Ponente
Descripción
La aterosclerosis, fenómeno caracterizado por una respuesta inflamatoria crónica en la pared arterial que implica la acumulación de lípidos y la infiltración de células inmunitarias, representa uno de los desafíos más importantes en la medicina cardiovascular. La biología matemática ha aportado conocimiento detallado de las velocidades de evolución de estos procesos; sin embargo, la crisis de reproducibilidad en la ciencia computacional suele dificultar la transición de los modelos teóricos a herramientas fiables de visibilidad para una comunidad más amplia. Este trabajo presenta una reproducción y verificación computacional de un modelo de crecimiento de la placa aterosclerótica (Friedman, A., Hao, W. & Hu, B., J. Differ. Equ. 259, 1227–1255, 2015). El objetivo es proporcionar una implementación transparente y accesible que garantice que el marco teórico original pueda utilizarse de forma fiable para la discusión de problema en la docencia y la investigación.
El modelo de placa de aterosclerosis está formulado como un sistema de cuatro ecuaciones diferenciales ordinarias (EDO) no lineales que describen la evolución temporal de las concentraciones y densidades dentro de la placa: lipoproteínas de baja densidad (LDL), lipoproteínas de alta densidad (HDL), macrófagos (M) y células espumosas (F). Estas ecuaciones incorporan la cinética de Michaelis-Menten para describir la ingestión de LDL por los macrófagos y el consumo de HDL durante el transporte inverso de colesterol (TIC). Un componente crítico del modelo es el término de activación de macrófagos, regulado por la relación LDL/HDL, que refleja el equilibrio proinflamatorio y antiinflamatorio del entorno. Dado un nivel de lipoproteinas LDL y HDL inicial $(L_0, H_0)$, el modelo busca determinar si la por la razón relativa de placa $R(t) = (M(t)+F(t))/M_0$, donde $M(t)$ y $F(t)$ son la densidad de macrófagos y de células espumosas respectivamente y $M_0$ es la densidad inicial de macrófagos, se incrementará en el tiempo indicando riesgo de aterosclerosis.
La implementación en software del modelo, adaptada para una compatibilidad con GNU Octave y MATLAB, busca la portabilidad y la robustez. Los resultados numéricos reproducen la dinámica de la razón relativa de placa definida en la literatura original. La simulación captura la transición de macrófagos a células espumosas tras la ingestión de lípidos y la posterior estabilización o crecimiento de la placa. Al documentar los parámetros del modelo, se proporciona una guía a investigadores que intenten comparar los resultados numéricos con el estudio original. Un repositorio con los scripts del experimento numérico presentado puede encontrarse en https://github.com/gusespinola/aterosclerosis.
En conclusión, este trabajo subraya el papel fundamental que puede tener la transparencia algorítmica en el desarrollo de la biología computacional. Al proporcionar una reproducción en software de código abierto del modelo de Friedman et al. (2015), se busca contribuir a una cultura de verificación. Esta implementación proporciona una base sólida para futuros estudios, que podrían incluir análisis de sensibilidad y de estimación de parámetros a partir de datos clínicos o la extensión a modelos computacionales más completos para incluir fenómenos como la difusión espacial.
Palabras claves: aterosclerosis, sistema de ODEs no lineales, software científico.