細胞シミュレーションによる心筋細胞発生過程の理解

通过细胞模拟了解心肌细胞发育过程

• 批准号: 06J06036
• 负责人: 佐野 ひとみ (2007-2009)
• 金额: $ 1.86万
• 依托单位: Keio University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06J06036/
• 关键词: 心筋細胞; 発生; 電気生理学; 細胞シミュレーション; システム生物学; 理論生物学; E-Cell

本研究は、包括的心筋細胞モデル(Kyoto model)に基づき、齧歯類の発生過程上典型的な4段階(胎生初期、胎生後期、新生仔期、成体)における心室筋細胞のモデル化を行い、構築したモデルを用いたシミュレーション(試行実験)を行っている。昨年度は最新の文献に基づいたKyoto modelの更新により、従来モデルによる胎生初期段階の自発的な活動電位の形成や、胎生後期段階以降の活動電位持続時間の一連の変化の定性的な再現に加え、1)胎生初期心室筋細胞の基本周期長および2)胎生後期・新生仔期心室筋細胞の細胞内イオン濃度等の定量的な値を従来のモデルよりも精密に再現することが可能となった。本年度は、更新したモデルに基づき、新生仔期段階におけるNa^+-Ca^<2+>交換機転の過剰活性の意義に関する理論的な考察を行った。Na^+-Ca^<2+>交換機転は、細胞内外のNa^+イオンの濃度勾配エネルギーにより3個のNa^+イオンと1個のCa^<2+>イオンが交換し、Ca^<2+>イオンを細胞外へ汲み出す起電性のトランスポータである。筋小胞体が未発達の細胞では、Na^+-Ca^<2+>交換機転に起因する電流(I_<NCX>)の活性が高いことが報告されている。本研究では、新生仔期モルモット心室筋細胞モデルを利用し、筋小胞体を発達をシミュレーション上で進行させ、筋小胞体の発達とI_<NCX>の活性の関係を理論的に考察した。その結果、Na^+-Ca^<2+>交換機転の過剰活性は未発達の筋小胞体へのCa^<2+>の取り込み不足を補い、心室筋細胞の弛緩を促し、より少ないATP量で収縮一弛緩を行う効果があることが分かった。

は this study, including the heart muscle cells モ デ ル (said 49-year-old kyoko model) に base づ き, tooth 歯 の 発 on birth process of typical な 4 order (viviparous early, late viviparous, newborn larvae and adult) に お け る ventricular muscle cells の モ デ ル を line い, constructing し た モ デ ル を with い た シ ミ ュ レ ー シ ョ ン (trial be 験) line を っ て い る. Last year に latest published literature に base づ た たKyoto Model update の に よ り, 従 モ デ ル に よ る viviparous early Duan Jie の since 発 な activity potential の formed from late や, viviparous Duan Jie の activity potential の 続 time for の variations change の qualitative な に え, 1) viviparous reproduction early ventricular muscle cells の fundamental period long お よ び 2) late viviparous, newborn larvae stage の ventricular muscle cells within イ オ ン concentration, etc The <s:1> quantitative な value を従 for <s:1> モデ モデ よ よ <s:1> <s:1> に precise に reproduction of する とが とが とが may となった. This year は, update し た モ デ ル に base づ き, newborn larvae stage Duan Jie に お け る Na + - Ca ^ ^ < 2 + > switches planning の through turning active の meaning に masato す る な investigation of the theory of line を っ た. Na + - Ca ^ ^ < 2 + > switches planning は, cells inside and outside の Na ^ + イ オ ン の concentration hook with エ ネ ル ギ ー に よ り three の Na ^ + イ オ ン と の Ca 1 ^ 2 + > < イ オ ン が exchange し, Ca ^ 2 + > < イ オ ン を extracellular bail へ み out す up electrical の ト ラ ン ス ポ ー タ で あ る. Small muscle cell body が not 発 da の cells で は, Na + - Ca ^ ^ < 2 + > switches planning に cause す る current (I_ (NCX >) の high active が い こ と が report さ れ て い る. This study で は, newborn larvae stage モ ル モ ッ ト ventricular muscle cells モ デ ル を using し, small muscle cell body を 発 da を シ ミ ュ レ ー シ ョ ン で on さ せ, small muscle cell body の 発 da と I_ (NCX > の active の masato に investigation department を theory し た. そ の results, Na + - Ca ^ ^ 2 + < > switches planning の through a turning active は not 発 の reinforced small cell body へ の Ca ^ 2 + < > の take り 込 fill insufficient み を い, ventricular muscle cells の atony を し and よ り less な い ATP quantity で 収 shrink a relaxation line を う unseen fruit が あ る こ と が points か っ た.

项目成果

E-Cell System による循環器系発生過程の探求

利用 E-Cell 系统探索循环系统的发育过程

• 发表时间: 2009
• 作者: 山田理;石井賢;中村雅也;向野雅彦;戸山芳昭;岡野栄之;Hitomi Itoh;佐野ひとみ
• 通讯作者: 佐野ひとみ

Differences in efficiency of energy expenditure between neonatal and adult ventricular cells:a simulation study

新生儿和成人心室细胞能量消耗效率差异的模拟研究

• 发表时间: 2007
• 作者: 山田理;石井賢;中村雅也;向野雅彦;戸山芳昭;岡野栄之;Hitomi Itoh;佐野ひとみ;Hitomi I. Sano;Hitomi Itoh;森陽香;森陽香;Hitomi Itoh;Keiyo Takubo;Hitomi Itoh
• 通讯作者: Hitomi Itoh

Simulation of developmental changes in action potentials with ventricular cell models.

• DOI: 10.1007/s11693-006-9002-4
• 发表时间: 2007-03-01
• 期刊: Systems and synthetic biology
• 作者: Itoh, Hitomi;Naito, Yasuhiro;Tomita, Masaru
• 通讯作者: Tomita, Masaru

Role of Na(+)-Ca(2+) exchange in neonatal and adult ventricular cells

Na( )-Ca(2 ) 交换在新生儿和成人心室细胞中的作用

• 发表时间: 2008
• 作者: 山田理;石井賢;中村雅也;向野雅彦;戸山芳昭;岡野栄之;Hitomi Itoh;佐野ひとみ;Hitomi I. Sano
• 通讯作者: Hitomi I. Sano

Dynamics of induced spontaneous electrical activity of cardiomyocytes connected by gap junctions

通过间隙连接连接的心肌细胞诱导自发电活动的动力学

• 发表时间: 2007
• 作者: 山田理;石井賢;中村雅也;向野雅彦;戸山芳昭;岡野栄之;Hitomi Itoh;佐野ひとみ;Hitomi I. Sano;Hitomi Itoh
• 通讯作者: Hitomi Itoh