hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
抗糖尿病薬が2型糖尿病ラットの骨インプラント結合に与える影響の力学・組織学的分析

糖尿病はインプラント治療における相対禁忌の一つであるため、骨-インプラントの骨接触に関して検討をおこなう必要性がある.細胞実験においては高グルコース培地では通常の培地に比べ、骨分化能が低いことが確認された.また動物実験ではI型モデルラットでの糖尿病治療薬経口投与による骨ーインプラント接触率の評価を行ったが,糖尿病治療薬を投与しても骨接触率に差は見られなかった.糖尿病による高血糖は微小血管に影響を与え,好中球の機能を障害する等により,軟組織の創傷治癒の遅延・感染のリスクを引き起こす点からインプラント治療の相対禁忌症の一つに挙げられている.実際の臨床では,血糖値が改善・維持されている状態であれば非糖尿病者と等しく取り扱っているのが現状である.しかしながら,糖尿病は数ある合併症の一つとして骨代謝にも少なからず影響を与えるが,骨ーインプラント結合に与える影響に関しては明らかにされておらず,治療結果にどのように影響するかという臨床的疑問は残ったままである.また,経口糖尿病薬は高血糖を是正し,高血糖によって起こる様々な合併症の発症・進行を予防するが,骨代謝異常という側面についても十分な改善効果があるかどうかは不明である.加えて近年,治療薬自体が骨に対する直接・間接的な正負の影響を与える可能性も示唆されてきている.本研究の目的は,糖尿病がインプラントのオッセオインテグレーションに与える影響に加えて,抗糖尿病薬の骨への影響についても着目し,実験的に検討することで治療のガイドラインに寄与するところにある.具体的には,II型糖尿病のモデル動物を用いて,チタンインプラントを上顎骨に埋入し,骨ーインプラント結合についての生体力学的・組織形態学的検討を行うことにより,糖尿病の影響と抗糖尿病薬の効果について検討を行う.現在,インプラントの埋入を行い,マイクロCTで埋入位置の確認を行い検討を行っている.本研究の目的はインプラントの相対的禁忌症の一つである糖尿病がインプラントオッセオインテグレーションに与える影響に加えて、種々の抗糖尿病薬の骨への影響についても着目し、実験的に検討することで治療のガイドラインに寄与するところにある.具体的には慢性疾患であるII型糖尿病モデル動物を用いて、骨ーインプラント結合についての生体力学的、形態学的検討を行うことにより、糖尿病の影響と抗糖尿病薬の効果について検討を行うことである.糖尿病により、微小血管への影響,好中球の機能障害により,軟組織の治癒が遅延し感染のリスクを引き起こすため,インプラント治療においてはインプラントロストなどの危険性がある.よって糖尿病治療薬を投与しながらインプラント埋入を行った場合、骨にどの程度影響を及ぼすかの見当を多面的に検討する必要性がある.計画ではラット臼歯を抜歯し、2週間の治癒期間後にインプラント体を埋入し、インプラントー骨接触の程度を多面的に評価していく.実験計画では糖尿病モデルラット上顎骨にインプラントを埋入後、抗糖尿病薬を経口投与させ、骨ーインプラント接触や骨代謝マーカーを測定しようと、上顎骨にインプラントを埋入したが、CT解析により使用予定のインプラントでは径が大きすぎて検討が困難だったため、インプラント体のデザインを変更し、また経口投与で用いる薬剤は市販のものであるため、添加剤等他の物質が含まれており、その影響も無視できないため、成分そのものを投与した方がより効果がわかるとのことで、現在その選定を行っている.動物倫理委員会に対する動物実験計画書を修正し、インプラント体が完成し、薬剤の選定が確定したら動物実験を行っていく予定である糖尿病は,近年患者数が増加しており,増悪すると網膜症,腎症,神経症を併発しQOLを低下させる疾患である.主な原因としてインスリンの分泌障害,インスリン抵抗性の亢進による慢性高血糖が挙げられる.実際のインプラント治療においては軟組織の創傷治癒の遅延,感染リスクの増加を引き起こすため相対禁忌症の1つに挙げられているが,実際に骨-インプラント結合にどのような影響を引き起こしているかという臨床的疑問が残ったままであるため,本研究では糖尿病モデルラットを用いて骨ーインプラント結合においての形態学的検討を行うことにより,糖尿病の影響について検討を行うものであるが,動物実験を行う前にヒト間葉系幹細胞を用いて,通常培地(α-MEM)、骨分化培地,高グルコース培地,高グルコース+骨分化培地の4群においてALP活性を測定したところ,高グルコース培地ではALP活性が低下していること,高グルコース+骨分化培地においても通常の骨分化培地に比べ,活性が低下していることを確認した.糖尿病モデルラットにおいてはII型より代謝等の状況が厳しいI型モデルを用いて今回は実験を行ったところ,血糖値がコントロールでは156であったのに比べ,高血糖群では平均372であり、I型糖尿病を発症していることを確認した.2週間後のインプラント埋入モデルでは高血糖群のオッセオインテグレーションが比較的少ないことを確認した.このことより糖尿病治療薬を投与しない状態ではオッセオインテグレーションが低下する可能性が考えられた.糖尿病はインプラント治療における相対禁忌の一つであるため、骨-インプラントの骨接触に関して検討をおこなう必要性がある.細胞実験においては高グルコース培地では通常の培地に比べ、骨分化能が低いことが確認された.

また動物実験ではI型モデルラットでの糖尿病治療薬経口投与による骨ーインプラント接触率の評価を行ったが,糖尿病治療薬を投与しても骨接触率に差は見られなかった.当初臼歯抜歯時に死亡するラットが多く,また,抜歯時に歯根が途中で折れてしまう等の理由により抜歯方法の確立が難しかったため.使用予定であった実験用インプラントの長さ・形態等の再検討を行ったため.デザインされたインプラント体および薬剤のみのものを入手次第、動物実験を行っていく予定である。埋入後3、9週後に除去トルクと組織的評価、血糖値、骨代謝マーカー、ラベリングを行い、総合的評価を行っていく。2型糖尿病モデルで困難な場合は、1型モデルでの見当も同様に行っていく.歯科補綴学次年度実施予定項目として,非脱灰研磨標本を作製し,光学顕微鏡・蛍光顕微鏡を用い,骨接触率と骨代謝状態の評価を行う.透過電子顕微鏡での観察についても検討を行う.前年度は実験を行ったが、実験で用いる物品デザインに問題が生じたため、もう一度使用するインプラントのデザインの再考等を行ったため、使用を控えた実験の実施の遅れにより、実験動物や実験用インプラント,薬品等の消耗品の購入が遅れているため.本年度はインプラントデザインが確定したため、インプラント体の作製費、薬品、評価のための分析費に用いることとしている26年度実施予定の研究実施計画のうち,未実施分に必要な経費に加え,期間内での終了の為に,必要であれば標本作製・測定の一部依頼(クレハ分析センター)も考慮予定である。
抗ALS及び抗アルツハイマー病活性を有する新規神経保護因子の探索と作用機序解析

