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Enregistrement W4319461679 · doi:10.1113/jp283976

<i>In silico</i> analysis of the dynamic regulation of cardiac electrophysiology by K<sub>v</sub>11.1 ion‐channel trafficking

2023· article· en· W4319461679 sur OpenAlexaff
Stefan Meier, Adaïa Grundland, Dobromir Dobrev, Paul G.A. Volders, Jordi Heijman

Notice bibliographique

RevueThe Journal of Physiology · 2023
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueCardiac electrophysiology and arrhythmias
Établissements canadiensUniversité de MontréalMontreal Heart Institute
Organismes subventionnairesNational Institutes of HealthNederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk OnderzoekNational Heart, Lung, and Blood InstituteZonMwEuropean Commission
Mots-cléshERGDofetilideElectrophysiologyGatingIon channelCardiac electrophysiologyInternalizationChemistryPotassium channelBiophysicsRepolarizationMembrane potentialInternal medicinePharmacologyMedicineBiologyQT intervalReceptor

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract Cardiac electrophysiology is regulated by continuous trafficking and internalization of ion channels occurring over minutes to hours. Kv11.1 (also known as hERG) underlies the rapidly activating delayed‐rectifier K+ current (IKr), which plays a major role in cardiac ventricular repolarization. Experimental characterization of the distinct temporal effects of genetic and acquired modulators on channel trafficking and gating is challenging. Computer models are instrumental in elucidating these effects, but no currently available model incorporates ion‐channel trafficking. Here, we present a novel computational model that reproduces the experimentally observed production, forward trafficking, internalization, recycling and degradation of Kv11.1 channels, as well as their modulation by temperature, pentamidine, dofetilide and extracellular K+. The acute effects of these modulators on channel gating were also incorporated and integrated with the trafficking model in the O'Hara–Rudy human ventricular cardiomyocyte model. Supraphysiological dofetilide concentrations substantially increased Kv11.1 membrane levels while also producing a significant channel block. However, clinically relevant concentrations did not affect trafficking. Similarly, severe hypokalaemia reduced Kv11.1 membrane levels based on long‐term culture data, but had limited effect based on short‐term data. By contrast, clinically relevant elevations in temperature acutely increased IKr due to faster kinetics, while after 24 h, IKr was decreased due to reduced Kv11.1 membrane levels. The opposite was true for lower temperatures. Taken together, our model reveals a complex temporal regulation of cardiac electrophysiology by temperature, hypokalaemia, and dofetilide through competing effects on channel gating and trafficking, and provides a framework for future studies assessing the role of impaired trafficking in cardiac arrhythmias. image Key points Kv11.1 channels underlying the rapidly activating delayed‐rectifier K+ current are important for ventricular repolarization and are continuously shuttled from the cytoplasm to the plasma membrane and back over minutes to hours. Kv11.1 gating and trafficking are modulated by temperature, drugs and extracellular K+ concentration but experimental characterization of their combined effects is challenging. Computer models may facilitate these analyses, but no currently available model incorporates ion‐channel trafficking. We introduce a new two‐state ion‐channel trafficking model able to reproduce a wide range of experimental data, along with the effects of modulators of Kv11.1 channel functioning and trafficking. The model reveals complex dynamic regulation of ventricular repolarization by temperature, extracellular K+ concentration and dofetilide through opposing acute (millisecond) effects on Kv11.1 gating and long‐term (hours) modulation of Kv11.1 trafficking. This in silico trafficking framework provides a tool to investigate the roles of acute and long‐term processes on arrhythmia promotion and maintenance.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,007
Score d'incertitude au seuil0,014

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,001
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0010,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,000

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.

Tête enseignante Opus0,005
Tête enseignante GPT0,237
Écart entre enseignants0,232 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations12
Publié2023
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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