hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
トランスジェニックマウスを用いたピロリ菌感染における胃腺粘液細胞型粘液の機能解明

本研究の目的は、胃粘膜表層部の表層粘液細胞で特異的にヒトα4gnt遺伝子を発現させたトランスジェニックマウス(Tgマウス)を作出することにより、ピロリ菌感染におけるαGlcNAc含有びグリカンの機能を個体レベルで明らかにすることである。平成18年度は、受精卵への追加マイクロインジェクションを経て、サザン選抜の結果3-100コピーの遺伝子断片が挿入されたFOマウス5頭より、F1マウスの繁殖ならびにライン選抜を行った。F1マウスの胃および肝臓を採取し、ヒトα4GnT抗体ならびにHIK1083抗体で免疫染色を行ったところ、ヒトα4GnTの発現は確認されなかった。またRT-PCRでもヒトα4GnT遺伝子は検出できなかった。ヒトα4GnT遺伝子が発現していない可能性としては、導入遺伝子断片がサプレッサー付近に導入されることにより発現が妨げられた可能性、構築した導入遺伝子断片のプロモーターが作用しなかった可能性が挙げられる。よって、Tgマウスの作製方法を再考した。(株)ワイエス研究所殿(現・(株)フェニックスバイオ)との共同研究により、セミノックインマウスの作出に着手した。セミノックインストラテジーは、発現制御の忠実性を解決するために、BACクローンを直接組み換えてTgマウスを作出する方法である。胃の表層粘膜部に発現していることが明らかになっているMUC5ACの5'プロモーターの下流にヒトα4GnT遺伝子を挿入したグノムクローンを構築した。マイクロインジェクション、FOマウスのサザン選抜の結果、1コピー、3コピーのTgマウスをそれぞれ3頭、1頭を得た。現在、F1マウスの繁殖を行っている。今後、ライン選抜の結果、表層粘膜部でヒトα4GnTのmRNAならびにタンパク質の発現が確認されたTgマウスを得ることができれば、SS1株を用いたピロリ菌感染実験を予定している。本研究の目的は,胃粘膜表層部の表層粘液細胞で特異的にα4GnT遺伝子を過剰発現させたトランスジェニックマウスを作出することにより,α1,4-GlcNAc残基含有O-グリカンの機能,殊にピロリ菌感染における防御機構を個体レベルで明らかにすることである.平成16年度は,α4gntトランスジェニックマウス作製に向け,ラット肝臓脂肪酸結合タンパク質(L-FABP)プロモーター領域のクローニング及びヒトα4gnT遺伝子のサブクローニングを経て,導入遺伝子断片用ベクターの作製が終了した.現在,マイクロインジェクションに向けて導入遺伝子断片を調整している.当講座では,α1,4-GlcNAc残基含有O-グリカンの生理的意義を詳細に解明するため,α4gntトランスジェニックマウスのみならず,α4gntノックアウトマウスも作製している.現在,ヘテロ欠損体の交配を展開している.一方,in vitroのレベルでは,ヒト胃粘膜を用いて,α1,4-GlcNAc残基含有O-グリカンを含むMUC6画分,同O-グリカンを含まないMUC5AC画分を精製した.MUC6画分に含まれるα1,4-GlcNAc残基含有O-グリカンは,ピロリ菌に対して増殖を抑制し,抗菌的に作用することを明らかにした.この結果より,α1,4-GlcNAc残基含有O-グリカンは,腺粘液を分泌する粘液細胞自身を菌の感染から防御していることが示唆された(Kawakubo M, Ito Y, et al., Science 305,1003-1006,2004).本研究の目的は,胃粘膜表層部の表層粘液細胞で特異的にヒトα4GnT遺伝子を発現させたトランスジェニックマウス(Tgマウス)作出することにより,ピロリ菌感染におけるαGlcNAc含有O-グリカンの機能を個体レベルで明らかにすることである.平成17年度は,以下に示す通り,Tgマウスのライン選抜に難航した.224個の受精卵へのマイクロインジェクションより,サザン選抜の結果,110コピーが導入されたF0マウス6匹を得た.F0マウスと野生型マウスを交配させて得られたF1マウス123匹のうち,10コピーが確認されたF1マウス4匹を得た.胃および肝臓を採材し,ヒトα4GnT抗体ならびにHIK1083抗体で免疫染色したところ,ヒトα4GnTの発現は確認されなかった.また,RT-PCRによってもヒトα4GnT遺伝子は検出できなかった.F1マウスでヒトα4GnTの発現が見られない原因としては,導入遺伝子がサプレッサー付近に導入され,その発現が妨げされた可能性,マイクロインジェクションによって導入遺伝子が断片化し,プロモーターが発現しなかった可能性が挙げられる.そこで,272個の受精卵への追加マイクロインジェクションを行い,サザン解析の結果,3100コピーが導入されたF0マウスを5匹得た.現在,これらのF0マウスと野生型マウスとの繁殖ならびにサザン解析を同時進行で行っている.ライン選抜の結果,ヒトα4GnTの発現がmRNAならびに蛋白レベルで確認されたTgマウスが得ることができれば,平成18年度にH.pylori Sydeny Strain (SS1株)の感染実験を予定している.ピロリ菌感染の予備実験として,SS1株の液体培養の条件検討を行った.ブルセラブロス

ならびにブレインハートインフュージョン培地を組み合わせた液体培養を行うことにより,活発な運動能を持ち,形態に変化の無い菌体を得ることができた.また,コロニー形成実験による生菌数も精査したことより,SS1株の培養方法を確立した.本研究の目的は、胃粘膜表層部の表層粘液細胞で特異的にヒトα4gnt遺伝子を発現させたトランスジェニックマウス(Tgマウス)を作出することにより、ピロリ菌感染におけるαGlcNAc含有びグリカンの機能を個体レベルで明らかにすることである。平成18年度は、受精卵への追加マイクロインジェクションを経て、サザン選抜の結果3-100コピーの遺伝子断片が挿入されたFOマウス5頭より、F1マウスの繁殖ならびにライン選抜を行った。F1マウスの胃および肝臓を採取し、ヒトα4GnT抗体ならびにHIK1083抗体で免疫染色を行ったところ、ヒトα4GnTの発現は確認されなかった。またRT-PCRでもヒトα4GnT遺伝子は検出できなかった。ヒトα4GnT遺伝子が発現していない可能性としては、導入遺伝子断片がサプレッサー付近に導入されることにより発現が妨げられた可能性、構築した導入遺伝子断片のプロモーターが作用しなかった可能性が挙げられる。よって、Tgマウスの作製方法を再考した。(株)ワイエス研究所殿(現・(株)フェニックスバイオ)との共同研究により、セミノックインマウスの作出に着手した。セミノックインストラテジーは、発現制御の忠実性を解決するために、BACクローンを直接組み換えてTgマウスを作出する方法である。胃の表層粘膜部に発現していることが明らかになっているMUC5ACの5'プロモーターの下流にヒトα4GnT遺伝子を挿入したグノムクローンを構築した。マイクロインジェクション、FOマウスのサザン選抜の結果、1コピー、3コピーのTgマウスをそれぞれ3頭、1頭を得た。現在、F1マウスの繁殖を行っている。今後、ライン選抜の結果、表層粘膜部でヒトα4GnTのmRNAならびにタンパク質の発現が確認されたTgマウスを得ることができれば、SS1株を用いたピロリ菌感染実験を予定している。
地震時のコサイスミック化学反応で消費されるエネルギーの定量的見積もり