抗ALS及び抗アルツハイマー活性を有する神経保護因子コリベリン(ADNF-HN誘導体)の高活性(fM)のメカニズム解明をめざして、構成成分であるADNF、AGAC8R-HNG17と共にキャラクタライゼーションを実施した。CD、分析用超遠心によるキャラクタライゼーションの結果は今までの2量体化説に反し、コリベリン、ADNF、AGAC8R-HNG17とも単量体である事が、CD及び、分析用超遠心の測定から強く示唆された。またターゲット分子の1つとしてFPRL-1が考えられる。19年度の予定は抗ALS及び抗アルツハイマー活性を有する神経保護因子コリベリン(ADNF-HN誘導体)のターゲット分子の探索および、コリベリンの高活性のメカニズム解明を目指して、コリベリン構成成分であるADNF、AGAC8R-HNG17のキャラクタライゼーションを実施する事であった。予定通りコリベリンのターゲット分子の探索から始めた。コリベリンはヒューマニン(HN)の誘導体であるため、HNの受容体をターゲット分子として結合しそのシグナル経路を有するかどうかを検討した。FPRL1は7回膜貫通型受容体でアミロイドベータ(Abeta)受容体として知られており、最近HNの受容体としても報告された。またFPRL1はリガンドの結合により、下流のMAPキナーゼ、Erkが活性化されることが報告されているため、HN誘導体でErkがリン酸化されるかを検討したところ、Erkリン酸化がみられた。HN誘導体を有するコリベリンも同様の結果が得られるか検討中である。予備実験の階段ではあるが、Erkを活性化するという結果が得られている。コリベリンの活性が構成分子のHN誘導体より約100倍上昇することの機序を説明するため、コリベリンの2量体化を仮定し、HN誘導体部分の2量体化をADNF部分が2量体化することにより強化するという事を考えていた。これを確認するため、CD(円偏光2色性)、及び、分析用超遠心機により探索したところ、ADNFもAGAC8R-HNG17もコリベリンも予想に反しモノマーであった。更に他のHN誘導体HNG、HNもモノマーの様である(予備実験)。よって、今までの間接的な方法で得た結果のHN誘導体の2量体化説も本キャラクタライゼーションからの結果では否定され、ADNF、コリベリンのフェムトモル濃度で発揮される高活性のメカニズムは新たな疑問となり、今後の課題となった。しかし、真のメカニズム解明に向けての、また創薬を考える上での新しい重要な情報を得ることができた。本研究の20年度の予定は19年度から引き続き、1)コリベリン及び、ADNFのターゲット分子を探索すること、2)それ等のキャラクタライゼーションを終了させ、ADNF-EPOM(EPOミメティクス)のキャラクタライゼーションを実施することである。ターゲット分子(受容体)探索は困難であるが進行中である。コリベリン及びその構成成分である、ADNF(神経細胞死をfMレペルで抑制する活性を有する)とAGAC8R-HNG17 (HN最強誘導体)はその活性の高さから「2量体化仮説」を考えていた。しかし、ADNF、AGAC8R-HNG17はモノマーであることがキャラクタライゼーション[CD(円偏光二色性)及び分析用超遠心機]の結果判明した。意外な結果であった為、HN誘導体にも遡って2量体を確認することにした。予備実験のとおり、HNG、HNはモノマーであったが、更に確認の為ダイマー能欠損HNとされているS7A-HNで、上記の実験を行ったところ、全くHNと同様に、モノマーという結果であった。また、ADNFをN末端に融合させる事で、HN誘導体の活性をADNFのレベルまで上昇させることから、他のペプチドでも確認するべく、EPOMを考えたが、EPOMは種類も多く、それぞれのキャラクタライゼーションに時間を要するので、代わりにより短いペプチドで、活性がADNFと同様のfMレベルで神経保護作用を発揮するa) NAPというペプチド(7アミノ酸残基)を考え、b) ADNF-NAP、更にC末端にADNFを融合させたc)NAP-ADNFという3種のペプチドを合成し、キャラクタライゼーションを進行させている。予備実験の結果ではあるが、NAPそのものはモノマーのようである。NAPはEPOミメティクスとは違い、グリア培養上清液から精製されたペプチドの一部であり、すでに生物学的な情報は報告されていて、有益である。
新出土資料の利用による戦国期儒道交渉史の再検討

本年度は昨年度よりの馬王堆帛書『老子』、郭店楚簡『老子』を中心とする先秦道家文献の読解、および郭店楚簡に関する研究の収集・分析を継続するとともに、『上海博物館蔵戦国楚竹書(一)』(2001.12)の出現による郭店楚簡研究、儒家思想史研究の再検討を行った。本年度中に公表した成果はこの再検討に係る次の論文一点である。論文「仁内義外考」は上博簡『性情論』を利用して郭店楚簡『性自命出』を再検討するとともに、郭店楚簡と孟子の仁義説を比較検討して、郭店の仁内義外説から孟子の義内説への移行を描き出したものである。従来、仁義の並称は孟子にはじまるとされてきた。しかし、郭店楚簡『六徳』には「門内の治」「門外の治」の対を基盤にした仁内義外説が語られており、仁義が並称されるより古い形態を示している。この門外-門内の対による仁内義外説が人の内外の対による仁内義外説に転化したものが郭店楚簡『語叢一』に示され、同『性自命出』ではこの説が性善説的思考と並存させられている。これらの義外説は義の由来を天に求めている点において性善説的思考と親和するが、あくまで義を外とすることによって性善説的思考との矛盾を生じている。この矛盾を解消したのが孟子の義外説であることを明らかにした。また、その過程において、『性自命出』の欠字を『性情論』で補うことにより、両者の性説の構造をより正確に描き出した。研究課題名にある儒道交渉史の部分については、『上海博物館蔵戦国楚竹書(一)』の出現による郭店楚簡研究の見直しに時間を取られその成果を論文の形で公表することはできなかった。儒道交渉史については『上海博物館蔵戦国楚竹書(二)』(2002.12)の『容成氏』等の新資料も視野に入れて再検討していかなければならないが、その再検討の成果は次年度以後に公表していきたい。本年度は馬王堆帛書『老子』、郭店楚簡『老子』および現行本の『老子』『荘子』の読解を中心にして研究を進めてきた。また、『上海博物館蔵戦国楚竹書(一)』(2001.12)の入手後はその解読を平行して行っている。この新資料の出現により、郭店楚簡のテキストの再検討が更に求められることになったが、その研究成果は次年度中に示すことにしたい。本年度中に公表した成果は以下の論文二点である。論文「儒家の利・墨家の利」は、利をめぐる儒墨の思想の差異をとらえ直すことにより、郭店楚簡『唐虞之道』の成立年代の矛盾を解消したものである。従来の儒家思想史の枠組みの中で考えるならば、『唐虞之道』の利の思想は戦国最末期のものとして位置づけられることになるが、これは郭店楚墓の考古学的な推定年代(戦国中期後半)と矛盾する。自利か利他かという二項対立を前提とした従来の分析では、『唐虞之道』に中期墨家以後の利他の思想の影響を認めることになり、その成立の上限を引き下げてしまうのである。本論では、行為を行う側に注目するか、受ける側に注目するか、という視点の相違に儒墨の思想の差異を求めることによって、利をめぐる儒墨の思想史をより見通しのよいものとして示し、『唐虞之道』の思想が孟子の時代に語られうることを明らかにした。これは直接に儒道の交渉史を論じたものではないが、郭店楚簡の成立年代推定にかかわるものであり、この新出土資料にもとづいて本申請研究を進める上での基礎的な作業の一つである。論文「『墨子』錯簡についての覚え書き」は、道蔵本『墨子』中に存在する錯簡に注目することにより、これが過去四十字前後の簡に書かれていたテキストに由来することを明らかにしたものである。これもまた直接に儒道の交渉史を論じたものではないが、本申請研究における副次的な成果の一つであるので、ここに付記しておく本年度は昨年度よりの馬王堆帛書『老子』、郭店楚簡『老子』を中心とする先秦道家文献の読解、および郭店楚簡に関する研究の収集・分析を継続するとともに、『上海博物館蔵戦国楚竹書(一)』(2001.12)の出現による郭店楚簡研究、儒家思想史研究の再検討を行った。

