Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A disfunção endotelial tem sido sugerida como evento precoce na patogênese das complicações vasculares do DM1. O presente estudo objetivou avaliar a função endotelial na microcirculação e rigidez arterial no diabetes tipo 1 comparando com controles não diabéticos e correlacionando com variáveis clínicas, demográficas e laboratoriais. Foram avaliados 57 pacientes com diabetes tipo 1 com idade de 32,5 (13-61) anos e duração de doença de 15 (1-48) anos e 53 controles através de fluxometria cutânea por laser-Doppler após iontoforese de Acetilcolina(ACh) (resposta endotélio dependente), hiperemia reativa pós oclusiva(HRPO) e a capacidade máxima de vasodilatação após hiperemia térmica. Já a resposta endotélio independente foi avaliada após iontoforese de Nitroprussiato de sódio (NPS). A rigidez arterial foi mensurada através da análise da onda de pulso digital com os índices de rigidez arterial e de reflexão. Os pacientes diabéticos foram submetidos à avaliação clínica e laboratorial (histórico de tabagismo, dose diária de insulina, duração do diabetes, uso de drogas que alteram a função endotelial como anti-hipertensivos e estatinas, níveis pressóricos, índice de massa corporal, excreção urinária de albumina, perfil lipídico, controle glicêmico e níveis de proteína C-reativa). O fluxo microvascular médio em repouso não foi diferente entre pacientes e controles , assim como a complacência arterial mensurada através do índice de rigidez arterial e do índice de reflexão. A resposta vascular a vasodilatação mediada pela ACh encontrou-se significantemente reduzida nos pacientes (p=0,002). No entanto, apesar da diferença verificada na área abaixo da curva de NPS em relação ao controle, a análise por medidas repetidas não apontou diferença entre os grupos em relação às doses entre os grupos (p=0,15). A vasodilatação cutânea máxima induzida pela hiperemia térmica foi maior entre os controles em comparação com os diabéticos 93,6(24,5-379-,9) e 56,6(31,5-204,5), respectivamente p=0,04. Por outro lado, durante a HRPO, o aumento máximo no fluxo e a área abaixo da resposta hiperêmica não divergiram entre pacientes e controles, embora o tempo para alcançar o fluxo máximo tenha sido maior nos diabéticos do que nos controles(p=0,02). As principais variáveis correlacionadas com a microcirculação foram o ácido úrico, a hemoglobina glicada, a idade e a proteína C reativa, e com a rigidez arterial, foram a duração do Diabetes, a Pressão arterial diastólica e o HDL. Apesar da correlação entre o uso de drogas com propriedades hemorreológicas e a rigidez arterial, a exclusão dos pacientes usuários daqueles medicamentos não alterou os resultados obtidos. Concluímos que, na população de diabéticos tipo 1 estudada, a resposta vascular endotélio dependente, e a capacidade máxima de vasodilatação estão significativamente reduzidas. Não houve diferença entre diabéticos e controles quanto à rigidez arterial. Ademais, a vasodilatação microcirculatória mediada pela Acetilcolina pode ser correlacionada com a rigidez arterial em diabéticos. Estudos posteriores devem ser realizados no intuito de avaliar a influência exercida pelas drogas que alteram a função endotelial sobre a reatividade micro e macrovascular. / Endothelial dysfunction in patients with type 1 diabetes appears to be an early event in the genesis of vascular complications. The purpose of the present study is to assess endothelial function in the microcirculation and arterial stiffness, by comparing with non-diabetic controls, and correlating with clinical, demographic and laboratorial parameters. We evaluated 57 patients with type 1 diabetes aged 32.5 (13-61) years and with a disease duration of 15 (1-48)years, and 53 controls using laser Doppler flowmetry during low-current iontophoresis of acetylcholine (ACh) (endothelium dependent response), post occlusive reactive hyperemia(PORH) and maximum vasodilator function during thermal hyperemia. Endothelium-independent response was measured after iontophoresis of sodium nitroprusside (SNP).The peripheral pressure waveform was analyzed to assess the arterial stiffness. Diabetic patients underwent clinical and laboratory evaluation (smoking, disease duration, daily insulin dose, use of medications that could improve endothelial function such as antihypertensive drugs and statins, blood pressure, body mass index, urinary albumin excretion, lipid profile, glycemic control and C-reactive protein levels-CRP). Mean resting microvascular flux did not differ between control subjects and patients with type 1 diabetes, as well as arterial stiffness assessed through stiffness index and reflection index. Microvascular response to ACh was significantly reduced in patients (p=0,002). However, despite the reduction ofAUC NPS, the analysis with repeated measures disclosed no difference between the groups in relation to the doses (p=0,15). Maximal skin microvascular vasodilation induced by thermal hyperemia was found to be higher in the control group than among patients (93,6(24,5-379-,9) e 56,6(31,5-204,5), respectively p=0,04). On the other hand, during PORH, maximal increase in flux and area under the curve of the hyperemic response did not differ between patients and controls, although the time frame to reach maximum flux and the time to half recovery after hyperemia was longer in patients than in controls (P=0.02) . Uric acid, hba1c, age and CRP were the most important contributing factors to the variation of microvascular reactivity, while disease duration, the diastolic arterial pressure and HDL cholesterol were independently associated to arterial stiffness. Despite the correlation between drugs with hemorheologycal properties and arterial stiffness, the exclusion of patients who were taking such substances did not affect the results. We conclude that in the studied population of type 1 diabetic patients, the endothelium-dependent vascular responses and maximal vasodilator capacity are significantly reduced. In what concerns arterial stiffness, our study disclosed no difference between diabetics and controls. Moreover, Acetylcholine response can be correlated to arterial stiffness in diabetics, and further studies aiming at the evaluation of the micro and macrovascular reactivity should be performed with consumers of drugs which may be likely to affect the endothelial function.

O sistema renina-angiotensina e o estresse oxidativo têm participação importante na fisiopatologia das complicações crônicas do diabetes. No presente estudo, foram avaliados 103 pacientes com diabetes tipo 1 (DM1) com idade de 28,810,6 anos e duração de doença de 13,18,5 anos e 158 controles não diabéticos quanto à presença dos polimorfismos I/D da ECA e C242T do p22phox, componente essencial para a ativação da NADPH oxidase. Esta análise foi realizada por reação de polimerase em cadeia para ambos os polimorfismos, seguida de restrição enzimática para avaliação do polimorfismo C242T p22phox. Ambas as distribuições genotípicas obedeciam ao princípio do equilíbrio de Hardy-Weinberg. Os pacientes diabéticos foram submetidos a avaliação clínica e laboratorial quanto à presença de fatores associados ao risco de complicações (história de tabagismo e antecedentes familiares de diabetes tipo 2, dose diária de insulina, níveis pressóricos, índice de massa corporal, relação cintura-quadril, excreção urinária de albumina, taxa de filtração glomerular, perfil lipídico, controle glicêmico, níveis de proteína C-reativa) e rastreados quanto à presença de nefropatia diabética, considerada presença de micro ou macroalbuminúria; retinopatia diabética não proliferativa ou proliferativa e hipertensão arterial. Não houve diferença significativa entre a presença dos alelos D e I da ECA ou C e T do p22phox entre diabéticos e controles. Os polimorfismos avaliados não apresentaram associação com a presença de nefropatia, retinopatia ou hipertensão arterial. Pacientes portadores do alelo D apresentaram maiores níveis de pressão arterial diastólica (72,2 12,3 vs 65,4 11,6 mmHg , p=0,047) e proteína C-reativa comparados aos portadores do genótipo II [0,18 (0,04-0,38) vs 0,09 (0,04-0,16) mg/dl, p=0,05] , porém ambas as análises perderam significância estatística após correção para duração do diabetes. A combinação dos polimorfismos não esteve associada à presença de complicações microvasculares ou hipertensão arterial. Concluímos que, na população de diabéticos tipo 1 estudada, a frequência dos polimorfismos I/D da ECA e C242T do p22phox , isoladamente ou em combinação, não apresentou diferença em pacientes com ou sem complicações microvasculares precoces ou hipertensão arterial. Os níveis dos diferentes marcadores de risco cardiovascular também não apresentaram diferença nos pacientes com os polimorfismos acima descritos. Entretanto, estudos prospectivos poderão determinar a possível interação entre