hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
組織内環境の多光子励起イメージングによる新奇検査・診断法の開発

本研究は生体組織の構造を深部まで可視化する蛍光色素の開発を目的とした。そこで蛍光分子の蛍光波長が周囲の環境に応じて変化する「ソルバトクロミズム」を利用した。本研究では、組織深部を可視化する技術の改良と新奇蛍光色素の探索及び設計に取り組んだ。イメージング技術の改良では、(1)組織の簡便な透明化法の確立、(2)透過型液晶素子による収差補正装置の開発、(3)多点走査高速多光子顕微鏡法の改良、(4)麻酔下マウス皮膚の非侵襲観察法の確立を実施した。最終的に、新たに開発した蛍光色素をマウス皮内に投与し、麻酔下マウスの皮膚構造を3次元的に可視化することに成功した。本研究の目的は、ヒトの組織などに適用可能な、組織浸透性が高く深部において組織の構造を描出可能な、新しい蛍光色素の開発である。本研究計画では、特にソルバトクロミズムによる環境応答性に着目し、申請者らが予備的検討から見出した、組織構造に応じて蛍光波長が変化する化合物を基本に、組織染色性が高く実用に足る新奇蛍光色素を開発することを目指している。H25年度は、発色団の基本構造の側鎖を変化させ、特に側鎖のかさ高さが、波長特性、輝度、組織浸透性等に与える影響について、ブタ皮膚を用いて検討した。側鎖のかさ高くなると、染色の際に用いる溶媒への溶解性が悪くなる傾向は見られたが、組織の染色パターンには大きく影響を与えなかった。このことから、組織構造に依存して波長が変化するという特性を損なうことなく、分子全体のかさ高さを小さくすることが可能であり、組織浸透性を高めることが出来る可能性が示唆された。また、組織構造毎のスペクトル変化について、スペクトルディテクターを備えたレーザー顕微鏡により解析を行ない、組織構造の疎水性と親水性を反映したスペクトル変化を示していることも確認できた。また、これらの化合物では細胞の核は染色されなかったが、蛍光核染色試薬と併用することによって、常用されているHE染色等とも比較に足る蛍光画像を多光子顕微鏡で取得できることが確認できた。更に、レーザー顕微鏡による深部可視化のために、生体試料と対物レンズの浸液との間の屈折率鎖によって生じる球面収差を光学的に補正するための技術も開発・改良を行なった。本研究計画では、特にソルバトクロミズムによる環境応答性に着目し、私たちが予備的検討から見出した、組織構造に応じて蛍光波長が変化する化合物を基本に、組織染色性が高く実用に足る新奇蛍光色素を開発することを目指している。前年度には、基本構造についての検討を行ない、化合物に要求される性質の方向性が見えてきたために、今年度は、そのような化合物の合成方法についての検討を行なった。一方で、目的となる化合物を入手できて組織の深部までを染色できたとしても、評価するためには、まず、組織の深部を明瞭にイメージングする技術が必要となる。そこで、H26年度では、その方法について検討を行なった。固定組織においては散乱が増大し、深部の可視化が困難になることが知られている。これを克服する方法として、2, 2'-thiodiethanolを利用した組織の透徹化法に関しての検討を行なった。また、深部観察の際の、試料と対物レンズの浸液との間の屈折率差から生じる球面収差を、光学的に補正する技術の改良についても、前年度に引き続き取り組んだ。3次元的なイメージングにおいては、焦点面をずらしながら多数の光学断層像を取得する必要があるために、より高速なイメージング法が求められる。このような高速な画像取得法は、本研究で開発を目指す蛍光色素を生きた個体に対して適用する場合にも有用である。そこで、高速に光学断層像の取得が可能な、スピニングディスク式の多点走査型2光子顕微鏡の改良にも取り組んだ。今後は、これらの技術を有効に活用して、新規設計の蛍光分子について評価を実施する計画である。本研究の目的は、組織浸透性が高く深部において組織の構造を描出可能な新しい蛍光色素の開発である。前年度までには、目的とする蛍光分子の構造の検討とその合成方法についての検討を進め、並行して評価方法としての深部イメージング技術の改良を進めてきた。H27年度は本研究の最終年度であり、前年度に引き続いて、評価方法の確立、すなわち組織深部を明瞭にイメージングするための技術の改良に取り組むと共に、これまでに検討してきた蛍光物質のデザインと合成方法に基づいて候補化合物2種を合成し、マウス個体組織のイメージングに適用した。イメージング技術の改良としては、前年度に引き続き、透過型の液晶位相変調デバイスを利用することによって、組織の深部観察の際に試料と対物レンズの浸液との間の屈折率差から生じる収差を光学的に補正する技術の改良について取り組み、前年度までに実現していた球面収差補正技術の成果を論文化すると共に、非球面収差の補正技術についても開発を行ない、国際学会で発表を行なった。また、前年度から取り組んできたスピニングディスク式の高速2光子顕微鏡の改良を更に進め、成果について国内外の学会で発表した。今年度新規に合成した候補化合物については、マウス皮膚の生体イメージングに適用した。合成した化合物をマウスに皮内注射し、正立型2光子顕微鏡を用いて麻酔下での直接観察を行なった結果、表皮基底細胞が細胞分裂する様子を明瞭に可視化することに成功した。

本研究は生体組織の構造を深部まで可視化する蛍光色素の開発を目的とした。そこで蛍光分子の蛍光波長が周囲の環境に応じて変化する「ソルバトクロミズム」を利用した。本研究では、組織深部を可視化する技術の改良と新奇蛍光色素の探索及び設計に取り組んだ。イメージング技術の改良では、(1)組織の簡便な透明化法の確立、(2)透過型液晶素子による収差補正装置の開発、(3)多点走査高速多光子顕微鏡法の改良、(4)麻酔下マウス皮膚の非侵襲観察法の確立を実施した。最終的に、新たに開発した蛍光色素をマウス皮内に投与し、麻酔下マウスの皮膚構造を3次元的に可視化することに成功した。当初計画においては2年目のH26年度中には新設計の化合物を入手して評価を手がけている予定であったが、発注先の状況などからH27年度に回すことになった。このため、H26年度には、評価方法についての検討を重点的に実施した。バイオイメージング新設計の化合物については、発注先との交渉を済ませており、納品時期も確定しているため、H27年度には、これら化合物についての一定の成果が期待できる。また、H26年度に手がけた高速のイメージング手法については、評価に要する時間を短縮し、効率的に研究を進めることを可能にする。更に、最終的に目指しているin vivoイメージングへの適用についても、予備的な検討は済ませているため、新設計の化合物についても早い段階から実験に取り入れて結果に結びつけていく計画である。当初計画とは多少順序は異なってはいるものの、計画していた複数の化合物について検討を進め、側鎖のかさ高さと蛍光化合物の特性との関連について情報を得られたので、到達点としては問題無いと考えられる。また、今後に予定しているin vivoイメージングに関して、皮膚や腎臓などの組織について観察方法の予備的検討を進め、実験系を確立することが出来、今後の実験への準備についても、着実に進めている。H26年度には新設計の化合物の合成を外注する計画であったが、発注先の状況などからH27年度に遅らせることになったため。概ね計画に沿って進めることが出来ているが、汎用的に用いることが出来る技術へと発展させるためには、様々な組織標本で利用可能なことを示す必要があるため、種々の組織を用いた実験を同時並行的に行ない、化合物評価の効率を上げる。また、最終年度で適用しようとしているin vivoイメージングについて、既に皮膚や腎臓では成功しているが、更に多種の組織での検討が可能なように、種々の臓器のin vivoイメージング法について、それぞれ予備実験を行なっておく。また、最近、複数の透明化試薬が開発・報告されている。摘出組織の深部観察を行なう上で有用であると推察されるので、これらの手法も参考にし、必要に応じて取り入れることも検討する。また、これらの論文の中では時間はかかるものの組織内部を抗体によって染色している報告もあることから、この手法で利用している溶媒や界面活性剤についても、適用を検討する。新設計の化合物を入手後に行なう基本的評価の実験項目についても合わせてH27年度にずらす必要があり、次年度に繰り越した分は、これらの実験のための消耗品の購入に使用する。また、in vivoイメージングのために新設計の化合物を個体の組織へ投与する方法について、有識者に実験手法を習うなどの必要が生じる可能性が考えられる。
Rhoキナーゼ阻害薬の薬理学的検討と虚血性視神経症ラットモデルへの有効性の検討

