28 research outputs found
Mechanochemical modeling of wound healing: Multiphysics finite element simulations
Introducción Cicatrizaciónn de heridas La cicatrización de heridas es uno de los problemas de salud que afecta a más pacientes en el mundo. Ya se trate de heridas traumáticas o quirúrgicas la correcta cicatrización de las mismas es fundamental para la recuperación de la funcionalidad y apariencia del tejido. La cicatrización comienza horas después de producirse la herida y puede durar meses o incluso años. El proceso de cicatrización se divide habitualmente en tres etapas superpuestas en el tiempo: infamación, epitelización y remodelación (Singer and Clark, 1999). En cada una de estas etapas tienen lugar distintos procesos interrelacionados los cuales están gobernados por diferentes especies celulares y factores químicos. 1. Inflamación: en esta etapa aparecen nuevas especies celulares como los macrófagos y los neutró¿los, encargadas de eliminar el tejido dañado y bacterias, evitando la infección. Simultáneamente comienza la coagulación de la sangre y se forma una matriz provisional de ¿brina (Gurtner et al., 2008). En esta etapa se liberan distintos factores de crecimiento que desencadenan el comienzo de la siguiente etapa (Gray et al., 1995). La etapa de inflamación dura alrededor de 48 horas. 2. Epitelización: esta etapa se caracteriza por la proliferación y migración de varias especies celulares (¿broblastos, mio¿broblastos y células endoteliales, entre otras) hacia el lugar donde se ha producido la herida. El coágulo formado inicialmente se sustituye por tejido granular y posteriormente se sintetiza una nueva matriz extracelular, compuesta en su mayor parte de colágeno, que proporciona mayor soporte mecánico. Durante esta etapa comienza la revascularización de la zona dañada (angiogénesis), mediante la cual se restablece el aporte de oxígeno y nutrientes al tejido (Gurtner et al., 2008). Además en esta etapa se produce la contracción de la herida a causa de las tensiones ejercidas por las células (¿broblastos y mio¿broblastos) en el tejido. Su duración es de entre 2 y 10 días. 3. Remodelación: en esta etapa el colágeno empieza a formar fibras en un principio de manera dispersa, las cuales se van orientando paralelas a las líneas de tensión de la piel y aumentan su resistencia. El tejido final adquiere propiedades cercanas a las de la piel sana, pero sin llegar a recuperar su funcionalidad inicial. La remodelación puede durar meses o incluso años. El proceso de cicatrización está gobernado por fenómenos bioquímicos, pero también está influido por las propiedades mecánicas del tejido y las cargas mecánicas a las que este se encuentra sometido (Aarabi et al., 2007). Esto se debe a que el comportamiento de las células no solo se ve afectado por la presencia de factores químicos en el tejido, sino que también sienten el ambiente mecánico que les rodea y regulan su actividad en función de él (Mitrossilis et al., 2009, 2010). La comunicación con el ambiente mecánico se realiza por medio de los mecanismos mecanosensor y mecanotransductor (Moreo et al., 2008; Ingber, 2006). Otro de los factores determinantes en la cicatrización de heridas es la orientación de la herida en relación a las líneas de tensión de la piel o líneas de Langer (Langer, 1861). Se ha observado que heridas paralelas a estas líneas curan mejor que las heridas que las atraviesan (Motegi et al., 1984), creando cicatrices de menor tamañoo. En situaciones normales, las heridas pasan por las tres fases anteriormente explicadas durante su curación. Sin embargo, existen situaciones en las que la curación de la herida no es posible por medios naturales. Algunos ejemplos son el caso de las heridas causadas por la inmovilidad del paciente o heridas en pacientes con diversas patologías, como queloides o cicatrices hipertró¿cas (Gauglitz et al., 2011), donde la recuperación de las heridas es más complicada y es necesario aplicar diversas terapias para posibilitar la curación como tratamientos de vacío (VAC). En estos tratamientos se coloca un recubrimiento a la herida y se le aplica presiones negativas mediante una bomba de vacío, para acelerar el crecimiento de tejido y con ello la curación (Argenta and Morykwas, 1997; Scherer et al., 2002). La piel En esta tesis se ha estudiado el proceso de cicatrización de heridas en piel. La piel es el mayor órgano del cuerpo y cubre gran parte de su super¿cie externa (Gray et al., 1995). La piel constituye una barrera entre los órganos internos y las agresiones externas y presenta m¿ múltiples funciones, entre ellas el aislamiento inmunológico, térmico y ante la deshidratación (Fore-P¿iger, 2004). Además de su función protectora, la piel alberga numerosos sistemas necesarios para el buen funcionamiento del cuerpo humano. Entre otros se encuentran los sistemas nervioso, sanguíneo y linfático. La piel presenta un grosor de entre 1,5 mm y 4 mm variando en cada zona del cuerpo (Odland, 1991). Está formada por tres capas de distinto grosor y propiedades, de exterior a interior: epidermis, dermis e hipodermis. Las heridas en la piel normalmente atraviesan la epidermis y alcanzan la dermis, pudiéndola traspasar, llegando a la hipodermis en el