hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
耐放射線性能を有する高時間高位置分解能中性子検出素子の開発

これは中性子検出素子として、高分解能(位置・時間)・低コストの中性子検出器の開発を目的とした研究である。この画素をホウ素から水素を含む材料に変更することにより、中性子を広範囲のエネルギーで検出することができ、衛星等に搭載可能な中性子検出装置を製造することができる。本研究では、シリコン画素検出器の32種類の画素の静特性データを取得した。また、2種類の画素を組み合わせて同一基板上に5つの回路を形成し、各光信号を入力して、シリコン画素の出力を確認した。また、アナログ値読み取り素子として、画素サイズ7μm×30μm角の330k画素の評価回路を作製し、LED光による動作を確認することができた。中性子検出用素子として高位置分解能(100um未満)、高時間分解能(10nsec)、耐放射線性能、低消費電力、小型、低価格の特徴を併せ持つ中性子検出器を作るための検出素子の開発を行った。この素子をベースに中性子コンバータをボロンから水素を含んだ物に変える事で広範囲のエネルギーに渡り中性子の検出が可能になる。平成26年度は先ずはじめに関係者と仕様を決定し、それに基づいて回路図の作成を行った。回路図は回路シミュレーション装置を用いて仕様に沿って動作をするかを細部にわたってシミュレーションを行い、制作しようとする回路に問題が無いことを確認後に商用プロセスを利用して評価用のサンプルとしてシリコンピクセル関連、アナログ値読み出し用、低雑音化ピクセル読み出しと3種類の集積回路を制作した。集積回路をサブミットしている間には集積回路が出来上がってきた時のテストの為の回路図や集積回路から外部に配線する為のボンディング仕様書、テスト回路タイミングチャートなどを準備した。平成27年度はこれらの評価用サンプル集積回路をテスト基板に実装して通常のテストに加え冷却テストやJ-PARCでのビームテストなどを行った上でそれぞれの仕様に沿ったデータを確認する。中性子検出用素子として高位置分解能(100um未満)、高時間分解能(10nsec)、耐放射線性能、低消費電力、小型、低価格の特徴を併せ持つ中性子検出器を作るための検出素子の開発を行っている。これにより、従来の中性子検出器の置き換えだけでなく、衛星等に搭載可能な中性子検出装置が作成可能になり、従来の加速器をベースにした実験のみならず、宇宙等でも用意に中性子を測定できる。昨年度までに制作した3種類の回路サンプル中2種類についての評価は終了し、現在は低雑音化ピクセル読み出し回路の評価中である。アナログ値読み出し素子として1ピクセルサイズ7um x 30um角330kピクセル数の評価用サンプルのテスト基板への実装および動作確認を行い、それぞれのピクセルがLED光に対し反応しているのを確認できた。が、そのデータをアナログ値読み出しの為のADCに接続するコネクタの入手に時間が掛かり研究期間内での読み出しには至らなかった。現在、アナログ値読み出しのプロトコルを開発中である。研究期間全体では先ずシリコンピクセル検出器の静特性評価用サンプルにて総数32種類のPチャネル型、Nチャネル型トランジスタでのサイズやゲート幅を変えたピクセルのデータを取得してピクセルの違いなどを常温での評価や27°Cから-50°Cまでの冷却時の静特性データに対しても評価することができた。これらは今後シリコンピクセル検出器を制作する上でのピクセル選択において有用である。次に低雑音化ピクセル読み出し回路サンプルはピクセルの組み合わせを2種類ずつ組み合わせたものの5回路を同一基板内で評価できる回路で、それぞれ各ピクセルのLED光の入力に対する出力信号の出力の確認とそれらのGAINを評価することができた。また、常温から-40°Cまでの温度依存性に対しての出力信号の変化を各ピクセルについて評価することが出来た。これらの事から要求される入力感度によっての構成を予め決定することができる。今後はアナログ値読み出し素子評価用サンプルのプロトコル部を動作するようにし放射線耐性及び時間分解能の確認を行い、ガンマ線の検出効率の評価をおこなって従来の検出器と比較してガンマ線の検出効率を抑制できることを実証していく。本年度は、シリコンピクセル検出器の静特性評価用サンプル、アナログ値読み出し素子を1ピクセルサイズ7um x 30um角330kピクセル数の評価用サンプル、及び低雑音化ピクセル読み出し回路サンプルの3種類を制作した。現在製作したピクセル集積回路のテスト回路基板の評価中である。テスト基板での評価終了後に本研究ではピクセル読み出し回路をJ-PARCビームラインモニター後方に据え付けてオフリーク電流の変化を測定して10KGy以上の放射線性能の検証を行う。それらを基に放射線耐性のテストとガンマ線に対する感度などのテストを行う。テスト基盤での評価終了後に本研究ではサンプルをJ-PARCビームラインモニターの後方に設置し、オフリーク電流の変化を測定し10kGy以上の放射線性能の検証を行う。

また放射能耐性のテストとガンマ線に対する感度などもテストを行う。ASICは制作したが、テスト基板への部品実装は済んでいなく、その部品の購入および実装代として前倒し支払い請求を行ったが、部品代および実装代が当初予定より少ない金額となり経費の節減が可能となった為。ASICは制作したが、テスト基盤への実装は済んでおらず今年度に評価する予定である。平成28年度の学会等で使用予定である。平成27年度の物理学会等で使用予定である。
後期糖化反応生成物による脂肪細胞の機能修飾と動脈硬化発生における役割の解明

