hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
肝移植におけるグラフト肝機能不全の発生機序の解明とその予防法の検討(障害発生機序からみた摘出法,保存法ならびに肝viability判定法の検討)

(1)温阻血ならびに肝移植時の肝障害発生機序の解明培養細胞を用いた低温阻血後復温酸素化した際の過酸化脂質量の変化:ラット肝をコラゲナ-ゼで潅流し、肝実質細胞を培養した。培養肝実質細胞を0から24時間の低温阻血をおいた後復温酸素化した。保存中ならびに復温酸素化後の細胞膜成分の脂質過酸化物であるフォスファチジルコリン・ペルオキシド、および脂質過酸化物と特異的に反応するDCFH・DA負荷後の蛍光強度を測定した。保存時間の延長と共にフォスファチジル・コリンの値は増加したが、保存中は軽度の増加にとどまった。DCFH・DA負荷による蛍光強度も保存時間の延長とともに値が増加し、低温阻血後復温酸素化すると肝細胞は脂質過酸化を受け易くなることが明らかとなった。(2)donation,保存法による肝障害抑制の組織学的、生化学的効果判定UW液およびその構成成分についての検討:豚を用いいて肝を摘出し、UW液で保存、経時的に透過型電子顕微鏡象、ミトコンドリア機能、発生するラジカル量を測定した。同液で24時間保存した肝を同所性に移植したところ、6頭中2頭の生存がえられた。類洞内皮細胞は12時間までは良好に保たれていたが、コリンズ液保存に比べてラジカルの発生ならびにミトコンドリアのATP産生能には有為差がなかった。以上の結果よりUW液中に添加されているアロプリノ-ル、グルタチオン、アデノシンは不要であると考えられた。(3)軽自動車でも運搬可能な人工心肺装置の設計を行った。(1)温阻血ならびに肝移植時の肝障害発生機序の解明培養細胞を用いた脂質化酸化反応に関する検討:ラット肝をコラゲナ-ゼで潅流し、肝実質細胞と非実質細胞を分離培養した。それぞれの分画について、0から24時間の低温阻血をおいたのち復温酸素化した。両分画について低温保存時と復温酸素化の際の極超微弱発光を、ケミルミネッセンスアナライザ-で測定した。低温阻血時は24時間まで実質細胞も、非実質細胞も極微弱発光の増加は認めなかった。しかし、実質細胞では復温酸素化後著名な極微弱発光の増加を認め(コントロ-ルの200ー400%)、低温阻血8から12時間後にピ-クを認めた。一方、非実質細胞では低温保存中も復温酸素化後もいずれの保存時間でも、極超微弱発光の増加は認めなかった。以上の結果より、非実質細胞の障害発生に細胞膜の脂質過酸化は関与しないことが示唆された。(2)Donation,保存法の改良による肝障害抑制の組織学的・生化学的効果判定豚を用いて、人工心肺で血液を酸素化しながら肝を冷却し温阻血を伴わずにdonationを行う方法の効果を、ミトコンドリア機能と超微形態の面から検討した。本法を用いて摘出し12時間保存した肝を同所性に移植を行ったところ6例中5例に長期生存を認めた。本法を用いた場合、阻血に弱い類洞内皮細胞もその形態が12時間まで良好に保たれた。加えて、組織ATPやミトコンドリアのATP産生能もいわゆるstandard harvest法による摘出肝に比べて、保存12時間まで有意に高く維持されていた。以上の結果から人工心肺を用いた摘出法は肝のエネルギ-産生系を長時間良好に保ち、ジヌソイドの血流を保証する有効な方法であると考えられた。
ケタミンが脊髄伝導路および脊髄シナプス伝達に及ぼす作用に関する基礎および臨床研究

ケタミンは運動誘発電位(MEP)に影響を与えない薬剤として知られているが、我々はケタミンがMEPの振幅を著明に減少させた症例を経験した。平成30年度は、まずその症例報告を執筆した(Furutani K et al. J Med Case Rep 2018;12:204)。それに加えて、ケタミン(1 mg/kg)の単回投与がMEPの振幅に与える作用について、臨床研究を行った。思春期特発性側弯症に対して後方矯正固定術を予定された12歳から18歳の女性を、無作為に生食群とケタミン群に割り付けた。全身麻酔を導入後、MEP測定の準備を行った。その後、腹臥位とし、前脛骨筋をはじめとした6つの筋(左右計12筋)におけるベースラインMEPを記録した後、割付に従い生食もしくはケタミンを静脈内投与した。その後2分おきに10分後までMEPを記録し、ベースライン振幅からの変化を解析した。その結果、ケタミンは各筋において、MEPの振幅を有意に減少させた。立ち上がり潜時も若干延長した。ケタミンは興奮性神経伝達を抑制する薬剤である。ケタミンが脊髄前角ニューロンの興奮性を抑制することにより、MEPの振幅が減少させる可能性はある。前述の通りケタミンはMEPを抑制しない薬剤として知られているので、投与するタイミング、量によっては、術中の神経モニタリングの正確性に悪影響を及ぼし得る。この新たな知見によって、術中神経モニタリングの正確性向上に繋がるものと考えている。以上の成果を日本麻酔科学会、アメリカ麻酔科学会において発表した。臨床研究のパートは予定通り終了し、学会発表を行うことができたため。臨床研究の成果を論文として投稿する。同時に脊髄横断スライスを用いた電気生理学実験を計画する。臨床研究パートに時間を割いたため、基礎研究に用いる金額が予想よりも少なかったため。繰り越し分は消耗品や薬品の購入に充てる。
脳磁場計測による随意運動に対する感覚入力の影響の検討

