O paradigma da biologia de sistemas aplicado às doenças cardiovasculares / The Paradigm of Systems Biology Applied to Cardiovascular Diseases

O método osleriano, baseado na análise individual dos componentes funcionais de um organismo, vem apresentandosinais de esgotamento na tentativa de explicar a fisiopatologia de síndromes complexas como o câncer e as doençascardiovasculares. Por essa razão, vem sendo substituído progressivamente por um novo paradigma: a metodologia dossistemas biológicos. Esse novo modelo busca integrar conhecimentos de diferentes e modernas áreas de pesquisa como as ciências ômicas e a bioinformática, com o objetivo de desenvolver redes biológicas capazes de auxiliar no melhor entendimento dessas síndromes complexas. O objetivo dessa revisão é apresentar ao cardiologista clínico e ao investigador cardiovascular uma nova ferramenta denominada biologia de sistemas e a forma com que ela integra os dados provenientes das ciências ômicas, além de sua contribuição na nova abordagem das doenças cardiovasculares. Foirealizada pesquisa na base de dados Medline, dos principais artigos, até o presente momento, referentes ao cruzamento das palavras-chave em português e em inglês: “biologia de sistemas”, “insuficiência cardíaca”, “síndrome metabólica” e“arritmias cardíacas”; “systems biology”, “heart failure”, “metabolic syndrome” and “cardiac arrhythmias”. Concluiu-se que a biologia de sistemas deverá ser mais empregada para o melhor entendimento de doenças cardiovasculares complexas, como síndrome metabólica, aterosclerose, hipertensão arterial, insuficiência cardíaca e arritmias cardíacas. Cardiologistas, investigadores cardiovasculares, outros profissionais da saúde e pesquisadores da área básica de diferentes campos do conhecimento estarão mais integrados, buscando identificar modelos de redes aplicados à saúde e à doença, aquilo que hoje se denomina medicina em rede.

Based on individual analyses of the functional components of an organism, the oslerian method shows signs of depletion when attempting to explain the pathophysiology of complex syndromes such as cancer and cardiovascular diseases. This is why it isgradually being supplanted by a new paradigm: the methodology of biological systems. This new model strives to integrate knowledge in different modern research areas with the omics sciences and bioinformatics, in order to develop biological networks leading to abetter understanding of these complex syndromes. The purpose of this review is to introduce clinical cardiologists and cardiovascular researchers a new tool called systems biology, showing how it integrates data from the omics sciences and its contribution to a new approach to cardiovascular disease. To date, a search of the Medline database has been conducted with the following key words inPortuguese and English: “biologia de sistemas”, “insuficiência cardíaca”, “síndrome metabólica” e “arritmias cardíacas”; “systemsbiology”, “heart failure”, “metabolic syndrome” and “cardiac arrhythmias”. This led to the conclusion that systems biology must be used to an increasing extent for a better understanding of complex cardiovascular diseases such as metabolic syndrome, atherosclerosis, hypertension, heart failure and cardiac arrhythmias. Cardiologists, cardiovascular researchers, other healthcare practitioners and basic researchers in other fields of knowledge will build up closer links in a quest to identify health and disease network models that are now called network medicine.

Biologia de Sistemas Aplicada à Insuficiência Cardíaca com Fração de Ejeção Normal / Systems Biology Applied to Heart Failure With Normal Ejection Fraction

A insuficiência cardíaca com fração de ejeção normal (ICFEN) é, atualmente, o fenótipo clínico mais prevalente de insuficiência cardíaca e os tratamentos disponíveis não apresentam redução na mortalidade. Avanços na disciplina de ciências ômicas e em técnicas de elevado processamento de dados empregados na biologia molecular possibilitaram o desenvolvimento de uma abordagem integrativa da ICFEN baseada na biologia de sistemas. O objetivo deste trabalho foi apresentar um modelo da ICFEN baseado na biologia de sistemas utilizando as abordagens bottom-up e top-down. Realizou-se uma pesquisa na literatura de estudos publicados entre 1991-2013 referentes à fisiopatologia da ICFEN, seus biomarcadores e sobre a biologia de sistemas com o desenvolvimento de um modelo conceitual utilizando as abordagens bottom-up e top-down da biologia de sistemas. O emprego da abordagem de biologia de sistemas para ICFEN, a qual é uma síndrome clínica complexa, pode ser útil para melhor entender sua fisiopatologia e descobrir novos alvos terapêuticos.

Heart failure with normal ejection fraction (HFNEF) is currently the most prevalent clinical phenotype of heart failure. However, the treatments available have shown no reduction in mortality so far. Advances in the omics sciences and techniques of high data processing used in molecular biology have enabled the development of an integrating approach to HFNEF based on systems biology. This study aimed at presenting a systems-biology-based HFNEF model using the bottom-up and top-down approaches. A literature search was conducted for studies published between 1991 and 2013 regarding HFNEF pathophysiology, its biomarkers and systems biology. A conceptual model was developed using bottom-up and top-down approaches of systems biology. The use of systems-biology approaches for HFNEF, a complex clinical syndrome, can be useful to better understand its pathophysiology and to discover new therapeutic targets.