緊張状態にない摘出家兎後毛様動脈に対してRhoキナーゼ阻害薬に血管拡張作用があるのか調べた。high-K solutionによる血管収縮をさせずにRhoキナーゼ阻害薬を投与すると、投与前後で血管に変化はなく、血管拡張作用は認めなかった。Rhoキナーゼ阻害薬による血管弛緩作用と血管内皮細胞との関連を明らかにするために、血管内皮細胞を擦過障害させた後Rhoキナーゼ阻害薬を投与し血管が弛緩するか確認した。内皮の有無により有意差はなかった。本年度の研究計画は、Rhoキナーゼ阻害薬による家兎単離後毛様動脈への弛緩作用を薬理学的に検討することであり、おおむね計画通りに進めることが出来た。Rhoキナーゼ阻害薬がラットの視神経乳頭血流を増加させるかを明らかにするために、非動脈炎性虚血性視神経症(NAION)ラットモデルにおいて、Rhoキナーゼ阻害薬を点眼投与した群と、生理食塩水を点眼した群とでLSFG Analyzerを用いて視神経乳頭の血流測定を行う。視神経乳頭周囲に沿って眼底写真で確認しながら血流測定流域を確認する。NAIONラットモデル作成3時間後にRhoキナーゼ阻害薬を点眼投与し自然経過群との比較で治療効果を判定する。治療効果は網膜神経線維による、形態学的変化、STR測定による視神経節細胞機能評価、生存視神経節細胞数カウントによる組織学的評価で行う。網膜視神経線維厚の測定は、光干渉断層検査による。測定は、投与1、3、7、14、28、56日目に行う。STRの測定は12時間の暗順応後筋肉麻酔下において測定する。ラット用コンタクトレンズ型電極を関電極として、光刺激はGanzfeld刺激装置を用いて平均30回加算し測定を行う。視神経節細胞数のカウントは蛍光顕微鏡を用いて行う。ラットの視覚皮質に相当する部位にドリルで穴をあけ、上丘を露出させそこにスポンジェルに浸透させたフルオロゴールドを塗布し、逆行性に視神経節細胞まで到達させ、視神経乳頭近傍、網膜末梢部、その中間を上下耳鼻側計12か所でカウントし視神経節細胞の総数とする。本年度は既存の設備で実験を行うことが出来たため使用せず、次年度使用とした。次年度は実験手術器具や実験用動物、薬品代などに使用予定である。
d-π共役型分子磁性体における磁気的相互作用の理論的研究

本年度の研究では、d-π共役分子磁性体のうち、強相関電子系のペロフスカイト構造をもつニッケルおよび銅のフッ化物に着目した。昨年度の研究より有効な計算手法であるとされたハイブリッド密度汎関数(DFT)法によるK_2NiF_4に対する計算を、引き続き実行し、チャージの効果や核間の距離を変化などの外場の影響を検証した。また、Jahn-Teller効果により歪んでいる銅フッ化物であるK_2CuF_4の計算を行うさいに、周囲のフッ素の影響を考慮に入れることにより、計算で、その効果を取り入れることに成功した。これにより、モデルクラスターでは、テトゴナル位に存在するフッ素イオンが歪みに大きく関与していることがわかった。一方、KCuF_3では、一軸性の強い反強磁性的相互作用をすることが知られているので、直鎖状のモデルクラスターにおいて、計算を実行した。それより、一軸性のσ型の超交換相互作用により反強磁性が実現しており、有効交換積分値の実験値を、よく再現していることがわかった。また、三次元ペロブスカイトであるKNiF_3の計算にも成功し、面間の磁気的な相互作用を検証することができた。面内の反強磁性的磁気的相互作用は、これまでの研究により明らかにされているが、これにより面間においても、フッ素イオンの2pσ軌道を介したニッケルの3d軌道間の超交換相互作用により三次元的反強磁性が実現していることがわかった。一方、面間が強磁性的な状態とを比較すると、この状態は面間が反強磁性的な状態よりも不安定であることもわかった。
放射線誘発細胞自殺過程の分子機構

