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軟体動物の創傷治癒におけるトランスグルタミナーゼの作用

様々な環境に生息している軟体動物のタンパク質架橋酵素である組織型トランスグルタミナーゼ(TGase)の酵素学的特徴を比較したところ,酵素の活性化が環境の塩濃度の影響を受けることを見いだした。特に軟体類(二枚貝)筋肉のTGaseは海産のものは全て海水すなわちそれと等張の体液中のNaClおよびCa2+濃度で活性化されたが,淡水産の二枚貝ではNaClで活性化されないか,むしろ阻害された。汽水に生息するヤマトシジミ,琵琶湖のセタシジミの斧足筋TGaseは活性染色で少なくとも複数のアイソザイムのバンドが検出され,イオン交換クロマトグラフィーで分離できた。これらはNaClで活性化されるものと阻害される両タイプの酵素であった。これらの結果から,TGaseの活性化は外界の環境と接触するとき,すなわち創傷時に起きると推測した。二枚貝の体液(血リンパ液)は創傷時にも凝固しないので,創傷箇所への血球シートの貼付で止血される。体液の血漿中にはTGaseは存在していないことがわかった。一方,血球にはTGaseが存在しており,血球タンパク質に作用することが明らかになった。この結果は血球中のTGaseは血球シートの形成時に架橋し,シートを補強することが推定された。また,筋肉の酵素は体液または環境水に接触すると同時に活性化されるが,活性型酵素は失活しやすいことから,本酵素は創傷箇所で急激に活性化され,創傷箇所のタンパク質を架橋重合させ,直ちに失活する。失活が速やかに起きるのは体液に運ばれ,不必要な場所で作用しないための機能であると考えられる。海産,淡水産,および汽水産の貝類12種類の筋肉(閉殻筋,斧足筋)のトランスグルタミナーゼ(TGase)を5mMEDTA,10mMメルカプトエタノール,20mM Tris-HCl緩衝液で抽出し, Ca2+存在下で蛍光性アミン(MDC)のカゼインへの取り込みに基づく方法によって活性を測定した。海産貝類のTGase活性レベルは貝の種類によって大きな違いが認められたが,いずれの酵素もNaCl濃度の増大により活性化され,海水濃度(0.5MNaCl)では高い活性を示した。中でもホタテガイ,エゾアワビ,エゾボラでは低塩濃度下よりも510倍高い活性を示した。一方,淡水産貝類のTGase活性は0.1M NaCl濃度で最も高く,それより高濃度下では活性は低下した。これらのTGaseをnativePAGEで電気泳動に供し,活性染色を行ったところ,いずれも単一の活性バンドが検出されたが,ヤマトシジミでは少なくとも4本の活性バンドが認められた。そこでヤマトシジミの酵素をDEAE-Toyopearlクロマトグラフィーで分画したところ,溶出順にa,b,cの3つの活性ピークが得られた。ピークaとcはnativePAGEで単一の活性バンドを示したが,bは2つのバンドを示した。aのTGaseはNaClで活性化される海水型で,cは抑制される淡水型であった。bの酵素はNaCl濃度の影響を受けなかった。以上の結果から,貝類筋肉のTGase活性は外界の環境と関連しており,この酵素が細胞内で作用するよりは細胞外に出たときに作用することを強く示唆している。すなわち,創傷時に機能する可能性がある。ヤマトシジミは汽水産であることから,生息環境のNaCl濃度に依存してTGaseアイソザイムを使い分けていることが推測された。様々な環境(海水,淡水,汽水)に生息している貝類の筋肉(閉殻筋,斧足筋)のトランスグルタミナーゼ(TGase)について調べたところ,海産の貝由来の本酵素はNaClで強く活性化され,海水中の濃度で高い活性を示した.一方,淡水産の貝のTGaseは低塩濃度下で高い活性を示すことなどから,本酵素の活性化と外界の環境との関連性,例えば筋肉細胞の創傷治癒との関係を推定した.貝類の体液(血リンパ液)は外界の水と等張であるから,体液中のTGaseの存在と機能についても明らかにする必要がある.ホタテガイ体液を貝柱から採取して,TGase活性をカゼインを基質にMDCの取り込み活性で測定したところ,血漿タンパク質画分中には酵素活性は検出されなかったが,血球中には活性が存在した.酵素の蛍光性基質の一つであるMDCは血球に取り込まれることが顕微鏡観察で認められた.そこで,血球中のタンパク質をSDS-PAGEで分析した.この結果から,MDCは血球の高分子タンパク質に結合することが明らかになった.血球からTGaseを0.1M NaCl5 mM EGTA 20mM Tris HCl(pH7.5)抽出して粗酵素レベルでその性状を調べた.血球TGaseはCa^2で活性化される組織型酵素であるが,さらにNaClで活性化され,体液中(すなわち海水中)の濃度で最大活性を示した.二枚貝の体液は創傷時にも凝固しないので,止血は創傷箇所への血球シートで行われるが,この時血球の本酵素はシート間を架橋してこれを補強する役割を担うこと推定した.また,この結果から筋肉の本酵素は創傷時に海水よりも体液との接触によって活性化される可能性が推測された.

