基于耦合电化学与流体动力学跨膜机制的连续介质模型的房水分泌理论研究
定量方法
2019-07-24 v1 软凝聚态物质
生物物理
摘要
由房水（AH）生成与排出平衡所产生的眼内压是青光眼中唯一被认可的可治疗危险因素。房水生成由睫状突中离子泵与水通道蛋白的协同功能决定，但二者各自的贡献难以通过实验表征。本工作中，我们提出一个新颖的统一建模与计算框架，用于有限元模拟参与房水分泌的主要离子泵的作用，即钠钾泵、钙钠泵、阴离子通道和氢钠泵。该理论模型在细胞尺度上建立，基于电化学与流体动力学跨膜机制之间的耦合，并以一种新颖的描述刻画离子对通道内流体施加的电压力，其中包含电化学与渗透修正。考虑离子泵的真实几何形状，所提模型被证明能正确预测其功能随以下因素的变化：(1) 通道泵表面的永久电荷密度；(2) 渗透梯度系数；(3) 在通道入口与出口截面施加的离子泵电流之间的化学计量比。特别地，对每个模拟泵/通道的上皮跨膜电位的理论预测使我们能与猴子的实验数据进行首次有意义的模型比较。这是未来关于分子对房水生成作用的多学科研究的重要一步。
引用
@article{arxiv.1712.03229,
title = {A Theoretical Study of Aqueous Humor Secretion Based on a Continuum Model Coupling Electrochemical and Fluid-Dynamical Transmembrane Mechanisms},
author = {Lorenzo Sala and Aurelio Giancarlo Mauri and Riccardo Sacco and Dario Messenio and Giovanna Guidoboni and Alon Harris},
journal= {arXiv preprint arXiv:1712.03229},
year = {2019}
}