Um modelo de duas escalas da resposta elétrica de tecido muscular induzida por ativação de mastócitos

• Ano de defesa: 2008
• Autor(a) principal: Orellana, Esbel Tomás Valero
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Laboratório Nacional de Computação Científica; Serviço de Análise e Apoio a Formação de Recursos Humanos; BR; LNCC; Programa de Pós-Graduação em Modelagem Computacional
• Palavras-chave em Português: Sistemas Biológicos; Modelagem Computacional; Reação-Difusão; Fenômenos de transporte; Processo multi-escala; Processo alérgico; Biological Systems; Computer Modeling; Reaction-Diffusion; Transport phenomena; Multi-scale process; Allergic process; CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::TEORIA DA COMPUTACAO::COMPUTABILIDADE E MODELOS DE COMPUTACAO
• Link de acesso: https://tede.lncc.br/handle/tede/129

O estudo dos mecanismos que desencadeiam as reações alérgicas é um tema de grande interesse científico na atualidade. A anafilaxia, reação alérgica sistêmica severa, tem ocupado um lugar de destaque nas pesquisas. Diferentes experimentos em laboratório, tanto in vivo quanto in vitro, assim como diferentes modelos matemáticos baseados nos resultados experimentais, têm procurado investigar a participação ou não dos mastócitos nesse mecanismo. No entanto, os resultados obtidos não são conclusivos, dividindo a comunidade científica em dois grupos: os que consideram determinante o papel dos mastócitos responsáveis pela liberação de histamina e os que consideram que a histamina não é o neurotransmissor determinante na reação anafilática. Trabalhos anteriores propuseram modelos diferenciais para simular processos relacionados com a reação anafilática na escala celular para o mecanismo de geração de potencial na membrana das células. Mais recentemente foi proposto, a nível de tecido, um modelo probabilístico para simular a resposta in vitro a antígenos. A nível de organismo têm sido propostos modelos de multi compartimentos para a cinética da histamina no fluido sanguíneo. Contudo, nenhum trabalho até o momento abordou a construção de um modelo capaz de descrever os processos que participam no mecanismo de reação anafilática nas diversas escalas. Neste trabalho propomos um modelo que integra as escalas celular e do tecido, que permite modelar experimentos in vitro, e que pode ser estendido para escala do organismo incluindo o fluxo sanguíneo para modelar experimentos in vivo. O modelo proposto integra o mecanismo de resposta elétrica a nível celular com o processo de reação-difusão da histamina e dos antígenos no tecido, considerando o mecanismo de reação mediado por mastócitos. Para integrar as duas escalas propomos uma relação constitutiva baseada em resultados experimentais da resposta mecânica (contração do tecido) a estímulos elétricos. Este modelo permite o desenho de novos experimentos especificamente direcionados ao estudo da reação anafilática, indicando os parâmetros a serem estimados. Utilizando-se o modelo proposto, foram realizadas simulações numéricas para uma ampla faixa de variação dos parâmetros visando identificar domínios com diferentes comportamentos do modelo. Uma análise dos resultados obtidos baseada em parâmetros adimensionais é apresentada.