Introduccion sobre modelos matemáticos sobre la patogénesis y tratamiento del VIH
La dinámica entre las infecciones del virus y el sistema inmune involucran varios componentes diferentes y son multifactoriales. En dicho escenario, los principios que gobiernan la dinámica y el resultado de la infección no pueden ser comprendidos por un razonamiento verbal o gráfico. Los modelos matemáticos proporcionan una herramienta necesaria para elaborar un conjunto de suposiciones y seguirlas hacia conclusiones lógicas y precisas, que nos permiten generar nuevas hipótesis, sugerir experimentos, y medir parámetros cruciales.
Un ejemplo particular es la infección del VIH. Las interacciones entre el VIH y el sistema inmune son mucho más complejos comparados respecto a otras infecciones. Mientras la respuesta del sistema inmune tiene la capacidad de luchar contra el virus, la infección del VIH afecta a las células T, los linfocitos CD4, que son el componente central de la generación de la respuesta inmune específica. Dependiendo del correceptor usado, el VIH puede infectar otras células del sistema inmune, como macrófagos y células dendríticas, que están involucradas en la generación de la inmunidad antiviral. Además, las respuestas inmune subóptimas se desarrollan de forma temprana durante la fase aguda de la infección y puede contribuir a la persistencia vírica y a habilitar la mutación del virus y evolucionar. La enfermedad permanece asintomática durante años antes de que la carga viral se incremente y la población de células T CD4 caigan a niveles bajos provocando AIDS (Síndrome de Inmunodeficiencia Adquirida). La progresión de la enfermedad está asociada con la evolución de variantes virales específicas que son más virulentas y patógenas (la evolución de tropismos fuertes de células T escapan de las respuestas inmunes, más rápido que la replicación viral y a mayor grado de citopaticidad). Las terapias con anti-retrovirales han sido usadas satisfactoriamente para suprimir la replicación viral y retrasar el progreso de la enfermedad en varios pacientes. Actualmente, esos anti-retrovirales actúan mediantes dos mecanismos: son inhibidores de la retrotranscriptasa, por lo que interfieren en el proceso de retrotranscripción y previenen la infección celular; son inhibidores de proteasa y previenen del ensamblaje de nuevos virus infectivos en una célula infectada. A pesar de que el VIH se integra en nuestro genoma, sin embargo, las células infectadas permanecen inalteradas y proporcionan un reservorio viral. Mientras la mayorías de células infectadas tienen una vida corta, varias células son infectadas latentes y tienen una vida muy larga. Además, la erradicación del virus pro anti-retrovirales no es posible durante el tiempo de vida del hospedador. Esto se debe a que la administración continua de estas sustancias están asociadas con varios problemas como efectos secundarios y la generación de resistencia a ellos, más recientemente los esfuerzos en investigación han estado dirigidos a encontrar regímenes terapéuticos que aceleren la respuesta inmunitaria específica frente al VIH.
En este artículo, mostramos como los modelos matemáticos pueden utilizarse para comprender la dinámica de la infección por VIH y la terapia. Comenzamos describiendo un modelo básico de la infección vírica y continuamos mostrando como fue usado para conseguir ideas cruciales respecto a la dinámica durante la fase asintomática de la enfermedad. Exploramos como la evolución del VIH puede conducir a la progresión de la enfermedad, y como los modelos matemáticos pueden ser utilizados para designar regímenes específicos de tratamiento que pueden acelerar la inmunidad antiviral e inducir un control del virus a largo plazo.