Comunicación Biológica a través de Redes Multi-Escala
La complejidad de los sistemas biológicos dinámicos ofrece una visión crítica al interior de la conducta y las propiedades del flujo de información biológica y su regulación. Las redes biológicas son inherentemente dinámicas e inestables; su capacidad de adaptarse constantemente frente a estímulos internos y externos está definida y es dada por su robustez. La robustez de una red se refiere a la idea de que las redes asimilan estímulos de su medio ambiente que inducen numerosas respuestas regulatorias simultáneas para mantener el estado de equilibrio dinámico. Se considera que un sistema es robusto si mantiene su función independientemente de la situación o condiciones en que se encuentra.
Hay dos tipos principales de información biológica:
- Información secuencial:
La información secuencial es codificada por un código de ADN de 4 nucleótidos y determina la especificidad estructural y funcional de las moléculas de proteínas y ARN que constituyen la maquinaria molecular.
- Información de la red reguladora que controla la conducta de la maquinaria molecular:
La información de la red reguladora se ve en forma de interacciones entre proteínas, otras moléculas, y elementos reguladores del ADN, que son específicas, interconectadas y predecibles, y describen como se comporta la maquinaria molecular en uno u otro estado de la célula. En este sentido la información de la red reguladora conecta diferentes niveles de la estructura biológica, de moléculas a células, células a tejidos, y tejidos a órganos y a sistemas orgánicos.
Se postula que ocurre enfermedad cuando el estrés acumulado sobrepasa las capacidades autorreguladoras que mantienen la robustez de las redes moleculares tisulares, causando disfunción del tejido, lo que a su vez distorsiona el flujo de información molecular. Como los tejidos y órganos están vinculados en redes por sus interdependencias funcionales, la distorsión en el flujo de información se puede propagar a través de la red, llevando gradualmente al progreso de la enfermedad.
Los tejidos se consideran como redes biológicas de moléculas y células que reaccionan a diversos estresores externos e internos mientras mantienen la coherencia molecular. En este contexto la coherencia molecular se describe como la conducta de las moléculas en un tejido en respuesta a la red de moléculas en otros tejidos o en circulación sistémica.
Modelo causal lineal versus no-lineal.
El campo de la biología molecular y de la medicina ha considerado tradicionalmente que la influencia y la causalidad entre entidades relevantes sucede de una manera lineal. Este marco de referencia lineal , a menudo llamado perspectiva reduccionista, supone un enfoque de molécula única, objetivo único, en el cual un componente biológico particular (ej. receptor, gen, etc.) se considera aislado individualmente cuando se trata una enfermedad. En el último tiempo, los avances tecnológicos modernos, han permitido una comprensión más integral de la interconectividad fundamental en los sistemas biológicos, impulsando la re-conceptualización hacia un modelo no lineal, basado en sistemas, para la fisiología y la fisiopatología. Esta visión integradora reconoce las interdependencias espaciales y temporales entre los múltiples procesos moleculares y fisiológicos, manteniendo que un enfoque médico más efectivo es utilizar las redes biológicas al tratar la enfermedad.