放射線誘発の胸腺細胞死は、RNA、タンパク質合成依存性の、いわば細胞自殺過程であり、自爆死(apoptosis)と呼ばれるプログラム死である。この細胞自殺の分子機構解明のため、先ず、ラット胸腺細胞のX線照射後の変化を調べた。細胞死に伴うタンパク質の変動を二次元電気泳動で調べた結果、いくつかのタンパク質変化が検出され、特に細胞核での多くのタンパク質の消長が認められた。さらに、阻害剤による研究から、タンパク質分解およびタンパク質燐酸化も自爆死発現に関与することが示された。また、RNA合成に関しては、タンパク質分解等に関与することが知られているユビキチン遺伝子、特にポリユビチキンン遺伝子が細胞死に先行して早期の発現し、その後細胞死進行と共に低下することがわかった。自爆死に最も特徴的生化学的変化である、DNAのオリゴヌクレオソ-ム単位の断片化をミクロゲル電気泳動で検出する方法を、本研究で確立した。この方法により、個々のDNA分解細胞のDNA泳動像はほぼ同一で、涙滴状に泳動される分解DNAと少量の非泳動残存DNAが存在すること、非分解細胞と中間段階の細胞はないことがわかった。この知見は、個々の細胞のDNA断片化は、一旦開始すると急速に一定分解状態に達し直ちに停止することを示している。また、自爆死の形態学的特徴とされるクロマチン凝縮細胞の割合と、DNA分解細胞割合一致し、生化学的変化と形態学的変化の関連を証明することができた。胸腺細胞での研究と平行して培養細胞の自爆死の検索を進め、本研究所で新たに樹立された胸腺リンパ腫数株が、胸腺細胞よりもはるかに放射線高感受性に自爆死による間期死を起こすことを見いだした。胸腺細胞と多少異なる点もあるが、多くの共通する変化を認めた。コロニ-形成能で判定した放射線感受性もきわめて高く、最も高感受性の細胞のD0は0.3Gyであった。現在、これらの培養細胞の自爆死についても検索を進めている。本研究で確立したa自爆死の研究手法、培養細胞は放射細胞死機構の解明に資すると考えられる。放射線による典型的細胞自殺一自爆死を起こす細胞として胸腺細胞を用い、細胞死に伴うタンパク質の変動を調べた。その結果、これまで主に報告した細胞質タンパク質に加え、核タンパク質などさらに多くのタンパク質の消長を検出した。また、細胞サイズやクロマチン凝縮で判定した細胞死がTLCK、PMSF等のタンパク質分解酵素阻害剤により抑えられることがわかり、タンパク質合成のみならずタンパク質分解も死の発現に必須と考えられた。さらに、プロテインキナ-ゼC阻害剤による抑制も認められ、タンパク質リン酸化の関与も示唆された。自爆死がきわめて多岐にわたる系で生じることが最近報告されている。それらに共通する最も特徴的生化学的変化としてクロマチンDNAのオリゴヌクレオソ-ム単位の断片化がおこる。従来、その検出は細胞試料から抽出したDNAのゲル電気泳動によっていた。新たに、ミクロゲル電気泳動法による個々の細胞のクロマチンDNA断片化の検出に成功した。この方法により、放射線誘発のラット胸腺細胞のクロマチンDNA分解は個々の細胞で急速に一定段階まで進み停止することが明らかになった。ユビキチンは上記クロマチン構造と関連する他、タンパク質分解や多くの細胞内機能が解明されつつある。これまでユビキチン遺伝子やタンパク質が他の培養細胞系で放射線照射後の変動することを検出しており、胸腺細胞自爆死に伴う変化についても検索を行っている。

上記の胸腺細胞以外に、最近、多種類の培養細胞を検索の結果、きわめて放射線感受性高く自爆死を起こす数種の胸腺リンパ腫を見いだした。これらの細胞の自爆死もタンパク質合成阻害剤であるシクロヘキシミドにより阻害される。培養細胞として増殖能が高く、今後、自爆死の分子機構解明に胸腺細胞と平行して解析を進める予定である。放射線照射後数時間で生じる胸腺細胞の細胞死は典型的自爆死(apoptosis)であり、放射線誘発細胞自殺過程と解される。前年度はこの胸腺細胞死発現の分子機構について解明を進めた。本年度は胸腺細胞の研究に加え、多種類の培養細胞の放射線誘細死についても検討した。その結果、放医研において最近放射線誘発胸腺腫から樹立された3SB他数種の胸腺リンパ腫が、きわめて放射線感受性高く自爆死を起こすことを見いだした。これらの細胞の自爆死を、前年度確立した自爆死検出法であるクロマチン凝縮性染色により主として調べた。その結果、X線5Gy照射、4時間培養後、最も感受性の3SB細胞は80%以上自爆死を起こすことがわかった。細胞死は線量依存性に増加、僅か0.1Gy照射で対照非照射の2倍以上の死細胞が検出された。胸腺細胞は10Gy照射、4時間の自爆死が通常約50%であるのに比較し、非常に放射線高感受性である。また、自爆死の特徴的生化学的変化であるDNAのヌクレオソ-ム単位の継片化がアカロ-スゲル電気泳動で検出された。さらに、個々の細胞のDNA断片化を前年度新たに開発したミクロゲル電気電動法により検出した。その結果、DNA分解細胞の割合と、クロマチン凝縮細胞の割合が一致し、生化学的方化と形態学的クロマチン変化の関連がリンパ腫の自爆死でも確認された。また、これらのリンパ腫の自爆死もタンパク質合成阻害剤であるシクロヘキシミドにより一部抑制され、その細胞死も胸腺細胞同様タンパク質生合成依存性であることが示唆された。リンパ腫細胞が胸腺細胞と非常に異なるのは、コロニ-形成の測定が可能である点であり、X線照射によるコロニ-形成能で測定した生存曲線は、3SBは肩がなくD〓は0.3Gyであった。これは報告されている細胞中最も放射線感受性の細胞の一つである。今後、胸腺細胞死機構の解析と平行して、これら胸腺リンパ腫を用いた研究も進める予定である。自爆死の細胞周期依存性の有無、化学療法剤、重粒子も含むの放射線の効果の発現等における自爆死の関与等、多岐にわたり研究を考えている。
高集積ナノワイヤーの創製とその特異的・異方的電子状態の顕微偏光分光法による観測

多孔質結晶であるゼオライトの一種で内径0.7nmの一次元細孔を有するAlPO4-5単結晶を主たる容器として用い,半導体のセレン(Se)及び芳香族分子のアントラセンを細孔内に一次元配列させた系を創製した。一次元性に由来する異方的・特異的電子物性の発現と観測を顕微偏光分光法により研究した。Seではtrigonal Seと呼ばれる結晶Seの3回らせん構造鎖を抽出したような電子状態であった。一方,アントラセンでは,分子配向を細孔内で抑制することにより分子間π-π相互作用を誘起し,それに基づく一次元的分子間相互作用を期待したが,それに由来するような現象は観測できなかった。内径0.73nmの一次元細孔を有する多孔性結晶AlPO_4-5では100μm程度の単結晶を我々は育成する技術を有する。この単結晶をマトリックスとして利用し半導体量子細線を互いに平行かつ高密度に安定化させ,その異方的電子状態を顕微分光技術を駆使し近赤紫外スペクトル及び軟X線光電子スペクトルの測定を最終目標としている。これを達成するため,本年度は主として下記の点に注力して,研究を進めた。1.高品質AlPO_4-5単結晶合成条件の探索結晶表面が平滑かつアモルファスの付着が少ない単結晶の合成条件を絞り込んだ。また,結晶の高収率・大量合成法を確立した。2.AlPO_4-5及びSe内包AlPO_4-5粉末結晶の粉末X線回折法(XRD)による結晶性評価細孔へのSe原子最大導入量を確定すると共に,AlPO_4-5の結晶性とSe導入時の加熱温度の相関を測定し,最適なSe量子細線形成条件を検討した。3.高空間分解能・多機能近赤紫外顕微分光装置の立ち上げ顕微分光装置に必要な光学デバイス及び部材の設計と試作を行い,透過・反射スペクトルの測定に目処をつけた。内径0.73nmの一次元細孔を有する多孔性結晶AlPO_4-5の100μm程度の単結晶をマトリックスとして利用し半導体量子細線を互いに平行かつ高密度に安定化させる。その異方的電子状態を近赤紫外スペクトル及び軟X線光電子スペクトルに対する顕微分光技術により明らかにする。これを達成するため,本年度は主として下記の点に注力して研究を進めた。1.高感度顕微分光法の開拓ラマン散乱は一般にその信号強度が低く、高感度な検出器と組み合わせた測定系が望ましい。そこで、ポリクロメータと冷却型CCDカメラを組み合わせた検出システムを新たに追加・組み込みし、更なる装置拡張を行った。S, SeはAlPO_4-5のAlPO_4-5骨格の弱い正負の周期的電荷変調により吸着されるが、Teは固体の凝集エネルギーの方が勝るため、バルク体として結晶外で固体として存在する方が安定であることが分かった。3.AlPO_4-5に導入するアントラセンの電子状態、分子構造と吸着温度との相関有機半導体の一種、アントラセン分子をAlPO_4-5に吸着させると、その光吸収スペクトルには孤立分子や結晶アントラセンには見られない新規なピークを生じる。このピークは吸着温度と相関があることを見出した。4.AlPO_4-5及びその類縁物質の光電子分光法(XPS)による化学組成の定量Al, P, O原子の化学組成比を決定する目的でXPSによる定量を行ったが、スパッタによる表面研磨時に元素種依存の選択的原子脱離が生じ、化学量論的に疑わしい結果を得た。このことは今後の量子細線内包試料の測定における注意点としてノウハウ形成として役立った。内径0.73nmの一次元細孔を有する多孔質結晶AlPO_4-5の100μm程度の単結晶を容器として利用し,半導体量子細線や有機半導体分子に一次元配列系を互いに平行かつ高密度に安定化させる。その異方的電状態や構造を顕微分光技術を駆使した近赤紫外・軟X線領域光電子スペクトルやX線回折・NMRによる平均構造と局所構造により議論する。これらに対し,本年度は下記内容を主として明らかにした。1.高感度顕微分光装置の開発と実用化実測定において必要となる基本装置性能評価を透過および反射スペクトル光学系に対して行った。透過スペクトルでは,空間分解能15μmで波長領域215-2300nmにて測定感度が吸光度換算で3以上あり,また偏光に対する消光比が100:1以上あり,市販装置の性能と同等かそれ以上を実現した。一方,軟X線を用いた顕微鏡装置では,スペクトル測定よりも,むしろ像観察法に開発に重きを置いたため,結果として対象試料の観察まで到達できなかった。

