Математическая модель стабилизации объема в эритроцитах человека

• Автор: Мартынов, Михаил Вячеславович
• Шифр специальности: 03.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 70 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1. Общие сведения об эритроците человека.

2. Ионный транспорт в эритроцитах человека.

2.1. Ионные насосы.

2.2. Пассивный ионный транспорт.

3. Энергетический и адснилатный метаболизм.

4. Основные этапы изучения регуляции объема эритроцитов человека. 5 Нарушения ионного обмена и возможные механизмы стабилизации
объема.

6. Разброс параметров эритроцитов

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ.
1 Ионный баланс и объем эритроцита.
2. Энергетический метаболизм.
2.1. АТФазы
2.2 Гликолиз.
3. Метаболизм аденилатов.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ
РЕЗУЛЬТАТЫ.
1 Динамическое поведение модели.
2. Роль Ыа,КАТФазы и гликолиза в стабилизации объема.
3. Роль кальцийактивируемых калиевых каналов в стабилизации объема.
4. Роль метаболизма аденилатов в стабилизации объема.
5. Совместное функционирование Кканалов и метаболизма аденилатов.
6. Влияние изменения площади поверхности эритроцита и внутриклеточного количест ва гемоглобина на регуляцию объема
7. Влияние активности ключевых ферментов гликолиза на регуляцию объема
ОБСУЖДЕНИЕ.
выводы.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


В норме эритроцит человека является эластичным двояковогнутым диском с высоким и хорошо стабилизированным отношением площади поверхности к объем , 3, , , что позволяет ему легко деформироваться, проходя по узким капиллярам, и выполнять кислородтранспортную функцию 8. Мембрана и цитоскелет эритроцита, как к у большинства других животных клеток, не могут выдержать давление, большее 2 кПа, что соответствует разности внутри и внеклеточной осмотнчности в 1 мМ , поэтому объем эритроцита определяется осмотическим балансом между внутри и внеклеточной средой. При равенстве внутри и внеклеточной осмотнчности форма эритроцита определяется минимумом нзгибной энергии плазматической мембраны Поскольку концентрация нспроникающих через мембрану макромолекул в эритроците больше, чем в плазме крови, объем эритроцита поддерживается за счет неравновесного распределения ионов натрия и калия, которое создастся за счет работы натрийкалисвой АТФазы Нарушения в работе ИаДАТФазы, изменение тоничности среды, изменение проницаемости клеточной мембраны и т. В настоящее время интенсивно исследуются механизмы стабилизации клеточного объема при изменениях тоничности внешней среды , 1, , . Состав плазмы крови поддерживается организмом постоянным с высокой точностью, поэтому неудивительно, что в эритроците такие механизмы отсутствуют. Напротив, влияние нссслективного изменения проницаемости клеточной мембраны на объем различных клеток, в том числе и эритроцитов, практически не исследовано. А именно такое повреждение мембраны представляется наиболее естественным для эритрошгга в процессе его циркуляции в кровотоке Мембрана эритроцита постоянно подвергается воздействию высоких концентраций кислорода. Окисление компонентов мембраны приводит к увеличению ее проницаемости для ионов 7. Значительное в несколько раз увеличение проницаемости мембраны эритроцитов для ионов наблюдается при различных патологиях 3, . К за счет регуляции проницаемости Сазависимых Кканалов и 2 изменение скорости работы Ыа,КАТФазы за счет регуляции внутриклеточной концентрации АТФ метаболизмом аденилатов В работе 8 роль Са2зависимых Кканалов в стабилизации объема эритроцита исследовалась с помощью математической модели, включающей описание ионного обмена и осмотической регуляции объема. Было показано, что Са2,зависимые Кканалы могут значительно улучшить стабилизацию объема эритроцитов, однако не было подробно рассмотрено влияние параметров Са2зависимых Кканаловы на стабилизацию объема, модель не включала описание энергетического и аденилатного метаболизма В работе роль метаболизма аденилатов в стабилизации объема эритроцитов человека исследовалась с помощью математической модели, включающей в упрошенном виде ионный обмен один ион, гликолиз и метаболизм аденилатов. Модель не включала описания осмотической регуляции объема. Таким образом, в литературе отсутствует математическая модель, которая включает все важные для регуляции объема эритроцита системы На,КАТФазу, гликолиз, метаболизм аденилатов. Кканалы Построение и исследование стабилизации объема в такой системе является одной из целей настоящей работы. В настоящей работе в одной математической модели совмещены два механизма стабилизации объема активный, связанный с метаболизмом аденилатов, и пассивный, связанный с Сазавнснмымн Кканаламн фиг. Для этого была построена и исследована математическая модель, описывающая ионный обмен включая Сазависимыс Кканалы и осмотическую регуляцию объема, а также энергетический и аденилатный метаболизм эритроцитов человека. Фиг. Схема влияния Са2зависнмых К каналов и метаболизма адеиилатов на трансмембранные ионные потоки в эритроцитах человека. Закрашенными кружками обозначены транспортные Ыа. К и Са АТФазы, прямоугольником обозначен Са2зависнмый К канал. Сплошными линиями обозначены активные потоки ионов через клеточную мембрану и потоки метаболитов в клетке Пунктирные линии обозначают пассивные потоки ионов и метаболитов через клеточную мембрану. Точками показаны регуляторные воздействия. Плюс и минус обозначают активацию и ингибирование, соответственно.