Integrative human atrial modeling unravels interactive PKA and CaMKII signaling as key determinant of atrial arrhythmogenesis
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Atrial fibrillation (AF), the most prevalent clinical arrhythmia, is associated with atrial remodeling manifesting as acute and chronic alterations in expression, function, and regulation of atrial electrophysiological and Ca 2+ -handling processes. These AF-induced modifications crosstalk and propagate across spatial scales creating a complex pathophysiological network, which renders AF resistant to existing pharmacotherapies that predominantly target transmembrane ion channels. Developing innovative therapeutic strategies requires a systems approach to disentangle quantitatively the proarrhythmic contributions of individual AF-induced alterations. Here, we built a novel computational framework for simulating electrophysiology and Ca 2+ -handling in human atrial cardiomyocytes and tissues, and their regulation by key upstream signaling pathways (i.e., protein kinase A, PKA, and Ca 2+/ calmodulin-dependent protein kinase II, CaMKII) involved in AF-pathogenesis. Populations of atrial cardiomyocyte models were constructed to determine the influence of subcellular ionic processes, signaling components, and regulatory networks on atrial arrhythmogenesis. Our results reveal a novel synergistic crosstalk between PKA and CaMKII that promotes atrial cardiomyocyte electrical instability and arrhythmogenic triggered activity. Simulations of heterogeneous tissue demonstrate that this cellular triggered activity is further amplified by CaMKII-dependent alterations of tissue properties, further exacerbating atrial arrhythmogenesis. Our analysis positions CaMKII as a key nodal master switch of the adaptive changes and the maladaptive proarrhythmic triggers at the cellular and tissue levels and establishes CaMKII inhibition as potential anti-AF strategy. Collectively, our integrative approach is powerful and instrumental to assemble and reconcile existing knowledge into a systems network for identifying novel anti-AF targets and innovative approaches moving beyond the traditional ion channel-based strategy. Significance statement Despite significant advancement in our understanding of pathological mechanisms and alterations underlying atrial fibrillation (AF), a highly prevalent clinical arrhythmia causing substantial health and socioeconomic burden, development of effective pharmacological therapeutics for AF remains an urgent unmet clinical need. We built a systems framework integrating key processes and their regulatory upstream signaling pathways that are involved in atrial electrophysiology and modified by AF. By simulating populations of single atrial cardiomyocyte models and heterogeneous tissues, our analysis demonstrated synergistic interactions between upstream signaling pathways that promote atrial arrhythmogenesis across spatial scales, added new insight into complex atrial arrhythmia mechanisms, and revealed adaptive and maladaptive alterations caused by AF, thus providing a powerful new tool for identifying innovative therapeutic approaches against AF.
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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) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 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 ».