われわれはこれまでに内臓脂肪蓄積に伴う肥満は内臓脂肪細胞からのtumor necrosis factor-α発現亢進を介してインスリン抵抗性を引き起こし動脈硬化の進展において重要な役割を果たすことを明らかにしてきた。また、耐糖能異常において加速的に形成される終末糖化産物(AGE)は血管構成細胞に作用して動脈硬化を惹起する作用を持つことが知られている。本研究はAGEが動脈硬化を進展させるばかりでなくインスリン抵抗性の発症にも関与し得るのではないかと仮定し、AGEの脂肪細胞に対する作用を検討した。3T3-L1繊維芽細胞から脂肪細胞への分化誘導過程中にAGEを添加すると脂肪細胞への分化が抑制された。そこで3T3-L1脂肪細胞にAGEを添加し細胞内への糖取り込み量を検討したところ、糖取り込み量はAGE濃度依存的に減少した。さらにこの作用は抗AGE抗体ならびに抗RAGE抗体の添加により中和されることから、AGEによる脂肪細胞への糖取り込み抑制はAGE-RAGEシステムを介して引き起こされることが示唆された。また、脂肪細胞にAGEを添加すると細胞内のフリーラジカル産生が亢進し、この際monocyte chemattractant protein-1(MCP-1)遺伝子の発現が上昇していた。抗酸化剤であるN-アセチルシステイン存在下で脂肪細胞にAGEを添加すると、AGEによる糖取り込み抑制作用ならびにMCP-1遺伝子発現上昇作用が減衰した。これらの検討から、AGE-RAGEシステムは脂肪細胞におけるフリーラジカル産生の亢進を介してインスリン抵抗性を引き起こすことが示唆される。肥満症はインスリン抵抗性、耐糖能異常などの代謝異常を合併し動脈硬化を進展させる。また、耐糖能異常において加速的に形成される終末糖化産物(AGE)は動脈硬化を惹起する危険因子である。本研究は、AGEのインスリン抵抗性に対する作用を解明することを目的として、脂肪細胞のグルコース(Glu)取り込みに対するAGEの作用を検討した。分化誘導した3T3-L1脂肪細胞にGlu由来AGE(Glu-AGE)を添加し細胞内へのGlu取り込み量を測定したところ、Glu取り込み量はGlu-AGEの濃度依存的に減少した。新規AGE構造体であるグリセルアルデヒド由来AGE(Glycer-AGE)、グリコールアルデヒド由来AGE(Glycol-AGE)について検討した結果、いずれのAGEもGlu取り込み量を抑制し、その抑制の程度はGlu-AGE<Glycer-AGE<Glycol-AGEであった。また、各種AGEを添加した際の3T3-L1脂肪細胞内におけるフリーラジカル量を測定したところ、Glu-AGE<Glycer-AGE<Glycol-AGEの順にフリーラジカル量が増加しており、Glu取り込み抑制の程度と相関していた。AGEによる脂肪細胞へのGlu取り込み抑制効果、ならびにフリーラジカルの産生亢進作用は、抗AGE抗体ならびに抗AGE受容体(RAGE)抗体の添加により消失した。AGEは脂肪細胞上のRAGEを介して脂肪細胞内への糖取り込み能を低下させることから、AGE-RAGE系は脂肪細胞におけるフリーラジカルの産生亢進を介してインスリン抵抗性を増悪させる可能性が示唆された。
正規パターン上の決定木の帰納学習とゲノム情報科学への応用

この研究で得た主たる成果は以下の通りである。1)正規パターン上の決定木の帰納学習:正規パターン上の決定木で生成される言語は、正規パターン言語とco-正規パターン言語の積和形で表されるが、2つの正規パターン言語の積(共通部分)を正例から効率的に帰納学習する問題は難しく未解決である。本研究では、ある制限を付加した深さ2の決定木で生成される言語の包含問題や有限証拠集合等に関する理論的結果を求め、それを用いて正例から決定木を効率的に学習するアルゴリズムを構築した。2)erasing正規パターン言語の和に関するCompactness定理:言語の意味的包含と構文的な包含の等価性を意味するCompactnessの成立は、正規パターンで生成される様々な言語の効果的な帰納学習アルゴリズム構築の重要な鍵である。本研究では、erasing正規パターン言語の和のクラスがCompactnessを有する必要十分条件を組合せ論的な手法で証明した。3)誤情報を含む事例からの近傍推論:誤った事例を含む学習の枠組みとして、近傍推論の枠組みを導入していたが、本研究では論駁推論や極小推論等の従来の学習枠組みとの比較を行い、パターン言語が近傍推論可能であることを示した。4)正規パターン言語の積和の帰納学習:正規パターン言語で生成される様々な言語の帰納学習可能性を調べ、意味的包含と構文的包含との対応関係を求めた。今年度の研究目標は,正例からの正規パターン上の決定木の学習アルゴリズムの開発およびその基礎理論の構築である.1.正規パターン上の決定木の学習アルゴリズムの構築.深さ2の決定木が生成する言語属は,2つの正規パターン言語の共通部分からなる族を含んでいるが,共通部分言語を正例から効率的に学習することが可能か否かはまだ未解決である.本研究では,ある制限を深さ2の決定木に課した族を仮説空間にとり,効率的な学習アルゴリズムを開発した.2.erasing正規パターン言語の有界和の族に関するCompactness定理.κ個のerasing正規パターン言語の和からなる族に対するCompactnessとは,意味的包含関係と構文的包含関係の等価性が成り立つことをいう.与えられた辞令にできるだけ近い(極小な)仮説を生成するためには,仮説空間に含まれる言語の包含問題が重要であり,Compactnessの下ではその問題が文字列の例化・汎化という構文的な問題に帰着できる.Compactnessと使われる定数文字の個数に関する必要十分条件が得られた.この成果は,パターン上の決定木の学習のみならず,サンプル(文字列の有限集合)の極大共通部分列(MCS)を求める問題へも応用可能である.3.誤った事例を含む学習の枠組として既に「近傍推論」を導入したが,本年度は,更に理論的に展開し論駁推論や極小推論など従来の学習の枠組との比較を行い,ALT2001で発表した.1.正規パターン上の決定木の帰納学習問題.正規パターン上の決定木で定義される言語は、決定木の節点に付値された正規パターンの言語またはco-正規パターン言語の積和形で表される。正規パターン言語の和に関しては、Compactness定理(Sato98)により効率的な学習アルゴリズムが構築されているが、積(共通部分)に関しては、理論的成果は何も得られていない。本年度は、与えられたサンプルを含む極小言語を求めるため、等長の条件の下で2つの正規パターン言語の積の包含問題を扱った。先ず、積が空言語となる必要十分条件を求め、各パターンの分割集合の概念を導入し、2つのパターンに対する分割集合の細分割が、包含関係に重要な役割を果たすことを示した。また、2つのパターンの極大例化の長さは元のパターンの長さの高々2倍であることを示し、元の長さ+1の長さを持つ極大例化のみで積言語の包含問題が解決できる正規パターンの性質を解明した。本研究では、アミノ酸配列等に含まれる誤情報を「近傍学習」の枠組みで扱う予定であったが、編集距離等による正例からの近傍学習では、仮説空間が極めて大きくなる等の問題点が生じた。

現在、データマイニング等の方法による知識発見を行っている。上記の内容を含む正規パターンで生成される言語(決定木を含む)の学習及びゲノム情報科学への応用に関する総合報告をイタリアで開催されたBIOCOMP2002の国際会議で行った。2.正例からのerasing正規形式体系の帰納学習.ドイツで開催されたALT2002の国際会議で、k個のerasing正規パターン集合の族が言語の包含に関するCompactness定理であること、及び言語族が正例から多項式時間学習可能であることを発表した。さらに、erasing正規パターン言語を一般化した、空列代入を許すerasing正規形式体系を導入し、2つの節(公理)からなる正規形式体系の正例からの帰納学習問題を検討した。生成される言語は一般には正規パターン言語の無限和で表され、言語族は無限の弾力性を有することがわかった。しかし、族がM有限の厚さを持つこと更に各言語の有限証拠集合の存在を示し、言語族の学習可能性を示した。
幕末期儒者の勤王活動と文事-大橋訥庵を中心に-

