26 Oct, 2021
Siete investigadores e investigadoras del grupo BSiCoS han participado en la Jornada de JóvenesI3A, con la presentación de seis pósteres y una contribución oral a un encuentro que reunió a más de 50 jóvenes que desarrollan su trabajo en el Instituto de Investigación en Ingeniería de Aragón.
Presentación oral
Laura García: Envejecimiento cardiaco humano: transcriptómica y desarrollo de modelos celulares de envejecimiento
Pese a la relevancia de la edad como factor de riesgo de las enfermedades cardiovasculares, sus bases moleculares y funcionales están poco caracterizadas en humanos. Para mejorar esta comprensión y poder desarrollar así herramientas computacionales más precisas como, por ejemplo, en la predicción del riesgo arrítmico asociado a la edad, utilizan una aproximación multidisciplinar que implica estudios ex vivo, in vitro e in silico. Ex vivo han estudiado la dinámica transcripcional cronológica y biológica en ventrículo izquierdo humano para conocer qué genes modulan la función cardíaca. In vitro han desarrollado un modelo de envejecimiento celular cardiaco que permitirá estudiarlo de manera longitudinal.
Finalmente, in silico simulan el efecto del remodelado ventricular sobre la actividad eléctrica partiendo de datos histológicos de pacientes. Observaron que la edad biológica explica mejor los cambios de expresión génica y de remodelado ventricular que la cronológica, que el modelo in vitro reproduce características fundamentales de la edad en resultados preliminares y que la cantidad y distribución de fibrosis cardiaca modula la vulnerabilidad arrítmica.
En conjunto, con este enfoque multidisciplinar basado en análisis ex vivo, in vitro e in silico han observado cambios importantes en la expresión génica, el remodelado estructural y la vulnerabilidad arrítmica asociados al envejecimiento cardíaco humano.
Pósteres
Jennifer Riccio: Análisis de dispersión de autovalores de electrogramas unipolares para la detección de fibrosis auricular
La fibrosis auricular tiene un papel clave en la patogénesis de la fibrilación auricular y para el guiado de ablación con catéter. Las áreas cuyos electrogramas bipolares (b-EGMs) tienen una amplitud pico a pico inferior a 0.5 mV se consideran fibróticas. Sin embargo, dicha amplitud depende de otros factores además de la fibrosis (p. ej. orientación del catéter, tamaño de los electrodos y distancia entre ellos) y no contiene información espaciotemporal de la señal. Han propuesto la relación de autovalor dominante al resto (EIGDR) de los electrogramas unipolares (u-EGMs) dentro de una clique de electrodos para superar estas limitaciones. Dicha relación puede interpretarse como una medida de dispersión de las formas de onda y en este trabajo se evalúa su correlación con la presencia de fibrosis en el contexto de un estudio de simulación.
Los resultados obtenidos muestran que el enfoque basado en la EIGDR permite discriminar el tejido fibrótico del no fibrótico, mejorando sus prestaciones cuando se realiza el alineamiento previo de los u-EGMs en las cliques y se utiliza la configuración 3 × 3.
En estos casos, los índices EIGDR propuestos muestran prestaciones mejores que los mapas de voltaje bipolar, aunque se deben realizar otros estudios para comprobarlo.
Chiara Celotto: Efectos Transitorios y en Estado Estacionario del Bloqueo del Canal SK y de la Estimulación Adrenérgica para Contrarrestar los Efectos Arritmogénicos Inducidos por Acetilcolina en la Aurícula Humana: un Estudio Computacional
La hiperactividad de la rama parasimpática del sistema nervioso se ha relacionado con la aparición de fibrilación auricular (FA) paroxística. La acetilcolina (ACh), que es el neurotransmisor colinérgico, provoca un acortamiento heterogéneo de la duración del potencial de acción (DPA) y aumenta la vulnerabilidad a la reentrada.
En este estudio, se ha utilizado el modelado y la simulación in silico para investigar los efectos individuales y combinados del bloqueo de los canales iónicos SK y de la estimulación β-adrenérgica para contrarrestar los efectos perjudiciales inducidos por la ACh en la electrofisiología auricular humana, tanto a nivel celular como tisular. Los efectos en estado estacionario de la aplicación de Iso y/o del bloqueo de canales SK (SKb) se evaluaron en términos de la prolongación del DPA al 90% de repolarización.
