Modelo Estocástico de la Dinámica del Calcio en un Microdominio del Cilio Olfatorio

Abstract

El presente trabajo consiste en el diseño de un modelo teórico que explique el comportamiento de las señales de calcio en un microdominio (agrupación de canales iónicos y transportadores involucrados en la dinámica del calcio dentro de un cilio olfatorio), observadas experimentalmente.

Los cilios olfatorios son de gran importancia en la biología ya que funcionan como estructuras receptoras de los odorantes en las neuronas olfatorias. El calcio es uno de los principales transductores de la señal eléctrica generada, por lo que entender su dinámica a cabalidad representa un gran aporte al tema en cuestión.

Teniendo en cuenta que el factor más importante en el análisis de muy pocos canales es que la apertura de éstos es probabilística, y que las señales de calcio son muy puntuales en el cilio olfatorio con respecto al tiempo y al espacio, se realizó un modelo matemático estocástico resuelto numéricamente (utilizando el software MATLAB) en Ecuaciones Diferenciales Ordinarias.

Se observó claramente que el principal modulador de las señales de calcio en el microdominio es el canal activado por nucleótidos cíclicos CNG, existiendo una dependencia directa entre la corriente a través del canal y la concentración intracelular de calcio.

Modificando algunos parámetros de manera apropiada dentro de rangos con sentido desde el punto de vista biológico, fue posible llegar a valores cuantitativos que concuerdan con lo observado experimentalmente. De esta forma, se obtienen resultados numéricos de gran similitud con las mediciones experimentales, siendo la difusión en el cilio y la cinética del canal CNG los parámetros claves en la modulación de las señales de calcio.

Finalmente, el modelo cumple con el objetivo de dar un respaldo teórico a la observación experimental de la existencia de microdominios en los cilios olfatorios de las neuronas del olfato.