hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
カリオロジーに基づく齲蝕の診断法および治療法の開発

さらに、客観的色彩評価法による齪蝕診断を目的として、デジタル画像解析を用いた歯質の色彩評価法を確立し、齲蝕病巣との関連を色彩で検討することにより、同法の齲蝕診断への有用性を示した(岩見)。3.齲蝕除去法の改良:現在使用されている塩基性の歯齲蝕溶解液(カリソルブ)を、歯質接着性を考慮し酸性に改良することを目標に、同溶解液のアミノ酸組成の解析、そしてクロラミン構成を検討した(礪波)。4.齲蝕リスクの疫学的解析:習慣的咀嚼側と齪蝕との関連(鈴木)および修復前後のプラークのS. mutansの比率の検討(鳥井)、そして術前の齲蝕リスク評価、齲蝕病態評価、レジン充填評価と予後判定(畦森)を検討した。5.齲蝕予防法の検討:クロルヘキシジンの短期処理効果の検討が行われ、ブラッシング時に脱離したプラークサンプルの有効性が確認された(池見)。齲蝕は口腔内細菌による感染症であり、歯質からの除菌がその根本的な治療法である。従って、齲蝕の病巣局所において歯質に細菌がどこまで侵入しているか、またどのような状態であるかが診断でき、さらには細菌の増殖をコントロールする治療法やその予後判定が可能になれば、可及的な歯の保存につながると考えられる。これらを基本的なコンセプトとし、科学的な根拠を得ながら齲蝕の病態・病因論(カリオロジー)を確立すると共に、これらの知見に基づいた齲蝕の診断法および治療法について検討した。すなわち、尾崎、小松らは象牙質細管内細菌のDNA抽出法を開発し齲蝕象牙質の細菌を同定した。岩見は客観的色彩評価法、二階堂らは半導体シリコンセンサーを用いたpHイメージングにより、また岡本らは自家蛍光を利用して、それぞれ独自に齲蝕歯質の見知法を考案し、その実用性を検討した。礪波は酸性溶液を応用した化学-機械的齲蝕除去法の開発を目指し、その基礎的なデータを得た。畦森は二次齲蝕のリスク要因を疫学的に検討し、齲蝕の深さを考慮した修復窩洞形成法を検討すると共に、レジン充填後に起こる歯髄疾患も検討した。北村らは、窩洞形成後の歯髄創傷治癒を解析する目的で、窩洞のサイズおよび覆髄剤による歯髄細胞のアポトーシス誘導を解析した。また、鈴木は習慣性咀嚼側と齲蝕の状態を解析すると共に、残存歯数や歯列の形態等との関係も検討した。鳥井らはA.viscosusとS.mutansのヒトエナメル質およびコンポジットレジンへの付着を共焦点レーザー蛍光顕微鏡で検討し、材料によるバイオフィルの相違を解析すると共に、その違いによる二次齲蝕の発生を検討した。池見らは、口腔内ミュータンス連鎖球菌の数を減少させ、齲蝕予防法として期待されるクロルヘキシジンの効果的な使用法を確立する目的で、その除菌効果を的確に評価できる実験系を確立した。カリオロジーに基づいた新しい齲蝕の診断法および治療法を確立する目的で、「齲蝕歯質の細菌の同定およびその同定およびその動態と生死の解明」「齲蝕活性度、感染歯質検知法および除去法の開発」「カリエスリスクの臨床的・免疫学的検討」というテーマ総合的に研究を遂行し、以下の成果を得た。1)齲蝕象牙質の微小切片よりの細菌DNAの抽出法を確立し、細菌種を同定した。2)齲蝕歯質の客観的評価法として、コンピュータ上に齲蝕検知液で染色した齲蝕歯質の画像を取り込み、色調補正と色の数値化を行う齲蝕歯質の客観的色彩評価法を考案した。3)正確かつ客観的な齲蝕診断法を開発する目的で、pHイメージング顕微鏡を用いた表面分析法を考案し、これにより齲蝕と健全部との判別が可能であることを示した。4)齲蝕部に特異的な自家蛍光反射を利用した齲蝕診断法の開発を目的に、脱灰と自家蛍光反射との相関性を明らかにした。5)酸性溶液を応用した齲蝕除去法を検討する目的で、クロラミンと次亜塩素酸ナトリウムの齲蝕象牙細管に与える影響を走査型電子顕微鏡で示した。6)窩洞形成時のメカニカルストレスやケミカルストレスによって起こる歯髄細胞のアポトーシスを明らかにした。
歯と顎の大きさに関する遺伝的要因の分析

歯の大きさの研究モデルとして選出した2系統のラットの上顎および下顎骨長径・高径・厚径を計測した結果、歯の大きい系統は下顎骨も大きく、歯が小さい系統は下顎骨が小さかった。正逆交配したF1世代では、母親が大きい系統×父親が小さい系統群の歯と下顎の大きさは、母親が小さい系統×父親が大きい系統群よりも大きくなる傾向を示し、歯と顎ともに、大きい性質が優位に遺伝した。連鎖解析より、歯の大きさに関与するX染色体末端部は、下顎骨長径・高径・厚径には関与していなかった。歯と顎の大きさは遺伝様式に類似点は認めたが、関連する遺伝子座に違いがあることが示された。本研究費の補助により念願のサーマルサイクラーを一台追加することができた。既に設置していた機種が増設可能な機種であったことから、実験の誤差などに苦慮することなく、使用方法も明確であった。これにより新しいプライマーを使用した遺伝子型の解析にはF_2サンプルを2回にわけて行うことが可能となったため、高価な試薬消費の無駄を削減できることになった。また遺伝子型判定の正確性向上のためには再実験を行う必要性もあることから、サンプル数が少ない場合には一台ずつ別々のプライマーを用いた実験が同時に行えるようになった。顎骨の計測点は文献を参考に、上顎長径、下顎長径・高径・厚径とし、歯の大きさが異なる2つの近交系ラットとそれらを正逆交配した群の顎骨を抽出し、高性能デジタルノギスで計測した。その結果、歯が大きい系統の下顎長径・高径・厚径は歯が小さい系統の下顎骨に比べて統計的に有意に大きかった。しかし、マウスを用いた文献で報告されていた遺伝的決定要素が強いと言われる上顎長径では本研究対象のラット間に系統差を認めなかった。また正逆交配したF_1群の計測結果より、顎が大きい形質が優性的に遺伝する傾向が示された。上顎長径および下顎長径では歯が大きい近交系同士を交配した群よりも、母親に歯が大きい系統、父親に歯が小さい系統を交配した群が有意に大きかった。以上のことから歯の大きさ同様、顎の大きさも遺伝的要因が強いことが示されたため、今後はF_2ラットの顎骨を抽出し、顎骨の計測データを表現型として連鎖解析を行う予定である。本研究は小児歯科臨床における咬合誘導の治療計画立案の際に行われる歯列分析の精確性に寄与することを目的として、歯の大きさと顎の大きさの遺伝様式の比較検討および相互関連性について探究する。これまでに本研究に用いたラットの歯の大きさがX染色体の遺伝子型に影響をうけることや、歯の歯冠幅径が生後の栄養状態の影響をうけることを示した。歯の大きさの異なる二つの系統ラットでは35日齢の上顎長径に系統差はなく、下顎骨長径・高径・厚径に系統差を認めた。それら2つの系統を正逆交配したF1世代の顎骨の大きさは、上顎長径に系統差はなく、下顎厚径では母親が大きい系統と父親が小さい系統を交配した群が、母親が小さい系統と父親が大きい系統を交配した群よりも有意に大きかった。35日齢の発育期のラットの顎の大きさは歯の大きさと同様、大きい形質が優性的に遺伝する傾向が示された。F2世代の下顎骨長径・高径・厚径は正逆交配群の間に統計的に有意な差を認めなかった。しかし、歯の大きさに連鎖していると示唆されたX染色体のプライマーでの遺伝子型別に下顎骨の大きさを比較した結果、歯の大きさのように小さい系統由来の遺伝子を持つことにより下顎骨長径・高径・厚径が大きくなるという傾向を示さなかった。以上の結果からこの染色体部位では歯の大きさと顎の大きさに及ぼす作用が異なることが示唆された。本研究は小児歯科臨床における咬合誘導の治療計画立案の際に行われる歯列分析の精確性に寄与することを目的として、歯の大きさと顎の大きさの遺伝様式の比較検討および相互関連性について探求するものである。歯の大きさが異なる2系統のラットは、35日齢時の下顎骨長径、高径および厚径においても系統差を認め、大きな歯をもつ系統の下顎骨は小さな歯をもつ系統の下顎骨よりも大きいことが示された。また、正逆交配を行ったF1では、母親が大きい系統+父親が小さい系統群が、母親が小さい系統+父親が大きい系統群よりも下顎骨長径と高径では大きい傾向を示し、下顎骨厚径では統計学的に有意に大きかった。歯と顎の大きさの相関関係を調べた結果、歯と下顎が小さい系統では上下臼歯の大きさと上下顎の大きさに相関関係を認めた。