2.AlPO_4-5単結晶中のSe一次元鎖の偏光透過スペクトル波長2000nmまでの測定により,Se鎖は量子閉じ込め効果が無視できる十分な長さを有していることを見いだした。3.アントラセン分子一次元配列体の電子状態と配列構造AlPO_4-5を始めとする種々の一次元ナノ細孔を有するゼオライトへのアントラセンの導入を行い,その電子状態や配列等を議論した。アントラセンの光スペクトルには分子の配列状態に関する情報の他,ゼオライト固有の陽イオンとの電子授受が生じうることを突き止め,今後のゼオライトを利用した無機有機ハイブリッド型材料開発指針を得た。4.AlPO_4-5結晶の結晶構造変化と形態制御100μm超の単結晶合成の成功に留まらず,AlPO_4-5はその合成過程において,結晶構造変化(ナノシート)やマクロ形態のダイナミックな変化(ディスク)などを発見し,その制御に成功した。
運動に関わる局所神経回路の流動性が担う機能

運動学習の過程で、脳内の神経活動に生じる変化の全体像はあまり理解されていない。特に、神経活動の試行間ばらつき(流動性)の、学習過程における機能的意義については、ほとんど解明されていない。本研究では、学習過程で起きる記憶ダイナミズムを試行間ばらつきに着目して明らかにすることを目指している。前年度までに実験系の確立を行った行動課題を、引き続き、頭部を固定したラット個体動物に行わせた。特定の視覚刺激(縦縞)を提示したときには、レバーを押し、特定の視覚刺激(横縞)を提示したときには、レバーを引くということを関連づける、視覚弁別誘発性の運動課題を行わせた。コントラスト100%で、ラットに見えやすい視覚刺激を用いて弁別を行わせるだけでなく、コントラストを変えることによって、ラットに見えにくい刺激にし、不正解の試行も生じるようにした。また、前年度に引き続き、上記の視覚弁別誘発性の運動課題を遂行するラットの一次視覚野、高次運動野から多細胞の神経活動を一斉にマルチユニット記録した。一次視覚野の神経細胞の多くは、これまでに報告されていた、麻酔下のときと同様に、コントラストが上昇して、弁別の難易度が低くなるにつれて、神経活動が大きかった。だが、難易度に関わらず、ほとんど神経活動の大きさを変えないもの、逆に難易度が高くなるにつれて、神経活動が大きくなる細胞も存在していた。また、興味深いことに、視覚刺激提示から時間が経つにつれて、神経活動が大きくなるものも存在した。高次運動野の神経活動は、一次視覚野に比べて、多様な神経活動を示した。当該年度では新たに、特定の神経細胞に、チャネルロドプシン2を発現させるオプトジェネティクスの実験系を立ち上げた。これによって、神経活動を人為的に操作し、試行間ばらつきに影響を与えることができると考えられる。27年度が最終年度であるため、記入しない。これまでの多くの研究では、運動に繰り返し同じ課題を行わせたときの、神経活動の試行平均を解析しており、神経活動の試行間ばらつき(流動性)の機能的意義についてはいまだ解明されていない。本研究では、試行ごとの運動と神経活動を対応させ、学習過程で起きる記憶ダイナミズムを、試行間ばらつきに着目して明らかにすることを目指す。まず、行動実験系の確立を行った。頭部を固定したラット個体動物に、特定の視覚刺激(例えば、縦縞)を提示したときには、レバーを押し、特定の視覚刺激(例えば、横縞)を提示したときには、レバーを引くということを関連づける、視覚弁別誘発性の運動課題を学習させた。二種類の視覚弁別刺激に対して、二種類の運動出力を行わせた。押すと引くの二種類の運動を覚えさせた後に、コントラスト100%で、ラットに見えやすい視覚刺激を用いて弁別を行わせると、実験を行った全てのラットで、学習し、90%以上の正答率で課題遂行した。高い正答率のため、ラットの運動出力、押すか引くかを観察することで、ラットがどのように知覚・認知したのかを実験者は容易に知ることができる。このように学習が完了した後に、弁別視覚刺激を、コントラストや空間周波数を変えることによって、ラットに見えにくい刺激にした。弁別の難易度を上げることで、不正解の試行も生じるようにした。60-90%程度の様々な正答率にふることに成功した。これによって、試行間ばらつきが増大していることが期待される。また、上記の視覚弁別誘発性の運動課題を遂行するラットの一次視覚野、高次運動野から多細胞の神経活動を一斉にマルチユニット記録した。現在、解析を行っているところである。

