Simulation study of action potential propagation in the heart

 

Authors:Kunichika Tsumoto

Affiliation:Department of Physiology, Kanazawa Medical University

Abstract:心臓不整脈の実体は、心臓組織上での旋回性興奮の発生にあると考えられている。遺伝性QT延長症候群や、薬物の副作用としての薬物誘発性QT延長症候群における致死性不整脈の発症は、心筋細胞レベルでの再分極異常(早期後脱分極:early afterdepolarization)の発生が引き金となって、旋回性興奮(リエントリー)の発生によるものと考えられている。しかしながら、そのリエントリー生成メカニズムは未だ明らかでない。
 心筋細胞の活動電位(細胞)モデルユニットを電気的に結合した6 cm × 6 cmの心室組織(シート)モデルに、再分極異常細胞ユニット(EADユニット)をクラスター状に配置し、興奮伝播シミュレーションを様々な条件下で繰り返し実施した(図)。EADクラスターのサイズ、シート内での位置、複数のEADユニットクラスターが存在した場合のクラスター間の相互作用の強度といったパラメータが、リエントリー生成に与える影響を検討した。
EADが発生することでEADユニットの興奮の終了(活動電位の再分極)が遅れる。EADユニットクラスター以外の非EADユニット(no-EAD units)は、既に興奮が終了しており、EADユニットとの間に大きな電位差が生まれる。この電位差によって、電流が発生し、すでに興奮が終了した非EADユニットを再び興奮させる。つまり、リエントリー(興奮の再入)を引き起こす。今回、EADユニットクラスターのサイズ(ユニット数)が心室組織全体の約20%以上を占め、かつ、そのEADユニットクラスターが組織辺縁部に近い場所にあるときに、旋回性興奮波の発生を見た。今後は、EADの発生からリエントリー誘発(致死性不整脈発症)までの条件を更に詳細に検討する予定である。

 

Publication related to your research
(Domestic conference/workshop)

  • Takao Shimamoto, Kunichika Tsumoto, Yasutaka Kurata, Akira Amano. “Coordinately early afterdepolarizations evoked in ventricular tissue trigger reentrant arrhythmias: in silico study.”, 第97回日本生理学会大会, Mar 2020.
  • Kunichika Tsumoto, Takao Shimamoto, Akira Amano, Yasutaka Kurata, “Relations between early afterdepolarizations and ventricular lethal arrhythmias in long QT syndrome: a simulation study.”, 第67回日本不整脈心電学会学術集会, Jul 2020. (発表予定)

 




Posted : March 31,2020