本文關(guān)鍵詞：理化因素誘發(fā)生物細(xì)胞內(nèi)鈣離子響應(yīng)的動力學(xué)建模

  更多相關(guān)文章： 物理化學(xué)刺激 血管內(nèi)皮細(xì)胞 精子 鈣離子動力學(xué) 數(shù)學(xué)模型

【摘要】：鈣離子是多種細(xì)胞重要的第二信使,在細(xì)胞生理過程中扮演著極其重要的角色。通常情況下,在體細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度保持穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng)受到胞外物理或化學(xué)刺激時,細(xì)胞膜或胞內(nèi)鈣庫上的鈣離子通道被激活,誘發(fā)胞外鈣離子跨膜內(nèi)流或鈣庫的鈣離子釋放,進(jìn)一步引發(fā)胞內(nèi)的鈣離子濃度發(fā)生動力學(xué)響應(yīng)。鈣離子的這種動力學(xué)響應(yīng)對于維持活體細(xì)胞的正常生理具有非凡意義。譬如,血管內(nèi)皮細(xì)胞鈣離子動力學(xué)響應(yīng)異�？梢l(fā)內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙,與動脈粥樣硬化現(xiàn)象密切相關(guān)；精細(xì)胞鈣離子動力學(xué)響應(yīng)與精子活性、精子獲能、超活化和頂體反應(yīng)等生理現(xiàn)象緊密相連。本文利用數(shù)學(xué)建模的方法研究兩種不同的人體細(xì)胞(血管內(nèi)皮細(xì)胞和精細(xì)胞)在不同物理或生化刺激下細(xì)胞內(nèi)鈣離子的動力學(xué)響應(yīng)。對于血管內(nèi)皮細(xì)胞,針對剪應(yīng)力激活細(xì)胞鈣離子動力學(xué)響應(yīng)的分子機(jī)制是直接機(jī)制還是間接機(jī)制的學(xué)術(shù)爭議,本文首次考慮瞬時感受器(TRPV4-C1)對剪應(yīng)力刺激的直接介導(dǎo)作用,綜合考慮剪應(yīng)力誘發(fā)三磷酸腺苷(ATP)釋放,進(jìn)一步激活P2X4通道和P2Y信號通路的間接機(jī)制,同時引入三磷酸肌醇(IP3)和鈣離子的反饋調(diào)節(jié)作用,建立了剪應(yīng)力和ATP誘發(fā)血管內(nèi)皮細(xì)胞鈣離子動力學(xué)響應(yīng)的新型動力學(xué)模型�；谠撃Ｐ�,通過數(shù)值仿真發(fā)現(xiàn),剪應(yīng)力直接激活TRPV4-C1通道的機(jī)制至關(guān)重要,而剪應(yīng)力誘發(fā)ATP釋放間接激發(fā)胞內(nèi)鈣離子動力學(xué)響應(yīng)的作用幾乎可以忽略,從而澄清了關(guān)于剪應(yīng)力激活細(xì)胞鈣離子動力學(xué)響應(yīng)是直接機(jī)制還是間接機(jī)制的學(xué)術(shù)爭議。對于精細(xì)胞,針對孕酮誘發(fā)細(xì)胞CatSper鈣離子通道開放及細(xì)胞內(nèi)的鈣離子動力學(xué)響應(yīng),本文首次建立了孕酮激活精細(xì)胞CatSper鈣通道開放的數(shù)學(xué)模型,同時引入精細(xì)胞頸部雙鈣庫激活機(jī)制,發(fā)展了孕酮誘發(fā)的基于CatSper鈣離子通道的人類精細(xì)胞鈣離子響應(yīng)的動力學(xué)模型。基于該模型加深了對孕酮刺激下精細(xì)胞鈣離子動力學(xué)行為和CatSper鈣通道特性的理解,同時有效地預(yù)測了鈣離子振蕩等現(xiàn)象,為進(jìn)一步研究胞外流體力學(xué)和胞內(nèi)生物化學(xué)的相互作用打下了基礎(chǔ)。本文的研究表明,用系統(tǒng)動力學(xué)數(shù)學(xué)建模的方法研究生物細(xì)胞系統(tǒng),不僅能夠幫助我們加深對已有實驗現(xiàn)象及其生物機(jī)制的理解,也可以幫助我們開展仿真實驗以節(jié)省生物試劑和實驗時間、預(yù)測一些新現(xiàn)象,輔助進(jìn)一步的生物學(xué)實驗。本文建立的動力學(xué)模型也為基于理化刺激定量調(diào)控細(xì)胞的生理功能提供了一定的方法學(xué)基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：物理化學(xué)刺激 血管內(nèi)皮細(xì)胞 精子 鈣離子動力學(xué) 數(shù)學(xué)模型
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：R329.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 引言9
• 1 生物細(xì)胞內(nèi)鈣離子動力學(xué)模型研究背景9-16
• 1.1 血管內(nèi)皮細(xì)胞鈣離子動力學(xué)及研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2 精細(xì)胞鈣離子動力學(xué)及研究現(xiàn)狀11-14
• 1.3 本文改進(jìn)工作14-15
• 1.3.1 關(guān)于血管內(nèi)皮細(xì)胞鈣離子動力學(xué)模型的改進(jìn)14
• 1.3.2 關(guān)子精細(xì)胞鈣離子動力學(xué)模型的改進(jìn)14-15
• 1.4 本文的結(jié)構(gòu)安排15-16
• 2 血管內(nèi)皮細(xì)胞鈣離子動力學(xué)模型16-34
• 2.1 血管內(nèi)皮細(xì)胞模型的建立16-20
• 2.1.1 胞外ATP輸運16-17
• 2.1.2 內(nèi)皮細(xì)胞鈣離子動力學(xué)模型17-19
• 2.1.3 基于TRPV_4-C_1通道的鈣離子內(nèi)流模型19-20
• 2.2 模型參數(shù)和仿真方法20-23
• 2.3 血管內(nèi)皮細(xì)胞鈣離子動力學(xué)仿真結(jié)果23-34
• 2.3.1 模型驗證23-30
• 2.3.2 對于直接激活和間接激活機(jī)制的研究30-34
• 3 人類精細(xì)胞鈣離子動力學(xué)模型34-50
• 3.1 精細(xì)胞模型的建立34-38
• 3.1.1 精細(xì)胞內(nèi)鈣離子動力學(xué)響應(yīng)35
• 3.1.2 孕酮激發(fā)CatSper鈣離子通道動力學(xué)響應(yīng)35-36
• 3.1.3 孕酮激發(fā)鈣庫釋放鈣離子模型36-38
• 3.2 模型參數(shù)和仿真方法38-40
• 3.3 精細(xì)胞鈣離子動力學(xué)仿真結(jié)果40-50
• 3.3.1 由孕酮激發(fā)的基于CatSper離子通道的鈣離子動力學(xué)行為驗證41-42
• 3.3.2 模型預(yù)測42-44
• 3.3.3 對于鈣離子振蕩的模型預(yù)測44-47
• 3.3.4 頸部鈣庫的作用探討47-50
• 4 討論50-53
• 4.1 血管內(nèi)皮細(xì)胞鈣離子動力學(xué)模型討論50-52
• 4.2 精細(xì)胞鈣離子動力學(xué)模型討論52-53
• 結(jié)論53-55
• 參考文獻(xiàn)55-60
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況60-61
• 致謝61-62