様々な環境に生息している軟体動物のタンパク質架橋酵素である組織型トランスグルタミナーゼ(TGase)の酵素学的特徴を比較したところ,酵素の活性化が環境の塩濃度の影響を受けることを見いだした。特に軟体類(二枚貝)筋肉のTGaseは海産のものは全て海水すなわちそれと等張の体液中のNaClおよびCa2+濃度で活性化されたが,淡水産の二枚貝ではNaClで活性化されないか,むしろ阻害された。汽水に生息するヤマトシジミ,琵琶湖のセタシジミの斧足筋TGaseは活性染色で少なくとも複数のアイソザイムのバンドが検出され,イオン交換クロマトグラフィーで分離できた。これらはNaClで活性化されるものと阻害される両タイプの酵素であった。これらの結果から,TGaseの活性化は外界の環境と接触するとき,すなわち創傷時に起きると推測した。二枚貝の体液(血リンパ液)は創傷時にも凝固しないので,創傷箇所への血球シートの貼付で止血される。体液の血漿中にはTGaseは存在していないことがわかった。一方,血球にはTGaseが存在しており,血球タンパク質に作用することが明らかになった。この結果は血球中のTGaseは血球シートの形成時に架橋し,シートを補強することが推定された。また,筋肉の酵素は体液または環境水に接触すると同時に活性化されるが,活性型酵素は失活しやすいことから,本酵素は創傷箇所で急激に活性化され,創傷箇所のタンパク質を架橋重合させ,直ちに失活する。失活が速やかに起きるのは体液に運ばれ,不必要な場所で作用しないための機能であると考えられる。
農業協同組合連合会の組織・事業方式とその再編方向に関する総合的研究

連合会の再編の前提となる単位農協の合併に関しては、全国的にみても継続して進展を見せている。また、従来合併が停滞的であった北海道においても本格的な広域合併が進展をみせている。その要因は農協経営の悪化、特に固定化債権問題にあるが、他方では広域的な産地形成をめざす前向きな対応を示す事例もみられた。西日本では、従来困難が予想されていた総合農協と専門農協の合併が郡を単位に現実化する動きがあり注目される。経済連に関しては、1998年に全農との統合が実施される予定となっており、それを前提とした経済連全体の支所統合や事業所統合などの動きが活発化している。しかし、組織再編への対応にも地域性が強く現れている。各分担者による代表県の経済連の分析によるとその方向性は以下のように整理される。西日本を中心とする購買組合的連合会は、その事業構造が中間卸的性格を有しており、単位農協の大型化の中で組織統合の意向が最も強くなっている。東日本に多い米を中心とする経済連の場合、自主流通米価格形成機構への卸売業としての参入問題もあり、卸売部門を株式会社化して、その他業務を全農業務に統合するという基本的方針が現れている。それに対し、青果・畜産などを基幹とする販売組合的性格を有する連合会では、県域での独自の販売機能が存在しており、独立志向が強い点が確認された。信連については特に貯貸率、貯証率で都市部と純農村との相違が大きく現れており、農外運用を中心とする自己運用能力の差が農林中金との関係を決定づけていることが明らかとなった。また、農林中金との合併に関する法整備は行われたが、依然として不良債権整備の課題が存在し、合併の経営的環境は整っていないことが明らかとなった。農水省・連合会の統計書等により、信連ならびに経済連、専門農協連に関する県別の統計分析を行った。経済連の事業高に関しては、販売事業と購買事業、購買事業における生産資材と生活物資の割合が東日本と西日本で大きく異なっていることが明らかになり、これにもとづいて経済連の類型化を図った。また、信用事業においては特に貯貸率、貯証率で都市部と純農村との相違が大きく現れており、農外運用を中心とする自己運用能力の差が農林中金との関係を決定づけていることが明かとなった。以上のように、全国連と県連合会との関連は一様ではなく、全国連への従来の依存度の大きさが次に述べる組織統合のあり方に多様性をもたらしていることが分かった。全国を北海道、東北、北陸、関東・東山、東海・近畿、中国・四国、九州にブロック化して、分担者をプロモーターとする主要県の農協中央会、信連、経済連(園芸連)の組織・事業に関する調査を実施した。組織再編への対応では、経済連については(1)購買組合的連合会で組織統合の意向が最も強い点、(2)販売組合的連合会でも新食糧法との関連で米主産地の連合会が組織統合の方向に傾斜している点、(3)青果・畜産などを基幹とする販売組合的性格を有する連合会で独立志向が強い点が確認された。信連に関しては、有価証券投資の失敗により3県で再建状態に陥っており、また住専問題により従来独立色を強めていた信連の経営基盤が脆弱化している点が明らかになった。(1)全農による経済連の総合化計画が具体化しており、その内容についての検討を行なった。さらに、稲作中核地帯における経済連の対応についても実態把握に努めた。米を中心とする経済連の場合、自主流通米価格形成機構への卸売業としての参入問題もあり、卸売部門を株式会社化して、その他業務を全農業務に統合するという基本的方向が確定していることが確認された。

