Dynamical properties of mouse ES-cell derived cardiomyocytes during differentiation: insights from bifurcation analysis based on nonlinear dynamical system theory

小鼠 ES 细胞来源的心肌细胞分化过程中的动力学特性：基于非线性动力系统理论的分叉分析的见解

• 批准号: 20590220
• 负责人: KURATA Yasutaka
• 金额: $ 3万
• 依托单位: Kanazawa Medical University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-20590220/
• 关键词: 非線形力学; 生物・生体工学; 生物物理; 生理学; 再生医学

The aim of this study was to elucidate the dynamical mechanisms of generation and regulation of pacemaker activity during differentiation of mouse ES-cell derived cardiomyocytes. We have constructed nonlinear dynamical systems (nonlinear ordinary differential equations) of the ES-cell derived cardiomyocytes (sinoatrial node-type, atrial-type, and ventricular-type) on the basis of electrophysiological data. Analyzing the bifurcation structures (ways of generating or abolishing pacemaker activity) of these model systems, we have clarified that the emergence and abolition of pacemaker activity during differentiation of the cardiomyocytes are bifurcation phenomena, and that both sarcolemmal ionic channel currents and intracellular Ca^<2+> dynamics are involved in occurrence of the bifurcations.

本研究的目的是阐明小鼠胚胎干细胞来源的心肌细胞分化过程中起搏器活动产生和调节的动力学机制。我们根据电生理数据构建了ES细胞来源的心肌细胞(窦房结型、房型和室型)的非线性动力学系统(非线性常微分方程组)。通过对这些模型系统的分叉结构(起搏器活动的产生和取消方式)的分析，我们阐明了心肌细胞分化过程中起搏器活动的产生和取消是分叉现象，肌膜离子通道电流和细胞内钙动力学都参与了分叉的发生。

项目成果

Roles of hyperpolarization-activated current If in sinoatrial node pacemaking: insights from bifurcation analysis of mathematical models

• DOI: 10.1152/ajpheart.00729.2009
• 发表时间: 2010-06-01
• 期刊: AMERICAN JOURNAL OF PHYSIOLOGY-HEART AND CIRCULATORY PHYSIOLOGY
• 影响因子: 4.8
• 作者: Kurata, Yasutaka;Matsuda, Hiroyuki;Shibamoto, Toshishige
• 通讯作者: Shibamoto, Toshishige

洞結節自動能の発現維持における過分極活性化陽イオンチャネル電流の役割 : 洞結節細胞モデルの分岐構造解析による検証

超极化激活的阳离子通道电流在维持窦房结自动性表达中的作用：窦房结细胞模型分支结构分析的验证

• 发表时间: 2008
• 作者: 倉田康孝;松田裕之;久留一郎;芝本利重;倉田 康孝
• 通讯作者: 倉田 康孝

洞結節自動能の発現における筋小胞体Ca^<2+>クロックおよびNa/Ca交換機構の役割:モデルシステムの分岐構造解析による検証

肌浆网Ca^2+时钟和Na/Ca交换机制在窦房结自动性表达中的作用：模型系统分支结构分析的验证

• 发表时间: 2011
• 作者: 張偉;倉田康孝;久留一郎;芝本利重
• 通讯作者: 芝本利重

洞結節自動能の発現における細胞内Ca^<2+>動態の役割:洞結節細胞モデルの分岐構造解析による理論的検証

细胞内Ca^2+动态在窦房结自动性表达中的作用：窦房结细胞模型分支结构分析的理论验证

• 发表时间: 2010
• 作者: 倉田康孝;久留一郎;芝本利重
• 通讯作者: 芝本利重

Roles of hyperpolarization-activated current I_h in sinoatrial node pacemaking : Insights from bifurcation analysis of mathematical models

超极化激活电流 I_h 在窦房结起搏中的作用：数学模型分叉分析的见解

• 发表时间: 2009
• 作者: Kurata Y;Matsuda H;Hisatome I;Shibamoto T;倉田康孝
• 通讯作者: 倉田康孝