この門外-門内の対による仁内義外説が人の内外の対による仁内義外説に転化したものが郭店楚簡『語叢一』に示され、同『性自命出』ではこの説が性善説的思考と並存させられている。これらの義外説は義の由来を天に求めている点において性善説的思考と親和するが、あくまで義を外とすることによって性善説的思考との矛盾を生じている。この矛盾を解消したのが孟子の義外説であることを明らかにした。また、その過程において、『性自命出』の欠字を『性情論』で補うことにより、両者の性説の構造をより正確に描き出した。研究課題名にある儒道交渉史の部分については、『上海博物館蔵戦国楚竹書(一)』の出現による郭店楚簡研究の見直しに時間を取られその成果を論文の形で公表することはできなかった。儒道交渉史については『上海博物館蔵戦国楚竹書(二)』(2002.12)の『容成氏』等の新資料も視野に入れて再検討していかなければならないが、その再検討の成果は次年度以後に公表していきたい。
有機金属分子線方法によるI-III-VI_2族カルコパイライト半導体超格子の作製と評価

本研究はカルコパイライト半導体による超格子構造の作製評価をを目的とした。有機金属分子線エピタキシャル法(MOMBE法)および分子線エピタキシャル法(MBE法)によるCuGaSe_2(Eg=1.67eV)およびCuAlSe_2(Eg=2.67eV)のエピタキシャル成長と超格子作製を試みた。1.MOMBE法両物質ともにGaAs基板上にc軸配向した成長層が得られ、X線回折、フォトルミネッセンス(PL)、反射変調分光法、ラマン散乱法により良質のエピタキシャル層を確認した。CuAlSe_2/CuGaSe_2/GaAsヘテロ構造および膜厚約200Aの超格子構造を作製し、XPS法によるdepth-profileの測定を行った。表面の大きな凹凸の為、depth-profileは超格子の周期を反映しておらず、平坦な表面を持つエピタキシャル層の成長が課題である。2.MBE法GaAs基板上にCuGaSe_2およびCuAlSe_2の成長を反射高速電子線回折(RHEED)のその場観測により行った。成長時間を小さくすることおよびCu/CaやCu/Alの分子線束の制御により平坦な成長表面を持つエピタキシャル層を得た。CuAlSe_2/CuGaSe_2/CuAlSe_2単一量子井戸や(CuAlSe_2/CuGaSe_2)_m超格子の作製を行った。PL評価の結果、成長温度600°CにおいてGaとAlの相互拡散の為、混晶層が形成され、この為層厚200A以下では量子構造は混晶化していることがわかった。この為成長温度を550°Cまで減少させGaとAlの相互拡散を低減することを試み、超格子作製の可能性が示唆された。3.超格子電子帯構造の計算半経験的tight-binding法によりCuAlSe_2/CuGaSe_2およびCuAlSe_2/ZnSe超格子の電子帯構造の計算を行った。CuAlSe_2/CuGaSe_2では200A以下の層厚で量子効果が確認され、またCuAlSe_2/ZnSeでは両物質が同じ禁制帯幅(2.67eV)を持つにもかかわらず100A以下の層厚では禁制帯幅が最大250meV増加することが計算上で確認され新しい禁制帯幅の制御法が提案された。平成8年度は、CUAlSe_2/CuGaSe2系超格子作製の為、成長装置の立上げ及びGaAs基板上へのCuAlSe_2およびCuGaSe_2のエピタキシャル成長を行った。成長装置としては当初予定していた有機金属分子線エピタキシャル装置(MOMBE装置)以外にも、さらに良好な膜厚制御性を持ち高速反射電子線回折装置を備えた分子線エピタキシャル装置(MBE装置)が利用できるようになった。MOMBE法CuAlSe_2/CuGaSe_2系超格子作製の為のガス制御を目的として四重極質量分析器を本研究経費により購入し、有機金属ガス導入時の成長装置中のマススペクトルの測定を行った。測定はCpCuTEP,TEGa,TIBAIの三種類のガスについて行った。

それぞれのガスに特徴的な質量数の分解生成ガスが観測され、その分圧測定によりガス供給量を制御することを検討した。分圧制御によりCuAlSe_2の成長を行い、成長層を得ることができた。MBE法まず電子技術総合研究所よりAlAs/GaAs超格子作製に使われていたMBE装置の移設および立上げを行った。その内容を以下に示す。1.MBE装置の設置、電気配線、およびシャッター用回転導入器等の不良部品交換、2.Knudsen型蒸着セル(Ga,Al,Se用)のクリーニングおよびCu用セルの取り付け、3.蒸着用ソース材料の充墳4.MBE装置のベ-キングおよび温度調節器の調整GaAs基板上にCuGaSe_2及びCuAlSe_2の成長を試みた。基板温度600°C、Cu源温度1080°C、Ga源温度800-900°C、Al源温度1000-1100°C、Se源温度200°Cで2時間成長を試みた。両物質ともにGaAs基板上へのエピタキシャル層の成長が確認された。今後の方針本年度は、MOMBE、およびMBE法によりCuAlSe_2およびCuGaSe_2のエピタキシャル成長が再現性良く成長できるようになった。平成九年度はこの成果を発展させ超格子作製と評価を行う予定である。本研究はカルコバイライト半導体による超格子構造の作製評価をを目的とした。有機金属分子線エピタキシャル法(MOMBE法)および分子線エピタキシャル法(MBE法)によるCuGaSe_2(Eg=1.67eV)およびCuAlSe_2(Eg=2.67eV)のエピタキシャル成長と超格子作製を試みた。1.MOMBE法両物質ともにGaAs基板上にc軸配向した成長層が得られ、X線回折、フォトルミネッセンス(PL)、反射変調粉光法、ラマン散乱法により良質のエピタキシャル層を確認した。CuAlSe_2/CuGaSe_2/GaAsヘテロ構造および膜厚約200Aの超格子構造を作製し、XPS法によるdepth-profileの測定を行った。表面の大きな凹凸の為、depth-profileは超格子の周期を反映しておらず、平坦な表面を持つエピタキシャル層の成長が課題である。2.MBE法GaAs基板上にCuGaSe_2およびCuAlSe_2の成長を反射高速電子線回折(RHEED)のその場観測により行った。成長時間を小さくすることおよびCu/GaやCu/Alの分子線束の制御により平坦な成長表面を持つエピタキシャル層を得た。CuAlSe_2/CuGaSe_2/CuAlSe_2単一量子井戸や(CuAlSe_2/CuGaSe_2)_m超格子の作製を行った。PL評価の結果、成長温度600°CにおいてGaとAlの相互拡散の為、混晶層が形成され、この為層厚200A以下では量子構造は混晶化していることがわかった。この為成長温度を550°Cまで減少させGaとAlの相互拡散を低減することを試み、超格子作製の可能性が示唆された。3.超格子電子帯構造の計算半経験的tight-binding法によりCuAlSe_2/CuGaSe_2およびCuAlSe_2/ZeSe超格子の電子帯構造の計算を行った。CuAlSe_2/CuGaSe_2では200A以下の層厚で量子効果が確認され、またCuAlSe_2/ZeSeでは両物質が同じ禁制帯幅(2.67eV)を持つにもかかわらず100A以下の層厚では禁制帯幅が最大250meV増加することが計算上で確認され新しい禁制帯幅の制御法が提案された。
マイクロ波散乱トモグラフィ法にもとづく木材含水率分布計測法に関する基礎的検討

