Минимальная модель зависимости напряжений в стенке церебрального сосуда от параметров гладкомышечной клетки

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Описана минимальная математическая модель стенки малого артериального сосуда, построенная на основе опубликованных результатов экспериментов на церебральных сосудах крыс. Полагается, что активная составляющая напряжений имеет только окружную компоненту и зависит от окружного растяжения, концентрации кальция в цитоплазме и мембранного потенциала гладкомышечных клеток. Представленная модель стенки малой артерии качественно воспроизводит и результаты более сложных моделей других сосудов в условиях физиологической нормы. В отличие от аналогичной модели, учитывающей лишь один клеточный параметр, введение мембранного потенциала в число аргументов позволило выявить качественное изменение зависимости окружного напряжения от растяжения и радиальной координаты с изменением сосудистого тонуса. При фиксированных значениях мембранного потенциала и концентрации кальция в фазе развития сосудистого тонуса напряжение убывает по мере приближения к наружной стенке сосуда и увеличивается с ростом растяжения, а после того, как он сформируется, направленность изменений окружного напряжения меняется на противоположную.

Об авторах

Н. Х Шадрина

Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН

Email: nkhsh@yandex.ru
Санкт-Петербург, Россия

Список литературы

  1. И.В. Гончар, С.А. Балашов, И.А. Валиев и др., Труды МФТИ, 9 (1), 101 (2017).
  2. N. R. Tykocki, E. M. Boerman, and W. F. Jackson, Compr. Physiol., 7 (2), 485 (2018). doi: 10.1002/cphy.c160011
  3. W. F. Jackson, Front. Physiol., 12, 770450 (2021). doi: 10.3389/fphys.2021.770450
  4. H. Chen and G. S. Kassab, Sci. Rep., 7 (1), 9339 (2017). doi: 10.1038/s41598-017-08748-7
  5. Y. Lu, J. Wu, Y. Li, et al., Sci. Rep., 7 (1), 13911 (2017). doi: 10.1038/s41598-017-14276-1
  6. K. Takamizawa, Cardiovasc. Eng. Tech., 10 (4), 604 (2019). doi: 10.1007/s13239-019-00434-1
  7. A. Rachev and K. Hayashi, Ann. Biomed. Eng. 27, 459 (1999). doi: 10.1114/1.19
  8. M. A. Zulliger, A. Rachev, and N. Stergiopulos, Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol., 287, H1335 (2004). doi: 10.1152/ajpheart.00094.2004
  9. B. Zhou, A. Rachev, N. Shazly, J. Mech. Behav. Biomed. Mater., 48, 28 (2015). doi: 10.1016/j.jmbbm.2015.04.004
  10. M. Bol, A. Schmitz, G. Nowak, and T. Siebert, J. Mech. Behav. Biomed. Mater., 13, 215 (2012). doi: 10.1016/j.jtbi.2011.11.012
  11. K. Uhlmann and D. Balzani, Biomech. Model. Mechanobiol., 22, 1049 (2023). doi: 10.1007/s10237-023-01700-x
  12. С. А. Регирер, И. М. Руткевич и П. И Усик, Механика полимеров, № 4, 585 (1975).
  13. S. Murtada, A. Arner, and G. A. Holzapfel, J. Theor. Biol., 297, 176 (2012). doi: 10.1016/j.jtbi.2011.11.012
  14. S. Murtada and G. A. Holzapfel, J. Theor. Biol., 358 (7), 1 (2014). doi: 10.1016/j.jtbi.2014.04.028
  15. A. Navarrete, P. Varela, M. L6pez, et al., Front. Bioeng. Biotechnol., 10, 924019 (2022). doi: 10.3389/fbioe.2022.924019
  16. C. Hai, and R. A. Murphy, Am. J. Physiol., 255, 86 (1988).
  17. J. Stalhand and G. A. Holzapfel, J. Theor. Biol., 397, 13 (2016). doi: 10.1016/j.jtbi.2016.02.028
  18. J. Yang, J. W. Clark, R. M. Bryan, and C. A. Robertson, Med. Engineer. & Physics, 25, 691 (2003). doi: 10.1016/s1350-4533(03)00100-0
  19. J. Yang, J. W. Clark, R. M. Bryan, and C. A. Robertson, Med. Engineer. & Physics, 25, 711 (2003). doi: 10.1016/s1350-4533(03)00101-2
  20. M. Koenigsberger, R. Sauser, D. Seppey, et al., Bophys. J., 95 (6), 2728 (2008). doi: 10.1529/biophysj.108.131136
  21. A. Coccarelli, D. H. Edwards, A. Aggarwal, et al., J. Roy. Soc.Interface, 15, 20170732 (2018). doi: 10.1098/rsif.2017.0732
  22. Н. Х. Шадрина, Биофизика, 66 (1), 157 (2021).
  23. H. J. Knot and M. T. Nelson, J. Physiol., 508 (1), 199 (1998). doi: 10.1111/j.1469-7793.1998.199br.x
  24. G. Gabella, J. Ultrastruct. Res., 84 (1), 24 (1983). doi: 10.1016/s0022-5320(83)90083-7
  25. G. E. Sleek and B. R. Duling, Circ. Res., 59, 620 (1986). doi: 10.1161/01.res.59.6.620
  26. Y. Fung, Biomechanics (Springer-Verlag, N.-Y., 1981).
  27. Н. Х. Шадрина, Изв. РАН. Мех. жидк. и газа, № 2, 3 (2020). doi: 10.31857/S0568528120020115
  28. G. Osol, J. F. Brekke, K. McElroy-Yaggy, and N. I. Gokina, Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol., 283, H2260 (2002). doi: 10.1152/ajpheart.00634.2002
  29. R. Sanft, A. Power, and C. Nicholson, Math. Biosci., 315, 108223 (2019). doi: 10.1016/j.mbs.2019.108223
  30. A. Arner, Eur. J. Physiol., 395, 277 (1982). doi: 10.1007/BF00580790.
  31. H. J. Knot, N. B. Standen, and M. T. Nelson, J. Physiol., 508 (1), 211 (1998). doi: 10.1111/j.1469-7793.1998.211br.x

© Российская академия наук, 2023

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах