Desarrollo de un modelo farmacocinético/farmacodinámico de alendronato para tratamiento contra la osteoporosis

Abstract

Actualmente, el número de personas de la tercera edad ha aumentado considerablemente, incluyendo consigo a un gran número de mujeres que sufren osteoporosis postmenopáusica, una enfermedad que produce gran impacto social, económico y sanitario, ya que aumenta el número de fracturas y, por tanto el gasto médico. Esta enfermedad se suele tratar con bifosfonatos, como es el caso del alendronato siendo el medicamento más usado para la osteoporosis postmenopáusica [1], en el cual se va a centrar este estudio. El alendronato es un fármaco antirresortivo que se administra de forma oral a las pacientes una vez por semana, y una cantidad de 70 mg. El impacto de esta enfermedad y el extendido uso de este medicamento hace que sea de gran interés disponer de un modelo computacional que simule su acción en el cuerpo humano. Dicho modelo, nos permitiría conocer de forma rápida la evolución de muchas variables interesantes, como por ejemplo, la evolución de la densidad ósea con y sin tratamiento. Es el primer paso en el camino hacia una mejora del tratamiento y una individualización del mismo para cada paciente específico. Además, permitiría estudiar la evolución de muchas variables internas que en un ensayo clínico sería inviable, tanto desde el punto de vista temporal como del económico. Así, este trabajo parte de un modelo de remodelación ósea de poblaciones celulares ya existente, en el cual se simula el efecto de la osteoporosis postmenopáusica. En este estudio se ha añadido a dicho modelo el efecto del Alendronato, tanto su famacocinética como su farmacodinámica. Las constantes del modelo se optimizan mediante un algoritmo de optimización global que usa una función sustitutiva, de forma que el comportamiento se ajuste a una serie de resultados experimentales. Una vez ajustado, el modelo se usa para simular una serie de tratamientos.

Currently, the number of elderly people has increased considerably, including with them a large number of women who suffer from postmenopausal osteoporosis, a disease that has great social, economic and health impact, since it increases the number of fractures and, therefore medical expense. This disease is usually treated with bisphosphonates, as is the case with alendronate, being the most used drug for postmenopausal osteoporosis [1], on which this study will focus. Alendronate is an antiresorptive drug that is administered orally to patients once a week, in an amount of 70 mg. The impact of this disease and the widespread use of this drug makes it of great interest to have a computational model that simulates its action in the human body. This model would allow us to quickly know the evolution of many interesting variables, such as the evolution of bone density with and without treatment. It is the first step on the road towards improving treatment and individualizing it for each specific patient. Furthermore, it would make it possible to study the evolution of many internal variables that in a clinical trial would be unfeasible, both from a temporal and economic point of view. Thus, this work is based on an existing bone remodeling model of cell populations, in which the effect of postmenopausal osteoporosis is simulated. In this study, the effect of Alendronate, both its pharmacokinetics and its pharmacodynamics, has been added to this model. The model constants are optimized by a global optimization algorithm that uses a surrogate function, so that the behavior fits a series of experimental results. Once fitted, the model is used to simulate a series of treatments.