地震時に解放されるエネルギーは,今まで地震波としての放射エネルギーと摩擦発熱エネルギーおよび破壊エネルギーだけが考慮されていた.しかし,本研究では,地震時の断層滑りによる摩擦発熱で瞬間的に引き起こさる化学反応に着目し,実際の断層試料での反応の痕跡の検出に加え,エネルギー保存論と摩擦発熱・熱拡散および化学反応速度論に基づく数値解析を実施し,地震時に消費される化学エネルギーの定量的評価を行った.地震時に解放されるエネルギーは,今まで地震波としての放射エネルギーと摩擦発熱エネルギーおよび破壊エネルギーだけが考慮されていた.しかし,本研究では,地震時の断層滑りによる摩擦発熱で瞬間的に引き起こさる化学反応に着目し,実際の断層試料での反応の痕跡の検出に加え,エネルギー保存論と摩擦発熱・熱拡散および化学反応速度論に基づく数値解析を実施し,地震時に消費される化学エネルギーの定量的評価を行った.今年度は,3つの課題,(1)地震断層におけるコサイスミック化学反応の痕跡の検出,(2)断層滑り時間と価額反応速度の兼ね合いの検討,(3)各化学反応における吸熱量の評価を設定した.(1)について,南海トラフの高角逆断層,房総半島の新第三系の付加地質体に発達する断層,および四国の白亜系の付加地質体に発達する断層において,主要元素,微量元素,およびストロンチウム同位体の分析を実施した.その結果,南海トラフでの断層では,摩擦発熱の履歴を示す痕跡が認められなかったが,後者の2箇所の断層では,顕著な痕跡を発見した.南海トラスでの成果については,国際学術誌Tectonophysics上で報告した.次に,(2)と(3)について,海溝型地震断層のセッティングにおける主要構成鉱物であるイライトに着目し,熱分析装置を用いて,その速度論パラメータの決定,比熱容量と熱拡散係数の測定,および吸熱量の測定を実施した.さらに,これらのパラメータ,実測値を用いて,地震時の断層滑りを模擬した数値解析を実施した.その結果,イライトからOHが脱水することによって,断層内の間隙水圧が上昇し,剪断応力の劇的な低下が起きうることが明らかになった.さらに,この脱水反応は吸熱を伴うため,地震時に断層から放出されるエネルギーの多くを消費し,それによって,断層での温度上昇が抑制されることが明らかになった.これらの成果は,海溝型地震において,断層にてどのような物理化学的な素過程が生じているのかを理解する上で,極めて重要である.本研究では地震時の断層滑りによる摩擦発熱で瞬間的に引き起こされる化学反応(コサイスミック化学反応)に着目し、その反応で消費される熱(エネルギー)の定量的見積もりを目的としている.具体的には,まず実際の地震断層(房総半島新第三系の付加地質体に発達する断層,および四国四万十帯,久礼メランジュに発達する逆断層)におけるコサイスミック化学反応の痕跡の検出を多角的な化学分析を通して行い,そして,その反応の速度論的解析と吸熱量の解析を組み合わせることによって,断層物質の比熱容量の温度依存性を考慮しつつ,消費される熱(エネルギー)および断層の温度情報を,数値解析によって定量的に評価した.特に,今年度は,前年度に求めたイライト(断層を構成する主要鉱物の代表)の比熱容量,熱拡散係数,エンタルピー,脱OH反応の反応速度論パラメータなどの情報をもとに,地震時のおける断層の動的滑り挙動,エネルギー出入りに関する数値解析を実施した.その結果,地震時の摩擦発熱による高温環境下では,イライトの脱OH反応の進行に伴って,大きな吸熱を伴い,また,その反応によって外部に放出される水が断層の動的弱化.thermal pressurizationを大きくアシストしうることを明らかにした.さらに,数値解析における剪断帯の厚さや摩擦係数の設定値が解析結果に与える影響を定量的に評価した.これらの結果は,巨大地震発生時における断層の滑り挙動(例えばプレート沈み込み境界断層)の理解に繋がる重要なものと言える.
Wntシグナルの抑制因子ICATを利用した新規Wnt標的遺伝子の同定

私たちが独自に同定したWntシグナル抑制因子ICATの作用を利用して、新たなWnt標的遺伝子の同定を試み、以下のような成果を得た。1)Wntシグナル伝達経路が恒常的に活性化されているヒト大腸癌細胞株SW48に、アデノウイルス発現系を用いてICATを導入した後、cDNAサブトラクションを行うことによって、ICATによって発現が減少する遺伝子を単離した。その結果、新規Wnt標的遺伝子の候補として、TGF-βシグナル抑制因子BAMBIを同定することに成功した。実際、RNAレベル・タンパク質レベルともに、BAMBIの発現はICATによって抑制されることを確認した。2)BAMBIの発現は活性化型β-Catenin(Wntシグナルの活性化因子)によって誘導され、逆にTCF-4(Whtシグナルの活性化因子)のドミナントネガティブ変異体によって抑制された。3)BAMBIの開始コドンを含む約7kbのゲノムDNA断片を単離した。この断片中には8か所のTCF結合配列が存在していた。このゲノムDNA断片の欠失変異体および点突然変異体を用いたルシフェラーゼアッセイおよびゲルシフトアッセイを行った。その結果イントロン1にTCF-4が直接結合し、β-Catenin依存性の転写活性化を増強することを見出した。したがって、BAMBIはWntシグナルの直接の標的遺伝子であることが示された。4)ヒト癌におけるBABMBIの発現を解析した。その結果、ヒト大腸癌の臨床検体の72%、ヒト肝癌の臨床検体の60%の症例で、正常組織と比較してBAMBIの発現が顕著に亢進していることを見出した。このことから、標的遺伝子BAMBIの発現が異常に亢進することにより、TGF-β依存性の増殖抑制機構が破綻することが示唆された。これは、Wntシグナルの異常な活性化による癌化の新たなメカニズムである。私たちは、ICATのWntシグナル抑制作用を利用して、新たなWnt標的遺伝子の候補としてTGF-βシグナルのアンタゴニストであるBAMBIを同定した。本研究では、BAMBIがWntの標的遺伝子であることを実証するために、種々の解析を行った。1.BAMBIの発現が、mRNAレベルおよびタンパク質レベルともに、ICATおよびドミナントネガティブTCF4によって抑制され、β-cateninによって活性化された。2.BAMBIの転写開始点を決定し、第1エキソン近傍のゲノム断片を単離した。さらに、β-cateninによってBAMBIのプロモータ活性が上昇し、その活性化には第1イントロンが重要であることを見出した。第1イントロンにはTCF結合のコンセンサス配列が5か所存在し、そのいずれにもTCF4が直接結合することを確認した。3.外科的に摘出された大腸癌もしくは肝癌組織、およびその近傍の正常組織におけるBAMBIの発現量を比較した。その結果、大腸癌では18例中12例(67%)、肝癌では5例中3例(60%)という高い頻度で、腫瘍組織でBAMBIの発現が亢進していることを見出した。さらに大腸癌組織の免疫組織染色の結果からも、大腸癌組織におけるBAMBIの発現亢進が明らかにした。4.BAMBIの発現により、TGF-β依存性の増殖抑制が阻害されることを示した。これらの結果から、BAMBIがβ-catenin/TCF4によって発現誘導されるWnt標的遺伝子であることが示された。さらに、Wntシグナルの異常な活性化によってBAMBIの発現亢進が起こり、そのためTGF-β依存性の増殖抑制ができなくなることが、大腸癌や肝癌の発生・進展に関与している可能性が示された。
高血圧における脳内特に循環中枢における活性酸素の役割