caso de las heridas profundas. La piel presenta diferentes propiedades mecánicas en función de su localización, orientación y grosor. Gran parte de la estabilidad mecánica de la piel se debe a las fibras de colágeno presentes en la matriz extracelular (MEC) de la dermis, las cuales se encuentran embebidas en una sustancia fundamental formada por proteoglicanos y ¿bronectinas (Gray et al., 1995). Se trata de una red de fibras de colágeno tipo I entretejidas y con un grado de dispersión variable, las cuales tienden a alinearse con las líneas de tensión de la piel o líneas de Langer (Langer, 1861). Además de la matriz extracelular en la dermis se encuentran numerosas especies celulares con distintas funciones. Entre estas son de gran importancia las células endoteliales, ¿broblastos, macrófagos y neutró¿los. La caracterización de las propiedades mecánicas de la piel es un campo de gran importancia, y en los últimos años se han propuesto numerosos estudios y métodos para ello. En este aspecto, tanto los estudios in-vivo como los estudios in-vitro son de gran importancia. Boyer et al. (2007) estudian las propiedades de la piel caracterizada como un material viscoelástico por medio de un dispositivo de microindentación. Otros estudios caracterizan la piel como un material hiperelástico (Delalleau et al., 2008; Annaidh et al., 2012; Gahagnon et al., 2012). Mientras que los estudios in-vivo proporcionan información de la piel en su medio ambiente natural, los estudios in-vitro permiten realizar experimentos más controlados donde distintos aspectos pueden estudiarse de manera aislada. Por ejemplo, Graham et al. (2004) estudia el comportamiento de las fibras de colágeno al ser deformadas y Hinz et al. (2001) estudia el efecto de la tensión en el tejido granular y en la diferenciación de los mio¿broblastos. Trabajos previos En los últimos años varios autores han propuesto numerosos modelos matemáticos de cicatrización de heridas (Tranquillo and Murray, 1992; Olsen et al., 1995; Javierre et al., 2009; Geris et al., 2010; Murphy et al., 2011). Los primeros modelos incluían simulación de los fenómenos bioquímicos que tienen lugar durante la cicatrización (Tranquillo and Murray, 1992). Posteriormente, estos modelos han evolucionado combinando la in¿uencia de la mecánica junto con la bioquímica (Olsen et al., 1995; Javierre et al., 2009). Estos estudios, se han centrado principalmente en la segunda etapa del proceso de cicatrización y más concretamente en el fenómeno de contracción. En la contracción de heridas no solo intervienen los factores biológicos propios de los procesos ¿siológicos, sino que la mecánica juega un papel fundamental en el mismo. Estos modelos siempre han estudiado heridas super¿ciales, simulándolas por medio de modelos planos (Olsen et al., 1995; Javierre et al., 2009; Murphy et al., 2012), centrándose en su área super¿cial y sin tener en cuenta la profundidad de la herida. Además la mayoría de modelos han simpli¿cado la geometría de la herida, estudiando heridas circulares pudiendo suponer axisimetría por lo que el modelo se reduce a una dimensión (Murphy et al., 2011, 2012; Murray et al., 1998; Sherratt and Murray, 1991; Schugart et al., 2008; Olsen et al., 1996). Esta simpli¿cación limita el número de geometrías a las que pueden aplicarse. Por otra parte Javierre et al. (2009) estudia geometrías en dos dimensiones, más cercanas a la realidad. Otro de los fenómenos que tienen lugar durante la cicatrización de heridas y que más se ha estudiado y modelado es la angiogénesis o crecimiento vascular. Pettet et al. (1996a) desarrolló el primer modelo de angiogénesis en cicatrización de heridas, ampliándolo posteriormente para estudiar el efecto de un factor químico en la curación de heridas patológicas (Pettet et al., 1996b). Posteriormente, diversos autores han propuesto diferentes modelos de simulación de la angiogénesis en los que se estudia el efecto de distintos factores bioquímicos (Maggelakis, 2003; Javierre et al., 2008; Schreml et al., 2010a,b; Schugart et al., 2008; Flegg et al., 2009, 2010). Otros autores han incluido el efecto de factores mecánicos combinándolos con la formación vascular (Manoussaki, 2003; Xue et al., 2009). Experimentación Además del desarrollo de múltiples modelos computacionales para el estudio de la cicatrización de heridas, también se ha trabajado en la experimentación relativa a este proceso. En este aspecto pueden distinguirse dos tipos de estudios: in-vivo e in-vitro. El número de estudios in-vivo es muy reducido, debido a la difícil repetibilidad de los ensayos así como a las estrictas restricciones éticas a las que deben someterse estos ensayos. Además, los estudios existentes no se han realizado con pacientes humanos, sino con distintas especies animales como ratas (McGrath and Simon, 1983) o cerdos (Roy et al., 2009). Por este motivo se han propuesto numerosos estudios in-vitro que reproducen de manera controlada los procesos que tienen lugar durante la cicatrización de heridas (Liang et al., 2007). Objetivos y Metodología El objetivo principal de esta tesis es el estudio mediante simulación computacional del fenómeno de cicatrización de heridas en la piel. Para ello se desarrollará e implementará