Цена доставки диссертации от 500 рублей 

Поиск:

Каталог / БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ / Биофизика

Клеточные структуры и опосредованные ионами кальция сигнальные пути: математическое моделирование

Диссертация

Автор: Докукина, Ирина Владимировна

Заглавие: Клеточные структуры и опосредованные ионами кальция сигнальные пути: математическое моделирование

Справка об оригинале: Докукина, Ирина Владимировна. Клеточные структуры и опосредованные ионами кальция сигнальные пути: математическое моделирование : диссертация ... кандидата физико-математических наук : 03.00.02 Москва, 2007 134 c. : 61 07-1/1150

Физическое описание: 134 стр.

Выходные данные: Москва, 2007






Содержание:

ВВЕДЕНИЕ
Глава
I ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
11 Структурные и функциональные аспекты внутри- и межклеточного перераспределения и транспорта Сд?
111 Общие сведения о клеточном перераспределении Са+
112 Экспериментальные данные о межклеточном перераспределении и транспорте Оа"""
113 Экспериментальные данные о внутриклеточном перераспределепии Са?+
12 Основные подходы к моделированию внутри- и межклеточного перераспределения и транспорта Са"
121 Модели отдельных процессов, участвующих в перераспределении Са2+
122 Одноточечные модели «хорошо перемешанная» клетка
123 Одномерные модели с диффузией на отрезке
124 Двумерные модели с диффузией на плоскости
125 Трехмерные модели с диффузией в пространстве
Глава
II МЕЖКЛЕТОЧНОЕ ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЕ ИОНОВ КАЛЬЦИЯ (БОЛЬШОЕ ЧИСЛО КЛЕТОК)
21 Исследуемое явление
22 Модель внутриклеточного перераспределения Са", используемая в представленной работе
23 Структурный подход к моделированию распространения межклеточной волны в культуре клеток
24 Результаты моделирования и их анализ
25 Заключение (по Главе 2)

Введение:
Ионы кальция (Са") являются одним из универсальных регуляторов ряда процессов жизнедеятельности клетки [1]. Это, например, движение и деление клетки, сокращение мышечных клеток, дифференциация зародышевых клеток и т.д. Процессы перераспределения и транспорта Са+ сложны и многообразны. В зависимости от тина клетки, способа и интенсивности стимуляции в клетке могут наблюдаться как длительное повышение цитозольной концентрации Са"*", так и осцилляции Са", обладающие различной амплитудой, частотой, шириной пика и другими характеристиками [2] [4]. Достижение понимания процессов, лежащих в основе перераспределения и транспорта Са", осложняется несколькими факторами: Са" присутствует во множественных отделенных друг от друга мембранами внутриклеточных компартментах, каждый из которых использует особую систему транспорта Са"*"; Са"*" раснределен в этих комнартментах неравномерно; скорость транспорта Са"*" между компартментами сложным нелинейным образом зависит от свободной концентрации Са" в цитозоле. Согласно экспериментальным данным [5] нри механической стимуляции клетки в культуре дыхательного эпителия наблюдается распространение межклеточной волны, которая проявляется в увеличении количества Са"*" в цитозоле клеток, и фронт которой неоднороден в различных нанравлениях, так что можно наблюдать разного рода «ответвления», «лапы» и т.д., а также вытянутость фронта в целом в каком-то онределенном направлении. При стимуляции клеток агонистом АТФ в культуре дыхательного эпителия наблюдаются нерегулярные осцилляции Ca [6]. Причинами такой неоднородности межклеточного транспорта Са" могут быть три фактора, а именно (1) неоднородность структуры ткани, которая характеризуется различным числом щелевых контактов на границах между смежными клетками, (2) неоднородность структуры ткани, которая характеризуется различным числом соседей у каждой клетки, и (3) неоднородность внутреннего строения клетки. Па роль неоднородности внутреннего строения клетки в процессах перераснределения Са"*" указывают появившиеся в последнее время экспериментальные данные о фактах близкого 100 нм) взаимного расположения эндоплазматического ретикулума и митохондрий, имеющих место во многих тинах живых клеток [7]. В большинстве существующих моделей клетка описывается точкой, отрезком или двумерной областью, в которых все содержимое клетки, включая плазматическую мембрану, «хорошо перемешано» и представляет собой однородную массу, что не соответствует гетерогенности внутреннего строения клетки [8] [10]. Суш,ествует также ряд моделей внутри- и межклеточного нерераснределения и транснорта Са"*", в которых учитывается внутренняя структура клетки [И] [14]. Однако в них рассматриваются особенности строения даже не конкретного тина клеток, а конкретной единичной клетки или отдельно взятой культуры клеток, так что результаты моделирования, полученные для такого частного случая, не могут быть обобш,ены даже на исследуемый класс клеток, не говоря уже об отдельных клетках и культурах клеток другого типа. В рамках представленной работы осуш,ествляется нопытка учесть все три упомянутых фактора неоднородности, опираясь на особенности клеточного строения в целом, а также исследуется влияние каждой из трех структурных характеристик по отдельности на процессы внутри- и межклеточного перераспределения Са". Учет неоднородности клеточного строения нозволяет впервые объяснить многие особенности перераспределения и транснорта Са"*", описанные в эксперимептальной литературе для различных тинов клеток [5], [6], [15] [17]. Цель и задачи работы Целью работы является исследование с номош,ью математического моделирования роли пространственной неоднородности строения клетки и культуры клеток в нерераспределении и транснорте Са"*" на клеточных структурах различных уровней организации (одна клетка, 3-4 клетки, значительная часть культуры клеток). Для достижения указанной цели необходимо решить следуюш,ие задачи: разработать метод моделирования кинетики нерераснределения веш,еств в объектах сложной нространственной структуры; изучить влияние пространственной неоднородности клетки на кинетические характеристики осцилляции Са"; разработать метод моделирования структуры соединений группы клеток в культуре; изучить влияние структуры соединений грунны клеток в культуре на неоднородность распространения межклеточной волны, которая нроявляется в увеличении количества Са"*" в цитозоле клеток.Научная новизна работы Впервые построена модель, позволяющая исследовать влияние структуры межклеточных соединений на неоднородность распространения межклеточной волны, которая проявляется в увеличении количества цитозольного Са"*", как для малого, так и для большого числа клеток. Разработан многоточечный сетевой метод математического моделирования кинетических процессов, протекающих па сложных пространственных структурах. Впервые исследовано влияние взаимного расположепия ключевых органелл на внутриклеточное перераспределение и транспорт Са"*". Показано, что гетерогенность Са-откликов клеток одного типа на одинаковую стимуляцию может быть результатом малых отклонений во взаимном пространственном расположении клеточных органелл. Научно-нрактическая значимость работы Разработанный в данной работе применительно к моделированию клеточных процессов перераспределения и транспорта Са"*" подход, учитывающий пространственную неоднородность клеточного строения, может быть использовап при решении ряда других задач исследования биофизики клетки и клеточных структур. Данные, полученные при исследовании перераспределения и транспорта Са" в рамках предложепного подхода, вносят существенный вклад в понимание процессов регуляции клеточного гомеостаза на уровне как одной клетки, так и культуры клеток. Структура диссертации Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы. ПЕРВАЯ