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 應(yīng)陽君,黃祖洽;描述肝細(xì)胞中兩類不同特性鈣離子濃度振蕩的動力學(xué)模型[J];生物物理學(xué)報;2002年02期

2 謝寶田;周友明;孫大業(yè);;關(guān)于Ca~(2+)-EDTA緩沖系統(tǒng)中[Ca~(2+)]_t的計算[J];河北師范大學(xué)學(xué)報;1990年01期

3 吳濤;鈣離子在細(xì)胞及迷路水平的生理作用[J];國外醫(yī)學(xué).耳鼻咽喉科學(xué)分冊;1997年04期

4 郭鴻涌;鄭末;邢凌霄;樊長在;張祥宏;顏威利;;工頻磁場對離體細(xì)胞胞漿鈣離子濃度的影響[J];河北大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2008年01期

5 周永軍;牛中奇;侯建強;陳建華;白冰;黃華;;細(xì)胞內(nèi)自由鈣離子濃度變化的時-頻分析[J];中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報;2009年06期

6 張祖暄,胡衛(wèi)東,陳榮三;鈣離子在電針鎮(zhèn)痛中的作用[J];科學(xué)通報;1977年10期

7 趙樹仲;鈣離子在神經(jīng)介質(zhì)釋放中的作用[J];西安交通大學(xué)學(xué)報(醫(yī)學(xué)版);1981年03期

8 張景園,施善平;乙酰膽堿酯酶的別構(gòu)作用——某些膽堿能效應(yīng)劑與鈣離子激活作用的關(guān)系[J];Acta Biochimica et Biophysica Sinica;1982年05期

9 肖自強;;一點商榷[J];地質(zhì)與勘探;1979年08期

10 陳家森,葉寅,帕斯金;單根青蛙肌肉纖維鈣離子活化收縮過程的橢園偏振測量的研究[J];生物物理學(xué)報;1988年04期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 應(yīng)陽君;;細(xì)胞質(zhì)鈣離子濃度非線性振蕩的一種同步機(jī)制分析[A];中國工程物理研究院科技年報（2001）[C];2001年

2 牛中奇;周永軍;侯建強;陳建華;白冰;黃華;;細(xì)胞內(nèi)自由鈣離子濃度變化的時-頻分析[A];中國儀器儀表學(xué)會醫(yī)療儀器分會第四次全國會員代表大會暨2009年學(xué)術(shù)年會論文集[C];2009年

3 郭義;張艷軍;陳靜子;徐湯蘋;陳波;;鈣離子是針刺起效的關(guān)鍵因素之一[A];第九屆全國鈣信號和細(xì)胞功能研討會論文摘要集[C];2012年

4 牛中奇;陳建華;侯建強;周永軍;王海彬;童穎;;細(xì)胞胞漿內(nèi)鈣離子濃度變化的時-頻分析[A];第十次中國生物物理學(xué)術(shù)大會論文摘要集[C];2006年

5 時靜華;陳曉東;潘桂蘭;;鈣離子在飲酒致心腦功能損傷中的作用[A];提高全民科學(xué)素質(zhì)、建設(shè)創(chuàng)新型國家——2006中國科協(xié)年會論文集[C];2006年

6 梁淑俊;鄭曉東;唐曉波;朱大嶺;;鈣離子在15-烷基二十碳四烯酸介導(dǎo)的肺動脈平滑肌收縮中的作用[A];中國藥理學(xué)會第九次全國會員代表大會暨全國藥理學(xué)術(shù)會議論文集[C];2007年

7 安少鋒;凌均h，

本文編號：843553