Литературно-обоснованная динамическая петлевая модель взаимодействия Piezo1–TRPV4 как потенциального механизма патогенеза остеоартрита

Актуальность и цели: Остеоартрит (ОА) представляет собой возрастное дегенеративное заболевание суставов, патогенетические механизмы которого остаются недостаточно изученными. Экспериментальные данные указывают на нарушение механотрансдукции, опосредованной каналами Piezo1 и TRPV4, однако остается неизвестным, каким образом их взаимодействие с воспалением может обусловливать переходы между патогенными состояниями. Целью настоящего исследования было выяснить, способна ли сеть Piezo1–TRPV4 самостоятельно формировать различные устойчивые физиологические и патологические режимы. Методы: На основе данных литературы была разработана нелинейная динамическая модель, описывающая замкнутые взаимодействия с участием Piezo1, TRPV4 и воспаления. Система была представлена в виде набора обыкновенных дифференциальных уравнений и исследована с использованием анализа устойчивости и бифуркационного анализа. Результаты: Вычислительный анализ выявил бистабильность, позволяющую системе переходить из физиологического режима в патогенный в ответ на определенные стимулы. Критические бифуркационные параметры были связаны с Piezo1 и воспалением, что позволяет предположить, что двунаправленное взаимодействие между этими двумя компонентами представляет собой ключевой узел для вмешательств, направленных на предотвращение или обращение переходов от непатогенных к патогенным состояниям. Выводы: Полученные результаты позволяют предположить, что патогенез ОА может быть обусловлен внутренней нелинейной динамикой взаимодействий Piezo1, TRPV4 и воспаления. Бифуркационный анализ указывает на чувствительность TRPV4 к ингибирующему воздействию Piezo1 как на ключевую мишень для предотвращения или обращения патогенных переходов состояний. Для валидации модели необходимы дальнейшие доклинические и клинические исследования.