hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
神経細胞のアポトーシスにおけるc-fos,c-junの役割-遺伝子操作マウスにおける検討-

(1)slot blotによるtransgenic mouseのホモ・ヘテロとwildの判別法の改善を行った。(2)神経系の細胞のうちどれがINF-α/β刺激に反応してc-fosを過剰発現するかということを明らかにするため、INF-αおよびINF-α/βリセプターの産生と局在について、in situ hybridization法および免疫組織化学によりマウスとラットの脳で検討した。これまで、ヒトでの検討ではミクログリアに発現しているとされているが、我々のマウス・ラット脳での検討では、中脳黒質周辺のTH陽性ニューロン(多くはA10細胞群で、一部はA8やA9の細胞も含んでいる)がINF-リセプターを発現することがわかった(投稿準備中)。脳でのINF-リセプターの存在についてはWestern blottingでも確認している。今後、いずれの細胞がINF-リセプターを発現しているかということについて、上記のtransgenicmouseからとったニューロン/astrocyte/ミクログリアをそれぞれ別々に培養し、INF-α/βを添加することによりc-fos過剰発現がみられるか否かを検討する。(3)PC12細胞においてNGF非添加によりアポトーシスを誘導する系を確立した。これらの細胞に抗c-Fos抗体を作用させた時の細胞の生存について検討する予定である。遺伝子操作動物を用いて、c-fos, c-junなどの細胞性癌遺伝子の発現の過剰あるいは欠如が、ニューロンの生存に与える影響を検討し、これらの細胞性癌遺伝子がapoptosisの誘導にどのような役割を果たすかといことを明らかにするのが、本研究の目的である。今年度は主に、遺伝子操作動物の作製・継代とマウスのニューロンの培養とapoptosis誘導モデルの確立を行った。c-fos knoc-kout mouseあるいはtransgenic mouseのヘテロの判別のために、slot blotを用いてgenomic DNA中のc-fos DNAの多寡を調べ,その差によって分別を行う方法を行っている.同法によって交配を決定して継代を行っているが,未だ不確実な面もあり,改善を試みている.ニューロンでのapoptosisの誘導を起こすモデルとして、以下の二種類の培養系を用いる.第一に,小脳顆粒細胞は高K^+下(25mM)で培養を行った後低カリウム(5mM)培地に変更すると細胞死(アポトーシス)が誘導されるとされているが,我々は、DDYマウスおよびC57/Bマウスの新生仔胎を用いた小脳顆粒細胞の培養のセットアップを終え,更に前述のカリウムの濃度変化による細胞死の再現にも成功している.また細胞培養のセットアップの過程で,海馬細胞の培養に用いられる無血清培地(Neurobasal+B27 supplement)が小脳顆粒細胞にも良好な生存をもたらすことを見い出した.細胞死のもう一つのモデルは上頚神経節細胞を用いたもので,無血清下で細胞死が生じることを利用して,c-fosの発現の多寡が細胞死に与える影響を解析しようと考えている.こちらの細胞培養も準備中である.(1)slot blotによるtransgenic mouseのホモ・ヘテロとwildの判別法の改善を行った。
没入感のある空間共有のための3次元音響技術に関する研究

前方2つのスピーカの入力信号間レベル差ICLDと同時間差ICTDにより真横音像定位を可能にする音像定位制御方式AVSに関して,(1)側方反射音があってもその状況でICLDとICTDの最適値が得られ,真横音像定位できること,(2)ICTDにこれまでの音像定位理論では説明できない許容幅が存在すること,(3)複数話者同時発話においてもAVS方式であれば,それらの音声を話者ごとに個別のスピーカで再生したのと同等に聞き取りやすいことなどを明らかにした.前方2つのスピーカの入力信号間レベル差ICLDと同時間差ICTDにより真横音像定位を可能にする音像定位制御方式AVSに関して,(1)側方反射音があってもその状況でICLDとICTDの最適値が得られ,真横音像定位できること,(2)ICTDにこれまでの音像定位理論では説明できない許容幅が存在すること,(3)複数話者同時発話においてもAVS方式であれば,それらの音声を話者ごとに個別のスピーカで再生したのと同等に聞き取りやすいことなどを明らかにした.平成19年度は研究計画に沿って以下の5項目について研究を行った.(1)信号についての検討:本研究で用いる1/4オクターブ狭帯域パルス(NBP)とスペクトルが同じ1/4オクターブバンドノイズ(NBN)で,同様な真横音像定位実験を行い,NBPの方が信号間レベル差(ICLD),信号間時間差(ICTD)の探索が容易で,音像の質も良好であることを明らかにした.このことは,音像定位に信号の過渡的性質が関係していることを伺わせ,今後,あらたな聴覚モデルを提供する可能性を示している.(2)間接音の影饗:残響のある部屋で,本方式による音像定位への影響を調べた.その結果,残響音の総エネルギーではなく,初期反射音の内,特に横方向反射音が影響することが判明した.ただし,反射音エネルギーが直接音より小さい場合は,そのまま反射音がある状況で本手法によりおおむね真横音像定位が可能であることを見出した.このことは,大半のユーザーは自分の聴取環境を何ら変えることなく,本方式を利用できることを示唆している.(3)許容幅:真横音像定位する時のICTD値には,主に低周波数域では中心値にたいしおよそ±70%程度の幅があることが判明した.この現象はこれまでの頭部伝達関数と音像定位方向との関係では説明困難である.今後,この要因を解明して行けば,前述(1)の内容と合わせ新たな聴覚モデルに結びつくと考えられる.(4)個人差:横方向反射のある環境で探索されたICLD,ICTDの個人差を調べたところ,分散はあるものの,代表値ですべてのユーザーに有効な値となる見通しを得た.(5)帯域幅:信号帯域幅を1/12オクターブまで狭めても,真横音像定位が可能であった。このことは2つのスピーカの垂直2等分線上に限定されている聴取領域の拡大に応用可能である.平成20年度は研究計画にはなかったが,(1)横方向定位の個人差について調べ,およそ1kHz以下では,ICLDのばらつきが小さく,一方最適ICTDの値は低域に向かって大きな幅を有することが分かった.これにより,2つのスピーカの位置関係が決まれば1kHzでは最適ICLD,ICTDの探索が不要となる可能性が見いだされた.(2)音楽信号の横方向定位実験を行った結果,個人差はあるものの,横方向定位し,広いスペクトルの信号についても,各帯域でのICLD,ICTDを最適化すれば,予行法定位する見通しが得られた.以下,当初計画に沿って,(3)反射音の影響を新たに鏡像音源により調べ,50cmの位置に横壁がある想定では,反射音の影響はさほどないが,最適ICTDの幅の中に定位が劣化する値が存在することが明らかになった.(4)信号の包絡線と音像定位について実験を行ったところ,オンセットの過渡的度合いが強くても,定常部があると音像定位が不明瞭になり,緩やかであっても振幅変化のある信号の方が音像定位が良好であることが判明した.(5)聴取領域拡大のために,中央位置のほかに左右5cmずれた位置で横方向定位するICLD,ICTDを求めておき,1/4オクターブの帯域をさらに3分割し,各1/12オクターブのICLD,ICTDをたとえば中心周波数の低い方から,左位置で最適なICLD,ICTDとし,以下同様に中央,右についてそれぞれ最適な値にして,1/4オクターブのバンドパルスを試聴したところ,いくつかの周波数では,中央とどちらか片側にずれた位置でも横方向定位することを確認した.1.音像定位制御フィルタの方式検討ICLDとICTDを伝達関数の振幅項と位相項とした音像定位制御フィルタ(F1)と,それを適応フィルタで近似させた音像定位制御フィルタ(F2),さらにこれまでのバンドパスフィルタによる音像定位制御フィルタ(F3)の3者を比較した.その結果,F3は帯域間の境界周波数を中心として位相周波数特性にリンギングが見られ,所定のレベルに押さえるためにはフィルタ長が4096タップ必要であること,F1では1024タップでも十分な特性となること,F2ではタップ長の節減など適応フィルタにした効果が得られないことなどが明らかとなった.