un modelo computacional que permita reproducir el proceso de contracción bajo diferentes condiciones y en el cual se puedan incluir otros procesos que tienen lugar simultáneamente a la contracción de heridas. El modelo desarrollado incluirá el efecto tanto de factores biológicos (células, factores de crecimiento y colágeno) como factores mecánicos (caracterización mecánica de la piel y contracción celular). Para resolver el problema se utilizará el método de los elementos ¿nitos (MEF). El modelo desarrollado constará de dos partes, una correspondiente al análisis bioquímico del proceso y otra relativa al análisis mecánico. En primer lugar, la evolución de las especies bioquímicas que se estudian en el modelo se evalúaa mediante un sistema de ecuaciones de reacción-difusiónn. Por otra parte, el comportamiento mecánico se modela teniendo en cuenta las relaciones mecánicas fundamentales para el modelo constitutivo del material elegido para caracterizar la piel. Estas dos partes se encuentran conectadas mediante un mecanismo mecanosensor y mecanotransductor, que regula el comportamiento de las células en función de variables mecánicas. El modelo permitirá el estudio de distintos tipos de heridas sujetas a distintas condiciones: Adaptación del modelo para el estudio de heridas planas y heridas profundas, en dos dimensiones. Las heridas planas se caracterizan por su área super¿cial, utilizando hipótesis de tensión plana. Las heridas profundas y largas pueden estudiarse a través de su sección transversal, utilizando hipótesis de deformación plana y en ellas se consideran afectadas varias capas de la piel. Utilización de distintos modelos constitutivos (viscoelástico, hiperelástico isótropo e hiperelástico anisótropo) para caracterizar el comportamiento mecánico de la piel. Incorporación de otros fenómenos que tienen lugar simultáneamente a la contracción de heridas, tales como la angiogénesis. Incorporación de nuevas leyes de comportamiento celular en función de evidencias físicas observadas en estudios experimentales en sustitución de las leyes fenomenológicas propuestas hasta el momento. Resolución de los problemas bioquímico y mecánico de manera totalmente acoplada o desacoplando ambas partes. Estudio de heridas con diferente forma y tamañoo. La capacidad del modelo de reproducir variedad de geometrías permite además la simulación de geometrías de heridas estudiadas en trabajos experimentales y la comparación entre ambos resultados. Conclusión En esta tesis se ha propuesto un modelo mecanobiológico de la curación de heridas, el cual se centra en los procesos de contracción y angiogénesis. El modelo se ha utilizado para el estudio de heridas en dos dimensiones utilizando hipótesis de tensión y deformación planas y heridas en tres dimensiones. Además, se ha incorporado en el modelo la influencia de la anisotropía de la piel, debida a la orientación de las fibras de colágeno en la misma. Bibliografía Aarabi, S., Bhatt, K. A., Shi, Y., Paterno, J., Chang, E. I., Loh, S. A., Holmes, J. W., Longaker, M. T., Yee, H., Gurtner, G. C., OCT 2007. Mechanical load initiates hypertrophic scar formation through decreased cellular apoptosis. Faseb Journal 21 (12), 3250¿3261. Annaidh, A. N., Bruyere, K., Destrade, M., Gilchrist, M. D., Maurini, C., Ottenio, M., Saccomandi, G., AUG 2012. Automated estimation of collagen ¿bre dispersion in the dermis and its contribution to the anisotropic behaviour of skin. Annals of Biomedical Engineering 40 (8), 1666¿1678. Argenta, L., Morykwas, M., JUN 1997. Vacuum-assisted closure: A new method for wound control and treatment: Clinical experience. Annals of Plastic Surgery 38 (6), 563¿576. Boyer, G., Zahouani, H., Le, B. A., Laquieze, L., 2007. In vivo characterization of viscoelastic properties of human skin using dynamic micro-indentation. 2007 Annual International Conference of the Ieee Engineering in Medicine and Biology Society, Vols 1-16, 4584¿4587. Delalleau, A., Josse, G., Lagarde, J. ., Zahouani, H., Bergheau, J. ., MAY 2008. A nonlinear elastic behavior to identify the mechanical parameters of human skin in vivo. Skin Research and Technology 14 (2), 152¿164. Flegg, J. A., Byrne, H. M., McElwain, L. S., OCT 2010. Mathematical model of hyperbaric oxygen therapy applied to chronic diabetic wounds. Bulletin of mathematical biology 72 (7), 1867¿1891. Flegg, J. A., McElwain, D. L. S., Byrne, H. M., Turner, I. W., JUL 2009. A three species model to simulate application of hyperbaric oxygen therapy to chronic wounds. Plos Computational Biology 5 (7), e1000451. Fore-P¿iger, J., 2004 Oct 2004. The epidermal skin barrier: implications for the wound care practitioner, part i. Advances in Skin & Wound Care 17 (8), 417¿425. Gahagnon, S., Mo¿d, Y., Josse, G., Ossant, F., NOV 15 2012. Skin anisotropy in vivo and initial natural stress e¿ect: A quantitative study using high-frequency static elastography. Journal of Biomechanics 45 (16), 2860¿2865. Gauglitz, G. G., Korting, H. C., Pavicic, T., Ruzicka, T., Jeschke, M. G., JAN-FEB 2011. Hypertrophic scarring and keloids: Pathomechanisms and current and emerging treatment strategies. Molecular Medicine 17 (1-2), 113¿125. Geris, L., Gerisch, A., Schugart, R. C., DEC 2010. Mathematical