平成20年度の研究主題「訥庵の著作と勤王活動」を考えるにあたり、その過程で新たに発見された史料『古筆了伴・安西雲煙/鑑定一件始末』がその前提として非常に重要と認められたため、本年度の研究では本史料の検討に重点を置いた。これは訥庵の養父淡雅の後裔にあたる宇都宮市菊池家所蔵の未紹介史料で、幕府のもとで古筆鑑定を専門職として世襲していた古筆家と、民間書画商である安西雲煙とが弘化3年(1846)に書画鑑定における特権をめぐって争った際の裁判の経過を記録した写本である。なお、本史料が菊池家に伝存する理由は当時淡雅と雲煙が書画鑑定を通して懇意であったことによると考えられる。本史料によれば、雲煙は古筆家が書面鑑定において保有する鑑定証の発行独占権を侵害した廉で訴えられているのだが、その供述内容からは雲煙が文人達と書画鑑定の集会を催し、その集会における鑑定行為が追々評価を高めていく中で権威たる古筆家からの警戒を招いたという経過が見えてくる。すなわち、これは先年度の研究において既に指摘している淡雅や雲煙らの書画鑑定サークルの存在と深い関わりを持つと考えられ、ここから淡雅周辺の文人達が書画鑑定界に大きな影響力を持つ存在として認識されていたこと、さらには同時期の江戸において鑑定市場が成立するほどの書画流行の状況があったことがうかがわれ、こうした状況が訥庵が文人として後々顕在化していく大きな前提となったと考えられる。以上の点から本史料は幕末期の文人研究に新たな視点を提示するものと考え、その内容と意義を明治美術学会において「幕末期の書画鑑定における権威の在処-『古筆了伴/安西雲煙鑑定一件始末』を中心に-」として口頭発表するとともに、『超域文化科学紀要』第13号において「『古筆了伴/安西雲煙鑑定一件始末』解題と翻印」として発表した。2007年度の研究においては、研究主題「訥庵と文事-菊池家のもたらした文化的環境とその意義」に則り、大橋訥庵(文化13年<1816>文久2年<1862>)の養父である大橋淡雅とその周辺の事跡を中心に検討し、主に雑誌論文「富商大橋淡雅の文事と時局」(『近世文藝』86号)を通して、訥庵の勤王活動と文事の前提がその養父の代に既に存在していた可能性を提示することができた。拙稿では商家としての家業の傍ら書家および書画収集家・鑑定家としても知られた淡雅の文人としての姿に深く分け入ることによって、この一見位相の異なる商家と儒者の結びつきには文芸活動とその周囲の結社の存在が大きく関わっていたことを示した。具体的には、淡雅は本業の傍ら書画収集や鑑定を趣味とし、当時の江戸の文芸界を牽引した渡辺畢山(田原藩家老・画家)や立原杏所(水戸藩士)、安西雲煙(書画商・書画鑑定家)といった人々と書画鑑定サークルを結成して名声を得、更には渡辺畢山が蛮社の獄で逮捕されるとそのサークルの単位で畢山救出活動を展開するという時局的な行動にも踏み込んでいたことが明らかとなった。このことから淡雅らの天保期(183043年頃)の文人サークルが幕末期の政治的結社の初期的な姿であった可能性を示し、これがその後勤王活動に適進する一方で文人としても活躍することとなる訥庵の足跡の原点であった可能性を提示した。こうした研究の傍ら、訥庵や淡雅に関する資料整理のために各地の図書館ならびに淡雅の後喬にあたる宇都宮市菊池家において調査を行っており、その成果は上記論文にも反映されている。以上のような進展を踏まえ、今後は訥庵の文芸活動と政治活動の連関を明らかにしつつ多面的な訥庵像を提示することを目的として研究を進めていきたい。

以上の点から本史料は幕末期の文人研究に新たな視点を提示するものと考え、その内容と意義を明治美術学会において「幕末期の書画鑑定における権威の在処-『古筆了伴/安西雲煙鑑定一件始末』を中心に-」として口頭発表するとともに、『超域文化科学紀要』第13号において「『古筆了伴/安西雲煙鑑定一件始末』解題と翻印」として発表した。
炎症性腸疾患の免疫応答異常とエピゲノム機構