音像の質を比較試聴した結果,真横定位の状況は殆ど同様であったが,音像の幅はF1が最も狭く良好であった.2.本研究の音像定位領域拡大方式(AVS)による複数話者音声の聞き取りやすさ2スピーカ再生(S1),3スピーカ再生(S2),3スピーカ再生と音像定位領域が等価な2スピーカAVS方式(S3)の3者で話者3名の同時発話音声の聞き取りやすさの比較を行った.その結果,S1は最も悪く,S3,S2の順に聞き取りやすいという評価となった.有意差検定の結果S1とS2,S3には有意差があり,S2とS3には有意差がないことが判明した.これにより,本研究の方式である2スピーカAVS方式は2スピーカ再生より明らかに優れ,S3と同等な性能であることが証明された.以上,本研究により没入感のある空間共有のための3次元音響の技術仕様が明確となり,対話相手が眼前に並んでいるかのような聞き取りやすい音声対話が可能であることを示すことができた.
低分子量G蛋白Rhoファミリーによるヒト肝および膵星細胞のMMP-1発現調節機構

本研究では、ヒト肝星細胞および膵星細胞において、Rhoファミリーがヒト肝および膵星細胞のMMP-1の遺伝子転写調節を行いうること、そしてこの遺伝子転写調節に関わる転写因子を明らかにすることを目的とした。1.肝および膵星細胞において、IL-1βは蛋白、mRNA、遺伝子転写のいずれのレベルにおいてもMMP-1の発現を亢進した。2.RhoファミリーのMMP-1発現に及ぼす効果の検討RhoA蛋白の特異的機能阻害剤ボツリヌスC3酵素の処理によって可逆性の形態変化が星細胞に認められたことにより、rhoA蛋白が星細胞内で機能していることが示唆されたが、C3酵素はIL-1βによるMMP-1の発現亢進を抑制しなかった。そこで、Rho系のドミナントネガティブ変異体プラスミドを、MMP-1の遺伝子プロモーターと同時形質導入し、IL-1β投与群と非投与群とでMMP-1の転写活性を比較検討した。その結果、Rac1がIL-1βによるMMP-1の発現亢進を遺伝子転写レベルで調節していることが示唆された。3.MMP-1の遺伝子転写調節機構に関する検討:IL-1βおよびRhoファミリーによって調節されるMMP-1遺伝子プロモーターのcis領域の同定を検討した、-2541bpのNF-kB予想結合部位の変異プロモーターは、IL-1β、持続活性型Rac1の両者に反応性が失われることが判明した。ゲルシフト解析によって、TNF-alphaによるMMP-1の遺伝子転写調節が転写因子NF-kappaB/p50を介して行われていることをはじめて明らかになった(投稿中)。このMMP-1遺伝子転写調節がrac1を介して行われていることを明らかになった。膵星細胞においては、IL-1betaによるMMP-1遺伝子転写機構もrac1を介していることが明らかとなったが、これはNF-kappaBを介して行われていなかった。平成15年度の研究計画は、1.IL-1βによる肝および膵星細胞のMMP-1発現変化の検討、2.Rhoファミリーの細胞内機能の確認、3.RhoファミリーのMMP-1発現に及ぼす効果の検討、であった。1.肝および膵星細胞において、IL-1βは蛋白レベル(ザイモグラフィー)、mRNAレベル、(ノーザンブロット)、遺伝子転写レベル(MMP-1の遺伝子転写活性)のいずれにおいてもMMP-1の発現を亢進することが確認された。2.特異的機能阻害剤ボツリヌスC3酵素の処理により、偽足を伴った星状の星細胞の細胞質形態が類円形に数分以内に変化した。この変化は可逆性であった。したがって、少なくともrhoA蛋白がこれらの細胞内で機能していることが示唆された。ドミナントネガティブ変異体や持続活性型プラスミドの遺伝子導入による形態変化に関しては、現在検討中である。3.RhoファミリーがMMP-1発現に及ぼす効果の検討1)C3酵素で星細胞を処理し、IL-1β投与群と非投与群でMMP-1発現変化を比較検討したところ、C3酵素はIL-1βによるMMP-1の発現亢進を抑制しなかった。2)Rho系のドミナントネガティブ変異体(Rac1N17,RhoAN19,Cdc42N17)

