电耦合与代谢耦合共同塑造β细胞群体的集体多模态活动及功能连接模式：计算模型视角
生物物理
2023-09-14 v2
摘要
胰腺β细胞是耦合的可激振荡器，通过不同的通信途径同步其活动。它们的振荡活动表现在多个时间尺度上，包括电簇放电、随后的细胞内Ca2+振荡，以及代谢和胞吐作用中的振荡。多细胞水平上复杂活动的协调在生理性脉冲式胰岛素分泌的调节中起关键作用，但目前尚未完全理解。在本文中，我们通过构建一个包含β细胞动力学基本特征的现象学多细胞模型，从理论上研究了产生β细胞群体同步活动原理。具体而言，该模型由耦合的慢振荡单元和快振荡单元组成，分别反映代谢过程和电活动。利用对细胞间相互作用的真实描述，我们研究了电耦合和代谢耦合的结合如何产生集体节律并塑造功能性β细胞网络。结果表明，虽然仅靠电耦合就能同步响应，但加入代谢相互作用进一步增强了协调能力和相互作用的空间范围，增加了功能性β细胞网络中的连接数，并确保了与实验结果更好的一致性。此外，我们的计算结果为β细胞异质性、其活动特征与功能连接之间的关系提供了额外的见解，从而补充了最近关于内分泌网络的实验结果。
引用
@article{arxiv.2304.13961,
title = {Both electrical and metabolic coupling shape the collective multimodal activity and functional connectivity patterns in beta cell collectives: A computational model perspective},
author = {Marko Šterk and Uroš Barać and Andraž Stožer and Marko Gosak},
journal= {arXiv preprint arXiv:2304.13961},
year = {2023}
}