活性酸素は高血圧の病態に深く関与している。高血圧性血管病の標的臓器の中で脳は加齢や酸化ストレスに最も影響を受けやすい。しかし、高血圧における脳内活性酸素の役割は不明である。頭側延髄腹外側野(RVLM)は安静時交感神経活動を規定する心血管中枢である。本研究の目的は、脳卒中易発症性自然発症高血圧ラット(SHRSP)のRVLMにおいて活性酸素が増加しているか否か、また、その増加が血圧に影響を与えるかを明らかにすることであった。正常血圧ラット(WKY)及びSHRSPを実験に用いた。TBARSレベルは、全脳、RVLMにおいてWKYに比べて、SHRSPでは増加していた。電子スピン共鳴(ESR)法を用いて活性酸素定量及び種類の同定を行った。ESRシグナル強度の減衰速度はSHRSPにおいてWKYより大きかった。各種消去薬による実験結果からスーパーオキシド及びそれから生じるヒドロキシラジカル産生が増加していることが示唆された。RVLMへtempolを微量注入するとSHRSPでは用量依存性に降圧及び心拍数減少反応が生じたが、WKYでは変化しなかった。Western blot解析で、MnSOD発現はSHRSPのRVLMで減少しており、MnSOD遺伝子導入後10日で、WKYと同程度まで有意に増加した。MnSOD活性もSHRSPのRVLMへのMnSOD遺伝子導入後10日で有意に増加した。TBARSレベルはSHRSPのRVLMへのMnSOD遺伝子導入群で有意に低下した。遺伝子導入後10日における血圧・心拍数はMnSOD遺伝子導入SHRSP群で有意に低下したがWKYでは変化しなかった。尿中ノルエピネフリン排泄量はSHRSPでWKYに比べて有意に高く、MnSOD遺伝子導入後低下した。WKYでは変化は認められなかった。以上の成績は、RVLM内酸化ストレス増加はSHRSPの高血圧における中枢性機序に関与していることを示唆する。また、RVLMでiNoS遺伝子を過剰発現させると昇圧反応が生じ、活性酸素産生増加を介した交感神経活動亢進がその機序として関与していることを明らかにした。高血圧では酸化ストレスが増加しておりその病態に関与していることが示唆されている。本研究では脳卒中易発症性自然発症高血圧ラット(SHRSP)において脳幹部に存在する循環中枢である頭側延髄腹外側野(RVLM)の活性酸素が増加しているか否か、もしそうであればその増加した活性酸素がSHRSPにおける高血圧の機序として関与しているか否かを明らかにすることであった。まず、SHRSPと対照として正常血圧ラット(WKY)の脳内活性酸素を脂質の過酸化物であるThiobarbituric acid-reactive substances (TBARS)を測定することによって評価した。その結果、RVLMその他の脳内でSHRSPのTBARSはWKYに比べ有意に増加していた。さらに電子スピン共鳴法(ESR)を用いてより直接的にRVLMにおける活性酸素を評価した。RVLM組織のESRシグナル減衰速度はSHRSPでWKYと比べ有意に亢進していた。すなわち、活性酸素が増加していることを意味する。各種活性酸素消去薬による実験結果からsuperoxideおよびそれから産生されるhydroxyl radicalsの産生が増加していることが示唆された。また、SHRSPのRVLMではWKYに比べ、消去系であるsuperoxide dismutase (SOD)活性の低下も認められた。

さらに、両側RVLMへSOD様物質であるtempolを微量注入するとSHRSPにおいて降圧・心拍数低下が認められたがWKYではそのような反応は認められなかった。また、SHRSPのRVLMへアデノウイルスをベクターとしてMn-SODを過剰発現させると降圧・心拍数低下・交感神経活動抑制反応が認められた。以上の成績は、SHRSPにおいてRVLM内のsuperoxideの産生、それによるhydroxyl radicalsの産生が増加しており、SHRSPの高血圧の神経性調節異常の機序として重要な役割を果たしていることを示唆する。活性酸素は高血圧の病態に深く関与している。高血圧性血管病の標的臓器の中で脳は加齢や酸化ストレスに最も影響を受けやすい。しかし、高血圧における脳内活性酸素の役割は不明である。頭側延髄腹外側野(RVLM)は安静時交感神経活動を規定する心血管中枢である。本研究の目的は、脳卒中易発症性自然発症高血圧ラット(SHRSP)のRVLMにおいて活性酸素が増加しているか否か、また、その増加が血圧に影響を与えるかを明らかにすることであった。正常血圧ラット(WKY)及びSHRSPを実験に用いた。TBARSレベルは、全脳、RVLMにおいてWKYに比べて、SHRSPでは増加していた。電子スピン共鳴(ESR)法を用いて活性酸素定量及び種類の同定を行った。ESRシグナル強度の減衰速度はSHRSPにおいてWKYより大きかった。各種消去薬による実験結果からスーパーオキシド及びそれから生じるヒドロキラジカル産生が増加していることが示唆された。RVLMへtempolを微量注入するとSHRSPでは用量依存性に降圧及び心拍数減少反応が生じたが、WKYでは変化しなかった。Western blot解析で、MnSOD発現はSHRSPのRVLMで減少しており、MnSOD遺伝子導入後10日で、WKYと同程度まで有意に増加した。MnSOD活性もSHRSPのRVLMへのMnSOD遺伝子導入後10日で有意に増加した。TBARSレベルはSHRSPのRVLMへのMnSOD遺伝子導入群で有意に低下した。遺伝子導入後10日における血圧・心拍数はMnSOD遺伝子導入SHRSP群で有意に低下したがWKYでは変化しなかった。尿中ノルエピネフリン排泄量はSHRSPでWKYに比べて有意に高く、MnSOD遺伝子導入後低下した。WKYでは変化は認められなかった。以上の成績は、RVLM内酸化ストレス増加はSHRSPの高血圧における中枢性機序に関与していることを示唆する。また、RVLMでiNOS遺伝子を過剰発現させると昇圧反応が生じ、活性酸素産生増加を介した交感神経活動亢進がその機序として関与していることを明らかにした。
必須微量金属、ポリフェノール併用による老化に伴う脳機能低下の制御法・予防法の開発