一方歯と下顎が大きい系統では、上顎第一臼歯が上下顎の大きさと相関関係を示さなかった。F1では、母親が大きい系統+父親が小さい系統群で上下臼歯の大きさと上下顎の大きさに相関関係を認めた。しかし母親が小さい系統+父親が大きい系統では、下顎第一臼歯が上下顎の大きさと相関関係を示さなかった。ラット35日齢では歯冠は完成しているが、顎骨は成長期にあるため、歯よりも顎骨の方が環境要因(本研究では体重)の影響をうける期間が長いと考えられた。歯と下顎が小さい系統の14日体重を除いて、すべての系統と群で上下顎骨は14、21、28、35日体重との強い相関関係を示した。
細胞老化の視点からみた長期培養ラット心筋細胞の機能解析

前年度までに、新生児ラット由来の初代心室筋細胞は長期培養すると細胞老化表現型の一部を呈することが確認された。心筋細胞における細胞老化は、酸化ストレスによって引き起こされることがこれまでに報告されているが、抗酸化剤であるN-アセチルシステインを長期培養のあいだ処理しても細胞老化表現型は回避されなかった。また、低酸素培養では細胞老化表現型は回避されるが、このとき酸化ストレス誘導剤として過酸化水素処理を行っても細胞老化表現型は観察されなかった。一方で、低酸素培養と同じく、オートファジーを誘導することが知られているラパマイシンを処理すると、細胞老化あるいは心疾患表現型の一部が回避された。このことから、オートファジーの活性化が心筋細胞の老化を抑制することが考えられた。そこで、初代培養心筋細胞のオートファジー活性を経時的に測定すると、細胞老化表現型の獲得と逆相関するように、オートファジーの活性低下が観察された。これまで線維芽細胞において、がん遺伝子誘導性細胞老化においてはオートファジー関連遺伝子Atg5あるいはAtg7のノックダウンは部分的に細胞老化誘導を遅延させることが示されているが、一方で放射線被ばくによる細胞老化においてはAtg5とAtg7は選択的オートファジーを促進することで細胞老化を抑制することが示されている。つまり、オートファジーと細胞老化の因果関係やその詳細な分子機構は未解明な点が多い。本研究によって、長期培養心室筋細胞においては、オートファジーが細胞老化の抑制的な機構であることが示唆された。今後、このオートファジーがどういった蛋白質やオルガネラを分解することで細胞老化に対して抑制的にはたらきかけているのか、その分子基盤まで明らかにする。29年度が最終年度であるため、記入しない。近年、心疾患の一因として、心筋細胞の細胞老化が注目されている。抗がん剤投与やミトコンドリアのオートファジー不全によって、マウスやラットの心筋細胞が細胞老化表現型を呈し、心機能が低下すると考えられている。しかし、細胞老化とは元来、増殖性の体細胞が長期間の培養を経ることで分裂寿命に達し、不可逆的な増殖停止に至ることから定義された。このため、非増殖系である心筋細胞に細胞老化の概念を単純に当てはめることはできない。したがって、心筋細胞における細胞老化の定義は曖昧であり、またその分子基盤や心機能に及ぼす影響については未解明な点が多い。そこで、本研究では、加齢を想定した長期培養における心筋細胞の老化機構を明らかにし、心筋細胞の老化と心機能低下のあいだの因果関係を解明することを目的とした。まず、新生児ラット由来の心筋細胞を長期培養し、心筋細胞における細胞老化表現型を特徴づけた。その結果、老化関連β-ガラクトシダーゼ活性や細胞周期制御因子p16の遺伝子発現上昇などの複数の細胞老化表現型がみられ、また拍動頻度の低下や拍動関連蛋白質SERCA2などの転写量減少もみられた。ミトコンドリア新生関連因子の転写量減少やミトコンドリア蛋白質の減少も観察された。次いで、これらの表現型を示すようになる原因を調べたところ、オートファジー誘導剤であるラパマイシン処理などによって上述の老化あるいは心疾患表現型の一部が回避されたことから、オートファジーの活性化が心筋細胞の老化を抑制することが考えられた。これまでの心筋細胞の老化研究では、若齢個体と老齢個体から摘出・採取される心筋細胞の表現型を比較解析することがほとんどであり、経時的な研究がなされてこなかった。このため、老化した心筋細胞で見られる現象が、心筋細胞の老化の原因と結果のどちらであるのか不明であった。本研究では、老齢個体や心不全患者で見られている老化関連表現型の、生体外における培養実験系での観察に成功し、その分子機構の一端を明らかにした。生体外で心筋細胞を長期培養すると、老齢個体でみられる細胞老化マーカーが観察され、また心拍能が低下し、このとき細胞内の不要物を取り除くオートファジー機構が抑制されていることを示唆する結果が得られた。一方で、オートファジーが活性化されるような条件で培養を行うと一部の老化表現型が回避されたことから、心筋細胞の細胞老化にはオートファジー機構が関与していることが示唆された。しかし、老化表現型が回避される際にオートファジーを受ける対象が未だ不明であり、またなぜオートファジーが生体外の培養で機能不全に陥るのか、その原因も未解明である。よって、本研究は「おおむね順調に進展している」と自己評価した。