炎症性腸疾患(潰瘍性大腸炎、クローン病)は近年著しい増加傾向にある若年発症の慢性疾患で、消化管局所の免疫応答異常を特徴とする。本研究ではエピゲノムの視点から炎症の重症化機構の解明を目指した。炎症局所より分離した少数の細胞を用いてクロマチン免疫沈降(ChIP)を行う条件を確立し、ヒストンメチル化修飾(H3K4me3、H3K9me3、およびH3K27me3)を次世代シークエンサーを用いて網羅的に解析した。バイオインフォマティックス解析の結果、炎症細胞において疾患特異的異常を見出した。炎症性腸疾患は近年著しい増加傾向にある若年発症の慢性疾患で、消化管局所の免疫応答異常を特徴とする。申請者はこれまでに、炎症消化管における免疫細胞の細胞表面分子の発現異常と、その原因となるエピジェネティック変化を見出している。炎症性腸疾患は長期にわたり腸炎の再燃と寛解を繰り返し、慢性化した患者には治療抵抗性となり、炎症が制御不能に陥り手術適応に至る場合がある。そこで、本研究ではエピゲノムの視点から炎症の重篤化機構の解明を目指している。炎症性腸疾患である潰瘍性大腸炎、クローン病、および対照として正常大腸粘膜よりCD33陽性樹状細胞/マクロファージ、CD3陽性T細胞をそれぞれ分離し、申請者らが確立したスモールスケールクロマチン免疫沈降(ChIP)法に適した条件で細胞を固定後、抗ヒストンメチル化(H3K4、H3K9、H3K27)抗体を用いたChIP法を行い、得られたDNAから作製したライブラリーを次世代シークエンサーを用いた網羅的シークエンスにより解析した。また同時に抽出したDNAおよびRNAを用い、MeDIP-seq法によるメチローム解析、serial analysis of gene expression (SAGE)-seq法によるトランスクリープトーム解析を施行した。各々のエピジェネティック修飾変化についてバイオインフォマティックスによる統合解析中であるが、炎症関連遺伝子の発現に関連する細胞種特異的エピゲノム変化を見出している。申請者はこれまでに炎症消化管における免疫細胞の細胞表面分子の発現異常と、その原因となるエピジェネティック変化を見出していおり、本研究ではエピゲノムの視点から炎症の重篤化機構の解明を目指している。前年度に引き続き、炎症性腸疾患である潰瘍性大腸炎、クローン病、および対照として正常大腸粘膜よりCD33陽性樹状細胞/マクロファージ、CD3陽性T細胞をそれぞれ分離し、申請者らが確立したスモールスケールクロマチン免疫沈降(ChIP)法により、ヒストンメチル化修飾(H3K4me3、H3K9me3、H3K27me3)を次世代シークエンサーを用いて網羅的に解析した。また同一症例の検体を用いてメチローム解析、serial analysis of gene expression (SAGE)-seq法によるトランスクリプトーム解析を施行した。本年度はこれまでに蓄積した各々のエピジェネティック修飾の網羅的プロファイル、遺伝子発現の網羅的プロファイルをバイオインフォマティックス手法を用いて統合解析した。その結果、潰瘍性大腸炎ではプロモータ領域においてH3K4me3またはH3K27me3修飾を受ける遺伝子数が顕著に増加していることを見出した。特にCD33陽性樹状細胞/マクロファージにおいて、H3K4me3とH3K27me3両方の修飾をプロモーター部に有する遺伝子数の増加が著明であった。これらの変化は遺伝子発現変化とは関連しなかったことから、潰瘍性大腸炎では特定の遺伝子の発現制御領域にエピゲノム異常が生じるというより、エピジェネティック修飾機構そのものが病的であることが明らかになった。本研究では免疫細胞におけるエピゲノム異常の探索より炎症の重篤化機構の解明を目指している。前年度に引き続き、ヒストンメチル化修飾(H3K4me3、H3K9me3、およびH3K27me3)を次世代シークエンサーを用いて網羅解析したデータのバイオインフォマティックス解析を進め、CD33陽性樹状細胞/マクロファージにおいて、特にH3K4me3 (活性化マーカー) +H3K27me3 (発現抑制マーカー)のいわゆる二価修飾と疾患との関連を見出した。疾患特異的H3K4me3+H3K27me3二価修飾と遺伝子発現変化との間に関連は見出されなかったことから、潰瘍性大腸炎においてはエピジェネティック修飾機構そのものが病的であると考えられた。そこで、エピジェネティック修飾関連遺伝子の発現を、次世代簡易シークエンサーIon Protonを用いたAmpli-seq法を用いて測定する系を確立した。潰瘍性大腸炎においてはH3K4me3 writers、H3K27me3 writersの発現亢進と、一部のH3K27me3 erasersの発現低下が顕著であり、これらが疾患に関連する病的エピジェネティック修飾機構の原因と考えられた。更に、正常と潰瘍性大腸炎で発現が有意に異なる遺伝子の発現プロファイルを用い、潰瘍性大腸炎とクローン病のクラスター解析を行ったが、両者に違いは認められなかった。

炎症局所より分離した少数の細胞を用いてクロマチン免疫沈降(ChIP)を行う条件を確立し、ヒストンメチル化修飾(H3K4me3、H3K9me3、およびH3K27me3)を次世代シークエンサーを用いて網羅的に解析した。バイオインフォマティックス解析の結果、炎症細胞において疾患特異的異常を見出した。個人差の大きい臨床検体を用いた網羅的解析で、バイオインフォマティックス手法を駆使して疾患に特徴的な変化を見出したことは、目覚ましい進歩である。消化管免疫学これまでの研究から潰瘍性大腸炎の免疫細胞(T細胞、樹状細胞/マクロファージ)では、特定の遺伝子の発現制御領域にエピゲノム異常が生じるというより、エピジェネティック修飾機構そのものが病的であることが明らかになったため、潰瘍性大腸炎に特徴的なエピジェネティック修飾変化を引き起こす因子を探索する。エピジェネティック修飾関連遺伝子の発現を調べるともに、正常消化管組織より分離した粘膜固有層単核細胞(LPMC)に、炎症性メディエーター(サイトカイン、ケモカイン等)、炎症に伴う腸内細菌叢変化を反映する菌体成分・菌代謝物(LPS、酪酸等)等の過剰添加ないし除去(飢餓状態)培養を行い、疾患に特徴的な異常が再現されるか否かを検証する。臨床検体を用いた研究においては研究目的に使用できる標本量に限りがあり、このことが研究推進のネックになる場合が多々あるが、これまでは1千万1億細胞は必要とされていた網羅的エピゲノム解析のためのChIP法を、本研究ではヒト検体より分離した免疫細胞(T細胞、樹状細胞/マクロファージ)を用いて、10万個以下の非常に少数の細胞数で達成した点は、目覚ましい進歩である。炎症性腸疾患で見出された免疫細胞(T細胞、樹状細胞/マクロファージ)におけるヒストン修飾(H3K4、H3K9、H3K27等のメチル化)異常、DNAメチル化異常と、転写制御および細胞機能との関連について検討する。また、直接発現には関連しなくても、慢性化・重篤化に関連する変化が無いか、更にバイオインフォマティックス解析を進める。
口腔・咽頭内残留の定量的評価と舌圧との関連

