Published April 26, 2018 | Version v1
Publication Open

The Interplay of Rogue and Clustered Ryanodine Receptors Regulates Ca2+ Waves in Cardiac Myocytes

Creators

  • 1. Peking University
  • 2. Hong Kong University of Science and Technology
  • 3. University of Hong Kong
  • 4. Peking University Shenzhen Hospital

Description

Ca2+ waves in cardiac myocytes can lead to arrhythmias owing to delayed after-depolarisations. Based on Ca2+ regulation from the junctional sarcoplasmic reticulum (JSR), a mathematical model was developed to investigate the interplay of clustered and rogue RyRs on Ca2+ waves. The model successfully reproduces Ca2+ waves in cardiac myocytes, which are in agreement with experimental results. A new wave propagation mode of "spark-diffusion-quark-spark" is put forward. It is found that the rogue RyRs greatly increase the initiation of Ca2+ sparks, further contribute to the formation and propagation of Ca2+ waves when the free Ca2+ concentration in JSR lumen ([Ca2+]lumen) is higher than a threshold value of 0.7 mM. Computational results show an exponential increase in the velocity of Ca2+ waves with [Ca2+]lumen. In addition, more CRUs of rogue RyRs and Ca2+ release from rogue RyRs result in higher velocity and amplitude of Ca2+ waves. Distance between CRUs significantly affects the velocity of Ca2+ waves, but not the amplitude. This work could improve understanding the mechanism of Ca2+ waves in cardiac myocytes.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

يمكن أن تؤدي موجات Ca2 + في الخلايا العضلية القلبية إلى عدم انتظام ضربات القلب بسبب تأخر إزالة الاستقطاب. استنادًا إلى تنظيم Ca2 + من الشبكة الساركوبلازمية الوصلية (JSR)، تم تطوير نموذج رياضي للتحقيق في تفاعل RyRs المتجمعة والمارقة على موجات Ca2 +. نجح النموذج في إعادة إنتاج موجات Ca2 + في الخلايا العضلية القلبية، والتي تتفق مع النتائج التجريبية. يتم طرح وضع انتشار موجة جديد من "شرارة- انتشار- شرارة- شرارة". وجد أن RyRs المارقة تزيد بشكل كبير من بدء شرارات Ca2 +، وتساهم بشكل أكبر في تكوين وانتشار موجات Ca2 + عندما يكون تركيز Ca2 + الحر في تجويف JSR ([Ca2 +]التجويف) أعلى من قيمة عتبة 0.7 مم. تظهر النتائج الحسابية زيادة هائلة في سرعة موجات Ca2+ مع تجويف [Ca2 +]. بالإضافة إلى ذلك، فإن المزيد من وحدات CRU من RyRs المارقة و Ca2 + تسريب من RyRs المارقة يؤدي إلى سرعة وسعة أعلى من موجات Ca2 +. تؤثر المسافة بين وحدات CRU بشكل كبير على سرعة موجات Ca2 +، ولكن ليس على السعة. يمكن أن يحسن هذا العمل فهم آلية موجات Ca2+ في الخلايا العضلية القلبية.

Translated Description (French)

Les ondes Ca2+ dans les myocytes cardiaques peuvent entraîner des arythmies dues à des post-dépolarisations retardées. Sur la base de la régulation du Ca2+ à partir du réticulum sarcoplasmique jonctionnel (JSR), un modèle mathématique a été développé pour étudier l'interaction des RyR groupés et voyous sur les ondes Ca2+. Le modèle reproduit avec succès les ondes Ca2+ dans les myocytes cardiaques, qui sont en accord avec les résultats expérimentaux. Un nouveau mode de propagation des ondes « étincelle-diffusion-quark-étincelle » est proposé. On constate que les RyR voyous augmentent considérablement l'initiation des étincelles de Ca2+, contribuent davantage à la formation et à la propagation des ondes de Ca2+ lorsque la concentration de Ca2+ libre dans le lumen JSR ([Ca2+]lumen) est supérieure à une valeur seuil de 0,7 mM. Les résultats des calculs montrent une augmentation exponentielle de la vitesse des ondes Ca2+ avec la lumière [Ca2+]. En outre, plus de cru de RyR voyous et de libération de Ca2+ à partir de RyR voyous entraînent une vitesse et une amplitude plus élevées des ondes de Ca2+. La distance entre les cru affecte de manière significative la vitesse des ondes Ca2+, mais pas l'amplitude. Ce travail pourrait améliorer la compréhension du mécanisme des ondes Ca2+ dans les myocytes cardiaques.

