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ACV isquemico (penumbra, cascada excitotoxica)

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El accidente cerebrovascular isquemico se origina en una caida regional del flujo sanguineo cerebral (extension directa de f_in en E11), que compromete la produccion de ATP (balance energetico de E12) y con ello el funcionamiento de la bomba Na+/K+-ATPasa (definida originalmente en E1). La falla energetica desencadena liberacion excesiva de glutamato extracelular y activacion sostenida de receptores NMDA (extension de la cinetica de E10), provocando una entrada masiva de Ca2+ intracelular (excitotoxicidad) que compromete la viabilidad celular. Segun la severidad de la caida de flujo se distingue un nucleo isquemico irrecuperable de una zona de penumbra potencialmente salvable si se restaura la perfusion a tiempo; sin intervencion, la penumbra se va reclutando progresivamente hacia el nucleo, aumentando el volumen final del infarto.

>Modelo

ID:('ky', 1549)


Flujo regional

Storyboard



$f_{in}(x,t)=f_{baseline}(1-\mathrm{occlusion}(x,t))$

$mathrm{occlusion}$
Fracción de oclusión
$1$
$f_{baseline}$
Flujo basal regional
$m/s$
$f_{in}$
Flujo sanguíneo regional
$m/s$
$x$
Posición cortical
$m$
$t$
Tiempo
$s$



>Modelo

ID:('gm', 13706)


Balance ATP

Storyboard



$\frac{dATP}{dt}=J_{ATP}(f_{in})-J_{demand}$

$ATP$
ATP normalizado
$1$
$J_{demand}$
Demanda metabólica
$1/s$
$J_{ATP}$
Producción de ATP
$1/s$
$f_{in}$
Flujo sanguíneo regional
$m/s$
$t$
Tiempo
$s$



>Modelo

ID:('gm', 13707)


Bomba Na/K

Storyboard



$I_{pump}=I_{pump}^{max}\frac{ATP}{ATP+K_{ATP}}$

$ATP$
ATP normalizado
$1$
$I_{pump}$
Corriente bomba Na/K normalizada
$1$
$I_{pump}^{max}$
Corriente máxima bomba Na/K
$1$
$K_{ATP}$
Semisaturación ATP
$1$



>Modelo

ID:('gm', 13708)


Glutamato extracelular

Storyboard



$\frac{dGlu_{ext}}{dt}=Q_{leak}(1-\frac{ATP}{ATP_0})-k_{uptake}\frac{ATP}{ATP_0}Glu_{ext}$

$ATP_0$
ATP basal
$1$
$ATP$
ATP normalizado
$1$
$Glu_{ext}$
Glutamato extracelular
$1$
$k_{uptake}$
Captación de glutamato
$1/s$
$Q_{leak}$
Fuga/liberación de glutamato
$1/s$
$t$
Tiempo
$s$



>Modelo

ID:('gm', 13709)


Ca intracelular NMDA

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$\frac{dCa_i}{dt}=k_{NMDA}R_{NMDA}(Glu_{ext})(V_m-E_{Ca})-k_{Ca,clear}Ca_i$

$R_{NMDA}$
Activación receptor NMDA
$1$
$Ca_i$
Calcio intracelular
$1$
$Glu_{ext}$
Glutamato extracelular
$1$
$k_{NMDA}$
Ganancia de entrada NMDA
$1/s$
$k_{Ca,clear}$
Remoción de calcio
$1/s$
$E_{Ca}$
Potencial de equilibrio calcio
$V$
$V_m$
Potencial de membrana
$V$
$t$
Tiempo
$s$



>Modelo

ID:('gm', 13710)


Receptor NMDA

Storyboard



$R_{NMDA}=\frac{Glu_{ext}}{K_{Glu}+Glu_{ext}}$

$R_{NMDA}$
Activación receptor NMDA
$1$
$Glu_{ext}$
Glutamato extracelular
$1$



>Modelo

ID:('gm', 13711)


Núcleo y penumbra

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$\mathrm{core}\iff f_{in}

$f_{in}$
Flujo sanguíneo regional
$m/s$
$f_{core}$
Umbral de núcleo isquémico
$m/s$
$f_{penumbra}$
Umbral de penumbra
$m/s$
$x$
Posición cortical
$m$
$t$
Tiempo
$s$



>Modelo

ID:('gm', 13712)


Crecimiento infarto

Storyboard



$\frac{dV_{infarto}}{dt}=k_{growth}V_{penumbra}(1-\frac{ATP}{ATP_0})$

$ATP_0$
ATP basal
$1$
$ATP$
ATP normalizado
$1$
$k_{growth}$
Tasa de reclutamiento de penumbra
$1/s$
$V_{penumbra}$
Volumen de penumbra
$m³$
$V_{infarto}$
Volumen infartado
$m³$
$t$
Tiempo
$s$



>Modelo

ID:('gm', 13713)


Estructura del modelo

Descripción

Red de modelo


Primero, seleccione la ecuación:   a ,  luego, seleccione la variable:   a 

Símbolo
Ecuación
Resuelto
Traducido

Cálculos

Símbolo
Ecuación
Resuelto
Traducido

 Variable   Dado   Calcule   Objetivo :   Ecuación   A utilizar



Variables

Símbolo
Texto
Variable
Valor
Unidades
Calcule
Valor MKS
Unidades MKS
$R_{NMDA}$
R_NMDA
Activación receptor NMDA
1
$ATP_0$
ATP0
ATP basal
1
$ATP$
ATP
ATP normalizado
1
$Ca_i$
Ca_i
Calcio intracelular
1
$I_{pump}$
I_pump
Corriente bomba Na/K normalizada
1
$I_{pump}^{max}$
I_pump_max
Corriente máxima bomba Na/K
1
$mathrm{occlusion}$
occlusion
Fracción de oclusión
1
$Glu_{ext}$
Glu_ext
Glutamato extracelular
1
$K_{ATP}$
K_ATP
Semisaturación ATP
1
$k_{uptake}$
k_uptake
Captación de glutamato
1/s
$J_{demand}$
J_demand
Demanda metabólica
1/s
$Q_{leak}$
Q_leak
Fuga/liberación de glutamato
1/s
$k_{NMDA}$
k_NMDA
Ganancia de entrada NMDA
1/s
$J_{ATP}$
J_ATP
Producción de ATP
1/s
$k_{Ca,clear}$
k_Ca_clear
Remoción de calcio
1/s
$k_{growth}$
k_growth
Tasa de reclutamiento de penumbra
1/s
$f_{baseline}$
f_baseline
Flujo basal regional
m/s
$f_{in}$
f_in
Flujo sanguíneo regional
m/s
$f_{core}$
f_core
Umbral de núcleo isquémico
m/s
$f_{penumbra}$
f_penumbra
Umbral de penumbra
m/s
$E_{Ca}$
E_Ca
Potencial de equilibrio calcio
V
$V_m$
Vm
Potencial de membrana
V
$x$
x
Posición cortical
m
$V_{penumbra}$
V_penumbra
Volumen de penumbra
$V_{infarto}$
V_infarto
Volumen infartado
$t$
t
Tiempo
s

ID:(0, 1549)


gphysics.net - Dr. Willy H. Gerber
Palos Verdes, Costa de Corral, Región de los Rios, Chile