プラスミドを、MMP-1の遺伝子プロモーターと同時形質導入し、IL-1β投与群と非投与群とでMMP-1の転写活性を比較検討したところ、Rac1N17のみでIL-1βによるMMP-1の発現亢進が抑制された。Rac1が、IL-1βによるMMP-1の発現亢進を遺伝子転写レベルで調節していることが示唆された。以上、本年度の研究計画はほぼ順調に遂行された。次年度以降はMMP-1の遺伝子転写調節機構につき検討を加える予定である。前年度の研究によって、Rac1が、IL-1βによるMMP-1の発現亢進を遺伝子転写レベルで調節していることが示唆された。平成16年度以降の研究計画は、MMP-1の遺伝子転写調節機構に関する検討である。IL-1βおよびRhoファミリーによって調節されるMMP-1遺伝子プロモーターのcis領域の同定をまず検討した。プロモーター領域の5'側より削るdeletionconstructsを遺伝子導入したヒト星細胞をIL-1βで処理し、非処理群とルシフェラーゼ活性の比較検討した。また、持続活性型Rho(Rac1V12)とMOCKを、ヒト星細胞にdeletion constructsとco-transfectionし、ルシフェラーゼアッセイを行い比較検討した。その結果-2.6kbと-2.3kbの間にいずれも反応部位があることが示唆された。-2451bpには、NF-kBの予想結合部位が存在し、同部位にPCR法によるsite-directed mutagenesisで変異を導入した。作製された変異プロモーターを遺伝子導入したヒト星細胞をIL-1βで処理、あるいは持続活性型Rac1をヒト星細胞に変異プロモーターとco-transfectionし、ルシフェラーゼアッセイを行い比較検討した。その結果、-2541bpのNF-kB予想結合部位の変異プロモーターは、IL-1β、持続活性型Rac1の両者に反応性が失われることが判明した。次年度は、ゲルシフト解析による転写因子の同定を行う予定である。昨年度、一昨年度は、ヒト肝星細胞株におけるMMP-1遺伝子プロモーター解析を行い、TNF-alphaによるMMP-1の遺伝子転写調節が転写因子NF-kappaβを介して行われていることをはじめて明らかにした。さらにこのMMP-1遺伝子転写調節が低分子量GTP結合蛋白であるrac1を介して行われていることを明らかにした。ヒト膵星細胞においては、IL-1betaによるMMP-1遺伝子転写機構もrac1を介していることが明らかとなったが、これはNF-kappaβを介して行われていなかった。これらの成果を受けて、本年度はIL-1beta処理群と非処理群間、持続活性型Rhoの遺伝子導入群とMOCKの遺伝子導入群間において、転写因子結合領域に相当するDNA配列を含む二本鎖oligo nucleotideをプローブとして、ヒト星細胞から分離抽出した核蛋白をゲルシフト解析した。非標識プローブ(wild typeおよび変異導入プローブ)との競合によるバンドの濃さの比較や転写因子の特異抗体の前処理によるsupershiftの有無によって転写因子の同定をおこなった。本年度施行されたヒト肝星細胞株におけるゲルシフト解析により、TNF-alphaによるMMP-1の遺伝子転写調節が転写因子NF-kappaβ/p50を介して行われていることがはじめて明らかにされた(投稿中)。一方、ヒト膵星細胞のゲルシフト解析では、IL-1beta処理によるNF-kappaβオリゴプローブの結合増強は認められなかった。
アトピー性皮膚炎における角質細胞間脂質代謝に関する研究:スフィンゴミエリン代謝の異常とセラミド量減少について

アトピー性皮膚炎(AD)患者の前腕屈側の皮疹部と無疹部、健常人の前腕屈側、接触皮膚炎、慢性湿疹の皮疹部より、テープストリッピングで採取した角層を材料として蛋白を抽出し、コリン部分のメチル基を^<14>Cでラベルしたスフィンゴミエリンを基質として反応させ、生成物の放射活性をスフィンゴミエリン水解活性として測定し、反応生成物を薄層クロマトグラフィー(TLC)で解析した。その結果、スフィンゴミエリン水解活性はAD患者の皮疹部、無疹部で異常な亢進を認めた。一方、接触皮膚炎、慢性湿疹では、健常人と比較し明らかな差は認めなかった。反応生成物のTLC解析ではねアシラーゼを用いてスフィンゴミエリンを加水分解した際に生じる、スフィンゴシルホスホリルコリンのスポットと一致する中間生成物を認め、生成物阻害試験の結果、これがスフィンゴシルホスホリルコリンであることが確認された。このスフィンゴシルホスホリルコリンの生成は接触性皮膚炎では認められず、非特異的な炎症の結果とは考えにくい。さらにAD患者皮疹部の角層を30回テープストリッピングし、その表層、中間、最下層の角層サンプルについてそれぞれ酵素活性を測定したところ、表層よりも中間ないし最下層の方が活性が高く、細菌など外因性の酵素による影響ではないと考えた。また全表皮の酵素活性の解析のためAD患者2例の前腕皮疹部より、パンチバイオプシーし、ディスパーゼで表皮を分離、蛋白を抽出し、角層と同様に測定したところ、AD患者では健常人に比較して無疹部で約2倍、皮疹部で約7倍の酵素活性を認め、この酵素活性が表皮細胞に由来していることが確認された。以上の結果から、スフィンゴミエリンアシラーゼの誘導はAD患者に特異なスフィンゴミエリンの代謝異常であり、その結果セラミドの減少を来たすと考えられた。
リソゾーム病に対する骨髄移植の治療効果と作用機構に関する研究

従来治療法がなかった各種の先天性代謝異常症に対して、骨髄移植が有効なのではないかとし、我国も含めて全世界で800例以上の各種遺伝性疾患にこの治療が試みられている。このうち、リソゾーム病に対する骨髄移植の効果として、内臓器への蓄積や関節症状などの臨床的な異常の改善と共に、一部の症例では中枢神経症状の進行が阻止ないしは改善することが報告されている。この様な移植の効果についての種々の問題を充分に検討する手段として、動物モデルへの骨髄移植が有用である。この動物モデルでもヒトと同様に、中枢神経系に対する骨髄移植の効果は疾患によって異なっている。我々はNiemann-Pickマウスを用いて骨髄移植を行い、移植効果の基礎的なメカニズムの解明を行っている。先ずNiemann-Pickマウスの骨髄細胞を正常マウスに移植してドナー由来の骨髄幹細胞かマクロファージとして各組織に生着、増殖することを組織学的に証明した。次に、雄のNiemann-Pickマウスに対して正常雄マウスの骨髄細胞を移植し、中枢神経系を含めた組織での代謝の正常化についてマウスY染色体特異プローブを用い、PCR法を用いて検討した。移植後の組織、特に肝、脾、大脳、小脳を中心に組織DNAを抽出後、PCR法によってマウスY染色体特異プロープ(SryおよびZfy遺伝子の合成オリゴヌクレオチド)を用いてSryおよびZfy遺伝子の増幅産物を検出した。次にin situ hybridization法を用いて、マウスSry遺伝子の検出を骨髄移植を行った雌Niemann-Pickマウスの組織で行った。この結果、一部ではあるが脳にも雄マウス由来のSry遺伝子を検出した。以上の結果、骨髄移植後は、ドナー由来の細胞が脳を含めた各組織で生着、増殖し、移植効果を発揮すると云う事が直接証明出来たと考えられる。この様な移植の効果についての種々の問題を充分に検討する手段として、動物モデルへの骨髄移値が有用である。我々はNiemann-Pickマウスを用いて骨髄移値を行い、移植効果の基礎的なメカニズムの解明を行っている。先ずNiemann-Pickマウスの骨髄細胞を正常マウスに移植してドナー由来の骨髄幹細胞がマクロファージとして各組織に生着、増殖することを組織学的に証明した。次に、雌のNiemann-Pickマウスに対して正常雄マウスの骨髄細胞を移植し、中枢神経系を含めた組織での代謝の正常化についてマウスY染色体特異プロープを用い、PCR法を用いて検討した。