これまで線維芽細胞において、がん遺伝子誘導性細胞老化においてはオートファジー関連遺伝子Atg5あるいはAtg7のノックダウンは部分的に細胞老化誘導を遅延させることが示されているが、一方で放射線被ばくによる細胞老化においてはAtg5とAtg7は選択的オートファジーを促進することで細胞老化を抑制することが示されている。つまり、オートファジーと細胞老化の因果関係やその詳細な分子機構は未解明な点が多い。本研究によって、長期培養心室筋細胞においては、オートファジーが細胞老化の抑制的な機構であることが示唆された。今後、このオートファジーがどういった蛋白質やオルガネラを分解することで細胞老化に対して抑制的にはたらきかけているのか、その分子基盤まで明らかにする。これまでの研究で、生体外培養系における心筋細胞の老化にオートファジーが関与している可能性が示唆された。しかし、オートファジーの活性化によって細胞老化が回避される分子機構や、老化の過程でなぜオートファジーが機能不全に陥るのか不明であるので、今後はこの原因究明にあたる。具体的にはまず、細胞老化が誘導される際にオートファジーが機能していない対象を、質量分析法によって候補を絞り、続く免疫沈降ー免疫ブロット法によって同定する。この対象が、ラパマイシン処理などのオートファジーの活性化によって分解され、そのことが細胞老化表現型の回避につながるか評価する。また、なぜこの対象物がオートファジーによる分解を受けなくなるのかについても、遺伝学的手法などによって原因究明をはかる。さらに、これらの生体外で観察された心筋細胞の老化現象がマウス生体内においても同様に観察されるか、老齢マウスを用いた実験で検証する。29年度が最終年度であるため、記入しない。
FRET計測と網羅的遺伝子発現抑制を基盤とする細胞増殖情報伝達系のシステム生物学

(1)複数の遺伝子変異が細胞内情報伝達と薬剤抵抗性にもたらす影響をシミュレーションにより検証した。まず外部データベースから遺伝子変異を持つ細胞へ分子標的薬を投与した際の効果についてのデータを抽出した。Braf変異単独の細胞と、BRaf、EGFR変異2つがある細胞、Braf、PI3K変異2つがある細胞ではMEK阻害剤抵抗性に大きな差がなく、BRaf、EGFR、PI3Kすべてに変異がある細胞はMEK阻害剤抵抗性が高くなっていた。ここから、BRaf変異の状態において、EGFR変異とPI3K変異はMEK阻害剤抵抗性をお互いに強め合うとの仮説を立ててシミュレーションで検証した。その結果、EGFR変異は活性化型PI3Kの濃度を上げ、PI3K変異はAktリン酸化の反応速度を高めるために、EGFR、PI3K両者の変異が入ると両者の作用はAktリン酸化作用をお互いに増幅し、高いMEK阻害剤抵抗性につながるとの結果を得た。(2)FRETイメージングにおいて、HeLa細胞にRasのドミナントネガティブ変異体を導入してEGF刺激を加えるとPI3K下流のS6K活性が上がらないという結果を得た。しかし前年度のシミュレーションモデルはこの結果を再現しなかった。モデルにはRasがPI3Kを活性化する経路とEGFRがPI3Kを活性化する経路があり、Rasによる活性化の強さのパラメータはEGFRによる活性化と比べて非常に弱いことが原因と考えた。ただしRasによるPI3K活性化を強めると、シミュレーション結果が実験と一致しない問題が生じた。これを解決するためには、RasとEGFRが独立にPI3Kを活性化するのではなく、両者が活性化して初めてPI3Kが活性化されるという仮説を立てた。この仮説を取り入れたモデルは上記の実験結果をよく再現した。この仮説は既存の報告と矛盾しない。前年度までに作成した細胞内情報伝達系のシミュレーションモデルを用いて、遺伝子変異がシグナル伝達に及ぼす影響についてさらに踏み込んで検証をした。複数の経路がどのように相互作用するかという点について数理学的に解析し、既存の分子生物学の報告と照らし合わせて新たな知見を得た。そして本研究課題についての論文執筆を行った。(抄録なし)情報伝達分子EGFR、Ras、ERK、PI3K、PKA、JNKの活性を可視化するFRETバイオセンサーを安定的に発現する6種類のHeLa細胞を樹立した。これらの細胞に上皮細胞増殖因子EGF刺激や各種阻害薬を与え、過渡応答をタイムラプスイメージングにより取得する。この大規模FRETイメージングを行うために、蛍光画像を大規模取得する実験手法を確立した。そして、得られた画像から分子活性を自動的に定量解析するための解析アルゴリズムをMATLABソフトウェアにより作成した。このプログラムは、FRET画像と核染色画像をもとに細胞を自動認識し、画像処理から分子活性の定量解析までの一連の処理を自動で行う。上記の手法を用いて各FRET細胞株に種々の刺激を与えてFRETイメージングを行い、得られた大規模データを解析した結果、これまでに知られていないシグナル伝達を示唆するいくつかの結果が得られた。(1)MEK阻害剤によりS6KのFRET Ratioがわずかに上昇することが観察された。これはMAPKがPI3K経路を抑制することを示唆している。(2)PI3K阻害剤によりPKAのFRET Ratioが減少した。PI3K経路に属する分子がPKAを活性化させている可能性がある。(3)RSK阻害剤によりERKのFRET Ratioが上昇した。RSKはERKの下流に存在するため、この結果はRSKからERKへの負のフィードバックが存在することを示唆している。(4)FRET細胞株にPLCのドミナントネガティブ変異体を発現させ、EGF刺激を与えた時、ERKのFRET Ratioがまったく上昇しない細胞集団が観察された。ドミナントネガティブ変異体の発現量が多い場合にERKが抑制されると推定された。PLCはERからCa2+を放出させるこどに関与しており、ERK活性がCa2+依存的であることが推測される。(5)(3)において、ERKのFRET Ratioが上昇していたにもかかわらずRasのFRET Ratioは上昇しなかった。RasはERKの上流に位置し、通常はEGF刺激に対してRasとERKのFRET Ratioはともに上昇する。ERK活性化のためには、Rasは定常状態と同じ活性で十分である可能性がある。前年度行ったFRETイメージングを基にして、当研究室で既に作成されているRas/ERK MAPキナーゼカスケードについてのシミュレーションモデルに、RSKからTSC、RheBを介したRafへのフィードバックおよび、PI3KからRacを介したRafの活性化経路を追加した。新たにモデルに追加したシグナル経路における反応速度などのパラメータを推定するため、FRETイメージングの結果とシミュレーション結果を比較し、パラメータフィッティングを行った。新たなシミュレーションモデルはFRETイメージングの結果を再現した。FRETイメージング結果および新モデルによるシミュレーション結果を分析したところ、EGF刺激前、刺激後数分、刺激後30分の各時点で、それぞれのフィードバック経路のシグナルの強さが異なることを見出した。刺激前はRSKからRafへのネガティブフィードバックが比較的強く働いてERKの活性を抑えている。刺激直後はPI3KがRafを活性化する経路が強くなり、ERK活性が上昇するのを助ける。そしてさらに時間が経過するとERKからSosおよびEGFRへのネガティブフィードバックが強く働くようになり、ERK活性が減少する。