呼気に含まれる香気量を鼻腔や口腔から測定することにより,口腔・咽頭残留量を評価する方法を考案した.まず被験者の口腔内に香料を保持させて口腔からの呼気に含まれる香気量を測定した.その結果,口腔内保持させている間,量依存的に香気量は上昇し,呼気からの香気量測定は口腔残留評価に有用であると考えられた.次に,香気量による咽頭腔内残留の推定を行った.被験者の咽頭内にそれぞれ0.2,0.4,0.6mlの試料を注入し,120秒間嚥下せずに口腔・咽頭内に保持し,その後嚥下するように指示をした.その結果試料が咽頭内に残留している間の香気量と咽頭残留量には,高い正の相関関係が見られた.嚥下後誤嚥は,梨状窩や喉頭蓋谷など咽頭内に残留したものや口腔内に残留した食塊が喉頭内に侵入し,誤嚥に至るものである.しかし,これまで多くの研究において,咽頭内に残留する食塊の定量的評価を行う試みが行われているものの,未だ確立された方法はない.そこで我々は,呼気に含まれる香料の濃度を鼻孔や口腔から測定することにより,口腔咽頭残留量を評価する方法を考案した.本法の特徴は定量的かつ経時的ににおい強度を測定できる装置を用いることにより,非侵襲的かつ定量的に口腔・咽頭残留を測定できることである.装置は新コスモス電機社製ニオイセンサーXP-329IIIRを使用し,口腔・鼻腔からの呼気に含まれるにおい成分量を経時的に測定した.試料としてグレープ香料を使用した.まず,食塊や生体側の要素がレトロネーザルに与える因子について検討を行った.その結果,嚥下直後ににおい強度は上昇したのち徐々に減少し,嚥下5分後には基線近くの値となった.また,におい強度は呼吸に大きく影響を受けていた.試料量の違いは,香気量に影響を与えなかったが,試料量が多いほど最大香気量に達するまでの時間が延長した.また,嚥下圧と同時測定したところ,嚥下圧と香気量には相関が認められ,食品のフレーバーリリースだけでなく嚥下時の咽頭圧が香気量に影響を及ぼしていることが示唆された.次に,香気量による咽頭腔内残留の推定を行った.被験者の口腔咽頭内にそれぞれ0.2,0.4,0.6mlの試料を注入し,120秒間保持させ,その後嚥下するように指示をした.試料注入後(すなわち口腔咽頭内に一定量の試料が残留している状態),すみやかににおい強度は上昇し,維持された.また,嚥下後にはその値は減少し,嚥下5分後には基線近くの値となった.また,試料が口腔咽頭内に残留している間のにおい強度と口腔咽頭残留量には,高い正の相関関係が見られた.呼気に含まれる香気量を鼻腔や口腔から測定することにより,口腔・咽頭残留量を評価する方法を考案した.まず被験者の口腔内に香料を保持させて口腔からの呼気に含まれる香気量を測定した.その結果,口腔内保持させている間,量依存的に香気量は上昇し,呼気からの香気量測定は口腔残留評価に有用であると考えられた.次に,香気量による咽頭腔内残留の推定を行った.被験者の咽頭内にそれぞれ0.2,0.4,0.6mlの試料を注入し,120秒間嚥下せずに口腔・咽頭内に保持し,その後嚥下するように指示をした.その結果試料が咽頭内に残留している間の香気量と咽頭残留量には,高い正の相関関係が見られた.高齢化社会において,加齢や疾患に伴う嚥下障害は誤嚥や窒息を引き起こす可能性があり,大きな問題の一つとなっている.嚥下後誤嚥は,梨状窩や喉頭蓋谷など咽頭内に残留したものや口腔内に残留した食塊が喉頭内に侵入し,誤嚥に至るものである.しかし,これまで多くの研究において,咽頭内に残留する食塊の定量的評価を行う試みが行われているものの,未だ確立された方法はない.そこで我々は,呼気に含まれる香料の濃度を鼻孔や口腔から測定することにより,口腔・咽頭残留量を評価する方法を考案した.本法の特徴は定量的かつ経時的ににおい強度を測定できる装置を用いることにより,非侵襲的かつ定量的に口腔・咽頭残留を測定できることである.本年度は,健常者を用いて口腔・咽頭残留をシミュレートし,その検証を行った.具体的には,口腔・鼻腔からの呼気に含まれるにおい成分量を経時的に測定し,口腔・咽頭内に残留している(香料を含む)

試料の量との相関を解析した.装置は,新コスモス電機社製ニオイセンサーXP-329IIIRを使用した.被験者にはネーザルカニューレを装着し,そのチューブをにおいセンサに接続した.試料として三栄源エフエフアイ社製香料を使用した.被験者の口腔・咽頭内にそれぞれ0.2,0.4,0.6mlの試料を注入し,120秒間嚥下せずに咽頭内に保持し,その後嚥下するように指示をした.注入前60秒,注入後保持120秒,嚥下後300秒間のにおい強度の測定を行った.試料注入後(すなわち口腔・咽頭内に一定量の試料が残留している状態),すみやかににおい強度は上昇した.また,嚥下後(被験者は健常者なので口腔・咽頭内残留量はゼロになったと推定できる)にはその値は減少し,嚥下5分後には基線近くの値となった.また,試料が咽頭内に残留している間のにおい強度と咽頭残留量には,高い正の相関関係が見られた.高齢化社会において,加齢や疾患に伴う嚥下障害は誤嚥や窒息を引き起こす可能性があり,大きな問題の一つとなっている.嚥下後誤嚥は,梨状窩や喉頭蓋谷など咽頭内に残留したものや口腔内に残留した食塊が喉頭内に侵入し,誤嚥に至るものである.しかし,これまで多くの研究において,咽頭内に残留する食塊の定量的評価を行う試みが行われているものの,未だ確立された方法はない.そこで我々は,呼気に含まれる香料の濃度を鼻孔や口腔から測定することにより,口腔・咽頭残留量を評価する方法を考案した.本法の特徴は定量的かつ経時的ににおい強度を測定できる装置を用いることにより,非侵襲的かつ定量的に口腔・咽頭残留を測定できることである.装置は新コスモス電機社製ニオイセンサーXP-329IIIRを使用し,口腔・鼻腔からの呼気に含まれるにおい成分量を経時的に測定した.試料として三栄源エフエフアイ社製香料を使用した.まず,食塊や生体側の要素がレトロネーザルに与える因子について検討を行った.その結果,試料嚥下直後に香気量は上昇したのち徐々に減少し,嚥下5分後には基線近くの値となった.また,香気量は呼吸に大きく影響を受けていた.試料量の違いは,香気量に影響を与えなかったが,試料量が多いほど最大香気量に達するまでの時間が延長した.また,5mlの試料を嚥下した際に個人間変動が最も少なくなった.さらに,嚥下圧と同時測定したところ,嚥下圧と香気量には相関が認められ,食品のフレーバーリリースだけでなく嚥下時の咽頭圧が香気量に影響を及ぼしていることが示唆された.歯科補綴学本年度は,香料嚥下後のレトロネーザルの動態を検証するとともにともに,口腔・咽頭残留の定量的評価法の検証を行った.その結果,香料嚥下後にはレトロネーザルは速やかに上昇し,徐々に減少した.その強度は呼吸運動に影響を受けており,呼吸運動をモニターすることでその影響を排除することが可能となった.さらに,摂取量の違いによる検討を行い5ml嚥下時に個人間変動が最も少なく,今後の実験における条件を決定することができた.また,嚥下後のにおい強度の最大値は嚥下時に咽頭圧に相関していた.試料注入後(すなわち口腔・咽頭内に一定量の試料が残留している状態),すみやかににおい強度は上昇した.また,嚥下後(被験者は健常者なので口腔・咽頭内残留量はゼロになったと推定できる)にはその値は減少し,嚥下5分後には基線近くの値となった.また,試料が口腔・咽頭内に残留している間のにおい強度と口腔・咽頭残留量には,高い正の相関関係が見られた.これらより,本法が残留量を定量的に評価できることが示唆された.おおむね研究計画通りにすすんでおり,得られた結果も想定通りのものであったことから,おおむね順調に進行しているものと考えられる.本年度は,測定装置・シミュレーション手法などを確立するとともに,口腔・咽頭残留の定量的評価法の検証を行った.その結果,試料注入後(すなわち口腔・咽頭内に一定量の試料が残留している状態),すみやかににおい強度は上昇した.また,嚥下後(被験者は健常者なので口腔・咽頭内残留量はゼロになったと推定できる)にはその値は減少し,嚥下5分後には基線近くの値となった.また,試料が咽頭内に残留している間のにおい強度と咽頭残留量には,高い正の相関関係が見られた.これらより,本法が残留量を定量的に評価できることが示唆された.おおむね研究計画通りにすすんでおり,得られた結果も想定通りのものであったことから,おおむね順調に進行しているものと考えられる.本年度の結果から,嚥下時におけるにおい強度の動態,および口腔咽頭残留シミュレーション時の匂い強度の動態を明らかとした.
構造最適化手法を用いた流れ負荷培養内皮細胞における骨格構造の再構築メカニズム

