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心筋細胞と膵β細胞の数学モデル構築による機能動作メカニズム解析

研究課題

研究課題/領域番号 22390039
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 生理学一般
研究機関立命館大学

研究代表者

野間 昭典  立命館大学, 生命科学部, 教授 (00132738)

連携研究者 車 采映  立命館大学, 立命館グローバル・イノベーション研究機構, ポストドクトラルフェロ (20456867)
天野 晃  立命館大学, 生命科学部, 教授 (60252491)
研究期間 (年度) 2010 – 2012
研究課題ステータス 完了 (2012年度)
配分額 *注記
11,180千円 (直接経費: 8,600千円、間接経費: 2,580千円)
2012年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2011年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2010年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
キーワードシステム生理 / フィジオーム / 心筋 / システム生理学 / 膵臓β細胞 / 細胞モデル / 膵臓インシュリン分泌細胞 / 分岐解析
研究概要

細胞機能の成り立ちを明らかにするため、これまで蓄積されている研究成果を数式表現し、それらを総合して細胞機能の数学モデルを開発した。作成されたモデルは数十行の微分方程式で構成され、これを数値積分して心筋細胞の電気的活動と収縮について、また、膵臓β細胞のインシュリン応答について実際の細胞に近い機能を忠実に再現できた。この心筋細胞と膵臓β細胞モデルに数学解析を適用して、その機能原理を明らかにした。

報告書

(4件)
  • 2012 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2011 実績報告書
  • 2010 実績報告書
  • 研究成果

    (38件)

すべて 2013 2012 2011 2010 その他

すべて 雑誌論文 (12件) (うち査読あり 12件) 学会発表 (26件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Steady-state solutions of cell volume in a cardiac myocyte model elaborated for membrane excitation, ion homeostasis and Ca2+ dynamics2012

    • 著者名/発表者名
      Cha CY, Noma A
    • 雑誌名

      J Theor Biol

      巻: 307巻 ページ: 70-81

    • DOI

      10.1016/j.jtbi.2012.04.025

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書 2012 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ionic basis of the pacemaker activity of SA node revealed by the lead potential analysis2011

    • 著者名/発表者名
      Himeno Y, Cha CY, Noma A
    • 雑誌名

      Heart Rate and Rhythm

      ページ: 33-58

    • DOI

      10.1007/978-3-642-17575-6_2

    • ISBN
      9783642175749, 9783642175756
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Minor Contribution of Cytosolic Ca2+ Transients to the PacemakerRhythm in Guinea Pig Sinoatrial Node Cells2011

    • 著者名/発表者名
      Himeno Y, Toyoda F, Satoh H, Amano A ,Cha CY, Matsuura H, Noma A
    • 雑誌名

      Am J Physiol Heart Circ Physiol

      巻: 300(1)巻 号: 1 ページ: H251-H261

    • DOI

      10.1152/ajpheart.00764.2010

    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書 2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Analyzing electrical activities of pancreatic β cells using mathematical models2011

    • 著者名/発表者名
      Cha CY , Powell T, Noma A
    • 雑誌名

      Prog Biophys Mol Biol

      巻: 107(2)巻 号: 2 ページ: 265-73

    • DOI

      10.1016/j.pbiomolbio.2011.08.001

    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Time-dependent changes in membrane excitability during glucose-induced bursting activity in pancreatic {beta} cells2011

    • 著者名/発表者名
      Cha CY, Santos E, Amano A, Shimayoshi T, Noma A
    • 雑誌名

      J Gen Physiol

      巻: 138(1) 号: 1 ページ: 39-47

    • DOI

      10.1085/jgp.201110612

    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書 2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ionic mechanisms and Ca2+ dynamics underlying the glucose response of pancreatic βcells: a simulation study2011

    • 著者名/発表者名
      Cha CY , Nakamura Y, Himeno Y, Wang J,Fujimoto S, Inagaki N, Earm YE, Noma A
    • 雑誌名

      J Gen Physiol

      巻: 138(1)巻 号: 1 ページ: 21-37

    • DOI

      10.1085/jgp.201110611

    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書 2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Systems Analysis of GLP-1 Receptor Signaling in Pancreatic {beta}-cells2011

    • 著者名/発表者名
      Takeda Y, Amano A, Noma A, Nakamura Y, Fujimoto S, Inagaki N
    • 雑誌名

      Am J Physiol Cell Physiol

      巻: 301(4) 号: 4 ページ: C792-C803

    • DOI

      10.1152/ajpcell.00057.2011

    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書 2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reply to " Letter to the Editor:' Validating the requirement for beat-to-beat coupling of the Ca2+ clock and M clock in pacemaker cell normal automaticity2011

