Modelado computacional y simulación del remodelado cardíaco en condiciones específicas con implicaciones para el inicio y la perpetuación de las arritmias

Abstract

[ES] Las respuestas cardiovasculares están sujetas a un delicado balance en el control ejercido por el sistema nervioso autónomo y neuro-hormonal. Las alteraciones metabólicas han demostrado que pueden provocar cambios a nivel muscular y cardíaco que provoquen un deterioro en la función cardiovascular. El Síndrome Metabólico (MS), describe una asociación de cambios y alteraciones metabólicas que incluyen la diabetes, hipertensión, obesidad y dislipidemia, los cuales se asocian a un mayor riesgo y prevalencia de enfermedades cardiovasculares, arritmogénesis y escenarios de muerte súbita cardíaca. Aun así, los mecanismos de remodelado sobre la electrofisiología cardíaca se desconocen. También se desconoce en detalle como estos cambios se adaptan en frecuencia, y la relación que tienen con la iniciación y mantenimiento de eventos pro-arrítmicos. La hipótesis de partida de este trabajo es que las alteraciones metabólicas bajo estudio producirán un remodelado suficiente para incrementar la vulnerabilidad a la aparición de eventos pro-arrítmicos, mecanismos básicos de las arritmias, como se ha observado experimentalmente y en el entorno hospitalario. Debido a la inexistencia actual de modelos predictivos que sigan esta línea, en este trabajo se plantea como objetivo realizar un estudio computacional predictivo en base a datos experimentales reales. Así pues, se plantea la adaptación de modelos computacionales validados internamente a través de estudios de la literatura científica relevante, que incluyen una descripción detallada de la electrofisiología cardíaca para así llevar a cabo el estudio de las implicaciones de cambios observados experimentalmente a nivel celular sobre modelos realistas, ante alteraciones metabólicas.

[EN] Cardiovascular response depends on a sensitive control balance exerted by the autonomous nervous system and neuro-hormonal. Metabolic alterations have proven to induce harmful muscular and cardiac changes for the cardiovascular function. Metabolic Syndrome (MS) describes a cluster of changes and metabolic alterations that includes diabetes, hypertension, obesity and dyslipidaemia. These alterations are associated to a greater risk and prevalence of cardiovascular diseases, arrhythmogenesis and sudden cardiac death scenarios. Even so, its cardiac electrophysiology remodelling mechanisms are still unknown. The way these changes adapt in frequency and the relation they have with the onset and maintenance of pro-arrhythmic events is also unclear. The initial hypothesis of this work is that metabolic alterations will produce a remodelling that is sufficient to increment the vulnerability of appearance of pro-arrhythmic events, which are basic mechanisms of arrhythmias, as it has been observed experimentally and clinically. Due to the current inexistence of predictive models that follow this line, the main goal in this work is to assess a predictive computational study based on real experimental data. Thus, adaptation of internally validated computational models that include a detailed description of the cardiac electrophysiology based on relevant scientific literature is done. Hence, the study of implications of metabolic alterations of experimentally observed changes at cellular level on realistic models is accomplished.

[CA] Les respostes cardiovasculars estan subjectes a un delicat balanç en el control exercit pel sistema nerviós autònom i neuro-hormonal. Les alteracions metabòliques han demostrat que poden provocar canvis a nivell muscular i cardíac que provoquen una deterioració en la funció cardiovascular. La Síndrome Metabòlica (MS), descriu una associació de canvis i alteracions metabòliques que inclouen la diabetis, hipertensió, obesitat i dislipèmia, els quals s'associen a un major risc i prevalença de malalties cardiovasculars, aparició d’arítmies i escenaris de mort sobtada cardíaca. Així i tot, els mecanismes de remodelat sobre la electrofisiologia cardíaca es desconeixen. També es desconeix detalladament com aquests canvis s'adapten en freqüència, i la relació que tenen amb la iniciació i manteniment d'esdeveniments pro-arítmics. La hipòtesi de partida d'aquest treball és que les alteracions metabòliques sota estudi produiran un remodelat suficient per a incrementar la vulnerabilitat a l'aparició d'esdeveniments pro-arítmics, mecanismes bàsics de les arítmies, com s'ha observat experimentalment i en l'entorn hospitalari. A causa de la inexistència actual de models predictius i realistes que desenvolupen aquesta línia, en aquest treball es planteja com a objectiu realitzar un estudi computacional predictiu sobre la base de dades experimentals reals. Així doncs, es planteja l'adaptació de models computacionals validats internament a través d'estudis de la literatura científica rellevant, que inclouen una descripció detallada de la electrofisiologia cardíaca per a així dur a terme l'estudi de les implicacions de canvis observats experimentalment a nivell cel·lular sobre models realistes, davant alteracions metabòliques.