本研究では流れ負荷培養内皮細胞のアクチンフィラメントが再構築される過程をリアルタイムで観察し,同時に有限要素法解析を行い細胞の力学応答のメカニズムを解明することを目的とする.平成14年度では以下の成果を得た.昨年度用いたGFP-アクチン融合ベクタに加えて,本年度はRFP-FAT融合ベクタを遺伝子導入した.FATとはFocal Adhesion Targetingの略称であり,これにより細胞底面の焦点接着斑の挙動を観察できるため,アクチンフィラメント挙動と併せて内皮細胞の力学応答をより詳細に観察できる.これらの遺伝子を培養ウシ内皮細胞に遺伝子導入し,流れによるせん断応力を5時間にわたって負荷し,共焦点レーザ顕微鏡によりアクチンフィラメントおよび焦点接着斑の挙動を経時的に観察した。その結果,接着斑は流れの方向へ配向し,アクチンフィラメントの収縮に伴い移動する様子が観察された.また,焦点接着斑の間を連結するようにアクチンフィラメントが新たに形成されていく様子も観された.以上のことより,接着斑とアクチンフィラメントの相互関係が流れ負荷内皮細胞の形態変化に深く関与していることが示された.また,細胞骨格構造を模擬した有限要素モデルを構築した.成長の構成則に代表される構造最適化のアルゴリズムを導入して計算を行った結果,実験結果と同様に流れ負荷後,細胞の高さは減少傾向を示し。流れ負荷に伴い流れ方向の骨格構造が発達する傾向が得られた.焦点接着斑を含めたモデル化は今後の課題である.本研究では流れ負荷培養内皮細胞のアクチンフィラメントが再構築される過程をリアルタイムで観察し,同時に有限要素法解析を行い細胞の力学応答のメカニズムを解明することを目的とする.平成13年度では以下の成果を得た.予めGFP-アクチン融合ベクターを導入した培養ウシ内皮細胞に流れによるせん断応力を6時間にわたつて負荷し,共焦点レーザ顕微鏡によりアクチンフィラメント挙動の実時間観察を行った.流れ負荷実験中,30分毎にアクチンフィラメントの蛍光像を取得した.その結果,デンスペリフェラルバンドが核の方向に移動し,同時に細胞内でアクチンの束であるストレスファイバーが流れの方向に発達する様子が観察された.また,アクチンフィラメントのハブとなっている部位が細胞内で移動を行い,それに伴って構造変化が誘導されている場合が多く観察された.しかし,細胞の初期形状および骨格構造分布により,その後の骨格構造の変化過程は大きく異なった.また,流れ負荷実験の前後で原子間力顕微鏡によって細胞の表面形状を計測し,有限要素モデルを構築した.細胞の動的挙動を再現するため成長の構成則に代表される構造最適化のアルゴリズムを導入して計算を行った結果,実験結果と同様に流れ負荷後,細胞の高さは減少傾向を示した.さ。らに,細胞骨格を含めてモデル化した計算では流れ負荷に伴い流れ方向の骨格構造が発達する様子が得られた.今後は他の骨格構造である微小管,中間径フィラメントについても観察,解析を行っていく予定である.本研究では流れ負荷培養内皮細胞のアクチンフィラメントが再構築される過程をリアルタイムで観察し,同時に有限要素法解析を行い細胞の力学応答のメカニズムを解明することを目的とする.平成14年度では以下の成果を得た.昨年度用いたGFP-アクチン融合ベクタに加えて,本年度はRFP-FAT融合ベクタを遺伝子導入した.FATとはFocal Adhesion Targetingの略称であり,これにより細胞底面の焦点接着斑の挙動を観察できるため,アクチンフィラメント挙動と併せて内皮細胞の力学応答をより詳細に観察できる.これらの遺伝子を培養ウシ内皮細胞に遺伝子導入し,流れによるせん断応力を5時間にわたって負荷し,共焦点レーザ顕微鏡によりアクチンフィラメントおよび焦点接着斑の挙動を経時的に観察した。流れ負荷に伴い流れ方向の骨格構造が発達する傾向が得られた.焦点接着斑を含めたモデル化は今後の課題である.
ステロイドホルモン合成酵素の発現調節の分子生物学的・細胞化学的研究

1.3β-ヒドロキシステロイド脱水素酵素、17β-ヒドロキシステロイド脱水素酵素のポリクローナル抗体の作製に成功した。これらの抗体はラットの卵巣、副腎の免疫組織化学に使用できることもわかった。2.ラットの胃の壁細胞、下垂体の中間部細胞に17α-水酸化/C17-20リアーゼが存在することが免疫組織化学とウェスタン・ブロットによって明らかになった。3.ラット嗅球の神経細胞やグリア細胞にアロマターゼや17β-ヒドロキシステロイド脱水素酵素、5α-リダクターゼなどの性ステロイド合成に関連する酵素が存在することがわかった。4.C6グリオーマ細胞について、血清除去による細胞死がアポトーシスではなくネクローシスの形式によること、デキサメサゾンがこの細胞死をグルココルチコイド受容体を介して増強することがわかった。さらに、血清除去に際しての5α-リダクターゼの細胞質における発現がDNAからの転写増加によらないことが明らかになった。5.ラット肝臓において、プロスタグランジンF(PGF)を合成する細胞を同定するために、PGFを合成する酵素の二つのアイソザイムのうちの肝臓型酵素に対する抗体を用いて光顕および電顕レベルの免疫組織化学をおこなった結果、PGFを合成するのは血管内皮細胞であることが判明した。6.PGFを合成する酵素の二つのアイソザイムの局在をラットの脊髄で検索した結果、肺型酵素は血管内皮細胞と神経細胞の樹状突起に、肝臓型酵素は血管内皮とタニサイトに存在することがわかった。PGFは神経の興奮の受容、伝導になんらかの役割をもっていると推測される。7.17α-水酸化/C17-20リアーゼの機能調節に関与すると考えられるチトクロームb5の抗体の作成を試みたが充分な力価のものは得られなかった。1.17α-水酸化/C17-20リア-ゼの発現調節に関与すると考えられるPbX1、機能調節に関与すると考えられるチトクロームb5の局在を見るために必須の抗体の作成を試みたがこれまでのところ充分な力価のものを得ていない。方法の検討が必要である。2.ラットの胃の壁細胞、下垂体の中間部細胞に17α-水酸化/C17-20リア-ゼが存在することが免疫組織化学、ウェスタン・ブロットなどによって明らかになった。さらに、血清除去に際しての、5α-リダクターゼの細胞質における発現がDNAからの転写増加によらないことが明らかになった。6.PGFを合成する酵素の二つのアイソザイムのうち肺型酵素の局在をラットの脊髄で検索したところ、血管内皮細胞に加えて、神経細胞の樹状突起に存在することがわかった。PGFは神経の興奮の受容、伝導になんらかの役割をもっていることが考えられる。これらの抗体はラットの卵巣、副腎の免疫組織

