Ein dynamisches Modell des kardialen Aktionspotentials : Simulation frequenzabhängiger Effekte von Klasse-III-Antiarrhythmika

Es wurde ein dynamisches Modell entwickelt, das Aktionspotentiale von Herzmuskelzellen entsprechend der in der Literatur beschriebenen Membran-Ströme, Zellkompartimente und Ionenkonzentration unter vom Benutzer gewählten Bedingungen simulieren kann. Dabei wurden einerseits Module schon bestehender Modelle weiterentwickelt, andererseits aber auch vollkommen neue Komponenten implementiert. <br>Mit dieser Entwicklung wurden zwei Ziele verfolgt: 1. der Einsatz des AP-Modells bei wissenschaftlichen Fragestellungen und 2. der Einsatz des Modells in der Ausbildung von Studenten in Vorlesungen, Seminaren und Praktika. <br>Betreffend wissenschaftliche Fragestellungen konnte mit Hilfe des Modells folgendes gezeigt werden: i) Die physiologische Anpassung der APD an höhere Herzfrequenzen ist in erster Linie durch frequenzabhängige Veränderungen der intrazellulären Ionenkonzentrationen bedingt, die Kinetik von Ionen-Strömen gewinnt erst bei sehr hohen Frequenzen an Bedeutung. ii) Die inverse Frequenzabhängigkeit der Klasse-III-Wirkung von Antiarrhythmika kann mit einer Reduktion der Kalium-Kanal-Blockade durch frequenzbedingte Zunahme der extrazellulären Kaliumkonzentration erklärt werden. iii) Die Entstehung von frühen Nachdepolarisationen (EADs) kann ausschließlich durch die Reaktivierung von L-Typ-Calciumkanälen erklärt werden. Die unterschiedliche Neigung von Herzmuskelzellen, EADs zu entwickeln, beruht auf minimalen Unterschieden in der Aktivierungskinetik der L-Typ-Calciumkanäle. <br>Betreffend den Einsatz in der Lehre ist folgendes zu sagen: Durch Entwicklung bezüglich der Ausführungsgeschwindigkeit optimierter Algorithmen, kann das Modell auf heute üblichen Standard-PCs in Echtzeit laufen, so dass der praktischen Anwendung keine Zeitverzögerung im Wege steht. Die selbsterklärenden Benutzeroberfläche erlaubt eine ad hoc Veränderung aller wichtigen Simulations-Parameter mit sofortiger Darstellung der Ergebnisse, so dass ein interaktiver Einsatz im Unterricht gewährleistet ist.

Author dc:creator

• Wenzel, Werner

Contributors dc:contributor

• Weirich, Jörg

• cardiac muscle cell
• action potential
• computer simulation
• class III antiarrhythmic agent

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