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．

细胞基，称为散布在整个胰腺的胰岛，是一个小组织，约占整个胰腺体积的1-2％，但它是与血糖控制和糖尿病有关的最重要细胞的集合。 This study aims to model the entire cell population of islets, including not only beta cells that secrete insulin, a blood glucose-lowering hormone, but also α cells that secrete glucagon, and δ cells that secrete somatostatin-secreting cells that control α and β cells, and to clarify the interactions between these cells (paracrine effects) and the mechanisms that control blood glucose levels as a whole by the islets.特别是，目的是构建霍奇金 - 赫克斯利型电生理模型，因为人们认为通过动作电位的相互作用在血糖控制中起着至关重要的作用，以及激素介导的相互作用。特别是，它的特征是完全利用分析方法来用于非线性动态系统，例如分支分析。由于最初的研究计划几乎达到了，我们在2022年（第五年的补贴时期被重新扩展）进一步扩展并开发了研究。特别是，由于ATP对β细胞的ATP敏感钾通道的协同作用以及胰腺α-δ细胞的旁乳作用，我们对调节血糖反应性胰岛素分泌的机制进行了详细分析。