このうち、リソゾーム病に対する骨髄移植の効果として、内臓器への蓄積や関節症状などの臨床的な異常の改善と共に、一部の症例では中枢神経症状の進行が阻止ないしは改善することが報告されている。この様な移植の効果についての種々の問題を充分に検討する手段として、動物モデルへの骨髄移植が有用である。この動物モデルでもヒトと同様に、中枢神経系に対する骨髄移植の効果は疾患によって異なっている。我々はNiemann-Pickマウスを用いて骨髄移植を行い、移植効果の基礎的なメカニズムの解明を行っている。先ずNiemann-Pickマウスの骨髄細胞を正常マウスに移植してドナー由来の骨髄幹細胞かマクロファージとして各組織に生着、増殖することを組織学的に証明した。次に、雄のNiemann-Pickマウスに対して正常雄マウスの骨髄細胞を移植し、中枢神経系を含めた組織での代謝の正常化についてマウスY染色体特異プロープを用い、PCR法を用いて検討した。移植後の組織、特に肝、脾、大脳、小脳を中心に組織DNAを抽出後、PCR法によってマウスY染色体特異プロープ(SryおよびZfy遺伝子の合成オリゴヌクレオチド)を用いてSryおよびZfy遺伝子の増幅産物を検出した。次にin situ hybridization法を用いて、マウスSry遺伝子の検出を骨髄移植を行った雌Niemann-Pickマウスの組織で行った。この結果、一部ではあるが脳にも雄マウス由来のSry遺伝子を検出した。以上の結果、骨髄移植後は、ドナー由来の細胞が脳を含めた各組織で生着、増殖し、移植効果を発揮すると云う事が直接証明出来たと考えられる。
マルチグループ輻射流体計算によるAGNトーラスから降着円盤へのガス供給過程の解明

活動銀河核の活動性の理解に資するべく、活動銀河核トーラスから巨大ブラックホール降着円盤へのガス供給過程に関連する理論的研究を行った。多次元輻射流体計算によって、活動銀河核の輻射にさらされた分子雲の進化の典型的なパターンを明らかにし、輻射による分子雲の破壊時間が力学的時間と比べて十分に短いことを示した。ダスト昇華半径付近には、ほぼ中性な、幾何学的に薄いガス円盤が形成され、円盤表面から高速なアウトフローが吹くことを明らかにした。現実的な条件下で、アウトフロー率がエディントン質量降着率の2040%程度であることを示した。本研究は活動銀河核トーラスから銀河中心の巨大ブラックホールの降着円盤へのガス供給過程の解明を目指すものである。観測的及び理論的研究によれば、活動銀河核トーラスはクランピーな構造であることが示唆され、ガスクランプ同士の力学的な相互作用がトーラス内部での角運動量輸送に大きな役割を果たしていることが指摘されている。本年度は、これに関係して、強輻射場中のガス雲の進化や寿命の輻射場強度(電離パラメータ)および光学的厚み依存性を、光電離過程を考慮した3次元及び1次元輻射流体計算によって調べた。その結果、与えられた電離パラメータに応じて、ある光学的厚みの値が存在し、ガス雲の光学的厚みがその値より十分に小さければ光蒸発駆動型進化を示し、十分大きければ輻射圧駆動型進化を示すことがわかった。前者の場合、ガス雲は光蒸発流によって質量を失いながら、光蒸発流の反作用で駆動される衝撃波によって押しつぶされる。衝撃波速度はロケット効果のため加速される。後者の場合、光蒸発流はダストの働く輻射圧によって、被照射面近傍に閉じ込められることで効果的に働かず、単純に輻射圧駆動の衝撃波がガス雲を圧縮し重力崩壊させる進化を示す。いずれの進化型の場合においても、初期に十分な質量があればポスト衝撃波層で星形成が期待される。電離パラメータとガス雲の密度によって、ポスト衝撃波層の表面密度増加率が異なり、ポスト衝撃波層における重力不安定の起こり方に違いがあることを例証した。これは様々なタイプの星形成が起こる可能性を示唆している。ガス雲の寿命を決める衝撃波速度の電離パラメータおよび光学的厚み依存性を1次元輻射流体計算によって広く測定した。これらの内、3次元輻射流体計算による研究結果は現在論文投稿中で、1次元輻射流体計算による研究は追加の計算をいくつか行った後に論文投稿の予定である。本研究は活動銀河核(AGN)のダストトーラスから巨大ブラックホール降着円盤へのガス供給過程の解明を目指すものである。このためにはダストトーラス内縁部の密度・温度構造、及び、そこでの角運動量輸送効率を明らかにせねばならない。トーラス内縁部の密度・温度構造は降着円盤からの強力な放射(紫外線やX線)とトーラス自身の赤外線再放射によって決定づけられ、角運動量輸送効率は密度構造と乱流強度によって決まる。したがって、トーラス内縁部の多波長輻射流体計算が不可欠である。本年度はこれに関係して、(1)ガスの自己重力、(2)ガスの光電離・光解離反応、(3)ダストからの赤外線再放射、を考慮した軸対称マルチグループ輻射流体計算コードの開発とトーラス内縁部の予備計算を実施した。赤外線輻射輸送計算モジュールの開発を進める過程で、これまで数値天文学でしばしば使用されてきたShort Characteristics法では輻射エネルギーの保存が著しく破れる場合があることを明らかにし、この問題を工学応用の分野で開発された有限体積法に基づく輻射輸送計算法を導入することで解決した。トーラス内縁部の予備計算から、(i)赤外線再放射はトーラスからのアウトフロー率を数割程度増加させること、(ii)アウトフロー率もEddington降着率と同程度に達しうることがわかった。これらは本報告書に記載した研究会発表等で報告を行った。また、前年度からの継続課題に関しては、AGN放射にさらされたガス雲に関する3次元輻射流体計算は論文として出版され、1次元輻射流体計算による衝撃波速度の電離パラメータおよび光学的厚み依存性についてのパラメータサーベイ(平成25年度研究実績報告書参照)は、現在論文を準備中である。活動銀河核(AGN)は宇宙で最も明るい天体の1つであり、AGNからの輻射や相対論的ジェットは銀河の形成・進化に大きな影響を与えてきたと考えられている。このように、AGNの活動性の詳細な理解は、銀河形成を理解する上で欠かせない課題である。本研究はAGNの活動性の発現・維持機構に着目し、AGNダストトーラスから巨大ブラックホール降着円盤へのガス供給過程の解明を目指すものである。これに関係して、本年度は、前年度に開発した軸対称マルチグループ輻射流体計算コードを用いて、ガス供給がAGNの輻射で最も阻害される領域、すなわち、ダスト昇華半径付近でのガス構造、及び、そこからのアウトフロー率に関して調査を行った。その結果、以下の知見を得た:(1)準定常状態においては、ほぼ中性で、幾何学的に薄い(h/r<0.06[hは円盤の厚みの半分、rは銀河半径])、高密度なガス円盤がダスト昇華半径付近に形成され、この円盤の表面から高速な(200-3000 [km/s])アウトフローが吹く。