    • 著者名/発表者名
      Himeno Y, Toyoda F, Matsuura H, Noma A
    • 雑誌名

      Am J Physiol Heart Circ Physiol

      巻: 300(6)巻 号: 6 ページ: H2325-H2326

    • DOI

      10.1152/ajpheart.00317.2011

    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書 2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Analyzing electrical activities of pancreatic ss cells using mathematical models2011

    • 著者名/発表者名
      Cha CY, Powell T, Noma A
    • 雑誌名

      Prog Biophys Mol Biol

      巻: 107/2 ページ: 265-73

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Characterization of the cardiac Na+/K+ pump by development of a comprehensive and mechanistic model2010

    • 著者名/発表者名
      Oka C, Cha CY, Noma A
    • 雑誌名

      J Theor Biol

      巻: 265(1)巻 号: 1 ページ: 68-77

    • DOI

      10.1016/j.jtbi.2010.04.028

    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Minor contribution of cytosolic Ca2+ transients to the pacemaker rhythm in guinea pig sinoatrial node cells.2010

    • 著者名/発表者名
      Himeno Y, Toyoda F, Satoh H, Amano A, Cha CY, Matsuura H, Noma A
    • 雑誌名

      Am J Physiol Heart Circ Physiol.

      巻: 300(1)

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Characterization of the cardiac Na+/K+ pump by development of a comprehensive and mechanistic model.2010

    • 著者名/発表者名
      Oka C, Cha CY, Noma A
    • 雑誌名

      J Theor Biol

      巻: 265(1) ページ: 68-77

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] シミュレーションモデルによる心室筋頻度依存性の解析2013

    • 著者名/発表者名
      吉村海,野間昭典
    • 学会等名
      第90回日本生理学会大会
    • 発表場所
      タワーホール船堀(東京都)
    • 年月日
      2013-03-29
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] 心室筋細胞モデルの自律神経調整機構を備えた全身循環モデルへの実装2013

    • 著者名/発表者名
      姫野友紀子,嶋吉隆夫,野間昭典,天野晃
    • 学会等名
      第90回日本生理学会大会
    • 発表場所
      タワーホール船堀(東京都)
    • 年月日
      2013-03-29
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] 簡略心室筋細胞モデル一次元ケーブルにおける一方向伝導の再構成2013

    • 著者名/発表者名
      岩井俊介,野間昭典
    • 学会等名
      第90回日本生理学会大会
    • 発表場所
      タワーホール船堀(東京都)
    • 年月日
      2013-03-29
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] 心室筋細胞における細胞容積調節メカニズムのシミュレーション2013

    • 著者名/発表者名
      高橋千穂,車采映,野間昭典
    • 学会等名
      第90回日本生理学会大会
    • 発表場所
      タワーホール船堀(東京都)
    • 年月日
      2013-03-29
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] Na〓チャネル遅延不活性化成分による不整電気活動の分岐解析2013

    • 著者名/発表者名
      堀川悠介,車采映,野間昭典
    • 学会等名
      第90回日本生理学会大会
    • 発表場所
      タワーホール船堀(東京都)
    • 年月日
      2013-03-28
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] Mathematical analysis of ventricular cell activity using a cell model2012

    • 著者名/発表者名
      野間昭典
    • 学会等名
      Recnet progress in Physiome Research Symposium、
    • 発表場所
      釜山(韓国)
    • 年月日
      2012-12-14
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] Innovative insights in islet ion channels2012

    • 著者名/発表者名
      野間昭典
    • 学会等名
      ADA 72nd Scientific Sessions、
    • 発表場所
      フィラデルフィア(アメリカ)
    • 年月日
      2012-06-09
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] 膵臓ベータ細胞モデルの構築とその数学解析2012

    • 著者名/発表者名
      野間昭典
    • 学会等名
      第89回日本生理学大会
    • 発表場所
      松本市総合体育館(長野県)
    • 年月日
      2012-03-30
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 洞房結節細胞における歩調取りリズムへの細胞内カルシウム濃度変化の寄与は小さい-電位固定法下での自発的カルシウム放出記録からの考察2012

    • 著者名/発表者名
      野間昭典
    • 学会等名
      第89回日本生理学大会
    • 発表場所
      松本市総合体育館(長野県)
    • 年月日
      2012-03-29
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Modelling of pancreatic β -cell and its mathematical analysis2011

    • 著者名/発表者名
      Cha CY, Noma A
    • 学会等名
      Workshop of Department of Pharmacology
    • 発表場所
      オックスフォード(イギリス)
    • 年月日
      2011-09-21
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] Modelling of pancreatic ss-cell and its mathematical analysis2011

    • 著者名/発表者名
      Cha CY, Noma
    • 学会等名
      University of Oxford, Pharmacological Institute
    • 発表場所
      Oxford, UK(招待講演)
    • 年月日
      2011-09-21
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Modeling pancreaticb-cell and its mathematical analysis-22011

