Нелінійна модель кальцієвих збуджень в біомембранах

Автор(и)

  • S. I. Braichenko Taras Shevchenko National University of Kyiv, Faculty of Physics, Chair of Theoretical Physics
  • A. N. Vasilev Taras Shevchenko National University of Kyiv, Faculty of Physics, Chair of Theoretical Physics

DOI:

https://doi.org/10.15407/ujpe63.4.327

Ключові слова:

кальцiй, спарк, бiомембрана, дифузiя

Анотація

Пропонується модель, яка описує процес перерозподiлу кальцiю в бiологiчних тканинах. В моделi враховано, що кальцiй може знаходитись в зовнiшньоклiтинному або внутрiшньоклiтинному просторi. Перерозподiл кальцiю вiдбувається за рахунок його переходу iз внутрiшньоклiтинного простору у зовнiшньоклiтинний, i навпаки. Також у моделi враховано дифузiю кальцiю у зовнiшньоклiтинному просторi. Показано, що iснує два режими функцiонування такої системи. В першому режимi початкове збурення концентрацiї кальцiю у зовнiшньоклiтинному просторi монотонно з часом зменшується до нульового значення. В другому режимi початкове збурення концентрацiї кальцiю пiдсилюється (однак зрештою все одно повертається до нульового значення). Критичною характеристикою, яка визначає режим функцiонування системи, є концентрацiя кальцiю у внутрiшньоклiтинному просторi.

Посилання

<ol>
<li>D.M. Bers. Cardiac excitation-contraction coupling. Nature 415, 198 (2002).
<a href="https://doi.org/10.1038/415198a">https://doi.org/10.1038/415198a</a>
</li>
<li>M.J. Berridge, P. Lipp, M.D. Bootman. The versatility and universality of calcium signalling. Natl. Rev. Mol. Cell Biol. 1, 11 (2000).
<a href="https://doi.org/10.1038/35036035">https://doi.org/10.1038/35036035</a>
</li>
<li>M.J. Berridge, M.D. Bootman, P. Lipp. Calcium – a life and death signal. Nature 395, 645 (1998).
<a href="https://doi.org/10.1038/27094">https://doi.org/10.1038/27094</a>
</li>
<li>D.M. Bers. Calcium cycling and signaling in cardiac myocytes. Annu. Rev. Physiol. 70, 23 (2008).
<a href="https://doi.org/10.1146/annurev.physiol.70.113006.100455">https://doi.org/10.1146/annurev.physiol.70.113006.100455</a>
</li>
<li>C.J. Fearnley, H.L. Roderick, M.D. Bootman. Calcium signaling in cardiac myocytes. Cold Spring Harb. Perspect. Biol. 3, a004242 (2011).
<a href="https://doi.org/10.1101/cshperspect.a004242">https://doi.org/10.1101/cshperspect.a004242</a>
</li>
<li>G. Williams, A. Chikando, H. Tuan, E. Sobie, W. Lederer, M. Jafri. Dynamics of calcium sparks and calcium leak in the heart. Biophys. J. 101, 1287 (2011).
<a href="https://doi.org/10.1016/j.bpj.2011.07.021">https://doi.org/10.1016/j.bpj.2011.07.021</a>
</li>
<li>M. Nivala, C.Y. Ko, M. Nivala, J.N. Weiss, Z. Qu. Criticality in intracellular calcium signaling in cardiac myocytes. Biophys. J. 102, 2433 (2012).
<a href="https://doi.org/10.1016/j.bpj.2012.05.001">https://doi.org/10.1016/j.bpj.2012.05.001</a>
</li>
<li>B.D. Stuyvers, P.A. Boyden, H.J. ter Keurs. Calcium waves: Physiological relevance in cardiac function. Circulat. Res. 86, 1016 (2000).
<a href="https://doi.org/10.1161/01.RES.86.10.1016">https://doi.org/10.1161/01.RES.86.10.1016</a>
</li>
<li>A.A. Kort, M.C. Capogrossi, E.G. Lakatta. Frequency, amplitude, and propagation velocity of spontaneous Ca++-dependent contractile waves in intact rat cardiac muscle and isolated myocytes. Circulat. Res. 57, 844 (1985).
<a href="https://doi.org/10.1161/01.RES.57.6.844">https://doi.org/10.1161/01.RES.57.6.844</a>
</li>
<li> H. Cheng, W.J. Lederer, M.B. Cannell. Calcium sparks: Elementary events underlying excitation-contraction coupling in heart muscle. Science 262, 740 (1993).
<a href="https://doi.org/10.1126/science.8235594">https://doi.org/10.1126/science.8235594</a>
</li></ol>

Опубліковано

2018-06-18

Як цитувати

Braichenko, S. I., & Vasilev, A. N. (2018). Нелінійна модель кальцієвих збуджень в біомембранах. Український фізичний журнал, 63(4), 327. https://doi.org/10.15407/ujpe63.4.327

Номер

Розділ

Фізика рідин та рідинних систем, біофізика і медична фізика