Científicos de la Universidad Politécnica Nacional de Investigación de Perm (PNIPU) han creado un modelo matemático que permite investigar en detalle cómo se reestructuran las células epiteliales bajo воздейimiento mecánico. Este modelo puede aplicarse tanto para estudiar los procesos de curación de heridas como para analizar los mecanismos de desarrollo de enfermedades oncológicas. Los resultados de la investigación se han publicado en el «Revista Rusa de Biomecánica».
Los tejidos epiteliales están constantemente sometidos a cargas mecánicas: estiramiento, compresión, daños. Para mantener la integridad, las células cambian de forma y de ubicación mutua; este proceso se denomina reempaquetamiento. En un organismo sano, favorece la rápida curación de las heridas, pero en la oncología el mismo mecanismo falla: las células pierden la conexión entre sí, empiezan a dividirse sin control y forman un tumor.
Los modelos existentes de comportamiento celular suelen ser demasiado simplificados y no tienen en cuenta factores clave, como el cambio de forma de las células, las señales químicas entre ellas y las características de los distintos tipos de tejidos. El desarrollo de los científicos de Perm está exento de estas deficiencias.
Utilizamos un modelo de vértice mejorado que describe las células como polígonos conectados entre sí por vértices (puntos) y capaces de cambiar su forma y tamaño en función de la interacción con sus vecinos. Se trata de un conjunto de ecuaciones que permiten calcular la elasticidad de los elementos biológicos, las fuerzas mecánicas que actúan sobre ellos (por ejemplo, el estiramiento del tejido) y las señales químicas que intercambian.
El modelo ya ha sido probado con datos de estudios clínicos y ha demostrado una gran precisión. Ayudará a:
- Pronosticar la curación de tejidos después de operaciones o traumatismos.
- Investigar los mecanismos de metástasis en la oncología.
- Optimizar el desarrollo de implantes y prótesis médicas.
Debe prestarse especial atención a la intercalación, que es la capacidad de los elementos tisulares para cambiar su posición con respecto a los vecinos. Investigamos una gran serie de valores de este parámetro. Se estableció su valor óptimo (dint = 0,40), en el que se alcanza el estado más estable del epitelio, es decir, el tejido se comporta de la forma más natural y estable, como en un organismo sano.
El desarrollo abre nuevas oportunidades para la investigación biomédica, incluido el estudio de los tumores cancerosos. En el futuro, el modelo podría perfeccionarse para la medicina personalizada, lo que permitiría predecir la reacción de los tejidos de un paciente concreto al tratamiento.
Lea más materiales sobre el tema:
