Математическое моделирование кальциевого гомеостаза в гладкомышечных клетках в условиях модуляции активности кальциевого насоса плазматической мембраны

Abstract

Методом компьютерного моделирования исследована математическая модель внутрикле- точного кальциевого гомеостаза в гладкомышечных клетках. Показано, что увеличение предельной скорости (VmPM) или уменьшение константы Михаэлиса (KmPM) кальциевого насоса плазматической мембраны (PMCA) приводит к снижению концентрации Ca2+ в цитозоле и саркоплазматическом ре- тикулуме (SR); незначительное уменьшение VmPM или увеличение KmPM вызывает плавное повышение концентрации Ca2+ в цитозоле за счет медленного базального потока (МБП), поскольку не происходит массированного выброса Ca2+ из SR; при дальнейшем уменьшении VmPM или увеличении KmPM начинается процесс Ca2+-индуцированного выброса Ca2+ из SR и система переходит в колебательный режим; при достижении определенного низкого уровня VmPM или высокого уровня KmPM, периодические колебания концентрации Ca2+ в цитозоле прекращаются, остается только одно первое колебание, после которого плавно устанавливается новый уровень концентрации цитозольного Ca2+, намного более высокий, чем в исходном базальном состоянии (ИБС); чувствительность миоцитов с пониженной VmPM или повышен- ной KmPM к действию агониста повышается, а миоцитов с увеличенной VmPM или с уменьшенной KmPM – снижается. В случае изменения параметров PMCA (VmPM или KmPM) пассивный поток Ca2+ в цитозоль из внеклеточного пространства остается практически неизменным (и равным по величине МБП) на протяжении всего процесса, а начальная скорость работы РМ CA в новом равновесном состоянии (НР С) практически равна начальной скорости в ИБС: это позволяет вычислять новое значение VmPM или KmPM по величине концентрации Ca2+ в цитозоле в НР С.