神経細胞のモデル細胞であるPC12細胞を用いて、微量元素の中でも毒性の高いヒ素,カドミウムおよび鉛の曝露に対する抗酸化物質であるαリポ酸の毒性緩和効果を調べた。αリポ酸は,PC12細胞におけるヒ素,カドミウムおよび鉛単独曝露に比べてαリポ酸と-金属/ジヒドロリポ酸と金属の複合曝露で有意な細胞生残率上昇が確認された。αリポ酸は250μMの濃度で毒性緩和効果を示したが,ジヒドロリポ酸は50μMで同様の効果を示した.GSHレベルとNrf2タンパク質が,それぞれ金属単独曝露では有意な低下を示していたが,共曝露群では有意な増加が認められた。老化促進マウス(SAMP8)を用いて、運動負荷や機能性食品の摂取が生体内微量金属の動態や老化抑制に効果があるかどうかを検討した。運動負荷後、コントロールのSAMR1運動なし群に比較して、SAMR1運動なし群,SAMP8運動なし群およびSAMP8運動あり群の肝臓中鉄濃度は、有意な高値を示した。さらに、コントロールのSAMR1運動なし群に比較して、SAMR1運動あり群の酸化ストレスマーカーであるp62は有意な高値を示した。ストレスマーカーのHO-1も同様な有意な高値をを示した。脂質や糖代謝異常が生体内金属動態に及ぼす影響を調べるために、母親を高脂肪食で飼育し、離乳後の雄性仔ラットを成人するまで高脂肪食で飼育した群と、通常の飼料で飼育したコントロール群の肝臓中との脂質代謝および金属動態を検討した。高脂肪食で飼育した群では、肝臓中の脂肪酸合成は抑えられ、脂肪代謝に異常が認められた。これらの子ラットの肝臓中の必須微量元素を測定した。その結果、鉄濃度が有意に増加していることが明らかになった。これらのことから、脂質代謝異常は、活性酸素の発生を増強させ肝臓の機能障害を誘発することが知られているが、鉄の蓄積が活性酸素発生機構に関与していることが示唆された。超高齢社会となった我が国にとって、認知症の進行を制御し、予防法を開発することは、高齢者が安心して暮らせる豊かな社会を実現するために極めて緊急性の高い研究課題である。必須微量元素は、中枢神経系において中枢神経伝達強度の調節や脳機能の根幹をなす学習・記憶などの機能発現・制御に重要な役割を演じている。一方、ポリフェノールは、生体内で抗酸化作用等の生理活性を有し、アルツハイマー病等の神経変性疾患や老化に伴う脳機能低下に対して防御的な役割を果たすことが知られている。本研究では、必須微量金属とポリフェノールとの相互作用による中枢神経への影響とその機構を明らかにし、これを応用して、老化および神経変性疾患に伴う脳機能低下の制御法、予防法の開発を図ることを目的とした。まず第一に、神経細胞に対する金属およびポリフェノールの相互作用、特にアポトーシス誘導に対する作用を検討するために、神経細胞の分化のモデル細胞として知られるPC12細胞を用いて、50μgの銅単独(Cu群)、クルクミン単独(クルクミン群)および銅とクルクミンを1:1に混合したCu+クルクミン群をそれぞれPC12細胞に添加し、その影響を24時間後に検討した。Cu+クルクミン群においてアポトーシスの指標となるDNA切断が対照群に比較して有意に増加することが観察された。クルクミン群にもDNA切断が観察されたが、Cu+クルクミン群に比較して弱く、またCu群には観察されなかった。Cu+クルクミン群のアポトーシス誘導機構を明らかにするために、アポトーシス関連タンパクの変動を検討した。その結果、Cu+クルクミン群のアポトーシス誘導機構は、ミトコンドリアからのチトクロームCの放出によるクルクミン群とは異なり、CuおよびCuシャペロンCCSを介したXIAPの分解に起因していることが明らかになった。必須微量元素として銅を、ポリフェノールとして金属結合能が報告されているクルクミンを選択して、その相互作用を観察した。その結果、銅+クルクミン群では、神経細胞のモデル細胞であるPC12細胞に、それぞれ単独とは異なる機構でアポトーシスを誘導することが明らかになった。この機構にどうシャペロンのCCSや銅結合タンパクXIAPが関わっていることも明らかになった。現在、レスベラトロールについても同様な実験を行っている。この様に本研究は当初目的に沿ってほぼ順調に進んでいる。これまでの研究から、ポリフェノールが神経細胞保護作用を示すとともに、神経細胞死を誘導することが示唆されている。しかし、どの様な状況下において、これらが引き起こされるのかについては不明な点が多い。

本年度は、我々はその機構に活性酸素とその代謝酵素が関与している可能性について、神経細胞のモデル細胞であるPC12細胞を用いて、未分化と分化後のPC12細胞に対する活性酸素負荷及びポリフェノールのひとつであるレスベラトロール(RSV)の添加の影響について、細胞死及び活性酸素代謝酵素の変動を指標として検討を行った。その結果、UV照射による活性酸素暴露による細胞死の誘導は、RSV添加により、未分化PC12細胞では増加し、分化PC12細胞では抑制されることが明らかになった。さらに、そのメカニズムを検討し、RSV添加により未分化PC12細胞では、ミトコンドリアにおいて活性酸素除去に働くマンガンが必須なSOD(Mn-SOD)が有意に低下すること、一方、分化PC12細胞では、逆にMn-SODが有意に増加することを明らかにした。ポリフェノールや微量元素の神経細胞に対する影響を考える時、神経細胞保護効果と細胞死誘導の両面のメカニズムを明らかにすることが必須である。今年度の研究で、レスベラトトールが未分化と分化細胞で相反する作用を示すこと、その作用に銅、鉄、セレンなど、必須微量元素が活性中心として働く活性酸素代謝酵素の発現の違いが関係することが明らかにすることができた。さらに、そのメカニズムを明らかにするためのIn vitro, In vivoの研究に着手した。このように本研究は当初目的に沿ってほぼ順調に進展している。神経細胞のモデル細胞であるPC12細胞を用いて、微量元素の中でも毒性の高いヒ素,カドミウムおよび鉛の曝露に対する抗酸化物質であるαリポ酸の毒性緩和効果を調べた。αリポ酸は,PC12細胞におけるヒ素,カドミウムおよび鉛単独曝露に比べてαリポ酸と-金属/ジヒドロリポ酸と金属の複合曝露で有意な細胞生残率上昇が確認された。αリポ酸は250μMの濃度で毒性緩和効果を示したが,ジヒドロリポ酸は50μMで同様の効果を示した.GSHレベルとNrf2タンパク質が,それぞれ金属単独曝露では有意な低下を示していたが,共曝露群では有意な増加が認められた。老化促進マウス(SAMP8)を用いて、運動負荷や機能性食品の摂取が生体内微量金属の動態や老化抑制に効果があるかどうかを検討した。運動負荷後、コントロールのSAMR1運動なし群に比較して、SAMR1運動なし群,SAMP8運動なし群およびSAMP8運動あり群の肝臓中鉄濃度は、有意な高値を示した。さらに、コントロールのSAMR1運動なし群に比較して、SAMR1運動あり群の酸化ストレスマーカーであるp62は有意な高値を示した。ストレスマーカーのHO-1も同様な有意な高値をを示した。脂質や糖代謝異常が生体内金属動態に及ぼす影響を調べるために、母親を高脂肪食で飼育し、離乳後の雄性仔ラットを成人するまで高脂肪食で飼育した群と、通常の飼料で飼育したコントロール群の肝臓中との脂質代謝および金属動態を検討した。高脂肪食で飼育した群では、肝臓中の脂肪酸合成は抑えられ、脂肪代謝に異常が認められた。これらの子ラットの肝臓中の必須微量元素を測定した。その結果、鉄濃度が有意に増加していることが明らかになった。これらのことから、脂質代謝異常は、活性酸素の発生を増強させ肝臓の機能障害を誘発することが知られているが、鉄の蓄積が活性酸素発生機構に関与していることが示唆された。
合成3-benzothiepin誘導体の下顎骨仮骨延長術における骨形成促進作用

