Верисокин Андрей Юрьевич - кандидат физико-математических наук, доцент, старший научный сотрудник научно-исследовательского центра физики конденсированного состояния
Вервейко Дарья Вячеславовна - кандидат физико-математических наук, доцент, старший научный сотрудник научно-исследовательского центра физики конденсированного состояния
Тема научного исследования: 2D-модель синтетического синцития астроцитов с различной плотностью межклеточных контактов
Значимые результаты: Чтобы смоделировать пространственную структуру астроцитарной сети, которая правдоподобно имитирует типичную пространственную геометрию реальных сетей, используются флуоресцентные конфокальные 3D-стеки астроцитов гиппокампа из базы данных открытого доступа. Для объединения отдельных клеток в такую сеть область каждой ячейки определяется путём построения диаграммы Вороного. Затем оптимизируется размещение ячеек по области, чтобы уменьшить как перекрытие ячеек, так и пустоты между ними. Для дифференциации процессов, происходящих в разных компартментах клетки, вводится цветовая карта сети. Модель включает уравнения для описания динамики концентрации кальция в цитозоле и эндоплазматическом ретикулуме, инозитолтрифосфата в цитозоле и внеклеточной концентрации глутамата. Динамика на границе описывается теми же уравнениями, что и внутри клетки, с регуляцией связи между каждой парой соседних астроцитов на их общей границе путём введения параметра степени связности, определяющего непрерывность линии контакта клеток.
Модель имеет преимущество перед известными аналогами в части того, что вводит плотность межклеточных контактов как дополнительный управляющий параметр. При этом модель правдоподобно имитирует типичную пространственную геометрию реальных сетей. Используемый в модели подход к построению шаблонов клеточных сетей позволяет создавать любое количество произвольных астроцитарных сетей, отличающихся размером, формой клеток и их взаимным расположением.
Применение: Щелевые контакты астроцитов являются основным фактором эффективности клиренса внеклеточного калия, модель демонстрирует организующий эффект плотности межклеточных контактов на кальциевые паттерны передачи сигналов астроцитами, влияющий в последствии на локальную синаптическую пластичность и нейроваскулярные связи. Указанные пути регуляции могут быть использованы для разработки новых терапевтических методов, в том числе фармакологические, лечения нейродегенеративных заболеваний, включая болезни Альцгеймера, Паркинсона, Гентингтона и другие, а также инсультов и травм мозга.
Информацию предоставил научно-аналитический отдел КГУ.
