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心筋ギャップジャンクションカルシウム依存性開閉機構の実験的解明とモデル化

Research Project

Project/Area Number 18700390
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Neurophysiology and muscle physiology
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

岡 千晶  Kyoto University, 医学研究科, 産学官連携助教 (60378669)

Project Period (FY) 2006 – 2007
Project Status Completed (Fiscal Year 2007)
Budget Amount *help
¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000)
Fiscal Year 2007: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2006: ¥1,600,000 (Direct Cost: ¥1,600,000)
Keywords心筋細胞 / 数理モデル / 細胞内カルシウム
Research Abstract

心筋ギャップジャンクションチャネルは細胞内カルシウムの生理的濃度範囲に応答して閉じることが実験的に確かめられており、この応答に対するチャネル動態を明らかにすることは、細胞内Ca動態変化と興奮伝導さらに心臓ポンプ機能の関係を考察するため必要不可欠である。はじめに、ギャップジャンクションのカルシウム依存性を、パッチクランプ2本電極法により測定することを試みた。連結細胞の一方を電位固定し、細胞外Caを任意濃度で還流後、もう一方の細胞膜をレーザービームで瞬時に穿孔し、ギャップジャンクションコンダクタンスのCa応答を記録した。しかしコンダクタンス変化のCa応答に一貫性は見られず、一定の成果は得られなかった。そこで数理学的アプローチをさらに発展させることにした。病態時Ca動態変化と興奮伝導、心臓ポンプ機能変化の関係を考察するには、筋小胞体Caポンプ(SERCA)モデルの改良が必要不可欠であった。なぜなら、病態時Ca動態変化とエネルギー枯渇との関連性が近年注目されているが、細胞Ca調整に最も重要なSERCAのエネルギー依存性がまったく考慮されていないためである。新規開発したSERCAモデルはCa依存性のほか、ATP、ADP、Pi依存性、2番目のATP結合の効果、CaとATPによるEP生成速度の違いに関する実験データが再現可能なよう構築した。包括的心筋細胞モデルに組み込むと、SERCAを介するCaフラックスのピークは、ライアノジンチャネルからのCa放出のタイミングから遅れがあることが予測された。しかし、SERCAのピークを遅らせると細胞内Caを上昇させるリスクを併せ持つことも示唆された。本細胞モデルを用いることで、病態時収縮機能低下や興奮伝播異常のメカニズム解析の進展が期待される。

Report

(2 results)
  • 2007 Annual Research Report
  • 2006 Annual Research Report
  • Research Products

    (4 results)

All 2008 2007

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (3 results)

  • [Journal Article] Simulation analysis of intracellular Na(+)and Cl(-) homeostasis during betal-adrenergic stimulation of cardiac myocyte.2008

    • Author(s)
      Kuzumoto M, Takeuchi A, Nakai H, Oka C, Noma A, Matsuoka S.
    • Journal Title

      Prog Biophys Mol Biol 96

      Pages: 171-86

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Simulation of the collapse of ionic and energetic homeostasis mediated by cardiac Na+/K+ pump depression.2008

    • Author(s)
      Chiaki Oka, Bernard Korzeniewski, Akinori Noma
    • Organizer
      Pacific Symposium on Biocomputing
    • Place of Presentation
      アメリカ、ハワイ島
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] 心筋Na+/K+ポンプ機能低下時のイオン・エネルギー恒常性とフィードバック機構、モデル考察2007

    • Author(s)
      岡 千晶、Bernard Korzeniewski、野間昭典
    • Organizer
      第54回中部日本生理学会・第100回近畿生理学談話会合同大会
    • Place of Presentation
      三重
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Collapse of Ionic and Energetic Homeostasis Mediated by Cardiac Na+/K+ Pump Depression: A Theoretical Study2007

    • Author(s)
      Chiaki Oka, Bernard Korzeniewski, Akinori Noma
    • Organizer
      4th International Symposium of Cell/Biodynamics Simulation Project
    • Place of Presentation
      京都
    • Related Report
      2007 Annual Research Report

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Published: 2006-04-01   Modified: 2016-04-21  

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