modeling in wound healing, bone regeneration and tissue engineering. Acta Biotheoretica 58 (4), 355¿367. Graham, J., Vomund, A., Phillips, C., Grandbois, M., OCT 1 2004. Structural changes in human type i collagen ¿brils investigated by force spectroscopy. Experimental cell research 299 (2), 335¿342. Gray, H., Williams, P., Bannister, L., 1995. Gray¿s Anatomy: The Anatomical Basis of Medicine and Surgery. Gray¿s Anatomy. Churchill Livingstone. Gurtner, G. C., Werner, S., Barrandon, Y., Longaker, M. T., MAY 15 2008. Wound repair and regeneration. Nature 453 (7193), 314¿321. Hinz, B., Mastrangelo, D., Iselin, C., Chaponnier, C., Gabbiani, G., SEP 2001. Mechanical tension controls granulation tissue contractile activity and myo¿broblast di¿erentiation. American Journal of Pathology 159 (3), 1009¿1020. Ingber, D. E., MAY 2006. Cellular mechanotransduction: putting all the pieces together again. Faseb Journal 20 (7), 811¿827. Javierre, E., Moreo, P., Doblaré, M., García-Aznar, J. M., OCT 1 2009. Numerical modeling of a mechano-chemical theory for wound contraction analysis. International Journal of Solids and Structures 46 (20), 3597¿3606. Javierre, E., Vermolen, F. J., Vuik, C., van der Zwaag, S., 2008. Numerical Modelling of Epidermal Wound Healing. Springer-Verlag Berlin, Berlin; Heidelberger Platz 3, D14197 Berlin, Germany. Langer, K., 1861. Zur anatomie und physiologie de haut 1. ueber der spaltbarkeit der cutis. Sitzungsbericht der Akademie der Wissenschaften in Wien 44, 19. Liang, C.-C., Park, A. Y., Guan, J.-L., 2007. In vitro scratch assay: a convenient and inexpensive method for analysis of cell migration in vitro. Nature Protocols 2 (2), 329¿333, pT: J; NR: 5; TC: 462; J9: NAT PROTOC; PG: 5; GA: 262GX; UT: WOS:000253138100013. Maggelakis, S., MAR 2003. A mathematical model of tissue replacement during epidermal wound healing. Applied Mathematical Modelling 27 (3), 189¿196. Manoussaki, D., JUL-AUG 2003. A mechanochemical model of angiogenesis and vasculogenesis. Esaim-Mathematical Modelling and Numerical Analysis-Modelisation Mathematique Et Analyse Numerique 37 (4), 581¿599. McGrath, M., Simon, R., 1983. Wound geometry and the kinetics of wound contraction. Plastic and Reconstructive Surgery 72 (1), 66¿72. Mitrossilis, D., Fouchard, J., Guiroy, A., Desprat, N., Rodriguez, N., Fabry, B., Asnacios, A., OCT 27 2009. Single-cell response to sti¿ness exhibits muscle-like behavior. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 106 (43), 18243¿18248. Mitrossilis, D., Fouchard, J., Pereira, D., Postic, F., Richert, A., Saint-Jean, M., Asnacios, A., SEP 21 2010. Real-time single-cell response to sti¿ness. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 107 (38), 16518¿16523. Moreo, P., García-Aznar, J. M., Doblaré, M., MAY 2008. Modeling mechanosensing and its e¿ect on the migration and proliferation of adherent cells rid f-8256-2010. Acta Biomaterialia 4 (3), 613¿621. Motegi, K., Nakano, Y., Namikawa, A., 1984. Relation between cleavage lines and scar tissues. Journal of maxillofacial surgery 12 (1), 21¿28. Murphy, K. E., Hall, C. L., Maini, P. K., McCue, S. W., McElwain, D. L. S., MAY 2012. A ¿brocontractive mechanochemical model of dermal wound closure incorporating realistic growth factor kinetics. Bulletin of mathematical biology 74 (5), 1143¿1170. Murphy, K. E., Hall, C. L., McCue, S. W., McElwain, D. L. S., MAR 7 2011. A twocompartment mechanochemical model of the roles of transforming growth factor beta and tissue tension in dermal wound healing. Journal of theoretical biology 272 (1), 145¿159. Murray, J. D., Cook, J., Tyson, R., Lubkin, S. R., MAR 1998. Spatial pattern formation in biology: I. dermal wound healing. ii. bacterial patterns. Journal of the Franklin Institute-Engineering and Applied Mathematics 335B (2), 303¿332. Odland, G., 1991. Structure of the skin. In: Goldsmith, L.A. (editor) Physiology, biochemistry, and molecular biology of the skin. Oxford University Press, Oxford. Olsen, L., Sherratt, J. A., Maini, P. K., NOV 21 1995. A mechanochemical model for adult dermal wound contraction and the permanence of the contracted tissue displacement pro¿le. Journal of theoretical biology 177 (2), 113¿128. Olsen, L., Sherratt, J. A., Maini, P. K., JUL 1996. A mathematical model for ¿broproliferative wound healing disorders. Bulletin of mathematical biology 58 (4), 787¿808. Pettet, G., Byrne, H., Mcelwain, D., Norbury, J., AUG 1996a. A model of wound-healing angiogenesis in soft tissue. Mathematical biosciences 136 (1), 35¿63. Pettet, G., Chaplain, M., McElwain, D., Byrne, H., NOV 22 1996b. On the role of angiogenesis in wound healing rid a-5355-2010. Proceedings of the Royal Society of London Series B-Biological Sciences 263 (1376), 1487¿1493. Roy, S., Biswas, S., Khanna, S., Gordillo, G., Bergdall, V., Green, J., Marsh, C. B., Gould, L. J., Sen, C. K., MAY 2009. Characterization of a preclinical model of chronic ischemic wound. Physiological Genomics 37 (3), 211¿224. Scherer, L., Shiver, S., Chang, M., Meredith, J., Owings, J., AUG 2002. The vacuum assisted closure device - a method of securing skin grafts and improving graft survival. Archives of Surgery 137 (8), 930¿933. Schreml, S., Szeimies, R. M., Prantl, L., Karrer, S., Landthaler, M., Babilas, P., AUG 2010a. Oxygen in acute and chronic wound healing. British Journal of Dermatology 163 (2), 257¿268. Schreml, S., Szeimies, R.