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Elucidating the role of high-speed self-excited oscillations on the heartbeat using cross-layer measurement from one molecule to heart

使用一个分子到心脏的跨层测量，阐明了高速自激发振荡在心跳上的作用

基本信息

批准号：
15J07373
负责人：
新谷正嶺
金额：
$ 2.83万
依托单位：
Chubu University (2017)The University of Tokyo (2015-2016)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-04-24 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

心拍は最も頑強な生体リズム現象の一つである。この心拍は、心筋細胞のカルシウム濃度の変動に伴った収縮振動によって生み出されている。近年、代表者は、新生児ラットの生きた心筋細胞を38~42℃に温めると、温めている間だけ可逆的に、カルシウム濃度変動と独立した振動数の収縮振動、HSOs (Hyperthermal Sarcomeric Oscillations)が発生することを発見した。この現象の発見は、深部体温が従来考えられていた以上に心拍にとって重要であることを示唆すると共に、心拍にとって、カルシウム濃度非依存な収縮特性が重要である可能性を強く示唆するものであった。そこで、上記の温めた心筋細胞に生じる収縮振動、HSOsの特性に関して、高時間分解能(500frame/sec)のサルコメア長のnm精度計測を行なった。結果、HSOsが発生している状態のサルコメアの振動は、カルシウム濃度変動と同じ振動数の成分と、その数倍高い振動数のHSOs成分の2成分を持っていること、このHSOs成分の振動は、振動の振幅や収縮・伸展の時間が、カルシウム濃度変動の影響を受けて変化する一方で振動周期(収縮時間と伸展時間の和)は一定の値を保つ、収縮リズム恒常性と呼べるような性質を備えていることが明らかとなった。ミオシン等の分子の状態遷移から心臓の拍動までを繋げたマルチスケールモデルから、心筋細胞モデルを取り出し、上記の実験事実の再現を試みたところ、ミオシンの挙動が、ミオシンのおかれた化学力学状態(状況)によって変わる、多機能性を意味するような仮定を置かないと現象を再現できないこと、そのミオシンの仮定を取り入れた心臓拍動のシミュレーションは、従来モデルよりも心拍のエネルギー効率がよくなることが明らかとなった。

The heart beat is the most powerful. The heart beat, the heart, the heart, the heart In recent years, representatives and newborns have been tempered at 38-42 ℃, temperature-sensitive, temperature-sensitive, temperature In order to test the deep body temperature, it is necessary to show that the heart beat is important, the heart beat is important, the heart beat is independent, the characteristic is important, the possibility is important. The temperature of the machine, the temperature of the heart, the vibration of the heart, the characteristic of the HSOs, the high time decomposition energy (500frame/sec), the precision of the nm, the precision of the cell, the temperature, temperature, The results show that the number of vibration components of HSOs, the number of vibration components, the number of components of HSOs component, the frequency of vibration, the amplitude of vibration, the frequency of vibration, the frequency of vibration, the number of vibration, vibration and vibration. It is necessary to monitor the vibration cycle (time, stretch time and) of one party, and to ensure that the vibration cycle (time span, stretch time and time) is monitored, and that the performance is constant. The chemical states of the molecules, such as each other, change the state of the mind, the temperature, the temperature, the temperature, The multi-function function means that the monitoring system can be detected again, the monitoring system will be activated, and the response rate will be detected.

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）

Dynamic properties of bio-motile systems as a liquid-crystalline structure

液晶结构生物运动系统的动态特性

DOI：
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
0
作者：
Shin’ichi Ishiwata;Makito Miyazaki;Katsuhiko Sato;Koutaro Nakagome;Kazuya Suzuki;Jun Takagi;Yuta Shimamoto;and Takeshi Itabashi
通讯作者：
and Takeshi Itabashi

温めた心筋細胞に備わった収縮リズムの発生機構と生理的意義

温热心肌细胞收缩节律的机制及生理意义

DOI：
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
0
作者：
新谷正嶺;鷲尾巧;樋口秀男
通讯作者：
樋口秀男

Dynamic properties of bio-motile systems with a liquid-crystalline structure

DOI：
10.1080/15421406.2017.1289445
发表时间：
2017-01-01
期刊：
MOLECULAR CRYSTALS AND LIQUID CRYSTALS
影响因子：
0.7
作者：
Ishiwata, Shin'ichi;Miyazaki, Makito;Itabashi, Takeshi
通讯作者：
Itabashi, Takeshi

温めた心筋細胞に備わった収縮リズムの周期安定化の仕組みについて

稳定加温心肌细胞收缩节律的机制

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
国士舘大学紀要　情報科学
影响因子：
0
作者：
Togo Shimozawa;Erisa Hirokawa;Fuyu Kobirumaki-Shimozawa;Kotaro Oyama;Seine A. Shintani;Takako Terui;Yasuharu Kushida;Seiichi Tsukamoto;Teruyuki Fujii;Shin'ichi Ishiwata;and Norio Fukuda;新谷正嶺
通讯作者：
新谷正嶺

Constant beating frequency of sarcomeres in cardiomyocytes regulated ingeniously by collective motion of myosin molecules

肌球蛋白分子的集体运动巧妙地调节心肌细胞中肌节的恒定跳动频率