Математическая модель кальцийзависимого хлорного тока в гладкомышечной клетке

Abstract

С применением формализма Ходжкина–Хаксли разработана математическая модель кальцийзависимого хлорного тока, основанная на опубликованных экспериментальных данных о кинетике такого тока в клетках разных типов. Полученные результаты предназначены для дальнейшего использования в разрабатываемой модели гладкомышечной клетки детрузора мочевого пузыря. Особенность моделируемого тока – наличие двух компонентов с общей кинетикой кальцийзависимой активации и разными (быстрой и медленной) кинетиками потенциалзависимой активации. В вычислительных экспериментах, выполненных с использованием протокола ступенчатой фиксации потенциала или внутриклеточной концентрации кальция ([Са²⁺ ]i ), получены статические и динамические зависимости величины тока от мембранного потенциала и [Са²⁺ ]i – вольт- и моль-амперные характеристики (ВАХ и МАХ соответственно), а также аналогичные зависимости кинетических переменных кальций- и потенциалзависимой активации тока. Полученные характеристики исследуемого тока оказались близкими к таковым токов-прототипов. Для тока были характерны следующие основные свойства: «направленное наружу» («выходящее») выпрямление (outward rectification), усиление эффекта выпрямления с увеличением [Са²⁺ ]i и более высокая чувствительность к отклонениям [Са²⁺ ]i от базального уровня в диапазоне до 1 мкМ по сравнению с таковой в диапазоне более высоких концентраций (что проявлялось в бóльших отношениях приращение тока/концентрация).

Із застосуванням формалізму Ходжкіна–Хакслі розроблено математичну модель кальційзалежного хлорного струму, основану на опублікованих експериментальних даних щодо кінетики такого струму в клітинах різних типів. Отримані результати призначені для подальшого використання в моделі гладеньком’язової клітини детрузора сечового міхура, що зараз розробляється. Особливість модельованого струму – наявність двох компонентів із загальною кінетикою кальційзалежної активації та різними (швидкою та повільною) кінетиками потенціалзалежної активації. В обчислювальних експериментах, виконаних із застосуванням протоколу ступінчастої фіксації потенціалу або внутрішньоклітинної концентрації кальцію ([Са²⁺ ]i ), отримані статичні та динамічні залежності величини струму від мембранного потенціалу та [Са²⁺ ]і – вольт- та моль-амперні характеристики (ВАХ і МАХ відповідно), а також аналогічні залежності кінетичних змінних кальцій- і потенціалзалежної активації струму. Отримані характеристики досліджуваного струму виявилися близькими до таких у струмів-прототипів. Для струму були характерні наступні основні властивості: «спрямоване назовні» («вихідне») випрямлення (outward rectification), посилення ефекту випрямлення зі збільшенням концентрації [Са²⁺ ]i та більш висока чутливість до відхилень [Са²⁺ ]i від базального рівня в діапазоні до 1 мкМ порівняно з такою в діапазоні значніших концентрацій (що знайшло прояв у більших відношеннях прирощення струму/концентрація).