Un modelo matemático anticipa la formación de glóbulos rojos
La Universidad de Valladolid colabora en una investigación conjunta para calcular cómo el organismo recupera eritrocitos ante una anemia
Dado que las matemáticas son el lenguaje del Universo, ¿se podría modelizar la naturaleza? La biomatemática trata de dar respuesta a esta pregunta, representando y modelizando procesos biológicos, tanto macros, como el comportamiento demográfico de poblaciones, como micros, como la reproducción de células cancerígenas. Recientemente, un equipo de la Universidad de Valladolid (UVa), en colaboración con la Universidad de Lyon I – Claude Bernard, he mejorado un modelo matemático para anticipar la formación de glóbulos rojos. Esta investigación es relevante para conocer la recuperación de procesos como la anemia, en la que se produce una disminución problemática de estos eritrocitos, como también son conocidas las células sanguíneas portadoras de oxígeno.
La eritropoyesis es el proceso de creación de estos eritrocitos. Sucede en la médula ósea, en el interior de los huesos planos y largos. Existen modelos matemáticos desde hace treinta años que tratan de explicar los mecanismos reguladores de un proceso muy complejo: las producción de glóbulos rojos es constante y el organismo la debe controlar según sus necesidades. Si sucede un episodio de anemia, los riñones lanzan un factor de crecimiento llamado eritropoyetina (EPO) y permite que el porcentaje de los hematíes, otro nombre de los glóbulos rojos, se recupere hasta los valores medios.
Estos modelos matemáticos han ido ganando complejidad con el tiempo. El análisis numérico y la biología avanzan progresivamente gracias a los nuevos conocimientos generados, y ambos representan las dos piernas sobre las que caminan las biomatemáticas. “Es el modelo matemático más complejo al que nos hemos enfrentado”, explica Óscar Angulo, responsable de la investigación. El grupo de investigación de la UVa dispone de personal procedente del Departamento de Matemática Aplicada y se dedican al análisis numérico y ecuaciones en derivadas parciales. “Aquí nos enfrentamos a un problema no lineal y no local de valor inicial y frontera en el ámbito de las ecuaciones en derivadas parciales acoplado con sistemas dinámicos, que debimos resolver”.
Modelo antes de la experimentación
Matemática aplicada
El grupo de investigación reconocido de la UVa tiene casi treinta años de experiencia en desarrollos de matemáticas aplicadas a la vida. Su impulsor inicial, el catedrático Juan Carlos López Marcos, publicó el primer trabajo sobre modelos que explicaban el impulso nervioso a finales de la década de los 80. “Tratamos de resolver modelos y de realizar el análisis numérico de los métodos, pero también estamos interesados en la aplicabilidad de estos trabajos matemáticos. A través de fórmulas se pueden explicar sucesos biológicos en diferentes escalas, desde el comportamiento de plagas, o la evolución de poblaciones de animales, vegetales o humanos, a procesos biológicos internos”, resume el doctor Angulo. Las ciencias naturales tienen en las matemáticas la gramática de ese lenguaje en el que está escrito el Universo.
Bibliografía
Ó. Angulo, O. Gandrillon, F. Crauste. ‘Investigating the role of the experimental protocol in phenylhydrazine-induced anemia on mice recovery’. Journal of Theoretical Biology. 437 (2018) 286-298. https://doi.org/10.1016/j.jtbi.2017.10.031
Ó. Angulo, F. Crauste, J.C. López Marcos. ‘Numerical integration of an erythropoiesis model with explicit growth factor dynamics’. Journal of Computational and Applied Mathematics. 330 (2018) 770-782. https://dx.doi.org/10.1016/j.cam.2017.01.033