(2)アウトフロー率は、AGNのX線光度の割合やダストサイズに依存して、0.05-0.1 [太陽質量/年]の範囲を取る。これは質量-エネルギー変換効率が0.1の場合のEddington質量降着率の20-40%程度に相当する。(3)銀河半径1パーセク以内におけるアウトフローの水素柱密度は約10の21乗[個/平方センチメートル]である。(4) AGNからの照射とダスト再放射だけでは、先行研究で提案されているような幾何学的に厚い遮蔽構造をダスト昇華半径付近に形成させるのは困難である。上記研究結果は、国内の研究会等でコミュニティに報告するとともに、欧文雑誌に査読論文として受理され、現在印刷中である。活動銀河核の活動性の理解に資するべく、活動銀河核トーラスから巨大ブラックホール降着円盤へのガス供給過程に関連する理論的研究を行った。多次元輻射流体計算によって、活動銀河核の輻射にさらされた分子雲の進化の典型的なパターンを明らかにし、輻射による分子雲の破壊時間が力学的時間と比べて十分に短いことを示した。ダスト昇華半径付近には、ほぼ中性な、幾何学的に薄いガス円盤が形成され、円盤表面から高速なアウトフローが吹くことを明らかにした。現実的な条件下で、アウトフロー率がエディントン質量降着率の2040%程度であることを示した。まず、研究計画に若干の変更があったので、それを説明する。平成25年度研究実績報告書の推進方策では平成26年度は赤外線再放射を考慮した3次元輻射流体計算コードによって強輻射場中でのガスクランプ内での星形成過程の研究(研究課題(2))を実施する予定であった。しかし、次の理由により、研究計画に記載した研究課題(3),(4)に注力することとした:(I)課題(2)の実施のためには3次元輻射流体計算コードに赤外線再放射を実装する必要がある。実装にはFLD法とモンテカルロ法の選択肢がありうるが、2つの方法それぞれに効率的なアルゴリズムの開発が新たに必要となることが判明し、その考案には時間を要すると予想される。前者は冷却層を設定するため、複雑な形状の乱流ガス雲の表面を同定する効率的なアルゴリズムが必要となり、後者は分割された計算領域境界近傍での光子多重散乱に伴う通信の発生を抑制或いは回避するアルゴリズムが必要である。(II)課題(3),(4)により、課題(2)の現実的な初期条件が得られる。(III)課題(3),(4)でも赤外線再放射の実装が必要であるが、粒子法ではなくメッシュ法を用いることで(I)で述べた問題を回避しうる。次に、課題(3),(4)の達成状況について説明する。課題(3),(4)は赤外線再放射を考慮した輻射輸送計算コードによるAGNトーラス内縁部の輻射流体計算が作業内容であるが、本年度は計算コードの開発と予備計算の実施に留まった。この遅れの原因の1つは、概要でも述べた通り、数値天文学で使用されるShort Characteristics法で見られる輻射エネルギーが保存しない問題の解決に時間を要したためである。もう1つは詳細な光電離計算との比較から、AGNのX線加熱率を正確に考慮するために化学反応ネットワークを拡張する必要性に迫られたためである。以上の理由から、やや遅れていると判断した。理論天文学本年度に開発した輻射流体計算コードを用いて、AGNトーラス内縁部の輻射流体計算を実施し、トーラス内縁部の密度・温度構造、及び、ガス供給率と密接に関係するアウトフロー率の測定を行う。
低膨張相転移を有する複合スピネル系酸化物の結晶構造制御と高機能電極材料の開発

正極にコバルト酸リチウムを使用したリチウム二次電池が市販されているが、コバルトは資源が極めて少なく、早急に代替物質を開発する必要に迫られている。そこで、本研究の目的は資源的に充分供給が可能であり、かつ安価であるマンガンを中心にニッケル、バナジウムなどに注目し、構造の安定性が補償されている各種低膨張リチウム含有スピネル系酸化物を合成し、これらを正極活物質に、また負極に申請者等がすでに充分に性能評価した黒鉛化度の高い炭素繊維(2800°C焼成)を用いたLi_XC_6|1MLiClO_4 in EC-DEC|Li_XM_2O_4(但し、MはMn、Ni、V等の単一あるいは固溶系)二次電池を組み、現在最も解決が必要とされる正極活物質を見出すことにあった。LiMn_2O_4およびLiM_yMn_<2-y>O_4(M=Cr、Co、Ni)にあらたに酸素欠陥が存在することが明らかになったので、今年度は以下のような実験計画を立てた。(1)構成元素となる各種の炭酸塩、酸化物を所定の比に混合し、反応温度600-750°Cの一定温度でN_2-O_2およびN_2-1%O_2/N_2の混合比を変化させることより酸素分圧を1気圧から10^<-5>気圧の範囲で制御し様々な不定比組成を有するスピネル酸化物を合成する。(2)リチウム二次電池正極特性の評価は研究室所有のアルゴン雰囲気のグローブボックス内で行い、データーは全て研究室自作のプログラムによりコンピューターに取り込み処理する。(3)リチウム挿入・脱離に伴う開回路電圧をデジタルマルチメーターを介して測定し、緩和法によりリチウムイオンの化学拡散係数を算出する。(4)X線回折データからリチウム挿入・脱離に伴う格子定数を正確に算出し、酸素欠陥がどの程度格子の膨張・収縮に寄与し、充放電サイクルの改善につながるかを詳細に検討する。その結果、Mnの一部を他の遷移金属で置換することによりスピネル中の八面体サイトが構造的に安定化し、300サイクル以上の耐久性を示し、250サイクルでも100mAh/gの高容量となった。また容量低下も250サイクルで初期の90%を保ち、実用化に耐える活物質となり得ることが明らかになった。本研究では、正スピネル構造有するリチウム複合酸化物LiV_2O_4あるいはLiM_yMn_<2-y>O_4(M=Cr,Co,Ni)のリチウム二次電池特性について研究を行なった。まず、LiV_2O_4は二酸化炭素と水素の混合気体中で、650°Cから950°Cの温度で合成を行なった。このLiV_2O_4へのリチウムのインターカレーションでは、非常に平坦な電位が2.45V付近に現われた。この電位の平坦部では、もとの立方晶のLiV_2O_4と、新たにリチウムのインターカレーションにより生じた立方晶のLiV_2O_4が共存する。このインターカレーションに伴い格子定数は1.8%程度増加するだけであり、その変化率は非常に小さい。