これによって、神経活動を人為的に操作し、試行間ばらつきに影響を与えることができると考えられる。視覚弁別誘発性の運動課題の行動実験系の確立を行うことに成功した。弁別視覚刺激と二種類の前肢運動を対応づけるという、比較的高難度の課題であるが、現在までのところ、実験を行った全てのラットに対して、学習させることができており、高い安定性を有している。さらに、弁別の視覚刺激の難易度を変えることで、正答率をふることにも成功した。27年度が最終年度であるため、記入しない。視覚弁別誘発性の運動課題を遂行するラットの一次視覚野、高次運動野から多細胞の神経活動を一斉にマルチユニット記録し、現在、解析を行っているが、今後、さらに解析を行っていく予定である。また、現在までのところ、学習が完了した後に、課題遂行するラットからの神経活動しか記録していないが、今後、学習の初期、後期での、各過程での実験データを集める予定である。さらに、視覚野の特定の神経細胞群にチャネルロドプシン2を発現させ、人為的に発火させることで、発火の試行間ばらつきを小さくする。この流動性の低下が課題の遂行にどのような影響をもたらすのかを検討する。試行間ばらつきと知覚・運動機能の関連性を明らかにする。
日本人の体温調節能の特徴に関する生理人類学的研究

日本人の体温調節能の特徴を捉えるために生理人類学的手法を駆使し多岐にわたる観点から検討を加え,以下の知見を得た。1.日本人成人男性(11名)の変動温熱環境における生理反応や温冷感等を測定し,被験者の体格との関連を検討した結果,体脂肪率の大きい人の方が体幹部皮膚温の変化が大きく,逆に末梢部皮膚温の変化は体脂肪率の小さい人ほど大きい傾向が明かとなった。2.寒冷地出身者(北海道,東北地方出身者7名)と温暖地出身者(九州地方出身者7名)における高温環境下での温度感覚や生理反応を比較検討した結果,皮膚温は温暖地出身者が寒冷地出身者よりも高い値を示していたが,皮膚温の変化量で比較すると寒冷地出身者の方が大きかった。3.温冷感や熱的快適感と中枢神経系の変化との関連を検討した結果,温感の上昇に伴って脳波のβ2帯域が増大し,快適感の上昇に伴ってα1帯域が増大する傾向が認められた.前額部の脳血流量は,特に温冷感の変化に対応していることが明かとなった.4.暑熱環境下における児童(31名)と青年(16名)の体温調節反応を比較し,児童は男女ともに青年に比べて直腸温の上昇を有効に抑えられるが,発汗能力は青年に比べると児童は明らかに劣ることが明かとなった。5.日韓の民族服である和服と韓服を両国の女子学生それぞれに着用させ,冬季の寒冷曝露中,及び夏季の高温曝露中の生理的,心理的諸反応を比較し,T-シャツ,ショートパンツを着用した日韓両被験者の耐寒,耐暑反応には違いが認められ,その違い方は民族服にみられる衣文化の差によってさらに異なることが明かとなった。6.熱帯から寒帯までにわたって地球上に広く分布している様々なモンゴロイド系グループについて今日までに発表されている体型資料を用いて,体重・体表面積比(Y)と居住地の年平均気温(X)との関係式を算出し,日本人は男女ともに,この関係式によく合致した状況にあることが明かとなった。本研究は,日本人の体温調節能について地域差,性差,年齢差等を生理人類学的手法を駆使し多面的に検討を加えたものである。本年度の研究実績の概要を以下に示す。日本人青年男女各6名を被験者として,寒冷(10°C)曝露時の生理心理反応を,徹夜後と通常の睡眠後に調べ両群を比較検討した結果,徹夜後の方が直腸温の低下度が少ないなどの相違点が明かとなった。また,日本と韓国の女子大学生各々6名について,軽装における寒冷反応を10°Cと15°Cへの90分曝露時に検討し,直腸温の低下度は両者に差がないか韓国人の方が小さくなり,また耐寒性の指標となる平均皮膚温の単位低下度に対する酸素摂取量の増加度は,両民族間に差はないことが明かとなった。中枢神経系からみた行動性体温調節反応について検討するために,日本人被験者に異なる温度に設定された金属板に掌を接触させ,その間の脳血液動態の変化を近赤外分光法により計測した。その結果,熱く感じる程,前頭前野の酸化型ヘモグロビンが増加し,還元型ヘモグロビンが減少し,血液量は増加した。この傾向は右半球において特徴的であった。

気温37°C,相対湿度50%の環境下で,ヘルメットおよび冷却ジャケットを装着した日本人青年男子7名の頭部,胴体または上肢を別々に18°Cに設定した空気を送り込むことにより冷却した。下肢の筋作業時に大腿部にて計測した発汗量は頭部,上肢の冷却と比較して,胴体冷却で最も少なく,冷却部位により発汗の抑制効果が異なることが示唆された。また,皮膚血流量は,頭部冷却や上肢冷却で低いことが示された。食道温上昇は上肢冷却時に最も抑制され,この部位の冷却が最も有効であることが明かとなった。日本人の体温調節能の特徴を捉えるために生理人類学的手法を駆使し多岐にわたる観点から検討を加え,以下の新たな知見を得た。1.日本人成人男性(11名)の変動温熱環境における生理反応や温冷感等を測定し,被験者の体格との関連を検討した結果,体脂肪率の大きい人の方が体幹部皮膚温の変化が大きく,逆に末梢部皮膚温の変化は体脂肪率の小さい人ほど大きい傾向が明かとなった。2.寒冷地出身者(北海道,東北地方出身者7名)と温暖地出身者(九州地方出身者7名)における高温環境下での温度感覚や生理反応を比較検討した結果,皮膚温は温暖地出身者が寒冷地出身者よりも高い値を示していたが,皮膚温の変化量で比較すると寒冷地出身者の方が大きかった。3.温冷感や熱的快適感と中枢神経系の変化との関連を検討した結果,温感の上昇に伴って脳波のβ2帯域が増大し,快適感の上昇に伴ってα1帯域が増大する傾向が認められた.前額部の脳血流量は,特に温冷感の変化に対応していることが明かとなった.4.暑熱環境下における児童(31名)と青年(16名)の体温調節反応を比較し,児童は男女ともに青年に比べて直腸温の上昇を有効に抑えられるが,発汗能力は青年に比べると児童は明らかに劣ることが明かとなった。5.日韓の民族服である和服と韓服を両国の女子学生それぞれに着用させ,冬季の寒冷曝露中,及び夏季の高温曝露中の生理的,心理的諸反応を比較し,T-シャツ,ショートパンツを着用した日韓両被験者の耐寒,耐暑反応には違いが認められ,その違い方は民族服にみられる衣文化の差によってさらに異なることが明かとなった。6.熱帯から寒帯までにわたって地球上に広く分布している様々なモンゴロイド系グループについて今日までに発表されている体型資料を用いて,体重・体表面積比(Y)と居住地の年平均気温(X)との関係式を算出し,日本人は男女ともに,この関係式によく合致した状況にあることが明かとなった。
一軸性圧力によるモット転移の制御