中心溝をはさんで前後に位置する運動野、感覚野の随意運動に対する役割を非侵襲的に明らかにするには、空間的、時間的に解像度の優れた方法でとらえる必要があり、脳磁場計測は有望視されている方法である。感覚刺激として制御簡便な電気刺激は磁場を乱しやすい為に従来の研究では限られた方法でしか利用できていなかったが、2年間の本研究において、電気刺激装置を用いての安定した脳磁場記録方法を確立し、運動と感覚の相互影響を評価した。1。電気刺激による磁場の乱れをとり除く為に種々の機械的な接地を検討し、十分な幅をもった接地電極を刺激電極より近位側周囲を巻絡し、刺激アーチファクトをほぼ完全に除去することに成功した。2。この方法を用いて、正中神経に種々の間隔の対刺激(条件刺激-試験刺激)を与え、体性感覚誘発脳磁場(SEE)の回復曲線を評価した。対刺激間隔が20-60ミリ秒の間は、試験刺激後40-60ミリ秒の成分の抑制が認められたが、それ以降の成分には大きな変化は認められなかった。3。脳磁場における準備脳磁場は、脳波の準備電位に比較して開始が遅いため、種々の運動間隔で運動関連脳磁場記録を検討し、1.5秒の間隔が確保できれば、ひとつの随意運動としての反応を記録できることが確かめられた。4。一側の親指でボタン押しを3秒に1回程度行っている最中に、ランダムな時間間隔(0.9-1.3s)で同側正中神経に電気刺激を与え、両者の時間関係毎に別個に正中神経SEFを加算平均した。ボタン押し後900ミリ秒以内に電気刺激が来た場合のSEFの100ミリ秒以内の成分は抑制されるが、ボタン押しの前900ミリ秒以内の電気刺激に対するSEFでは大きな変化は認められなかった。以上は、一次体性感覚野の感度は、運動準備状態においては大きく変化せず、運動によってもたらされる干渉によって感度低下が引き起こされていることを示している。1。2。3。4。1。運動に与える感覚入力の影響を検討する際に、最も制御しやすく、かつ広く用いられている感覚刺激は電気刺激である。しかしながら、従来、脳磁場計測において電気刺激を用いた場合には磁場の乱れが不可避であり、電気刺激での脳磁場の影響を観察する事は困難であった。今回、この磁場の乱れをとり除く為に種々の機械的な接地を検討し、十分な幅をもった接地電極を刺激電極より近位側に用いることにより、刺激アーチファクトをほぼ完全に除去することに成功した。この方法により、運動開始前後の感覚野、運動野の活動状況を詳細に検討することが可能になるものと思われる。2。随意運動に先行する脳活動をとらえる為に、従来は各自のペースでの運動を3秒程度の間隔で施行させていたが、運動障害や感覚障害のある患者においてはこの課題はやや施行困難であり、課題の改良が望まれていた。脳磁場における準備脳磁場は、脳波の準備電位に比較して開始が遅いため、運動間隔を短縮しても支障ないものと考えられ、今回我々は種々の運動間隔で運動関連脳磁場記録を検討し、1.5秒の間隔が確保できれば、ひとつの随意運動としての反応を記録できることが確かめられた。3。上記1、2の結果をもとに、中心溝付近に器質性病変を有する運動障害患者8名において、運動関連脳磁場記録を体性感覚誘発脳磁場と比較し、本人MRI上に重畳させ、運動野、感覚野の解剖学的位置関係を確認した。

電気刺激による体性感覚誘発脳磁場では、第一次感覚野を全例で同定することができたが、運動関連脳磁場では障害側の運動野の偏位を同定できたのは1名のみであった。これは、運動障害により運動そのものの遂行が困難であったことが一因であるが、それ以外に、運動野の偏位により脳溝が頭表に水平よりずれて脳磁場がとらえにくくなった可能性も考えられ、今後の検討が必要である。運動に与える感覚入力の影響を検討する際に、最も制御しやすく、かつ広く用いられている感覚刺激は電気刺激である。しかしながら、従来、脳磁場計測において電気刺激を用いた場合には磁場の乱れが不可避であり、電気刺激での脳磁場の影響を観察する事は困難であった。今回、この磁場の乱れをとり除く為に種々の機械的な接地を検討し、十分な幅をもった接地電極を刺激電極より近位側に用いることにより、刺激アーチファクトをほぼ完全に除去することに成功した。この方法により、運動開始前後の感覚野、運動野の活動状況を詳細に検討することが可能になるものと思われる。随意運動に先行する脳活動をとらえる為に、従来は各自のペースでの運動を3秒程度の間隔で施行させていたが、運動障害や感覚障害のある患者においてはこの課題はやや施行困難であり、課題の改良が望まれていた。脳磁場における準備脳磁場は、脳波の準備電位に比較して開始が遅いため、運動間隔を短縮しても支障ないものと考えられ、今回我々は種々の運動間隔で感動関連脳磁場記録を検討し、1.5秒の間隔が確保できれば、ひとつの随意運動としての反応を記録できることが確かめられた。上記1、2の結果をもとに、中心溝付近に器質性病変を有する運動障害患者8名において、運動関連脳磁場記録を体性感覚誘発脳磁場と比較し、本人MRI上に重畳させ、運動野、感覚野の解剖学的位置関係を確認した。
気道過敏性の成立機序とその制御に関する研究

A)基礎的研究においては、動物実験より以下のような成果を得た。1.感作したネコにおいて、抗原チャレンジにより、非アドレナリン作動性抑制神経の機能不全が起ることを示した。外因性VIPの気道拡張作用も抑制されることより、肥満細胞から放出されたトリプテ-スによるVIPの分解がこのメカニズムであると考えられた。2.ネコのin situモデルにより、ブラディカイニンによる気道炎症と気道過敏性の関連について検討した。ブラディカイニンは、気道の血管透過性を亢進させ、気道の浮腫をきたし、アセテルコリによる気道収縮反応を増強した。3.モルモットを用い、神経電気刺激、ブラディカイニン投与によっておこる神経原性炎症に対する抑制因子について検討した。Kチャンネルオ-プナ-、NPY、Ibudilast等によって、神経原性炎症が抑制され、新しい喘息治療薬の可能性が示唆された。4.モルモット遅発型喘息反応が、ILー1投与により増強された。5.活性酸素による気道収縮反応をモルモットin vitroで検討した.本反応に対する肥満細胞の関与が示された。以上の動物実験より、気道過敏性の成立機序として神経原性あるいは、活性酸素、抗原抗体反応によるサイトカインの関与が明らかとなった。B)臨床的検討1.ACE阻害剤によっておこる咳のメカニズムを検討した。ACE投与者では、ブラディカイニンによる咳反射が亢進しており、咳において、ブラディカイの代謝障害あるいはサブスタンスP代謝の障害の関与が示唆された。2.喘息患者におけるブラディカイニンによる気道収縮反応が、一部神経ペプタイドの放出を介していることを示した。1.遅発型喘息反応による気道過敏性の解明:(1)モルモットにAscarissuumをSilica gelと共に腹腔内に注入し、これを2回繰返した。この後、一度抗原を吸入させておくと、その後の抗原吸入に際し全例に二相性の気道収縮反応を認めた。ところが、三度共腹腔内に抗原を投与するとその後が抗原の吸入により著明な二相性の反応は得られない。このことから、抗原吸入による二相性反応の出現のためには、前もって気道に抗原が投与(気道が直接抗原により感作)されることが必要であることが判明した。(2)抗原吸入投与よる二相性気道収縮反応の後、1日7日間にわたり気道反応性の亢進を認めた。この際気管支肺胞洗浄液(BALF)や、好中球および好酸球の増多を認めたが、特にこのうち好中球の増多の程度と気道の応性亢進の程度ではよく相関していた。またその際の恒〓槽中のStrip muscleの検討では、上皮の有無にかかわらずAChに対し2回等の反応性を示したことにより、この際の上皮からの拡張性物質の欠損が疑われた。よって気道反応性亢進の機序として、好中球の増多と上皮障害にその原因が求められた。2.ネコにキサンチンにつづきキサンチンオキシタ-ゼを吸入させると、気道で反応してス-パ-オキシドが生じ、一過性の気道吸縮が認められる。この後、30分から3時間にわたって気道の反応性の亢進が認められた。これらの反応にはス-パ-オキシドディスミュタ-ゼ(SOD)の投与により抑制された。またオゾン〓露による反応性亢進もSOD投与により抑制された。このことより、気道反応性亢進にはス-パ-オキトジが共通して関与している可能性が示唆された。3.ヒトの好塩基球をエルトリエ-タ-を用いて分離し、それを用いて喘息のBAL中に多くみられる好塩基球の〓定回子の由来と同定を行っているところである。実験動物(ネコ)を用いた、in vivoの気道過敏性測定実験より、次の結果を得た。

