2021 Fiscal Year Research-status Report
Mechanisms of triggered activity in lethal arrhythmias: in silico study
| Project/Area Number |
21K06776
|
|---|
| Research Institution | Kanazawa Medical University |
|---|
Principal Investigator |
津元 国親 金沢医科大学, 医学部, 准教授 (70353331)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
倉田 康孝 金沢医科大学, 医学部, 教授 (00267725)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
|
| Keywords | 生理学 / 不整脈 / 細胞・組織 / 生物物理 / フィジオーム |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
循環器系疾患は、我が国における死因上位を占めており、なかでも心臓不整脈（心室性不整脈）は突然死に関連する。本研究は、心室性不整脈発症の「引き金」（トリガー）となる現象の発生機序を明らかにし、突然死の予防を可能にする方法論を開発することを目的としている。例えば、QT延長症候群に発生する心室頻拍・心室細動といった致死性不整脈は、心室筋細胞活動電位の再分極異常によって、活動電位の終了前に一過性に脱分極が発生し、その脱分極（Early afterdepolarization: EAD）が不整脈発症のトリガーになると考えられてきた。しかしながら、EADがどのように心室頻拍・細動を惹起するのかは未だ理解できていない。そこで本研究では、コンピュータシミュレーションを駆使し、心室内興奮伝播ダイナミクスの理論的な解析を実施した。心室内でEADがクラスター状に発生すると仮定し、１）そのクラスター間距離、２）EADクラスターサイズ、３）心室内でのEADクラスターの配置（分布）を変えつつ、トリガーの発生条件の定量化を試みた。心室内を伝播する興奮波において、旋回しながら心室内を駆け巡る興奮波（旋回性リエントリー興奮波）は、心室頻拍・心室細動の電気的実体であると考えられている。旋回性リエントリー興奮波の発生を条件付けるEADクラスター間距離、クラスターサイズ、心室内分布に関するそれぞれの定量データが、本年度の解析から得られた。これらは、EADの発生から致死性不整脈の発生に至るトリガー機序の解明に資する重要な成果であり、今後の展開の基礎になるものである。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度の計画では、致死性心室性不整脈に相当する心室頻拍の発生（旋回性リエントリー興奮波の発生）を再現する条件を絞り込むことを目標とし、EADクラスター分布、クラスターサイズ、クラスター間距離を様々に変えながら興奮伝播シミュレーションを実施した。さらに旋回性リエントリー興奮波の発生条件を定量化し、その成果を日本薬理学会年会、日本生理学会大会にて報告した。一連の成果をとりまとめ、論文として投稿する準備を進めているところである。
|
| Strategy for Future Research Activity |
現状、研究遂行上、大きな問題点はなく、計画の変更の必要はない。引き続き研究計画に沿って研究を実施する。
初年度の理論的解析より得た結果が、心筋細胞の数理モデル依存的な結果であるかどうかを確認する必要がある。これまでの検討には、2005年に倉田等によって提案された心筋ユニットモデルを用いていた。近年では、ヒトの心室筋実細胞を使った最新の電気生理実験結果を基に開発されたO’Hara等の心筋モデルや、ten TusscherとPanfilovのヒト心筋モデルなど、多くの数理細胞モデルが提案されている。その違いはモデル変数の自由度にあり、倉田等の心筋ユニットモデルはユニット当たり15変数であるのに比べ、O’Hara等のユニットモデルは41変数、ten Tussher, Panfilovモデルは19変数と倉田モデルより高自由度である。次年度はO’Hara等、そしてten Tussher, Panfilovの心筋細胞モデルからなる心筋シートモデル上での興奮伝播ダイナミクスの検討を行う。初年度に得られた定量データが、心筋ユニットモデルに依存するのかどうかを確認し、トリガー生成の現象の普遍性を確かめる。
これまでの我々の研究成果として、心筋細胞モデルによってEADの発生メカニズムが異なることを明らかにしており、EADの発生機序の違いが旋回性リエントリー興奮波の発生にどのような違いをもたらすかを検討する。また、疑似心電図の計算から、不整脈発症の予測可能性も検討する。今年度までに得られた成果、そして次年度新たに得られる結果をそれぞれ論文にまとめ、関係学会で報告する。
|
| Causes of Carryover |
新型コロナ感染症の感染予防のため、本年度予定していた日本生理学会大会参加のための出張を控え、オンライン参加へと切り替えた。このことにより未使用額が発生した。次年度に開催される予定の生理学研究所研究会（信州大）へ新たに参加するための出張費として使用する計画である。
|