圧力によって絶縁体が金属化したり超伝導体の転移温度が上昇したりすることが知られている。本課題では、一方向だけの「一軸性」圧力印加によって、物質の応答を強め方向依存性を明らかにすることで、モット絶縁体-金属転移の機構や、特異な超伝導状態の性質を顕在化させる研究を進めた。技術的には脆い酸化物の結晶用に装置改良を行い、また圧縮だけでなく伸長歪も生み出せる装置を開発した。そしてルテニウムの層状酸化物の絶縁体と超伝導体を用いて、絶縁体から強磁性金属への変化の圧力方向依存性を明らかにし、またクーパー対の軌道角運動量が整列したスピン三重項超伝導に特有の現象を引き出し、一軸性圧力効果の有効性を実証できた。遷移金属酸化物の新しい物性を引き出す一軸性圧力印加の技術を飛躍的に高め、その有効性を実証する目的で、層状モット絶縁体Ca2RuO4およびスピン三重項超伝導体Sr2RuO4での研究を行った。1遷移金属酸化物への一軸性圧力印加技術確立:●a. Ca2RuO4単結晶育成技術:浮遊帯域法(FZ法)での冷却過程改善でさらなる良質化に成功した。●b.一軸性圧力印加装置:従来装置の改良と共に、英国グループからの支援で、ピエゾ素子を用いた伸縮両方の新方式歪印加装置も開発・製作した。2Ca2RuO4のab面内一軸性圧力効果: ●a.モット転移:静水圧よりも低い一軸圧力で金属化に成功した。●b.強磁性転移:低温金属強磁性相の誘起に関し、圧力依存性が定性的に異なる面内異方性を見出し、双晶界面方向との関係で説明した。3Ca2RuO4のc軸方向一軸性圧力効果:金属のSr2RuO4に比べ、Ca2RuO4はc軸方向に縮んで絶縁化する。しかしさらなるc軸方向圧力では絶縁エネルギーギャップが低下する意外な事実を定量化し、バンド幅と結晶場の競合での定性的説明を行った。4Sr2RuO4の超伝導一軸性圧力効果: ●a.面内異方性: <100>方向でのみ、超伝導転移温度倍増の「3-K超伝導相」が僅かな圧力で可逆的に一気に誘起されることを見出し、Ru-Oボンド長変化の重要性を明らかにした。●b.伸・縮歪効果:超伝導転移温度が、<100>方向の伸びと縮みの両方で上昇する特異な振舞を明らかにし、2成分超伝導秩序変数の「カイラル超伝導」の特徴を顕在化させた。この成果はH26年度初頭にScience誌に発表した。C. Hicks, S. Yonezawa, Y. Maeno, A.P. Mackenzie et al., Science 344 (2014) 283-285.
日本宗教の異文化布教に関する社会学的研究

日本の新宗教の海外布教について、同じ宗教が異なる文化をもつ国において布教展開する場合、その成否を規定する要因は何なのかという問いのもとに、対象として主に立正佼成会をとりあげ、その展開過程、活動の実態、現地の文化的要素の取り入れと宗教独自の中核的部分の保持、現地信者の受容のあり方の実態等について、ブラジル、アメリカ(ハワイ)、韓国、台湾、タイ、バングラデシュ、インドで、聞き取り調査を実施し、事例研究を積み上げ、比較検討した。日本の新宗教の異文化布教にかかわる調査をハワイと韓国において実施した。立正佼成会に焦点をあてたが、ハワイにおいては、同じ地域において日本の複数の新宗教がどのような展開をみせているのかについて、英語が主要言語であり、非日系人が多くかかわる真如苑、創価学会、日系人および日本語主体の金光教、天照皇大神宮教についても調査研究を行った。立正佼成会の調査では、オアフ島の教会道場での活動の参与観察のほか、教会長および主要信者からのインテンシブな聞き取り調査を行った。さらに、マウイ支部長およびコナ支部の主要信者からの聞き取りを実施した。道場では日本語グループ、英語グループにわかれ、法座を行っていた。日本語グループには戦後移住した一世が、英語グループにはハワイ生まれの日系人が参加し、言葉の問題と両者が担っている文化の違いが分断をうんでいる。また、教会長は日本からの派遣であるが、戦後移住者にはアメリカ軍人と国際結婚した人を多く含み、かつてはハワイ生まれの人々と彼らとの間に軋轢があった。日系人以外の布教についてはフィリピン系の信者がいるが、あまり布教がなされているとはいえない。また道場の場所がホノルル市内ではなく、パールシティという近郊都市であることは、アクセスに問題があり、道場当番やサンデーサービス等の参拝が主要な実践になっている。韓国では、立正佼成会韓国教会の教会長ほか、支部長、主任、総務部長等幹部信者に対するインテンシブな聞き取り調査を実施した。韓国佼成会の場合、100%が現地韓国人であることに特徴がある。教会長家族は元在日韓国人で、日本語と韓国語に精通しており、その点で言葉の壁を超えている。韓国佼成会では、現地の文化を取り入れている側面と日本的な方式をそのまま踏襲している側面がある。韓国での日本宗教の布教は、日本の植民地支配に関連する反日感情とかかわる困難を抱えている。日本の宗教の異文化布教について、同じ宗教が異なる国において、どのように変容し、異なる展開をみせるのかという課題のもと、立正佼成会(以下、佼成会)をとりあげ、台湾、タイ、バングラデシュ、インドで現地調査を行った。(1)佼成会の台湾布教は、日本の植民地時代に日本の教育を受けた日本語のできる台湾人を中心に始まった。しかしながら彼らは高齢化し、中心人物(台北と台南の教会長)は近年死去し、日本語のできない教会長が誕生し、日本語世代と台湾語世代の交代の時期にある。また、光明灯など台湾の宗教文化を取り入れ、文化的違和感を減少させる試みを行っている。(2)立正佼成会の研修センターのあるタイで行われたタイ、スリランカ、インド、バングラデシュのメンバー対象の南アジア伝道区法華経講座の参与観察を行った。日本語または英語で講義が行われていたが、各国においてそれを現地の言葉に通訳する人材(佼成会の元海外修養生)がいることは言葉の壁を超えるにあたって重要である。(3)イスラム教国バングラデシュのマイノリティである上座部の仏教徒の間に、急速に布教を拡大している。仏教徒の間にもバルア仏教徒(ベンガル仏教徒)とミャンマーにルーツをもつラカイン仏教徒等がおり、彼らの間は分断されていたが、日本の宗教である佼成会が間にたつことで相互の交流が生まれ、仏教徒としての連帯が生じていることが着目される。また、上座部仏教が僧と一般人の垣根が高いことに比べ、佼成会の場合は自らが実践できることにメンバーは魅力を感じている。(4)インドでは拠点地域により、特徴がある。デリーはヒンドゥ教徒、コルカタでは主にバングラデシュから移住してきたバルア仏教徒が主体、ガヤはヒンドゥ教から改宗した不可触民の新仏教徒(仏教はカーストによる差別を否定)がメンバーである。佼成会は生活実践と結び付いたかたちで受け入れられている。日本の新宗教の異文化布教のテーマにかかわる現地調査を、ブラジルと韓国で実施した。ブラジルの日系新宗教の調査は20数年にわたって断続的に繰り返し行っているが、ブラジルの経済力の上昇、デカセギによる日系人の日本への異動、現地の日系人の高齢化や死去など、日系新宗教は過去とは異なる課題を抱えている。今回は立正佼成会、金光教、霊友会、稲荷会の調査を実施した。立正佼成会では教会長をはじめとする幹部会員のほか、非日系人リーダーや青年対象に綿密な聞き取り調査を行い、仏教セミナーや法座をはじめとする活動の参与観察をした。ブラジル金光教の場合は、ブラジルにあるすべての拠点である6教会・2布教所の教会長等から、これまでの教会の歴史や活動実態についての資料収集、聞き取り調査を行った。霊友会では非日系人布教の実態を、ブラジルに移住した日本人がはじめた霊能者を中心とする集団の稲荷会では祈祷活動の実態について聞き取り調査をした。

