Проницаемость RyR-канала

Проводимость RyR-канала, то есть способность пропускать через себя ионы Са²⁺, напрямую зависит от степени его «открытости». Как уже отмечалось, в ЭК-модели эта характеристика обусловлена конформационным состоянием (значением конформационной координаты Q). Этот факт позволяет исследовать активность канала и моделировать изменение потока ионов Са²⁺ через RyR-канал.

Для электронно открытого состояния зависимость проницаемости от конформационной координаты описывается формулой:

, (2.15)

а для электронно закрытого:

,

где – максимальная проводимость RyR-канала, – некоторое критическое значение конформационной координаты, при которой , – параметр, определяющий утечку Са²⁺ через закрытый канал: , (), n – коэффициент Хилла, характеризующий нелинейность зависимости (рис. 2.11).

В простейшем приближении проводимость RyR-канала можно аппроксимировать ступенчатой функцией, пренебрегая промежуточными значениями проводимости канала:

, (2.16)

В этом случае при Q >0 проводимость канала сразу достигает своего максимального значения.

Таким образом, построена модель, которая в дальнейшем используется для проведения численных экспериментов и объяснения основных эффектов, обнаруженных экспериментально и связанных с процессами активации RyR-каналов ионами Са²⁺. В отличие от ранее предложенных многочисленных феноменологических моделей динамики RyR-канала она является физически и физиологически обоснованной.

2.2 Математическая модель Са²⁺ высвобождающей единицы

В данном разделе рассмотрено обобщение электронно-конформационной модели одиночного RyR-канала для кластера взаимодействующих RyR-каналов в высвобождающей единице.

Для описания динамики внутриклеточного Са²⁺ использовалась теория высвобождающих единиц [90], которая позволяет описать зависимости концентрации Са²⁺ от времени в различных отделах (компартментах) высвобождающей единицы. Модификация теории высвобождающих единиц заключается в подробном описании динамики кластера RyR-каналов в рамках электронно-конформационной модели.

Интеграция электронно-конформационной модели взаимодействующих RyR-каналов в модель высвобождающих единиц позволила разработать объединенную теорию, в рамках которой проводилось моделирование автоосциляционных процессов динамики ионов Са²⁺ в кардиомиоцитах.

Применительно к особому типу кардиомиоцитов – клеткам водителей сердечного ритма данная объединенная теория позволяет описать автоволновую активность этого типа клеток. Проявление авторитмической активности клеток водителей сердечного ритма объяснено на основе существования внутренних Са²⁺-осцилляторов, самосогласованно взаимодействующих с внешним мембранным осциллятором.