insulin-dependent diabetes mellitus around critical epinephrine factors that imply an increase in glucose in the body.