化学に使用できることもわかった。2.骨髄巨核球系のCMK細胞について、プロスタグランジン合成の最初に位置するシクロオキシゲナーゼ1型の発現と局在を調べたところ、非刺激下では発現しておらず、ホルボールエステル存在下で発現し、その際核膜腔及び粗面小胞体腔に酵素の存在を示す免疫反応物が存在することがわかった。3.前立腺肥大のモデル動物において、男性ホルモン受容体は前立腺の腺上皮細胞と間質細胞の核に、5α-リダクターゼは腺上皮細胞の細胞質に免疫染色が陽性で正常動物と異ならなかった。これに、抗男性ホルモン剤であるchlormadinone acetate(CMA)を投与すると、前立腺が小さくなること、その際腺上皮細胞の男性ホルモン受容体、5α-リダクターゼが免疫染色陰性になり、電顕的にも萎縮すること、間質組織の細胞の男性ホルモン受容体も免疫染色陰性になるが間質そのものの萎縮像は見られないことがわかった。4.ラット胃、腸について12-リポキシゲナーゼの免疫組織化学をおこなったところ、腸のセロトニン含有内分泌細胞がこの酵素を持っていることがわかった。5.PGFを合成する酵素の二つのアイソザイムの局在をラットの脊髄で検索した結果、肺型酵素は血管内皮細胞と神経細胞の樹状突起に、肝臓型酵素は血管内皮とタニサイトに存在することがわかった。PGFは神経の興奮の受容、伝導になんらかの役割をもっていると推測される。。6.17α-水酸化/C17-20リアーゼの機能調節に関与すると考えられるチトクロームb5の抗体の作成を試みたが充分な力価のものは得られなかった。
非線形現象における空間的周期構造の形成とパターン選択

東北大学理学研究科の柳田英二教授と勾配・歪勾配系構造を持つ散逸系における空間的周期構造をもつ定常パターンの安定性解析について共同研究を行った。その結果、周期パターンの不安定性にはエックハウス不安定性とジグザグ不安定性の2通りのものがあることがわかった。また、エックハウス不安定性は、定常解のみたす方程式から得られる第1積分を空間周期で微分した導関数によって決定され、ジグザグ不安定性は、定常解に対して定義される正規化されたエネルギーを空間周期で微分した導関数によって決定されることを証明した。この結果を具体的な微分方程式、とくに、スウイフト・ホーヘンベルグ方程式、ギンツブルグ・ランダウ方程式、アクティベイタ・インヒビタ方程式に対して適用し、これらの方程式に見られる周期定常パターンの安定性を正確に決定した。この成果は、国際誌Physica D 175(2003)巻の185-195ページに掲載された。また、国内の研究集会(応用数学合同研究集会、2002年12月19日-12月21日、龍谷大学理工学部)でもこの成果を発表して公開した。上記の柳田英二教授との共同研究をもとに、チューリングパターンとよばれる反応拡散方程式に見られる空間的な周期パターンの安定性および、そのパターン選択問題について研究を進めた。その結果、チューリングパターンを発生させるためには、2種類の反相互作用をもつものが必要であることを数学的に証明することに成功した。また、チューリングパターンがただ1つ選択される可能性があることを、エネルギー関数の極値がただ1つのパターンにおいてのみ実現されることによって数学的に証明した。この結果もPhysica Dに投稿して公開する予定である。熱対流現象におけるロールパターン、生物の形態形成における縞模様など、自然界には空間的な周期構造をもつパターンが多く見られる。このような周期構造が形成されるとき、どのような周期のパターンが選択されるのかという問題は、多くの研究者によって考察され続けている。このようなパターン選択問題を解明するための第一歩として、生物の形態形成モデルの1つであるActivator-Inhibitor系の超微速運動や、熱対流現象におけるSwift-Hohenberg方程式に現れるロール解の安定性について研究を行ってきた。本年度は、東北大学の柳田英二氏との共同研究により得られた、勾配・歪勾配系における空間的周期パターンのEckhaus不安定性を判定する極めて一般的な公式(SIAM Journal on Mathematical Analysisに投稿中)をもとに、勾配・歪勾配系における空間的周期パターンのZigzag不安定性と、勾配・歪勾配系における自由エネルギー・歪自由エネルギーの関係を定式化することができた。この結果は、パターン選択の問題において、FitzHugh-Nagumo方程式系のように勾配構造がないものであっても、歪自由エネルギーという自由エネルギーを拡張した概念を利用できることを示している。現在、この結果を論文として投稿する準備をしている。次年度では、この結果と臨界安定性仮説の関係を調べたいと思う。また、非線形微分方程式の解のダイナミクスを解析する方法として近年注目されているくりこみ群の方法について、簡単な常微分方程式を例にとり、その数学的な構造を説明することができた(研究発表の欄の雑誌論文)東北大学理学研究科の柳田英二教授と勾配・歪勾配系構造を持つ散逸系における空間的周期構造をもつ定常パターンの安定性解析について共同研究を行った。
低軌道宇宙実験室における微小重力環境の揺動制御の基礎研究

