|
Доклады3D моделирование пространственно-временных распределений метаболитов в структурно-функциональной единице печениНИИ цитохимии и молекулярной фармакологии, Россия, 115404, Москва, ул. 6-я Радиальная, д. 24, стр. 14, Тел.: +7 (495) 327-49-87, Email: icmph@yandex.ru 1ФГАОУ ВО "Российский Национальный Исследовательский Медицинский Университет им. Н.И. Пирогова" МЗ РФ, Россия, Москва, улица Островитянова, 1, стр.7 Тел.: +7 (495) 434-22-66, E-mail: mashkovtseva_ev@rsmu.ru 2Группа биомедицинских исследований, БиДиФарма ГмбХ, Германия, Зик, 22962, Бюльтбек, 5, Email: yn_brg@icmph.org Печень — важный орган, выполняющий множество жизненно необходимых функций, например, метаболическую. Компьютерное моделирование является перспективным подходом к комплексному изучению распределения метаболитов в печени в норме и патологии, поскольку позволит избежать проведения длительных и дорогостоящих экспериментов и инвазивных процедур. Сосудистая сеть печёночной дольки — уникальная и сложная система взаимосвязанных разнокалиберных сосудов разного типа [1], особенности которой не учтены ни в одной из существующих моделей [2]. Связано это как со сложностью самой архитектуры, так и с необходимыми для расчёта большими вычислительными ресурсами. Нами была построена 3D модель функциональной единицы печени в виде классической дольки Кирнана [1], [3] в соответствии с её морфометрическими характеристиками. Модель включает в себя все виды сосудов, кровоснабжающих дольку. Глюкоза служит источником энергии для всех клеток организма, однако накапливается в основном в клетках печени. Она проникает в гепатоциты посредством транспортера GLUT-2 и становится субстратом в процессе гликогенеза в случае избытка углеводов. Деградация запасённого гликогена происходит в случае дефицита углеводов, таким образом, эти процессы находятся в равновесии и зависят от концентрации глюкозы в крови и потребности в ней организма. Моделирование кровотока осуществлялось на основе решения нестационарного уравнения Навье-Стокса для течения несжимаемой неньютоновской жидкости с динамической вязкостью, соответствующей модели Карро [4], [5]. Пространственно-временное распределение глюкозы в паренхиме печени моделировалось с использованием краевых задач для уравнения реакции-диффузии. Таким образом, нами был получен корректный профиль скоростей тока крови в сосудах печёночной дольки и пространственно-временное распределение глюкозы в объеме паренхимы печени. Полученная высоко детализированная 3D модель может быть использована для изучения распределения и других метаболитов, существенно влияющих на функционирование органа при различных патологических процессах.
Материалы доклада |
