Компьютерный симулятор механизмов поддержания баланса энергии в клетках человека

Abstract

Описан программный симулятор для конструирования различных сценариев возникновения дефицита энергии (ДЭ) в клетках и преодоления ДЭ. Основой симулятора является комплексная математическая модель, описывающая взаимодействие макроскопических систем тела и механизмов клетки для преодоления ДЭ. Умеренный кратковременный ДЭ устраняется увеличением артериального давления и легочной вентиляции. Для устранения же значительного хронического ДЭ организм активирует дополнительные механизмы, способствующие: а) биогенезу митохондрий и наращиванию суммарной площади их внутренних мембран; б) созданию более плотной сети капилляров в зоне клеток с ДЭ. Программный симулятор — это информационная технология двойного назначения. Иллюстрируя роль многоклеточных механизмов в борьбе против дефицита энергии в клетках, симулятор позволяет: во-первых, визуализировать основные эффекты взаимодействия клеточных и многоклеточных механизмов; вовторых, он может использоваться в прикладной физиологии для поиска оптимальных сценариев повышения физического потенциала здоровых людей. Симулятор может использоваться как учебное средство, визуализирующее динамику защитных механизмов разной эффективности.

Описано програмний симулятор для конструювання різних сценаріїв виникнення і подолання дефіциту енергії (ДЕ) в клітинах. Основою симулятора є комплексна математична модель, що описує взаємодію макроскопічних систем тіла і механізмів клітини для подолання ДЕ. Помірний короткочасний ДЕ усувається збільшенням артеріального тиску і легеневої вентиляції. Для усунення ж значного хронічного ДЕ організм активує додаткові механізми, які сприятимуть: а) біогенезу мітохондрій і нарощування сумарної площі їхніх внутрішніх мембран; б) створення більш щільної мережі капілярів в зоні клітин з ДЕ. Симулятор може використовуватися як навчальний засіб, що візуалізує динаміку батарей захисних механізмів різної ефективності.

The purpose of the article is to describe a specialized simulator (SS) providing users of additional information concerning scenarios and multi-level mechanisms of energy optimization in the human organism. Results. Multi-scale mechanisms providing cell energy balance (CEB) are in the basis of SS. At cell-level, providers of CEB form a battery of autonomous mechanisms (BAM). Under energy lack (EL), BAM increases the rate of ATP synthesis using local opportunities. If EL remains, extracellular providers of aerobic synthesis of ATP enlarge current potentials of the EL-cell. The SS provides simulation scenarios increasing the lung ventilation, the erythropoiesis, blood concentrations of carbohydrates, and of other nutrients for biogenesis of mitochondria. The role of the cardiovascular system is in regulating of blood incomes to ELcells.