昨年度は,長崎大学では1つのダイポールアンテナまたはホーンアンテナから電磁波を角材に照射し,角材の周りに配置した7つのダイポールアンテナによって電磁波を受信し,散乱波によって木材の水分分布を調査する可能性を示した.一方,静岡大学では,8つのホーンアンテナを円形に等間隔で配置した測定装置を作成し,測定装置の精度について議論した.昨年度の実験結果から,送信アンテナにはホーンアンテナがよいことが分かった.平成17年度は静岡大学で実験したデータを元にして数値計算と測定結果とを比較し,水分検出の可能性について詳細に議論し,将来の測定装置の構想を提案した.以下に今年度の研究結果を列挙する.(1)静岡大学が作成した8つのホーンアンテナからなる水分検出装置の中央に何も置かずに,1つの送信アンテナから照射された電磁波を周りの7つの受信アンテナで受信した.送信アンテナに対して正対している受信アンテナとその両隣の受信アンテナの合計3つのアンテナでは対照的な結果が得られるが,他の受信アンテナでは受信電界が非常に小さくなり,対称性を得ることができなかった.原因としては,アンテナの配置の非対称性だけでなく,水分検出測定装置内で電波吸収体によって吸収できなかった電磁波の反射による影響だと考えられる.そこで,静岡大学では水分検出測定装置内に様々な角材を配置してそれら3つのアンテナによる受信電界を測定し,角材の種類による受信強度の変化について議論した.(2)長崎大学では,静岡大学で実験したデータと数値シミュレーションの結果を比較検討した.ホーンアンテナから照射された指向性をもった電磁波を数値解析で実現するために,メインロブだけをガウスビームで近似し,得られたガウスビームを入射波としてモーメント法を用いて散乱界を数値計算した.送信アンテナに正対する受信アンテナとその両隣の受信アンテナの位置では測定結果と計算結果が良く一致することを確かめた.(3)受信アンテナをホーンアンテナにすることにより受信電界のゲインは増加するが,放射パターンを詳細に議論することはできない.しかし,被測定物を中心とした左右40度ずつの受信電界強度分布から,被測定物の比誘電率分布を推定できる可能性を明らかにした.したがって,今後は1つのホーンアンテナから電磁波を照射し,送信アンテナに対して正対した位置を中心に左右40度程度に均等に配置した複数のダイポールアンテナによって電磁波を受信することにより散乱パターンを観測し,これによって水分分布の検出を行う方法について議論する予定である.長崎大学グループでは、本年度はモーメント法を用いて数値シミュレーションを行い,木材断面内の水分分布の模様によりマイクロ波の散乱パターンがどのように変化するかを検討した。13.5cm×13.5cmの角柱断面を4.5cm×4.5cmの小ブロックに区切り、その内の一つに水分が多く含まれる場合を想定し、9個の水分分布パターンについて検討した。柱軸方向に平行な電界を持つTM平面波で角柱を照射し、その散乱電界強度を角柱中心から半径36.2cmの円状に配置した7個の受信点で求めた。含水率が低いブロックの比誘電率をε_r=2、含水率が高いブロックの比誘電率をε_r=5とした。全てのブロックの含水率が低い場合の散乱電界強度をそれぞれの水分分布パターンに対応する散乱電界強度から引いた散乱電界強度差は含水率の高いブロックの位置に大きく依存することが数値シミュレーションにより明らかとなった。この結果は、マイクロ波の散乱パターンを計側することにより木材断面内の水分分布が推定できる可能性を示している。静岡大学グループでは、研究課題に対応したマイクロ波自由空間側定技術による側定システムを完成させ、装置の性能検査を行った。完成した側定システムは一辺600mm、高さ600mmの正8面体柱構造であり、マイクロ波8.212.4GHzの帯域において、その透過波および反射波をダイナミックレンジ30dBで測定可能である。現在は金属パイプおよび木材(丸太)を被測定試料として装置の性能を検査しているところであり、平成17年度の研究に向けて、本研究課題の対象物についての実験的基礎固めを行っている。また,試験体分割-全乾法による木材内部の水分分布を計測する実験方法について、適正分割の方法および水分の二次元分布の表示方法を検討した。来年度は、これらの結果をもとに散乱界パターンから水分分布を推定するアルゴリズムを開発し、数値シミュレーション及び実験によりその有効性を確認する予定である。昨年度は,長崎大学では1つのダイポールアンテナまたはホーンアンテナから電磁波を角材に照射し,角材の周りに配置した7つのダイポールアンテナによって電磁波を受信し,散乱波によって木材の水分分布を調査する可能性を示した.一方,静岡大学では,8つのホーンアンテナを円形に等間隔で配置した測定装置を作成し,測定装置の精度について議論した.昨年度の実験結果から,送信アンテナにはホーンアンテナがよいことが分かった.平成17年度は静岡大学で実験したデータを元にして数値計算と測定結果とを比較し,水分検出の可能性について詳細に議論し,将来の測定装置の構想を提案した.以下に今年度の研究結果を列挙する.(1)静岡大学が作成した8つのホーンアンテナからなる水分検出装置の中央に何も置かずに,1つの送信アンテナから照射された電磁波を周りの7つの受信アンテナで受信した.送信アンテナに対して正対している受信アンテナとその両隣の受信アンテナの合計3つのアンテナでは対照的な結果が得られるが,他の受信アンテナでは受信電界が非常に小さくなり,対称性を得ることができなかった.原因としては,アンテナの配置の非対称性だけでなく,水分検出測定装置内で電波吸収体によって吸収できなかった電磁波の反射による影響だと考えられる.