従って、リチウムのインターカレーション・デインターカレーションに伴う、結晶構造の変化は小さく、800回目のサイクルにおいても初期容量の70%程度の容量を維持しており、安定したサイクル特性を示す。一方、LiM_yMn_<2-y>O_4(M=Cr,Co,Ni)の充放電曲線については遷移金属の置換量が増加するに、従い充放電容量は減少することがわかった。これは、3価あるいは2価の遷移金属で置換することにより、Mnの平均酸化数が増加し、リチウムのデインターカレートする量が減少するためであると考えられる。一方、LiM_<1/6>Mn_<11/6>O_4(M=Cr,Co,Ni)のリチウムのインターカレーション・デインターカレーションに伴う格子体積の変化を概算するとM=Mn:7.5%,Cr:5.4%,Co:6.0%,Ni:4.4%となる。従って、他の遷移金属で置換することにより格子定数の変化が抑制される。また、遷移金属の置換量が増加するに従い、格子定数の変化量は減少した。このように、Mnを他の遷移金属で置換したスピネル型酸化物の方が良好なサイクル特性を示した。充放電容量とサイクル特性の両者を考慮すると、LiCr_<1/6>Mn_<11/6>O_4あるいはLiCo_<1/6>Mn_<11/6>O_4がスピネル型酸化物正極では、優れた特性を示した。正極にコバルト酸リチウムを使用したリチウム二次電池が市販されているが、コバルトは資源が極めて少なく、早急に代替物質を開発する必要に迫られている。そこで、本研究の目的は資源的に充分供給が可能であり、かつ安価であるマンガンを中心にニッケル、バナジウムなどに注目し、構造の安定性が補償されている各種低膨張リチウム含有スピネル系酸化物を合成し、これらを正極活物質に、また負極に申請者等がすでに充分に性能評価した黒鉛化度の高い炭素繊維(2800°C焼成)を用いたLi_xC_6|1MLiClO_4inEC-DEC|Li_xM_2O_4(但し、MはMn、Ni、V等の単一あるいは固溶系)二次電池を組み、現在最も解決が必要とされる正極活物質を見出すことにあった。LiMn_2O_4およびLiM_yMn_<2-y>O_4(M=Cr、Co、Ni)にあらたに酸素欠陥が存在することが明らかになったので、今年度は以下のような実験計画を立てた。(1)構成元素となる各種の炭酸塩、酸化物を所定の比に混合し、反応温度600-750°Cの一定温度でN_2-O_2およびN_<2->1%O_2/N_2の混合比を変化させることより酸素分圧を1気圧から10^<-5>気圧の範囲で制御し様々な不定比組成を有するスピネル酸化物を合成する。(2)リチウム二次電池正極特性の評価は研究室所有のアルゴン雰囲気のグローブボックス内で行い、データーは全て研究室自作のプログラムによりコンピューターに取り込み処理する。(3)リチウム挿入・脱離に伴う開回路電圧をデジタルマルチメーターを介して測定し、緩和法によりリチウムイオンの化学拡散係数を算出する。(4)X線回折データからリウチム挿入・脱離に伴う格子定数を正確に算出し、酸素欠陥がどの程度格子の膨張・収縮に寄与し、充放電サイクルの改善につながるかを詳細に検討する。その結果、Mnの一部を他の遷移金属で置換することによりスピネル中の八面体サイトが構造的に安定化し、300サイクル以上の耐久性を示し、250サイクルでも100mAh/gの高容量となった。また容量低下も250サイクルで初期の90%を保ち、実用化に耐える活物質となり得ることが明らかになった。
NKG2Dリガンドの発現異常と疾患

NKG2Dリガンドはがん化やウイルス感染に伴って、細胞表面に発現が誘導される主要組織適合遺伝子複合体クラスI様分子であり、免疫系に異常細胞の存在を知らせる危険信号の働きをしている。本研究では、我々が同定したマウスのNKG2DリガンドであるH60cを中心として、NKG2Dリガンドの構造、機能、病態における役割を解析した。NKG2Dはナチュラルキラー細胞(NK細胞)とCD8+T細胞(キラーT細胞)の主要な活性化レセプターである。本レセプターに対するリガンド(以下、NKG2Dリガンド)は正常細胞には発現していないが、がん化、ウイルス感染などのストレスによって発現が誘導される。NKG2Dにリガンドが結合すると、NK細胞、CD8+T細胞は活性化され、がん細胞、ウイルス感染細胞を破壊する。本研究では、NKG2Dリガンドの構造・機能・発現調節機構を詳細に解析するとともに、マウスにおける疾患モデルとヒト疾患を対象にNKG2Dリガンドの病態発生に果たす役割を解析することを目的とした。本年度は当研究室で最近同定されたマウスNKG2DリガンドであるH60c(histocompatibility-60c)の構造・機能・発現調節機構の解析を行い、以下の成果を得た。1.H60cは細胞外領域にα1,α2ドメインを有するMHCクラスI様分子である。2.H60cを発現する細胞はNK細胞に感受性になる。3.正常マウスの組織では、皮膚と女性生殖器においてH60c遺伝子の高い発現が確認された。H60cは皮膚、生殖器粘膜などで重要な機能を果たすリガンドである可能性がある。4.H60cは高濃度ではダイマーを形成しやすい。現在、本研究で作製したH60c特異的モノクロナル抗体を使用して、H60c分子の免疫監視における役割、がん・自己免疫疾患をはじめとする病態における役割について解析を進めている。NKG2Dはナチュラルキラー細胞(NK細胞)、CD8+T細胞(キラーT細胞)、γ/δT細胞に発現される活性化レセプターである。本レセプターに対するリガンド(以下、NKG2Dリガンド)は正常細胞には発現していないが、がん化、ウイルス感染、創傷などのストレスによって発現が誘導される。NKG2Dにリガンドが結合すると、NK細胞、CD8+T細胞等は活性化され、がん細胞、ウイルス感染細胞を破壊する。本年度は当研究室で同定されたマウスNKG2DリガンドであるH60c(histocompatibility-60c)に焦点を当てて解析し、以下の成果を得た。3.正常マウスの組織では、皮膚、女性生殖器粘膜をはじめとする体表面でH60c遺伝子の高い発現が確認された。H60cは皮膚・粘膜をはじめとする体表面で危険信号として機能するリガンドである可能性が示唆される。4.H60cとNKG2Dとの結合を阻害するH60c特異的モノクロナル抗体を作成した。現在、H60c分子の免疫監視における役割、がん・自己免疫疾患をはじめとする病態における役割について解析を進めている。NKG2Dはナチュラルキラー細胞(NK細胞)、CD8+T細胞(キラーT細胞)、γ/δT、細胞に発現される活性化レセプターである。本研究では、当研究室において発見されたマウスのNKG2DリガンドであるH60c(histocompatibility-60c)に焦点を当てて解析した。皮膚に損傷を与えると、数時間で表皮ケラチノサイト細胞膜にH60c分子の発現が誘導され、それがdendritic epidermal T cellとして知られる表皮常在γ/δT細胞の活性化をもたらすことが明らかになった。また、H60cとNKG2Dとの結合を阻害するH60c特異的モノクロナル抗体を創傷部位に投与すると、創傷治癒が有意に遅延することが明らかになった。他のNKG2Dリガンドとは異なり、H60cの発現は皮膚、女性生殖器粘膜等の体表面に限局している。したがって、H60cは皮膚粘膜等の体表面の異常を免疫系に知らせることに特化したNKG2Dリガンドであることが示唆された。

過去の報告では、H60cとNKG2Dとの結合親和性は他のリガンドより弱いとされていたが、これは測定に使用したH60cが二量体を形成していたためであり、本来の構造である単量体H60cのNKG2Dへの結合親和性は高親和性リガンドに匹敵するものであることが判明した。
口腔粘膜で癌特性を司るケラチン17：mTORシグナル経路を介した発癌機構の解析

