筋肉のHodgkin-Huxley方程式を用いたミオトニーの温度依存性の解析

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10650064
• 研究機関: 東邦大学
• 研究代表者: 寺田 和子 東邦大学, 医学部, 助手 (10217424)
• キーワード: Hodgkin-Huxley方程式 / 筋肉 / 分岐 / ミオトニー / 温度 / inclination-flip / homoclinic分岐 / 周期倍分岐

研究概要

筋緊張症(ミオトニー)および周期性四肢麻痺という筋疾患には、寒冷により症状が悪化するタイプと、症状が温度に依存しないタイプがある。このことは、ミオトニア・パラドックスと呼ばれ、何故生じるか説明がついていない。
本研究の目的は、温度依存性のある骨格筋細胞膜に関するHodgkin-Huxley方程式(以下でHHM式とする)を用いて、この現象が生じるメカニズムを明らかにすることである。
本年度は、文献にある実験データから構築した哺乳動物のパラメータをもつHHM式を対象とし、式に現れるパラメータのうち二つまでを組にして変化させたときの分岐現象を、力学系の理論を援用しつつ、数値計算により調べた。
具体的には、温度22度で、Naチャネル不活性化過程の電位依存性を規定するパラメータVhとリークコンダクタンスgl(それぞれ低温で悪化するタイプ、しないタイプに関連)を変化させたときの分岐現象を調べた。その結果、正常な一回の発火が生じるパラメータ領域、筋緊張に対応する反復発火が生じる(すなわち周期解が存在する)領域、筋麻痺に対応する脱分極電位の安定平衡点に収束が生じる領域が互いに隣接すること、これらのパラメータ領域の境界となる分岐現象がhomoclinic分岐およびdouble cycle分岐であることを示した。この結果は、カエルのHHM式の場合と同様であった。
来年度は、低温での現象を調べ、比較検討する予定である。

研究成果

• [文献書誌] 寺田和子,吉澤修治,西村千秋: "筋肉のHodgkin-Huxley方程式における周期倍分岐の連鎖"日本神経回路学会誌. 6・2. 99-105 (1999)
• [文献書誌] 寺田和子,吉澤修治,西村千秋: "筋細胞膜のHodgkin-Huxleyモデルの解析(6)-Na不活性化過程抑制と連続発火脱分極-"医用電子と生体工学. 37・Suppl. 463 (1999)
• [文献書誌] Terada K,Yoshizawa S,Nishimura C.: "Model analysis of the ion channel diseases of muscle"The First International Conference on Control and Disenses of Sodium Dependent Transport Protain and Ion Channels Abstructs. (Abstracts). PSII-3.36 (1999)
• [文献書誌] Terada K,Yoshizawa S,Nishimura C.: "Functions of Voltage Sensitive Ion Channels of Muscle and its Relation to Myotonia and Deriodic Panalysis"Same as the upper. (Abstracts). WS VI 3.03 (1999)
• [文献書誌] Terada K,Yoshizawa S,Nishimura C.: "Dynamical Behavior of the Hodgkin-Huxley Equations for muscles."IEEE SMC'99. II. 371-376 (1999)
• [文献書誌] Terada K,Yoshizawa S,Nishimura C.: "Bifurcations of the Hodgkin-Huxley Equations for Muscles as a Model of Sodium Channel Diseases"1999 International Symposium on Nonlinear Theory and its Application. 1. 203-206 (1999)