立正佼成会は仏教セミナーをとおして、日系人中心から非日系人布教への転換を図っており、また、非日系ブラジル人およびポルトガル語のほうが得意な若い層と、高齢な日本語主体の日本人・日系人とは式典以外はすみ分けをしている。金光教ではブラジル人教会長、布教所長が生まれているものの、日系人が信者の中心であり、日系社会自体の変化に伴い、世代交代の課題や言葉や文化にかかわる課題が生じている。霊友会は非日系人布教を伸長させている。稲荷会ではブラジル化が顕著であった韓国においては、韓国立正佼成会の前教会長の四十九日の法要の参与観察、墓地の観察を行った。また、現教会長および青年幹部信者からの聞き取り調査を実施した。韓国金光教については、ソウル活動センター長、幹部信徒からの聞き取り調査をしたが、韓国金光教の現状を把握するとともに、今後解決しなければならない課題が明らかになった。2015年度は、仏教系新宗教である立正佼成会に焦点をあて、異文化布教に関する現地調査をバングラデシュとタイで実施した。バングラデシュでは、2014年に新しい教会道場が建設された。Japanese Templeと呼ばれ、社会的認知も高まった。イスラム教国の中でマイノリティである仏教徒は集住する傾向があるが、道場近辺に仏教徒が移転してくるなどの効果も出ている。このほか、2012年のイスラム教徒による仏教寺院と仏教徒の家の焼き打ち事件を契機に、立正佼成会が中心になってイスラム教、ヒンドゥ教、仏教の宗教間対話の機会をもうけ、さらに青年中心に異宗教間のネットワーク作りをしている。地道に信者数も伸び、また活動も活発である。女性のエンパワーメントの役割も果たしている。タイでは、バンコク教会の展開過程の調査と、南アジア教会傘下のインド、ネパール、カンボジアの布教状況について聞き取り調査を行った。日本の新宗教が異なる文化をもつ国において、どのように展開していくのか、それを規定する要因は何なのか、どのように現地の要素を取り入れ、また、当該宗教の中核的な部分を保持していくのか等を、日本人および現地人リーダー、現地の信者からの聞き取り調査によって、その受容の諸相を考察し、異文化布教の課題に接近することを目的とした。ブラジルとハワイにおいては、複数の日本の新宗教の実態調査をしたが、それ以外は、立正佼成会を対象としてとりあげ、同じ宗教が異なる国に展開していく場合、それを規定している要因について、ブラジル、ハワイ、韓国、台湾、タイ、インド、バングラデシュにおいて事例研究を積み上げた。日本人・日系人からはじまった国では、日系人と非日系人のすみ分け、信仰継承の問題があり、乗り越えるべき課題が生じていた。日本に対する意識(親日か反日か)も布教に影響している。上座部仏教徒のあいだには、生活仏教として立正佼成会が展開している。日本の新宗教の海外布教について、同じ宗教が異なる文化をもつ国において布教展開する場合、その成否を規定する要因は何なのかという問いのもとに、対象として主に立正佼成会をとりあげ、その展開過程、活動の実態、現地の文化的要素の取り入れと宗教独自の中核的部分の保持、現地信者の受容のあり方の実態等について、ブラジル、アメリカ(ハワイ)、韓国、台湾、タイ、バングラデシュ、インドで、聞き取り調査を実施し、事例研究を積み上げ、比較検討した。平成24年度には、バングラデシュ、インド、台湾で立正佼成会の調査を行った。イスラム教徒がマジョリティのバングラデシュでは、マイノリティである仏教徒に対しての布教が主体であるが、上座部仏教とは異なる生活実践の宗教として立正佼成会の教えが受容されている。
消化管運動障害におけるペースメーカー細胞(カハール細胞)の役割

平成14年度研究成果本研究では、消化器術後や重症感染症時の消化管運動障害の発生機構をカハール細胞障害中心に検討した。平成11年度はエンドトキシン投与にて空腸及び回腸の自動運動能が投与後12時間から18時間をピークに減少し、カハール細胞のKIT染色性も12時間目をピークに低下することを示した。平成12年度はエンドトキシン投与時のカハール細胞障害に関与する因子を明らかにすると供に、カハール細胞障害と小腸運動低下の関連を明らかにした。更に、ガドリニウムの前投与によりクッパー細胞(腸管ではマクロファージ)をエンドトキシン投与前に抑制すると、エンドトキシンによるカハール細胞のKIT染色性の低下は抑制され、腸管運動障害も抑制された。以上から、エンドトキシン腸管運動障害には腸管のマクロファージの活性化が関与していることが明らかとなった。平成13年度は、エンドトキシン投与時のNOS阻害剤の消化管運動に及ぼす影響を検討したが、あらかじめNOSの阻害剤を投与しておくと、エンドトキシンによるカハール細胞のKIT染色性低下や腸管運動障害は抑制された。この現象はiNOSの阻害剤では観察されたが、nNOSの阻害剤ではカハール細胞のKIT染色性低下と腸管運動障害の抑制は見られなかった。組織学的検索にても同様の結果が得られ、更に電気生理学的にもiNOSの阻害剤がエンドトキシンによる腸管運動障害とカハール細胞障害を抑制していることが示された。引き続き平成14年度はエンドトキシン投与時のカハール細胞と平滑筋細胞の傷害を電子顕微鏡にて検討した。電子顕微鏡ではカハール細胞はviableであるが空胞変性を示していた。脂肪滴の増加も認められ、細胞膜障害も認められた。また、平滑筋細胞では、カルシウムのチャンネルの密集したcaveolaeの細胞膜障害が認められ、一過性ではあるがこの部の細胞膜のラッフリング消失も認められた。以上のことより、エンドトキシン投与モデル系での腸管運動障害は、エンドトキシンによるマクロファージの活性化、iNOSの誘導と活性化、iNOSによるNitric Oxideの放出により、カハール細胞の自動運動能障害と、平滑筋細胞でのカルシウム調節能が傷害され発生すると考えられた。本研究では、消化器術後や敗血症等の重症感染症時の消化管運動障害の発生機構をカハール細胞障害を中心に明らかにしつつある。平成11年度はマウスのエンドトキシン投与モデルを用いて、感染症時の腸管運動低下とカハール細胞との関連を明らかにした。1.マウスにエンドトキシンを投与するとIsometric tensionmeterで測定した空腸及び回腸の自動運動能は投与後12時間から18時間をピークに減少する。この小腸の自動運動能の低下は、収縮頻度の低下を伴わず、寧ろ収縮一回当たりの収縮力の低下として現れた。電気生理学的に漿膜筋電図を測定したが、エンドトキシン投与により空腸及び回腸とも収縮力の変化と同様の変化が見られた。エンドトキシン投与後のカハール細胞障害を見るためにKIT染色を行うと、カハール細胞のKIT染色性は12時間目をピークに低下し、電子顕微鏡にてカハール細胞を観察すると12時間目を中心に空胞変性等が見られた。2.エンドトキシン投与前にマクロファージの阻害剤を投与しておくと上記の変化が抑制された。

