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Contribution of spacio-temporal Ca2+ dynamics to the pacemaker rhythm in sinoatrial node cells

Research Project

Project/Area Number 16K18996
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field General physiology
Research InstitutionRitsumeikan University

Principal Investigator

Himeno Yukiko  立命館大学, 生命科学部, 助教 (10534365)

Research Collaborator Noma Akinori  
Amano Akira  
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Keywords洞房結節 / 細胞内Ca2+ / 歩調取り / コンピュータシミュレーション / T型Caチャネル / L型Caチャネル / Ca2+放出ユニット / LCC-RyR共役モデル / 自動能 / Caオシレーション / シミュレーション / 洞房結節細胞 / 心房細胞 / 心室細胞 / iPS心筋細胞 / 生理学 / 生体シミュレーション / Ca2+
Outline of Final Research Achievements

To evaluate the contribution of intracellular Ca<SUP>2+</SUP> dynamics to the pacing mechanism of the sinus node (SAN) pacemaker cells, an SAN simulation model was developed. The model introduced a framework to calculate local Ca<SUP>2+</SUP> concentration (Hinch model Biophys J, Hinch 2004), which was firstly introduced in a ventricular myocyte model (HuVEC model Biophys J, Himeno et al. 2015). As a result, it was suggested that contribution of NaCa exchanger activated by extremely high local Ca<SUP>2+</SUP> concentration was not small despite the cell membrane and the sarcoplasmic reticulum membrane were more weakly coupled and the number of Ca<SUP>2+</SUP> releasing units was smaller in SAN cells compared to ventricular myocytes.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究成果は、細胞内Ca<SUP>2+</SUP>動態を、数理時空間上でこれまでよりも高い精度で再現し、実験で入手可能なデータと摺り合わせを行っていくためのプラットフォームを提案することができた。これにより、さらに現実的なモデルへと精緻化を進めていくためには、実験でどのようなデータを計測してどのパラメータへと反映させていくべきかというような方策も立てることができるようになった点は意義深い。特に、面積や体積を見積もるための細胞内部構造や拡散定数など、Ca<SUP>2+</SUP>濃度計算に関わる部分に関連する計測技術の発展により、精度は格段に向上するだろう。

Report

(4 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report
  • Research Products

    (48 results)

All 2019 2018 2017 2016 Other

All Journal Article (9 results) (of which Peer Reviewed: 9 results,  Open Access: 6 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (34 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results) Book (2 results) Remarks (2 results) Funded Workshop (1 results)

  • [Journal Article] 『心筋細胞フィジオーム理解のための電子教科書“e-Heart”』の 生理学教育教材および研究資材としての活用に向けて 第5回 ヒト心室筋細胞(HuVEC)モデルの刺激頻度依存性2018

    • Author(s)
      姫野友紀子,天野晃,野間昭典
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      日本生理学雑誌

      Volume: 80 Pages: 85-91

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    • Author(s)
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    • Journal Title

      Frontiers in Physiology

      Volume: 9 Pages: 1063-1063

    • DOI

      10.3389/fphys.2018.01063

    • NAID

      120006534591

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    • Author(s)
      姫野友紀子,天野晃,野間昭典
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    • Author(s)
      姫野友紀子,天野晃,野間昭典
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    • NAID

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    • DOI

      10.14326/abe.5.32

    • NAID

      130005139935

    • ISSN
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Published: 2016-04-21   Modified: 2020-03-30  

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