これら経済連は米の過剰と米価低落のもとで販売部門の収益性が急速に悪化したことをその背景としている。また、全農との統合を前提とした経済連全体の支所統合や事業所統合などの動きが活発化していることも近年の特徴である。(2)信用事業に関しては、農政審議会農協部会報告の内容を検討するとともに、農協法改正ならびに農協・農林中金合併法の意義に関しての検討を行なった。さらに、有力な信連に関する調査も開始したが、農林中金と信連の合併に関しては大きな困難が予想される結果であった。(3)単位農協の合併に関しては、全国的にみても継続して進展をみせている。また、従来合併が停滞的であった北海道においても本格的な広域合併が進展をみせて、その要因分析を行なった。その結果、農協経営の悪化が基本的な要因であり、特に固定化債権問題が重要であることが明らかになった。また、他方では農業環境の悪化から、広域的な産地形成をめざす前向きな対応を示す事例もみられた。西日本では、従来困難が予想されていた総合農協と専門農協の合併が郡を単位に現実化する動きがあり注目される。連合会の再編の前提となる単位農協の合併に関しては、全国的にみても継続して進展をみせている。また、従来合併が停滞的であった北海道においても本格的な広域合併が進展をみせている。その要因は農協経営の悪化、特に固定化債権問題にあるが、他方では広域的な産地形成をめざす前向きな対応を示す事例もみられた。経済連に関しては、1998年に全農との統合が実施される予定となっており、それを前提とした経済連全体の支所統合や部業所統合などの動きが活発化している。しかし、細織再編への対応にも地域性が強く現れている。各分担者による代表県の経済連の分析によると、その方向性は以下のように整理される。日本を中心とする購買組合的連合会は、その事業構造が中間卸的性格を有しており、単位農協の大型化のなかで組織統合の意向が最も強くなっている。東日本に多い米を中心とする経済連の場合、自主流通米価格形成機構への卸売業としての参入間題もあり、卸売部門を株式会社化して、その他業務を全農業務に統合するという基本的方向が現れている。それに対し、青果・畜産などを基幹とする販売組合的性格を有する連合会では、県域での独自の販売機能が存在しており、独立志向が強い点が確認された。
通常特異点を持つ複素射影超曲面の対数的変形と周期写像

(1)V.Navarro Aznar,F.Guillen等によるcubic hyper-resolutionの理論のrelativeversionを用いて、通常特異点を持つ代数曲面の局所自明な変形族について、「無限小混合トレリ問題」を定式化し、これが肯定的に解けるためのコホモロジカルな十分条件を与えた。さらに、そのような十分条件を満たすいくつかの具体例を構成した。(2)P^4(C)の中の(n,γ_1,γ_2,γ_3,γ_4)型と呼ばれる3-foldに対しても、無限小混合トレリ問題を考察したが、この過程で、通常3重点の退化型特異点として、アフィン座標で(XY)^2+(YX)^2+(ZX)^2+WXYZ=0と記述される特異点が現われるが、これはもはや「通常特異点」ではない。しかし、弱正規非孤立特異点であることがわかる。この特異点はスタイナー曲面と呼ばれるP^3(C)の中の通常特異点を持つ有理曲面上のconeであり、その正規化は2次のVeronese embedding P^2(C)→P^5(C)から来るP^2(C)上のconeであることがわかった。この事より、これは、重複度4の有理孤立特異点で、変形に関してrigidであるような3次元非孤立特異点であることもわかる。(3)他に、エンリケスによる曲面の場合の古典的公式にならって、通常特異点を持つ3次元複素射影超曲面Tの非特異正規化Yのオイラー数を、Tおよび、Tの特異点集合に関する数値データを用いて表わす公式を導いた。これは論文として準備中である。(1)V.Navarro Aznar,F.Guillen等によるcubic hyper-resolutionの理論のrelative versionを用いて、通常特異点を持つ代数曲面の局所自明な変形族について、「無限小混合トレリ問題」を定式化し、これが肯定的に解けるためのコホモロジカルな十分条件を与えた。(1)本年度の主たる研究成果は、次のことを証明したことである。S:通常特異点を持つコンパクト複素曲面、f:X→S:Sの正規化写像、D_S:Sの2重曲線(特異点集合)、Σt_S:Sの3重点の集合、D_X:=f^<-1>(D_S),Σt_X:=f^<-1>(Σt_S)、n_X:D_X^*→D_X:D_Xの正規化写像、Σt_X^*:=n_X^<-1>(Σt_X)としたとき、H^0(D_X^*,Θ_<DX>^*(-Σt_X^*))=0ならば、自然な写像h:H^1(S,Θ_S)→H^1(X,Θ_X(-logD_X))は単射である。ここで、Θ_<DX>^*(-Σt_X^*)、Θ_X(-logD_X)はそれぞれ、D_X^*、X上の、Σt_X^*、D_Xに沿った対数的ベクトル場の層を表す。このことより、Sの局所自明な変形の倉西族のパラメーター空間は、(X,D_X)の組の局所自明な変形の倉西族のパラメーター空間の閉複素解析的部分空間として実現できることがわかる。この事実は、Sが代数的である場合の、無限小混合トレリを証明する際に本質的に用いられる。(2)他に、エンリケスによる曲面の場合の古典的公式にならって、通常特異点を持つ3次元複素射影超曲面Tの非特異正規化Yのオイラー数を、Tおよび、Tの特異点集合に関する数値データを用いて表す公式を導いた。

