电-代谢耦合塑造β细胞集合体的集体多模态活动和功能连接模式
摘要：胰岛细胞是耦合兴奋振荡器，通过不同的通信路径使它们的活动同步。它们的振荡活动表现在多个时间尺度上，包括突发电活动、细胞内Ca2+的随后振荡，以及代谢和胞外分泌的振荡。在多细胞层面上协调复杂的活动在调节生理性脉冲胰岛素分泌中起关键作用，但尚未完全理解。在本文中，我们从理论上研究了给予胰岛细胞群体同步活动的原理，通过建立一个包含胰岛细胞动力学基本特征的现象学多细胞模型来实现。具体而言，该模型由耦合的慢振荡单元和快振荡单元组成，分别反映代谢过程和电活动。使用对细胞间相互作用的现实描述，我们研究了电耦合和代谢耦合的组合如何产生集体节律性并塑造功能胰岛细胞网络。结果表明，虽然仅靠电耦合可以同步响应，但增加代谢相互作用进一步增强了协调性，增加了相互作用的空间范围，使功能网络密集，确保与实验结果的一致性。此外，我们的计算结果提供了对胰岛细胞异质性、活动特征和功能连接性之间关系的额外见解，从而补充了最近对内分泌网络的实验结果。
作者：Marko v{S}terk, Urov{s} Bara''c, Andrav{z} Stov{z}er, Marko Gosak
论文ID：2304.13961
分类：Biological Physics
分类简称：physics.bio-ph
提交时间：2023-04-28