そこで,静岡大学では水分検出測定装置内に様々な角材を配置してそれら3つのアンテナによる受信電界を測定し,角材の種類による受信強度の変化について議論した.(2)長崎大学では,静岡大学で実験したデータと数値シミュレーションの結果を比較検討した.ホーンアンテナから照射された指向性をもった電磁波を数値解析で実現するために,メインロブだけをガウスビームで近似し,得られたガウスビームを入射波としてモーメント法を用いて散乱界を数値計算した.送信アンテナに正対する受信アンテナとその両隣の受信アンテナの位置では測定結果と計算結果が良く一致することを確かめた.(3)受信アンテナをホーンアンテナにすることにより受信電界のゲインは増加するが,放射パターンを詳細に議論することはできない.しかし,被測定物を中心とした左右40度ずつの受信電界強度分布から,被測定物の比誘電率分布を推定できる可能性を明らかにした.したがって,今後は1つのホーンアンテナから電磁波を照射し,送信アンテナに対して正対した位置を中心に左右40度程度に均等に配置した複数のダイポールアンテナによって電磁波を受信することにより散乱パターンを観測し,これによって水分分布の検出を行う方法について議論する予定である.
大学保健体育のファカルティ・デベロップメントに関する研究

本年度は、大学設置基準改正後の新設された大学・短大(合計142校)の保健体育カリキュラムの実態調査を行うとともに昨年度作成した体育担当教員のデータベースをもとに人口動態のシミュレーションのほか種々の分析を行うことにしていた。そして、これらの調査研究によって、大学保健体育のファカルティ・デベロップメントの実態と問題点を明らかにすることが本研究の目的である。カリキュラムの実態調査では、107校から回答が得られ(有効回答率:75%)、それからは以下の結果が得られた。(1)保健体育の要卒単位数は減少している。大学では2単位以下が71,3%、短大では1単位以下が37,0%である。(2)大学・短大ともに小規模ながら保健体育教員を採用している。しかし、大学設置基準の大綱化の影響で採用していない場合も見られた。(3)所有する運動施設には恵まれていない。(4)授業以外で保健指導・スポーツプログラムの実施、課外活動支援はあまり活発ではない。大学保健体育教員のデータベースはまだ完成していないのでシミュレーションはできないが、以下の分析結果が得られた。(1)1988年や1993年と比較すると高齢化が進んでいる。2000年時点での45歳以下の構成比率は35.6%である。(2)大学に勤務する教員の大半が修士以上の学位を持っている。なお、大学教授職市場の規模や学閥による寡占状況、学位取得状況、所属学会と専門領域の関係などについては、今後詳しい分析をし、公表する予定である。本研究の目的は、大学保健体育のファカルティ・デベロップメントの実態と問題点を明らかにすることである。本年度は、大学保健体育の担当教員を対象とした人口動態のシミュレーションをするために、保健体育担当教員のデータベースを作成することにしていた。データベースの作成資料は、文部省学術情報センター作成の「研究者ディレクトリ」と『全国大学一覧』(文教協会)、『全国大学職員録』(広潤社)などである。「研究者ディレクトリ」は平成10年12月に新しくデータが更新されたので、それまでの研究は関連資料などを集めるにとどめていた。平成11年2月からは、更新された「研究者ディレクトリ」を使用して保健体育担当教員のデータを抽出した。その結果、「研究者ディレクトリ」に登録されているもののうち、(1)体育学を専攻していると申告しているものは3312名、(2)体育・スポーツ関連学会に加盟しているものは4406名、(3)体力医学会会員は1553名であることがわかった。現在は、抽出したデータに『全国大学一覧』と『全国大学職員録』から得られたデータを結合して保健体育担当教員のデータベースを作成中である。今後は、定年退職者数の算出から新規需要の予測と教員人口動態のシミレーションをする予定である。本年度は、大学設置基準改正後に新設された大学・短大(合計142校)の保健体育カリキュラムの実態調査を行うとともに昨年度作成した体育担当教員のデータベースをもとに人口動態のシミュレーションのほか種々の分析を行うことにしていた。カリキュラム実態調査では、107校から回答が得られ(有効回答率:75%)、それからは以下の結果が得られた。大学では2単位以下が71.3%、短大では1単位以下が37.0%である。しかし、大学設置基準の大網化の影響で採用していない場合も見られた。(4)授業以外での保健指導・スポーツプログラムの実施、課外活動支援はあまり活発ではない。

(1)1988年や1993年と比較すると高齢化が進んでいる。2000年時点での45歳以下の構成比率は35.6%である。(2)大学に勤務する教員の大半が修士以上の学位を持っている。なお、大学教授職市場の規模や学閥による寡占状況、学位取得状況、所属学会と専門領域の関係などのついては、今後詳しい分析をし、公表する予定である。
虚血性心疾患でのLP-PLA2濃度・活性・遺伝子多型と冠動脈プラーク組成の検討

本研究の結果より、Lp-PLA2活性の高い患者の冠動脈プラークは脂質成分に富んだ不安定プラークが多いことが示された。このプラーク特性はculprit lesionのみならずnon-culprit lesionにも(むしろ強く)認められた。Lp-PLA2に対する薬物学的インターベンションは、虚血性心疾患2次予防において有用な治療戦略になりえるかもしれない。本研究の結果については、現在、論文の作成中である。I.血中Lp-PLA2濃度・活性と冠動脈プラーク組成の検討Lipoprotein-associated phospholipase A2 (Lp-PLA2)とVirtual Histology血管内超音波で得られる冠動脈プラーク組成との関連を検討する。現時点で約70名の血液サンプルとculpritおよびnon-culpritでのVH-IVUSデータを収集した。古典的リスクファクター(脂質、喫煙、高血圧など)と冠動脈プラーク組成との関連についての統計学的検討では、いずれのファクターも冠動脈プラーク組成を規定しておらず、プラークの「組成」、つまり、プラークの「不安定化」には関連が薄い可能性が示唆された。Lp-PLA2の濃度測定は未施行で検討はまだであるが、プラーク不安定化に関与する候補因子としてLp-PLA2はさらに興味深いものとなり、本研究の重要性はより高まったと考えられる。III.血中Lp-PLA2濃度・活性と冠動脈プラーク破綻の検討約15名の急性心筋梗塞患者の血液サンプルを収集した。Lp-PLA2濃度測定は未施行。I.血中Lp-PLA2濃度・活性と冠動脈プラーク組成の検討Lp-PLA2の遺伝子(PLA2G7)の多型(SNP)であるVal279Pheは、白人種には存在せず、日本人で約30%と高率に認められるため、遺伝子的側面からも検討を行う。現在、約50名のSNP解析を行った。現時点でVa1279Pheの変異と冠動脈プラーク組成(不安定プラークに関して)との関連は認めていない。Va1279Phe以外のSNPについても検討中である。現時点で約60名のSNP解析を終了した。III.血中L-PLA2濃度・活性と冠動脈プラーク破綻の検討現在、約30名の急性心筋梗塞患者の血液サンプルを収集した。上記の如く、リージェントの不具合により、Lp-PLA2濃度・活性測定は施行できていない。
抗血小板剤の血小板凝集抑制作用とその評価マーカーとしてのP-セレクチンの有用性

