ВВЕДЕНИЕ 4
ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 5
1.1 Кальций - сигнальные пути астроцита 6
1.2 Математические модели астроцита 8
1.2.1 Математическая модель кальций-сигнальных путей Риера 8
1.2.2 Математическая модель кальций-сигнальных путей Лаврентовича и Хемкина 10
1.2.3 Математическая модель кальций-сигнальных путей Дюпонта 11
1.2.4 Математическая модель кальций-сигнальных путей Де Питты 13
1.3 Параметры моделей 15
1.4 Модель VGCC, RyR и PMCA 16
ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 20
2.1 Описание математической модели 20
2.2 Условия исследования 20
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЯ 23
3.1 Спонтанные колебания кальция в цитозоле 23
3.2 Глутаматная стимуляция колебаний цитозольного кальция 25
3.3 Сравнение модели астроцита с базовыми моделями 26
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 31
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ 32
ПРИЛОЖЕНИЕ
Астроцит является невозбуждаемой клеткой головного мозга, которая контролирует химическую среду вокруг нервных клеток (нейронов) и участвует в иммунных реакциях на нервную ткань. Астроцит имеет сложную физиологию, а также выполняет множество функций. Потому экспериментальное изучение механизмов взаимодействия имеет множество сложностей. Для изучения определенного механизма выключают определенные пути с помощью блокаторов.
Одним из методов изучения гомеостаза астроцита является математическое моделирование кальций сигнальных путей. В модель включаются пути, вносящие наибольший вклад в общий кальций - сигнальный поток, что позволяет получить чистый сигнал.
Существующие основные четыре модели астроцита не учитывают некоторые существенные механизмы, такие как ионные токи клеточной мембраны и различные внутриклеточные сигнальные каскады [36 - 38]. Так, в моделях отсутствует рианодиновый рецептор, влияющий на процесс кальций индуцированного высвобождения кальция.
Есть доказательства того, что рианодиновый путь в динамике кальция активируется сильным стимулом или при патологии [1]. Существуют данные, что вклад RyR в динамику Са2+ в астроцитах существенен [3]. В то же время некоторые авторы сообщали о не существенном влиянии RyR на динамику Са2+ в астроцитах [44].
Целью работы является создание математической модели рианодиновой регуляции кальциевого гомеостаза астроцита.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи исследования:
1. Из источников литературы выделить Ca - сигнальные пути астроцита. Определить по кинетическим характеристикам пути, вносящие вклад в общий поток кальция;
2. Составить математическую модель кальций - сигнальных путей с вкладами в общий поток кальция;
3. Оценить влияние рианодинового рецептора на спонтанные колебания и колебания кальция от глутаматного стимула;
4. Сравнить полученную модель с четырьмя базовыми математическими моделями.
1. Из источников литературы выделены Ca - сигнальные пути астроцита. Определены пути, имеющие больший вклад в общий кальций-сигнальный поток;
2. Составлена математическая модель астроцита с выбранными кальций-сигнальными путями;
3. Включение RyR регуляции позволяет снять противоречия между существующими моделями динамики цитозольного Са в астроцитах. RyR позволяет оценить эффект глутаматного стимула на спонтанные осцилляции Са в цитоплазме;
4. Проведено сравнение полученной модели с четырьмя базовыми математическими
моделями: совмещение спонтанных осцилляций кальция с осцилляциями от
глутаматных стимулов позволило убрать недостатки существующих моделей.
