心筋虚血・再灌流時のNa・Ca濃度と活動電位のシミュレーション

心肌缺血/再灌注过程中Na/Ca浓度和动作电位的模拟

基本信息

批准号：
22590216
负责人：
車采映
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Ritsumeikan University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010-04-01 至 2013-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

この研究は、虚血・再灌流の際、心筋細胞内Na・Ca濃度と活動電位変化を予測することを目指す。そのため、22年度のミトコンドリア酸化的リン酸化モデルの数核的解析、ATP/ADP濃度の変化に最も大きな依存性を持っているNa+/K+ATPaseの新しいモデルの開発に続け、ヒト心筋細胞モデルの開発、膵臓β細胞モデルの開発を行った。1.ヒト心筋細胞モデルの開発とミトコンドリア酸化的リン酸化モデルの導入。虚血・再灌流の影響を正確に予測することを目指し、ミトコンドリア酸化的リン酸化モデルをヒト心筋細胞モデルに加えた。去年行った、酸化的リン酸化モデルの数学的な解析(bifurcation analysis)の結果を元にparameterの再調整を行い、正常の広い範囲の心臓拍動頻度に対して細胞の機能が正常に働くことを成功的にシミュレーションできた。それに加え、去年発表した新しいNa+/K+ATPaseモデルを心筋細胞モデルに導入した。このモデルは虚血・再灌流の際、細胞外の酸素・グルコースの濃度などが変わる時に細胞のATP/ADP変化を予測するのに基本ベースになると期待できる。2.膵臓β細胞モデルの完成とNa・Ca濃度と活動電位変化の数学的解析ATP/ADP濃度の変化によるNa・Ca濃度と活動電位変化に最も大きな影響を与えるのは、Na+/K+ATPaseactivityの変化である。去年発表した新しいNa+/K+ATPaseモデルをβ細胞に加えることで、細胞外グルコースによって変化する細胞内Na・Ca濃度と活動電位をミュレーションすることができた。その原因になるメカニズムを明らかにするため、我々独自に開発したlead potential analysisとbifurcation analysisを適用し、Na・Ca濃度と活動電位変化に対する細胞各要素の役割を数学的に示すことができた。

这项研究旨在预测缺血和再灌注期间心肌细胞的Na和Ca浓度以及动作潜力的变化。因此，在2012年，我们继续开发一个NA+/K+ATPase的新模型，该模型对ATP/ADP浓度的变化具有最大的依赖，并开发了人类心肌细胞模型和胰腺β细胞模型。 1。人体心肌细胞模型的开发和线粒体氧化磷酸化模型的引入。将线粒体氧化磷酸化模型添加到人类心肌细胞模型中，以准确预测缺血和再灌注的影响。基于我们去年进行的氧化磷酸化模型的数学分析结果，我们重新调整了参数，并成功模拟了细胞的正常功能，以在广泛的正常心脏福音频率上正常运行。此外，去年宣布的新的NA+/K+ATPase模型已引入心肌细胞模型。当缺血和再灌注过程中细胞外氧和葡萄糖浓度变化时，可以预期该模型是预测细胞ATP/ADP变化的基本基础。 2。胰腺β细胞模型的完成以及Na和Ca浓度和动作电位的变化的数学分析对Na+/K+ATPase活性的变化，对Na和Ca浓度和动作电位变化的最显着影响。通过添加去年宣布的新的Na+/K+ATPase模型，我们能够模拟细胞外葡萄糖改变的细胞内Na和Ca浓度和动作电位。为了阐明引起这一点的机制，我们应用了自己的潜在潜力分析和分叉分析的发展，并能够在数学上证明每个细胞元件在Na和Ca浓度中的作用以及动作电位中的变化。