estes polimorfismos e a duração do diabetes na expressão clínica das complicações crônicas da doença. / The renin-angiotensin system and the oxidative stress play an important role in the pathogenesis of the diabetic complications.In the present study 103 patients with type 1 diabetes (T1DM) aged 28.8 10.6 years and with a disease duration of 13.1 8.5 years and 158 non-diabetic controls were evaluated for the presence of the I / D polymorphism of the angiotensin converting enzyme (ACE) and the C242T polymorphism of the p22phox, an essential component for NADPH oxidase activation. The analysis was performed using polymerase chain reaction for both polymorphisms, followed by enzymatic restriction for C242T p22phox polymorphism. Genotypic distributions of both polymorphisms were in Hardy-Weinberg equilibrium. Diabetic patients underwent clinical and laboratory evaluation for the presence of risk factors associated with complications of diabetes (smoking and family history of type 2 diabetes, daily insulin dose, blood pressure, body mass index, waist hip ratio, urinary albumin excretion, glomerular filtration rate, lipid profile, glycemic control, C-reactive protein levels) and screened for the presence of diabetic nephropathy, considered as the presence of micro or macroalbuminuria, diabetic retinopathy and hypertension. There was no significant difference between the presence of ACE D or I allele and p22phox C or T allele between diabetic patients and controls. The evaluated polymorphisms were not associated with the presence of nephropathy, retinopathy or hypertension. Patients with the D allele showed higher levels of diastolic blood pressure (72.2 12.3 vs 65.4 11.6 mmHg, p = 0.047) and C-reactive protein compared with those carrying the II genotype [0.18 (0.04-0.38) vs 0.09 (0.04-0.16) mg/dl, p = 0.05], but both analysis lost statistical significance after correction for duration of diabetes. The combination of both polymorphisms was not associated with microvascular complications or hypertension. We conclude that in the studied population of type 1 diabetic patients, the frequency of ACE I / D and C242T of p22phox polymorphisms, alone or in combination, was not different in patients with or without early microvascular complications or hypertension. Also, the levels of different markers of cardiovascular risk did not differ for patients with the polymorphisms described above. However, prospective studies may determine the possible interaction between these polymorphisms and duration of diabetes in the clinical expression of chronic complications of diabetes.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A disfunção endotelial tem sido sugerida como evento precoce na patogênese das complicações vasculares do DM1. O presente estudo objetivou avaliar a função endotelial na microcirculação e rigidez arterial no diabetes tipo 1 comparando com controles não diabéticos e correlacionando com variáveis clínicas, demográficas e laboratoriais. Foram avaliados 57 pacientes com diabetes tipo 1 com idade de 32,5 (13-61) anos e duração de doença de 15 (1-48) anos e 53 controles através de fluxometria cutânea por laser-Doppler após iontoforese de Acetilcolina(ACh) (resposta endotélio dependente), hiperemia reativa pós oclusiva(HRPO) e a capacidade máxima de vasodilatação após hiperemia térmica. Já a resposta endotélio independente foi avaliada após iontoforese de Nitroprussiato de sódio (NPS). A rigidez arterial foi mensurada através da análise da onda de pulso digital com os índices de rigidez arterial e de reflexão. Os pacientes diabéticos foram submetidos à avaliação clínica e laboratorial (histórico de tabagismo, dose diária de insulina, duração do diabetes, uso de drogas que alteram a função endotelial como anti-hipertensivos e estatinas, níveis pressóricos, índice de massa corporal, excreção urinária de albumina, perfil lipídico, controle glicêmico e níveis de proteína C-reativa). O fluxo microvascular médio em repouso não foi diferente entre pacientes e controles , assim como a complacência arterial mensurada através do índice de rigidez arterial e do índice de reflexão. A resposta vascular a vasodilatação mediada pela ACh encontrou-se significantemente reduzida nos pacientes (p=0,002). No entanto, apesar da diferença verificada na área abaixo da curva de NPS em relação ao controle, a análise por medidas repetidas não apontou diferença entre os grupos em relação às doses entre os grupos (p=0,15). A vasodilatação cutânea máxima induzida pela hiperemia térmica foi maior entre os controles em comparação com os diabéticos 93,6(24,5-379-,9) e 56,6(31,5-204,5), respectivamente p=0,04. Por outro lado, durante a HRPO, o aumento máximo no fluxo e a área abaixo da resposta hiperêmica não divergiram entre pacientes e controles, embora o tempo para alcançar o fluxo máximo tenha sido maior nos diabéticos do que nos controles(p=0,02). As principais variáveis correlacionadas com a microcirculação foram o ácido úrico, a hemoglobina glicada, a idade e a proteína C reativa, e com a rigidez arterial, foram a duração do Diabetes, a Pressão arterial diastólica e o HDL. Apesar da correlação entre o uso de drogas com propriedades hemorreológicas e a rigidez arterial, a exclusão dos pacientes usuários daqueles medicamentos não alterou os resultados obtidos. Concluímos que, na população de diabéticos tipo 1 estudada, a resposta vascular endotélio dependente, e a capacidade máxima de vasodilatação estão significativamente reduzidas. Não houve diferença entre diabéticos e controles quanto à rigidez arterial. Ademais, a vasodilatação microcirculatória mediada pela Acetilcolina pode ser correlacionada com a rigidez arterial em diabéticos. Estudos posteriores devem ser realizados no intuito de avaliar a influência exercida pelas drogas que alteram a função endotelial sobre a reatividade micro e macrovascular. / Endothelial dysfunction in patients with type 1 diabetes appears to be an early event in the genesis of vascular complications. The purpose of the present study is to assess endothelial function in the microcirculation and arterial stiffness, by comparing with non-diabetic controls, and correlating with clinical, demographic and laboratorial parameters. We evaluated 57 patients with type 1 diabetes aged 32.5 (13-61) years and with a disease duration of 15 (1-48)years, and 53 controls using laser Doppler flowmetry during low-current iontophoresis of acetylcholine (ACh) (endothelium dependent response), post occlusive reactive hyperemia(PORH) and maximum vasodilator function during thermal hyperemia. Endothelium-independent response was measured after iontophoresis of sodium nitroprusside (SNP).The peripheral pressure waveform was analyzed to assess the arterial stiffness. Diabetic patients underwent clinical and laboratory evaluation (smoking, disease duration, daily insulin dose, use of medications that could improve endothelial function such as antihypertensive drugs and statins, blood pressure, body mass index, urinary albumin excretion, lipid profile, glycemic control and C-reactive protein levels-CRP). Mean resting microvascular flux did not differ between control subjects and patients with type 1 diabetes, as well as arterial stiffness assessed through stiffness index and reflection index. Microvascular response to ACh was significantly reduced in patients (p=0,002). However, despite the reduction ofAUC NPS, the analysis with repeated measures disclosed no difference between the groups in relation to the doses (p=0,15). Maximal skin microvascular vasodilation induced by thermal hyperemia was found to be higher in the control group than among patients (93,6(24,5-379-,9) e 56,6(31,5-204,5), respectively p=0,04). On the other hand, during PORH, maximal increase in flux and area under the curve of the hyperemic response did not differ between patients and controls, although the time frame to reach maximum flux and the time to half recovery after hyperemia was longer in patients than in controls (P=0.02) . Uric acid, hba1c, age and CRP were the most important contributing factors to the variation of microvascular reactivity, while disease duration, the diastolic arterial pressure and HDL cholesterol were independently associated to arterial stiffness. Despite the correlation between drugs with hemorheologycal properties and arterial stiffness, the exclusion of patients who were taking such substances did not affect the results. We conclude that in the studied population of type 1 diabetic patients, the endothelium-dependent vascular responses and maximal vasodilator capacity are significantly reduced. In what concerns arterial stiffness, our study disclosed no difference between diabetics and controls. Moreover, Acetylcholine response can be correlated to arterial stiffness in diabetics, and further studies aiming at the evaluation of the micro and macrovascular reactivity should be performed with consumers of drugs which may be likely to affect the endothelial function.

