Academia Mexicana de Ciencias
Boletín AMC/024/17
Ciudad de México, 30 de enero de 2017

• La diabetes mellitus provoca disminución de la variabilidad de la frecuencia cardiaca y hace que aumente la variabilidad de la presión arterial, esta información podría contribuir a la detección temprana, a través del estudio de la dinámica cardiovascular, de esta y otras enfermedades.

Los sistemas complejos en el campo de la medicina pueden incluir desde el análisis de series de tiempo de monitoreo de variables fisiológicas, hasta el modelaje matemático, para entender la fisiología del envejecimiento humano o de las enfermedades crónico degenerativas, como la diabetes.
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Cuando los médicos realizan un diagnóstico generalmente se basa en síntomas, y cuando esto ocurre es porque el paciente ya está enfermo, por ello sería importante detectar la presencia o el inicio de una enfermedad antes de que el afectado manifieste síntomas, sin que esto signifique el reemplazo del diagnóstico médico. En este sentido, el doctor Ruben Fossion, del Instituto de Ciencias Nucleares y del Centro de Ciencias de la Complejidad (C3) de la UNAM, estudia desde la perspectiva de los sistemas complejos las enfermedades crónico degenerativas, entre ellas la diabetes y la fragilidad asociada al envejecimiento.

Existen diferentes formas de diagnosticar la diabetes, una de ellas es la prueba de glucosa plasmática en ayunas, en la que se mide el nivel de azúcar en la sangre cuando no se ha ingerido alimento en las últimas ocho horas; otra es la prueba de tolerancia a la glucosa oral, en la cual se mide el nivel de glucosa en la sangre antes de tomar una bebida dulce y dos horas después de tomarla.

Son análisis no del todo amigables con los pacientes, por lo que otra alternativa podría ser estudiar la dinámica cardiovascular en personas sanas y personas que tienen diabetes o prediabetes, ya que “se sabe que esta enfermedad ataca al sistema nervioso autónomo, el cual controla entre otras funciones la frecuencia cardiaca —número de veces que el corazón se contrae en un minuto— que puede ser medida de manera no invasiva a través de un electrocardiograma. Se trata de un estudio fácil, no invasivo, rápido, más amigable y que permite cuantificar el estado de salud de las personas, y así tener una idea de si pueden tener diabetes o no”.

En el artículo Heart Rate and Systolic Blood Pressure Variability in the Time Domain in Patients with Recent and Long-Standing Diabetes Mellitus, en el que participó el doctor Fossion, se concluye que la diabetes afecta, aunque de manera diferente, la dinámica de la frecuencia cardiaca y la presión arterial —presión de la sangre contra la pared de las arterias—, dos componentes del sistema cardiovascular.
La diabetes mellitus provoca una disminución de la variabilidad de la frecuencia cardiaca y hace que aumente la variabilidad de la presión arterial, esta información podría contribuir a la detección temprana, a través del estudio de la dinámica cardiovascular, de las enfermedades crónico degenerativas como la diabetes.

Establecido lo anterior, una de las direcciones que toma el trabajo del doctor Fossion es el estudio del funcionamiento de los mecanismos homeostáticos de nuestro organismo. La homeostasis es un concepto central en la medicina y se refiere a las diferentes variables fisiológicas, entre ellas las llamadas vitales, como son la temperatura interna del cuerpo y la presión arterial, mismas que se tienen que mantener constantes a pesar de los cambios en el ambiente, esto indica que se tiene que conservar la constancia del medio interno del cuerpo sin importar las condiciones del entorno.

“Existen otras variables fisiológicas a las que llamo adaptativas y sus funciones son absorber las variaciones del ambiente, como la frecuencia cardiaca, lo que va a permitir que las variables vitales se mantengan constantes”, explicó el presidente de la División de Física Médica de la Sociedad Mexicana de Física Médica, quien busca llevar su investigación hacia el estudio de otros mecanismos homeostáticos, tal es el caso de la glucosa en la sangre que es regulada por la hormona insulina y la hormona glucagón, y que de manera similar sirven para absorber variaciones y mantener el nivel de la glucosa constante.

Sistemas complejos
Los sistemas complejos son un área de las ciencias todavía en desarrollo y pueden ser comparados con una caja de herramientas que incluye desde el análisis de series de tiempo del monitoreo de variables fisiológicas, hasta el modelaje matemático con ecuaciones no-lineales, señaló el especialista en sistemas dinámicos y sistemas complejos.

Para estudiar los sistemas complejos se requiere de un enfoque multidisciplinario porque la ciencia se ha vuelto tan complicada que un solo investigador, desde una sola disciplina, no puede abarcar todas las áreas del conocimiento. Así, los sistemas complejos pueden ser aplicados a la medicina para entender la fisiología del envejecimiento humano o de las enfermedades crónico degenerativas, como la diabetes.

En este sentido, una de las aportaciones de la física a la medicina es el análisis estadístico empírico de los datos, ya que la medicina por lo general se basa en aspectos cualitativos. Entonces desde la física se puede sintetizar en ecuaciones y modelos matemáticos el conocimiento que tienen los médicos de los diferentes mecanismos homeostáticos del cuerpo humano, lo que permite a los investigadores hacer predicciones y poder inferir qué pasaría con determinada variable fisiológica en ciertas condiciones, y a su vez hacer comparaciones con los datos experimentales.

“Esto nos sirve para verificar si entendemos cómo funciona la fisiología o algunos aspectos de ella, si hay que corregir algo en los modelos matemáticos o investigar más acerca de los mecanismos fisiológicos”, mencionó Ruben Fossion, galardonado con el Premio Jorge Lomnitz Adler 2016 que otorga el Instituto de Física de la UNAM y la Academia Mexicana de Ciencias.

Además, Fossion es uno de los beneficiarios de las becas Newton Advanced Fellowships, las cuales son apoyadas por el Fondo Newton que promueve el gobierno del Reino Unido a través de las Academias de Ciencias Británicas. Este esquema de financiamiento ofrece a los investigadores de varios países una oportunidad de desarrollar sus habilidades y capacidades en grupos de investigación por medio de entrenamiento, colaboración y visitas recíprocas con un compañero en el Reino Unido.

El proyecto por el que el doctor obtuvo la beca se titula “Pérdida de complejidad de las señales fisiológicas humanas con el envejecimiento y las enfermedades degenerativas”, y trabaja en colaboración con la profesora Maia Angelova de la University of Northumbria en Newcastle.

Fondo Newton
El Fondo Newton cuenta con varias formas de financiamiento. Durante 2014, la Academia Mexicana de Ciencias (AMC) se integró junto con el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt) al Programa Colaboración Internacional Newton-Fund con el fin de realizar estancias de investigación recíprocas entre científicos de ambos países con el propósito de fortalecer su relación en el ámbito de la investigación y la innovación.

Ambos países ofrecen becas para estancias posdoctorales, estancias avanzadas y estancias cortas de investigación. En el caso de México para el 2017, el Conacyt y la AMC ofrecen becas para estancias cortas de investigación dirigidas a investigadores británicos.

Noemí Rodríguez González.