癌細胞に分子標的薬を加えた時に細胞内シグナル伝達がどのように変化するかをシミュレーションで再現するため、モデルにEGFR、Ras、BRaf各分子の変異と、EGFR、BRaf、MEK各分子に対する阻害剤を追加した。このモデルを用いて、細胞に変異や阻害剤を導入するシミュレーションを行った。シミュレーション結果と比較するための実験データをWebデータベースのCancer Cell Line Encyclopedia (CCLE)より取得し、上記の変異と阻害剤に関するデータを抽出するためのプログラムを作成して必要なデータを得た。シミュレーション結果においてERK活性とAkt活性の和を出力としたとき、CCLEにおける細胞の生存、増殖を出力としたデータと高い相関が見られた。(1)複数の遺伝子変異が細胞内情報伝達と薬剤抵抗性にもたらす影響をシミュレーションにより検証した。まず外部データベースから遺伝子変異を持つ細胞へ分子標的薬を投与した際の効果についてのデータを抽出した。Braf変異単独の細胞と、BRaf、EGFR変異2つがある細胞、Braf、PI3K変異2つがある細胞ではMEK阻害剤抵抗性に大きな差がなく、BRaf、EGFR、PI3Kすべてに変異がある細胞はMEK阻害剤抵抗性が高くなっていた。ここから、BRaf変異の状態において、EGFR変異とPI3K変異はMEK阻害剤抵抗性をお互いに強め合うとの仮説を立ててシミュレーションで検証した。その結果、EGFR変異は活性化型PI3Kの濃度を上げ、PI3K変異はAktリン酸化の反応速度を高めるために、EGFR、PI3K両者の変異が入ると両者の作用はAktリン酸化作用をお互いに増幅し、高いMEK阻害剤抵抗性につながるとの結果を得た。(2)FRETイメージングにおいて、HeLa細胞にRasのドミナントネガティブ変異体を導入してEGF刺激を加えるとPI3K下流のS6K活性が上がらないという結果を得た。しかし前年度のシミュレーションモデルはこの結果を再現しなかった。モデルにはRasがPI3Kを活性化する経路とEGFRがPI3Kを活性化する経路があり、Rasによる活性化の強さのパラメータはEGFRによる活性化と比べて非常に弱いことが原因と考えた。ただしRasによるPI3K活性化を強めると、シミュレーション結果が実験と一致しない問題が生じた。これを解決するためには、RasとEGFRが独立にPI3Kを活性化するのではなく、両者が活性化して初めてPI3Kが活性化されるという仮説を立てた。この仮説を取り入れたモデルは上記の実験結果をよく再現した。この仮説は既存の報告と矛盾しない。研究計画のとおり6種類のFRETバイオセンサーを安定発現するHeLa細胞を樹立した。また、大規模FRETイメージングを行うための実験手法、画像処理手法およびデータ解析手法を確立した。これらの手法を用いて大規模FRETイメージングを行い、データを順次取得、解析している。
Hybrid FDTD法を用いたビル落雷時の内部情報システムに与える影響

昨年度はHybrid FDTDシミュレータの開発に重点をおいた。そして,マクスウェルの空間方程式を基本とする,雷による線路伝搬サージと空間伝搬サージの両方を考慮に入れ,計算空間内のあらゆる部分に現れる磁界・電界を計算することができるソフトウェアの基礎部分を完成させた。今年度は,ひとつの応用例として,接地抵抗計算にFDTDシミュレータを応用し良好な結果が得られた。電磁界解析手法の利点は,電磁界の基本方程式であるマクスウェルの方程式を,三次元空間の大地中で数値的に解くことができる点である。よって複雑な大地の持つ電気的特性を詳細にモデル化することができ,様々な雷波形に関する接地特性を良好な精度で解析することが可能となる。最も基本的な棒状接地の接地特性に関して,FDTD法を用いて検討し,その有用性についても示すことができた。しかし,今回の解析では解析空間が有限であるため,電位の基準面を無限遠方ではなく有限の領域に設定していることによる誤差,雷サージ特性において重要となる放電現象等の非線形特性を考慮に入れていないことによる誤差,さらには実際では煩雑な大地の様相を均質としたことによる誤差について実測結果と比較し検討する必要がある。今後の研究ではこれらの点についてさらに検討を進める予定である。今年度はHybrid FDTDシミュレーターの開発に重点をおき開発した。電磁界解析シミュレータ部分は,現在の多くの電力サージシミュレーターが基本としている等価集中定数理論(すべての要素を等価なコンダクタンスと電流源に置き換える方法)とは異なり,マクスウェルの空間方程式を基本とするため,雷による線路伝搬サージと空間伝搬サージの両方を考慮に入れ,計算空間内のあらゆる部分に現れる磁界・電界を計算することができる。また,集中定数理論シミュレータ部分の開発も行った。これは,複合収束計算法という手法を用い,回路内に多くの非線形要素が含まれる場合も精度よく解析できる手法である。また,クラウトのアルゴリズムと各種収束計算法の特徴を利用し,収束時間を短縮するアルゴリズムを開発した。現在,それらのシミュレーターはそれぞれ別々のシミュレーターとして存在し,今後,それらをリンクさせ,Hybrid FDTDシミュレーターを開発する予定である。
中華民国期京劇の舞台装置に関する研究

