Dissertação

{en_GB=Numerical simulations of atherosclerotic plaque growth using experimental data } {} EVALUATED

{pt=A aterosclerose é uma doença cardiovascular caracterizada pela formação e progressão de uma placa lipídica na camada interna da parede arterial (íntima). Originada por uma longa inflamação crónica, a lesão aterosclerótica é protagonizada por diferentes agentes biológicos consoante a fase de desenvolvimento. Para uma melhor compreensão desta patologia, o presente estudo combina métodos matemáticos, experimentais e computacionais. De modo a visualizar o crescimento da placa, é sugerido um novo modelo matemático baseado em estudos anteriores para descrever, através de equações diferenciais parciais (EDPs), as células e espécies que intervêm na aterosclerose. O nosso foco reside na forma como a acumulação contínua das células massivas (macrófagos, células espumosas e musculares lisas) e fibras de colagéno é modelada na íntima. Para determinar parâmetros do modelo, realizou-se um procedimento experimental em ratinhos saudáveis. Recorreu-se a microscopia intravital para avaliar a aderência ao endotélio dos monócitos circulantes e posterior transmigração (evento determinante na aterogénese). Assim, a metodologia descrita pode ser objeto de estudo de trabalho futuro na monitorização de estenose arterial em ratinhos ateroscleróticos. Para observar o crescimento da placa em geometrias simplificadas durante tempos biológicos relevantes, implementou-se o modelo proposto na secção longitudinal idealizada da coronária descendente anterior esquerda (DAE) e, posteriormente, numa geometria mais realista da bifurcação coronária esquerda. Finalmente, para além do estudo da sua origem (experimental ou estimada), procedeu-se a uma análise de sensibilidade aos parâmetros utilizados no modelo. Os resultados revelam consistência com os observados na literatura, porém, a utilização de parâmetros fisiológicos humanos ainda permanece um desafio. , en=Atherosclerosis is a cardiovascular disease (CVD) characterized by the formation and progression of a lipid plaque inside the arterial wall innermost layer (intima). Originated by a long chronic inflammation, the atherosclerotic lesion is starred by different biological agents according to the stage of plaque development. For a better understanding of this pathology, the present study combines mathematical, experimental and computational approaches. Aiming at visualizing plaque growth, a novel mathematical approach is suggested, starting from previous studies to describe, through partial differential equations (PDEs), cells and species which intervene in atherosclerosis. Our focus regards the way the continuous accumulation of massive cells (macrophages, foam cells and smooth muscle cells) and collagen fibres are modeled inside the intima. To access model parameters, an experimental approach was performed on healthy mice models. We resorted to intravital microscopy to record luminal monocytes endothelial adherence and posterior transmigration (a crucial event during atherogenesis). Thus, the described procedure should be the subject for future work on arterial stenosis monitorization in atherosclerotic mice. Besides, to evaluate plaque growth on simplified geometries during relevant biological lifetimes, the proposed model was implemented in an idealized longitudinal section of a left anterior descending (LAD) artery and, afterward, in a more realistic geometry of left coronary bifurcation. Finally, apart from accessing their origin (experimental or estimated), a sensitivity analysis of our model parameters is also provided. Results show robust consistency with literature; however, the use of accurate human physiological parameters still remains a challenge. }
{pt=Placa aterosclerótica, modelação matemática, equações adveção-reação-difusão, análise de sensibilidade, microscopia intravital, en=Atherosclerotic plaque, mathematical modelling, advection-reaction-diffusion equations, sensitivity analysis, intravital microscopy}

Novembro 26, 2018, 10:30

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

Ana Rosa Miranda dos Santos Silva Herdade

Instituto de Bioquímica /Faculdade de Medicina, Universidade de Lisboa

Professor Auxiliar

ORIENTADOR

Jorge Filipe Duarte Tiago

CEMAT - Instituto Superior Técnico

Doutor