Role of t-tubules in the control of trans-sarcolemmal ion flux and intracellular Ca2+ in a model of the rat cardiac ventricular myocyte

PÁSEK, Michal, Jiří ŠIMURDA a Clive ORCHARD. Role of t-tubules in the control of trans-sarcolemmal ion flux and intracellular Ca2+ in a model of the rat cardiac ventricular myocyte. European Biophysics Journal With Biophysics Letters. SPRINGER, 2012, roč. 41, č. 6, s. 491-503. ISSN 0175-7571. Dostupné z: https://dx.doi.org/10.1007/s00249-012-0804-x.

Základní údaje

• Originální název: Role of t-tubules in the control of trans-sarcolemmal ion flux and intracellular Ca2+ in a model of the rat cardiac ventricular myocyte
• Autoři: PÁSEK, Michal (203 Česká republika, garant, domácí), Jiří ŠIMURDA (203 Česká republika, domácí) a Clive ORCHARD (826 Velká Británie a Severní Irsko).
• Vydání: European Biophysics Journal With Biophysics Letters, SPRINGER, 2012, 0175-7571.

Další údaje

• Originální jazyk: angličtina
• Typ výsledku: Článek v odborném periodiku
• Obor: 10610 Biophysics
• Stát vydavatele: Německo
• Utajení: není předmětem státního či obchodního tajemství
• Impakt faktor: Impact factor: 2.274
• Kód RIV: RIV/00216224:14110/12:00062449
• Organizační jednotka: Lékařská fakulta
• Doi: http://dx.doi.org/10.1007/s00249-012-0804-x
• UT WoS: 000304445400001
• Klíčová slova anglicky: t-tubules; rat; cardiac myocyte; computer model; calcium
• Příznaky: Mezinárodní význam, Recenzováno

Anotace

The t-tubules of mammalian ventricular myocytes are invaginations of the surface membrane that form a complex network within the cell, with restricted diffusion to the bulk extracellular space. The trans-sarcolemmal flux of many ions, including Ca2+, occurs predominantly across the t-tubule membrane and thus into and out of this restricted diffusion space. It appears possible, therefore, that ion concentration changes may occur in the t-tubule lumen, which would alter ion flux across the t-tubule membrane. We have used a computer model of the ventricular myocyte, incorporating a t-tubule compartment and experimentally determined values for diffusion between the t-tubule lumen and bulk extracellular space, and ion fluxes across the t-tubule membrane, to investigate this possibility. The results show that influx and efflux of different ion species across the t-tubule membrane are similar, but not equal. Changes of ion concentration can therefore occur close to the t-tubular membrane, thereby altering trans-sarcolemmal ion flux and thus cell function, although such changes are reduced by diffusion to the bulk extracellular space. Slowing diffusion results in larger changes in luminal ion concentrations. These results provide a deeper understanding of the role of the t-tubules in normal cell function, and a basis for understanding the changes that occur in heart failure as a result of changes in t-tubule structure and ion fluxes.

Anotace česky

Membrána srdečních komorových buněk obsahuje velké množství invaginací zvaných transverzální (t-) tubuly. Hlavní úlohou t-tubulů je rozvedení vzruchu do nitra buněk a zajištění synchronního stahu všech buněčných kontraktilních jednotek (sarkomer). Nedávno publikované matematické modely srdečních komorových buněk savců ukázaly, že během buněčné aktivity dochází uvnitř t-tubulů k významným změnám iontových koncentrací, které ovlivňují tok iontů přes buněčnou membránu, intracelulární náplň Ca2+ a finálně sílu buněčného stahu. Práce představuje implementaci nových experimentálních poznatků do matematického modelu srdeční komorové buňky potkana a upřesňuje roli t-tubulů v řízení buněčné elektromechanické aktivity.

Návaznosti

• MSM0021622402, záměr: Název: Časná diagnostika a léčba kardiovaskulárních chorob

Investor: Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR, Časná diagnostika a léčba kardiovaskulárních chorob