本研究は、中華民国期京劇の舞台装置について、主として西洋式劇場において用いられた新式舞台装置の実態の解明に焦点を絞り、図像と文字資料の両面から調査を行うものである。調査は主に中華民国期における上海の舞台装置の発展、および上海から北方への伝播過程を対象とした。二十世紀中国演劇の志向した「近代」とは何であったかということを、「中国近代演劇の目指した視覚的効果」という点から考察することを目的としている。本研究は、中華民国期京劇の舞台装置について、主として西洋式劇場において用いられた新式舞台装置の実態の解明に焦点を絞り、図像による視覚的資料と文字による文献資料の両面から調査を行うものである。調査は主に次の三点について、二年間にわたって行う。1中華民国初期(1910-1920年代)上海における京劇の舞台装置について、2中華民国中・後期(1930-1940年代)上海における京劇の舞台装置について、3中華民国期北方(北京・天津)における京劇の舞台装置について。最終的には、中華民国期上海における京劇の新式舞台装置の発生と北方への伝播の流れ、および中華民国期における舞台装置の発展がもたらす京劇の総合芸術化と「新劇」との関連、の二点についてその詳細を明らかにする。本年度は1について大阪市立大学図書館・早稲田大学演劇博物館において中華民国初期中期の上海の舞台装置に関する調査を行ったほか、東北大学付属図書館において清末・民国期中国伝統演劇関連資料調査を、中国・上海図書館において中華民国初期中期の劇場に関するマイクロフィルム閲覧を行った。2については台湾の国立台湾大学図書館・国家図書館において1930-1940年代の上海京劇の舞台装置に関する資料調査を行った。3については『順天時報』の新聞記事にもとづき関連記事のデータベース化作業を行っている。これらの研究の成果として、平成20年12月13日、福井大学言語文化学会において「清末民初の北京の劇場について」と題する口頭発表を行った。当該発表は平成21年度に論文としてまとめる予定である。1.中華民国初期(1910-1920年代)上海における京劇の舞台装置について、2.中華民国中・後期(1930-1940年代)上海における京劇の舞台装置について、3.中華民国期北方(北京・天津)における京劇の舞台装置について。平成21年度は、以下の通り研究活動を行った。5月15日17日にかけて、中国北京市で開催された「第三回京劇学国際学術研討会」において、論文「従新舞台到更新舞台:《申報》《梨園公報》中窺見的京劇新式舞台」を書面により発表した。当該論文は、早稲田大学演劇博物館に所蔵される中華民国時期の舞台美術関連資料を紹介し、上記13の時期の新式舞台装置について考察したものである。研討会上での自由討論を経て、加筆修正の後、平成22年度に出版される予定である。また、上海図書館(中国上海市)および国家図書館(台湾台北市)において、「鴛鴦蝴蝶派」文人の手による劇評の収集、および上海で隆盛した「機関布景」の台湾への伝播に関する資料調査を行なった。これらの調査は今後も継続し、次の研究課題として引き続き考察したい。
脊髄環境の恒常性維持とその破綻：グリアー神経連関からみた神経変性機序の解明

本研究では筋萎縮性側索硬化症(ALS)を病態モデルシステムとして、神経変性に対する生体応答の主役としてのグリア細胞による変性神経細胞の認識機構や生体応答機構の解明についての研究を行った。グリア細胞関連の病勢悪化因子として、自然免疫関連分子のTRIF,サイトカインTGF-β1を同定した。さらに、免疫・炎症修飾物質として知られるオステオポンチン(OPN)が、ALSで神経変性抵抗性の運動神経に特異的に発現し、運動神経変性に伴って周囲に放出されて神経炎症を修飾することを見いだした。本研究では筋萎縮性側索硬化症(ALS)を病態モデルシステムとして、神経変性に対する生体応答の主役としてのグリア細胞による変性神経細胞の認識機構や生体応答機構、病巣の伝播機構の解明を目指す。末梢マクロファージと同様に、近年神経系においてもミクログリア活性化は、細胞障害性(M1)と組織保護的(M2)の両面性があると考えられつつある。そこで、ALSモデルとして変異SOD1G93Aマウス脊髄を用いた定量的PCR法によって炎症関連分子群を検出し、ミクログリアの活性化様式の検討を行った。変異SOD1マウスでは、発症期からM1 microgliaから放出されるTNFα、IL-1βなどの炎症性サイトカインの発現上昇がみられ、疾患進行とともにその発現は上昇した。一方、細胞保護性と考えられるM2 microgliaに由来する分子には有意な変動がみられないものが多かった。M1/M2への誘導因子のなかで抑制性サイトカインとしての機能が知られるTGF-β1は終末期において発現上昇が見られた。これらの炎症関連分子の発現プロファイルに関してはmRNA、ELISA法などを用いた多面的な検討を次年度も引き続き行う。また、TGFβ1の神経変性における役割を検証するために、アストロサイト特異的にTGFβ1を発現するGFAP-TGFβ1マウスと変異SOD1G93Aマウスの交配実験を開始し、グリア細胞応答や生存期間への影響の検討を行っている。興味深いことにGFAP-TGFβ1陽性個体では、疾患進行が加速する傾向がみられた。さらに、強力な免疫修飾物質オステオポンチンのALSモデルマウスの病態進行に伴う発現変動を解析したところ、発症前ではアルファ運動神経で強い発現がみられるのに対して、病気の進行に伴い細胞外の顆粒状沈殿およびミクログリアでの発現が観察され、脊髄環境の修飾因子としての可能性が考えられた。自然免疫関連遺伝子であるTRIF依存性のToll様受容体経路の神経変性における役割を検討し、変性ニューロン、グリア細胞の認識、応答経路を探索した。TRIFを欠損したALSマウスでは、疾患進行が加速した。その機序の一端として、これまで注目されてこなかったNK細胞, CD8-T細胞が脊髄に浸潤する主要な免疫細胞であることが判明し、TRIF欠損下でこれらの免疫細胞数が著明に減少することが病勢の増悪と相関していることを見いだした。オステオポンチン(OPN)欠損ALSマウスにおける発症遅延の背景を解析する目的で以下の解析を行った。Grip Strengthの変動を遺伝子型ごとに比較したところ、OPNを欠損させたSOD1G93Aマウスでは発症期の前後を中心として筋力低下が遅延する傾向にあった。発症期に採取した腓腹筋切片のヘマトキシリン・エオジン染色では、OPNを欠損しているマウスの方が変性、萎縮した筋肉の割合が少なかった。疾患初期から運動ニューロン外で観察されるOPNの粒子状構造物について更に解析を進めたところ、CD45陽性ミクログリア/マクロファージに貪食されている組織像が観察された。OPN貪食細胞はCD11c、CD68、CD86、MHC class IIなどが陽性であるという表現型を示した。TRIFを欠損したALSマウスでは、疾患進行が加速し、脊髄への免疫細胞の浸潤が著明に減少するとともに、異常な形態をとるアストロサイトが蓄積していることを見いだした。TRIF欠損ALSマウスでは、異常アストロサイトに細胞死が誘導できず、細胞が蓄積していることが、病勢の増悪の一因と考えられる。また、ALSモデルマウスのアストロサイトにおいて過剰産生されるサイトカインTGF-beta1はその病勢増悪因子であることを明らかにした。さらに、ALSにおける運動ニューロン(MN)のサブタイプ選択性変性でのオステオポンチン(OPN)の役割を解析するため, OPNのMNマーカーとしての有用性およびALSマウスにおけるMN脆弱性との関連を検討した。OPNは,近年注目されている白筋(FF)タイプMNマーカーであるMMP-9とは異なる細胞集団に発現していた。また,赤筋及び白筋への逆行性神経トレーサー注入による運動単位特異的な標識,および筋線維タイプの分別染色により, OPNは赤筋(FR/S)タイプMNに特異的に発現することを見出した。

