離子通道控制參數(shù)對(duì)心肌動(dòng)力學(xué)行為的影響.pdf

1、心臟病是威脅人類生命健康的重大疾病之一，那么要想降低心臟病的病發(fā)率，首先應(yīng)該在離子通道的水平上了解心律失常和室顫發(fā)生的基本機(jī)制以及單個(gè)心肌細(xì)胞的動(dòng)作電位(AP)。本文通過(guò)ORd離子模型和FHN模型研究了離子通道控制參數(shù)對(duì)心肌動(dòng)力學(xué)行為的影響，主要工作分為以下兩個(gè)部分:
　　第一部分:采用ORd離子模型研究了離子通道控制參數(shù)對(duì)心肌單細(xì)胞動(dòng)力學(xué)行為的影響（主要結(jié)果在第二章介紹）。ORd模型是目前為止最能精確描述心肌細(xì)胞動(dòng)力學(xué)行為的模型

2、，由此模型得到的一些數(shù)值結(jié)果與臨床上的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有較好的吻合，我們考察了不同離子通道控制參數(shù)下ORd模型描述的心肌細(xì)胞對(duì)脈沖刺激響應(yīng)。若刺激為單個(gè)脈沖，當(dāng)脈沖強(qiáng)度足夠大時(shí)心肌細(xì)胞能完成一次激發(fā)，即AP完成一個(gè)去極-復(fù)極過(guò)程，細(xì)胞內(nèi)的大多數(shù)離子電流和離子濃度也有一個(gè)極值過(guò)程。離子通道控制參數(shù)、刺激脈沖時(shí)長(zhǎng)會(huì)影響激發(fā)過(guò)程中動(dòng)作電位去極化的程度與復(fù)極過(guò)程的長(zhǎng)短，以及細(xì)胞內(nèi)離子電流和離子濃度極值的大小與位置。溫度對(duì)細(xì)胞內(nèi)的Na+濃度[Na+],、

3、K+離子濃度[K+]i以及與Na+電流影響比較大:在正常體溫附近，隨溫度的升高，細(xì)胞去極-復(fù)極過(guò)程中各時(shí)刻的[Na+]i整體增大、[K+]i整體減小，Na+離子電流中出現(xiàn)極值過(guò)程的時(shí)間推遲。[Na+]o、[Ca2+]o的改變對(duì)去極-復(fù)極過(guò)程中膜電位以及各種離子濃度、電流隨時(shí)間的變化都有很大影響，這些影響包括:極值的增加與減小，出現(xiàn)極值過(guò)程時(shí)間的提前與推遲，濃度值的整體增加與減小，等等。[Na+]o與[Ca2+]o變化的這些影響也表明心肌

4、細(xì)胞中各離子電流是相聯(lián)系的，這會(huì)給心臟病的藥物治療帶來(lái)困難，也就是說(shuō)我們?cè)谟盟幬锔淖円环N離子體外濃度時(shí)，對(duì)其它離子電流也有很大影響。與[Na+]o、[Ca2+]o不同，[K+]o對(duì)本離子電流、本離子胞內(nèi)濃度以及AP有明顯影響，對(duì)AP的影響如下:隨[K+]o的增大，AP去極化增強(qiáng)，復(fù)極過(guò)程增長(zhǎng)，靜息態(tài)時(shí)膜電位增大。刺激時(shí)長(zhǎng)對(duì)心肌單細(xì)胞動(dòng)力學(xué)行為也有較大影響，時(shí)長(zhǎng)的增大會(huì)使AP去極化的程度增大，復(fù)極過(guò)程變短，但當(dāng)時(shí)長(zhǎng)大于2.5ms時(shí)，復(fù)極時(shí)

5、間不再變化，復(fù)極化3、4期完全相同。若刺激為周期脈沖，當(dāng)脈沖強(qiáng)度足夠大時(shí)心肌細(xì)胞會(huì)出現(xiàn)一系列的激發(fā)，激發(fā)及隨時(shí)間分布情況可由動(dòng)作電位時(shí)程(APD)恢復(fù)曲線來(lái)描述，改變離子通道的控制參數(shù)會(huì)影響細(xì)胞的動(dòng)作電位和APD恢復(fù)曲線。當(dāng)舒張期(DI)比較小時(shí)，曲線斜率較大，APD隨DI快速上升;當(dāng)DI增大到一定值后，曲線斜率變小，最終趨于零，APD值不再隨DI改變。在正常鈉離子電流最大電導(dǎo)GNa附近，GNa的增大會(huì)使APD恢復(fù)曲線快速增長(zhǎng)部分的斜率

6、變大，瞬時(shí)向外鉀離子電流最大電導(dǎo)Gto對(duì)APD恢復(fù)曲線的影響與GNa相同。L型鈉離子電流最大電導(dǎo)GNaL對(duì)APD恢復(fù)曲線的影響與GNa截然相反，隨GNaL變大，APD恢復(fù)曲線上升部分的斜率變小，APD接近平穩(wěn)值處的DI值變大。
　　第二部分:采用FHN模型研究通道控制參數(shù)空間不均勻?qū)β菪▌?dòng)力學(xué)的影響（主要結(jié)果在第三章介紹）。FHN模型中的抑制變量方程描述離子通道的綜合影響，我們主要通過(guò)改變抑制變量方程中的參數(shù)γ來(lái)討論離子通道空間

7、不均勻的影響?？臻g不均勻采用圓環(huán)的形式，即在均勻可激系統(tǒng)選擇一個(gè)圓環(huán)讓其參數(shù)發(fā)生變化。當(dāng)初始螺旋波波頭軌道位于圓環(huán)中心附近且在小于內(nèi)半徑區(qū)域時(shí)，圓環(huán)內(nèi)參數(shù)γ1取值減少會(huì)使波頭向外飄移，飄移一定距離后開(kāi)始繞一圓形吸引子做圓滾運(yùn)動(dòng)，圓形吸引子與圓環(huán)同心，其半徑隨圓環(huán)線性增加，但當(dāng)圓環(huán)內(nèi)徑增大到一定程度，不均勻圓環(huán)對(duì)螺旋波的影響消失。圓環(huán)內(nèi)γ1參數(shù)增大對(duì)螺旋波波頭的影響不大，波頭保持在圓環(huán)中心附近做圓形運(yùn)動(dòng)，當(dāng)γ1參數(shù)變化較大時(shí)，每次的圓形運(yùn)