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正常及び異常心臓自動能に関する生理実験とシミュレーション研究

Publicly Offered Research

Project AreaEstablishment of Integrative Multi-level Systems Biology and its Applications
Project/Area Number 25136701
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Complex systems
Research InstitutionAkita University

Principal Investigator

尾野 恭一  秋田大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (70185635)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2015-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2014)
Budget Amount *help
¥9,880,000 (Direct Cost: ¥7,600,000、Indirect Cost: ¥2,280,000)
Fiscal Year 2014: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2013: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Keywords心臓自動能 / シミュレーション / 肺静脈 / イオンチャネル / 洞房結節
Outline of Annual Research Achievements

前年度までの研究結果より、ラット肺静脈心筋細胞のノルアドレナリン誘発自動能の発生機序について、私達は以下のような仮説を提唱している。すなわち、自動能発生にはα受容体、β受容体の両者が関与しており、α受容体刺激はIP3受容体からのCa放出を引き起こす。放出されたCaは近接するNa/Ca交換体により細胞外へ排出され、その際に膜を脱分極させ活動電位を惹起する。β受容体刺激はcAMP系を介してL型Caチャネルの活性化、リアノジン受容体の活性促進、筋小胞体のCaポンプ活性化を引き起こす。そのため、活動電位発生に伴う細胞内へのCa流入量が増加し、筋小胞体へのCa2+ 取り込みが増大する。これらの結果、Ca過剰負荷がもたらされ、再びIP3受容体を介してCa2+ が放出されて、次の活動電位発生のサイクルへと移行することになる。
本年度は、肺静脈心筋細胞の自動能をコンピュータ上で再現することを目的とし、立命館大学の天野教授らと具体的なモデル作成に着手した。既に報告されているいくつかの心筋細胞モデルを検証し、その中からラット心房筋の活動電位に最も近いLugoモデルをベースとして肺静脈心筋モデルを作成した。Lugoモデルに若干の修正を加える事で、静止電位が浅く、α及びβ受容体刺激で活動電位を発生するモデル細胞をつくることができたものの、実験で観察される細胞内Ca振動による自動能の再現には至らなかった。一方、心室筋モデルとして発表されたAsakuraモデルはCa誘発性Ca放出を再現できるなど細胞内Ca動態について改良が加えられており、本モデルにIP3受容体を組み込むことで、α刺激及びベータ刺激による細胞内Ca振動を部分的に再現することができた。今後、横行小管とIP3受容体、Na/Ca交換体の分布などを組み込むことにより肺静脈心筋の自動能をモデル上で再現したいと考えている。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • Research Products

    (18 results)

All 2015 2014 2013

All Journal Article (8 results) (of which Peer Reviewed: 7 results,  Open Access: 2 results) Presentation (10 results)

  • [Journal Article] Apnea during Cheyne-Stokes-like breathing detected by a piezoelectric sensor for screening of sleep disordered breathing.2015

    • Author(s)
      Koyama T, Sato S, Kanbayashi T, Kondo H, Watanabe H, Shimizu T, Ito H, Ono K.
    • Journal Title

      Sleep and Biological Rhythms

      Volume: 13 Pages: 57-67

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Involvement of endothelin-1 in adrenal catecholamine regulation.2014

    • Author(s)
      Murakami M, Nemoto T, Ohba T, Niwa H, Kushikata T, Ono K, Watanabe H, Hirota K.
    • Journal Title

      Hirosaki Medical Journal

      Volume: 65 Pages: 218-226

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Inhalation anesthesia is preferable for recording rat cardiac function using an electrocardiogram.2014

    • Author(s)
      Murakami M, Niwa H, Kushikata T, Watanabe H, Hirota K, Ono K, Ohba T.
    • Journal Title

      Biological and Pharmaceutical Bulletin,

      Volume: 37 Pages: 834-849

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 心臓の生理的自動能と異常自動能:イオンチャネルクロックとカルシウムクロック2014

    • Author(s)
      尾野恭一
    • Journal Title

      臨牀と研究

      Volume: 91 Pages: 851-854

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Journal Article] Pathological impact of hyperpolarization-activated chloride current peculiar to rat pulmonary vein cardiomyocytes.2014

    • Author(s)
      Okamoto Y, Kawamura K, Nakamura Y, Ono K.
    • Journal Title

      J Mol Cell Cardiol.

