Estudio de la dinámica del potencial de membrana y el Ca2+ intracelular en el músculo liso vascular

Abstract

La hipertensión es una de las enfermedades asociadas a la disfunción del músculo liso más comunes, con una elevada prevalencia en España y numerosos factores de riesgo asociados. Con el fin de comprender los mecanismos subyacentes a este trastorno, se busca realizar un estudio multidisciplinar acerca de los cambios experimentados en la dinámica del músculo liso vascular. Ya se ha demostrado el aumento en las resistencias vasculares y en la presión arterial en aquellos que padecen hipertensión, pero aún se desconocen con precisión los procesos que ocurren a nivel celular para contribuir a su desarrollo. Actualmente, la mayoría de los estudios realizados en este ámbito involucran modelos animales, generalmente especies de rata y de ratón, simulando experimentos en el laboratorio. Sin embargo, esto supone un proceso muy delicado, costoso y en ocasiones incierto. Además, en este entorno contribuyen numerosas condiciones no fácilmente controlables, lo que impide plantear hipótesis prometedoras, ya que no se pueden tener en cuenta todos los factores que intervienen en el proceso. En este contexto, surge la necesidad de desarrollar un modelo computacional basado en ecuaciones diferenciales que permita estudiar aspectos relacionados con la hipertensión de manera segura y ágil. Se plantea así un modelo de célula de músculo liso vascular basado en dos modelos matemáticos desarrollados previamente, empleando en su diseño parámetros y variables extraídos de experimentos con ratas y ratones. Este modelo simulará las condiciones de una célula completa, asumiendo ciertas simplificaciones y adaptaciones que permitan analizar los mecanismos de la respuesta contráctil durante tiempos suficientemente largos. Así mismo, se buscará encontrar relaciones y dependencias entre las variaciones del potencial de membrana y de la contracción con algunas variables del modelo, con el fin de modular estas respuestas y plantear ciertas hipótesis. El objetivo general consistirá en reproducir las condiciones reales de una célula de músculo liso vascular, pudiendo adaptar su comportamiento y comparar los resultados obtenidos con dos cepas de ratones con las que generalmente se realizan los experimentos relacionados con la hipertensión: BPN o normotensa y BPH o hipertensa. A partir del modelo generado se plantean ciertas hipótesis que se comprobarán computacionalmente mediante diversos protocolos. Entre ellos, se realizará un análisis exhaustivo de la respuesta contráctil y el potencial de membrana y su dependencia con factores dependientes de cloruro, como su concentración intracelular y la permeabilidad de sus canales dependientes de calcio. Los resultados se compararán con los extraídos de experimentos reales, así como se plantearán nuevas hipótesis con el fin de ser testadas en futuras investigaciones. Se demostrará la eficacia del modelo para reproducir situaciones reales a niveles cualitativos y cuantitativos, así como se comentarán las limitaciones encontradas en su desarrollo, junto a los aspectos de la realidad que no se han logrado simular correctamente. En definitiva, se pretende resaltar la importancia de modelos de este calibre en la investigación científica actual, siendo de gran utilidad para plantear nuevas dianas que contribuyan en el diagnóstico y tratamiento de enfermedades como la hipertensión.