[ES] Las infusiones exógenas de insulina son vitales para las personas con diabetes tipo 1 para suplir parcialmente la incapacidad del páncreas de secretar insulina. Sin embargo, las terapias intensivas actuales pueden restringir la calidad de vida de los pacientes. Los pacientes con esta enfermedad tienen que tomar decisiones constantemente sobre las dosis de insulina que lleva a la glucosa a niveles seguros. Si no lo consiguen, pueden sufrir las complicaciones crónicas y agudas derivadas de los niveles anormalmente altos o bajos de glucosa. La regulación automática de glucosa con sistemas de páncreas artificial prometía reducir la carga del autocontrol de la enfermedad al mismo tiempo que se mejoraba el tiempo en normoglucemia y se reducía la variabilidad. Sin embargo, estas promesas sólo se han cumplido parcialmente. Aunque esta tecnología mejora el control glucémico que logran las terapias tradicionales, la ingesta de alimentos y la práctica de ejercicio limitan la eficiencia de los sistemas de páncreas artificial durante el día. De hecho, los sistemas comerciales sólo pueden hacerles frente con la ayuda de los pacientes. Para compensar las ingestas, los pacientes deben anunciar el contenido de carbohidratos al sistema. Para el ejercicio, deben anunciar el inicio de la actividad o tomar medidas preventivas como modificar la referencia de glucosa o reducir la basal con mucha antelación. Estas exigencias no sólo no ayudan a reducir la carga del paciente, sino que pueden comprometer la eficiencia del sistema cuando el paciente se equivoca al estimar los carbohidratos, omite el anuncio de la comida o no puede planificar el ejercicio. Así pues, esta tesis propone nuevos métodos para eliminar el anuncio de ingestas y ejercicio lo que ayudaría a reducir la intervención del paciente en los sistemas de páncreas artificial, y, en consecuencia, mejorar la calidad de vida. Desde un punto de vista de control, las ingestas y el ejercicio pueden considerarse perturbaciones. Esta tesis explota métodos de la literatura de rechazo de perturbaciones y acomodación de fallos para lograr el objetivo de la tesis. En concreto, hay que destacar tres aplicaciones: 1) se ha desarrollado un observador super-twisting para detectar comidas no anunciadas como primer paso para su compensación; 2) se ha diseñado un observador de modos deslizantes de primer orden para la estimación de la ratio de aparición de glucosa, la cual ha sido integrada en un generador de bolos para compensar las comidas; 3) se ha empleado el principio de diseño por modelo interno para mitigar el efecto de las ingestas de alimentos y ejercicio, añadiendo sugerencias de carbohidratos de rescate a la insulina. Como resultado, las contribuciones de esta tesis allanan el camino para el desarrollo de sistemas de páncreas artificial sin anuncios, que liberen al paciente de la carga de la gestión de la diabetes. / [CA] Les infusions exògenes d'insulina són vitals per a les persones amb diabetis tipus 1 per a suplir parcialment l'incapacitat del pàncrees de secretar insulina. No obstant, les teràpies intensives actuals poden restringir la qualitat de vida dels pacients. Les persones amb aquesta malaltia han de prendre decisions contínuament sobre la dosi d'insulina que fa que la glucosa estiga en valors segurs. Si no ho aconsegueixen, poden sofrir les complicacions cròniques i agudes derivades dels nivells anormalment alts o baixos de glucosa. La regulació automàtica de glucosa amb sistemes de pàncrees artificials prometia reduir la càrrega d'autocontrol de la malaltia al mateix temps que es millorava el temps en normoglucèmia i es reduïa la variabilitat. No obstant, aquestes promeses s'han complit només parcialment. Encara que aquesta tecnologia millora el control de la glucosa, la ingesta d'aliments i la pràctica d'exercici limiten l'eficiència dels sistemes de pàncrees artificials durant el dia. De fet, els sistemes comercials només poden fer-les front amb la ajuda dels pacients. Per a compensar les ingestes, el pacients han d'anunciar al sistema la quantitat de carbohidrats. Per al exercici, han d'anunciar l'inici de l'activitat o prendre mesures preventives com modificar la referència de glucosa o reduir la infusió basal d'insulina. Aquestes exigències no només no ajuden a reduir la càrrega al pacient, sinó que poden comprometre l'eficiència del sistema quan el