新潟大学医歯学総合病院口腔外科において切除をおこない、シークエンス癌の所見が認められた症例を抽出し、連続切片を作製し、抗K17抗体、抗14-3-3 sigma抗体、抗mTORシグナル経路関連タンパク抗体群(抗Akt抗体、抗phospho-Akt抗体、抗S6K1抗体、抗phospho-S6K1抗体、抗4E-BP1抗体、抗phospho-4E-BP1抗体)を用いて免疫組織化学をおこない、その発現率を各病変ごとに集計して発現パターンを比較検討した。K17と14-3-3 sigmaが癌で同調した発現していたものの、mTORシグナル経路の活性化を免疫組織学的に認めなかった。・外科切除組織標本におけるK17と14-3-3sigmaおよびにmTORシグナル経路関連タンパクの発現パタンの認識新潟大学医歯学総合病院口腔外科において切除をおこない、同病院歯科病理検査室でシークエンス癌の所見が認められた症例を抽出し、外科切除材料のパラフィンブロックから連続切片を作製した。抗K17抗体、抗14-3-3 sigma抗体、抗mTORシグナル経路関連タンパク抗体群を用いて免疫組織化学をおこない、その発現率を正常上皮、異型上皮、上皮内癌および浸潤癌ごとに集計するとともに相互の発現パターンを比較検討した。その結果、正常上皮では14-3-3 sigma、keratin 17ともに陽性はなく、異型上皮でも同様の傾向であり、上皮内癌と浸潤癌では14-3-3 sigma、keratin17ともに陽性で、分化した癌細胞で強調されることが確認できた。・外科切除組織標本におけるK17とmTORシグナル経路関連タンパクの発現パターンの認識新潟大学医歯学総合病院口腔外科において切除をおこない、同病院歯科病理検査室でシークエンス癌の所見が認められた症例を抽出した。外科切除材料のパラフィンブロックから連続切片を作製し、抗K17抗体、抗14-3-3σ抗体、抗mTORシグナル経路関連タンパク抗体群(抗Akt抗体、抗phospho-Akt抗体、抗S6K1抗体、抗phosphoS6K1抗体、抗4E-BP1抗体、抗phospho-4E-BP1抗体)を用いて免疫組織化学をおこない、その発現率を正常上皮、異型上皮、上皮内癌および浸潤癌ごとに集計するとともに相互の発現パターンを比較検討している。予備実験としてK17と14-3-3sigmaの発現挙動解析が終了し、現在mTOR関連タンパク抗体を用いて免疫組織化学を行っているが、その条件検討に時間がかかっている。外科切除材料のパラフィンブロックから連続切片を作製し、抗K17抗体、抗14-3-3σ抗体、抗mTORシグナル経路関連タンパク抗体群(抗Akt抗体、抗phospho-Akt抗体、抗S6K1抗体、抗phosphoS6K1抗体、抗4E-BP1抗体、抗phospho-4E-BP1抗体)を用いて免疫組織化学をおこない、その発現率を正常上皮、異型上皮、上皮内癌および浸潤癌ごとに集計するとともに相互の発現パターンを比較検討した。条件検討に予想以上に労力を要し、そのために必要な薄切標本作成に時間を要した。結果的には当初予想されていた有効な結果が得られず解釈に難渋した。実験を進めるにあたり、予備実験としてK17と14-3-3sigmaの発現の挙動の確認を行っている。これは今後の実験にあたって重要な予備実験である。応募申請の内容に従い、今後の研究を推進する。医歯薬学応募申請の内容にしたがい、今後の研究を推進する。H27年度に行った実験では予定額以下で行うことが可能であった。H26年度に行った実験では予定額以下で行うことが可能であった。H27年度に購入予定のものがH28年度に変更となったが、それ以外はおおむね応募申請の内容に著変なく使用する予定である。H26年度に購入予定のものがH27年度に変更となったが、それ以外はおおむね応募申請の内容に著変なく使用する予定である。
胎児期フタル酸エステル類曝露とヒト生殖系発達における疫学調査及び健康リスク評価

本研究の主な目的は、フタル酸エステル類(以下PEs)による男性生殖系への影響について、ヒト集団を対象とした調査により、曝露と影響指標との関連を明らかにし、健康リスクを見積もることである。これまで、妊娠期母親とその出生男児を対象とした前向き調査を行い、母親の妊娠中フタル酸ジエチルヘキシル(DEHP)曝露と出生男児の生殖影響指標(肛門性器間距離指標、AGI)との間に有意な負の関連が見られ、胎児期のDEHPやその代謝産物フタル酸モノエチルヘキシル(MEHP)への曝露により、男児の男性ホルモンレベルが低下することが示唆された。この曝露と影響の関連に基づき、日本人妊婦の曝露量と比較することとした。1.PEsによる、男性生殖系へのリスクについて、本研究のみにおける関連に基づき推定した。母親の妊娠期尿中フタル酸モノエチルヘキシル(MEHP)濃度により、母男児111組を4つに群分けした。結果、母の尿中MEHP濃度が最も高い群において、出生した男児のAGIが他の群に比して有意に短かったことから、これを影響がみられる最も低い曝露レベルとし、日本人妊婦208名のデータと比較した。その結果、208名のうち17%程度がこの曝露レベルを超過することが推定され、AGIの減少が懸念された。リスクの低減化に資することを目的とし、次にMEHPの親化合物フタル酸ジエチルヘキシル(DEHP)について、曝露媒体調査を行った。2.食事とハウスダストからのDEHP曝露の寄与を明らかにすることを目的とした。首都圏在住の日本人成人男女19名を対象とし、陰膳法による食事試料採取、およびハウスダストの採取を実施し、試料をクリーンナップ後GC-MSにより分析した。食事由来、およびハウスダスト由来の合計摂取量の内訳は、ハウスダスト(72±18%)、食事(28±18%)と推定され、ハウスダストの寄与が大きいことが示唆された。[1]GC-MS、HPLC-MSMSによる妊婦尿中フタル酸エステル類代謝産物分析、およびイソフラボン分析:妊婦計111名についての分析が終了した。[2]成人期フタル酸エステル類曝露による影響:フタル酸エステル類は胎児期だけでなく、成人期の曝露によっても影響をおよぼす懸念が指摘されている。この調査では、都内の産婦人科に不妊相談に訪れ、男性不妊検査の対象となった男性のうち、本調査への協力の同意を得られた方々を対象とした。対象者の精液については、一般的な検査項目である、精液パラメータ(精液濃度、精子運動率、高速運動率、正常形態率)をクリニックにて検査スタッフが測定した。リクルートされた成人男性は42名であった。尿中のフタル酸エステル類代謝産物濃度は、既往の日本人データと同様であった。42名中、上記精液パラメータの基準値を満たした対象者14名であり、正常と非正常の対象者において、有意な尿中フタル酸エステル類代謝産物濃度の差は見られなかった(t検定、有意水準0.2310.909)。次に、遺伝要因など、環境化学物質以外の影響を強く受けている可能性のある対象者を除き、精液パラメータ正常者のみにおける、尿中のフタル酸エステル類濃度と、精液パラメータとの関連について相関係数を算出した。主要なフタル酸である、DEHPの代謝産物MEHHPおよび、MEOHPと、精子運動率に有意な負の相関がみられ、MEHPと精液パラメータとの間には有意ではないものの、負の関連がみられた(r=-0.235-0.407)。

