مدل سازي الكتروفيزيولوژيكي كمينه براي سلول عضله صاف جداره معده بر اساس جريان هاي يوني موثر

A minimal electrophysiological model of gastric smooth muscle cell based on effective ionic currents

از مدل‌هاي الكتروفيزيولوژيكي سلولي براي بررسي و شبيه‌سازي رفتار الكتريكي سلول استفاده مي‌گردد. اين مدل‌ها با در نظر گرفتن مشخصات سلول، كانال‌ها و جريانات يوني موجود در غشاء سلول ارائه مي‌شوند. هدف از انجام اين تحقيق ارائه يك مدل كمينه براي سلول عضله صاف معده است. در اين مقاله با استفاده از روش تجزيه و تحليل حساسيت، معادله جريان كلي سلول معده بر مبناي رويكرد يوه و همكاران از سلول روده بزرگ به دست آمد و سپس با شناسايي جريان‌هاي موثر يوني و حذف جريانات يوني غير موثر، مدل كمينه حاصل گرديد. براي ارزيابي مدل كمينه از معيار نقاط شاخص منحني موج آهسته سلول (پتانسيل شروع، حداكثر پتانسيل نيزه، حداقل پتانسيل دره، حداكثر پتانسيل كفه و پتانسيل استراحت) و معيار مدت زمان پتانسيل عملِ 10، 50 و 90 منحني موج آهسته سلول استفاده گرديد. سپس اين مقادير با منحني موج آهسته در حالت فيزيولوژيك سلول عضله صاف معده مقايسه شد. سرانجام، مدل كمينه به دست آمده داراي انطباق قابل‌قبولي با مدل فيزيولوژيكي بود. به طوري كه بيشترين اختلاف نقاط شاخص در هر دو حالت مربوط به حداكثر پتانسيل نيزه با 2/21 ميلي‌ولت و بيشترين اختلاف مدت زمان پتانسيل عملِ 10 برابر با 9 ميلي‌ثانيه بود. نتايج به دست آمده از خروجي دو مدل سلول عضله صاف معده (حالت فيزيولوژيك و حالت كمينه) رفتار تقريباً مشابهي در نمودار موج آهسته را از خود نشان دادند.

Electrophysiological cell models are used to study and simulate the electrical behavior of cells. These models are presented by considering the characteristics of cells, channels, and ion currents in the cell membrane. This study aimed to provide a minimal model for gastric smooth muscle cells. Using the sensitivity analysis method in this paper, gastric cell current from the colon cell was obtained based on the approach of Yeoh et al. Then, the minimal model was obtained by identifying effective ion currents and eliminating inefficient ion currents. To evaluate the minimal model, the criteria of slow wave index points (initial potential, maximum spike potential, minimum valley potential, maximum plateau potential, and resting potential) and action potential duration of 10, 50, and 90 were used. Then, These values were compared with the slow wave physiological state of gastric smooth muscle cells. Finally, the minimal model obtained was consistent with the physiological model. The largest difference between the index points in both cases was related to the maximum spike potential with 2.21 millivolt and the action potential duration of 10 with 9 milliseconds. The results obtained by comparing two models of gastric smooth muscle cells (physiological and minimal states) showed the same behavior in slow wave.