Modelos farmacocinéticos utilizados em reconstrução de curvas de atividade temporal

Abstract

Pesquisas recentes, na área de neurociências, procuram compreender como o organismo humano funciona, sendo um de seus maiores desafios, o processo de envelhecimento. Alterações de cunho cognitivo e químico agem no sistema nervoso central, e, quando ocorrem em excesso ou em falta, provocam uma desestabilização no metabolismo. Essa é uma das causas da neurodegeneração de células. Neste trabalho, faz-se considerações acerca das suposições que embasam o aparecimento da Doença de Alzheimer, como a contribuição dos dois principais biomarcadores: a hiperfosforilação da proteína τ e o acúmulo de proteínas β-amiloides. A medida que a inserção da tecnologia permite benefícios na investigação de problemas de saúde, exames de neuroimagem foram desenvolvidos, cada vez mais, de modo seguro e minimamente invasivo. Um exemplo é o PET - positron emission tomography, que apresenta sensibilidade e resolução maior para o processamento de imagens. Nessa obtenção, desenvolveram-se radiofármacos característicos, como o [18F] − FDG e o [11C] − PiB, que são ligados aos biomarcadores da doença. A modelagem do processo pode ser feita, matematicamente, através de transportes por compartimentos. A resolução das equações diferenciais ordinárias envolvidas podem ser feitas pelo uso de transformada, e transformada inversa, de Laplace. Nos estudos que vem sendo realizados, utiliza-se um problema inverso, pois, a partir da obtenção de dados de exames reais, das concentrações dos radiofármacos, estima-se, via regressão nãolinear, os parâmetros que representam as taxas de variação da concentração entre compartimentos, chegando então às concentrações de entrada. Utiliza-se, então, um método computacional que auxilie nos cálculos dessa estimação para o ajuste de curvas, utilizando método de diferenças finitas.

Recent researches in neurosciences try to understand how the human organism works, being one of its biggest challenges, the aging process. Cognitive and chemical alterations act on the central nervous system, and when they occur in excess, or lack, can cause a destabilization of the metabolism. This is one of the causes of cell neurodegeneration. In this work, considerations are made about the assumptions that support the appearance of Alzheimer’s Disease, such as the contribution of the two main biomarkers: the hyperphosphorylation of the τ protein and the accumulation of the β-amyloid proteins. As the insertion of technology allows benefits in the investigation of health problems, neuroimaging exams have been developed, increasingly, in a safe and minimally invasive way. An example is PET - positron emission tomography, which has higher sensitivity and resolution for image processing. In this way, characteristic radiopharmaceuticals were developed, such as [18F] − FDG and [11C] − PiB, which are linked to disease biomarkers. The modeling of the process can be done, mathematically, through transports by compartments. The resolution of the involved ordinary differential equations can be done by the use of transform, and inverse transform, of Laplace. In studies that have been carried out, an inverse problem is used, since, based on data obtained from real exams, the concentrations of radiopharmaceuticals, it is estimated, via non-linear regression, the parameters that represent the rates of variation of the concentration between compartments, reaching the input concentrations. Then, a computational method is used that helps in the calculations of this estimation for curve fitting, using the finite difference method.