También se evaluó la capacidad de Iso y SKb para terminar un rotor estable en un modelo de FA colinérgica. La combinación de SKb e Iso fue en todos los casos capaz de llevar DPA a niveles basales, revirtiendo entre 82% y 120% el acortamiento de DPA inducido por 0.01 µM ACh. Con respecto a la terminación de los rotores, la aplicación de Iso y de Iso combinado con SKb demostraron ser capaces de terminar un rotor para todas las concentraciones de ACh analizadas.
En conclusión, la inhibición de los canales SK combinada con la estimulación β-adrenérgica tiene potencial para contrarrestar los efectos colinérgicos en miocitos auriculares humanos.
Hassaan Bukhari: Estimación del nivel de potasio en sangre mediante las pendientes del QRS del electrocardiograma en pacientes renales crónicos
La estimación no invasiva de la concentración de potasio sérico puede ayudar a prevenir la aparición de arritmias ventriculares y muerte súbita cardíaca en pacientes con insuficiencia renal crónica (IRC), pero los métodos actuales de estimación ambulatoria son limitados. En este estudio, se estima la concentración de potasio sérico mediante la evaluación de las pendientes del “complejo QRS” del electrocardiograma en 29 pacientes con IRC durante y tras la hemodiálisis. Los cambios en las pendientes del “complejo QRS” del electrocardiograma guardan una estrecha relación con las variaciones de potasio en sangre durante y tras la HD, permitiendo estimar los niveles de potasio de forma no invasiva.
Estos hallazgos contribuyen a una mejor monitorización de la hipokalemia e hiperkalemia en pacientes con IRC.
Maxi Rosales: Evaluación Computacional de la Arquitectura de la Matriz de Cultivo en la Electrofisiología Cardíaca
Los cardiomiocitos derivados de células madre pluripotentes inducidas humanas (hiPSC-CMs) que se cultivan en matrices bioimpresas han mostrado resultados prometedores en el campo de la medicina regenerativa. El trasplante de estos cultivos en áreas dañadas del ventrículo puede contribuir a restaurar la función cardíaca.
Sin embargo, la arritmicidad latente debida a la reducción en la propagación del frente de onda eléctrico del complejo hiPSC-CMs-matriz requiere una caracterización más profunda.
El objetivo de este trabajo es investigar el impacto de la arquitectura de la matriz en el tiempo de activación (TA) del tejido a través del uso de métodos computacionales.
Modelos electrofisiológicos in silico de hiPSC-CM en combinación con el método de elementos finitos y el modelo monodominio se emplearon para simular la actividad eléctrica en complejos de hiPSC-CMs-matriz. Se ajustaron la alineación de las fibras y el acoplamiento intercelular para obtener mapas de TA simulados similares a sus pares experimentales.
Además, evaluaron matrices con poros rectangulares, auxéticos y hexagonales alargados, con el fin de determinar la estructura más biomimética en términos de anisotropía tisular y velocidad de propagación del potencial de acción.
Los cultivos con poros hexagonales alargados en 60 grados alcanzaron una activación más fisiológica que las arquitecturas restantes. Esto es debido a la mayor alineación en paralelo a la dirección de propagación de las células en esta estructura.
Por lo tanto, los hexágonos alargados minimizarían el riesgo de generar alteraciones proarrítmicas significativas de esta terapia.
Alba Pérez: Contribución de los canales SK a la electrofisiología ventricular humana en pacientes con insuficiencia cardíaca
La insuficiencia cardíaca es una enfermedad crónica y progresiva que predispone a sufrir arritmias a las personas que la padecen. Los canales SK son un tipo de canales de potasio activados por calcio que, en condiciones normales, no juegan un papel relevante en la electrofisiología ventricular.
Estos canales, sin embargo, pueden cobrar importancia en ciertas patologías donde su papel no está plenamente caracterizado. En este estudio se ha probado la presencia y funcionalidad de canales SK en láminas de tejido ventricular provenientes de pacientes con insuficiencia cardíaca.
Para ello se han utilizado técnicas de mapeo óptico y se han activado selectivamente los canales con el activador SKA-31, que ha producido un acortamiento significativo del APD a distintas frecuencias y zonas de la pared ventricular.
Cristina Pérez: Mejora de la delineación del intervalo QT en señales ECG grabadas durante prueba de esfuerzo
En este trabajo se pretende mejorar la detección del final de la onda T (Te) de la señal de electrocardiograma (ECG) grabada durante prueba de esfuerzo.
Así, los puntos Te se calculan en la primera derivación transformada de los métodos PCA y 𝜋CA, y se comparan con los extraídos directamente del ECG.
