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Assessment of Cardiomyocyte Contractility in Chronic Hemodialysis Treatment and Development of Strategies to Prevent Cardiac Arrest

Research Project

Project/Area Number 18K12131
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 90140:Medical technology assessment-related
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

Hamada Hiroyuki  九州大学, 農学研究院, 助教 (80346840)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Keywords慢性血液透析療法 / 心筋細胞拍動能 / 電気生理学 / 計算機シミュレーション / 医療技術評価 / 拍動リズム / 収縮力 / 血液透析療法 / AI / 人工知能 / 慢性血液透析濾過療法 / 電気生理学的数理解析 / 慢性血液透析 / 電解質動態 / 心筋細胞 / 拍動 / 心負荷 / 数理解析
Outline of Final Research Achievements

In this study, using mathematical analysis methods based on electrophysiology, we investigated the effects of decreased extracellular Ca2+ concentration during hemodialysis treatment on cardiomyocyte contractility, as well as strategies to prevent dysfunction of cardiomyocyte contraction. The beating rhythm after dialysis treatment slightly slowed compared to before treatment. On the other hand, contractile force significantly decreased after treatment compared to before. Examination of ion currents through various membrane transport mechanisms identified a notable increase in inward currents of the Na/Ca exchanger during treatment. These findings indicate that a decrease in intracellular Ca2+ concentration is one mechanism of cardiomyocyte contractile dysfunction, and that the application of Ca2+-supplementing solutions or inhibition of the Na/Ca exchanger during treatment may be useful in maintaining cardiomyocyte contractile function.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、慢性血液透析治療中の心筋細胞の負荷状況の評価と心筋細胞内Ca2+循環動態の保全方策の提案を実現する数理解析基盤を構築した。そして、透析治療中のCa2+動態の制御が心筋細胞内のCa2+循環動態の安定化に有効であることを証明した。この成果は患者の生命予後向上に大きく貢献する。本研究における「心負荷低減を目的に透析治療中の体内Ca2+動態を積極的に調節する治療戦略」は独創的研究である。また、本研究は細胞外液の時空間的電解質動態が生体機能の秩序形成に寄与することを明らかにし、細胞外液の電解質濃度の調節を通して生体機能を操作する研究分野を創造するものである。

Report

(7 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (53 results)

All 2024 2023 2022 2021 2020 2019 2018

All Journal Article (12 results) (of which Peer Reviewed: 12 results,  Open Access: 4 results) Presentation (40 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 27 results) Book (1 results)

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    • ISSN
      0300-0818, 1883-6097
    • Year and Date
      2020-12-15
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Published: 2018-04-23   Modified: 2025-01-30  

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