pacient confon la estimació dels carbohidrats, omet l'anunciament de la ingesta o no pot planificar l'exercici. Així doncs, aquesta tesi proposa nous mètodes per a eliminar l'anunciament d'ingestes i exercici permetent reduir així la intervenció del pacient, i, en conseqüència, millorar la qualitat de vida. Des del punt de vista de control, les ingestes i el exercici poden considerar-se pertorbacions. Aquesta tesi explota mètodes de la literatura de rebuig de pertorbacions i acomodament de fallades. En particular, es destaquen tres aplicacions: 1) s'ha desenvolupat un observador super-twisting per a detectar ingestes no anunciades com a primer pas per a la seua compensació; 2) se ha dissenyat un observador de modes lliscants per a estimar el rati d'aparició de glucosa de la ingesta, el qual s'ha integrat en un generador de bols d'insulina per compensar les ingestes; 3) se ha empleat el principi de disseny per model intern per a mitigar l'efecte de les ingestes i exercici, incorporant recomanacions de carbohidrats a la insulina. Com a resultat, les contribucions d'aquesta tesi obren el camí per a desenvolupar sistemes de pàncrees artificial sense anunciaments, que alliberen al pacient de la càrrega de la gestió de la diabetis. / [EN] Exogenous insulin infusions are vital for people with type 1 diabetes to partially make up for the inability of the pancreas to secrete insulin. However, current intensive therapies may restrict patients' quality of life. People with this disease have to constantly make decisions about insulin doses to bring glucose levels to a safe range. If unsuccessful, they may suffer from chronic and acute complications related to abnormally high and low glucose values. The automatic regulation of glucose with artificial pancreas systems promised to reduce patients' self-control burdens while improving time in normoglycemia and decreasing variability. However, these promises are fulfilled only partially. Although this technology outperforms the glycemic outcomes achieved by conventional therapies, meal intake and physical activity limit its daytime performance. Indeed, commercially available systems only can handle them with the support of the patients. For meals, patients must announce the carbohydrate content to the system. For exercise, they must notify the activity or take preventive actions like changing glucose setpoint or decreasing basal well ahead before exercise. These demands do not help reduce the patient's burden. They even can compromise the system performance when the patient misestimates the carbohydrate content, omits the meal announcement, or cannot plan the exercise event. Hence, this thesis proposes new methods to eliminate the need for meal and exercise announcements, thus reducing patient intervention in artificial pancreas systems for a better quality of life. From a control perspective, meals and exercise can be regarded as disturbances; therefore, this thesis exploits methods from the disturbance rejection and fault accommodation literature to achieve the thesis goal. Specifically, the following three applications must be highlighted: 1) a super-twisting-based residual generator has been developed to detect unannounced meals as the first step to their compensations; 2) a sliding-mode disturbance observer has been designed to estimate the glucose meal appearance, which is fed into a bolusing algorithm to compensate the meals; 3) the internal model principle is employed to mitigate the effects of meal intakes and exercise, supplementing insulin infusions with carbohydrate recommendations. As a result, the contributions of this thesis pave the way for the development of announcement-free artificial pancreas systems, releasing patients from the burden of diabetes management. / This work was partially supported by: grant DPI2016-78831-C2-1-R funded by MCIN/AEI/10.13039/501100011033 and by “ERDF A way of making Europe”; grant PID2019-107722RB-C21 funded by MCIN/AEI/10.13039/501100011033; and grant ACIF/2017/021 funded by the Generalitat Valenciana through European Social Funds (FSE). Also, the grant BEFPI/2019/077, funded by the Generalitat Valenciana through FSE funds, supported a 7-month research stay at Physiological da University (Óbudai Egyetem, Óbuda, Budapest, Hungary) / Sala Mira, I. (2023). New Contributions Towards Meal and Exercise Announcement-Free Artificial Pancreas Systems [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/192684