Computational Modelling of Cardiac Electrophysiology: from Cell to Bedside

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 pi๠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 pi๠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 ਠstato 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.