      Volume: 66 Pages: 53-62

    • DOI

      10.1016/j.yjmcc.2013.11.002

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Inhalation anesthesia is preferable for recording rat cardiac function using an electrocardiogram.2014

    • Author(s)
      Murakami M, Niwa H, Kushikata T, Watanabe H, Hirota K, Ono K, Ohba T.
    • Journal Title

      Biol Pharm Bull.

      Volume: 37 Pages: 834-839

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The mechanism of increased postnatal heart rate and sinoatrial node pacemaker activity in mice2013

    • Author(s)
      Adachi T, Shibata S, Okamoto Y, Sato S, Fujisawa S, Ohba T, Ono K.
    • Journal Title

      J Physiol Sci

      Volume: 63(2) Issue: 2 Pages: 133-146

    • DOI

      10.1007/s12576-012-0248-1

    • NAID

      10031169597

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Sildenafil prevents the up-regulation of transient receptor potential canonical channels in the development of cardiomyocyte hypertrophy.2013

    • Author(s)
      Kiso H, Ohba T, Iino K, Sato K, Terata Y, Murakami M, Ono K, Watanabe H, Ito H.
    • Journal Title

      Biochem Biophys Res Commun.

      Volume: 436 Issue: 3 Pages: 514-518

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2013.06.002

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 肺静脈自動能と心房細動2015

    • Author(s)
      尾野恭一
    • Organizer
      第30回日本心電学会・第32回日本不整脈学会
    • Place of Presentation
      京都
    • Year and Date
      2015-07-31
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 洞房結節のペースメーカ機転ーー心拍動のメカニズムーー2015

    • Author(s)
      尾野恭一
    • Organizer
      第30回日本心電学会・第32回日本不整脈学会
    • Place of Presentation
      京都
    • Year and Date
      2015-07-29
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] モルモットの冠動脈および心機能に対するデクスメデトミジンの影響2015

    • Author(s)
      本郷麻衣子、藤澤進、大場貴喜、尾野恭一
    • Organizer
      第92回日本生理学会
    • Place of Presentation
      神戸
    • Year and Date
      2015-03-21 – 2015-03-23
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] ラット下食道括約筋におけるKATPチャネルの効果2015

    • Author(s)
      新保知規、藤澤進、大場貴喜、尾野恭一
    • Organizer
      第92回日本生理学会
    • Place of Presentation
      神戸
    • Year and Date
      2015-03-21 – 2015-03-23
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 肺静脈心筋の潜在性自動能に関する電気生理学的研究とシミュレーション2014

    • Author(s)
      尾野恭一
    • Organizer
      新学術領域研究「統合的多階層生体機能学領域の確立とその応用」第9回領域全体会議
    • Place of Presentation
      秋田
    • Year and Date
      2014-08-04 – 2014-08-06
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 第67回福岡不整脈同好会2014

    • Author(s)
      尾野 恭一
    • Organizer
      心臓の生理的自動能と異常自動能
    • Place of Presentation
      福岡
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Age-related effects of dexmedetomidine, an alpha-2 agonist, on coronary vasoactivity and cardiac function in guinea-pig hearts2014

    • Author(s)
      本郷麻依子、藤澤進、安達健、新保知規、柴田繁啓、大場貴喜、尾野恭一
    • Organizer
      第91回日本生理学会大会
    • Place of Presentation
      鹿児島
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Postnatal change of heart rate and sinoatrial node pacemaker activity in mice2013

    • Author(s)
      Takeshi Adachi, Shigehiro Shibata, Yosuke Okamoto, Shinichi Sato, Susumu Fujisawa,Takayoshi Ohba, Kyoichi Ono
    • Organizer
      IUPS 2013
    • Place of Presentation
      Birmingham, UK
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Arrhythmogenic nature of pulmonary vein cardiomyocytes2013

    • Author(s)
      Kyoichi Ono and Yosuke Okamoto
    • Organizer
      多階層生体機能学第二回国際シンポジウム
    • Place of Presentation
      Tokyo
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 生後発達に伴うマウス心拍数増加には自律神経系及び洞房結節細胞自身の内因性発火頻度の変化が関与している2013

    • Author(s)
      尾野 恭一
    • Organizer
      東北生理談話会
    • Place of Presentation
      仙台
    • Related Report
      2013 Annual Research Report

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Published: 2013-05-15   Modified: 2019-07-29  

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