(1)キサンチン、キサンチンオキシデ-スにより酵素学的に発生させたオキシゲンラジカルは一過性の気道収縮をおこす、(2)さらにアセチルコリンに対する気道反応性も亢進し、投与後30分が最も著明であった。これらのことより、気管支喘息の発症に活性酸素が関与していることが示唆された。(3)感作猫に抗原吸入させると、血漿中のヒスタミン濃度の上昇と気道収縮が認められるが、非アドレナリン非コリン作動性神経刺激はこの両者を抑制した。このことより、本神経が喘息発症の予防に有望と考えられた。又、モルモットを用いた実験からは、(1)知覚神経末端から遊離された,神経ペブタイドによる気道炎症に対して、抗アレルギ-剤であるKCー404,交感神経末端に存在するneuropepかdeY(NPY)が抑制効果をもち、その作用機序は、神経末端からの神経ペブタイド遊離抑制であった。(2)好酸球培養液の上清液を、モルモット気管に与えると、収縮性の亢進が認められた。これらのことより、気道過敏性亢進に対しKCー404,NPY,あるいは好酸球遊走阻害剤等が有望であると考えられた。ヒスタミンH_3レセプタ-に関しては(1)速走神経末端からのアセチルコリン放出抑制、(2)知覚神経末端からの神経ペブタイド放出抑制、(3)肥満細胞からのヒスタミン遊離抑制等の作用があり、本レセプタ-刺激剤は、気道過敏性亢進を抑制することが示唆された。さらに、気管支喘息に関与しているメディエ-タ-と考えられるブラディカイニンは、気道の反応性を亢進させるが、そのメカニズムは、気管支動脈領域の、白管透過性亢進による気道浮腫にあることが判明した。ウイルス感染時の気道反応性亢進の機序に関しては、犬を用いた実験より、速走神経末端のM_2レセプタ-の機能不全による、アセチルコリンの過放出がその一因であることが示唆された。A)基礎的研究においては、動物実験より以下のような成果を得た。1。感作したネコにおいて、抗原チャレンジにより、非アドレナリン作動性抑制神経の機能不全が起ることを示した。外因性VIPの気道拡張作用も抑制されることより、肥満細胞から放出されたトリプテ-スによる、VIPの分解がこのメカニズムであると考えられた。2。ネコのin situモデルにより、ブラディカイニンによる気道炎症と気道過敏性の関連について検討した。ブラディカイニンは、気道の血管透過性を亢進させ、気道の浮腫をきたし、アセチルコリンによる気道収縮反応を増強した。3。モルモットを用い、神経電気刺激、ブラディカイニン投与によっておこる神経原性炎症に対する抑制因子について検討した。Kチャンネルオ-プナ-、NPY、Ibudilast等によって、神経原性炎性が抑制され、新しい喘息治療薬の可能性が示唆された。4。モルモット遅発型喘息反応が、ILー1投与により増強された。5。活性酸素による気道収縮反応をモルモットin vitroで検討した。本反応に対する肥満細胞の関与が示された。以上の動物実験より、気道過敏性の成立機序として神経原性あるいは、活性酸素、抗原抗体反応によるサイトカインの関与が明らかとなった。B)臨床的検討1。ACE阻害剤によっておこる咳のメカニズムを検討した。
世代間交流における役割の獲得と認知症発症の関係について

本研究は世代間交流における役割の獲得と認知症発症の関係について明らかにすることを目的とした。対象は65歳以上の精神科デイケア利用者とし、世代間交流群のべ51名と非交流群のべ58名において、運動機能、基本チェックリストおよびNMスケール、HDS-Rの経時的変化を追った。結果、非交流群の運動機能に改善が認められたが、他の項目について差は認められなかった。今回の研究では、直接的に認知症発症の関係を明らかにすることはできなかった。しかし加齢に伴う機能低下をしていく介護・終末期では、尊厳のある生活の援助をしていくことが重要である。21世紀ビジョンにおいて、世代間交流の必要性が強調されて以降、世代間交流の取り組みが盛んに行われるようになってきている。しかし通所施設における世代間交流の試みや精神障害者を対象とした研究は少ない。そこで本研究では、「介護予防を目的とした高齢者」と「就労を目的とした成年者」との双方の世代間交流について検討し、さらに世代間交流における「役割の獲得」と「認知症予防」との効果との関係についても経時的な変化から効果を検討することを目的としている。対象は精神科デイケア利用者とした。そのうち「世代間交流群」を土曜日利用者40名、「非世代間交流群」を金曜日利用者50名と設定した。世代間交流群については、意図的に世代間交流を図るため、高齢者と青年者が協同して実施するグループをを4チームつくり、1回/1ヶ月の定期的な頻度でサタデーカップと命名した風船バレーボール大会を実施している。この大会は1年間の通算成績を掲示しながら、継続した世代間交流を図るように実施している。「非世代間交流群」については、高齢者のみのプログラムを実施しており、世代間交流には参加していない。現在、「世代間交流群」のべ37名と「非世代間交流群」のべ43名について、1年間の変化について集計をしたところである。両群ともに身体および精神機能面ともに有意な変化は見られていない。今後も経時的変化を追っていく予定である。そこで本研究では、「介護予防を目的とした高齢者」と「就労を目的とした青年者」との双方の世代間交流について検討し、さらに世代間交流における「役割の獲得」と「認知症予防」との効果との関係についても経時的な変化から効果を検討することを目的としている。世代間交流については、意図的に世代間交流を図るため、高齢者と青年者が協同して実施するグループを4チームつくり、1回/1ヶ月の定期的な頻度でサタデーカップと命名した風船バレーボール大会を実施している。大会開始後1年間が経過し、年間の順位を決定した。また今年度はチーム編成を再構成した上で、再スタートしている。また、「非世代間交流群」については、高齢者のみのプログラムを実施しており、世代間交流には参加していない。現在、「世代間交流群」のべ47名と「非世代間交流群」のべ50名について、2年間の変化について集計を実施している。さらに、昨年度から、地域の健常高齢者を対象に、身体機能面と認知機能面の評価を実施しており、一般高齢者との比較もできるようにデータを収集している。現在、「世代間交流群」のべ47名および「非世代間交流群」のべ50名について、それぞれ身体機能面については約3ヶ月ごとに、精神機能面については約6ヶ月ごとに調査を継続して実施している。身体機能面に関しては、「握力」「開眼片足立時間」「5m歩行速度」について調査を実施し、同時に総合的視標として「基本チェックリスト」についても調査している。また精神機能面としては、認知症の評価として、「HDS-R」、うつの評価として「GDS15」について調査を実施している。なお、データ収集について、予定数よりも若干少なめであるため、今年度より、地域在住高齢者の「一般高齢者群」としてのべ22名に関してもデータを収集しており、比較検討しやすいようにしている。「一般高齢者群」については、身体機能面を中心に評価を実施している。そこで本研究では、「介護予防を目的とした高齢者」と「就労を目的とした青年者」との双方の世代間交流について検討し、さらに世代間交流における「役割の獲得」と「認知症予防」との関係についても経時的な変化から効果を検討することを目的とした。対象は精神科デイケア利用者とし、そのうち「世代間交流群」を土曜日利用者40名、「非世代間交流群」を金曜日利用者50名と設定した。

