Modelado y simulación del efecto de la fibrosis en isquemia miocárdica

Abstract

[ES] Actualmente las arritmias cardiacas suponen una de las principales causas de mortalidad en los países desarrollados. Dichas arritmias acontecen en situaciones patológicas como es el caso de la isquemia miocárdica, la cual surge como consecuencia a una oclusión de una arteria coronaria. Esta patología conlleva a un aumento de la predisposición a la aparición y el mantenimiento de arritmias malignas, cuyo origen se basa en las reentradas. Sin embargo, no se conocen todavía con detalle los mecanismos que desencadenan dichas arritmias. Por lo tanto, es interesante la realización de estudios mediante modelización y simulación para poder avanzar de manera sustancial en el conocimiento de las causas que desencadenan arritmias potencialmente mortales. En el presente Trabajo Fin de Máster se ha realizado un análisis mediante simulación por ordenador de las causas que explican que la proliferación de fibroblastos o fibrosis sea arritmogénica, especialmente en situaciones de isquemia miocárdica. Para ello, se han desarrollado modelos de acoplamiento entre cardiomiocito ventricular y fibroblasto y se han estudiado los efectos del acoplamiento sobre las características electrofisiológicas del cardiomiocito. Además, se ha llevado a cabo un análisis de sensibilidad para conocer los parámetros del fibroblasto más influyentes en un conjunto seleccionado de biomarcadores preclínicos arritmogénicos. Los resultados obtenidos indican que la presencia de fibroblastos afecta al comportamiento electrofisiológico de los cardiomiocitos, alterando la morfología de su potencial de acción y de los transitorios intracelulares de calcio, por lo que cada vez queda más clara la necesidad de incluir a los fibroblastos en los estudios de modelos cardiacos con el fin de hallar nuevos conocimientos que permitan avanzar en diagnóstico y tratamiento en la práctica clínica .

[EN] Currently the cardiac arrhythmias are one of the main causes of mortality in developed countries. These arrhythmias occur in pathological situations such as myocardial ischemia, that appears as consequence to an occlusion of a coronary artery. This pathology leads to an increased predisposition to the onset and maintenance of malignant arrhythmias, the origin of which is based on reentry. However, the mechanisms that trigger such arrhythmias are not yet fully understood. Therefore, it is interesting to carry out studies using modeling and simulation to be able to advance substantially in the knowledge of the causes that trigger potentially fatal arrhythmias. In this Final Master¿s Work, a computer simulation analysis has been carried out on the causes that explain that the proliferation of fibroblasts or fibrosis is arrhythmogenic, especially in situations of myocardial ischemia. For this, models of coupling between ventricular cardiomyocyte and fibroblast have been developed and the effects of coupling on the electrophysiological characteristics of the cardiomyocyte have been studied. In addition, a sensitivity analysis has been performed to determine the most influent fibroblast parameters in a selected set of preclinical arrhythmogenic biomarkers. The results indicate that the presence of fibroblasts affects the electrophysiological behavior of cardiomyocytes, altering the morphology of their action potential and the intracellular calcium transients, so every time becomes clearer the need to include the fibroblasts in the studies of cardiac models in order to find new knowledge that allows progress in diagnosis and treatment in clinical practice.