【摘要】：人體健康需要心臟的正常運(yùn)行,其中心臟細(xì)胞的代謝反應(yīng)對(duì)心臟的正常運(yùn)行至關(guān)重要。目前多種心血管疾病已被發(fā)現(xiàn)與心房細(xì)胞代謝功能障礙有關(guān)。但由于當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)技術(shù)尚無(wú)法定量闡明這些異常的原因,因此人們無(wú)法提出精確有效的治療方案。然而,快速發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)能夠像活細(xì)胞一樣有效地處理任務(wù)。因此,本研究利用這種處理能力建立了心臟代謝計(jì)算模型來描述心房細(xì)胞內(nèi)的能量合成及其對(duì)心臟細(xì)胞電生理的影響。該計(jì)算模型基于應(yīng)用數(shù)學(xué)原理,應(yīng)用了酶催化生化反應(yīng)Michaelis-Menten方程和生物物理離子動(dòng)力學(xué)Hodgkin-Huxley模型。本模型將細(xì)胞劃分為細(xì)胞質(zhì)和線粒體,并且通過被動(dòng)擴(kuò)散和載體介導(dǎo)運(yùn)輸來連接。本模型模擬了在0.25Hz頻率下細(xì)胞質(zhì)和線粒體代謝物(包括ATP和NADH)的穩(wěn)態(tài)動(dòng)力學(xué)。當(dāng)在2.0Hz的高頻模式下,本模型預(yù)測(cè)了不同量級(jí)的胞質(zhì)和線粒體代謝物的并行激活,其中ATP和NADH分別增加了一倍。該模型預(yù)測(cè)結(jié)果與線粒體鈣單向轉(zhuǎn)運(yùn)體(MCU)的試驗(yàn)觀察結(jié)果一致,即這是在增加負(fù)荷而不是正常起搏情況下所需的。本研究的創(chuàng)新性在于本模型量化地證明了為響應(yīng)變化能量需求的并行激活與動(dòng)態(tài)基質(zhì)理論。此外,模型可預(yù)測(cè)在靜息和運(yùn)動(dòng)條件下線粒體NADH對(duì)細(xì)胞內(nèi)葡萄糖水平的敏感度,模擬不同條件下心臟能量的供需平衡,這些都證明了本模型的可信性和魯棒性。因此,本模型將有助于進(jìn)一步研究由代謝功能障礙引發(fā)的心臟病理學(xué)機(jī)制,以挖掘精確有效的治療干預(yù)措施。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：R541

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4 祝用華;傅思R，

本文編號(hào)：2682467