Modellistica Computazionale dell'Elettrofisiologia Cardiaca: dalla Cellula al Paziente

Le malattie cardiache e cardiovascolari sono ad oggi la causa principale di morte nel mondo. Tuttavia, i meccanismi ionici responsabili di aritmie o di altre malattie cardiache non sono ancora del tutto conosciuti: questo spesso porta a una minore o mancata efficacia delle terapie attualmente disponibili, e lascia numerose domande aperte per gli elettrofisiologi. Inoltre, la difficoltà di acquisizione dei dati sperimentali rimane ancora uno dei problemi più grandi in questo campo. Infatti la maggior parte dei dati vengono raccolti in vitro e/o utilizzando modelli animali come coniglio, ratto o cane, sebbene l’obiettivo ultimo sia quello di una più completa comprensione del comportamento elettrico del cuore in vivo e nell’uomo, in condizioni sia fisiologiche sia patologiche. In questo contesto, la modellistica computazionale costituisceuno strumento indispensabile: infatti, le simulazioni in silico permettono di superare, almeno in parte, i limiti sperimentali, e di investigare i meccanismi ionici alla base di specifici fenomeni a diversi livelli (singola cellula, tessuto, intero cuore). Una volta validati sui dati sperimentali, i modelli matematici possono essere dunque utilizzati per fare predizioni, testare ipotesi e valutare l’efficacia di eventuali interventi farmacologici. Lo scopo di questa tesi di dottorato è stato quello di applicare tecniche di modellistica matematica a problemi di elettrofisiologia cardiaca, in particolare utilizzando modelli di potenziale d’azione (PA) umano in tre diversi contesti: variazioni elettrolitiche nel sangue, effetti della terapia dialitica sul cuore e cardiomiopatia ipertrofica.