Al combinar un innovador modelo matemático con la experiencia clínica en los trastornos de la motilidad esofágica, un equipo de investigadores japoneses de la Universidad de Kyushu ha conseguido desvelar cómo se producen los movimientos esofágicos durante la deglución: es un paso importante para encontrar nuevos tratamientos que eviten la dificultad para tragar.
En el estudio que difunde Royal Society Open Science, sus autores recuerdan que la motilidad esofágica son las contracciones musculares coordinadas del esófago que transportan alimentos y líquidos desde la garganta hasta el estómago.
Cuando estos movimientos no funcionan correctamente, los clínicos hablan de trastornos de la motilidad esofágica, que pueden causar síntomas como dificultad para tragar, dolor torácico y reflujo.
Es bien sabido que, para la mayoría de las personas, tragar alimentos y líquidos es algo natural, pero para otras este proceso tiene dificultad. Así, este equipo ha recreado, gracias a un modelo matemático, los movimientos musculares del esófago que ocurren durante la deglución, así como la dinámica muscular observada en diversos trastornos de la motilidad esofágica, lo que revela información sobre sus causas subyacentes y abre nuevas vías de tratamiento.
La dificultad para tragar, conocida en la jerga biomédica como disfagia, afecta a millones de personas en todo el mundo e incide considerablemente en la calidad de vida de las personas que la padecen. En ocasiones, provoca desnutrición, deshidratación o incluso complicaciones potencialmente mortales.
Al tragar, se desencadena la peristalsis esofágica, un proceso en el que los músculos del esófago se contraen y relajan involuntariamente en un movimiento ondulatorio, empujando el contenido ingerido hacia el estómago.
Aunque aparentemente simple, los avances recientes en técnicas de observación, como la manometría de alta resolución que mide la presión esofágica, han revelado una complejidad oculta en estos movimientos.
El profesor Takshi Miura, primer autor de este trabajo, explica que “el esfínter esofágico inferior, que es la válvula entre el esófago y el estómago, actúa como un interruptor, abriéndose solo en el momento oportuno para dejar pasar los alimentos. Además, al tragar varias veces seguidas, las degluciones se suprimen mutuamente y solo se transmite la última contracción, un fenómeno conocido como inhibición deglutoria. Sin embargo, no contábamos con un modelo que pudiera recrear todos estos complejos movimientos esofágicos o trastornos de la motilidad esofágica”.
En colaboración con especialistas de las universidades de Josai y Hokkaido, este equipo se basó en ecuaciones matemáticas sencillas en combinación con manometría de alta resolución, para crear un modelo que imita todo el proceso de motilidad esofágica.
El modelo incluye la señalización que se produce en el cerebro y en las redes nerviosas locales del esófago, así como la contracción y relajación de los músculos esofágicos y el esfínter esofágico inferior.
Al ajustar algunos parámetros clave en sus ecuaciones (como la fuerza de las señales nerviosas, el umbral de activación de los nervios o la fuerza de las contracciones musculares), los investigadores también pudieron simular una amplia gama de trastornos conocidos descritos en la Clasificación de Chicago, el esquema internacional de referencia para los trastornos de la motilidad esofágica.
Las implicaciones son de gran alcance. En el futuro, los clínicos utilizarán una versión más avanzada de este modelo, para identificar múltiples causas potenciales para cada paciente.
En este sentido, el profesor Miura subraya que, «al modificar sistemáticamente los parámetros del modelo, podríamos identificar numerosas causas potenciales que podrían provocar los síntomas del paciente, mientras que un médico solo podría sugerir una o dos. Esto amplía el número de vías para tratar el trastorno».
El modelo también podría allanar el camino hacia el descubrimiento de fármacos, simulando los efectos de los medicamentos para diferentes trastornos de la motilidad esofágica antes de que lleguen a los ensayos clínicos.
Sin embargo, el modelo actual aún presenta algunas limitaciones para su uso clínico. Por ejemplo, solo examina cómo se produce la deglución al ingerir líquidos, en lugar de alimentos. «Una vez que se añaden los alimentos, hay muchos factores a considerar, como el tamaño, la forma y la textura de los mismos, y cómo deforman la forma del esófago. Esto aumenta considerablemente la complejidad del modelo», explica Miura.
Este modelo matemático solo considera la contracción muscular en una dimensión, desde la boca hasta el intestino. El siguiente paso será conseguirlo en dos dimensiones para capturar patrones aún más complejos de movimiento esofágico, como el esófago en martillo neumático, donde se retuerce y distorsiona debido a las violentas contracciones musculares.
Por último, estos investigadores hacen hincapié en que proporcionan «un modelo biológicamente plausible y analíticamente manejable para comprender las características únicas del peristaltismo esofágico».
Hasta donde saben -añaden-, este es el primer estudio de modelado que aborda la generación de la transmisión unidireccional del pulso del peristaltismo esofágico humano. Los modelos mecánicos publicados previamente definen la velocidad del pulso del peristaltismo a priori como este puede analizar cómo se determina la velocidad de las ondas.
Como resultado, pudieron extraer varias hipótesis comprobables del patrón de la frecuencia cardíaca (HRM). Por ejemplo, la contracción prematura se define como una transmisión anormalmente rápida del pulso peristáltico. Los modelos anteriores no pueden analizar este mecanismo, ya que la velocidad de propagación del pulso se predefine, siempre según estos científicos.