食事由来、およびハウスダスト由来の合計摂取量の内訳は、ハウスダスト(72±18%)、食事(28±18%)と推定され、ハウスダストの寄与が大きいことが示唆された。
X線異常散乱法による非周基系物質の精密構造解析

本研究では研究代表者の所属機関に既設のX線回折装置を、X線異常散乱現象を利用する特殊な構造解析装置として活用するために、研究実施計画に従って、シングルチャンネルアナライザー、RS232C用インターフェイスを付加した。また種々のICチップを購入し装置制御の自動化を計るとともに、購入したデジタル電圧計により各種部位の調整ならびに作動状態監視機構を整備した。これらの性能向上あるいは整備実施後、まずCu,Ni,Znなどの吸収端近傍におけるX線異常散乱因子、(とくに実部)の測定を行い、得られた結果を相対論効果を加味した理論計算値と比較し、目的とする吸収端より低いエネルギー側でよい一致を確認した。ついで精密なX線散乱強度を得るため弾性散乱のシグナル部分に混入するKβ成分の正確な除去を目的として、半導体検出器のエネルギー分解能を利用し蛍光X線の成分比(Kβ/Kα)を散乱角度の関数として求めた。吸収端近傍の測定中、非周期系物質の環境構造解析に直接関係しないKα成分を測定することにより、あらかじめ得られたKβ/Kα比を利用してKβ成分を正確に除去する方法の有効性を確認した。これらの基本事項にもとづいてCu-Zr系非晶質合金のCu元素のK吸収端(8.979Kev)近傍の3種類のエネルギーを選び、X線散乱強度のエネルギー依存性を測定した。得られたデータは緩和型稠密無秩序模型により得られた計算値をよく再現できる。本研究ではX線異常散乱に着目し、多成分非周期系物質における特定元素の周りの原子分布を精密に決定するという新しい構造解析法の確立を試みた。X線異常散乱専用装置の建設あるいはこの新しい構造解析法を非周期系物質に適用するための原理的,実験的諸問題の分析と対策をEXAFS法などの構造解析手段との特質を比較検討しながら推進したので、非周期系物質の研究に少なからず寄与するものと考えられる。
急性肺傷害増悪因子としての人工呼吸:分子生物学的アプローチによるメカニズムの解明とその制御

当研究の目的は、人工呼吸に起因する肺の過伸展が急性肺傷害をひき起こすメカニズムを探るため、培養II型肺胞上皮細胞と細胞伸展器によるin vitroモデルを作成し培養II型肺胞上皮細胞から分泌される向/抗炎症性メディエーターを分子生物学的に同定しその制御を検討することである。さらに各種薬剤がそれらメディエーターに及ぼす影響及び制御メカニズムを調べる。特に人工呼吸管理をうける患者に投与される鎮静薬(プロポフォール,ミダゾラム)を中心に人工呼吸による急性肺傷害を予防あるいは軽減できるかを検討する。ラット肺からII型肺胞上皮細胞を分離し、24時間培養後に培地を交換しさらに24時間培養した。その後、培養細胞伸展システムを用いて人工呼吸下での肺過伸展時と同様のストレスをII型肺胞上皮細胞に与えた。細胞伸展3、6、12、24時間後に培養液中のGRO/CINC(IL-8)をELISAを用いて測定した結果、時間依存性に増加した。また、敗血症が原因の急性肺傷害を同様のモデルを作成するため、II型肺胞上皮細胞を分離24時間後にLPS(Lipopolysaccharide)を添加した。LPS刺激により培養液中のGRO/CINC(IL-8)は増加した。これらの結果より臨床上人工呼吸に起因する肺障害(ventilator-induced lung injury : VILI)と同様の状態のin vitroモデルが作成された。ラットのII型肺胞上支細胞の培養下では、人工呼吸下での肺過伸展時と同様のストレスを与えると、24時間以内に時間依存性に肺傷害を引き起こしうると考えられるGRO/CINC(IL-8)が増加した。また、LPS刺激によりII型肺胞上皮細胞からのGRO/CINC(IL-8)が増加したことにより、臨床上遭遇する敗血症でもII型肺胞上皮細胞の損傷に細胞自身が分泌するGRO/CINC(IL-8)が関与していることが示唆された。今後は、急性肺傷害患者に人工呼吸管理を行う状況を想定し、培養細胞をLPS刺激し細胞伸展を追加することでさらに向炎症性サイトカインが増加することを確かめ、各種薬剤の影響を検討する計画である。初年度の実際の具体的な実験内容を以下に記載する。

また、敗血症が原因の急性肺傷害を同様のモデルを作成するため、II型肺胞上皮細胞を分離24時間後にLPS(lipopolysaccharide)を添加した。LPS刺激により培養液中のGRO/CINC(IL-8)は増加した。今後は、急性肺傷害患者に人工呼吸管理を行う状況を想定し、培養細胞をLPS刺激し細胞伸展を追加することでさらに向炎症性サイトカインが増加することを確かめ、各種薬剤の影響を検討する計画である。当研究の目的は、人工呼吸に起因する肺の過伸展が急性肺傷害をひき起こすメカニズムを探るため、培養II型肺胞上皮細胞と細胞伸展器によるin vitroモデルを作成し培養II型肺胞上皮細胞から分泌される向/抗炎症性メディエーターを分子生物学的に同定しその制御を検討することである。さらに各種薬剤がそれらメディエーターに及ぼす影響及び制御メカニズムを調べる。特に人工呼吸管理をうける患者に投与される鎮静薬(プロポフォール,ミダゾラム)を中心に人工呼吸による急性肺傷害を予防あるいは軽減できるかを検討する。実際の具体的な実験内容を以下に記載する。ラット肺からII型肺胞上皮細胞を分離し、24時間培養後に培地を交換しさらに24時間培養した。その後、培養細胞伸展システムを用いて人工呼吸下での肺過伸展時と同様のストレスをII型肺胞上皮細胞に与えた。細胞伸展3、6、12、24時間後に培養液中のGRO/CINC(IL-8)をELISAを用いて測定した結果、時間依存性に増加した。これらの結果より臨床上人工呼吸に起因する肺障害(ventilator-induced lung injury : VILI)と同様の状態のin vitroモデルが作成された。、ラットのII型肺胞上皮細胞の培養下では、人工呼吸下での肺過伸展時と同様のストレスを与えると、24時間以内に時間依存性に肺傷害を引き起こしうると考えられるGRO/CINC(IL-8)が増加した。また、LPS刺激によりII型肺胞上皮細胞からのGRO/CINC(IL-8)が増加したことにより、臨床上遭遇する敗血症でもII型肺胞上皮細胞の損傷に細胞自身が分泌するGRO/CINC(IL-8)が関与していることが示唆された。