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心脏同心肥大的多尺度模型,结合机械和激素生长驱动因素
Biomechanics and Modeling in Mechanobiology ( IF 3.0 ) Pub Date : 2020-09-24 , DOI: 10.1007/s10237-020-01385-6 Ana C Estrada 1 , Kyoko Yoshida 1 , Jeffrey J Saucerman 1 , Jeffrey W Holmes 2
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心脏的生长和重塑是由机械和激素信号的结合驱动的,这些信号会根据运动、怀孕和各种病理产生不同的生长模式。特别是,后负荷的增加会导致向心肥大,即心壁增厚,从而增加心脏的收缩能力,同时减少心壁应力。在当前的研究中,我们构建了心脏肥大的多尺度模型,该模型将代表左心室生长力学的有限元模型与肥大信号通路的细胞级网络模型连接起来,该信号通路解释了力学和激素的变化。我们首先调整我们的模型以捕捉已发表的异丙肾上腺素输注的体内生长趋势,异丙肾上腺素输注可刺激 β-肾上腺素能信号通路而不改变力学,以及横主动脉缩窄 (TAC),这涉及提高力学和改变激素水平。然后,我们预测了两种不同的基因干预措施(转基因 Gq 偶联受体抑制剂过度表达和去甲肾上腺素敲除)和两种药物干预措施(血管紧张素受体阻滞剂氯沙坦和 β 阻滞剂普萘洛尔)对 TAC 诱导的肥大的减弱作用,并将我们的预测与公布了每次干预的体内数据。我们的多尺度模型很好地捕捉了所有模拟条件下的实验数据趋势。我们还发现,当规定与 TAC 相关的力学和激素的实际变化时,激素输入是多尺度模型预测的大部分生长的原因,并且对于捕捉 TAC 干预措施的效果是必要的。
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