下顎骨仮骨延長法は、骨そのものを延長して形態を整えるほかに、付随する軟部組織を拡張する効果があり、顔面半側萎縮症や小下顎症に対する下顎骨延長以外にも、口腔癌の再建顎の再形成等にも応用可能な画期的な方法である。本研究では、動物実験モデルを用いて骨延長のメカニズムをマイクロCTならびに組織学的所見によって検討した。実験動物には生後12週のウイスター系雄ラットを用い、骨延長装置は矯正用エクステンションプレートを用いて自作したものを使用した。ペントバルビタールを腹腔内投与して麻酔を施し、右側下顎骨下縁部に切開を加え、下顎骨を第二第三大臼歯部間で皮質骨骨切り後に長さ12mmのチタンマイクロスクリュー4本を用いて骨延長装置を下顎骨に装着し、皮質骨骨切り部で骨折させた後に創を縫合した。術後5日目より骨延長を開始し、1日2回、10日間かけて計4mmの牽引延長を行った。延長開始直前、骨延長終了時、骨延長後3週、5週にペントバルビタールを腹腔内投与して屠殺し、4%中性ホルマリンによる灌流固定後にマイクロCTを撮影し、脱灰標本としてH-E染色にて観察した。骨延長に伴い、下顎正中は左側に偏位し、クロスバイトとなった。マイクロCT所見において、骨延長終了時には骨延長部はX線透過像として認められたが、時間の経過とともに辺縁部より徐々にX線不透過性が増していく様子が観察された。組織学的所見において、骨延長終了時では骨延長中央部で線維性結合組織に接して膜性骨化が認められ、延長断端部では内軟骨性骨化が認められた。骨延長後3週では骨化が進み、空砲化した軟骨細胞が認められた。骨延長後5週では軟骨性仮骨は消失し、成熟骨に置換されていた。本動物実験モデルは、骨形成促進法について検討する上でも有用であると考える。われわれは、骨形成促進物質として骨折治療への応用が研究されている合成3-benzothiepin誘導体が、下顎骨骨延長においても骨形成促進作用を有すると考え、延長装置装着期間の短縮や良好な骨形成を導き出すことが期待できると考えている。そこで、下顎骨骨延長術の動物実験モデルを用いて本誘導体の有用性について検討している。まず、本学動物実験委員会の審査を受けて、下顎骨骨延長術の動物モデルを作製した。実験動物には、生後10週のウイスター系雄ラットを用い、骨延長装置は矯正用エクスパンションスクリューとチタンポストスクリューを用いて自作した。ペントバルビタールを腹腔内投与して麻酔を施し、1%キシロカインにて局所麻酔後に右側顎下部に切開を加えて下顎骨を露出させ、臼歯部においてバーを用いて皮質骨全周にわたる皮質骨骨切りを行った。下顎骨に延長装置を装着し、骨切り部において人工的に下顎骨を骨折させ創を縫合した。72時間後より下顎骨の延長を開始し、1回0.4mm、1日2回、5日間かけて合計4mmの牽引延長を行った。延長終了後3週、5週にペントバルビタールを腹腔内投与し麻酔を施し、4%中性ホルマリンによる灌流固定を行った。合成3-benzothiepin誘導体投与群では、延長開始時に合成3-benzothiepin誘導体の徐放製剤を骨切り部に局所投与した。これまでに18匹のラットを用いて実験を行ったが、延長終了後の経過観察中に約半数のラットで延長装置の脱落を認め、安定した結果を得るためにはさらなる術式の改善と熟練が必要と考えている。

骨形成促進作用の評価方法として、マイクロCTによる骨梁構造の三次元的観察とコンピュータ解析による定量的な評価法を検討している。また、骨延長後の組織像の観察とともに、骨形成関連因子のメッセージレベルや蛋白質レベル局在の検索を検討している。下顎骨仮骨延長法は、近年急速に広まりつつある治療法である。本治療法は、骨そのものを延長して形態を整えるほかに、付随する軟部組織を拡張する効果があり、顔面半側萎縮症や小下顎症に対する下顎骨延長以外にも、口腔癌の再建顎の再形成等にも応用可能な画期的な方法である。本研究では、動物実験モデルを用いて骨延長のメカニズムを調べるとともに、骨形成促進物質として合成3-benzothiepin誘導体の有効性について検討する。実験動物には生後12週のウイスター系雄ラットを用い、骨延長装置は矯正用エクステンションプレートを用いて自作したものを使用した。ペントバルビタールを腹腔内投与して麻酔を施し、下顎骨を骨切り後に骨折させ、下顎骨に延長装置を装着し、創を縫合した。5日後より延長を開始し、1日2回、10日間かけて合計4mmの牽引延長を行い、延長開始直後、延長終了時、固定後2週、4週、8週にペントバルビタールを腹腔内投与し麻酔を施して屠殺し、4%中性ホルマリンによる灌流固定した。動物実験モデルの安定性を図るため、以下のような改善を行った。延長装置が下顎骨延長中に脱落してしまうケースが多発したため、延長装置装着を容易にする目的で実験動物を生後8週から生後12週のラットに変更した。さらに。延長装置を骨に固定するスクリューも、歯科用ポストスクリューからマイクロプレート用チタンスクリューに変更した。これによって、延長装置の脱落が減少した。さらに、当初骨切り3日後から骨延長を開始していたが、創の安静を目的に骨延長開始を5日後に変更した。その結果、組織学的検査から実験モデルの安定性を確認している。近年、顎骨の再生医療として顎骨延長法が注目されており、様々な延長装置の開発とともにその適応症も拡大してきている。本法では、骨移植をせずに自分の骨を増やすことができるが、骨形成までに長期の治療期間を要するなどの短所も指摘されている。本研究では、ラットを用いた動物実験モデルにおいて下顎骨延長のメカニズムを調べるとともに、治療期間の短縮と延長された骨の質の向上を図る目的で骨形成促進物質合成3-benzothiepin誘導体の有効性について検討している。5日後より延長を開始し、1日2回、10日間かけて合計4mmの牽引延長を行い、延長開始直後、延長終了時、固定後1週、3週、5週にペントバルビタールを腹腔内投与し麻酔を施して屠殺した。実験系は、当初は延長装置の脱落などを認めたが、延長装置や手術手技の改良により安定した結果が得られるようになった。形成された骨の評価は、未脱灰標本のマイクロCTによる観察と脱灰標本の組織学的観察を行っている。マイクロCTには、(株)日鉄エレックス製X線3DCT装置マイクロフォーカスを用いて、管電圧(kV)53、管電流(μA)、管電力(W)5.3で撮影し、形成骨の評価を行っている。下顎骨仮骨延長術は、骨そのものを延長して形態を整えるほかに、付随する軟部組織を拡張する効果があり、顔面半側萎縮症や小下顎症に対する下顎骨延長以外にも、口腔癌の再建顎の再形成等にも応用可能な画期的な方法である。
母体末梢血からの胎児DNA多型分析法の開発