世代間交流については、意図的に世代間交流を図るため、高齢者と青年者が協同して実施するグループを4チームつくり、1ヶ月に1回毎の定期的な頻度で「サタデーカップ」と命名した風船バレーボール大会を実施した。この大会は1年間の通算成績を掲示しながら、継続した世代間交流を図る目的で実施した。大会開始後1年毎の順位を決定し、1年間でチーム編成を再構成した上で、3年間実施した。また、「非世代間交流群」については、高齢者のみのプログラムを実施しており、世代間交流には参加していない。「世代間交流群」のべ52名と「非世代間交流群」55名の経時的変化について集計した結果、両群共に有意な機能の低下は認められなかった。これは、精神科デイケアでは身体・精神機能が低下し、要介護状態になると通所が中断するためと考えられた。そこで、地域の健常高齢者を対象に、身体機能面と認知機能面の評価も実施しており、一般高齢者との比較においても著明な変化は認められなかった。3年間という限定した期間であったため、今後継続したデータ収集を行い、役割の獲得と認知症予防および介護予防の関係について検討していく。本研究は世代間交流における役割の獲得と認知症発症の関係について明らかにすることを目的とした。対象は65歳以上の精神科デイケア利用者とし、世代間交流群のべ51名と非交流群のべ58名において、運動機能、基本チェックリストおよびNMスケール、HDS-Rの経時的変化を追った。結果、非交流群の運動機能に改善が認められたが、他の項目について差は認められなかった。今回の研究では、直接的に認知症発症の関係を明らかにすることはできなかった。しかし加齢に伴う機能低下をしていく介護・終末期では、尊厳のある生活の援助をしていくことが重要である。現在、「世代間交流群」のべ37名および「非世代間交流群」のべ43名について、それぞれ身体機能面については約3ヶ月ごとに、精神機能面については約6ヶ月ごとに調査を継続して実施している。身体機能面としては、「握力」「開眼片足立時間」「5m歩行速度」について調査を実施し、同時に総合的視標として「基本チェックリスト」についても調査している。また精神機能面としては、認知症の評価として「HDS-R」、うつの評価として「GDS15」について約6ヶ月ごとに調査を実施している。なお、データ収集については予定数よりも若干少なめであるが、特に問題は無い状態であると考えている。現在、研究の進捗状況としては概ね順調に進展しており、「世代間交流群」と「非世代間交流群」について、研究開始から約2年間のデータを収集し分析を実施中である。両群とも身体および精神機能面ともに有意な変化は見られていない。今後1年間、継続的なデータ収集を実施し、群間の比較を検討していき、さらに「一般高齢者群」との比較もしていく予定である。また量的データのみならず、多職種間による質的データの収集も実施しており、質的分析についても検討していく予定である。高齢期作業療法現在、研究の進捗状況としてはおおむね順調に進展しており、「世代間交流群」と「非世代間交流群」について、研究開始から約1年間のデータを収集し分析を実施中である。両群ともに身体および精神機能面ともに有意な変化は見られていない。今後、経時的データおよび症例数を増やしていき、群間の比較を検討していく予定である。
ウェーク場を用いたバンチ圧縮の研究

大阪大学産業科学研究所のLバンド電子ライナックは、最大電荷量73ナノクーロン電子バンチを加速できる。このような高輝度電子ビームを加速する場合、電子バンチが加速管内に誘起するウェーク場の影響を無視することはできない。次世代加速器の研究では、このウェーク場を加速管内で減衰させたり、加速管外に取り出して捨てたりすることが考えられている。本研究では、このウェーク場を積極的に利用して、RF加速電場とウェーク場を重ね合わせたときに、時間的に線形に変化する電場を作り出すことを目的としている。このような電場は、1本の加速管で電子バンチの加速とエネルギー変調を行い、磁気パルス圧縮を用いて短バンチ化を実現する場合や、エネルギー分散の極端に狭い電子バンチを作り出す場合に利用できる。この研究は、必要とされるウェーク場を誘起する電子バンチの密度分布を評価するプログラムの開発とそのプロクラムを用いたバンチ形状の導出、そして実際に阪大産研のライナックを用いたバンチ圧縮実験により構成される。本年度行われた実験では、電子ライナックの加速管出口にOTRモニターを設置し、ストリークカメラでバンチ形状を観測・調整しながら、90度アクロマテック偏向系でバンチ圧縮を行った。圧縮後のバンチ長は空気チェレンコフ光により観測した。比較のために直線部後端でもチェレンコフ光によるバンチ長の測定をおこなった。このとき、バンチ形状を計算で導出した形に近づけた場合には、バンチ長は38.4±3.5psから9.7±0.7psへと圧縮された。バンチの全電荷は30nCから20nCへと減少したが、ピーク電流は0.78Aから2kAへと大きく増加した。他方、エルネギースペクトルを狭くする通常のビーム調整を施した電子ビームでは圧縮後のバンチ長が11.6±1.3psで、ピーク電流は、1.7kAてあった。バンチ形状を、ウェーク場を考慮して計算された形に近づけることにより、およそ2割のピーク電流の増加が達成できた。本研究は、高輝度電子ビームが加速管内に誘起するウェーク場を用いて、1本の加速管で電子バンチの加速とエネルギー変調を行い、磁気パルス圧縮を用いて短バンチ化を実現することを目的としている。研究は、各種シミュレーションプログラムの作成と加速器制御系の開発、バンチ圧縮実験から構成される。本年度はその中で、プログラムの作成と計算機制御系の開発を行った。プログラム開発としては、(1)電子自身が誘起するウェーク場と外部RF源により励振される加速電場の重ねあわせが線形な傾きの電場となるバンチ形状を求めるプログラム、(2)阪大産研Lバンドライナック入射部での電子ビーム集群過程のビームダイナミクスとバンチ形状の計算プログラム、(3)このバンチ形状とエネルギー分散をもった電子ビームをアク口マテック偏向系でバンチ圧縮したときのシミュレーションプログラム、(4)圧縮後の短バンチから放射されるコヒーレント放射光スペクトルの計算プログラム、の4つのプログラムを作成した。また、現在阪大産研のLバンドライナックはすべてマニュアルで制御されている。このことは定量的な実験や実験結果の再現性という点で研究の妨げになっている。そこで、(5)ビーム輸送路上の偏向電磁石、4極電磁石、ステアリングの各電源をパーソナルコンピューターから制御及びモニターできる制御系を開発した。このパーソナルコンピューターを用いた制御系は、小規模な加速器システムの制御を簡便かつ安価に構築できる特性をもつ。また、汎用性に富んでいるので加速器以外のシステムにも利用可能である。

