代謝細胞モデルから冠循環動態までを統合した全心臓マルチスケール解析

整合代谢细胞模型和冠状动脉血流动力学的全心脏多尺度分析

基本信息

  • 批准号：
    10J05852
  • 负责人：
    波田野 明日可
  • 金额：
    $ 0.9万
  • 依托单位：
    The University of Tokyo
  • 依托单位国家：
    日本
  • 项目类别：
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
  • 财政年份：
    2010
  • 资助国家：
    日本
  • 起止时间：
    2010 至 2011
  • 项目状态：
    已结题

项目摘要

本研究は細胞内の分子構造から心臓の臓器レベルまでマルチフィジックスな現象を統合的に解析することを目標とし,昨年度においては心筋の主要な細胞内器官の微細構造を精緻に再現した有限要素解析を実現した.本年度はそのモデルを用いて応用解析を行った.細胞内Ca勾配がミトコンドリアの代謝に与える影響,膜の陥没構造T管の欠損による収縮能への影響,ミトコンドリアの形態変化が代謝に及ぼす影響,に関する解析はそれぞれ論文として発表した.並行して更なるモデルの精緻化を試みた.昨年度構築した細胞モデルでは、計算コストやモデル化・実装の困難さを著しく増大させる流体運動と移流・電位勾配がイオンに及ぼす影響を無視した解析を行ったが,これらは微小な領域での精緻なモデル化においては必要であると考えられる.本年度はこれらを考慮した解析の実現手法として三相理論の定式化とその細胞モデルへの適用を行った.具体的には流体の速度と圧力・電位と電化を考慮したイオンの濃度の自由度を新たに加え,連成した平衡方程式を解いた.解析結果より,流体や電位勾配の影響は十分に小さく,細胞の一般的な電気生理現象に関しては従来のモデル化で十分に再現できることを確認し,正常な細胞全体の挙動の解析における昨年度のモデル化の妥当性の再評価がなされている.その上で,脱分極時に起こる微小な電位勾配の影響や、T管など微細構造内の流体現象が細胞挙動に及ぼす影響等,実験的な時間・空間解像度の限界を超えて現象を評価・考察することを可能とし,医学的に有用な知見を得た.
This study は の molecular structure in the cell か ら heart viscera の viscera レ ベ ル ま で マ ル チ フ ィ ジ ッ ク ス な phenomenon を integrative に parsing す る こ と を target と し, yesterday's annual に お い て は heart muscle の main organ の な cell fine structure を delicate に reappearance し た finite element analytic を be presently し た. This year は そ の モ デ ル を with い て 応 line with analytical を っ た. Intracellular Ca hook with が ミ ト コ ン ド リ ア に の metabolism and え る effect, membrane の 陥 didn't construct the T tube の owe loss に よ る 収 shrinkage can へ の, ミ ト コ ン ド リ ア の morphological variations に が metabolism and ぼ す, に masato す る parsing は そ れ ぞ れ paper と し て 発 table し た. Parallel し て more な る モ デ ル の refinement を try み た. Yesterday's annual construct し た cells モ デ ル で は, calculation コ ス ト や モ デ ル の · be disguise difficult さ を the し く raised large さ せ る fluid motion と advection, potential hook with が イ オ ン に and ぼ す influence を ignore し た parsing line を っ た が, こ れ ら は tiny な field で の delicate な モ デ ル change に お い て は necessary Youdaoplaceholder0 tests えられる. This year は こ れ ら を consider し た parsing の be presently gimmick と し て three-phase theory の demean と そ の cells モ デ ル へ の line applicable を っ た. Specific に の は fluid velocity と pressure, potential と electrochemical を consider し た イ オ ン の concentration の dof を new た に え, connect し た を balance equations solution い た. Analytical results よ り, fluid や potential hook with の は very に small effect さ く, cell の general electric 気 な physiological phenomena に masato し て は 従 to の モ デ ル change で very に reappearance で き る こ と を confirm し, normal な cells all の 挙 dynamic analytical に の お け る yesterday annual の モ デ ル change の justice の again review 価 が な さ れ て い る. そ の で, take off points very に up こ る Tiny な potential hook の influence や, T tube な ど の fluid phenomenon が cells within the fine structure dynamic に 挙 and ぼ す influence, etc., be の 験 な time, space of the resolution limit を super え を review 価 て phenomenon, examine す る こ と を may と し, medical に な useful knowledge を た.

项目成果

期刊论文数量（0）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
A 3D Integrated Model of Cardiomyocytes Revealed the Important Role of Cardiac T-tubule Structure for the Maintenance of Contractile Function
心肌细胞 3D 集成模型揭示了心脏 T 管结构对维持收缩功能的重要作用
  • DOI：
  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
  • 影响因子：
    0
  • 作者：
    Asuka Hatano;Jun-ichi Okada;Takumi Washio;Toshiaki Hisada;Seiryo Sugiura
  • 通讯作者：
    Seiryo Sugiura
The importance of cardiac t-tubule structure for the maintenance of contractile function revealed by a 3D integrated model of cardiomyocytes
心肌细胞 3D 集成模型揭示了心脏 T 管结构对于维持收缩功能的重要性
  • DOI：
  • 发表时间：
    2011
  • 期刊：
  • 影响因子：
    0
  • 作者：
    Asuka Hatano;Jun-ichi Okada;Takumi Washio;Toshiaki Hisada;Seiryo Sugiura
  • 通讯作者：
    Seiryo Sugiura
細胞内微細構造を考慮した心筋細胞の3次元統合解析
考虑细胞内超微结构的心肌细胞 3D 集成分析
  • DOI：
  • 发表时间：
    2011
  • 期刊：
  • 影响因子：
    0
  • 作者：
    波田野明日可;鷲尾巧;岡田純一;渡邉浩志;久田俊明;杉浦清了;小野稔
  • 通讯作者：
    小野稔
心筋細胞のエネルギー代謝におけるミトコンドリアとCa2_+ Release siteの相対位置の重要性
线粒体和Ca2+释放位点相对位置在心肌细胞能量代谢中的重要性
  • DOI：
  • 发表时间：
    2010
  • 期刊：
  • 影响因子：
    0
  • 作者：
    Asuka Hatano;Jun-ichi Okada;Takumi Washio;Toshiaki Hisada;Seiryo Sugiura;波田野明日可;波田野明日可
  • 通讯作者：
    波田野明日可
Juxtaposition of mitochondria to Ca2+ release site is crucial for energy metabolism by sensing local Ca2+ concentration-A 3D simulation study of cardiomyocyte-
线粒体与 Ca2 释放位点的并置对于通过感知局部 Ca2 浓度进行能量代谢至关重要-心肌细胞的 3D 模拟研究-
  • DOI：
  • 发表时间：
    2011
  • 期刊：
  • 影响因子：
    0
  • 作者：
    Asuka Hatano;Jun-ichi Okada;Seiryo Sugiura
  • 通讯作者：
    Seiryo Sugiura
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