-M., Prantl, L., Landthaler, M., Babilas, P., NOV 2010b. Wound healing in the 21st century. Journal of the American Academy of Dermatology 63 (5), 866¿881. Schugart, R. C., Friedman, A., Zhao, R., Sen, C. K., FEB 19 2008. Wound angiogenesis as a function of tissue oxygen tension: A mathematical model. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 105 (7), 2628¿2633. Sherratt, J., Murray, J., 1991. Mathematical-analysis of a basic model for epidermal wound-healing. Journal of mathematical biology 29 (5), 389¿404. Singer, A., Clark, R., SEP 2 1999. Mechanisms of disease - cutaneous wound healing. New England Journal of Medicine 341 (10), 738¿746. Tranquillo, R., Murray, J., SEP 21 1992. Continuum model of ¿broblast-driven wound cont
An evaluation of surgical functional reconstruction of the foot using kinetic and kinematic systems: a case report
Most pedobarographic studies of microsurgical foot reconstruction have been retrospective. In the present study, we report the results from a prospective pedobarographic study of a patient after microsurgical reconstruction of her foot with a latissimus dorsi flap and a cutaneous paddle, with a 42-month follow-up period. We describe the foot reconstruction plan and the pedobarographic measurements and analyzed its functional outcome. The goal of the present study was to demonstrate that pedobarography could have a role in the treatment of foot reconstruction from a quantitative perspective. The pedobarographic measurements were recorded after the initial coverage surgery and 2 subsequent foot remodeling procedures. A total of 4 pedobarographic measurements and 2 gait analyses were recorded and compared for both the noninvolved foot and the injured foot. Furthermore, the progress of the reconstructed foot was critically evaluated using this method. Both static and dynamic patterns were compared at subsequent follow-up visits after the foot reconstruction. The values and progression of the foot shape, peak foot pressure (kPa), average foot pressure (kPa), total contact surface (cm2), loading time (%), and step time (ms) were recorded. Initially, the pressure distribution of the reconstructed foot showed higher peak values at nonanatomic locations, revealing a greater ulceration risk. Over time, we found an improvement in the shape and values of these factors in the involved foot. To homogenize the pressure distribution and correct the imbalance between the 2 feet, patient-specific insoles were designed and fabricated. In our patient, pedobarography provided an objective, repeatable, and recordable method for the evaluation of the reconstructed foot. Pedobarography can therefore provide valuable insights into the prevention of pressure ulcers and optimization of rehabilitation
Factores bioquímicos y mecánicos en la generación de heridas : estudio in vitro e in vivo
A partir de un caso clínico de herida catastrófica en pie, se realiza una simulación de la misma para aplicarla y conseguir la mejor funcionalidad de la misma. Esto se analiza desde un punto de vista médico e ingenieril haciendo especial hincapié en la influencia de factores mecánicos. Del mismo modo, se realiza una revisión del proceso de cicatrización de heridas estudiando heridas problemáticas como queloides, traumáticas, diabéticas,... Estas heridas tienen fuerte componente mecánico, aunque sin duda la patología del paciente es determinante.Este poyecto se enmarca en un proyecto de investigación en el que se plantean modelos matemáticos para la simulación de la formación y curación de heridas
Toxoplasma gondii seropositivity associated to peri-urban living places in pregnant women in a rural area of Buenos Aires province, Argentina
Infection with Toxoplasma gondii is very common in humans throughout the world, the intake of raw or undercooked meat with tissue cysts and fruits, vegetables and water contaminated with parasite oocysts being the main routes of infection. Here, we analyzed the seroprevalence of anti-T. gondii antibodies in pregnant females (age 13–44 years; n = 920) between April 2014 and December 2017 from Chascomús (Argentina), a city immersed in a rural area. Altogether 320 tested positive for immunoglobulin G antibodies, yielding an overall seroprevalence of 34.8% (CI 95%: 31.7–37.9). No association was observed between seropositivity and age. In addition, by using the QGIS 3.2.1 software we analyzed the geographical distribution of 769 (83.6%) pregnant females in two main areas of the city: Urban (n = 157) and Peri-urban (n = 612) with a seroprevalence of 26.8% (CI 95%: 19.8–33.7) and 36.4% (CI 95%: 32.6–40.3) respectively, and this difference was statistically significant (p = 0.023). Furthermore, we assessed through a questionnaire survey, between April 2016 to December 2017, possible risk factors such as activity (urban and rural), home water supply, animal husbandry, presence of cats as pets, gardening and consumption of meat and its derivatives (pork, sheep meat and sausages) and their frequencies (consumption per week), not finding significant association with seropositivity. Significant differences was found when the seroprevalence was analyzed between the urban and peri-urban neighborhoods of the city of Chascomús. The higher seroprevalence in peri-urban neighborhoods could be due to an unfavorable socioeconomic situation and/or to undeveloped peri-urban environments, which is a risk factor that should be taken into account when planning the health care of pregnant females.Fil: Rivera, Elias Maximiliano. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas "Dr. Raúl Alfonsín" (sede Chascomús). Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas "Dr. Raúl Alfonsín" (sede Chascomús); ArgentinaFil: Lavayén, Silvina N.. Dirección Nacional del Instituto de Investigación. Administración Nacional de Laboratorio e Instituto de Salud "Dr.C.G.Malbran". Instituto Nacional de Epidemiologia; ArgentinaFil: Sánchez, Paola. Hospital Municipal de Chascomus San Vicente de Paul; ArgentinaFil: Martins, Carlos M. A.. Hospital Municipal de Chascomus San Vicente de Paul; ArgentinaFil: Gómez, Etelvina. Hospital Municipal de Chascomus San Vicente de Paul; ArgentinaFil: Rodríguez, Jorge P.. Hospital Municipal de Chascomus San Vicente de Paul; ArgentinaFil: Arias, Marcela E.. Secretaría de Salud. Municipalidad de Chascomús; ArgentinaFil: Silva, Andrea Paula. Dirección Nacional del Instituto de Investigación. Administración Nacional de Laboratorio e Instituto de Salud "Dr.C.G.Malbran". Instituto Nacional de Epidemiologia; ArgentinaFil: Ángel, Sergio Oscar. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas "Dr. Raúl Alfonsín" (sede Chascomús). Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas "Dr. Raúl Alfonsín" (sede Chascomús); Argentin
Integración económica en el mundo globalizado de las comunidades indígenas a través del modelo cooperativo
El presente trabajo es resultado de la investigación del Comité Académico “Comunidades indígenas y cooperativismo”, en el que se conjuntan el estudio de cinco realidades autóctonas de América. El encuentro de diversas realidades, desde la etnia Innu de Québec, pasando por la comunidad Otomí de México, la etnia Páez de Colombia, hasta el otro extremo del continente con los Aymarás en Chile y los Kollas en Argentina, conducen a desarrollar un rico conglomerado de particularidades culturales con un denominador común, en todas ellas, se han desarrollado distintas experiencias basadas en el modelo cooperativista como opción para su desarrollo. El estudio de caso permitió evaluar la aplicabilidad del modelo cooperativo como estrategia de etnodesarrollo para las comunidades indígenas en América. La investigación que aquí se presenta abre nuevas líneas de debate en torno al tema, pues como un modelo integrado e integrante, devela el potencial de una filosofía que, a través de la educación se abre a las culturas promoviéndolas. La transformación que subyace en las experiencias estudiadas posee el potencial de ser la respuesta a los embates de la globalización que excluye a las minorías indígenas provocando la desaparición de sus culturas.The present work is the result of the investigation of the Academic Committee “Comunidades indígenas y cooperativismo” (Indigenous Communities and Economical Cooperative system), in which we find the study of five indigenous realities from the north to the south of America. From the Quebec Innus’ ethnic group to the Mexican Otomi community, from the Colombian Páez ethnic group to, at the other end of the continent, the Chilean Aymarás and the Argentinian Kollas, The encounter of diverse realities allowed us to acknowledge a rich group of cultural features with a common denominator: the cooperative model as an option for their development. The method of case study allowed us to assess the applicability of the cooperative model as a strategy for the ethno‐development of indigenous communities in America. The work which we now present, result in new lines of debate around a model integrated and integrating to the particular philosophical functionalities which, through education, opens up to cultures and in fact even promotes them. The transformation that underlies the experiences that have been studied could reveal itself to be a valuable response to the forces of globalization that exclude the indigenous minority and cause the disappearance of their cultures.Facultad de Ciencias Económica
Integración económica en el mundo globalizado de las comunidades indígenas a través del modelo cooperativo
