心室筋活動電位のコンピュ-タ・シミュレ-ションとそのソフト開発

心室肌动作电位的计算机模拟及其软件开发

• 批准号: 01870043
• 负责人: 平岡 昌和
• 金额: $ 2.37万
• 依托单位: Tokyo Medical and Dental University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research
• 财政年份: 1989
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1989 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-01870043/
• 关键词: 心室筋活動電位; コンピュ-タ・シミュレ-ション; 膜電流; 活動電位再分極相; 不整脈のシミュレ-ション

心筋の活動電位成因の理解を深めるために近年のパッチ・クランプ法で得られた電流解析から得られた成績をもとに、心筋活動電位のコンピュ-タ・シミュレ-ションを行った。先ず、Ba^<2+>による単離心室筋細胞での自動能誘発機序を内向き整流K^+電流(I_<KI>)への作用から検討した成績をもとに、Beeler and Reuterの心室筋モデルを用いてシミュレ-ションを行った。その結果、Ba^<2+>誘発性自動能はよく再現出来たが、再分極相のシミュレ-ションは実際のものとは多少異なる波形が得られ不充分な成績であった。その理由の一つとして本モデルにはNa^+-Ca^<2+>交換電流やNa^+-K^+ポンプ電流などの新しい電流系が組み入れられていないことが考えられた。そこで、これらの要素も含まれているプルキン工線維でのモデルであるDi Francesco and Nobleのモデルを改変してみた。この際これまで分析の不充分であった遅延整流K^+電流(I_K)について実験的に解析を行って、この電流にCa^<2+>電流として流入するCa^<2+>により活性化される成分のあることを見出した。そこで、我々の分析結果を組み入れ、さらに本モデルの電流系を心室筋細胞で得られたものに組みかえてシミュレ-ションを行った。その結果心室筋活動電位の再分極相の変化を実験成績と対比して再現することが出来た。さらに、これにより生理的な条件変化、例えば刺激頻度・温度・細胞外K^+濃度変化などに対応した再分極相の変化を再現し得るか検討を続けている。本シミュレ-ションの応用としてリエントリ-性の不整脈のシミュレ-ションを興奮性素子モデルで行い実験成績をよく再現出来た。この興奮性素子を実際の膜電流を持つ細胞単位として取り扱えるよう研究を続ける予定である。本研究で購入したコンピュ-タ及びその付属品は本研究に極めて有効に使用された。またデ-タ-レコ-ディングシステムやビデオテ-プレコ-ダは本シミュレ-ションの元になる電流解析の実験に使用され、極めて有用であった。

In recent years, there have been many studies on the causes of cardiac muscle activity potential, such as current analysis, cardiac muscle activity potential analysis and so on. The automatic energy induction mechanism of the first, Ba^&lt;2+&gt; and the second centrifugal muscle cells is used for the inward rectification of K^+ current (I_<KI>) and the effect of the second, Beeler and Reuter on the ventricular muscle cells. As a result, Ba^&lt;2+&gt; induced spontaneous energy can be reproduced, and the polarization phase can be divided into two phases. The reason for this is that the Na^+-Ca^&lt;2+&gt; exchange current and Na^+-K^+ exchange current are combined into a new current system. The main elements of the game include the following: Di Francesco and Noble The analysis of this problem is insufficient. The delay rectifier K^+ current (I_K) is analyzed in detail. The current Ca^&lt;2+&gt; current flows in and the active component Ca^&lt;2 +&gt; is detected. The results of this analysis were incorporated into the current system of ventricular muscle cells. The results of the polarization of the ventricular muscle activity potential were compared with those of the control group. In addition, the physiological conditions change, such as stimulation frequency, temperature, extracellular K^+ concentration, polarization and repolarization. The results of this study are reproduced in the following ways: This excitatory element is present in the membrane current, and the membrane current is present in the cell unit. This study was conducted to investigate the effects of the drug on the development of the disease. The current analysis of the original system is very useful.

项目成果

Hirono,Y.,T.Sawanobori and M.Hiraoka: "Computer simulation of ordered and random reentry in the network of excitable elements"

Hirono,Y.,T.Sawanobori 和 M.Hiraoka：“可兴奋元素网络中有序和随机折返的计算机模拟”

平野裕司,沢登徹: "リエントリ-不整脈のシミュレ-ション" 心電図. (1990)

Yuji Hirano、Toru Sawato：“再入 - 心律失常的模拟”心电图（1990）。

Hirono,Y.and M.Hiraoka: "Barium-induced automatic activity in isolated ventricular myocytes from guinea-pig hearts." J.Physiol.395. 455-472 (1988)

Hirono,Y. 和 M.Hiraoka：“钡诱导豚鼠心脏离体心室肌细胞的自动活动。”

平野裕司,范錚: "心筋活動電位再分極相のシミュレ-ション" 第2回心臓電気現象コンピュ-タモデルを考える会(東京). (1989)

Yuji Hirano，Chun Fan：“心肌动作电位复极相的模拟”第二次心脏电现象计算机建模会议（东京）（1989 年）。

Hiraoka,M.and Z.Fan: "Ca^<2+>-dependent component of delayed outward K^+ current in guinea-pig ventricular myocytes." Biophys.J.55. 45a (1989)

Hiraoka，M.和Z.Fan：“豚鼠心室肌​​细胞中延迟向外K^电流的Ca^2依赖性成分。”