研究代表者は,平成13年度から平成15年度の間に,抗血小板剤の血小板凝集および放出反応に及ぼす影響とその効果を評価するマーカーとしてのP-セレクチンの有用性について研究した.まず健常人から得た多血小板血漿(PRP)を用いて血小板凝集能を測定し、アスピリンなどの抗血小板剤はPRP凝集を抑制するとともに可溶型P-セレクチン(sP-セレクチン)などの血小板内物質の血小板からの放出反応も抑制すること,これらの作用は薬物により異なることを明確にした.さらに,最近開発されたscreen filtration pressure法による全血血小板凝集能測定装置を用い,抗血小板剤の血小板凝集抑制作用を測定し,PRP凝集能の成績と比較することにより,これら薬物の作用機序の違いを明確にすることができた.つぎに,当院心臓血管外科において冠動脈バイパス(CABG)を施行した患者を対象に,CABG後の血栓形成予防に対する抗血小板剤アスピリンと高脂血症治療剤アトルバスタチンの併用療法の有用性を評価した結果,アトルバスタチン併用群ではCABG後14日目にsP-セレクチンなどの循環血液中濃度がアスピリン単独群に比して有意に低下したこと,ADPで惹起したPRP凝集がアスピリン単独群に比して有意に抑制されるとともに凝集に伴うsP-セレクチン,形質転換増殖因子(TGF-β1)およびトロンボキサンB2の放出もアスピリン単独群に比して有意に抑制されたこと,アトルバスタチン併用群ではCABG後14日目において全血をADPで刺激したときの全血血小板凝集がアスピリン単独群に比して有意に抑制されたこと,などの成績を得た.以上のことから,抗血小板剤の効果を評価する上で,血小板凝集能およびP-セレクチンの測定は有用性が高いことを明確にした.研究代表者は,平成13年度から平成15年度の間に,抗血小板剤の血小板凝集および放出反応に及ぼす影響とその効果を評価するマーカーとしてのP-セレクチンの有用性について研究した.まず健常人から得た多血小板血漿(PRP)を用いて血小板凝集能を測定し、アスピリンなどの抗血小板剤はPRP凝集を抑制するとともに可溶型P-セレクチン(sP-セレクチン)などの血小板内物質の血小板からの放出反応も抑制すること,これらの作用は薬物により異なることを明確にした.さらに,最近開発されたscreen filtration pressure法による全血血小板凝集能測定装置を用い,抗血小板剤の血小板凝集抑制作用を測定し,PRP凝集能の成績と比較することにより,これら薬物の作用機序の違いを明確にすることができた.つぎに,当院心臓血管外科において冠動脈バイパス(CABG)を施行した患者を対象に,CABG後の血栓形成予防に対する抗血小板剤アスピリンと高脂血症治療剤アトルバスタチンの併用療法の有用性を評価した結果,アトルバスタチン併用群ではCABG後14日目にsP-セレクチンなどの循環血液中濃度がアスピリン単独群に比して有意に低下したこと,ADPで惹起したPRP凝集がアスピリン単独群に比して有意に抑制されるとともに凝集に伴うsP-セレクチン,形質転換増殖因子(TGF-β1)およびトロンボキサンB2の放出もアスピリン単独群に比して有意に抑制されたこと,アトルバスタチン併用群ではCABG後14日目において全血をADPで刺激したときの全血血小板凝集がアスピリン単独群に比して有意に抑制されたこと,などの成績を得た.以上のことから,抗血小板剤の効果を評価する上で,血小板凝集能およびP-セレクチンの測定は有用性が高いことを明確にした.研究代表者は平成13年度の研究実施計画に基づき、各種抗血小板剤の血小板凝集抑制効果を全血および多血小板血漿を用い、in vitroで検討した。全血血小板凝集はScreen filtration pressure法を用いた全血血小板凝集能測定装置により測定し、計算上50%凝集を起こさせるアゴニストの濃度(PATI)で凝集の強さを評価した。多血小板血漿を用いる従来の光透過法ではPATIおよび最大凝集率で凝集の強さを評価した。さらに、光透過法で凝集能を測定した後の検体を遠心分離し、得られた上清中のsP-セレクチンおよびトロンボキサンB_2濃度をELISA法により、モデル550マイクロプレートリーダー(日本バイオラッド)を用いて測定した。未処理全血のPATIは、アゴニストに1、2、4、8μMのADPを用いたとき、採血後5分、15分、30分、60分、120分と時間の経過とともに低下し、60分以降はほぼプラトーに推移した。したがって、各薬剤の全血血小板凝集に及ぼす影響は、採血後60分経過した血液を用いて検討することとした。アスピリン、シロスタゾールおよびベラプロストナトリウムは全血血小板凝集能のPATIを濃度依存的に上昇させた。アスピリンは、多血小板血漿を用いた光透過法による血小板凝集能に比して、全血血小板凝集能を強く抑制したが、シロスタゾールは光透過法による血小板凝集能を強く抑制した。次に、コラーゲンおよびアラキドン酸凝集に及ぼす各薬剤の作用を多血小板血漿を用いて検討した。

