Efectes de les espècies reactives d'oxigen en l'aparició d'arítmies cardíaques

Autor: Bosch Padrós, Miquel
Přispěvatelé: Echebarría Domínguez, Blas, Universitat Politècnica de Catalunya. Departament de Física
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2019
Předmět:
Zdroj: UPCommons. Portal del coneixement obert de la UPC
Universitat Politècnica de Catalunya (UPC)
Recercat. Dipósit de la Recerca de Catalunya
instname
Popis: Among all ions present in a cardiac cell, calcium is categorically the most important. It governs the contraction and relaxation of the heart chambers that enables pumping of blood throughout the body. Calcium mishandling is highly related with heart diseases such as arrhythmia, which is linked with a major cause of death in developed countries. The conditions underlying the appearance of calcium mishandling situations and the exact role the ion plays in the development of arrhythmia, however, are not fully understood. Recently, new chemical compounds have been discovered to affect the aforementioned mechanisms and its relation with the appearance of pro-arrhythmic situations are yet to be studied. These compounds are reactive oxygen species (ROS), which are chemically active molecules containing oxygen. ROS are known to tune cardiac functioning under healthy conditions, but under pathophysiological conditions its effects may divert and promote the rise of arrhythmogenic behavior. A model of the ryanodine receptor (RyR), the sarcoplasmic reticulum release channel, is proposed. Accounting for oxidation processes mediated by ROS, opening and inactivation processes mediated by calcium it is possible to explain several mishandling situations and give an explanation for them, therefore suggesting a possible treatment. More concretely, instabilities that arise in the core of the model directly translate into incorrect functioning of the cardiac cell. The model reproduces known experimental results such as calcium waves, increase in frequency of calcium sparks and tuning of normal RyR functioning. Other arrhythmogenic behaviors can be infered from the model, as it gives rise to calcium concentration oscillations due to oxidized RyR sensitivity, and for a narrow range of this magnitude these even turn chaotic, showing a very rich dynamical behaviour that is directly linked to calcium mishandling. Consequently, it is possible to conclude that when oxidized, enhanced RyR sensitivity is responsible for the appearance of arrhythmia precursors at the subcellular level. De todos los iones presentes en una célula cardíaca, el más importante es el calcio. Gobiernan la contracción i relajación de las cámaras del corazón que bombean la sangre por el cuerpo. Las arritmias están relacionadas con el mal funcionamiento en su dinámica, que tienen que ver con una principal causa de muerte en los países desarrollados. Los mecanismos de aparición de arritmias aún no se conocen del todo. Recientemente se ha descubierto que nuevos compuestos afectan la mencionada dinámica, son las especies reactivas de oxígeno (ROS) y su implicación en la aparición de arritmias está por estudiar. Son moléculas reactivas que contienen oxígeno y mejoran el funcionamiento cardíaco en situaciones sanas, pero bajo condiciones fisiopatológicas sus efectos pueden cambiar y ser proarrítmicos. Se propone un modelo de receptor de rianodina (RyR), que es el canal de salida del calcio des del retículo sarcoplasmático. El modelo tiene en cuenta la oxidación mediada por ROS, la inactivación y la apertura de este canal, que están mediadas por el mismo calcio. Con el modelo se pueden reproducir malos funcionamientos del calcio y dar una explicación o sugerir un tratamiento. Más concretamente, las inestabilidades que aparecen en el modelo se traducen en un funcionamiento incorrecto de la célula. El modelo propuesto reproduce resultados conocidos como las ondas de calcio, el aumento de la frecuencia de liberaciones de calcio o la mejora del funcionamiento en condiciones sanas. Se pueden extraer otras situaciones pro-arrítmicas en el modelo, ya que aparecen oscilaciones en las concentraciones de calcio debidas al cambio de sensibilidad del RyR oxidado, incluso volviéndose caóticas. Esta gran riqueza dinámica se traduce en mal funcionamiento del calcio y por tanto se puede concluir que, al estar oxidado, el incremento de sensibilidad del RyR origina precursores de arritmia a nivel subcelular. De tots els ions presents en una cèl·lula cardíaca, els de calci són sens dubte els més importants. Governen la contracció i relaxació de les cambres del cor que bombegen la sang pel cos. Les arítmies estan relacionades amb mals funcionaments en la seva dinàmica, que tenen a veure amb una important causa de mort en països desenvolupats. Les condicions per les quals apareixen i el rol que hi té el calci no es comprenen del tot. S'ha descobert nous compostos afecten la mencionada dinàmica, son les espècies reactives d'oxigen (ROS) i la seva implicació en l'aparició d'arítmies està per estudiar. Son molècules reactives que contenen oxigen, i milloren el funcionament cardíac en condicions sanes, però sota condicions fisiopatològiques els seus efectes poden canviar i ser pro-arítmics. Es proposa un model de receptor de rianodina (RyR), que és el canal de sortida del calci des del reticle sarcoplasmàtic. El model té en compte l'oxidació pel ROS, la inactivació i la obertura d'aquest canal, que són mediats pel mateix calci. Amb el model es poden reproduir els mals funcionaments del calci i donar-ne una explicació o suggerint-ne un tractament. Més concretament, les inestabilitats que apareixen al model es tradueixen en un funcionament incorrecte de la cèl·lula. El model proposat reprodueix resultats coneguts com les ones de calci, augment de la freqüència d'alliberaments de calci o la millora del funcionament en condicions sanes. Es poden extreure altres situacions pro-arítmiques del model, ja que apareixen oscil·lacions en les concentracions de calci degudes al canvi de sensibilitat dels RyR oxidats, fins i tot convertint-se en caòtiques. Aquesta gran riquesa dinàmica es tradueix en mal funcionament del calci i per tant es pot concloure que, al estar oxidat, l'increment de sensibilitat de l'RyR origina precursors d'arítmia a nivell subcel·lular.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: