研究建立心房肌細胞鈣濃度數學模型

 我們的心跳實際上是由上百萬個肌肉細胞協調行動的結果。大多數時候，只有大的心室的肌肉細胞收縮和放松。但是當心臟需要加強工作時，它還要依靠小心房深處的心房肌細胞。  

這些高性能的心房細胞的健康依賴于特定的細胞內鈣濃度。如今，諾丁漢大學的科學家們*次建立了一個關于心房肌細胞鈣濃度的數學模型，以提高我們治療心臟病和中風的機會。科學家們利用這個技術突破了以往的成像技術，成果發表在美國《國家科學院院刊》(PNAS)上。  

數學科學學院的應用數學講師Rüdiger Thul博士說：“這個新模型提供了對亞細胞鈣信號的產生和發展的臨床相關見解。由此，我們對整個心房肌細胞進行細胞特性操控，以降低導致異常的可能性。針對可能導致血栓形成和中風的如房顫心臟疾病和不規則心臟跳動， 這有有助于新的治療方法的發明。  

心房驅血的重要性  

人類的心臟在一生中跳動草果一百萬次。心臟的主要作用是泵血。心臟每一次的跳動都牽動其每一個細胞的收縮，以產生壓力經由所有的血管推動血液向全身流動。  

大多數的肌細胞都圍繞在心臟的心室和心房周圍。在休息放松的時候，心室主要負責收縮心臟。當需要迅速泵血時，比方說運動的時候，小一些的心房也參與到收縮中。這就是心房驅血。  

當我們年長后，或者心臟出了問題，比如心房顫動，心房肌細胞開始破損。結果導致我們失去對心房驅血的支持。心房顫動會形成zui常見形式的心律失常，即心臟跳動不規則。  

鈣對心臟保健的作用  

實驗發現鈣濃度在精心編排下顯示在細胞不同部位的濃度值，以引發心房肌細胞收縮。這與心室細胞不同。整個心室細胞的鈣濃度幾乎*一致。  

為了全面了解心房鈣動態，我們需要監控整個心房細胞。然而這連當前的實驗技術都達不到。細胞的實驗操作通常干擾多個細胞控制機制，導致對不同路徑進行分別研究更加困難。所以，建立一個表現心房細胞特性的模型，對我們的研究至關重要。  

新的數學模型拯救生命   Thul博士說：“我們模型的優勢是我們可以同時研究貫穿這個體積的心房肌細胞的鈣離子濃度。這將更加深入地探討與健康和病理條件相關的時空鈣模式。同時，我們可以有選擇地激活，停用，超過或低于明示細胞特性，看看它們是如何形成鈣模式。因此，我們可以推斷在何種條件下會產生異常并可能導致疾病，如心房顫動。重要的是要記住，無論采用何種藥物治療，它只在單細胞水平發揮作用。器官的反應總是導致其細胞成分的相互作用。展望未來心房顫動等心臟病癥的治療，心房細胞的全三維模型為新藥物提供了一個理想的試驗場。”