Modelos de Control Local del Acoplamiento Excitación-Contracción Cardíaco

En el músculo cardíaco, la liberación de calcio activador del retículo sarcoplásmico ocurre mediante liberación de calcio inducida por calcio a través de receptores de rianodina (RyRs), que se agrupan en una densa y regular red bidimensional en la unión del diada. Simulamos numéricamente la dinámica estocástica de los RyRs y los canales de calcio sarcolemales tipo L que interactúan a través de nano-dominios de calcio en la hendidura de unión. Cuatro esquemas de compuerta de RyR putativos basados en mediciones de un solo canal en bilayers lipídicas no lograron proporcionar un acoplamiento excitación-contracción estable, ya sea por una inactivación insuficientemente fuerte para terminar la liberación local regenerativa de calcio inducida por calcio o por una cooperatividad insuficiente para discriminar contra la activación de RyR por calcio de fondo. Si el receptor de rianodina se representaba, en cambio, mediante un esquema de compuerta fenomenológico de cuatro estados, con la apertura del canal resultando de la unión simultánea de dos iones Ca2+, y con inactivación dependiente del calcio o vinculada a la activación, las simulaciones proporcionaron un buen recuento semicuantitativo de las características macroscópicas del acoplamiento excitación-contracción. Fue posible restaurar la estabilidad de un modelo basado en un esquema de compuerta derivado de bilayers, introduciendo interacciones alostéricas entre los RyRs más cercanos para estabilizar el estado inactivado y producir cooperatividad entre los sitios de unión de calcio en diferentes RyRs. Dicho acoplamiento alostérico entre los RyRs puede ser una función del proceso de pie y la estructura de la red, explicando su conservación durante la evolución.