Modelo computacional del proceso de remodelado óseo en la sutura sagital (2015)
Los procesos de formación y crecimiento de huesos planos y formación e interdigitación de suturas de la calota humana están controlados por una compleja interacción entre factores genéticos, bioquímicos y medioambientales que regulan la síntesis y reabsorción de hueso durante el desarrollo prenatal y la infancia. A pesar de que diversos estudios han demostrado experimentalmente el rol de los principales factores bioquímicos en estos procesos, aún no se conocen los mecanismos subyacentes que los controlan. Por lo tanto, este trabajo propone un modelo matemático de los procesos de formación de huesos planos y suturas, tomando en cuenta varios eventos biológicos. Inicialmente, se modela el crecimiento de los huesos planos y la formación de suturas y fontanelas como un sistema de reacción difusión entre dos proteínas: TGF-β2 y TGF-β3. La primera es expresada por osteoblastos y permite la diferenciación de células mesenquimales adyacentes en los frentes de los huesos planos. La segunda es expresada por células mesenquimales en las suturas e inhibe su diferenciación hacia osteoblastos en los frentes de los huesos. La interdigitación de las suturas es modelada utilizando un sistema de ecuaciones de reacción difusión que genera patrones espacio-temporales de formación y reabsorción de huesos mediante dos moléculas (Wnt y Esclerostina), las cuales controlan la diferenciación de células mesenquimales a osteoblastos en estos sitios. Los resultados de las simulaciones predicen el crecimiento de los huesos planos a partir de centros de osificación, la formación de suturas y fontanelas, y la generación de eventos de formación y reabsorción de hueso que dan lugar a los patrones interdigitados. Estas etapas fueron modeladas y resueltas mediante el método de los elementos finitos. Los resultados de la simulación coinciden con las características morfológicas de los huesos planos y suturas de la calota durante el desarrollo prenatal y la infancia humana.