Влияние взаимодействия между RyR-каналами на стабильность осцилляций системы

Далее в ходе моделирования динамики Са²⁺-«часов» варьировался параметр взаимодействия между каналами в диапазоне от 0 до 2.5, и исследовалось влияние этого параметра на устойчивость осцилляций Са²⁺-«часов».

Результаты наблюдений авторитмических осцилляций изолированных внутренних Са²⁺-«часов» в виртуальном эксперименте представлены на рисунке 4.15.

Как показано на рисунке, при увеличении параметра без учета взаимодействия нарушается постоянство амплитуды зависимости . Эти нарушения проявляются в частотных и амплитудных флуктуациях и внеочередных высвобождениях, нарушающих гармонический или релаксационный режим колебаний. Под внеочередными высвобождениями (обозначены на графиках красными стрелками) подразумеваются высвобождения при достаточно малой концентрации и, соответственно, при отрицательном значении параметра эффективного давления p, как видно из временных зависимостей p (t) на вставках к графикам (рис.4.15).

Данные внеочередные высвобождения возникают вследствие электронной активации RyR-каналов и объясняются тем, что при достаточно большой скорости заполнения СР увеличивается частота высвобождений и не успевает диффундировать в цитозоль из диадного пространства. В связи с этим вероятность электронных переходов не успевает уменьшиться до нуля, инициируя спонтанные высвобождения. Однако, как видно из рисунка, наблюдается следующая закономерность: при увеличении параметра конформационного взаимодействия соседних RyR-каналов уменьшается уровень шумов и также количество внеочередных всплесков Ca _SS пример, при =10 с^-1 на первой секунде происходит восемь внеочередных высвобождений при k =0, в то время как при k =1 их число снизилось до двух. Следовательно, усиление кооперативности привносит стабильность осцилляций Са²⁺-«часов».

Как было установлено экспериментально [126, 127], кооперативность RyR-каналов обеспечивает группа специфических белков FKBP 12.6, расположенных между каналами и стабилизирующих их динамику. При ослаблении действия данного белка с помощью различных препаратов было обнаружено нарушение самосогласованной динамики всего кластера [128], увеличение продолжительности локальных высвобождений Са²⁺ в диадное пространство (длительность спарков) и нарушения ритма сокращений [129, 130].

Изучение этих нарушений играет огромную роль в исследованиях возникновения аритмии. Внеочередные колебания внутренних Са²⁺-«часов», также как и флуктуации могут являться причиной нарушения автоволновой активности клеток водителя сердечного ритма в целом, что может стать аритмогенным фактором для всего миокарда.

Таким образом, на основе интеграции ЭК-модели RyR-каналов в модель кальциевой динамики можно сделать вывод, что введенная в рассмотрение кооперативная динамика RyR-каналов является стабилизирующим фактором, предотвращающим нежелательные сбои в активности клеток водителей сердечного ритма.