Introducción

Teoría Constructal en la Microcirculación: angiogénesis

Carlos Escobar del Pozo

Universidad de Colima

El sistema circulatorio sirve para suministrar oxígeno y nutrientes a los tejidos, así como para llevar el dióxido de carbono a los pulmones. Este sistema ha sido objeto de diversos análisis, desde la edad antigua en donde se pensaba que a través de la sangra fluía el espíritu, pasando por William Harvey que descubre que es un sistema cerrado, hasta la época moderna en la que se están desarrollando sustitutos artificiales de la sangre.

Los esfuerzos por hacer una descripción matemática de la estructura y el flujo dentro del sistema sanguíneo tienen sus inicios con la relación entre presión y gasto establecida por Jean Léonard Marie Poiseuille entre 1838 y 1946 [1]. Por otra parte la relación que existe entre la sangre (hemoglobina) y el oxígeno fue descubierta por G. G. Stokes [2]. Así que el desarrollo de la mecánica de los fluidos ha estado ligada al estudio del sistema circulatorio.

En la actualidad se ha logrado describir el mecanismo de adaptación del sistema circulatorio [3]; en donde se identifican modificaciones en el corto plazo: se modifica el diámetro de las arterias y arteriolas incrementando o reduciendo el flujo de acuerdo a la situación. Y modificaciones a largo plazo en donde se generan nuevos vasos sanguíneos, a esto se le conoce como angiogénesis.

En las adaptaciones a largo plazo se presentan estructuras ramificadas parecidas al delta de un río o a las ramas de los árboles; lo que da lugar a pensar en una organización que podría ser descrita mediante la teoría constructal. Hasta el momento no hay trabajos realizados en este sentido, debido a que no se tiene certeza sobre qué efecto se realiza la optimización, entre los que se cuenta la concentración de oxígeno, el esfuerzo cortante en la pared, la cantidad de óxido nítrico o las propiedades reológicas de la sangre.

La obtención de un modelo que pueda predecir el crecimiento de una red microcirculatoria es de gran interés, ya que con esto se podría describir la evolución de los tumores cancerígenos y tener una mejor idea de cómo detenerlos. Esta aplicación representa un reto para la teoría constructal, que debería de ser abordado desde un punto de vista multidisciplinario.

1. Sutera, S. P., & Skalak, R. The history of Poiseuille’s Law, Annu. Rev. Fluid Mech. 25 (1993) 1 – 19.

2. G.G. Stokes, On the reduction and oxidation of the colouring matter of blood, Proc. R. Soc. Lond. 13 (1864) 355–364.

3. Rachev, A. A model of arterial adaptation to alteration in blood flow. J. Elasticity. 61 (2000) 83 – 111.