Modelo computarizado aporta antecedentes biológicos relacionados con la muerte por arritmia
La muerte súbita es la aparición repentina e inesperada de un paro cardíaco en una persona que aparentemente está sana y goza de un buen estado general.
Su principal causa es la arritmia cardíaca causada por una fibrilación ventricular, que ocasiona que el corazón pierda su capacidad de contraerse de manera coordinada, por lo que finalmente deja de latir.
La víctima de muerte súbita pierde primeramente el pulso, y a los pocos segundos queda inconsciente y sufre un paro respiratorio. Si no recibe atención inmediata, fallece al cabo de unos minutos.
En la realidad, la ocurrencia de arritmias relacionadas con muerte súbita por paro cardíaco son muy raras, hecho que dificulta estudiar cómo se producen y de qué manera se pueden prevenir.
Modelo computacional para estudiar la muerte súbita
Para facilitar el descubrimiento de los mecanismos que desencadenan este trastorno mortal, un equipo de investigadores del John Hopkins Institute construyó un modelo computarizado que recrea la actividad biológica del corazón que precede a la muerte súbita por paro cardíaco.
Según explicó Raimond L. Winslow , Profesor Raj & Neera Singh de Ingeniería Biomédica en John Hopkins y autor principal del estudio: «Por primera vez, se nos ocurrió un método para relacionar cómo los mecanismos moleculares involucrados en la enfermedad cardíaca determinan la probabilidad de arritmias en el tejido cardíaco«.
El autor principal del estudio fue Mark A. Walker, quien trabajó en el problema mientras obtenía su título de doctorado de Johns Hopkins bajo la supervisión de Winslow.
En este estudio, que fue publicado recientemente en PLOS Computational Biology , el equipo informó que el modelo digital ha arrojado pistas importantes que podrían proporcionar objetivos de tratamiento para los laboratorios farmacéuticos.
Metodología de estudio y descubrimientos
Walker dijo que él y sus colegas usaron modelos computarizados para determinar qué actividad estaba relacionada con la arritmia, estudiando los tres niveles biológicos involucrados: el tejido cardíaco como un todo, dentro de las células cardíacas individuales y dentro de las moléculas que componen las células, incluidas las pequeñas proteínas llamadas canales iónicos, que regulan el movimiento del calcio en el corazón.
Según Walker. «El calcio es un actor importante en el funcionamiento de una célula cardíaca«,»Hay muchas preguntas interesantes sobre cómo el manejo del calcio en las células del corazón se puede perder«.
Walker y sus colegas decidieron centrarse en una pregunta intrigante sobre este proceso: cuando las células del corazón poseen demasiado calcio, hecho que puede ocurrir en pacientes con enfermedades cardíacas, ¿cómo esta sobrecarga de calcio desencadena una arritmia?
El equipo descubrió que las células del corazón responden expulsando el exceso de calcio y, al hacerlo, generan una señal eléctrica. Si se dan las condiciones adecuadas, se genera una cantidad lo suficientemente grande de estas señales al mismo tiempo, que puede desencadenar una arritmia.
Como explicó Walker: «Imagínese si tiene un grupo de personas en una habitación, y desea probar la solidez del piso en el que se encuentran«, «No es un piso muy fuerte, así que si hay suficiente fuerza sobre él, se romperá. Usted le dice a todos que a la cuenta de tres, salte al aire. Todos caen al suelo, e intentas averiguar cuál es la probabilidad de que se rompa el piso, dado que todos van a saltar en un momento ligeramente diferente, las personas pesarán diferentes cantidades y podrían saltar a diferentes alturas. Estas son todas variables aleatorias«.
Así mismo, también existen variables aleatorias al tratar de determinar la probabilidad de que suficientes señales eléctricas relacionadas con el calcio se descarguen simultáneamente en el corazón para desencadenar una arritmia letal. Debido a que las circunstancias que causan la muerte cardíaca repentina son tan poco comunes, las hace muy difíciles de predecir.
«Estás tratando de averiguar cuál es la probabilidad«, «La dificultad de hacerlo es que si la probabilidad es de uno en un millón, entonces tienes que hacer decenas de millones de intentos para estimar esa probabilidad. Uno de los avances que hicimos en este trabajo fue que pudimos descubrir cómo hacerlo con solo un puñado de ensayos«, en palabras de Walker.
Realidad y expectativas del nuevo modelo
Walker y Winslow advirtieron que, actualmente, el nuevo modelo computarizado aún no puede predecir qué pacientes cardíacos enfrentan un mayor riesgo de muerte súbita. Pero manifestaron que este nuevo modelo debería servir para acelerar el ritmo de la investigación en cardiología y el desarrollo de medicamentos o tratamientos relacionados, como la terapia génica. Además, anunciaron que este modelo se compartirá como software libre de código abierto con la comunidad médica y científica.
Según manifestó Winslow: «La importancia de ésto es que también ahora podemos cuantificar con precisión cómo estas disfunciones controlan e influyen en la probabilidad de arritmias. Es decir, ahora tenemos una forma de identificar los factores moleculares controladores más importantes asociados con este tipo de arritmias«.
Con este conocimiento a su disposición, los investigadores tendrán más herramientas para desarrollar un tratamiento para evitar la formación de ritmos cardíacos letales.
«Podría conducir a mejores medicamentos dirigidos a los mecanismos correctos«, «Si puedes encontrar una molécula que bloquee esta acción en particular, el hacerlo reducirá significativamente la probabilidad de una arritmia, mientras que otras manipulaciones tendrán efectos comparativamente insignificantes«, dijo Winslow.
