Less is more: minimal expression of myoendothelial gap junctions optimizes cell–cell communication in virtual arterioles
Notice bibliographique
Résumé
Key points Electrical signalling in blood vessels is important in acute and long‐term flow regulation. As myoendothelial gap junctions (MEGJs) provide electrical contacts between endothelial cells and smooth muscle cells (SMCs), a high MEGJ expression is thought to be important for intercellular communication despite observations of heterogeneous MEGJ expression. Using a computational approach, we find that a minimal but sufficient number of heterogeneously distributed MEGJs optimize electrical cell–cell communication. Tailoring SMC–SMC coupling to the MEGJ distribution and permeability ensures a smooth electrical response while retaining the ability to display local responses. As heterogeneous MEGJ distributions allow for different conduction profiles along the SMC and endothelial cell layers, it is possible to observe an apparently non‐decaying conduction profile in the SMC layer of a vessel with passive electrical properties. These findings expand our understanding of how heterogeneity in MEGJ distribution affects local and global flow. Abstract Dysfunctional electrical signalling within the arteriolar wall is a major cause of cardiovascular disease. The endothelial cell layer constitutes the primary electrical pathway, co‐ordinating contraction of the overlying smooth muscle cell (SMC) layer. As myoendothelial gap junctions (MEGJs) provide direct contact between the cell layers, proper vasomotor responses are thought to depend on a high, uniform MEGJ density. However, MEGJs are observed to be expressed heterogeneously within and among vascular beds. This discrepancy is addressed in the present study. As no direct measures of MEGJ conductance exist, we employed a computational modelling approach to vary the number, conductance and distribution of MEGJs. Our simulations demonstrate that a minimal number of randomly distributed MEGJs augment arteriolar cell–cell communication by increasing conduction efficiency and ensuring appropriate membrane potential responses in SMCs. We show that electrical coupling between SMCs must be tailored to the particular MEGJ distribution. Finally, observation of non‐decaying mechanical conduction in arterioles without regeneration has been a long‐standing controversy in the microvascular field. As heterogeneous MEGJ distributions provide for different conduction profiles along the cell layers, we demonstrate that a non‐decaying conduction profile is possible in the SMC layer of a vessel with passive electrical properties. These intriguing findings redefine the concept of efficient electrical communication in the microcirculation, illustrating how heterogeneous properties, ubiquitous in biological systems, may have a profound impact on system behaviour and how acute local and global flow control is explained from the biophysical foundations.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».