本年度の研究経過および成績は以下に示すとおりである。1.妊娠後期の妊婦母体末梢血を5ml採取した。尚、血液採取に当たっては問診により過去の妊娠歴、流産歴、輸血歴等を明らかにしておくと共に、本研究は実験的段階であること及び病的遺伝子の診断ではないことを十分に説明し、採取に対するインフォームドコンセントおよびプライバシーの厳守など倫理面での配慮を欠かないようにした。2.まず妊婦末梢血を滅菌生理食塩水で2倍に希釈し、これを比重を1.075および1.085に調製した比重遠心分離液Percollに重層して1600回転で30分間遠心した後、中間層の有核赤血球を多く含有する分画を回収した。3.次に回収した有核赤血球を滅菌生理食塩水で洗浄後、DAB染色を施し、洗浄後さらに攪拌しながらエタノールを滴下して固定した。4.エタノール固定した有核赤血球の生理食塩水浮遊液にヘマトキシリンを添加して染色を施した後、その一部をスライドグラス上に載せ、マイクロマニピュレータをセットした顕微鏡で観察して有核赤血球を回収した。5.マイクロマニピュレーション法により回収した有核赤血球を1個ずつ個別のチューブに取り、Proteinase Kを含有するPCR緩衝液を添加して細胞溶解後、加熱によりProteinase Kを失活させ、チューブに新たにPEP(Primer Extension Preamplification)用プライマーまたはDual-PCR用プライマーを含むPCR反応混液を加えて反応させ、この反応産物の一部を鋳型としてPCR法によりSTR多型のタイピングを行った結果、一部のチューブにおいて、STR多型のタイピングが可能であった。また、母親のDNA型をリンパ球抽出DNAにより同時にタイピングして、有核赤血球から検出されたDNA型が母親のものとは異なることを確認した。6.また、胎児有核細胞からのタイピング結果を確認するために、出生後の新生児から少量の血液を採取し、DNA型をリンパ球抽出DNAによりタイピングして、有核赤血球から検出されたDNA型が出生後の新生児のDNA型と一致することを確認した。本年度の研究経過および成績はは以下に示すとおりである。尚、血液採取に当たっては問診により過去の妊娠歴、流産歴、輸血歴等を明らかにしておくと共に、本件究は実験的段階であること及び病的遺伝子の診断ではないことを十分に説明し、採取に対するインフォームドコンセントおよびプライバシーの厳守など倫理面での配慮を欠かないようにした。3.次に回収した有核赤血球を滅菌生理食塩水で洗浄後、DAB染色を施し、洗浄後さらに撹拌しながらエタノールを滴下して固定した。6.また、胎児有核細胞からのタイピングを確認するために、出生後の新生児から少量の血液を採取した。

5.マイクロマニピュレーション法により回収した有核赤血球を1個ずつ個別のチューブに取り、Proteinase Kを含有するPCR緩衝液を添加して細胞溶解後、加熱によりProteinase Kを失活させ、チューブに新たにPEP(Primer Extension Preamplification)用プライマーまたはDual-PCR用プライマーを含むPCR反応混液を加えて反応させ、この反応産物の一部を鋳型としてPCR法によりSTR多型のタイピングを行った結果、一部のチューブにおいて、STR多型のタイピングが可能であった。また、母親のDNA型をリンパ球抽出DNAにより同時にタイピングして、有核赤血球から検出されたDNA型が母親のものとは異なることを確認した。6.また、胎児有核細胞からのタイピング結果を確認するために、出生後の新生児から少量の血液を採取し、DNA型をリンパ球抽出DNAによりタイピングして、有核赤血球から検出されたDNA型が出生後の新生児のDNA型と一致することを確認した。
大規模波動によって生じる土砂移動の現地調査と水理実験に基づく検証

