Сопряжение динамики RyR-каналов с динамикой кальция в отделах высвобождающей единицы
Для создания замкнутой модели высвобождающей единицы с учетом стохастической динамики RyR-каналов была установлена связь между параметрами теории высвобождающей единицы и ЭК-моделью.
В модели высвобождающей единицы поток высвобождающегося Са2+ в диадное пространство зависит от числа открытых каналов в кластере.
, (2.22)
где – «открытость» канала, где – значение конформационной координаты точки локального максимума нижней ветви C конформационного потенциала (3.3.3) (см. рис. 2.3).
Таким образом, динамика концентрации кальция в отделах высвобождающей единицы вызывает изменение параметра , который влияет на динамику состояний RyR-каналов, и как следствие, на число открытых RyR-каналов Nopen. Переменная Nopen, в свою очередь, определяет скорость высвобождения кальция из люмена СР.
На основе вышеизложенных положений получена замкнутая объединенная модель, на базе которой в данной работе проводилось численное моделирование динамики Са2+ в отделах кардиомиоцитов.
2.2.4 Модель Са2+-высвобождающей единицы
Разработка модели Са2+-высвобождающей единицы основана на широко известной модели структуры клетки (рисунок 2.14) [90, 112, 113], состоящей из четырех основных компонентов: диадного пространства, цитозоля, сети СР и просвета ТЦ (люмена) СР. Особенностью данного представления является рассмотрение обобщенной Са2+ высвобождающей единицы.

Основываясь на схеме динамики Са2+ в клетке, введены четыре кальциевых потока между отделами клетки:
1. Поток заполнения люмена (от англ. refill – заполнять), его значение зависит от параметра скорости заполнения и разности концентраций Са2+ в сети СР и в люмене и определяется как:
. (2.23)
2. Поток высвобождения Са2+ из люмена (от англ. release – высвобождать), величина которого зависит от числа открытых каналов в кластере высвобождающей единицы и от величины потока Са2+ через одиночный открытый канал :
. (2.24)
Значение потока Са2+ через одиночный канал определяется формулой:
, (2.25)
где – параметр скорости высвобождения, – концентрация Са2+ в люмене, – концентрация Са2+ в диадном пространстве.
3. Диффузионный поток между диадным пространством и цитозолем , значение которого зависит от градиента концентраций Са2+ в диадном пространстве и в цитозоли и определяется как:
, (2.26)
где – параметр скорости диффузии.
4. Поток заполнения сети СР (от англ. uptake – накачка). Процесс накачки СР кальцием против градиента концентрации требует энергетических затрат (фосфорилляция молекул АТФ), значение потока зависит от концентрации Са2+ в цитозоле и от параметров Са2+-насоса: (скорость накачки) и (чувствительность насоса). Для зависимости потока от концентрации Са2+ была использована формула, заимствованная из модели [54]:
. (2.27)
Кальциевые потоки в упрощенной модели сердечной клетки (рис. 2.14) с учётом квазистационарного взаимодействия с кальциевыми буферами описываются стандартной системой дифференциальных уравнений [91]:
(2.28)
В модели учитывается связывание ионов Са2+ с регуляторными глобулярными белками – буферами, которые участвуют в процессе мышечного сокращения. Были учтены следующие Са2+-связывающие буферы, содержащиеся в кардиомиоците: кальсеквестрин, кальмодулин, тропонин.
Параметры концентраций буферов, учитывающиеся в модели, взяты из работы [85]: CQ tot = 10-2 М - полная концентрация кальсеквестрина, CM tot = 45·10-6 М - полная концентрация кальмодулина, TC tot = 31·10-6 М - полная концентрация тропонина C. - константы отношений объемов и отделов клетки (рис. 2.14) ( = 40, = 9.7, = 0.12, = 0.022). = 833·10-6 M, = 2.4·10-6 M, = 5·10-6 M – константы диссоциации соответствующих буферов. Следует отметить, что все эти параметры выбраны как типичные для интегративной модели, а не для модели одиночной высвобождающей единицы.
Другими словами, было предположено, что все RyR-каналы формируют систему идентичных высвобождающих единиц, функционирующих согласованно. Параметры ЭК модели (2.5, 2.7, 2.8) при проведении численных экспериментов имели следующие значения: a = 5, K = 12, , Г = 7. Параметры туннелирования: A = 1, = 0.01 [A2].
Date: 2015-08-24; view: 483; Нарушение авторских прав Понравилась страница? Лайкни для друзей: |
|
|