Aplicación de Sensibilidad Paramétrica en la Síntesis de Mecanismos Metabólicos

GATICA, JORGE; WANG, Y.; COLOMBO, MAURICIO A.; MELE, FERNANDO DANIEL; HERNÁNDEZ, MARÍA ROSA

Valle Hermoso, Córdoba, Argentina

Otro; I Reunión Interdisciplinaria de Tecnología y Procesos Químicos (RITeQ); 2008

Universidad Nacional del Sur

Los modelos mecanísticos desarrollados a través de balances de materia y cinéticasbioquímicas constituyen en la actualidad herramientas útiles para dilucidar aspectoscuantitativos y cualitativos de procesos metabólicos. Los modelos matemáticos resultantes, engeneral dinámicos, se caracterizan por ser modelos a parámetros distribuidos donde variasespecies químicas interactúan a través de reacciones y flujos bioquímicos.Debido a las dificultades asociadas para obtener físicamente los parámetros cinéticos a cadauna de las reacciones bioquímicas individuales, es común utilizar balances de flujosbioquímicos para reducir la incertidumbre de estos modelos. A pesar del potencial de estasmetodologías como herramientas predictivas, para su uso eficiente y para el desarrollo demodelos robustos, es necesaria la incorporación de restricciones termodinámicas y conceptosde sensibilidad paramétrica. Esta presentación se enfoca en la integración de estos principiosdentro de una metodología sistemática de estimación de parámetros. La formulación delmecanismo metabólico que describe procesos bioquímicos en el tejido cerebral de losmamíferos ha sido elegida como ejemplo ilustrativo.A diferencia de los procesos metabólicos en el hígado, corazón, o sistema muscular demamíferos, el metabolismo de glucosa, acido láctico, y cetonas en el tejido cerebral sereconoce que sigue un modelo de compartimentos. Esta característica agrega la incertidumbreasociada con los mecanismos de transporte y niveles metabólicos en cada compartimento. Enefecto, la idea convencional de que la oxidación de glucosa provee el combustible parasostener la mayoría de la actividad asociada con el metabolismo energético en las neuronas,ha sido recientemente rebatida por una nueva hipótesis sobre los mecanismos de transporteque nutren las células cerebrales. Esta nueva hipótesis sugiere que el sustrato oxidativoprincipal en las neuronas es el acido láctico producido en los astrocitos, donde se metabolizala mayoría de la glucosa provista por la irrigación sanguínea del tejido cerebral.En este trabajo, se ilustra la formulación de un modelo mecanístico que describe estosprocesos. La metodología combina restricciones termodinámicas y principios de sensibilidadparamétrica para reducir la incertidumbre asociada con la incorporación de mecanismosadicionales de transporte y la característica compartimental del modelo matemático.