| 研究課題/領域番号 |
18K12131
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
濱田 浩幸 九州大学, 農学研究院, 助教 (80346840)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 慢性血液透析 / 心筋細胞拍動能 / 拍動リズム / 収縮力 / 電解質動態 / 電気生理学 / 医療技術評価 / 計算機シミュレーション |
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| 研究実績の概要 |
慢性血液透析患者の３割強が治療中の突然の心停止を経験しており、全世界で治療中の心負荷を軽減する『心機能にやさしい透析治療システム』の開発が求められている。本研究では、電気生理学的数理解析技術を用いて、現行の慢性血液透析治療が心筋細胞におよぼす負荷レベルを定量的に評価し、治療中の心筋細胞内カルシウムイオン循環動態を保全する方策を構築することを目的とした。
治療中の体液カルシウムイオン濃度の経時変化を表現する数理モデルを構築し、これと中心洞房結節細胞と心室筋細胞の拍動現象を表現する数理モデルを統合した。そして、この統合モデルを用いて、治療中の血漿および間質液のカルシウムイオン濃度の推移が中心洞房結節細胞の拍動リズムならびに心室筋細胞の収縮力におよぼす影響を評価した。
治療前の血漿カルシウム値の高い患者に、血漿カルシウムイオン濃度よりも低いカルシウムイオン濃度の透析液を適用すると、治療中に拍動リズムならびに収縮力の低下が誘導された。そして、治療中の心筋細胞の各種イオン電流の推移を解析すると、複数のイオン輸送機構（イオンチャネルなど）のイオン電流に無視できない変化が観られた。間質液カルシウムイオン濃度が低下すると、これらの機構の輸送能が亢進し、心筋細胞内のカルシウムイオンの流出量が多くなり、心筋細胞内カルシウムイオン循環動態が不安定になることが示唆された。治療中にこれらの機構の輸送能を阻害する、または、間質液カルシウムイオン濃度の低下を抑制することが心負荷軽減につながると考えられた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当初計画どおり、治療中の体液カルシウムイオン濃度の経時変化を表現する数理モデルを構築し、これと中心洞房結節細胞と心室筋細胞の拍動現象を表現する数理モデルを統合した。そして、この統合モデルを用いて、治療中の血漿および間質液のカルシウムイオン濃度の推移が中心洞房結節細胞の拍動リズムならびに心室筋細胞の収縮力におよぼす影響を評価した。
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| 今後の研究の推進方策 |
治療中の体液カリウムイオンおよびナトリウムイオン濃度の経時変化を表現する数理モデルを構築し、これらと中心洞房結節細胞と心室筋細胞の拍動現象を表現する数理モデルを統合する。そして、これらの統合モデルを用いて、治療中の血漿および間質液の電解質濃度の推移が中心洞房結節細胞の拍動リズムならびに心室筋細胞の収縮力におよぼす影響を評価する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
２０１８年度は、所属機関のキャンパス移転作業があり、物品の購入に遅延が生じた。２０１９年度早々に、当該物品を購入し、研究の進捗を加速する。
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