El presente trabajo es resultado de la investigación del Comité Académico “Comunidades indígenas y cooperativismo”, en el que se conjuntan el estudio de cinco realidades autóctonas de América. El encuentro de diversas realidades, desde la etnia Innu de Québec, pasando por la comunidad Otomí de México, la etnia Páez de Colombia, hasta el otro extremo del continente con los Aymarás en Chile y los Kollas en Argentina, conducen a desarrollar un rico conglomerado de particularidades culturales con un denominador común, en todas ellas, se han desarrollado distintas experiencias basadas en el modelo cooperativista como opción para su desarrollo. El estudio de caso permitió evaluar la aplicabilidad del modelo cooperativo como estrategia de etnodesarrollo para las comunidades indígenas en América. La investigación que aquí se presenta abre nuevas líneas de debate en torno al tema, pues como un modelo integrado e integrante, devela el potencial de una filosofía que, a través de la educación se abre a las culturas promoviéndolas. La transformación que subyace en las experiencias estudiadas posee el potencial de ser la respuesta a los embates de la globalización que excluye a las minorías indígenas provocando la desaparición de sus culturas.The present work is the result of the investigation of the Academic Committee “Comunidades indígenas y cooperativismo” (Indigenous Communities and Economical Cooperative system), in which we find the study of five indigenous realities from the north to the south of America. From the Quebec Innus’ ethnic group to the Mexican Otomi community, from the Colombian Páez ethnic group to, at the other end of the continent, the Chilean Aymarás and the Argentinian Kollas, The encounter of diverse realities allowed us to acknowledge a rich group of cultural features with a common denominator: the cooperative model as an option for their development. The method of case study allowed us to assess the applicability of the cooperative model as a strategy for the ethno‐development of indigenous communities in America. The work which we now present, result in new lines of debate around a model integrated and integrating to the particular philosophical functionalities which, through education, opens up to cultures and in fact even promotes them. The transformation that underlies the experiences that have been studied could reveal itself to be a valuable response to the forces of globalization that exclude the indigenous minority and cause the disappearance of their cultures.Facultad de Ciencias Económica
Integración económica en el mundo globalizado de las comunidades indígenas a través del modelo cooperativo
El presente trabajo es resultado de la investigación del Comité Académico “Comunidades indígenas y cooperativismo”, en el que se conjuntan el estudio de cinco realidades autóctonas de América. El encuentro de diversas realidades, desde la etnia Innu de Québec, pasando por la comunidad Otomí de México, la etnia Páez de Colombia, hasta el otro extremo del continente con los Aymarás en Chile y los Kollas en Argentina, conducen a desarrollar un rico conglomerado de particularidades culturales con un denominador común, en todas ellas, se han desarrollado distintas experiencias basadas en el modelo cooperativista como opción para su desarrollo. El estudio de caso permitió evaluar la aplicabilidad del modelo cooperativo como estrategia de etnodesarrollo para las comunidades indígenas en América. La investigación que aquí se presenta abre nuevas líneas de debate en torno al tema, pues como un modelo integrado e integrante, devela el potencial de una filosofía que, a través de la educación se abre a las culturas promoviéndolas. La transformación que subyace en las experiencias estudiadas posee el potencial de ser la respuesta a los embates de la globalización que excluye a las minorías indígenas provocando la desaparición de sus culturas.The present work is the result of the investigation of the Academic Committee “Comunidades indígenas y cooperativismo” (Indigenous Communities and Economical Cooperative system), in which we find the study of five indigenous realities from the north to the south of America. From the Quebec Innus’ ethnic group to the Mexican Otomi community, from the Colombian Páez ethnic group to, at the other end of the continent, the Chilean Aymarás and the Argentinian Kollas, The encounter of diverse realities allowed us to acknowledge a rich group of cultural features with a common denominator: the cooperative model as an option for their development. The method of case study allowed us to assess the applicability of the cooperative model as a strategy for the ethno‐development of indigenous communities in America. The work which we now present, result in new lines of debate around a model integrated and integrating to the particular philosophical functionalities which, through education, opens up to cultures and in fact even promotes them. The transformation that underlies the experiences that have been studied could reveal itself to be a valuable response to the forces of globalization that exclude the indigenous minority and cause the disappearance of their cultures.Facultad de Ciencias Económica
Finite element study of the angiogenesis process: application to wound healing. Estudio con elementos finitos del proceso de angiogénesis: aplicación a la cicatrización de heridas