ALSマウス各病期の脊髄における免疫染色では,病気の進行に伴いMMP-9陽性MNの数が最初に減少し,その後OPN陽性MNの数が減少する傾向が見られた。またALS発症前及び発症期において,野生型マウスではほとんど観察されないOPN及びMMP-9共陽性のMN(二重陽性MN)が観察された.この二重陽性MNは, FFタイプMNの変性の後に代償的にリモデリングしたFR/S MNであることを確認した。本研究では筋萎縮性側索硬化症(ALS)を病態モデルシステムとして、神経変性に対する生体応答の主役としてのグリア細胞による変性神経細胞の認識機構や生体応答機構の解明を目指す。自然免疫関連遺伝子であるTRIF依存性のToll様受容体経路の神経変性における役割を検討し、変性ニューロン、グリア細胞の認識、応答経路を探索した。TRIFを欠損したALSマウスでは、疾患進行が著しく加速し、脊髄への免疫細胞の浸潤が著明に減少するとともに、異常な形態を呈し、Nox2の発現が上昇したアストロサイトが病巣に蓄積していることを見いだした。これらの結果から、TRIF経路はALSにおけるアストロサイトの恒常性維持に重要であることが示唆された。また、ALSマウス、患者のアストロサイトで過剰産生される抑制性サイトカインTGF-β1は、病勢増悪因子であることを見いだし、TGF-βシグナル阻害剤の投与によりALSマウスの生存期間を延長させることを見いだした。ALSにおける運動ニューロン(MN)のサブタイプ選択性変性でのオステオポンチン(OPN)の役割を解析した。OPNは、ALSにおいて変性抵抗性の赤筋(FR/S)タイプMNで特異的発現が見られたが、これはALSで脆弱とされる白筋(FF)タイプMNでのMMP-9の高発現とは対照的であった。ALS発症前及び発症期において,野生型マウスではほとんど観察されないOPN及びMMP-9共陽性のMN(ダブルポジティブMN)が観察された。このダブルポジティブMNでは, OPNが自己受容体(αvβ3インテグリン)にオートクライン作用をもたらし、MMP-9の発現上昇を介したERストレス上昇を誘導することで、MNの脆弱性を高めることを見い出した。この結果から、ALSにおける第2波神経変性にOPNが関与することが示された。本研究では筋萎縮性側索硬化症(ALS)を病態モデルシステムとして、神経変性に対する生体応答の主役としてのグリア細胞による変性神経細胞の認識機構や生体応答機構の解明についての研究を行った。グリア細胞関連の病勢悪化因子として、自然免疫関連分子のTRIF,サイトカインTGF-β1を同定した。さらに、免疫・炎症修飾物質として知られるオステオポンチン(OPN)が、ALSで神経変性抵抗性の運動神経に特異的に発現し、運動神経変性に伴って周囲に放出されて神経炎症を修飾することを見いだした。本研究では筋萎縮性側索硬化症(ALS)を病態モデルシステムとして、神経変性に対する生体応答の主役としてのグリア細胞による変性神経細胞の認識機構や生体応答機構、病巣の伝播機構の解明を目指す。自然免疫アダプター蛋白TRIFを欠損したSOD1G93A
自分の未来に対するイメージとキャリア発達の関係に関する研究

1,研究目的日本の若年層の自分の未来に対するイメージについて、心理学的な尺度を用いて検討することは、学校現場におけるキャリア教育の実践に役立つものと考えられる。そこで、本研究では中学校段階から大学段階の学生の自分の未来イメージの関する研究を進めることにした。特に本研究では日本でも諸外国でも先行研究の少ない4コマ描画法による新しい尺度「自分の未来イメージ」の開発を試みる。2,研究方法中・高・大学生1,200名を対象に質問紙調査法による集合調査を実施し、中学生401名、高校生338名、大学生371名から回答を得た(有効回答率92.5%)。質問紙については、自分の未来イメージを2040歳代、4060歳代、6080歳代、80歳代以上に4分割にし、描画法を用いて行った。3,研究成果全ての自分の未来イメージの年齢段階(2040歳代、4060歳代、6080歳代、80歳代以上)において中・高・大学生の発達段階ごとの相違が見られ、発達段階が進むに従って、楽観的傾向が減少し、認識不能な状況が増加する傾向が認められた。また、どの発達段階においても、未来イメージの年齢段階ごとの相違が見られ、年齢段階が進むにしたがって、楽観的傾向が減少し、認識不能な状況が増加する傾向が認められた。また、このような未来イメージに、進路成熟が影響を与えており、4060歳代のイメージには職業進路成熟が楽観的傾向に正の影響を与え、6080歳代においては、人生進路成熟が悲観的傾向に負の影響を及ぼすことが明らかになった。また、特性的自己効力感においても、040歳代、4060歳代、80歳代以上の楽観的傾向に正の影響を与え、4060歳代の悲観的傾向に負の影響を及ぼすことが明らかになった。このことから、進路成熟や特性的自己効力感を高めることが楽観的に未来のイメージ捉えさせる上で重要であることが明らかになった。一方、これらの自分の未来に対するイメージは、社会人に対するイメージと関連性があり、楽観的傾向を示す学生はポジティブな社会人イメージを持ち、悲観的傾向を示す学生はネガティブな社会人イメージを持ち、認識不能な傾向を示す学生は、社会人に対するイメージも判定不能な傾向を示していた。これらの結果は、発達段階に応じて計画的にキャリア教育を展開すること重要性を示唆しており、学校段階ごとにキャリア教育を取り組み方を工夫することの重要性を示していると考えられる。
神経発達障害におけるインターフェロン誘導性膜タンパク質IFITM3の機能解明