平成16-18年度の科研費の成果を箇条書きに示す.(1)1993年北海道南西沖地震津波,2003年十勝沖地震津波と2006年ジャワ島南西沖地震津波を例として,現世の津波による堆積現象のモデル化を試みた.(2)釧路市春採湖において,氷上ボーリングを実施した.詳細なコア解析の結果,これらから湖沼流入型の津波堆積物の堆積相のモデルを構築することが出来た.さらに,これに基づいて,9500年間22層の津浪堆積物の存在を明らかにすることに成功した.(2)厚岸町汐見川低地において津波痕跡調査を実施した.その結果,過去約3500年間に堆積した泥炭層中に8層の海成イベント堆積物の存在が確認された.特に史跡国泰寺前でのトレンチ調査の結果,湿原流入型津波堆積物の堆積モデルを構築することに成功した.さらに,厚岸町床潭沼において氷上ボーリングを実施した.それを詳細に解析した結果,以下の3点を明確にすることが出来た.(1)道東最古の地震津波記録である1843年(天保十四年)の大津波の痕跡を特定することが出来た.(2)これらは国泰寺トレンチにおいて記載された17世紀,13世紀,7-8世紀のイベントに対比可能な津:波堆積物を記載した.(3)7-8世紀の津波痕跡の基底に同時代の地震性土石流堆積物の存在が明らかになった.(3)根室市の3地点においてトレンチ痕跡調査を実施した.その結果,過去5000年間の堆積物中に12層の津波痕跡を認定することができた.さらに,霧多布湿原以西との津波層序対比の結果,根室地域に巨大津波をもたらす波源として,十勝沖+根室沖連動型地震(M8.5)以外にも,北方領土(南千島)側にも存在した可能性があることが示唆された.(4)実験水路を用いて津波の再現と沿岸土砂移動に関する定性的な模擬実験を予察的に実施した.平成16-18年度の科研費の成果を箇条書きに示す.(1)1993年北海道南西沖地震津波,2003年十勝沖地震津波と2006年ジャワ島南西沖地震津波を例として,現世の津波による堆積現象のモデル化を試みた.(2)釧路市春採湖において,氷上ボーリングを実施した.詳細なコア解析の結果,これらから湖沼流入型の津波堆積物の堆積相のモデルを構築することが出来た.さらに,これに基づいて,9500年間22層の津浪堆積物の存在を明らかにすることに成功した.(2)厚岸町汐見川低地において津波痕跡調査を実施した.その結果,過去約3500年間に堆積した泥炭層中に8層の海成イベント堆積物の存在が確認された.特に史跡国泰寺前でのトレンチ調査の結果,湿原流入型津波堆積物の堆積モデルを構築することに成功した.さらに,厚岸町床潭沼において氷上ボーリングを実施した.それを詳細に解析した結果,以下の3点を明確にすることが出来た.(1)道東最古の地震津波記録である1843年(天保十四年)の大津波の痕跡を特定することが出来た.(2)これらは国泰寺トレンチにおいて記載された17世紀,13世紀,7-8世紀のイベントに対比可能な津:波堆積物を記載した.(3)7-8世紀の津波痕跡の基底に同時代の地震性土石流堆積物の存在が明らかになった.(3)根室市の3地点においてトレンチ痕跡調査を実施した.その結果,過去5000年間の堆積物中に12層の津波痕跡を認定することができた.さらに,霧多布湿原以西との津波層序対比の結果,根室地域に巨大津波をもたらす波源として,十勝沖+根室沖連動型地震(M8.5)以外にも,北方領土(南千島)側にも存在した可能性があることが示唆された.(4)実験水路を用いて津波の再現と沿岸土砂移動に関する定性的な模擬実験を予察的に実施した.2004年度は,主に北海道東部の津波堆積物に関する3つの研究を行った.(1)2003年十勝沖地震津波による土砂移動の検討9月26日未明の北海道東部,十勝沖で起きたプレート境界型地震によって津波が発生したことを知り,我々は,翌日9月27日から被害の大きかった広尾町の十勝港と豊頃町の大津港間の十勝海岸地域において津波痕跡の緊急調査を行った.私達以外にも気象庁,北大,東北大他の大学調査団が別途津波痕跡の調査を行ったが,基本的に彼らの専門分野は地震学もしくは海岸工学であった,現地において我々は出来るだけ彼らと連携して,堆積学者の目から見た津波痕跡の現地記載を行った.(2)釧路市春採湖湖底の津波痕跡研究北海道東部,千島海溝沿岸域には広大な湿原や海跡湖が多数存在する.これらの一つである春採湖は一部で浚渫や廃土が行われているものの,その多くが人口改変を受けず,湖底堆積物が手付かずのままで保存されている.春採湖湖底から採取されたコアは,約9500年前現在までの沖積層からなり,そのうちの珪藻質泥層中には,主に海成起源の砕屑粒子から構成される22層のイベント堆積物の存在が確認された,これらは千島海溝で周期的に発生する巨大地震津波痕跡と解釈された.

(3)厚岸町国表寺前での津波痕跡トレンチ調査北海道開拓記念館と共同研究で,厚岸町汐見川底他において津波痕跡調査を実施した.その結果,過去約3500年間に堆積した泥炭層中に8層の海成イベント堆積物(Aks1Aks8)の存在が確認された.今回の調査で得られたイベント層序は,北海道東部太平洋沿岸域におけるイベント堆積物の層序と整合的であり,Ts3Ts10に対比されると判断される.1017世紀に生じたAks1とAks2の分布から,約2620m以上の遡上距離と5.5m以上の遡上高を持つ巨大津波が復元される.これらは1952年や1843年に調査地域に襲来した十勝沖地震津波の遡上規模を大きく上回っていることが確認された.今年度は,昨年度2月に釧路市春採湖で採取された湖底コアを詳細に解析し,湖沼堆積物中の津波痕跡について詳細な検討を行った.この春採湖コア(コア長約15.1m)を堆積学的手法で解析した結果,本コアは過去9500年間に堆積した湖底堆積物からなり,その中には,主に海成砂起源の砕屑粒子から構成される22層の砂礫層(OTS122)が存在する.それらは何れも明瞭な浸食基底を持ち,同時偽礫を含んでいる.また,砂礫層は平行ラミナ等の掃流による堆積構造を示し,それを不淘汰な有機質泥が覆うシークエンスをなしている.これらの発生間隔をAMS14C年代と広域テフラで検討した結果,約500年と見積もられ,千島海溝で繰り返し発生した巨大地震津波起源のイベント堆積物と認定出来ることが分かった.さらに,珪藻遺骸分析の結果,以下の5点が明確になった.(1)春採湖地域では,9500年頃に海進が達し,OTS22イベント(約8500年前)までの間,エスチュアリー環境であったが,それ以降は内湾環境に急激に変化して,珪藻質泥層が堆積するようになった.(2)それ以降の急激な海面上昇によって,OTS10イベント(約3500年前)までの期間は主に内湾環境が卓越した.しかし,この安定した海面上昇期間でも,OTS20(約8000年前)とOTS18イベント(約7000年前)時には,一時的に湖水環境になった.これらは,巨大地震津波によって湾口閉塞が生じた可能性が示唆される.(3)OTS9イベント(約3000年前)以降に,現在の汽水環境が成立した.これは巨大地震津波による湾口閉塞が原因と考えられうる.(4)OTS9イベント以降におきた8回の津波流入によって,湖の塩分濃度が繰り返し上昇した.さらに,今秋11月に,根室市街地地域の沿岸湿地において,トレンチ調査を行い,湿原遡上時に生じる津波痕跡の内部構造の検討を現在行っている.平成18年度は研究計画の最終年度に辺り,以下の2項目の検討を行った.(1)津波の発生と土砂移動の実験山体崩壊によって発生する津波の再現と沿岸土砂移動に関する模擬実験を実施した.実験に用いた水路は筑波大学水理実験センターから借用し,波動は土砂を流入させることによって発生させた.この水理実験により波高5cm,波長1mの津波の発生に成功した.さらに,津波が沿岸域に見立てた斜面において砕波してそのまま斜面を遡上する状況が復元できた.この際,外浜海浜に見立てた斜面上に散布した極細粒砂は,波動によって浸食・運搬され,水路から水と一緒に溢れ出た.(2)北海道東部太平洋沿岸域の巨大津波履歴研究十勝根室沿岸では,過去の津波が陸上に残したと考えられる津波堆積物に関する研究が行われている.今冬2月に厚岸町床潭沼において氷上ボーリングを行い7本のコアを採取した.それを詳細に解析した結果,17世紀と13世紀の津波痕跡の下位にも少なくとも2層のイベント堆積物の存在を認識することができた.これらのイベント層序は添田ほか(2004)と整合的であり,厚岸地域は他の道東地域と同様に,400-500年毎に巨大津波の来襲を受けていたと考えるのが妥当であろう.
デジタルオ-ディオテープを用いた小型生体電気計測システムの開発-乳幼児における神経機能の発達の追跡調査-

