• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

Study on the mechanism of the paracrine and the blood glucose control in pancreatic islets based on the electrophysiological modeling of pancreatic islets and its nonlinear analysis

Research Project

Project/Area Number 18K11468
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 61040:Soft computing-related
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

Doi Shinji  京都大学, 工学研究科, 教授 (50217600)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Keywords膵島 / 膵臓 / Hodgkin-Huxley型電気生理学モデル / 傍分泌 / 血糖値制御 / 非線形解析 / 大域結合系 / ATP感受性カリウムチャネル / 傍分泌効果 / 血糖値応答性インスリン分泌 / 電気生理 / Hodgkin-Huxley型モデル / ギャップ結合 / 結合振動子 / 膵α細胞 / 膵β細胞 / グルカゴン / インスリン / ATP感受性K+チャネル / ストア作動性電流 / パラクリン効果 / Hodgkin-Huxley型数理モデル / 解糖系 / 血糖値 / 分岐解析 / ベクトル場の遅速分解 / 膵島細胞 / カルシウムイオン濃度 / 非線形振動 / 膵島(ランゲルハンス島)
Outline of Final Research Achievements

In the pancreas, endocrine tissues of the blood glucose control called pancreatic islets are dispersed. Pancreatic alpha-, beta-, and delta-cells are interacting (called paracrine) by their peculiarly secreted hormones in the pancreatic islets, and the pancreatic islets as a whole control the blood glucose precisely. In this study, we investigated the mechanism of the paracrine and the blood-glucose control in detail, based on the various nonlinear analyses such as the bifurcation analysis and the slow-fast decomposition, by constructing a mathematical model of pancreatic islet which consists of Hodgkin-Huxley-type electrophysiological models of the pancreatic islet cells.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

膵島は膵臓内の極めて小さな組織であるが,種々の細胞が互いに相互作用しながら複雑なシステムを形成している.このような複雑なシステムの働きを明らかにするためには,数理モデルを用いた解析が必須である.膵島に注目した数理的研究は少なく,その意味で,医学・生物学的に意義がある.また,用いた数理モデルは高度に非線形なモデルであり,解析に用いた手法も数学的・工学的に意義があると考える.電気生理学的モデルは,細胞のイオンチャネルに着目したモデルであるが,現在の糖尿病治療薬はイオンチャネルに作用するものであり,これら治療薬の改良に繋がるなど,社会的意義も少なくない.

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

    (16 results)

All 2023 2022 2021 2020 2019 2018

All Journal Article (9 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (7 results)

  • [Journal Article] Comparison between a population model of cells interacting through a common pool and its reduced model2023

    • Author(s)
      Shunto Kawae, Shinji Doi
    • Journal Title

      Proc. of 2023 International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications

      Volume: 1 Pages: 88-91

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 大域結合細胞集団の分化比率調節モデルに対する縮約モデルを用いた解析2023

    • Author(s)
      川衞俊音,土居伸二
    • Journal Title

      電子情報通信学会技術研究報告

      Volume: 2023 Pages: 79-84

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Journal Article] 膵β細胞のATP感受性K+チャネルと膵α,δ細胞の傍分泌効果によるインスリン分泌の調節2023

    • Author(s)
      早川龍成,土居伸二
    • Journal Title

      電子情報通信学会技術研究報告

      Volume: NLP2021 Pages: 99-104

    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Journal Article] 相互結合した心臓ペースメーカ細胞の解析 - Naチャネルに注目して -2021

    • Author(s)
      後田尚紀,土居伸二
    • Journal Title

      電子情報通信学会技術研究報告

      Volume: NLP2021 Pages: 32-37

    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Journal Article] 内在的機構と膵β細胞によるパラクリン作用による膵α細胞の電気活動の調節2021

    • Author(s)
      西出悠人, 土居伸二
    • Journal Title

      電子情報通信学会技術研究報告

      Volume: NLP2020-47 Pages: 36-41

    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Journal Article] Influence of the electrical activity of pancreatic beta cells on the electrical activity of alpha cells through the insulin secretion2020

    • Author(s)
      Yuto Nishide, Shinji Doi
    • Journal Title

      Proc. of The 2020 International Symposium on Nonlinear Theory and Its Application

      Volume: - Pages: 476-479

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 解糖系を含む膵β細胞モデルのベクトル場の遅速分解と分岐解析に基づく解析 ~ 外部入力と血糖値の影響に注目して ~2020

    • Author(s)
      杉浦知基,土居伸二
    • Journal Title

      電子情報通信学会技術研究報告

      Volume: NLP2019-117 Pages: 25-30

    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Journal Article] 膵β細胞におけるバースト振動の周期および振幅に及ぼすイオン電流の影響2018

    • Author(s)
      杉浦知基, 土居伸二
    • Journal Title

      2018年電子情報通信学会 NOLTAソサイエティ大会講演論文集

      Volume: -

    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] On the treatment of ionic concentration variables in a Hodgkin-Huxley-type model of human atrial myocytes2018

    • Author(s)
      Rikutaro Inoshi, Shinji Doi
    • Journal Title

      Proc. of the 2018 International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications

      Volume: - Pages: 300-303

    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 膵臓β細胞の大域結合系における結合強度によるバースト振動の変化2023

    • Author(s)
      宮口祐誠
    • Organizer
      2023年電子情報通信学会基礎・境界ソサイエティ/NOLTA ソサイエティ大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 大域結合した心臓洞房結節細胞のペースメーカ活動に関する研究2023

    • Author(s)
      角谷大朗
    • Organizer
      2023年電子情報通信学会基礎・境界ソサイエティ/NOLTA ソサイエティ大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 階層的細胞集団の階層間結合強度が分化比率に及ぼす影響2023

    • Author(s)
      大久保琉登
    • Organizer
      2023年電子情報通信学会基礎・境界ソサイエティ/NOLTA ソサイエティ大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 縮約モデルを用いた細胞集団分化過程の解析2022

    • Author(s)
      川衞俊音
    • Organizer
      2022電子情報通信学会NOLTAソサイエティ大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 膵β細胞におけるバースト振動の遅い振動部とCa2+濃度の関係2019

    • Author(s)
      杉浦知基
    • Organizer
      2019年電子情報通信学会 NOLTAソサイエティ大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] ヒト心室筋細胞モデルの分岐解析に基づくK遮断薬の効果に関する検討2019

    • Author(s)
      中澤杏咲
    • Organizer
      2019年電子情報通信学会 NOLTAソサイエティ大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 血糖値の影響を受けるイオン電流に注目した膵α細胞モデルの解析2019

    • Author(s)
      西出悠人
    • Organizer
      2019年電子情報通信学会 NOLTAソサイエティ大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report

URL: 

Published: 2018-04-23   Modified: 2025-01-30  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi