Al combinar datos sobre los ojos del paciente con optometría con métodos computacionales avanzados, los investigadores de la Universidad de Indiana han creado un modelo virtual de diabetes en el tejido.
Los resultados, reportados en la revista PLOS Biología Computacional , muestre con precisión cómo una pequeña proteína que puede dañar o hacer crecer los vasos sanguíneos en el ojo causa pérdida de visión y ceguera en personas con diabetes. El estudio también podría conducir a un mejor tratamiento para la retinopatía diabética, que actualmente requiere múltiples procedimientos invasivos queno siempre son efectivos a largo plazo
La investigación fue realizada por científicos de la Escuela de Optometría de IU y el Instituto de Biocomplejidad de la Escuela de Informática y Computación de IU.
Una causa común de pérdida de visión en personas con diabetes, la retinopatía diabética es responsable del 1 por ciento de toda la ceguera en todo el mundo y una de las principales causas de ceguera en adultos estadounidenses.
"Con la epidemia actual de diabetes en adultos, el número de personas con daño de la visión a causa de la diabetes seguirá aumentando", dijo Thomas Gast, oftalmólogo y científico principal de la Facultad de Optometría de IU, autor principal delestudio ". Este documento establece una ruta paso a paso desde los niveles elevados de azúcar en la sangre de un diabético hasta las complicaciones vasculares en el ojo. Desde el punto de vista terapéutico, comprender una enfermedad puede conducir a mejores tratamientos".
Una de las principales formas en que la retinopatía diabética amenaza la visión es el edema diabético. En esta condición, los vasos más pequeños que suministran oxígeno a la retina se escapan, lo que hace que el líquido se hinche en el área central de la retina y afecte el tipo de visión requerida para actividades precisas como la lectura.
Esto sucede porque la pérdida del flujo sanguíneo en un vaso hace que disminuya el nivel local de oxígeno, lo que estimula la producción local de factor de crecimiento endotelial vascular, o VEGF, una proteína que en la mayoría de los tejidos causa el crecimiento de nuevos vasos sanguíneos para reparar el dañoSin embargo, en una retina con niveles elevados de azúcar, en lugar de reparar el daño, los médicos observan una cascada de daños que se propaga desde el vaso bloqueado inicial. La tasa y el área de la progresión del daño también varían mucho entre los pacientes de una manera aparentemente impredecible.
El modelo de retina virtual en el estudio de IU proporciona la primera evidencia sólida de por qué este patrón de progresión de la enfermedad es tan variable, y predice dónde ocurrirá el daño a continuación. Muestra que el bloqueo de un vaso causa una pérdida local de oxígeno en elretina, que desencadena la liberación de VEGF que se extiende sobre una región más grande, lo que, a su vez, aumenta la probabilidad de bloqueo en los vasos circundantes, creando un "efecto dominó".
La propagación del daño de una región a otra depende del patrón detallado de los vasos sanguíneos en cada paciente y la cantidad de sangre que transportan, los cuales varían mucho de una persona a otra. Según la estructura vascular específica del paciente, los científicos de la UI,"El nuevo modelo calcula cuánto un bloqueo en un vaso sanguíneo aumentará la probabilidad de bloqueo en cada vaso vecino. Como resultado, su programa predice la tasa y el patrón específicos de este daño vascular en cascada en el individuo".
El tratamiento actual para detener esta propagación, llamado fotocoagulación con láser, coloca una cuadrícula de quemaduras de aproximadamente 1 milímetro cuadrado uniformemente en la parte posterior de la retina fuera del área de buena visión. Estas quemaduras destruyen áreas de retina que consumen oxígeno, permitiendo que el oxígeno extrase mueven hacia la retina desde los vasos más profundos detrás de la retina. También crean puntos ciegos y muchos pacientes requieren múltiples tratamientos que pueden afectar su visión lateral y nocturna.
"Nuestro análisis sugiere que el tratamiento de la retina con una gran cantidad de quemaduras con láser muy pequeñas podría prevenir esta pérdida progresiva 'similar al dominó' de los pequeños vasos sanguíneos de la retina y prevenir la elevación del VEGF y las principales complicaciones de la retinopatía diabética", dijo el Dr.Dijo Gast.
Esta terapia individualizada colocaría estratégicamente "cortafuegos" de quemaduras mucho más pequeñas alrededor de las áreas desde las cuales el modelo predice que el daño vascular se extenderá en ese paciente, reduciendo en gran medida la cantidad total de daño y reduciendo la probabilidad de que el daño se extienda entre las quemaduras ypropagarse a pesar del tratamiento. El equipo de IU ahora está planeando estudios en animales y, en última instancia, buscará que otros se asocien en ensayos clínicos que implementen el nuevo tratamiento en humanos.
También señalan que el mismo mecanismo que causa daño a los vasos sanguíneos del ojo puede causar daño diabético a los riñones y los nervios.
"Nuestro objetivo no es solo proporcionar respuestas sobre una enfermedad o proceso biológico, sino proporcionar una herramienta que permita a los investigadores responder a muchos tipos de preguntas", dijo James Glazier, director del Instituto de Biocomplejidad de IU, quien también es autoren el documento, así como en otro artículo reciente que describió computacionalmente los mecanismos subyacentes a la enfermedad poliquística del riñón: "Ningún esfuerzo en ningún otro lugar intenta proporcionar una solución general para desplegar tejidos virtuales en una amplia gama de preguntas biomédicas significativas".
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Materiales proporcionado por Universidad de Indiana . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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