Desarrollo de modelos para el estudio de la eficacia de los fármacos en el tratamiento de la fibrilación auricular

Abstract

[ES] La fibrilación auricular (FA) es la arritmia cardíaca que se produce con mayor frecuencia en personas adultas y constituye un problema de salud pública muy grave. Se trata de una enfermedad crónica, complicada y paulatina de las aurículas, cuya prevalencia aumenta con la edad. Uno de los tratamientos de la FA es la utilización de fármacos que prevengan su desarrollo. A pesar del esfuerzo realizado por las empresas farmacéuticas en el desarrollo de los citados fármacos, su utilización presenta una eficacia limitada en muchas ocasiones. Los modelos biofísicos del funcionamiento del corazón están permitiendo el desarrollo de ¿gemelos digitales del corazón¿ que son utilizados para estudiar en modelos virtuales la eficacia de los fármacos. El presente trabajo fin de grado tiene como objetivo desarrollar una herramienta que permita probar la eficacia de fármacos antiarrítmicos en el tratamiento de la FA. En primer lugar, se van a estudiar el efecto sobre la señal eléctrica celular del bloqueo de diferentes corrientes mediante la utilización de dos modelos de potencial de acción diferentes. A continuación se realizará un estudio sobre el efecto de diferentes fármacos sobre dicho potencial de acción, la señal eléctrica individual de una célula. Finalmente se desarrollarán modelos de tejido auricular sobre los que se inducirán diferentes patrones de FA y se utilizará esta herramienta para observar el efecto de la introducción de diferentes fármacos.

[EN] Atrial fibrillation (AF) is the most common cardiac arrhythmia in adults and it represents a major burden for the healthcare system. AF is a complex disorder affecting chronically and progressively the atria and its prevalence increase with age. Drug treatment is, among others, one of the therapy currently used in order to prevent AF development. Despite the efforts of pharmaceutical companies in developing such drugs, their use revealed a limited efficacy. Physiological model reproducing the heart¿s functioning are currently allowing the development of heart¿s ¿digital twins¿, which are used to study the efficacy of pharmaceutical treatment in virtual models. The aim of this thesis is to develop a tool to test the efficacy of antiarrhythmic drugs for AF treatment. Firstly, the effects of blocking different ionic currents on the cellular electrical activity will be studied by using two different action potential models. Then, a study of the effects of different drugs on the action potentials, the individual cellular electrical signal, will be performed. Finally, atrial tissue models will be developed and used to simulate several AF pattern. After inducing such patterns, the developed tool will be used to observe the effects of the introduction of different drugs.

[CAT] Les enfermetats cardiovasculars són la primera causa de mort a nivel mundial. En personas adultes la fibrilació auricular és l’arritmia més freqüent. Aquesta enfermetat predisposa a tindre un risc cuatre vegades major de patir un accident cerebrovascular que persones que no en tenen (Portal Farma, s.f.). A més a més, una gran part d’aquestos pacients que patisquen la enfermetat no són diagnosticats perquè son asimptomàtics. Per altra banda, les teràpies farmacològiques tenen Baixa eficacia per lo qual se requerirán altres trataments complementaris. Per totes aquestes raons, és important predir el comportament i tratament de la fibrilació auricular mitjançant models computacionals. Aquestos són un apropament a la realitat ja que intenten simular les condicions en les quals es produïx una arritmia, amb una freqüència determinada en la que se pot conèixer la forma del potencial d’acció i de diferents corrents, bombes ióniques i intercambiadors. En aquest treball s’analitzen models cel·lulars en aurícula per a poder observar la forma del potencial d’acció i de la ona de calci intracel·lular segons una freqüència determinada bloquejant una corrent en concret. Per altra banda, tambié s’analitzarà un teixit en 2D en aurícula esquerra on se simularan les condicions d’una fibrilació auricular. Posteriorment, se procedirà a fer un anàlisi de les conseqüències que té introduïr medicaments antiarrítmics en la forma del potencial de acció en cèl·lules y en teixit, la evolución de la fibrilació auricular.