Modelización y simulación de corrientes iónicas y potencial de acción en células endocárdicas, midmiocárdicas y epicárdicas de perro

Abstract

[ES] En la actualidad, los modelos matemáticos del comportamiento eléctrico de los miocitos de corazón de perro no contemplan las diferencias electrofisiológicas del potencial de acción que existen entre los miocitos epicárdicos, midmiocárdicos y endocárdicos que conforman la pared cardiaca, de modo que los modelos corresponden a un único tipo de miocito (el epicárdico), alejándose de esta forma de una simulación realista. El objetivo de este trabajo es formular un modelo matemático, basado en datos experimentales fiables, capaz de reproducir las corrientes iónicas y el potencial de acción de los tres tipos de miocitos de la pared miocárdica en perro. Para ello, se ha partido del último modelo matemático publicado de miocito epicárdico para la especie canina, Decker et al., al cual se han realizado una serie de modificaciones en la cinética y conductancia máxima de las diferentes corrientes iónicas con el fin de reproducir la forma de onda y duración del potencial de acción de los diferentes tipos de miocitos que conforman la pared cardiaca. Una revisión bibliográfica exhaustiva permitió obtener el rango de valores experimentales fisiológicos de la cinética y conductancia máxima de las diferentes corrientes iónicas en los tres tipos de miocitos cardíacos. Basándose en estos márgenes, en el presente trabajo se modificaron los modelos de corrientes iónicas del modelo original de célula epicárdica para poder reproducir el potencial de acción característico de miocitos endocárdicos y midmiocárdicos. Se formularon así dos nuevos modelos basados en el original capaces de simular las corrientes iónicas y los potenciales de acción a través de la pared del miocardio.

[EN] Nowadays, mathematical models of the electrical behaviour of dog heart myocytes do not include electrophysiological action potential differences between epicardial, midmiocardial and endocardial myocytes which constitute the heart wall. The existing models describe just one myocyte type (epicardial), thus they are not comprehensive enough for realistic simulations. The aim of this work is to formulate a mathematical model, based on reliable experimental data, which can reproduce ionic currents and action potential differences of the three myocyte types contained in the canine myocardial wall. In order to achieve this, the starting point was the last mathematical model published for canine epicardial myocyte, the Decker et al. model, to which different changes in the kinetics and maximum conductance of the ionic currents have been introduced in order to reproduce the waveform and duration of the action potential for the different myocyte types that constitute the heart wall. A comprehensive literature review yielded the physiological range of experimental values for the kinetics and maximum conductance of the different ionic currents in the three cardiac myocyte types. Based on these margins, the original epicardial myocyte model was changed in order to reproduce the characteristics of the action potential for endocardial and midmiocardial myocytes. Two new models were formulated based on the original which are capable of simulating the ionic currents and action potentials throughout the myocardial wall.