アスピリンは、アラキドン酸凝集を強く抑制した。シロスタゾールはADP、コラーゲンおよびアラキドン酸凝集に伴う放出反応を濃度依存的に抑制した。以上の成績を踏まえ、今後は全血および多血小板血漿を用いた血小板凝集能の測定を臨床における血小板機能の評価に応用したいと考える。研究代表者は,本年度から当院第二外科を受診した狭心症で冠動脈バイパス術を予定した患者を対象に,抗血小板剤アスピリンと高脂血症治療剤アトルバスタチン併用による冠動脈バイパス術後の血小板機能改善効果について検討を開始した.対象症例は封筒法によりアスピリン単独投与群とアスピリンとアトルバスタチン併用群の2群に分類した.この研究は当院臨床研究倫理委員会で承認を得ており,また対象患者に対し本研究のインフォームドコンセントを行い,同意書を得ている.今回は,術後7日目まで追跡できた25例の成績をまとめた.採血は,術前,術後1,3,5,7,14日目に行った.血小板凝集能は,Screen filtration pressure法を用いた全血血小板凝集および比濁法を用いた多血小板凝集で各々評価した.放出反応は,多血小板凝集惹起後の上清中のsP-セレクチンおよびトロンボキサンB2濃度をELISA法で測定することにより検討した.循環血液中のこれらの分子の経日的変動についても検討した.総コレステロールおよび中性脂肪についても検討した.外来初回受診時の全血血小板凝集のPATI値は,服薬中止後7日以上経過した手術当日の値に比して高値であった.外来受診時の血中のsP-セレクチンおよびトロンボキサンB2濃度が手術当日に比して低かった.すなわち,抗血小板剤を服用している狭心症患者では血栓形成抑制効果が発揮されていた.術後7日目には,PATI値が手術当日に比して上昇しており,血小板凝集抑制効果が認められた.また,血中のsP-セレクチンおよびトロンボキサンB2濃度は術後7日目に低下した.総コレステロールおよび中性脂肪は術後14日目に低下する傾向を示した.アスピリン単独投与群とアスピリンとアトルバスタチン併用群で血小板機能改善効果に差異があるか否かについては,今後症例を増やし,明確にしていきたいと考える.前年度に引き続き,研究代表者は,当院心臓血管外科(旧第二外科)を受診した冠動脈バイパス術予定患者を対象に,抗血小板剤アスピリンと高脂血症治療剤アトルバスタチン併用による冠動脈バイパス術後の血小板機能改善効果について検討した.今回,これまでの症例に本年度の症例を合わせ,術後最長28日目まで追跡できた33症例についてまとめた.血小板凝集能は,全血を用いるscreen filtration pressure法および多血小板血漿を用いる比濁法でそれぞれ評価した.放出反応は,多血小板血漿を用いた凝集能測定後の上清中のsP-セレクチンおよびトロンボキサンB_2濃度をELISA法で測定することにより評価した.循環血液中のこれら分子の濃度についても検討した.アトルバスタチンは,術後14日目以降,総コレステロールおよびトリグリセライドを術前値に比して有意に低下させた.アスピリンとアトルバスタチン併用群では,術後14日目以降,全血血小板凝集能がアスピリン単独群に比して有意に抑制された.アスピリンは,術後のコラーゲンおよびアラキドン酸で惹起させた多血小板血漿凝集を抑制した.しかし,この抑制効果はアトルバスタチン併用により影響されなかった.sP-セレクチンの循環血液中濃度は,術後7日目以降,併用群が単独群に比して有意に低かった.トロンボキサンB_2の循環血液中濃度は,術後14日目以降,併用群が単独群に比して有意に低かった.したがって,アスピリンとアトルバスタチン併用により,血小板凝集能は効果的に抑制されると考えられた.また,血小板活性化抑制作用は,アスピリンとアトルバスタチン併用群において強く現れることが示唆された.
大スパン屋根に作用する非定常空気力特性に関する研究

大スパン構造物の屋根面に作用する風圧力の性質に関して,二次元模型を用いた風洞実験により次のような結果を得た.1)変動風圧力の性質は,風上端部からの剥離流の再付着位置に大きく影響される.2)再付着位置は,接近流が勾配流の場合,一様乱流の場合に比べて風上側に移動する.3)接近流が一様乱流である場合,変動風圧力は,平均風圧力が風下側に急勾配で上昇する位置にピークを有する.しかし,勾配流の場合はその傾向が薄れ,風上端部に変動風圧力の最大値が見られる.4)陸屋根における平均・変動風圧分布形状は,接近流が勾配流である場合,スパン比にほとんど影響されない.5)ライズ屋根の場合,頂部より風下側の風圧分布は,スパン比の影響を受けず,ライズ比により決定される.6)変動風圧力のパワースペクトルは,サグ屋根および陸屋根の場合,風上端部を除き特定の周波数にピークを持つ.高ライズの場合は,スペクトル形状にこのような傾向は見られず,接近流の風速変動のスペクトル形状に類似している.7)変動風圧力の空間相関性は,風上端部と再付着点以降風下の点に関しては,剥離泡内での渦の生成と放出に関係する.しかし,再付着点以降風下の領域内では,圧力変動が相関性を低減させながら一定の速度で流下していると見なせる.8)一様乱流・陸屋根の場合に限って言えば,準静的風圧力は,風上端部付近および軒高の4倍以上の風下の領域では,変位と同位相の成分が支配的であり,その他の領域では逆位相の成分が支配的である.9)振動時の変動風圧力のパワースペクトルは,データ解析の例が限られているが,非振動時とは異なり,振動周波数で顕著なピークを有する.このピークは,振動周波数が渦発生振動数に近い程大きい.大スパン構造物の屋根面に作用する風圧力の性質に関して,二次元模型を用いた風洞実験により次のような結果を得た. 1)変動風圧力の性質は,風上端部からの剥離流の再付着位置に大きく影響される.2)再付着位置は,接近流が勾配流の場合,一様乱流の場合に比べて風上側に移動する.3)接近流が一様乱流である場合,変動風圧力は,平均風圧力が風下側に急勾配で上昇する位置にピークを有する.しかし,勾配流の場合はその傾向が薄れ,風上端部に変動風圧力の最大値が見られる.4)陸屋根における平均・変動風圧分布形状は,接近流が勾配流である場合,スパン比にほとんど影響されない.5)ライズ屋根の場合,頂部より風下側の風圧分布は,スパン比の影響を受けず,ライズ比により決定される.6)変動風圧力のパワースペクトルは,サグ屋根および陸屋根の場合,風上端部を除き特定の周波数にピークを持つ.高ライズの場合は,スペクトル形状にこのような傾向は見られず,接近流の風速変動のスペクトル形状に類似している.7)変動風圧力の空間相関性は,風上端部と再付着点以降風下の点に関しては,剥離泡内での渦の生成と放出に関係する.しかし,再付着点以降風下の領域内では,圧力変動が相関性を低減させながら一定の速度で流下していると見なせる.8)一様乱流・陸屋根の場合に限って言えば,準静的風圧力は,風上端部付近および軒高の4倍以上の風下の領域では,変位と同位相の成分が支配的であり,その他の領域では逆位相の成分が支配的である.9)振動時の変動風圧力のパワースペクトルは,データ解析の例が限られているが,非振動時とは異なり,振動周波数で顕著なピークを有する.このピークは,振動周波数が渦発生振動数に近い程大きい.まず、60年度における剛模型による風洞実験を継続して、60年度において明らかになった"気流の再附着点位置と屋根面の変動風圧力の変動特性には密接な関係がある"という結果の中身を吟味した。その結果、【I】)接近流が勾配流の場合のほうが、一様乱流の場合に比べて再附着点位置が風上側にくる。【II】)剥離泡が大きい場合、屋根面上に大きな乱れが生じる。剥離泡が小さくなるに従って、乱れの最大値は屋根面近くで見られる。【III】)変動風圧のパワースペクトルは、剥離泡が大きい場合、風上端部をのぞき、ある特定の周波数でピークを持ち、その形状は屋根面近傍の風速変動のスペクトル形状と一致する。一方、剥離泡が小さい場合、変動風圧のスペストル形状にはそのようなピークは見られず、接近流の変動風速のスペクトル形状に類似している。次に、風圧実験に並行して、大スパン屋根を1次逆対称モードで強制振動させるための装置が開発・試作された。詳細な検証は62年度早々に実施されるが、現在のところ、最大振幅16mm,加振振動数10200【H_Z】内での作動が可能でああることが確認されている。
細胞分化の決定と癌移伝子の役割