Translated Description (Spanish)

Las ondas de Ca2+ en los miocitos cardíacos pueden provocar arritmias debido al retraso después de la despolarización. Basado en la regulación de Ca2+ desde el retículo sarcoplásmico de unión (JSR), se desarrolló un modelo matemático para investigar la interacción de RyR agrupados y rogue en ondas de Ca2+. El modelo reproduce con éxito las ondas de Ca2+ en los miocitos cardíacos, que están de acuerdo con los resultados experimentales. Se propone un nuevo modo de propagación de onda de "chispa-difusión-quark-chispa". Se encuentra que los RyR deshonestos aumentan en gran medida la iniciación de chispas de Ca2+, contribuyen aún más a la formación y propagación de ondas de Ca2+ cuando la concentración de Ca2+ libre en el lumen JSR (lumen [Ca2+]) es mayor que un valor umbral de 0.7 mM. Los resultados computacionales muestran un aumento exponencial en la velocidad de las ondas de Ca2+ con lumen [Ca2+]. Además, más Cru de RyRs no autorizados y liberación de Ca2+ de RyRs no autorizados dan como resultado una mayor velocidad y amplitud de las ondas de Ca2+. La distancia entre las Cru afecta significativamente la velocidad de las ondas de Ca2+, pero no la amplitud. Este trabajo podría mejorar la comprensión del mecanismo de las ondas de Ca2+ en los miocitos cardíacos.

Files

pdf.pdf

Files (1.7 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:279571ea7d669bbc874b1481ec51df6b
1.7 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تفاعل مستقبلات الريانودين المارقة والمجمعة ينظم موجات Ca2 + في الخلايا العضلية القلبية
Translated title (French)
L'interaction des récepteurs Rogue et Clustered Ryanodine régule les ondes Ca2+ dans les myocytes cardiaques
Translated title (Spanish)
La interacción de los receptores de rianodina no autorizados y agrupados regula las ondas de Ca2+ en los miocitos cardíacos

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2800315289
DOI
10.3389/fphys.2018.00393

Is supplement to
https://openalex.org/W633478370 (Other)
https://openalex.org/W2995404983 (Other)
https://openalex.org/W2356717183 (Other)
https://openalex.org/W2137131061 (Other)
https://openalex.org/W2024293914 (Other)
https://openalex.org/W2019505925 (Other)
https://openalex.org/W2013023765 (Other)
https://openalex.org/W2009324487 (Other)
https://openalex.org/W2007488762 (Other)
https://openalex.org/W1984636398 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W1506088182
  • https://openalex.org/W1605990605
  • https://openalex.org/W1857532475
  • https://openalex.org/W1973328268
  • https://openalex.org/W1977420815
  • https://openalex.org/W1978339676
  • https://openalex.org/W1983707293
  • https://openalex.org/W1986448849
  • https://openalex.org/W1986683817
  • https://openalex.org/W1987574853
  • https://openalex.org/W1987726891
  • https://openalex.org/W1996615016
  • https://openalex.org/W2002826991
  • https://openalex.org/W2011038097
  • https://openalex.org/W2013175913
  • https://openalex.org/W2016548049
  • https://openalex.org/W2023760470
  • https://openalex.org/W2030295605
  • https://openalex.org/W2041416738
  • https://openalex.org/W2043330371
  • https://openalex.org/W2046526051
  • https://openalex.org/W2050553914
  • https://openalex.org/W2054225000
  • https://openalex.org/W2057070883
  • https://openalex.org/W2065108699
  • https://openalex.org/W2067963616
  • https://openalex.org/W2069230499
  • https://openalex.org/W2080484314
  • https://openalex.org/W2085032529
  • https://openalex.org/W2090362748
  • https://openalex.org/W2105458107
  • https://openalex.org/W2110538544
  • https://openalex.org/W2111271983
  • https://openalex.org/W2112180900
  • https://openalex.org/W2117576954
  • https://openalex.org/W2123374731
  • https://openalex.org/W2123443387
  • https://openalex.org/W2123976659
  • https://openalex.org/W2127041759
  • https://openalex.org/W2127684492
  • https://openalex.org/W2151082859
  • https://openalex.org/W2151996073
  • https://openalex.org/W2163071496
  • https://openalex.org/W2226437153
  • https://openalex.org/W2319702020
  • https://openalex.org/W2563718045
  • https://openalex.org/W2585824375
  • https://openalex.org/W2743893802
  • https://openalex.org/W2788512453
  • https://openalex.org/W4211145651