他方、エルネギースペクトルを狭くする通常のビーム調整を施した電子ビームでは圧縮後のバンチ長が11.6±1.3psで、ピーク電流は、1.7kAてあった。バンチ形状を、ウェーク場を考慮して計算された形に近づけることにより、およそ2割のピーク電流の増加が達成できた。
易感染性宿主における感染根管由来細菌に起因する歯性病巣感染モデルの開発

免疫抑制剤の根尖病巣局所への影響を検討するため、Cyclosporin A(CsA)を投与したラットの根尖病巣をコンピュータ断層撮影により経時的かつ3次元的に解析すると共に、病理組織学的に検索した。いずれのCsA投与群(5,10および20mg/Kg/day投与群)も、生理食塩水投与群に比べ、根尖病巣の体積は経時的に有意に減少し、投与終了後は4週間で対照群と同程度の大きさまで増大した。また、CsAの投与量による病理組織像上での著明な相違はみられなかったが、20mg/Kg/day投与群における線維性組織内の細胞間質は、対照群に比べ顕著に膨大していた。次に,ビーグル犬を用いて単一細菌感染による根尖孔外バイオフィルムモデルの開発に着手した。in vitro系でガッタパーチャ(GP)ポイントに対するバイオフィルム形成能を微細形態学的に評価し、GP表面のバイオフィルム形成にはEnterococcus faecalisが最適で、Fusobacterium nucleatumおよびPropionibacterium acnesはバイオフィルムを形成しないことを見出した。ビーグル犬の歯の根尖孔外にバイオフィルムを形成させる実験系において、E.faecalisが71.4%の頻度で単一分離・同定され、根尖孔外のバイオフィルム形成に最適であることが分かった。得られた結果に基き、E.faecalisバイオフィルムをビーグル犬の根尖孔外に形成した後、ステロイドの8週間投与により易感染性実験動物を作成し、根尖孔外バイオフィルムに起因する菌血症について検索する動物モデルを作成した。4週間の免疫抑制では、菌血症は惹起されなかったが、E.faecalis培養液,すなわちin vitro系でGPに形成されるバイオフィルム菌の10^3倍量(CFU/ml)の浮遊細菌を直接根尖孔外に接種すると、ステロイド投与時より持続的に菌血症が発症した。現在、投与濃度や期間を再検討し、菌血症について検索中である。Cyclosporin A(CsA)などの免疫抑制薬は臓器移植および自己免疫疾患における免疫反応の抑制の目的で用いられている。CsA投与による免疫抑制により、それまで無症状のまま経過していた慢性根尖病巣が悪化するのではないか、さらに慢性根尖病巣局所の炎症反応が遠隔臓器に影響するのではないかという点については大きな興味がもたれている。これらを解明する第一段階として、本研究では、ラットの根尖病巣実験モデルを用いて、慢性根尖病巣を惹起し、CsA投与後の根尖病巣の大きさの経時的変化ならびに組織学的変化について検討した。5週齢雄性Wistarラットの下顎第一大臼歯咬合面を露髄後、口腔内環境に開放し4週間放置し、慢性根尖病巣を惹起した。その後、ラットにCsAの腹腔内投与(5,10あるいは20mg/kg/day)による免疫抑制を28日間行った。また生理食塩水投与を行ったものをコントロール群として用いた。CsA投与開始後より、CTスキャンによる病巣部の撮影を行い、画像解析による病巣の体積の経時的変化を検索した。CsA投与群(10あるいは20mg/kg/day)では、コントロール群に比べて有意な病巣の体積の減少がみられ、5mg/kg/dayのCsA投与群においても同様の傾向が認められた。さらに、28日間のCsA投与期間終了後、CsA投与中止により病巣の体積は経時的に増加傾向を示した。

また、28日間CsA投与後、病巣部の病理組織学的観察により、CsA投与群は根尖病巣辺縁部に線維性組織増生を認めた。CsA投与による免疫抑制を行うと、病巣は辺縁部より線維性組織で被包され、周囲への病巣の拡大は抑制されるが、CsA投与中止後は病巣が拡大する可能性があることが分かった。免疫抑制剤などを投与された易感染性宿主における口腔感染症と全身疾患との関連性については注目を集めているが、慢性根尖病巣が全身疾患に与える影響については未解明である。本年度は、免疫抑制剤の局所病巣への影響を検討するため、Cyclosporin A (Cs-A)投与時のラット根尖病巣の体積変化をコンピュータ断層(CT)を用いて経時的かつ3次元的に解析すると共に、病巣周辺部を病理組織学的に検索した。さらに、ビーグル犬の下顎第1後臼歯根尖孔外にガッタパーチャ(GP)ポイントを用いてバイオフィルムを形成させ、根尖性歯周炎に由来する菌血症モデルの開発に着手し、以下の結果を得た。いずれのCs-A投与群(5,10ならびに20mg/kg/day投与群)も、Control群に比べ、根尖病巣の最大横断面積および体積は経時的に有意に減少した。また、組織学的検索では、生理学的根尖孔付近に著名な炎症性細胞浸潤が観察されたが、Cs-A投与群では炎症性細胞浸潤は軽度であった。Cs-A投与群の線維芽細胞を中心とする線維性組織の増生は、Control群に比べ根尖病巣周辺部で優位に認められ、Cs-Aが骨吸収の抑制と線維性組織の増生に影響を与えることが示唆された。一方、ビーグル犬の根尖孔外に突出させたGPポイント表面にStaphylococcus aureusの単一菌バイオフィルムを形成し、採取したGPポイントの微細形態学的検索、細菌培養試験および末梢血中のS. aureusに対する抗体価の測定を行ったところ、S. aureusが単一分離・同定され、形態的にはブドウの房状のバイオフィルムコロニーが観察された上、抗体価の上昇が認められ、実験動物の根尖孔外に単一感染バイオフィルムを形成させる実験系を確立した。現在、ステロイドホルモンなどを免疫抑制剤を投与し、易感染性実験動物を作成した後、この系を用いて根尖孔外のバイオフィルムに起因する菌血症を検索中である。Enterococcus faecalis, Streptococcus intermedius, Streptococcus pyogenes, Streptococcussanguis, Fusobacterium nucleatum, Staphylococcus aureusならびにPropionibacterium acnesの7細菌種を用いてin vitro系でガッタパーチャポイント(GP)に対するバイオフィルム形成能を微細形態学的に検索したところ、F. nucleatumおよびP. acnesはGP表面にはバイオフィルムを形成しないことが明らかとなった。続いて、平成13年度に確立した、ビーグル犬の第1後臼歯の根尖孔外にバイオフィルムを形成する実験系において,上記in vitro実験でGPに付着した5細菌種を4週間単一感染させ、それぞれの細菌種の根尖孔外バイオフィルムからの分離頻度を検索した。その結果、E. faecalisが71.4%(10/14)の頻度で単一分離・同定され、供試した5細菌種のうち最も根尖孔外にバイオフィルムを形成しやすいことが明らかとなった。
固体表面上での氷の付着に対する伝熱現象及び界面現象の寄与度に関する研究

