Miquel Marchena Ango defiende su tesis basada en un modelo matemático para simular células con fibrilación auricular

El latido del corazón se produce gracias a la sincronización de la contracción de las células cardíacas. Una disregulación en este mecanismo puede producir episodios de contracción cardíaca anormales. El origen de estas anormalidades viene dado normalmente a nivel subcelular, donde el calcio es el ión más importante que controla la contracción celular. La regulación de la concentración de calcio viene determinada por los receptores de rianodina (RyR), los canales de calcio que conectan el citosol y el retículo sarcoplasmático. Los RyRs abren y se cierran aleatoriamente con una probabilidad que depende del calcio. Los eventos locales de liberación de calcio se conocen como sparks y son debidos a la apertura de uno o más RyRs. Así pues, es crucial tener un conocimiento profundo tanto de las características espacio-temporales de los patrones de calcio como del rol que juegan los RyRs para entender la transición entre las células sanas y las no sanas.

El objetivo de la Tesis ha sido comprender los cambios que se producen a nivel subcelular que, en estadios avanzados, inducen la transición a la fibrilación auricular (AF). Para resolver el problema, se ha desarrollado y validado un modelo matemático subcelular de células auriculares que incluye las corrientes electro-fisiológicas así como las estructuras subcelulares fundamentales. La alta resolución del modelo ha permitido estudiar las características espacio-temporales del calcio tanto en células estimuladas como en condiciones de equilibrio. Las simulaciones demuestran la relevancia de la agrupación de RyRs en clusters que, en distribuciones heterogéneas de RyRs, producen macro-sparks. Estos macro-sparks pueden producir contracciones ectópicas en condiciones patológicas. La incorporación de moduladores de los RyRs al modelo produce una distribución espacial no uniforme de sparks, tal y como se ha observado en células con AF. En este sentido, la calsecuestrina (CSQ) es uno de los buffers fundamentales que modifica la dinámica del calcio. La ausencia de CSQ produce un incremento de la frecuencia de sparks y, cuando hay un exceso de calcio, también fomenta la aparición de oscilaciones globales de calcio. Finalmente, también se ha caracterizado el efecto de la ausencia de invaginaciones de la membrana al citosol, dado que es un efecto observado en células con AF e insuficiencia cardíaca. Con todo, esta Tesis representa un avance para entender los mecanismos que producen AF con un modelo computacional que, en el futuro, puede ser utilizar para complementar estudios in vitro o in vivo, ayudando así a encontrar terapias para este enfermedad.