Мат. методы в биофизике Лекция 6 ( Д.Э.Постнов, 8 семестр) 1

Лекция 6-7

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ В БИОФИЗИКЕ

Тема:Моделирование процесса авторегуляции почечного кровотока.Раздел 1.1 Физиология нефрона.Структурная единица почек – нефрон. Устройство и упрощенная схема функционирования нефрона. Механизм фильтрации в клубочке и его математическое описание. Обратные связи в нефроне. Петля Хенли.

Раздел 1.2 Математическая модель одиночного нефрона. Математическое описание авторегуляции интенсивности кровотока изменением диаметра входной артериолы. Регулярная и хаотическая динамика математической модели одиночного нефрона. Основные режимы колебаний и бифуркационные переходы, две моды колебаний.

Раздел 1.3 Модели парных нефронов. Механизмы взаимодействия парных нефронов. Гемодинамическая связь и ее моделирование. Учет TGF-связи в уравнениях. Синхронизация регулярных и хаотических колебаний в парных нефронах. Раздельная синхронизация двух мод при хаотическом режиме колебаний.

Ренальная гемодинамика: модели авторегуляции почечного кровотока в

нефронах

0.4% веса тела и около 20% кровотока!

Мат. методы в биофизике Лекция 6 ( Д.Э.Постнов, 8 семестр) 3

Расположение почек в организме

Мат. методы в биофизике Лекция 6 ( Д.Э.Постнов, 8 семестр) 4

Общее строение почки

Микрофотография ткани почки

Нефрон – малая функциональная единица почки(крыса – 300 тыс. , человек – около 1млн.)

Мат. методы в биофизике Лекция 6 ( Д.Э.Постнов, 8 семестр) 5

Мат. методы в биофизике Лекция 6 ( Д.Э.Постнов, 8 семестр) 6

Различные вещества фильтруются по-разному

Мат. методы в биофизике Лекция 6 ( Д.Э.Постнов, 8 семестр) 7

Мат. методы в биофизике Лекция 6 ( Д.Э.Постнов, 8 семестр) 8

Авторегуляция при переменном

артериальном давлении

Различные сегментыКанальцев в разрезе

Корковая собирательная трубочка

Падение давления крови походу почечных сосудов

На входе – 96 мм.рт.ст.У мозгового вещества – 90В поверхностных корковыхслоях – 67В клубочках – 48 и мало варьирует

Авторегуляция на службефильтрации и выведения соли

Мат. методы в биофизике Лекция 6 ( Д.Э.Постнов, 8 семестр) 9

Мат. методы в биофизике Лекция 6 ( Д.Э.Постнов, 8 семестр) 10

Дополнительно: детали механизма фильтрации

Образуют фильтр:

Эндотелий капилляров(поры 50-100 нм)

базальная мембрана (сеть из коллагена)

отростки эпителиальных клеток (подоцитов)образуют сеть со щелями

Нет давления- нет фильтрата.

Распределение вдоль капилляра

Фильтра как барьердля макромолекул иЭритроцитов(зависимостьот заряда,«-» - фильтруется хуже!)

Мат. методы в биофизике Лекция 6 ( Д.Э.Постнов, 8 семестр) 11

Проксимальный каналец

Мат. методы в биофизике Лекция 6 ( Д.Э.Постнов, 8 семестр) 12

Дополнительно: детали механизма канальцевого транспорта

Мат. методы в биофизике Лекция 6 ( Д.Э.Постнов, 8 семестр) 13

Как все взаиморасположено по вертикали

Также: поворотно-противоточнаясистема

Мат. методы в биофизике Лекция 6 ( Д.Э.Постнов, 8 семестр) 14

Почка и краткосрочная регуляция кровяного давления

Мат. методы в биофизике Лекция 6 ( Д.Э.Постнов, 8 семестр) 15

Почка и обмен веществ в организме

Синтезируетсяв коре

Реабсорбируются в проксимальном канальце

Схематическое представление петли TGF

Гломерулярная фильтрация

Условие фильтрационного равновесия:

(2) (1) , (4)(1) : кубическое уравнение для Се

Динамика в канальцах

Свойства артериол Общая напряженность

Свойства артериол

Свойства

артериол

TGF механизм

Уравнения модели одиночного нефрона

Эксперимент in vivo

Эксперимент in vivo

Мат. методы в биофизике Лекция 6 ( Д.Э.Постнов, 8 семестр) 31