妊婦のウイルス感染は胎児の脳・神経発達に影響し、統合失調症の発症リスクを高めるが、その分子機構はほとんどわかっていない。本研究では、新生仔マウスに合成二本鎖ポリヌクレオチド(polyI:C)を投与した周産期擬似ウイルス感染モデルを用いて、その神経発達障害の分子機構をインターフェロン誘導性膜タンパク質(IFITM3)の役割を中心に解析した。その結果、polyI:C処置によりアストログリア細胞の初期エンドソームにIFITM3が誘導され、神経-グリア細胞相互作用を介して神経発達を障害することが示唆された。妊婦のウイルス感染は胎児の脳・神経発達に影響して統合失調症の発症リスクを高めるが、その分子機構はほとんどわかっていない。本研究の目的は、新生仔期の合成二本鎖ポリヌクレオチド(polyI:C)処置により誘発されるマウスの神経発達障害におけるインターフェロン誘導性膜タンパク質(IFITM3)の役割を解明することである。平成22年度は次の4項目について検討した。1. IFITM3のインビトロ機能解析:PolyI:C処置したアストログリア細胞から産生されるグリア因子(polyI:C-ACM)の処置によりマウス海馬由来の初代培養神経細胞の軸索、樹状突起およびスパインの形成が抑制された。一方、polyI:C-KOマウス由来グリア細胞のpolyI:C-ACMには神経発達阻害作用は認めらなかった。2. IFITM3-KOマウスの行動薬理学的解析:PolyI:C処置マウスでは新奇物体認知記憶試験において障害が認められたが、IFITM-3-KOマウスにpolyI:C処置をしても認知記憶障害は誘発されなかった。3. IFITM3-KOマウスの神経化学的解析:PolyI:C処置マウスの前頭葉皮質において神経細胞の樹状突起マーカーであるMAP2タンパクの発現低下が認められたが、IFITM-3-KOマウスにpolyI:C処置してもMAP2の減少は認められなかった。4.神経発達障害仮説に基づく新しい抗精神病薬の創薬:PolyI:C処置モデルマウスの統合失調症様行動障害は、ハロペリドール、クロザピン、D-セリンにより改善した。以上の結果より、polyI:C神経発達障害にはアストログリア細胞に誘導されるIFITM3が重要な役割を果たしていることが示唆された。平成23年度は以下の研究成果を得た。1.IFITM3のインビトロ機能解析:PolyI:C処置によりアストログリア細胞から産生されるグリア因子を同定するために、polyIC処置グリア細胞条件培地(polyI:C-ACM)に含まれるタンパク因子をLC-MS/MSを用いて網羅的に解析し、IFITM3の下流で神経発達に関与する候補分子を同定した。また、polyI:C処置したアストログリア細胞およびIFITM3を過剰発現したCOS7細胞において、IFITM3は初期エンドソームに特異的に発現し、クラスリン依存性および非依存性エンドサイトーシスを抑制した。2.IFITM3-KOマウスの脳病理解析:ゴルジ染色によりpolyI:C処置マウスの前頭葉皮質第II/III層の錐体神経細胞の形態を解析した。PolyI:C処置により野生型マウスではスパイン数の減少が認められたが、IFITM-3-KOマウスではスパイン数の変化は認められなかった。3.GFAPプロモーター制御下にアストログリア細胞にIFITM3を過剰発現するGFAP/IFITM3-TGマウスの作製:常法ではIFITM3-TGマウスを得ることが困難であった。そこで、ウイルスベクターを用いて新生仔マウスおよび成獣の大脳皮質アストログリア細胞にIFITM3を過剰発現させるため、ウイルスベクターの構築に着手した。平成24年度は以下の研究成果を得た。1. IFITM3下流シグナルの解析: PolyI:C処置によりアストログリア細胞から産生されるグリア因子としてMMP-3およびFstl1を同定した。また、polyI:C処置によるアストログリア細胞の細胞外Fstl1の増加はIFITM3の発現に依存していた。2. IFITM3結合タンパク質の同定: PolyI:C処置したアストログリア細胞、polyI:C処置

マウス脳およびIFITM3を過剰発現させたCOS7細胞を材料としてIFITM3結合タンパク質の同定を試み、数種の候補分子を見出した。3. GFAPプロモーター制御下にアストログリア細胞にIFITM3を過剰発現するGFAP/IFITM3-TGマウスの作製:遺伝子導入を確認できたマウスを得た。また、レンチウイルスベクターをGFAP/IFITM3を組み込んだウイルスベクターの構築に成功した。開発を目指したGFAP/IFITM3-TGマウスの作製が困難であったが、これは想定の範囲内であり、代替法としてウイルスベクターを用いたin vivo発現系を構築中である。その他の実験は、概ね順調に進展している。24年度が最終年度であるため、記入しない。当初の研究計画に従い、IFITM3下流シグナルの解明を目指す。また、polyI:C処置マウスの脳神経発達の異常がIFITM3過剰発現マウスで再現できるかどうか検討する。
通信機能縮退型のNoCルータを用いた非対称ルーティング法の確立

通信機能縮退型のネットワークオンチップ(NoC)ルータの構成方式を解明し,これを用いた非対称なルーティングの実現方法を確立することを目的に,以下の研究を行った.1.2次元メッシュ結合のNoCに対する非対称なルーティング法の開発:研究代表者らが開発したパケットの進行方向の制限に基づく既存の耐故障ルーティング手法をもとに,通信機能が非対称なルーティング法を開発した.本手法では,通信チャネルを単位とした新たな故障モデルを提案し,デッドロックと呼ばれる通信不全状態に陥ることを回避するために,複数の故障ブロック(FB)を定義するアプローチをとった.計算機シミュレーションによる性能評価を行い,既存手法と比較して,故障および不使用ルータ数を最大で約91%,パケット転送時の平均遅延を最大で約93%削減可能であることを明らかにした.2.通信機能の縮退を可能にするNoCルータの開発:ルータ内で多くの回路面積を専有する入力バッファに着目し,入力バッファのサイズを縮退可能なNoCルータを考案した.本ルータを用いることにより,従来では故障扱いとなるルータを通信機能が部分的に縮退したルータとして扱うことが可能になる.本ルータの縮退機能を既存の耐故障ルーティング法に組み込み,計算機シミュレーションを行った結果,故障および不使用ルータ数を最大で84%,パケット転送時の平均遅延を最大で約87%削減可能であることを明らかにした.さらに,本ルータの回路設計を行い,縮退機能が回路上で正常に動作することを確認した.今年度の目標は,進行方向の制限に基づく非対称ルーティング法を実現する基本方針を確立することであり,これは上記で報告した通り,概ね順調に展開しているものと考える.今年度に開発した非対称なルーティング法の改善を行う.すなわち,各ルータ内で許容可能な故障通信チャネル数を増加させることにより,さらなる性能の向上を図る.また,本手法の実装に必要な通信機能縮退型のルータ回路を設計する.さらに,本手法を3次元メッシュなどの他のネットワークに適用して,広く手法の効果を検証する.通信機能縮退型のネットワークオンチップ(NoC)ルータの構成方式を解明し,これを用いた非対称なルーティングの実現方法を確立することを目的に,以下の研究を行った.1.2次元メッシュ結合のNoCに対する非対称なルーティング法の開発:研究代表者らが開発したパケットの進行方向の制限に基づく既存の耐故障ルーティング手法をもとに,通信機能が非対称なルーティング法を開発した.本手法では,通信チャネルを単位とした新たな故障モデルを提案し,デッドロックと呼ばれる通信不全状態に陥ることを回避するために,複数の故障ブロック(FB)を定義するアプローチをとった.計算機シミュレーションによる性能評価を行い,既存手法と比較して,故障および不使用ルータ数を最大で約91%,パケット転送時の平均遅延を最大で約93%削減可能であることを明らかにした.2.通信機能の縮退を可能にするNoCルータの開発:ルータ内で多くの回路面積を専有する入力バッファに着目し,入力バッファのサイズを縮退可能なNoCルータを考案した.本ルータを用いることにより,従来では故障扱いとなるルータを通信機能が部分的に縮退したルータとして扱うことが可能になる.本ルータの縮退機能を既存の耐故障ルーティング法に組み込み,計算機シミュレーションを行った結果,故障および不使用ルータ数を最大で84%,パケット転送時の平均遅延を最大で約87%削減可能であることを明らかにした.さらに,本ルータの回路設計を行い,縮退機能が回路上で正常に動作することを確認した.今年度の目標は,進行方向の制限に基づく非対称ルーティング法を実現する基本方針を確立することであり,これは上記で報告した通り,概ね順調に展開しているものと考える.今年度に開発した非対称なルーティング法の改善を行う.すなわち,各ルータ内で許容可能な故障通信チャネル数を増加させることにより,さらなる性能の向上を図る.また,本手法の実装に必要な通信機能縮退型のルータ回路を設計する.さらに,本手法を3次元メッシュなどの他のネットワークに適用して,広く手法の効果を検証する.次年度使用額が生じた理由は,主に,成果発表計画の部分的な変更(1件の発表を次年度に変更)による.次年度(2019年度)では,本年度未使用額を成果発表旅費として活用し,研究を推進する予定である.
脳内NO/プロスタグランジン生合成系の中枢性交感神経系賦活機構における役割

すでに私たちは、胃酸分泌および血漿カテコールアミン値を指標に、脳内プロスタクランジン(PG)系が中枢性に交感神経系を賦活することを報告している(J.Pharmacol.Exp.Ther.,1988;Br.J.Pharmacol.,1995,1996)。さらに胃酸分泌を指標に、サイトカインの一つであるインターロイキン1β(IL-1β)が脳内PG系を介して交感神経系を賦活することも報告した(Eur.j.Pharmacol.,1995)。近年、IL-1βは炎症との関連で一酸化窒素(NO)-PG系に関与することが数多く報告されている。そこで今回私たちは、このIL-1β-NO-PG系が中枢性交感神経賦活機構にも関与するか否かを、胃酸分泌および血液カテコールアミン値を指標に検討した。[研究方法]ウレタン麻酔したラットを用い、脳室内に投与したIL-1βおよびNO供与体[Sodium nitroprusside(SNP),3-Morpholinosydnonimine(SIN-1)]の血漿カテコールアミン値および迷走神経性胃酸分泌に及ぼす影響を検討した。迷走神経性胃酸分泌は胃レベルにおいて胃交感神経系の賦活によりアドレナリンα受容体を介して抑制される。血漿中のカテコールアミンは、アルミナ抽出したのち高速液体クロマトグラフィーを用いて電気化学検出に測定した。[実験成績](1)IL-1βは血漿ノルアドレナリン(NA)値のみを選択的に上昇させた。この作用はNO合成酵素阻害薬(1-NAME)およびNO消去薬(オキシヘモグロビン)の脳室内投与,シクロオキシゲナーゼ阻害薬インドメタシンの脳室内前処置により消失した。(2)脳室内に投与したSNPおよびSIN-1は迷走神経の電気刺激により増加した胃酸分泌を抑制し、この抑制作用はインドメタシンの脳室内前処置、内臓神経切除術、およびアドレナリンα受容体遮断薬フェントラミンの筋肉内投与により消失した。(3)脳室内に投与したSIN-1は血漿アドレナリン(Ad)およびNA値を上昇させた(Ad増加>>NA増加)。このAdおよびNA値増加作用は脳室内に前処置したインドメタシンにより消失し、脳室内に前処置したトロンボキサンA2合成酵素阻害薬フレグレレイトはAd増加を選択的に阻害した。[結論]脳内NO系はアラキドン酸カスケード系を介して交感神経-副腎髄質系を活性化する。IL-1βは脳内NO-PG(E2)系を介して交感神経系を選択的に活性化する。脳内トロンボキサン系は副腎髄質系賦活に選択的に関与することが推測される。

一酸化窒素(NO)は、血管系のみならず中枢神経系においても重要な役割を担っていること、さらにセカンドメッセンジャーとの関連ではグアニル酸シクラーゼのみならずシクロオキシゲナーゼをも活性化することが明らかになってきた。私たちは胃酸分泌を指標に、脳内プロスタグランジン(PG)系が中枢性に交感神経系を賦活すること、さらにサイトカインの一つであるインターロイキン1β(IL-1β)が脳内PG系を介して交感神経系を賦活することを報告している。そこで今回、血液カテコールアミン値を指標に、IL-1βの中枢性交感神経賦活機構におけるNO系の関与の有無を検討した。研究方法;ウレタン麻酔したウイスター系雄性ラットの脳室内にIL-1βを投与した後経時的に動脈血を採取した。血漿中のカテコールアミンは、アルミナ抽出したのち高速液体クロマトグラフィーシステム(ポンプ、カラムオ-ブン、デガッサー、電気化学検出器)を用いて測定した。実験成績;(1)IL-1βは、用量依存的(50-200ng/ラット)に血漿ノルアドレナリン(NA)値のみを上昇させた。(2)IL-1β(100ng/ラット)によるNA値上昇作用は、一酸化窒素(NO)合成酵素阻害薬(1-NAME)およびNO消去薬(オキシヘモグロビン)の脳室内投与により消失した。(3)シクロオキシゲナーゼ阻害薬であるインドメタシン脳室内前処置はIL-1β(100ng/ラット)による血漿NA値上昇作用を消失させた。(4)脳室内投与1-NAMEは、脳室内投与プロスタグランジンE2(100ng/ラットによる血漿NA値上昇作用に無影響であった。結論;脳室内に投与したIL-1βは、まずNOを生成し、続いてNOによるPG合成を介して中枢性に交感神経系を賦活することが推測される。昨年度私たちは、血液カテコールアミン値を指標に、サイトカインの一つであるインターロイキン1βの脳室内投与が中枢性に交感神経系を賦活すること、この過程で脳内一酸化窒素(NO)-プロスタグランジン(PG)系が関与することを報告した。そこで今年度はラット脳室内に種々のNO供与体を投与し、胃酸分泌および血液カテコールアミン値を指標に、中枢性交感神経賦活機構におけるNO系の役割を解析した。迷走神経性胃酸分泌は交感神経系の賦活によりアドレナリンα受容体を介して抑制される(J.Pharmacol.Exp.Ther.,1983)。[実験成績](1)脳室内に投与したSNPおよびSIN-1は迷走神経の電気刺激により増加した胃酸分泌を抑制した。この抑制作用はシクロオキシゲナーゼ阻害薬インドメタシンの脳室内前処置、内臓神経切除術、およびアドレナリンα受容体遮断薬フェントラミンの筋肉内投与により消失した。(2)脳室内に投与したSIN-1は血漿アドレナリン(Ad)およびノルアドレナリン(NA)値を上昇させた(Ad増加>>NA増加)。このAdおよびNA値増加作用は脳室内に前処置したインドメタシンにより消失した。一方、脳室内に前処置したトロンボキサンA2合成酵素阻害薬フレグレレイトはAd増加を選択的に阻害した。[結論]脳内においてNOはアラキドン酸カスケードを活性化して中枢性交感神経-副腎髄質系賦活機構に関与する。脳内PGE2が交感神経系を選択的に活性化することはすでに報告しているが、脳内トロンボキサンA2が副腎髄質系を選択的に活性化することが推測された。