Мат. методы в биофизикеЛекция 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 биофизикеЛекция 6 ( Д.Э.Постнов, 8 семестр)3 Расположение почек в организме

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

Мат. методы в биофизикеЛекция 6 ( Д.Э.Постнов, 8 семестр)6 Различные вещества фильтруются по-разному

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

Мат. методы в биофизикеЛекция 6 ( Д.Э.Постнов, 8 семестр)8 Авторегуляция при переменном артериальном давлении Различные сегменты Канальцев в разрезе Корковая собирательная трубочка Падение давления крови по ходу почечных сосудов На входе – 96 мм.рт.ст. У мозгового вещества – 90 В поверхностных корковых слоях – 67 В клубочках – 48 и мало варьирует Авторегуляция на службе фильтрации и выведения соли

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

Мат. методы в биофизикеЛекция 6 ( Д.Э.Постнов, 8 семестр)10 Дополнительно: детали механизма фильтрации Образуют фильтр: Эндотелий капилляров (поры нм) базальная мембрана (сеть из коллагена) отростки эпителиальных клеток (подоцитов) образуют сеть со щелями Нет давления- нет фильтрата. Распределение вдоль капилляра Фильтра как барьер для макромолекул и Эритроцитов (зависимостьот заряда, «-» - фильтруется хуже!)

Мат. методы в биофизикеЛекция 6 ( Д.Э.Постнов, 8 семестр)11 Проксимальный каналец

Мат. методы в биофизикеЛекция 6 ( Д.Э.Постнов, 8 семестр)12 Дополнительно: детали механизма канальцевого транспорта

Мат. методы в биофизикеЛекция 6 ( Д.Э.Постнов, 8 семестр)13 Как все взаиморасположено по вертикали Также: поворотно-противоточная система

Мат. методы в биофизикеЛекция 6 ( Д.Э.Постнов, 8 семестр)14 Почка и краткосрочная регуляция кровяного давления

Мат. методы в биофизикеЛекция 6 ( Д.Э.Постнов, 8 семестр)15 Почка и обмен веществ в организме Синтезируется в 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

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