Στρογγυλή Τράπεζα 5
Στρογγυλή Τράπεζα Νέων Ερευνητών

Round Table 5
Round Table of New Researcher

Ημερομηνία και Ώρα / Date and Time: 20/10/2024, 09:15-10:30

Υπολογιστική βιολογία της άσκησης
Computational biology of exercise

Δρ. Χατζηνικολάου Παναγιώτης, Μεταδιδακτορικός Ερευνητής, Τμήμα Επιστήμης Φυσικής Αγωγής και Αθλητισμούν Σερρών, Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης, Ελλάδα

Dr. Chatzinikolaou Panagiotis, Post Doctoral Researcher, Department of Physical Education and Sports Science Serres, Aristotle University of Thessaloniki, Greece

Η υπολογιστική βιολογία είναι ένα διεπιστημονικό πεδίο που συνδυάζει πειραματικές προσεγγίσεις με μαθηματικές μοντελοποιήσεις και υπολογιστικές προσομοιώσεις για την κατανόηση βιολογικών συστημάτων και των σχέσεων μεταξύ τους. Η μαθηματική μοντελοποίηση είναι η αναπαράσταση ενός βιολογικού φαινομένου με αριθμούς και μαθηματικές εξισώσεις. Για παράδειγμα, η πρόσδεση του οξυγόνου στην αιμοσφαιρίνη έχει αναπαρασταθεί με μια απλή μαθηματική σχέση. Επίσης, μέσω μαθηματικών εξισώσεων δευτέρου βαθμού (π.χ., Michaelis-Menten) υπολογίζεται η ταχύτητα διαφόρων βιοχημικών αντιδράσεων και η συγκέντρωση των αντιδρώντων ή/και προϊόντων. Τέτοιες μαθηματικές εξισώσεις χρησιμοποιούνται και στην αθλητική επιστήμη. Το 1981 ο di Prampero έφτιαξε ένα μαθηματικό μοντέλο για να περιγράψει τον ενεργειακό μεταβολισμό του μυός κατά την άσκηση. Σήμερα, πλήθος ερευνητών επικεντρώνεται στην ανάπτυξη στατιστικών μοντέλων με σκοπό την πρόβλεψη διαφόρων χρόνιων παθήσεων (πχ., διαβήτης τύπου 2) ή τον κίνδυνο τραυματισμού στον αθλητισμό. Στην έρευνα μου προσπαθώ να συνδυάσω θεωρίες της βιολογίας συστημάτων και υπολογιστικά εργαλεία με σκοπό την δημιουργία εύλογων διασυνδέσεων μεταξύ των μοριακών αλλαγών και των αποκρίσεων και προσαρμογών στην άσκηση και διατροφή. Στην παρουσίαση αυτή θα παρουσιάσω ένα παράδειγμα από την έρευνα μου όπου κάναμε μια προσπάθεια να διερευνήσουμε τον ρόλο του μεταβολισμού του ερυθροκυττάρου στην μυϊκή οξυγόνωση και την κόπωση.

Computational biology is an interdisciplinary field that combines experimental approaches with mathematical modeling and computational simulations to investigate biological systems and their interactions. Mathematical modeling is the representation of a biological phenomenon with mathematical equations and relationships. For instance, the binding of oxygen to hemoglobin has been represented by a simple mathematical relationship (i.e., Hill equation). Also, through quadratic mathematical equations (e.g., Michaelis-Menten equation) the rate of various biochemical reactions and the concentration of the reactants and/or products are calculated. Such mathematical equations are also used in sports science. In 1981, di Prampero developed a mathematical model to describe the energy metabolism of skeletal muscles during exercise. Today, many researchers focus on developing statistical models to predict the onset of various chronic diseases (e.g., type 2 diabetes) or the injury risk in sports. In my research, I am trying to combine theoretical approaches and computational tools from systems biology to explore plausible connections between molecular processes and physiological responses and/or adaptations to exercise and nutrition. In this presentation, I will present an example from my work, where we investigated the role of erythrocyte metabolism in muscle oxygenation and fatigue.