Este trabajo se ha desarrollado en el departamento de Ingeniería Mecánica y su principal objetivo ha sido el desarrollo e implementación de un modelo multifísico del proceso de angiogénesis. La piel es el órgano más grande del cuerpo humano, encargada del mantenimiento de la integridad de los órganos en su interior. Es de gran importancia su capacidad de autorregeneración ante lesiones. Dadas las particularidades de cada herida y con el fin de obtener el resultado deseado con la mayor eficiencia, deben plantearse tratamientos específicos para cada situación. Para ello, será de gran importancia disponer de técnicas numéricas de simulación que permitan una evaluación rápida de cada caso. El proceso de cicatrización de heridas se produce en tres etapas: inflamación, proliferación y remodelación. Dentro de la fase de proliferación tienen lugar numerosos procesos, entre ellos la angiogenesis. El proceso de angiogenesis consiste en la formación de vasos sanguíneos a partir de vasos ya existentes. Tras producirse una herida los vasos sanguíneos localizados en el tejido dañado quedan cortados, de manera que se impide la correcta distribución de oxígeno y nutrientes. Por ello es de gran importancia conocer en qué medida afectan los factores presentes en la evolución del proceso de cicatrización. Durante este proceso además se produce una contracción de la herida debida a las tensiones que ejercen las células presentes, tanto en la herida como en la piel que la rodea. Este proceso es el objeto de estudio de este trabajo y depende tanto de las propiedades mecánicas como de las biológicas y químicas de la piel. En este trabajo se ha implementado en primer lugar un modelo que incluye solo los factores bioquímicos que afectan al proceso de angiogénesis y en segundo lugar un modelo que tiene en cuenta tanto los factores mecánicos como los biológicos para simular el proceso de angiogénesis en la cicatrización de heridas en la piel. Para ello se partió de un modelo matemático de comportamiento de todos los elementos presentes tanto en la herida como en la piel sana, y se evaluó utilizando el Método de los Elementos Finitos (MEF). Por último, se han comparado los resultados obtenidos con los dos modelos. Para ello se ha prestado atención principalmente a la influencia del oxígeno en el proceso y al efecto de las tensiones mecánicas creadas por las células en las concentraciones de las especies presentes. También se ha estudiado la diferencia en la geometría final de la herida de los dos modelos
A cell-regulatory mechanism involving feedback between contraction and tissue formation guides wound healing progression.
Wound healing is a process driven by cells. The ability of cells to sense mechanical stimuli from the extracellular matrix that surrounds them is used to regulate the forces that cells exert on the tissue. Stresses exerted by cells play a central role in wound contraction and have been broadly modelled. Traditionally, these stresses are assumed to be dependent on variables such as the extracellular matrix and cell or collagen densities. However, we postulate that cells are able to regulate the healing process through a mechanosensing mechanism regulated by the contraction that they exert. We propose that cells adjust the contraction level to determine the tissue functions regulating all main activities, such as proliferation, differentiation and matrix production. Hence, a closed-regulatory feedback loop is proposed between contraction and tissue formation. The model consists of a system of partial differential equations that simulates the evolution of fibroblasts, myofibroblasts, collagen and a generic growth factor, as well as the deformation of the extracellular matrix. This model is able to predict the wound healing outcome without requiring the addition of phenomenological laws to describe the time-dependent contraction evolution. We have reproduced two in vivo experiments to evaluate the predictive capacity of the model, and we conclude that there is feedback between the level of cell contraction and the tissue regenerated in the wound
Does parental exposure to nanoplastics modulate the response of Hediste diversicolor to other contaminants: a case study with arsenic
Plastic pollution is a serious problem in aquatic systems throughout the world. Despite the increasing number of studies addressing the impact of macro- and microplastics on biota, there is still a significant knowledge gap regarding the effects of nanoplastics alone and in combination with other contaminants. Among the aquatic contaminants that may interact with nanoplastics is arsenic (As), a metalloid found in estuarine and coastal ecosystems, pernicious to benthic organisms. This study aimed to understand how a parental pre-exposure to 100 nm polystyrene nanoplastics (PS NPs) would influence the response of Hediste diversicolor to exposure to arsenic in terms of behaviour, neurotransmission, antioxidant defences and oxidative damage, and energy metabolism. The obtained data revealed an increase in burrowing time and a significant inhibition in cholinesterase activity in all polychaetes exposed to As, regardless of the pre-exposure to PS NPs. Oxidative status was altered particularly in parentally exposed organisms, with damage detected in terms of lipid peroxidation at 50 μg/L and protein carbonylation at 50 and 250 μg As/L exposed organisms when compared to control. Overall, data shows that parental pre-exposure to plastics influences the response of aquatic organisms, increasing their susceptibility to other contaminants. Thus, more studies should be performed with other environmental contaminants, to better understand the potential increased risk associated with the presence of nanoplastics to aquatic ecosystems.publishe