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膵島の電気生理学的モデル化と非線形解析に基づく傍分泌効果と血糖値制御機構の解明

基于胰岛电生理模型和非线性分析阐明旁分泌效应和血糖控制机制

基本信息

批准号：
18K11468
负责人：
土居伸二
金额：
$ 2.08万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

膵臓に点在する膵島という細胞群は，膵臓全体の体積の1-2％程度の小さな組織であるが，血糖値の制御や糖尿病に関わる最も重要な細胞が集まっている．本研究では，血糖値降下ホルモンであるインスリンを分泌するβ細胞だけではなく，血糖値上昇ホルモンのグルカゴンを分泌するα細胞，および，α，β細胞を制御するソマトスタチン分泌細胞のδ細胞を含めて，膵島の細胞集団全体をモデル化し，これら細胞間の相互作用（傍分泌効果）の態様と膵島が総体として行う血糖値制御メカニズムを解明することを目的とする．特に，ホルモンを介した細胞間の相互作用だけではなく，活動電位を介した相互作用が血糖値制御に関して決定的役割を担っていると考え，Hodgkin-Huxley型の電気生理学的モデル構築を行うことを目的としている．特に，分岐解析などの非線形動的システムの解析手法を駆使することが特徴である．当初研究計画をほぼ達成しているので，（補助事業期間を再延長した）研究5年目の2022年度においては，さらに研究を深耕・発展させた．特に，β細胞のATP感受性カリウムチャネルと膵α・δ細胞の傍分泌効果の相乗効果による血糖値応答性インスリン分泌の調節機構に関して詳細な解析を行った．

The most important cell group in the control of diabetes mellitus is the small tissue group that contains 1-2% of the total volume of blood glucose. In this study, the β-cells secreted by the blood glucose decreased, the α-cells secreted by the blood glucose increased, the α-cells secreted by the α-cells controlled by the α-cells, the β-cells secreted by the α-cells controlled by the δ-cells controlled by the α-cells controlled by the β-cells. The state of cell-to-cell interaction (paracrine effect) and the state of glucose regulation are explained. In particular, the interaction between cells is mediated by activity potential, which is responsible for the regulation of blood glucose levels. The Hodgkin-Huxley type of electrophysiology is responsible for the construction of cell lines. In particular, the analysis method of the non-linear motion of the bifurcation analysis is used to analyze the characteristics of the bifurcation analysis. The original research plan was completed in the middle of the year (the subsidy period will be extended), and the research will be carried out for 5 years until 2022. In particular, ATP sensitivity of beta cells is regulated by the regulation of β-cell secretion and α δ-cell secretion.