Resumen

D´ALESSANDRO-MARTINEZ, Antonio; CORDOVA-RANGEL, Robert  y  D´ALESSANDRO-CACERES, Engels. Modelaje físico-matemático unidimensional de la difusión-reacción del ión Ca²⁺ en estructuras biocontráctiles (Caso: Célula de músculo liso). Rev. Fac. Ing. UCV [online]. 2012, vol.27, n.1, pp.7-17. ISSN 0798-4065.

La contracción y relajación de la célula muscular lisa está controlada por una variación temporal y espacial de la concentración del ión ^Ca2+ citosólico. Se construyó un modelo físico-matemático unidimensional basado en una ecuación de difusión-reacción que describe al transporte del ión Ca²⁺ que se resolvió numéricamente mediante el uso de COMSOL Multiphysics 3.4® (basado en elemento finito). Se diseñaron experimentos “in silico” para la liberación del ión Ca²⁺ desde 1, 2 y 3 canales-receptores de rianodina y la acción de la bomba ATP-ásica de Ca²⁺ ubicada en la membrana del retículo sarcoplásmico. Se analizó el comportamiento espacio-temporal transitorio (“sparks” de Ca²⁺) y estacionario de la concentración citosólica de Ca²⁺ en lugares muy cercanos a los sitios de liberación y suficientemente alejados de ellos. Se determinó que sólo la acción de bomba ATP-ásica de Ca²⁺ no garantiza el regreso a la concentración basal al terminar la relajación, razón por la cual se consideró un término adicional de reacción llamado flujo de fuga. También se demostró que la difusión del Ca²⁺ alcanza su estado estacionario cerca de 50 veces más rápido que cuando se considera la acción del amortiguador Calmodulina. Como consecuencia de la liberación impulsiva, la concentración pico de Ca²⁺ en el citosol, es diecisiete (17) veces mayor que la basal. Los cambios transitorios de concentración en puntos cerca del lugar de la liberación ocurren diez (10) veces más rápido que los cambios transitorios en puntos localizados cerca de los extremos del dominio. Se observaron oscilaciones en la concentración del ión Ca²⁺ en algunos puntos específicos del dominio cuando se dispara más de 1 canal-receptor de rianodina. El tiempo requerido para alcanzar el estado estacionario (relajación) está acorde con los descritos en la literatura para una célula de íleon

Palabras clave : Músculo liso; Ión calcio; Ecuación en derivadas parciales; Difusión-Reacción; COMSOL 3.4; Elemento finito.

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