1.平成18年度:固体表面上での氷の付着のメカニズムを解明するために,氷の付着力に対する伝熱現象及び界面現象の寄与度を検討した.その結果,以下の結論が得られた.・氷の剥離挙動が2つのタイプに分類され,それらは,時間比=(最大せん断力到達時間)/(緩和時間)<1のとき,弾性特時間比>1のとき粘弾性特性であることを示した.・氷のせん断応力(単位面積当りの氷の付着力)は試験板表面での冷却流束よりも試験場の表面エネルギーに強く依存する.・付着エネルギーは表面エネルギーに依存する.・せん断仕事に対する付着エネルギー(界面現象)の寄与度の定性的傾向を明らかにした.2.平成19年度:前年度の結果を踏まえ,せん断応力、試料の表面エネルギーの温度依存性を測定した。また,冷却固体面材料として熱伝導率が高い銅に着目し,銅表面に形成される酸化膜の氷のせん断応力に及ぼす影響を検討した.さらに,固体材料表面での氷の付着の本質的メカニズムを解明するために,走査型プローブ顕微鏡(SPM)やX線電子分光分析装置(ESCA)等を用いた表面分析により,ナノスケール場での,氷の剥離挙動、氷の付着力を測定した.その結果,以下の結論が得られた.・せん断応力及び表面エネルギーは温度低下と共に上昇し,両者の温度に対する概ね良好な相関が見られた.・銅酸化膜はそれが除去された直後から新たな酸化膜が形成され始め,その後徐々に形成が進行することを明らかにし,加えて,銅表面の表面分析により,生成される酸化膜の組成とせん断応力の関係を明らかにした.・ナノスケール場とマクロスケール場での氷の剥離挙動及び付着力を比較した結果,定性的に両者は比較的に良く一致することを明らかにした.以上より,今後のナノスケール場とマクロスケール場の連成理論の構築の端緒を示した。2006年度は,試験板一氷界面での氷の剥離挙動からせん断応力(単位面積当たりの氷結力)と試薬により試験板表面の濡れ角を,その材質や表面状態を変えてそれぞれ測定された.濡れ角から表面エネルギーが計算され,せん断仕事と付着エネルギーがせん断応力と表面エネルギーからそれぞれ算出された.そして,固体表面上での氷の付着のメカニズムを解明するために,氷の付着に対する伝熱現象及び界面現象の寄与度を検討した.その結果,現状では以下の結論が得られた.1.氷の冷却面表面からの剥離過程を解析するために,Maxwellモデルが提案された.2.氷の剥離過程を2つのタイプに分類できることを示し,その判断基準がち。t_<max>/τ<1:TypeA(弾性特性),t_<max>/τ>1:TypeB(粘弾性特性)であることを示した.但し,τ:緩和時間,t_<max>:最大せん断力到達時間.3.TypeBの最大変位量は概ねTypeAのそれより大きい.4.試験板への氷の付着力(氷結力)は試験板の表面エネルギーに強く依存する.5.せん断応力はプラズマ照射や酸化膜除去により増加し,UV照射により減少する.6.銅の場合,プラズマ・UV照射や酸化膜除去によってもほとんどせん断仕事は変化しない.一方,ガラス,塩ビの場合,プラズマ照射によりせん断仕事は著しく増加し,UV照射により減少する.7.付着エネルギーは表面エネルギーに依存する.8.せん断付着仕事に対する付着エネルギー(界面現象)の寄与度の定性的傾向を明らかにした.平成18年度の結果を踏まえ,付着力・表面エネルギーの温度依存性を測定した.

さらに,固体材料表面での氷の付着の本質的メカニズムを解明するために,走査型プローブ顕微鏡(SPM)やX線電子分光分析装置(ESCA),電子線マイクロアナライザ(EPMA)を用いた表面分析により,ナノスケール場での,氷の剥離挙動・氷の付着力,固体面上に存在する親水性基と疎水性基の分布や,大気圧プラズマや紫外線照射による表面改質の前後での,2種類の基の分布の変化を測定した.また,冷却固体面材料として熱伝導率が高く冷却熱流束の大きい銅に着目し,銅表面に形成される酸化膜の氷の付着力に及ぼす影響をナノスケール場で検討するために,ESCAやEPMAによる銅表面の表面分析を行った.その結果,以下の結論が得られた.1.せん断応力(単位面積あたりの付着力)および表面エネルギーは,温度の低下と共に上昇する傾向が得られ,両者の温度に対する概ね良好な相関が見られた.2.銅酸化膜が形成される過程での付着力の経時変化を明らかにし,銅酸化膜は,それが除去されたのち,きわめて短時間で再形成が始まり,その後徐々に形成が進行することを明らかにした.3.生成される酸化膜の組成とせん断応力の関係を明らかにした.4.大気圧プラズマ・紫外線照射による表面改質により,固体表面上の親水性基の割合が増加することを明らかにした.5.ナノスケール場とマクロスケール場での氷の剥離挙動及び付着力を比較した結果,定性的に両者は比較的に良く一致することを明らかにした.以上より,今後のナノスケール場とマクロスケール場の連成理論の構築の端緒を示した.
ナノ形態制御薄膜-液体系の光熱音響効果に関する研究

