PROJECTE GLYCOSIM

Contenido en el idioma por defecto

 ACP banner en català

 

GLYCOSIM és l'acrònim d'un projecte de I+D excel·lència  (DPI2017-86610-P)  corresponent a la subàrea temàtica d'ingenieria biomèdica finançat pel Ministeri d’Economia i Competitivitat  MINECO/AEI/FEDER,UE  amb 175.450 euros i del que en son Investigadors Principals dos membres de l'ACP: els Drs. Cerdà i Bona.

El projecte té per objecte l'estudi mitjançant simulacions numèriques multiescala del comportament del glicocàlix endotelial a nivell microvascular i el seu rol en la formació de depòsits obstructius. 

EL GLICOCÀLIX ENDOTELIAL I LA SEVA IMPORTÀNCIA

 Darrera aquestes dues paraules s’amaga un òrgan del qual se’n confirmà la seva existència en els mamífers  poc abans que l’home arribés a la lluna. Aquest òrgan, en un adult humà, pesa tant com el seu cervell, aproximadament 1,4 quilograms, i si es desplegàs per complet recobriria amb escreix tres pistes de bàsquet.  El que el diferencia d’altres òrgans és que no es localitza en cap lloc específic del cos, ans al contrari, es troba a tot arreu,  en contacte directe amb la sang, semblant a una  suau capa de vellut que recobreix  internament totes les artèries i venes del cos, des de les més grosses fins als microcapil·lars més petits. 

El gruix d’aquest abric de vellut que tots portam a dins, oscil·la entre (una deu mil·lèsima  i una mil·lèsima) part d’un mil·límetre. Però no es deixin enganar per la seva mida, tot i que pot semblar una cosa nímia com per considerar-ho un òrgan vital,  el glicocàlix endotelial acompleix  diverses missions d’importància cabdal(1): fa de barrera selectiva només deixant passar des de la sang  cap a la resta del cos certes molècules, i ens protegeix contra la pèrdua de fluids (edemes); serveix de capa lubricant per  transportar els glòbuls vermells, que en el cas dels microcapil·lars és especialment important ja que la seva obertura pot ser menor que la mida del propi glòbul vermell; prevé l’erosió de les parets de les venes i artèries, i també evita, en gran mesura, que altres partícules que flueixen per la sang s’hi adhereixin provocant coàguls i obstruccions; per altra banda, mitjançant la captura de certes molècules, controla l’aparició de trombosis, inflamacions i estrès oxidatiu. Una altra funció essencial del glicocàlix, a través de les forces que exerceix la sang a sobre seu, és enviar informació a l’interior de les cèl·lules que formen part de les parets dels vasos sanguinis (endoteli), per a què en modifiquin la seva forma, mida i altres propietats, i així  el transport de sang sigui l’òptim en tot moment i circumstància. A més a més, el glicocàlix també intervé en la regulació  del  creixement i migració d’aquestes cèl·lules endotelials al llarg de tot el cos.
 
El paper vital del glicocàlix es posa de manifest quan aquest recobriment desapareix en part o totalment(2,3): l’aterosclerosis s’inicia ràpidament i les plaques d’ateroma ben aviat bloquegen el pas de la sang. També s’ha relacionat la seva pèrdua amb els ictus cerebrals, la hipertensió, la preeclàmpsia i les infeccions bacterianes més  greus: alguns bacteris produeixen toxines que malmeten el glicocàlix com estratègia per  poder  penetrar a peu pla en tots i cada un dels racons del cos humà. Investigacions fetes recentment al 2019 han constatat que en cas de contreure la malària, si el glicocàlix es fa malbé, les probabilitats de sobreviure del pacient disminueixen dràsticament(4).  El glicocàlix juga un paper molt important en el creixement i  migració de cèl·lules tumorals (metàstasis) segons estudis recents. Així mateix, indicis molt sòlids apunten a que moltes de les complicacions que van apareixent en el temps amb la diabetis (lesions oculars que poden desembocar  en ceguera, lesions en els ronyons, lesions en els nervis i petits vasos  que poden conduir al peu diabètic i la gangrena), provenen del fet que la malaltia deteriora significativament el glicocàlix dels microcapil·lars(1).

 Així doncs, el glicocàlix s’ha convertit en una diana terapèutica a tenir molt en compte en les investigacions destinades a curar o pal·liar les complicacions de certes malalties que fustiguen a  la humanitat. Tot i l’interès generat,  el gran problema, cinquanta cinc anys després del descobriment del glicocàlix en els mamífers, és què en molts aspectes el glicocàlix encara és un gran desconegut. El menyspreu inicial a la seva importància,  la seva fragilitat, petita mida, i el fet que observar-lo en acció sigui molt difícil en estudis en viu, són factors que han contribuït a que a dia d’avui hi hagi llacunes de coneixement molt importants sobre el seu funcionament, els mecanismes associats al seu emmalaltiment i com aquest provoca disrupcions en la resta del cos. Aquestes mancances provoquen que els avenços mèdics que es produeixen siguin més el resultat del lent procès d’aprenentatge per assaig i error que d’una investigació esperonada per  un enteniment fonamental d’aquest complex òrgan. Sens dubte, conèixer millor com funciona el complex glicocàlix  contribuiria a accelerar substancialment els avenços mèdics.
 

DESCRIPCIÓ ABREUJADA DE LA RECERCA QUE ES DUU A TERME EN EL PROJECTE

A la UIB, en el nostre grup de recerca de Física Computacional Avançada (ACP) ens hem proposat contribuir  a millorar el coneixement què es té sobre el glicocàlix i les malalties associades.  Donada la dificultat d’estudiar i extreure conclusions  d’estudis en viu,  hem decidit adreçar el problema mitjançant simulacions numèriques que permetin modelar en gran detall com es comporta el glicocàlix quan està sotmès al pas d’un fluid similar a la sang. Per aconseguir aquest detallat model «in silico» del glicocàlix, el primer que  cal és idear i construir nous algoritmes que  permetin simular en un temps raonable aquest  sistemes tan grossos i complicats, amb  tot el detall necessari per obtenir resultats fidedignes i quantitatius.  Aquesta ha estat la primera tasca realitzada en el nostre projecte «GLICOSIM»(5): hem aconseguit les eines computacionals necessàries, que en breu estaran també  a  l’abast d’altres grups  interessats, i ara amb  l’ajut d’aquestes noves eines estam investigant en detall dos fenòmens bàsics però escassament entesos:  com el glicocàlix modifica les propietats dels fluids i glòbuls vermells que circulen per l’interior dels microcapil·lars, i el rol del glicocàlix en l’inici de la  formació de dipòsits obstructius dins dels microcapil·lars. Són només unes primeres  passes cap a l’enteniment total del glicocàlix, però que sens dubte ens aproparan a tots fermament cap  l’objectiu final.


[1]  S. Dogné et al.,  Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2018;38: 1427-1439.
[2] R. Mitra et al., Curr Atheroscler Rep 2017; 19: 63.
[3]  J.M. Tarbell et al, J Intern Med 2016; 280: 97–113.
[4] T.W. Yeo et al, Clinical Infectious Diseases  2019;69(10):1712–20.
[5] Projecte de I+D (excel·lència)  DPI2017-86610-P finançat pel Ministeri d’Economia i Competitivitat  MINECO/AEI/FEDER,UE.