Geometría de los sistemas vivos en medicina

La influencia de las ideas de la ciencias de la complejidad en los diversas disciplinas ha estado poniendose de manifiesto en los últimos años. Y la medicina no es una excepción.

Ideas que surgen de la dinámica no lineal y la teoría del caos, así como de la geometría fractal se usan a la hora de entender enfermedades infecciosas, dinámica cardiovascular y del comportamiento, aportando asimismo técnicas y métodos de caracterizar dinámicas irregulares en el comportamiento de ritmos fisiológicos. En el artículo Geometría de los sistemas vivos y su importancia en Medicina, que los profesores chilenos Mauricio Canals y Rigoberto Solís de la Universidad de Chile aparecido en la Rev Méd Chile 2005; 133: 1097-107, se pueden encontrar algunos ejemplos de aplicación de las ideas de la complejidad en medicina. Un ejemplo más de la universalidad y aplicabilidad de la complejidad.

Miguel A. F. Sanjuán

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Comentarios

No puedo comprender qué es lo que se pretende realmente cuando se llama la atención sobre un trabajo de apariencia científica en la forma, pero que perfectamente también podría ser una pura tomadura de pelo.

En todo caso, da vértigo de asomarse a un campo de producciones científicas (?) con aportaciones tan sustanciosas como la siguiente, que no me resisto a reproducir literalmente: "La dimensión fractal de secuencias locomotoras en cabras estresadas (parasitadas y preñadas), es menor que la observada en animales normales." (Lo que hay que escribir para cubrir la cuota de ‘papers’ que el sistema exige).

pero don Miguel, ¿hasta la Revista Médica de Chile lee Ud.también ?. Nos está dejando a todos impresionados.

lo de la secuencia locomotora en las cabras y los fractales, suena efectivamente a cabrada.

Esto de los fractales y la dinamica del caos esta de moda y se intenta calzar a todo porque sabe que se va a publicar. Pero fractales como la curva de Koch en la naturaleza poquitos, que me corrija Miguel Sanjuan, la mayoria no hay manera de modelarlo, la linea de costa, el perfil de montanyas etc tienen pinta cualitativamente de fractales pero cuantitativamente nadie les ha podido meter mano analitica.

Me fio de la apliación del caos a los problemas de mecanica, la bola con el pendulo muelle, el rebote de la bola en dos pendientes, orbitas de asteroides… pero soy muy esceptico con su aplicacion a las ciencias biológicas, ya no hablemos de las sociales!! pura especulación new age

Me parece que es muy plausible una idea como esa. No lo encuentro una locura.

Tan sólo véase lo que está haciendo hoy en día el Dr. Antonio Brú en España por ejemplo, que junto a un grupo de científicos norteamericanos, han aplicado teoremas de la física y matemática para poder explicar la dinámica (hasta ahora desconocida) de las células que conforman un neoplasma cancerígeno. Los aportes no han sido pocos, entre ellos, descubrir que las células de un tumor maligno no se desarrollan exponencialmente y de manera caótica, sino, bajo un patrón geométrico, fractal, bajo las mismas condiciones que ha sugerido la teoría del caos (de René Thom). Células que responden a un desarrollo lineal, cuantificable a escalas absolutamente minúsculas, imperceptibles.

Creo, no es lícito juzgar abiertamente a quienes han tomado nuevas vías para la investigación científica. Es justo, por supuesto, exigirles que nos informen al respecto; que nos mantengan al tanto, y bien informados sobre lo que puedan avanzar; pero no acabar tan fácilmente, con una mera crítica sin fundamento, a hombres que llevan años tras un proyecto investigativo.

Quizá les interese lo siguiente:

http://www.terapia-cancer.org/

Saludos.

El matematico francés René Thom propuso la Teoria de las Catastrofes

http://www.primeralinea.cl/p4_plinea/site/20030127/pags/20030127142108.html

no la teoria del caos.

Miguel AF Sanjuan

Perdón… tienes razón; pero es un error que no afecta en nada al contenido de mi comentario.

Agradecería que apelaras al contenido, no a los detalles del post.

Saludos.

Sobre el tema del crecimiento fractal de los tumores cancerígenos se publicó un mensaje el 28 de mayo de 2006

http://weblogs.madrimasd.org/complejidad/archive/2006/05/28/26218.aspx

Miguel AF Sanjuán

Evolución genética de los tumores por su dinámica de crecimiento

Un estudio dirigido por la Universidad Complutense de Madrid y el Hospital La Paz de Madrid identifica una proteína de elevada expresión en células en el borde tumoral que puede jugar un papel de enorme importancia en la evolución de los tumores y su potencial invasivo.

FUENTE | UCM – mi+d 26/11/2007

Es bien conocido que el crecimiento tumoral es un proceso muy complejo y en el que intervienen muchos factores. A pesar de que constituye el problema más estudiado a nivel mundial, todavía hay muchos aspectos desconocidos. Uno de los más interesantes es la relación existente entre la dinámica tumoral del crecimiento de los tumores sólidos y la expresión genética de los mismos.

Hace pocos años se ha establecido que la dinámica de crecimiento de todos los tumores sólidos es universal (The universal dynamics of tumor growth. Brú A, Albertos S, Luis Subiza J, García-Asenjo JL, Brú I. Biophys J. 2003), es decir, es la misma para cualquier tipo de tumor. Dicha dinámica posee como una de sus características principales que la velocidad de crecimiento es lineal en el tiempo y que la mayor parte de la actividad de la proliferación celular del tumor se encuentra en el borde de crecimiento. Este resultado establece una diferencia muy importante en el número de duplicaciones que ha experimentado una célula del borde del tumor a partir de la célula semilla que originó el tumor, en relación a la concepción que se tenía de la cinética del crecimiento tumoral previamente, y que consistía en considerar que la cinética del tumor era de tipo Gompertziano. Si por ejemplo consideramos un tumor de 2 cm3 de volumen, según la concepción previa, una célula del borde tumoral habría tenido tan solo 32 duplicaciones a partir de la célula semilla. Sin embargo, con la nueva cinética de los tumores sólidos, para un tumor del mismo volumen, una célula del borde habría tenido 800 duplicaciones a partir de la célula semilla que originó el tumor.