データ取得システムとして、小型デジタルオ-ディオテープ(DAT)録音・再生機(2チャンネル)2台と制作した小型アンプ2台を用い、計測システムを構成し、先年度より行っている乳幼児の筋電図と心電図の縦断的測定を継続して行った。データが取得された時点での乳幼児の運動機能(歩行、起立など)の発達段階を記録した。運動神経機能については、拮抗筋抑制の発達過程を調べた。アキレス腱を叩打刺激したときに観察される脊髄伸張反射が主動筋であるヒラメ筋のみならず拮抗筋の前脛骨筋でも観察される相反性興奮現象が、生後一年間でダイナミックに変動していることがわかった。生後の一時期に相反性興奮が顕著になり、その後、歩行動作を獲得する前後には、相反性興奮がおこりにくくなる。このことから脊髄内の拮抗筋抑制機構の変化が運動機能の獲得と深く関連することが推測された。自律神経機能については、乳児の心拍変動を縦断的に測定し、自律神経活動の成長にともなう変化を調査した。胸部電極より心電図を導出し、600点のr-r間隔を記録した。この心拍変動のデータにCGSA法でスペクトル解析を施し、交感神経活動指標(SNS)、副交感神経活動指標(PNS)、変動の複雑さを表す複雑さを表す指標βを算出した。SNS、PNSともに、対象児間で共通した変化の傾向は認められなかった。βは6名中4名で生後日数との間に有意な相関が認められ、とくに生後8ヶ月付近を境に急激に低下する傾向が認められた。βはその値が低い程、循環系の調節能力が優れていることが示唆されており、発達にともない、循環系の調節能力が高まることが示唆された。データ取得システムとして、小型デジタルオ-ディオテープ(DAT)録音・再生機(2チャンネル)2台と新しく制作した小型アンプ2台を用い、小型生体電気計測システムを構成し、成人及び乳幼児において筋電図および心電図を試験的に測定記録し、測定システムの信頼性、妥当性を検討した。直立姿勢獲得前(生後4カ月)の乳幼児での測定の結果、運動神経機能に関しては、連続肘屈曲伸展時の上腕二頭筋,三頭筋について拮抗抑制がみられなかった。これはGatev(1972)の結果に対応しており、拮抗抑制の定量的評価を行う必要がある。さらに筋電図については腱刺激による伸張反射が主動筋のみならず拮抗筋でも確認される反射のradiation現象が成長とともに消失することに着目しており、随意動作時の主働筋,拮抗筋の筋活動パターンの発達と比較しながら定量的評価を行うことを計画中である。伸張反応のradiationはIa求心性線維から拮抗筋への強いシナプス入力によると考えられ、いわゆる「運動神経が鈍い、動作がぎこちない」原因がこのような末梢の神経回路の構造自体にある可能性がある。成長過程における運動経験の寡多が反射機能の発達過程に影響を与えること十分に考えられ、体育学的観点からも非常に重要な問題となるであろう。自律神経に関しては、外乱に対して成人でみられるような心拍応答が無いという興味深い知見が得られた。これは、自律神経機能の発達に関する当初の予想を示唆するものであり、詳細な解析が必要である。また、申請者らがずでに開発済みである心拍変動の時系列からフラクタル成分を分離する粗視化スペクトル法により、従来のスペクトル解析では評価しにくかった自律神経活動の評価を可能とし、幅広い年代での測定評価を行った。本申請と直接関連をもつ重力負荷時の自律神経応答の評価にも成功した。小型デジタルオ-ディオテープ(DAT)録音・再生機と小型アンプより構成される生体電気計測システムについて、乳幼児においても測定システムの信頼性、妥当性が確認された。

そこで、保育園に協力を要請し、親の同意を得た後、6名の乳幼児(2月時点で生後4ケ月、6ケ月、6ケ月、5ケ月、10ケ月)において2週間おきに運動神経機能、自律神経機能の縦断的測定を開始した。運動神経機能に関しては、安静時のアキレス腱刺激により伸張反射を誘発し、筋電図を測定する。その結果、直立姿勢獲得前の乳幼児では、アキレス腱刺激時の伸張反射が、主働筋であるヒラメ筋のみならず拮抗筋の前脛骨筋でも観察される反射のradiation現象が成人に比べて顕著であり、拮抗筋抑制が未発達なことが確認された。筋電図振幅比などを用いて、詳細な結果について解析中である。自律神経機能に関しては安静時心電図の縦断的測定を行っている。申請者らが開発ずみである心拍変動の時系列からフラクタル成分を分離する粗視化スペクトル法により、自律神経活動を評価する。これについても解析中であるが、本システムを用いて、中高齢者を含む幅広い年代で測定評価を行い、乳幼児との比較データを得た。両機能に関して、今後も縦断的測定をさらに続け、乳幼児の直立姿勢獲得との関連について考察する。データ取得システムとして、小型デジタルオ-ディオテープ(DAT)録音・再生機(2チャンネル)2台と制作した小型アンプ2台を用い、計測システムを構成し、先年度より行っている乳幼児の筋電図と心電図の縦断的測定を継続して行った。データが取得された時点での乳幼児の運動機能(歩行、起立など)の発達段階を記録した。運動神経機能については、拮抗筋抑制の発達過程を調べた。アキレス腱を叩打刺激したときに観察される脊髄伸張反射が主動筋であるヒラメ筋のみならず拮抗筋の前脛骨筋でも観察される相反性興奮現象が、生後一年間でダイナミックに変動していることがわかった。生後の一時期に相反性興奮が顕著になり、その後、歩行動作を獲得する前後には、相反性興奮がおこりにくくなる。このことから脊髄内の拮抗筋抑制機構の変化が運動機能の獲得と深く関連することが推測された。自律神経機能については、乳児の心拍変動を縦断的に測定し、自律神経活動の成長にともなう変化を調査した。胸部電極より心電図を導出し、600点のr-r間隔を記録した。この心拍変動のデータにCGSA法でスペクトル解析を施し、交感神経活動指標(SNS)、副交感神経活動指標(PNS)、変動の複雑さを表す指標βを算出した。SNS、PNSともに、対象児間で共通した変化の傾向は認められなかった。βは6名中4名で生後日数との間に有意な負の相関が認められ、とくに生後8ケ月付近を境に急激に低下する傾向が認められた。βはその値が低い程、循環系の調節能力が優れていることが示唆されており、発達にともない、循環系の調節能力が高まることが示唆された。