Modelagem de variáveis biológicas no remodelamento ósseo

Abstract

Resumo : O tecido ósseo é um sistema dinâmico capaz de promover reparos na sua estrutura devido a um conjuto de tipos celulares especializados que se comunicam através de proteínas e outras moléculas sinalizadoras. A simulação computacional deste tipo de sistema biológico é frequentemente realizada através do modelo matemático proposto por Volterra e Lotka, composto por um sistema de equações diferenciais e que foca no progresso temporal da população de uma certa entidade biológica, como populações animais ou celulares. No caso de estudos fisiológicos e teciduais, o conjunto de equações diferencias indicam o tamanho das populações celulares e as concentrações das moléculas sinalizadoras. O trabalho aqui desenvolvido propõe uma atualização nos modelos elaborados previamente e encontrados na literatura sobre o remodelamento ósseo, baseados no modelo de Volterra-Lotka, focando principalmente na adição das variáveis responsáveis por estímulos físicos, como a esclerostina. A obtenção destas variáveis foi realizada através de uma revisão bibliográfica sobre novas descobertas adquiridas experimentalmente. O sistema foi estruturado por três tipos celulares, osteoblastos, osteoclastos e osteócitos, e cinco tipos de moléculas sinalizadoras, esclerostina, prostaglandina E2, S1P, RANKL e OPG. Após sua implementação, o sistema foi testado, sendo seu comportamento analisado por sua correspondência aos dados experimentais e aos resultados obtidos em outros modelos. Ao ser corroborado por estes dados, o sistema desenvolvido possibilita estudos mais avançados, incluindo diversas variáveis espaciais, como campo de tensões e migração celular.