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ES 240课题:肌膜变形
星期二，2006-11-14 15:47将亚当斯
心肌细胞是心脏的基本收缩单位。除了通过化学和电手段增强收缩外，每个肌细胞都是一个复杂的传感器，监测心脏的机制。通过很多未知的途径，机械刺激被转导成生化信息和反应。这种机械转导与许多心血管疾病的病因有关[1]。心肌细胞最可能监测的一个机械参数是心肌的静水压力。
我想研究一种潜在的感知机制。肌细胞含有肌原纤维，肌原纤维是负责收缩的分子(http://en.wikipedia.org/wiki/Myofibril）.它们沿着肌细胞的长度(大致是一个圆柱体)延伸，并被拴在肌膜(肌细胞的细胞膜)中。肌膜是一种弹性表面，能够被来自细胞内部和外部的静水压力以及定期拉膜的肌原纤维所变形。我想用有限元建模来了解不同静水条件下肌膜的位移场。我认为这很重要，因为肌膜的位移将与肌原纤维的张力相结合，许多人认为这是一种机械转导成生化信号的机制。
第1集:星岛正彦机械应力应变传感器嵌入心脏细胞骨架:Z盘，titin和相关结构。点。j .杂志。中国生物医学工程杂志，2009,31(2):557 - 557。
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 wja_es240_project.ppt |
1.26 MB |
 wja_project.pdf |
2.58 MB |
评论
关于肌膜变形的评论
将您的模型应用于心脏周期的不同阶段将是有趣的，例如舒张开始时，肌膜将暴露于细胞内肌原纤维附着点的正压(由于titin起弹簧作用)和细胞外的整体负压。您还可以将您的模型与由于存在负静水压力而在舒张期心室充当吸入泵的假设联系起来(参见参考文献)。我所列出的参考文献讨论了吸入泵假说，并提供了心脏周期不同阶段心室内压力的值。
巴克伯格等人。舒张期“等容量松弛”阶段活跃的肌细胞缩短是心室吸引的原因;收缩期心室充盈。欧洲心胸外科杂志29S (2006) S98-S106。
关于肌膜变形的附加评论
我已经发表了3篇与你的项目相关的论文(见我的博客)。我将简要讨论我认为它们为您的项目提供的一些重要见解。
正如你在Megan的项目评论中提到的，选择细胞或组织中承重结构的简单表示是一项关键而困难的任务。我发表的一篇论文讨论了两种可能性:1)模拟一个具有均匀、“平均”机械特性的细胞;2)模拟一个具有线状肌原纤维和其他结构元素的细胞，这些结构元素均匀且非常柔韧，而不是选择的结构元素。在第一种方法中，细胞可以被赋予各向异性的材料特性，正如在实验室中观察到的那样。
《循环》论文讨论了在收缩期和舒张期施加同样的刺激和压力时观察到的反应的差异。在您的项目中，尝试以启发式的方式回答以下问题可能会很有趣:已知心肌细胞在收缩和舒张时的不同机械特性，细胞对静水压力的机械反应差异的哪些方面可能导致不同的传导信号?例如，收缩期和舒张期流体静压的相同变化是否会在肌原纤维中产生不同的应力?