光を効率良く吸収できるように形態を制御したAuのナノ粒子を使って熱を発生し,その熱が周囲の液体に伝わる際の液体の応答を調べた.独自の計測装置によって,パルスレーザを照射した際に発生する超音波の測定に成功し,音響強度が光の強度とともに非線形に変化することを発見した.また,顕微鏡下でAuナノ粒子にレーザを照射することで,マイクロバブルを自由に生成し,さらにその周辺に局所的な温度勾配を作ることで,様々なパターンの流れを生み出すことに成功した.これらの技術は,マイクロ流路内での新しい流体駆動力や粒子の捕集・分別のための技術への展開が期待される.【本研究の目的】本研究では,動的斜め蒸着法という独自の薄膜技術を駆使して作製する光吸収体をナノヒーターとして用い,液中での光音響効果を調べ,ナノバブル発生に伴う非線形光熱音響効果が発現するための条件やメカニズムを明らかにし,超音波発生源としてMEMS動力源や診断への応用のみちすじをつけることが目的である.【平成25年度の成果】平成25年度は,まず光音響効果を発現するためのレーザーの選定に取り組んだ.コロイドを用いた先攻研究では近赤外のナノ秒程度のパルスレーザが用いられており,報告例ではパルスあたりのエネルギーが数μJのものもあれば,数mJ以上のものを用いたものもある.そこで今後の実験に実用なレーザーの条件を明らかにするため,比較的安価な半導体パルスレーザー(1.7μJ/パルス)を購入し,空気中と水中の光音響効果を評価した.その結果,空気中の閉じた空間では光音響信号の検出に成功したが,水中の開いた空間での光音響信号の検出には,レーザーのパワーが足りないことが明らかになった.そこで,平成26年度には,150 μJ/パルス1 mJ/パルスの高出力レーザーを導入するとともに,水中での光音響信号測定用のセルを開発して装置を構築する.そして,固液界面での伝熱や相転移の現象の把握とメカニズムの解明に挑戦する.レーザーの選定に取り組む一方で,微小領域での光音響効果に誘起される流体の運動を観察するための顕微計測システムを導入した.試料上にマイクロ流路を形成してマイクロビーズの溶液を封入した系に,外部信号で強度を変調した連続発信の半導体レーザーを照射すると,流路内に流れを作り出すことができることを確認した.パルスレーザーによる光音響効果を利用することで,流路内の流体の運動の高度な制御を目指す.【本研究の目的】本研究では,動的斜め蒸着法という独自の薄膜技術を駆使して作製する光吸収体をナノヒーターとして用い,液中での光音響効果を調べ,ナノバブル発生に伴う非線形光熱音響効果が発現するための条件やメカニズムを明らかにし,超音波発生源としてMEMS動力源や診断への応用の,みちすじをつけることが目的である.【平成26年度の成果】平成26年度は,150 μJ/パルスの高出力レーザーを導入し,水中での光音響信号測定用のセルを開発して装置を構築した.そして,水中で,グラファイト,Si,Auナノ粒子などにパルスレーザーを照射し,光音響信号を計測することに計測した.また,音響信号の発生には,照射する光のパワー密度に対する閾値が存在することを確認した.この閾値の前後で液ー気の相転移が起きていると考えられ,平成27年度に詳しく調べる計画である.パルスレーザーによる光音響信号の計測を試みる一方で,連続発信レーザー照射を用いた光熱変換に誘起される微小領域での流れの詳細な観察を行った.その結果,1) Auナノ粒子配列を用いることで,所望の場所に所望の大きさの気泡を形成できること,2)気泡の周辺にレーザーを照射して局所的に加熱すると,気泡周辺に極めて強い流れを誘起できることを発見した.この現象は気液界面のマランゴニ効果によるものと考えられる.この結果をまとめた論文は,Appl. Phys. Lett.誌に掲載され,Editor's Picksに選出されるなど,高い評価を受けた.【本研究の目的】本研究では,動的斜め蒸着法という独自の薄膜技術を駆使して作製する光吸収体をナノヒーターとして用い,液中での光音響効果を調べ,ナノバブル発生に伴う非線形光熱音響効果が発現するための条件やメカニズムを明らかにし,超音波発生源としてMEMS動力源や診断への応用の,みちすじをつけることが目的である.【平成27年度の成果】平成27年度は,前年度に導入したパスルレーザを用いて水中に浸漬した金ナノ粒子の光熱変換によって発生する光音響効果を詳細に検討した.レーザ強度が5 mJ/cm2に達するまでは,光音響信号がレーザ強度に対してほぼ線形に増加するのに対し,レーザ強度が5 mJ/cm2を超えると光音響信号がレーザ強度の3乗に比例することがわかった.この非線形な光音響信号の増加は,金ナノ粒子表面におけるナノバブル発生によるものであると考えられる.これによって,光音響効果によって発生する超音波を利用したデバイスを検討するための基礎的な条件が明らかになり,MEMS動力源や診断への応用の道が開けたと考えている.一方,本研究の過程において偶然発見した連続発信レーザ

照射によるマイクロバブルの生成・制御,及びその周辺への光照射によるマランゴニ効果の研究は,平成27年度中にさらに発展し,1)マイクロバブル周辺のマランゴニ対流の時間的制御が可能であること,2)マイクロバブル中心の極近傍を加熱することで一方向に収束する流れを生成できることなどを明らかにした.さらに,マイクロバブルやマランゴニ対流が,表面張力や表面のナノ形態によって大きく変化することなど,新しい知見が続々と見つかっており,「表面・界面機械工学」と呼べるような新しい学問分野創出のためのきっかけになるのではないかと期待している.光を効率良く吸収できるように形態を制御したAuのナノ粒子を使って熱を発生し,その熱が周囲の液体に伝わる際の液体の応答を調べた.独自の計測装置によって,パルスレーザを照射した際に発生する超音波の測定に成功し,音響強度が光の強度とともに非線形に変化することを発見した.また,顕微鏡下でAuナノ粒子にレーザを照射することで,マイクロバブルを自由に生成し,さらにその周辺に局所的な温度勾配を作ることで,様々なパターンの流れを生み出すことに成功した.これらの技術は,マイクロ流路内での新しい流体駆動力や粒子の捕集・分別のための技術への展開が期待される.パルスレーザーによる光音響効果の測定装置の開発が若干遅れ気味である一方で,レーザー照射による光熱変換を利用した流体制御に関しては,マランゴニ効果による極めて強い流れの生成に成功しており,MEMS等への応用への道筋が見えてきた.総合的には計画通りに推移している.27年度が最終年度であるため、記入しない。薄膜・表面・界面物性今後の推進方策1)パルレーザー照射による光音響効果における相転移の影響を詳しく調べ,ナノバブル発生のメカニズムを詳細に調べる.2)平成26年度に発見したマランゴニ効果による流れの制御法を確立し,MEMS分野におけるあたらしい流体駆動法への発展を試みる.3)パルスレーザーを用いたマランゴニ効果の発生に挑戦し,マランゴニ効果における相転移の影響を調べる.レーザーの選定は平成26年度に持ち越したが,代わりに申請段階では平成26年度に導入予定であった顕微計測システムの導入を完了している.全体ではおおむね計画通りすすんでいる,27年度が最終年度であるため、記入しない。マランゴニ効果によって気泡周辺で強い流れを発生することを発見し,メカニズムの解明に注力したために,パルスレーザーを用いた光音響計測系の整備が若干遅れた.差額が生じたのは主に計測系の構築に使用する光学素子の購入が遅れたためである.27年度が最終年度であるため、記入しない。[水中での光熱音響特性の評価装置の構築]上述のように,平成26年度にこれまでより強度の強いレーザーを導入して光音響効果の測定系を構築する.[局所プラズモン共振器の光熱音響特性の評価と固液界面の伝熱・相転移メカニズム解明]平成26年度の下半期から,我々が独自に開発した局所プラズモン共振器の光熱音響特性を系統的に評価する.局所プラズモン共振器の積層構造:多層膜の各層の厚さを変更すると,干渉の条件や,ナノ粒子の表面積などを系統的に制御することができる.局所プラズモン共振器の材料:動的斜め蒸着法の大きな長所の一つが,材料選択の幅がきわめて広いことである.比熱や熱伝導率の大きく異なる材料で局所プラズモン共振器を構成することで,光熱音響特性に寄与せずに基板側に逃げる熱について考察することが可能になる.具体的にはSiO2をZrO2やAl2O3などに変更した系を検討する.また,熱伝導率が極端に低いことが知られているポーラスSiをベースにした局所プラズモン共振器の作製も検討する.
シナプス後肥厚部に発現するＬＲＰ４の高次神経機能への関与

Lrp4 KOマウスは出生直後、呼吸不全で死亡し、合指・多指症を伴いE18.5において肺重量の減少、肺胞の発育不全が見られた。多くのKOマウスで両方/片方の腎臓欠損が見られE18.5 KO胎児では2.5倍の羊水過多が見られた。羊水は主に胎児尿が羊膜腔に排出されたものであるが両腎の欠損のある胎児でも羊水過多が見られた事からマウスとヒトでは羊水生産の様式が異なる事が示唆された。KOマウス胎児は呼吸様運動や嚥下ができない。卵膜、胎盤でアクアポリンの発現低下も見られ羊水の羊膜腔からの排出に異常を生じ羊水過多になったと考えられる。またアストロサイトでは活性化に伴いLRP4の発現誘導が起こる事が解った。本研究では胎生期の脳、成体の脳の神経新生、シナプス新生へのLRP4の関与を調べると共にKOマウスの学習・行動・情動等の高次神経機能を解析することによりLRP4の関与する神経回路形成、神経可塑性獲得の仕組みを明らかにする。2)Lrp4 conventional KOマウスを用いて胎生期の脳層構造の解析と4週齢のCaMK2α-Cre Lrp4 KOマウスをBrdU処理して海馬歯状回のBrdU陽性細胞数と4週間後のBrdU陽性細胞の生存率を解析したところ、コントロールとKOマウス間に有為な差は見られなかった。またBrdU陽性の細胞が神経細胞、アストロサイトいずれかに分化したか調べたが差はなかった。一方、CaMK2α-Cre Lrp4 KOマウスを用いて電気生理実験、行動科学実験を行うと予備的な結果ではあるが、いくつかの試験においてKOマウスに異常が見られた。3)マウスLRP4を抗原として高感度の抗体を作製する事ができた。抗LRP4リン酸化1900S特異的抗体を作製しin vivoで1900Sのリン酸化が起こっている事が確認できた。4)培養アストロサイトでLRP4の発現が見られた。3)予期しなかった表現型としてE18.5 KO胎児で羊水過多が見られた。羊水は主として胎児腎臓で作られた尿が羊膜腔に排出されたものであるが、両腎の欠損のある胎児においても羊水過多が見られた。KO胎児は呼吸様運動、嚥下、卵膜からの羊水の取り込みに異常をきたし羊水の羊膜腔からの排出に障害がおこり羊水過多になったと考えられる。羊水量の調節は生産だけでなく羊膜腔からの排出がいかに大事かを示す結果となった。本研究ではシナプス後肥厚部に局在するレセプター蛋白LRP4のKOマウスを作製し、胎生期の脳、成体の脳の神経新生、シナプス新生へのLRP4の関与を調べると共にKOマウスの学習・行動・情動等の高次神経機能を解析することによりLRP4の関与する脳発育、神経回路形成、神経可塑性獲得の仕組みを明らかにする。本年度の実績は、1)LRP4のconventional KOマウス、神経幹細胞特異的(Nestin-Cre)条件付きKOマウス、前脳特異的(CaMK2α-Cre)条件付きKOマウスを作製した。Lrp4 conventional KOマウスはすべて出生直後に呼吸ができずに死亡し、合指多指症が見られた。また殆どのKOマウスに両方/片方の腎臓の欠損が見られた。Nestin-Cre Lrp4条件付きKOマウスもすべて出生直後に呼吸不全で死亡したが、合指多指症、腎臓の欠損は見られなかった。

一方、CaMK2α-Cre Lrp4条件付きKOマウスは、同腹のマウスと同様に成長し繁殖可能であり、一部のKOマウスに合指多指症、歯数過剰、不正咬合が見られた。2)Lrp4 conventional KOマウスを用いて胎生期の脳層構造の解析と4週齢のCaMK2α-Cre Lrp4条件付きKOマウスをBrdU処理して海馬歯状回のBrdU陽性細胞数と4週間後のBrdU陽性細胞の生存率を解析したところ、コントロールとKOマウス間に調べた条件下では有為な差は見られなかった。一方、CaMK2α-Cre Lrp4条件付きKOマウスを用いて電気生理実験、行動科学実験を行うと予備的な結果ではあるが、いくつかの試験においてKOマウスに異常が見られた。3)マウスLRP4を抗原として高感度の抗体を作製する事ができた。抗LRP4リン酸化1900S特異的抗体を作製しin vivoで1900Sのリン酸化が起こっている事が確認できた。LRP4のconventional KOマウス、神経幹細胞特異的(Nestin-Cre)条件付きKOマウス、前脳特異的(CaMK2α-Cre)条件付きKOマウスを作製でき、それぞれのKOマウスにコントロールと異なる表現型を見つけることができた。特にCaMK2α-Cre Lrp4条件付きKOマウスでは電気生理実験、行動科学実験を行うと予備的な結果ではあるが、いくつかの試験においてKOマウスに異常を見つけることができた。これらの事から当初研究計画は、おおむね順調に進展している。当初計画以外の進展として1)高感度の抗マウスLRP4抗体を作製できた事、抗リン酸化特異的抗体の作製は難しいが、抗LRP4リン酸化1900S特異的抗体を作製しin vivoで1900Sのリン酸化が起こっている事が確認できた。2)神経細胞だけでなく培養アストロサイトでもLRP4の発現が見られた事からLrp4 KOマウス由来の培養アストロサイトを用いてLRP4の機能解析ができるようになった事等があげられる。当初計画以外の進展として高感度の抗マウスLRP4抗体を作製できた事、抗リン酸化特異的抗体の作製は難しいが、抗LRP4リン酸化1900S特異的抗体を作製しin vivoで1900Sのリン酸化が起こっている事が確認できた事があげられる。CaMK2α-Cre Lrp4条件付きKOマウスを用いて電気生理実験、行動科学実験を行うと予備的な結果ではあるが、いくつかの試験においてKOマウスに異常が見られたのでより詳細な解析を行う。Lrp4 KOマウス脳におけるシナプス新生の解析、スパインの数、形状、樹状突起の分岐、長さ等の定量解析を行う。Lrp4 KOマウス由来の培養アストロサイトを用いてLRP4の機能解析を行う。抗LRP4リン酸化1900S