| 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 – 2022-03-31
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| キーワード | 慢性血液透析療法 / 心筋細胞拍動能 / 医療技術評価 / 拍動リズム / 収縮力 / 電気生理学的数理解析 / 計算機シミュレーション |
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| 研究実績の概要 |
慢性血液透析患者群の３割強が治療中の突然の心停止を経験しており、透析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』の開発が全世界で求められている。本研究では、電気生理学に基づく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指した。
2020年度は、治療中の体液カ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リ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。
治療前の血漿カリウムイオン濃度の低い患者にカリウムイオン濃度2.0mEq/Lの透析液を適用すると、治療中に拍動リズムの不安定性ならびに収縮力の大幅な低下が誘導された。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。間質液カリウムイオン濃度が低下すると、これらの輸送機構の輸送能が亢進し、膜電位の低下を招き、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、間質液カリ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
2018～2019年度に、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。そして、治療中の心筋細胞拍動能の低下を誘導する要因を特定し、拍動能低下を回避する方策を提示した。
2020年度は、治療中の血漿および間質液のカリウムイオン濃度の変化が中心洞房結節細胞と心室筋細胞の拍動現象に影響する数理モデルを構築した。そして、間質液カリウムイオン濃度の低下が心筋細胞拍動能の不安定化を誘導する可能性を示した。一方で、コロナウイルス感染拡大抑制のため研究時間が大幅に減少し、数理解析の考察不足ならびに研究成果公開の遅れが生じた。
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| 今後の研究の推進方策 |
2020年度に構築した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システム論的に精査し、治療効率を損なうことなく心筋細胞の拍動能を維持する適切な透析液電解質濃度を探索する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
次年度使用額が生じた理由 コロナウイルス感染拡大抑制のため、学術集会の中止、研究会議の延期または中止が発生し、旅費の残額が発生した。そして、研究活動の推進に影響が生じたため、論文発表費用などの執行が遅れることとなった。
使用計画 計算機を導入して数理解析の効率を高め、学術集会に参加し、研究成果の公表と意見交換を行い、研究論文を発表する。
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