又、カハール細胞にはNOニューロン終末が存在するが、あらかじめNO合成酵素の阻害剤を投与しておくとカハール細胞の染色性低下や腸管運動障害は相対的に抑制された。引き続き平成12年度はエンドトキシン投与時にカハール細胞に障害を与える因子(サイトカインを想定)を明らかにすると供に、カハール細胞障害性と小腸収縮力の低下の関連を明らかにしたい。また、腸管虚血の際の象徴の微小循環障害と小腸運動障害の関連をカハール細胞を中心とて明らかにしたい。本研究では、消化器術後や敗血症等の重症感染症時の消化管運動障害の発生機構をカハール細胞障害を中心に明らかにした。平成11年度はエンドトキシン投与にて空腸及び回腸の自動運動能が投与後12時間から18時間をピークに減少し、カハール細胞のKIT染色性が12時間目をピークに低下し、また電子顕微鏡にて投与後12時間を中心にカハール細胞の空胞変性を確認した。平成12年度はエンドトキシン投与時のカハール細胞障害に関与する因子(サイトカインやNO)を明らかにすると供に、カハール細胞障害と小腸運動低下の関連を明らかにした。1.エンドトキシンを投与前に、マウスにガドリニウムを前投与しておくと、エンドトキシンによる投与後12時間目をピークにしたカハール細胞のKIT染色性の低下は抑制され、電子顕微鏡にて観察されたカハール細胞の空胞変性も見られなかった。Isometric tensionmeterで測定した空腸及び回腸の自動運動能の投与後12時間から18時間の低下も抑制された。抗TNF抗体の前投与でも空腸及び回腸の自動運動能の低下は抑制された。2.カハール細胞にはNOニューロン終末が存在するが、あらかじめNOSの阻害剤を投与しておくとカハール細胞のKIT染色性低下や腸管運動障害は抑制された。この現象はiNOSの阻害剤では観察されたが、nNOSの阻害剤ではカハール細胞のKIT染色性低下と腸管運動障害の抑制は見られなかった。引き続き平成13年度はエンドトキシン投与時にカハール細胞にNOSを誘導し障害を与える液性因子(TNF等サイトカインを想定)を同定したい。平成13年度研究成果本研究では、消化器術後や敗血症等の重症感染症時の消化管運動障害の発生機構をカハール細胞障害中心に検討した。平成11年度はエンドトキシン投与にて空腸及び回腸の自動運動能が投与後12時間から18時間をピークに減少し、カハール細胞のKIT染色性も12時間目をピークに低下した。また、電子顕微鏡にて投与後12時間を中心にカハール細胞の空胞変性を確認した。平成12年度はエンドトキシン投与時のカハール細胞障害に関与する因子(サイトカインやN0)を明らかにすると供に、カハール細胞障害と小腸運動低下の関連を明らかにした。更に、ガドリニウムを前投与によりクッパー細胞をエンドトキシン投与前に抑制すると、エンドトキシンによるカハール細胞のKIT染色性の低下は抑制され、腸管運動障害も卸制された。平成13年度は、カハール細胞にはNOニューロン終末が存在し、消化管の粘膜下層筋層にはマクロファージ系の細胞が存在する。そこでNOS阻害剤の効果を検討したが、あらかじめNOSの阻害剤を投与しておくと、エンドトキシンによるカハール細胞のKIT染色性低下や腸管運動障害は抑制された。
炎症と熱:その分子機序と病態生理学的意義

1.ラットの足底部皮下にカラゲニン(3mg/0.1mL)を注射すると、ラットの体温は注射3時間後に上昇し始め、6時間でピーク(約2°Cの上昇)に達し、その後緩やかに回復した。この発熱はシクロオキシゲナーゼ-2(COX-2)阻害剤によりほぼ完全に抑えられた。即ち、カラゲニンによる局所炎症時にも著明な発熱がおこり、その発熱はシクロオキシゲナーゼ-2に依存している。2.脳脊髄液中のプロスタグランジンE2(PGE2)濃度は、カラゲニン投与後3時間で上昇を示し、6時間でピークに達し、発熱の大きさと脳脊髄液中PGE2上昇は時間的に同様な時間経過を示した。次に、PGE2合成に必須であるCOX-2とその下流のmembrane-bound PGE synthase(mPGES)の発現を脳で免疫組織化学的に検討した。注射後3時間で脳血管内皮細胞にCOX-2が発現した。mPGESもほぼ同様な時間経過でmPGESも脳血管内皮細胞に発現した。さらに、COX-2とmPGESの2重染色により、この両酵素は同一内皮細胞の同一細胞内分画(核膜周囲)に共発現していた。3.カラゲニン注射3時間後から注射側の足底部にインターロイキン-1beta(IL-1b)IL-1b陽性細胞が出現し、その数は6時間から12時間で最大値を示し、24時間後には減少した。すべての時間を通して、IL-1b陽性細胞の多くはED-1抗体で認識されるマクロファージ系の細胞であった。また、注射後6時間以降では、IL-1b陽性細胞の一部は顆粒球であった。一方、炎症部位から心臓に還流する血球成分についてIL-1bの免疫染色を行ったが、陽性細胞は認められなかった。以上の結果から、炎症部位から心臓に還流する静脈血には、非炎症側のそれと比べて高濃度のIL-1bが含まれていることが予想されたが、現時点では血漿中のIL-1bに左右差が認められていない。現在、ELISAの測定感度を改善する努力を行っている。本年は局所炎症に伴なう、全身性の発熱の機序を明らかにした。カラゲニン炎症による発熱ウィスターラット(雄8週齢)をハロセン麻酔し、右後肢の足底部皮下にカラゲニン(3mg/0.1mL)を注射した。あらかじめ腹腔内に留置した体温送信機により、腹腔内温度を測定した。ラットの体温は注射3時間後に上昇しはじめ、6時間でピーク(約2°Cの上昇)に達した、その後緩やかに回復した。すなわち、カラゲニンによる局所炎症時にも著明な発熱がおこり、その発熱はシクロオキシゲナーゼ-2に依存している。カラゲニン発熱中の脳内プロスタグランジン系の変化ラットにカラグニンを注射した後、時間経過に沿って脳脊髄液と脳を採取し凍結させた。脳脊髄液中のプロスタグランジンE2(PGE2)濃度は、カラゲニン投与後3時間で上昇を示し、6時間でピークを示した。すなわち、発熱大きさと脳脊髄液中PGE2上昇は時間的に同様な時間経過を示した。