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Study of energy metabolism-function coupling in cardiac myocyte

心肌细胞能量代谢-功能耦合研究

基本信息

批准号：
15209007
负责人：
NOMA Akinori
金额：
$ 32.28万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

1.To study mechanisms underlying the coupling between energy metabolism and cardiac function, we measured membrane potential and mitochondrial NADH fluorescence, simultaneously with cell shortening in isolated guinea-pig ventricular myocytes. When a step increase in stimulus frequency was applied, the NADH fluorescence first decreased and then increased to a steady level, while the cell shortening was gradually augmented. Upon returning to the control stimulus frequency, the NADH signal showed an overshoot before declining to the control level. Blockers of mitochondrial Ca^<2+> uniporter, Ru360 or ruthenium red, attenuated the increase of NADH fluorescence during the high rate stimulation. Mitochondrial Ca^<2+>, measured with Rhod-2,increased with a similar time course to that of the NADH fluorescence during the high rate stimulation. The biphasic onset time course was well explained by the delayed Ca^<2+> activation of the mitochondrial dehydrogenation superimposed on the feedback control by ADP, while the offset time course with a delayed deactivation of dehydrogenation. Essentially the same results were obtained with rat and mice ventricular cells. Therefore, the suggested mechanism is probably a common mechanism of mammalian ventricular cells.2.We developed a cardiac cell computer model of excitation-contraction coupling incorporating a mitochondrial oxidative phosphorylation. The computer simulation, on the assumption of Ca^<2+> activation of substrate dehydrogenation, well reconstructed the response of NADH. This model simulation predicted that the activation of substrate dehydrogenation provides 〜23% of driving force of the ATP synthesis, and remaining 〜77% is supplied by the feedback control.

1.为了研究能量代谢与心功能偶联的机制，我们测定了分离的豚鼠心室肌细胞的膜电位和线粒体NADH荧光，同时测定了细胞缩短。当刺激频率递增时，NADH荧光先降低后增强至稳定水平，而细胞缩短则逐渐增大。在回到控制刺激频率后，NADH信号在下降到控制水平之前显示出超调。线粒体钙单转运体阻断剂Ru360或Ru红可减弱高速刺激时NADH荧光的增加。用Rhod-2测定线粒体Ca~(2+)和Gt~(2+)的含量，其变化趋势与NADH在高速率刺激时的变化趋势相似。线粒体脱氢的延迟激活叠加在ADP的反馈控制上，可以很好地解释双时相的起效时间过程，而线粒体脱氢的延迟失活则可以解释双相的起效时间过程。在大鼠和小鼠的心室细胞中也得到了基本相同的结果。因此，该机制可能是哺乳动物心室肌细胞的共同机制。2.我们建立了一个包含线粒体氧化磷酸化的兴奋-收缩偶联的心肌细胞计算机模型。基于底物脱氢的Ca~(2+)和Gt~(2+)激活假设，计算机模拟很好地再现了NADH的响应。该模型模拟预测，底物脱氢的活化提供了~23%的ATP合成驱动力，其余~77%的驱动力由反馈控制提供。

项目成果

期刊论文数量（116）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

創薬研究における細胞機能シミュレーション

药物发现研究中的细胞功能模拟

DOI：
发表时间：
2004
期刊：
月刊薬事 46・7
影响因子：
0
作者：
松岡達;野間昭典
通讯作者：
野間昭典

ss-adrenergic stimulation does not activate Na^+-Ca^<2+> exchange current in guinea-pig, mouse and rat ventricular myocytes

ss-肾上腺素能刺激不会激活豚鼠、小鼠和大鼠心室肌细胞中的 Na^ -Ca^<2 > 交换电流

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
American Journal of Physiology Cell Physiology 290
影响因子：
0
作者：
Xue Lin;Hikari Jo;Yutaka Sakakibara;Keiichi Tambara;Bongju Kim;Masashi Komeda;Satoshi Matsuoka
通讯作者：
Satoshi Matsuoka

野間昭典, 松岡達, 皿井伸明: "包括的心筋細胞モデル(Kyoto model) 岡本良夫編著心臓のフィジオーム:電気生理現象のシミュレーション分子から臓器まで"森北出版株式会社. 8 (2003)

Akinori Noma、Tatsu Matsuoka、Nobuaki Sarai：“综合心肌细胞模型（京都模型），冈本义夫编辑，心脏生理组：电生理现象的模拟，从分子到器官”森北出版有限公司 8（2003）