La hipertensión y las enfermedades cardíacas surgen de muchos factores que contribuyen e interactúan: la genética, la alimentación y el ejercicio, así como problemas con la función cardíaca, hepática o renal. Aunque los pacientes pueden encontrar expertos en cada área separada, la ciencia y la medicina a menudo tienen dificultades paraintegrar el papel complejo que desempeña cada órgano en el inicio y la progresión de la enfermedad y cómo esos roles cambian a lo largo del curso de la enfermedad, especialmente en enfermedades multifacéticas como la hipertensión. Ahora, un equipo multidisciplinario de investigadores en Jefferson ha creado un nuevoherramienta que mostró que el proceso de la enfermedad que llevó a la hipertensión se inició en el cerebro, en un modelo de la enfermedad. La investigación fue publicada en la revista de acceso abierto Biología Computacional PLOS .
La herramienta puede integrar datos de múltiples sistemas de órganos en diferentes momentos para ayudar a comprender dónde se origina una enfermedad compleja como la hipertensión y cómo contribuyen múltiples órganos en el curso del desarrollo y la progresión de la enfermedad, y podría usarse para estudiar otras enfermedades complejasprocesos para comprender el mejor momento para intervenir.
"Para comprender verdaderamente la enfermedad, debemos tener una visión más amplia", dice Rajanikanth Vadigepalli, Ph.D., profesor del Instituto Daniel Baugh de Genómica Funcional / Biología Computacional en el departamento de Patología, Anatomía y Biología Celular de Jefferson. "Solo cuando integramos datos experimentales, modelado de sistemas dinámicos y la capacidad de procesar grandes conjuntos de datos, podemos comenzar a obtener conocimientos verdaderamente transformadores sobre enfermedades complejas". El equipo multidisciplinario incluye a otro miembro de la facultad de Jefferson, el Dr. James Schwaber, y dos estudiantes graduados de Jefferson, la Dra. Danielle DeCicco y el Dr. Warren Anderson, quienes juntos aportaron experiencia en neurociencia, fisiología, biología celular, bioinformática y modelado matemático, para converger en un problema complejo de todo el cuerpo de hipertensión y enfermedades cardíacas.
El Dr. Vadigepalli y sus colegas tomaron un modelo animal de hipertensión y enfermedad cardíaca, una cepa particular de rata cuya enfermedad cardíaca e hipertensión involucra múltiples órganos, al igual que en los humanos, y examinaron muestras de cinco órganos principales. El Dr. Vadigepalli ysus colegas evaluaron la expresión, o producción, de 22 genes diferentes asociados con la hipertensión a partir de esos cinco órganos, en seis puntos de tiempo, incluso antes de que la enfermedad se desarrollara por completo. Crearon un enfoque de modelado computacional para analizar las 12.000 posibles interacciones de genes con el objetivo de comprendercuándo comenzaron los cambios moleculares que llevaron a la enfermedad y en qué órgano se iniciaron estos cambios.
Al aplicar su herramienta matemática, los investigadores pudieron identificar el comienzo mismo de la enfermedad y rastrear qué órgano impulsó a todos los demás órganos en una red de influencia de todo el cuerpo hacia la desregulación de la presión arterial y eventualmente conduciendo a una enfermedad cardíaca.Sorprendentemente, el órgano que inició la cascada en este modelo fue el cerebro.
Después de que la expresión genética comenzó a cambiar en el cerebro, siguieron otros sistemas de órganos, lo que provocó inflamación, disfunción renal y finalmente enfermedad cardíaca.
"Nuestros datos se alinean con las observaciones clínicas del mundo real", dice el Dr. Vadigepalli. "Hay algunos tipos de hipertensión en humanos que tienen un fuerte componente neurológico, donde la actividad aberrante de los circuitos de control autónomo en el sistema nervioso centralrealmente impulsa el desarrollo y la progresión de la hipertensión ". Si bien se sabe que el cerebro juega un papel importante en algunos tipos de hipertensión, esta es la primera evidencia detallada de una cascada de influencias entre órganos que, en última instancia, conducen a un recableado de todo el cuerpofisiología en la enfermedad.
Los investigadores están desarrollando su enfoque matemático en una herramienta de acceso abierto que se puede utilizar ampliamente. "La regla número uno en la aplicación de la herramienta", dice el Dr. Vadigepalli, "es definir el contexto de la enfermedad con mucho cuidado"., la herramienta está validada para su uso en este modelo animal en particular. Aún queda trabajo por hacer antes de que se pueda aplicar a datos humanos, por ejemplo, para determinar la tasa de muestreo temporal adecuada y los ensayos moleculares ". Para aplicar este método aenfermedad humana, necesitamos obtener datos de las primeras etapas antes de que se diagnostique la enfermedad o se sepa que se está desarrollando ", dice el Dr. Vadigepalli," y ese es un desafío crítico a superar, ya que requiere un enfoque fundamentalmente diferente para los estudios clínicos y traslacionales quePor lo general, se consideran controles emparejados por edad. Dicho esto, con nuevos escenarios de ensayos en humanos centrados en la etiología y la prevención de enfermedades, creemos que esta herramienta podría ser útil para identificar nuevos biomarcadores tempranos y tratamientos para enfermedades crónicas oenfermedades plex. "
La investigación fue financiada por el Instituto Nacional de Salud y el Instituto Nacional del Corazón, los Pulmones y la Sangre, R01 HL111621 y U01 HL133360. Los autores informan que no tienen conflictos de intereses.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Thomas Jefferson . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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