    • 著者名/発表者名
      Chae Young Cha , Enrique Santos , Yasuhiko Nakamura, Akinori Noma
    • 学会等名
      第88回日本生理学会大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県)
    • 年月日
      2011-03-30
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] Minor Contribution of Cytosolic Ca2+ Transients to the Pacemaker Rhythm as Examined by Recording Spontaneous Ca2+ Release during Voltage Clamp in Sinoatrial Node Cells2011

    • 著者名/発表者名
      Yukiko Himeno, Futoshi Toyoda, Akinori Noma
    • 学会等名
      第88回日本生理学会大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県)
    • 年月日
      2011-03-30
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] MATHEMATICAL ANALYSIS OF BURSTING MECHANISMS IN PANCREATIC b-CELLS2011

    • 著者名/発表者名
      Chae Young Cha, Yasuhiko Nakamura, Enrique Santos, Akinori Noma
    • 学会等名
      Biophysical society 55^<th> Annual Meeting
    • 発表場所
      Baltimore, Maryland
    • 年月日
      2011-03-06
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Approaches using Computational Models to Quantitative Analysis of Cellular Mechanisms2011

    • 著者名/発表者名
      Takao Shimayoshi, Akira Amano, Akinori Noma
    • 学会等名
      International Symposium; Computational Physiology of Cardiac Myocytes and Pancreatic β-cells; Interaction between Energy Metabolism andMembrane Excitability
    • 発表場所
      京都大学(京都府)
    • 年月日
      2011-01-30
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] Minor Contribution of Cytosolic Ca2+ Transients to the Pacemaker Rhythm in Sinoatrial Node Cells2011

    • 著者名/発表者名
      Y. Himeno, F. Toyoda, A. Noma
    • 学会等名
      International Symposium; Computational Physiology of Cardiac Myocytes and Pancreatic β-cells; Interaction between Energy Metabolism andMembrane Excitability
    • 発表場所
      京都大学(京都府)
    • 年月日
      2011-01-30
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] Mechanisms underlying the cardiac and pancreatic beta-cell functions analyzed by simulation analysis2010

    • 著者名/発表者名
      野間昭典
    • 学会等名
      US-Japan Brain Research Cooperative Program Workshop
    • 発表場所
      OIST(沖縄県)
    • 年月日
      2010-10-06
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] Mechanisms regulating the cardiac and pancreatic beta-cell functions analyzed by simulation analysis.2010

    • 著者名/発表者名
      野間昭典
    • 学会等名
      US-Japan Brain Research Cooperative Program Workshop Okinawa, Japan
    • 発表場所
      OIST Seaside House Okinawa, Japan
    • 年月日
      2010-10-06
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Major developments in the past 3 year at 'JP1 ' : Revival or new horizon:mathematical physiology in biosimulation、2010

    • 著者名/発表者名
      野間昭典
    • 学会等名
      Oxford Univ.Biotechnology and Biological Sciences Research Council
    • 発表場所
      オックスフォード(イギリス)
    • 年月日
      2010-09-07
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] Major developments in the past 3 years at 'UK3' New holizen in the biosimulation study.2010

    • 著者名/発表者名
      野間昭典
    • 学会等名
      BBRC UK-Japan Collaboration Oxford, 6-7 September 2010 Cardiac Electreo-Mechanical Function.
    • 発表場所
      Oxford,UK
    • 年月日
      2010-09-07
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] シミュレーションモデルによる心室筋頻度依存性の解析

    • 著者名/発表者名
      吉村海
    • 学会等名
      第90回日本生理学会大会
    • 発表場所
      タワーホール船堀(東京都)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 心室筋細胞モデルの自律神経調整機構を備えた全身循環モデルへの実装

    • 著者名/発表者名
      姫野友紀子
    • 学会等名
      第90回日本生理学会大会
    • 発表場所
      タワーホール船堀(東京都)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 簡略心室筋細胞モデル一次元ケーブルにおける一方向伝導の再構成

    • 著者名/発表者名
      岩井俊介
    • 学会等名
      第90回日本生理学会大会
    • 発表場所
      タワーホール船堀(東京都)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 心室筋細胞における細胞容積調節メカニズムのシミュレーション

    • 著者名/発表者名
      高橋千穂
    • 学会等名
      第90回日本生理学会大会
    • 発表場所
      タワーホール船堀(東京都)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Na⁺チャネル遅延不活性化成分による不整電気活動の分岐解析

    • 著者名/発表者名
      堀川悠介
    • 学会等名
      第90回日本生理学会大会
    • 発表場所
      タワーホール船堀(東京都)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Innovative insights in islet ion channels

    • 著者名/発表者名
      野間昭典
    • 学会等名
      ADA 72nd Scientific Sessions
    • 発表場所
      Pennsylvania Convention Center(アメリカ)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2010-08-23   更新日: 2019-07-29  

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