細胞分化の決定における癌遺伝子の働きを分子レベルで解明することを目的として、色々な分化系で解析した。c-Mycの赤白血病(MEL)細胞の分化決定における役割を、c-myc人工改変遺伝子の導入により解析し、機能ドメインを明らかにした。c-Mycやこれと似たドメイン構造をもつId蛋白と会合して働く制御蛋白の遺伝子クローニングを行ない、Zuotin(Z-DNA結合蛋白)とホモロジーをモツ蛋白を同定した。現在その機能解析をすゝめている。(帯刀)Myb蛋白の機能解析から、Mybはロイシンジッパー構造を介してホモダイマーを形成すると、DNA結合活性を失なう。また、同ジ領域に別の蛋白(インヒビター)が結合することを見出し、その遺伝子をクローニングし、65Kダルトンのロシンジッパーをもつ蛋白であることが明らかとなった。(石井)血液細胞の分化の決定に関与する転写因子GATA-1,2について、ヒト白血病細胞を用いて解析し、GATA-1とGATA-2の発現量の変化と細胞分化段階と強い相関があることを見出した。(山本)ES細胞から血液細胞への分化誘導系を用いて、分化とリンフォカイン,その受容体の作用の関係を明らかにするため、エリスロポエチン受容体遺伝子のターゲッティングを行なっている。(井川)マスト細胞分化決定におけるc-kit遺伝子の役割を、この遺伝子の変異であるW変異マウスについて解析し、c-kit遺伝子の発現がマスト細胞、メラノサイトと、赤芽球,生殖細胞で異なる調節を受けていることを明らかにした。(北村)細胞分化の決定における癌遺伝子の働きを分子レベルで解明することを目的として、色々な分化系で解析した。(北村)
酵母に存在するZn^<2+>で阻害される特異なアルコール脱水素酵素の機能と構造解析

メタノール資化性酵母Candida sp.N-16に存在するNAD-依存性アルコール脱水素酵素(ADH)の2つのアイソザイムに関して、以下の点を明らかにした。1.すでに、精製方法が確立しているメタノールによって誘導される酵素(ADH M-II)について、精製標品を調製し、これこれを用いて、N-末端アミノ酸残基約20の配列を決定した。本酵素の円二色性スペクトルはZn^<2+>存在下で大きく変化し、この分析の結果は、対照として用いた亜鉛酵素で、Zn^<2+>の存在によって活性が阻害されない市販のパン酵母ならびにウマ肝臓由来の標品と著しい違いを示した。2.エタノールの利用に重要な役割を果たしていると考えられる構成的な酵素(ADHM-I)について、これをエタノールに生育した細胞よりポリアクリルアミドゲル電気泳動的に均一なまでに精製した。本酵素は、分子量12万、4万と9万のヘテロダイマーのタンパク質であった。本酵素は熱に安定なM-IIと異なり、極めて不安定であったが、硫安存在下では安定性が増加し、1.4Mの硫安存在下において50°C、30分の処理によっても70%以上の活性が残存した。活性の至適pHは7.2であった。本酵素のエタノール、NADに対するKm値はそれぞれ1.25mM、0.0625mMであった。本酵素もM-IIと同様に、低濃度のZn^<2+>の存在下においてその活性が阻害され、そのKi値は0.0535mMであった。この阻害はEDTAの添加によって完全に回復した。本酵素のアセトアルデヒド→エタノールへの還元活性は、M-IIも含む他のアルコール脱水素酵素と比較して著しく弱かった。その他のメタノール資化性酵母、Hansenula polymorphaやPichia pastoris、のADHの炭素源によるアイソザイムの発現様式は上述のCandidaのそれとは著しく異なることが見いだされたが、細胞抽出液中の活性はいずれも低濃度のZn^<2+>によって可逆的に阻害された。メタノール資化性酵母Candida sp.N-16に存在するNADー依存性アルコール脱水素酵素の2つのアイソザイムに関して、以下の点を明らかにした。1.すでに,精製方法が確立しているメタノールによって誘導される酵素(ADH M-II)について,ポリアクリルアミドゲル電気泳動的に均一な標品を調製し、これを用いて,Nー末端アミノ酸残基約20の配列を決定した。本酵素の活性は低濃度のZn^2によって可逆的に阻害されるが,本酵素の円二色性スペクトルはZn^2の存在下で大きく変化し,この分析の結果は,対照として用いた亜鉛酵素で,Zn^2の存在によって活性が阻害されない市販のパン酵母ならびにウマ肝臓由来のアルコール脱水素酵素標品と著しい違いを示した。M-IIのアセトアルデヒド→エタノールへの還元活性を100とした場合の,ホルムアルデヒド→メタノールへの活性の相対値は,上記の市販酵素に比べ大きかった。2.エタノールの利用に重要な役割を果たしていると考えられる構成的な酵素(ADH M-I)について,これをエタノールに生育した細胞よりポリアクリルアミドゲル電気泳動的に均一なまでに精製した。本酵素は,分子量12万,4万と9万のヘテロダイマーのタンパク質であった。

本酵素は熱に安定なM-IIと異なり,極めて不安定であったが,硫安存在下では安定性が増加し,1.4Mの硫安存在下において50°C,30分の処理によっても70%以上の活性が残存した。活性の至適pHは7.2であった。本酵素のエタノール,NADに対するKm値はそれぞれ1.25mM,0.0625mMであった。本酵素もM-IIと同様に,低濃度のZn^2の存在下においてその活性が阻害され、そのKi値は0.0535mMであった。この阻害はEDTAの添加によって完全に回復した。本酵素のアセトアルデヒド→エタノールへの還元活性はM-IIを含む他のアルコール脱水素酵素と比較して著しく弱かった。メタノール資化性酵母Candida sp.N-16に存在するNAD-依存性アルコール脱水素酵素(ADH)の2つのアイソザイムのうちメタノールによって誘導される酵素(ADH M-II)について、精製標品を調製し、X線蛍光分析を行い、対照として亜鉛酵素で、Zn^<2+>の存在によって活性が阻害されない市販のパン酵母ならびにウマ肝臓由来の標品と比較検討したが、いずれの試料の間にも有為差を見いだすことができなかった。Candida sp.N-16の他のメタノール資化性酵母、Hansenula polymorphaやPichia pastoris、のADHの炭素源によるアイソザイムの発現様式は上述のCandidaのそれとは著しく異なることが見いだされたが、細胞抽出液中の活性はいずれも低濃度のZn^<2+>によって可逆的に阻害された。メタノールを利用することはできないが、エタノール利用性に優れた酵母Candidautilis、Debaryomyces hansenii、Hansenula anomala、Pichia membranaefacienceの細胞抽出液中のADHのポリアクリルアミドゲルの電気泳動上の活性パターンは多様であったが、細胞抽出液の総ADH活性はいずれも低濃度のZn^<2+>によって可逆的に阻害された。