本研究は、低軌道宇宙実験室の微小重力環境を定量的・系統的に把握し、微小重力レベルの振動の方向・大きさの分布及び周波数スペクトルの分布を明らかにして、宇宙実験に最適な環境を実現するための制御方法の確立を目的とする。軌道・姿勢運動中の宇宙実験システム内の微小重力レベルを評価するために、まず微小重力レベルの精密な推定法の定式化を行った。特に、システムの形状・質量分布、外乱の大きさ制御系の違いの影響を評価するために、剛体モデルを中心に、シミュレーション・アルゴリズムを開発した。また、構造振動による影響を加えるために柔軟付属物モデルを用いた数値シミュレーションも行った。その結果、機体の回転運動や重力傾斜トルクの影響が大きく、構造振動がなく制御系も理想的に動作している状態でも10万分の1G以下にはならないこと、宇宙機の全体形態、実験室の配置位置は、良質な微小重力環境を実現するための重要なパラメータであることなどが判明した。また、制御目的の違いによる影響も大きく、実験要求に応じるための制御法開発が重要であることがわかった。更に、構造振動による影響を評価するために、柔軟多体の宇宙用ダイナミクス・シミュレーション・プログラムを開発した。また、汎用マニピュレータ・シミュレーション・プログラムも別途開発し、宇宙マニピュレータによる宇宙実験システム内の微小重力レベルへの影響を評価した。その結果、構造振動と姿勢制御系のカップリングが、宇宙実験システム内の微小重力レベルを非常に大きくすること、そして、宇宙機質量のわずか数パーセントの質量を有するマニピュレータが非常にゆっくりした加速度で運動しても、その微小重力レベルへの影響は非常に甚大であることを示し、今後の宇宙実験に対する大きな技術課題を提示した。一方、上述した構造振動の抑制のための振動制御法を提案した。即ち、プル-フマス・アクチュエータにバングバング制御則を適用することにより、システムの簡単化、複数アクチュエータによる分散化を容易にすることを試みた。この制御法の特徴、性能を解析的に求め、数値的、実験的に実証した。平成5年度では,軌道・姿勢運動中の宇宙実験システム内の微小重力レベルを評価するために,まず,微小重力レベルの精密な推定法の定式化を行った.そして,特に,システムの形状・質量分布,外乱の大きさ,制御系の違いの影響を評価するために,剛体モデルを中心に,シミュレーション・アルゴリズムを開発した.また,構造振動による影響を加えるために柔軟付属物モデルを用いた数値シミュレーションも行った.さらに,この振動を抑制するために分散配置が可能なバングバングアクチュエータとその制御法の開発を行い実験した.一方,微小重力環境を地上で模擬するためのシミュレータ開発に関する基礎的な研究も併せて行った.その結果,機体の回転運動や重力傾斜トルクの影響が大きく,構造振動がなく制御系も理想的に動作している状態でも10万分の1G以下にはならないこと,宇宙機の全体形態,実験室の配置位置は,良質な微小重力環境を実現するための重要なパラメータであることなどが判明した.また,制御目的の違いによる影響も大きく,実験要求に応じるための制御法開発が重要であることがわかった.さらに,宇宙構造物の柔軟性に起因する構造振動が微小重力環境に対し最も悪影響を及ぼすことを定量的に評価した.また,バングバングアクチュエータによる振動制御の有効性を示した.そして,ドッキング時の模擬を正確に行うためには,システムの柔軟性を積極的に利用し制御することの必要性を明らかにした.

平成6年度では,軌道・姿勢運動中の宇宙実験システム内の微小重力レベルを評価するために,微小重力レベルの精密な推定法の定式化を行い,特に,構造振動による影響を評価するために,柔軟多体の宇宙用ダイナミクス・シミュレーション・プログラムを開発した.また,汎用マニピュレータ・シミュレーション・プログラムも別途開発し,宇宙マニピュレータによる宇宙実験システム内の微小重力レベルへの影響を評価した.その結果,構造振動と姿勢制御系のカップリングが,宇宙実験システム内の微小重力レベルを非常に大きくすること,そして,宇宙機の質量にわずか数パーセントの質量を有するマニピュレータが非常にゆっくりした加速度で運動しても,その微小重力レベルへの影響は非常に甚大であることを示し,今後の宇宙実験に対し,大きな技術課題を示した.
GnRHサージ機構の老化における胎児型GADの役割

平成9年度に引き続いて,以下の結果を得た。1. GnRHサージ機構老化過程における胎児型GADmRNAの変化GnRHサージ機構の老化がはじまる中年期のラットを用いて胎児型GADmRNAおよびGAD67mRNA発現量のエストロジェンによる調節を視索前野と視床下部内側底部領域において検討した。両部位で,胎児型GADmRNAおよびGAD67mRNAの発現量はエストロジェン処置により変化せず,成熟ラットで見られたようなエストロジェンによる調節は認められなかった。すなわち,視索前野においてはエストロジェン処置を行っていない中年期の卵巣摘除ラットにおいて,既にGAD67mRNA発現量は増加しており,逆に胎児型GADmRNA発現量は減少していた。従って,中年期のラットに見られるLHサージ状分泌の減弱は,エストロジェンによるGABAニューロンの調節が加齢により障害され,持続的にGnRHニューロンの活動を抑制するためと想像され,申請者の仮説を支持する結果を得た。そこで,老化したラットでは,LHサージの時に実際にGnRHニューロンの活動が減弱しているのか,GABAの抑制を解除すればLHサージが起こるのか興味が持たれたので以下の実験を追加した。2. LHサージの時にFosを発現するGnRHニューロンの数の加齢による変化若い時期に卵巣を摘除しエストロジェンの曝露を無くすと,老化したラットでも,同年齢の実験直前に卵巣摘除したラットに比較して大きなLHサージを惹起出来ることが確認された。この時のFosを発現するGnRHニューロンの数は,それほど著明には減少していないことが示唆された。現在,例数を追加して詳細に検討している。一方,老化したラットにGABA受容体拮抗剤を投与してもLHサージは惹起出来なかった。これもエストロジェン+プロジェステロン処置のラットを用いて再検討している。また,GADmRNAを発現する細胞はエストロジェン受容体も発現していることを示す結果を得,追試している。本研究は、GnRHサージジェネレーターの老化と,胎児型GADの関係を明らかにすることを目的としている。平成9年度は,以下の2点を明らかにした。1.エストロジェンによる胎児型GADmRNAの調節まず,胎児型GADmRNAの同定を試みた。逆転写PCR法によりGAD67mRNAおよび胎児型GADmRNAに相当するcDNAを得た。直接シークエンスにより意図したものであることを確認した。これらをプローブとしてノーザンブロットにより各mRNAの検出を試みた。その結果,胎児型GADmRNAは約2kbの,GAD67mRNAは約3.5kbのバンドを認め,8週齢の成熟雌性ラットの視索前野領域においても胎児型GADmRNAが発現していることが明らかとなった。また,胎児型GADmRNAの発現量は,GAD67mRNAの10-20%であることが明らかとなった。次に,卵巣摘除成熟雌性ラットにおいて,エストロジェン投与により視索前野領域のGAD67mはRNA有意に増加し,胎児型GADmRNAは減少することが明らかとなった。従って,視索前野領域においては,エストロジェンによる胎児型GADmRNA発現の調節は,GADmRNAのそれとは逆であることが示唆された。胎児型GAD,GAD67,エストロジェン受容体の各mRNAに対するプローブを用いて,in situ hybridization法を行った。その結果,各mRNAとも視索前野の脳室周囲に強いシグナルを認めた。従って,この部位のGABAニューロンはエストロジェン受容体をもち,胎児型GADを持っていることが示唆された。