Teniendo en cuenta que existe una relación entre evolución genética (acumulación de aberraciones y otras anomalías) y el número de duplicaciones que sufre una célula, y que las células del borde del tumor siempre poseen un mayor número de duplicaciones, debe existir una diferencia en la expresión genética en el interior de los tumores sólidos, dependiendo de la distancia desde el centro del tumor. Partiendo de esta hipótesis, los grupos de investigación del Dr. Antonio Brú, del Departamento de Matemática Aplicada de la Facultad de Matemáticas de la UCM, y del Dr. López-Collazo, del Servicio de Investigación del Hospital La Paz de Madrid, pusieron en marcha el estudio de los perfiles de expresión genética en muestras de tumores de cerebro de la línea C6 inoculados en ratas. En el estudio, en el que han participado investigadores de varios centros de investigación españoles, se analizaron diferencias de expresión genética en muestras de tejido de los tumores en el borde del tumor, en el centro de los mismos y en tejido sano adyacente al borde tumoral.

Los resultados de estas investigaciones aparecerán publicados en el número de diciembre de la revista especializada Medical Oncology (Position-dependent expression of GADD45alpha in rat brain tumours. Brú A, Del Fresno C, Soares-Schanoski A, Albertos S, Brú I, Porres A, Rollán-Landeras E, Dopazo A, Casero D, Gómez-Piña V, García L, Arnalich F, Alvarez R, Rodríguez-Rojas A, Fuentes-Prior P, López-Collazo E. Med Oncol. 2007;24 (4):436-44). Entre los resultados hallados, el más relevante lo constituyó la diferencia existente en una proteína nuclear, GADD45α, que regula las respuestas celulares al daño en el ADN y a las señales de stress. Esta proteína se expresa en muchos tejidos normales, especialmente en poblaciones celulares quiescentes (en reposo o fase G0 del ciclo celular). La concentración de GADD45α aumenta durante la fase G1 de la división celular y disminuye significativamente cuando la célula está en fase S, evidenciando su papel crucial en la función de respuesta a un gran número de señales genotóxicas o de estrés. También se ha asociado esta proteína a la muerte programada, la supervivencia de las células y la inmunidad innata. En particular, se ha demostrado que inhibe la ciclina B/CDC2, que constituye un complejo proteínico que controla la transición G2/M en el ciclo celular.

Según los resultados del citado trabajo, dicha proteína está expresada en niveles mucho mayores en el borde tumoral más que en el interior de los tumores sólidos. De esta manera adquiere una particular importancia el papel que el GADD45α, puede jugar en la evolución de los tumores y en su potencial invasivo.

La regulación de este controlador de la apoptosis celular, justo en el borde de los tumores donde precisamente crece el tumor y que es por donde se expande, está predicho por la dinámica universal del crecimiento tumoral, elaborada por el equipo del Dr. Brú en los últimos años. Dicho resultado proporciona un gran conocimiento a un problema como el de la evolución genética y el de la evolución fenotípica, para el cual existen actualmente distintas teorías de evolución y además lo relaciona con la dinámica de crecimiento del tumor.

El enlace

http://www.madrimasd.org/informacionidi/noticias/noticia.asp?id=32358

….No soy médico, sino psicólogo: creo simplemente que el tumor creceria en funcion de una depresion funcional del sistema inmunológico causada por emociones contreñidas en su expresividad social, o que cuando son expresadas reciben feedback negativo o ambivalente….(factores extrinsecos al organismo estudiado como "sistema cerrado").

Estimados Dres., la idea del artículo (de revisión) fue la que destaca el dr.Sanjuán: poner de relieve los aportes de la física a las ciencias biológicas y médicas a la comunidad médica de nuestro país (Chile). Se actualizaron los conceptos mas usados y se ilustró su utilidad mediante algunos ejemplos interesantes. Uno de ellos es el trabajo de Alados et al (España) quienes proponen y muestran en secuencias conductuales caracterizadas por actividad locomotora que bajo estrés la complejidad de las series conductuales disminuye. Aunque suene a "cabrada" este es un resultado muy interesante que coincide con la observación que en las conductas patológicas aparece un conjunto de estereotipias repetitivas y que la riqueza y complejidad de la conducta normal tienden a desaparecer. Ejemplo de ello son las conductas bipolares (ciclos predecibles) los delirios concordantes de algunos esquisofrénicos etc… Este trabajo coincide con los aportes de Goldberger que señalan dinámicas menos complejas en sujetos patológicos a nivel de la fisiología cardiovascular.

Creo importante además destacar que la física esta haciendo un interesante aporte hoy en las ramas de la macroecología y la ecología metabolica buscando leyes generales que desde la perspectiva "micro" no son evidentes. Baste con consultar los aportes del grupo de Brown, West y Enquist en EEUU y de Sole y Bascompte en España.

El objetivo del artículo fué dar una visión general no exhaustiva y el lector realmente interesado mas que fiarse o no de la aplicación a la biología o de juzgar las motivaciones de la publicación debería ir a las referencias para juzgar el real aporte de ellas.

Muchos saludos

Mauricio Canals Lambarri

Prof. Facultad de Ciencias

Universidad de Chile

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