Modeling Calcium Cycling in the Heart: Progress, Pitfalls, and Challenges.
Modeling Calcium Cycling in the Heart: Progress, Pitfalls, and Challenges.
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DOI：
10.3390/biom12111686
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发表时间：
2022-11-14
期刊：
影响因子：
5.5
通讯作者：
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
心脏细胞内钙(Ca)循环在兴奋-收缩偶联和心律失常发生中起关键作用。在心肌细胞中，钙释放通道，即兰尼定受体(RyRs)聚集在肌质网膜上，形成钙释放单位(CRU)。CRU中的RYR共同作用，产生离散的钙释放事件，称为钙火花。一个细胞包含成百上千个CRU，通过钙扩散耦合形成CRU网络。在心肌细胞中观察到丰富的时空钙动力学，包括钙火花、火花簇、小波、持续的全细胞波和振荡。不同时间和空间尺度的模型已经被用来研究这些动力学。由于CRU网络和时空钙动力学的复杂性，对心脏系统的钙循环动力学进行建模是具有挑战性的，尤其是在组织销售中。本文综述了心脏系统钙循环模型从单个RyR到组织尺度的研究进展，现有模型和不同建模方法的优缺点，以及未来需要解决的挑战。
Intracellular calcium (Ca) cycling in the heart plays key roles in excitation–contraction coupling and arrhythmogenesis. In cardiac myocytes, the Ca release channels, i.e., the ryanodine receptors (RyRs), are clustered in the sarcoplasmic reticulum membrane, forming Ca release units (CRUs). The RyRs in a CRU act collectively to give rise to discrete Ca release events, called Ca sparks. A cell contains hundreds to thousands of CRUs, diffusively coupled via Ca to form a CRU network. A rich spectrum of spatiotemporal Ca dynamics is observed in cardiac myocytes, including Ca sparks, spark clusters, mini-waves, persistent whole-cell waves, and oscillations. Models of different temporal and spatial scales have been developed to investigate these dynamics. Due to the complexities of the CRU network and the spatiotemporal Ca dynamics, it is challenging to model the Ca cycling dynamics in the cardiac system, particularly at the tissue sales. In this article, we review the progress of modeling of Ca cycling in cardiac systems from single RyRs to the tissue scale, the pros and cons of the current models and different modeling approaches, and the challenges to be tackled in the future.
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影响因子：
4
作者：
Colman MA;Alvarez-Lacalle E;Echebarria B;Sato D;Sutanto H;Heijman J
通讯作者：
Heijman J
影响因子：
4.3
作者：
Maltsev AV;Maltsev VA;Stern MD
通讯作者：
Stern MD
DOI：
10.1073/pnas.0307156101
发表时间：
2004-03-30
影响因子：
11.1
作者：
Aon, MA;Cortassa, S;O'Rourke, B
通讯作者：
O'Rourke, B
影响因子：
9.7
作者：
Dibb, Katharine M.;Clarke, Jessica D.;Trafford, Andrew W.
通讯作者：
Trafford, Andrew W.
影响因子：
3.4
作者：
Chudin, E;Goldhaber, J;Kogan, B
通讯作者：
Kogan, B