El impacto de la estocasticidad y su control en un modelo de la respuesta inflamatoria
Autores: Mavroudis, Panteleimon D.; Scheff, Jeremy D.; Doyle, John C.; Vodovotz, Yoram; Androulakis, Ioannis P.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2018
Acceso abierto
Artículo científico
2018
El impacto de la estocasticidad y su control en un modelo de la respuesta inflamatoria
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería de Sistemas
Palabras clave
Inflamación
Respuesta
Ruido
Inflamatorio
Biológico
Sistema
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 19
Citaciones: Sin citaciones
La desregulación de la inflamación, normalmente una respuesta auto-limitada que inicia la curación, es un componente crítico de muchas enfermedades. El tratamiento de la enfermedad inflamatoria se ve obstaculizado por una comprensión incompleta de las complejidades subyacentes a la respuesta inflamatoria, lo que motiva la aplicación de técnicas de biología de sistemas y computacionales en un esfuerzo por descifrar esta complejidad y mejorar en última instancia la terapia. Muchos modelos matemáticos de inflamación se basan en sistemas de ecuaciones deterministas que no tienen en cuenta el ruido biológico inherente en múltiples escalas, y consecuentemente el efecto de dicho ruido en la regulación de las respuestas inflamatorias no ha sido estudiado ampliamente. En este trabajo, se añadió ruido a un sistema determinista de la respuesta inflamatoria para tener en cuenta la estocasticidad biológica. Nuestros resultados demuestran que la respuesta inflamatoria depende en gran medida del equilibrio entre la concentración del patógeno y el nivel de ruido biológico introducido en la red inflamatoria. En casos en los que los brazos pro- y antiinflamatorios de la respuesta no montan la defensa apropiada al estímulo inflamatorio, la inflamación transita a un estado diferente en comparación con los casos en los que los agentes pro- y antiinflamatorios se elaboran adecuadamente y de manera oportuna. En este sentido, nuestros resultados muestran que el ruido puede ser tanto beneficioso como perjudicial para el desenlace inflamatorio. Al evaluar la sensibilidad paramétrica de las características del ruido, sugerimos que la eficacia de las respuestas inflamatorias puede ser controlada. Interesantemente, el período de tiempo en el que la intervención paramétrica puede introducirse eficientemente en el sistema inflamatorio también puede ser ajustado controlando el ruido. Estos hallazgos representan una comprensión novedosa de la dinámica de los sistemas inflamatorios y del papel potencial de la estocasticidad en ellos.
Descripción
La desregulación de la inflamación, normalmente una respuesta auto-limitada que inicia la curación, es un componente crítico de muchas enfermedades. El tratamiento de la enfermedad inflamatoria se ve obstaculizado por una comprensión incompleta de las complejidades subyacentes a la respuesta inflamatoria, lo que motiva la aplicación de técnicas de biología de sistemas y computacionales en un esfuerzo por descifrar esta complejidad y mejorar en última instancia la terapia. Muchos modelos matemáticos de inflamación se basan en sistemas de ecuaciones deterministas que no tienen en cuenta el ruido biológico inherente en múltiples escalas, y consecuentemente el efecto de dicho ruido en la regulación de las respuestas inflamatorias no ha sido estudiado ampliamente. En este trabajo, se añadió ruido a un sistema determinista de la respuesta inflamatoria para tener en cuenta la estocasticidad biológica. Nuestros resultados demuestran que la respuesta inflamatoria depende en gran medida del equilibrio entre la concentración del patógeno y el nivel de ruido biológico introducido en la red inflamatoria. En casos en los que los brazos pro- y antiinflamatorios de la respuesta no montan la defensa apropiada al estímulo inflamatorio, la inflamación transita a un estado diferente en comparación con los casos en los que los agentes pro- y antiinflamatorios se elaboran adecuadamente y de manera oportuna. En este sentido, nuestros resultados muestran que el ruido puede ser tanto beneficioso como perjudicial para el desenlace inflamatorio. Al evaluar la sensibilidad paramétrica de las características del ruido, sugerimos que la eficacia de las respuestas inflamatorias puede ser controlada. Interesantemente, el período de tiempo en el que la intervención paramétrica puede introducirse eficientemente en el sistema inflamatorio también puede ser ajustado controlando el ruido. Estos hallazgos representan una comprensión novedosa de la dinámica de los sistemas inflamatorios y del papel potencial de la estocasticidad en ellos.