(3)現在、通常特異点を持つ複素射影超曲面の半安定還元として現れる正規交叉多様体を、トーラス埋め込みの理論を用いて特徴づけること、そのような正規交叉多様体の対数的変形族のKodaira-Spencer写像をコホモロジカルに表現すること、および、(2)における3次元複素射影超曲面Tの非特異正規化YのK_Y^3を与える公式を、Tの1次極曲面および、2次極曲面を用いて導くことを継続して研究中である。(1)通常特異点を持つ代数多様体の局所自明な変形族π:χ→M(M:非特異)に対して無限小混合トレリ問題を考察する場合、V.Navarro Aznar,F.Guillen等によるχのcubic hyperresolution a_●:χ_●→χがχ上のR-加群の層(R:単位元を持つ可換環)、および、相対ド・ラム複体Ω_<χ_●/M>に対して、cohomological descent propertyを持つことが本質的に用いられるが、以前、研究代表者が与えていた、これらの事実に対する証明を、F.Guillenとの共同研究において簡略化した。(3)(n,r_1,r_2,r_3)型と呼ばれるP^4(C)の中の通常特異点、および、その退化型特異点を持つ代数的3-foldに対しても、無限小混合トレリ問題を考察したが、この過程で、その正規化が重複度4の有理孤立特異点で、変形に関してrigidであるような3次元非孤立特異点の例を見つけた。これは通常3重点の退化型特異点である。
体幹部定位放射線治療における標的追跡システムの開発

(1)マルチディテクタCTを用いて、肺がんの呼吸性移動を、4次元的動画像とすることに成功した。(2)超高圧X線用のフラットパネルディテクタを用いて、腫瘍部の透過画像を高速に読み出すことに成功した。(3)放射線治療を用いて、低圧X線CTを撮影する技術を開発した。(4)低圧X線ビームを用いて横隔膜の位置情報を取得し、呼吸曲線を得ることに成功した。(5)放射線治療中の低圧コーンビームX線CT撮影技術を完成した。(6)体幹部定位放射線療において、照射直前、照射中、照射直後に空間的誤差を定量する方法を開発し、臨床応用を開始した。(7)腫瘍位置の変化を、照射中の低圧診断用X線を用いて検出した横隔膜レベルから算出して、高精度照射と連動させるシステムを開発した。(8)放射線治療専用大口径CTの臨床応用開口径90cmの放射線治療専用大口径CTの臨床応用を行った。(9)マルチリーフコリメータの運動速度を高め、腫瘍位置を、マルチリーフの形状の変化で追跡するアルゴリズムを開発した。(10)出力線量率およびガントリー回転速度を連続的コンピュータ制御することに成功し、「強度変調原体照射法」を実現した。(11)すでに開発したXバンド線型加速器を、放射線治療に用いるための問題点と解決法を見いだした。(12)ロボットアーム式ライナックを用いた、標的追跡の可能性について、ロポット工学の観点から検討した。(13)ロボットアーム式ライナックとCT撮影装置を組み合わせによる、次世代の標的追尾システムの設計を行った。(14)実治療時間中のCT撮影機能により、治療前、中、後の標的臓器とリスク臓器の位置情報を定量化した。(15)既存の薬物(薬事承認済み)に、放射線増感作用があることを発見し、機序を解明した。(16)全体評価と臨床応用本研究によって得られた成果を、臨床に応用し、優れた治療効果を得た(1)マルチディテクタCTを用いて、肺がんの呼吸性移動を、4次元的動画像とすることに成功した。(16)全体評価と臨床応用本研究によって得られた成果を、臨床に応用し、優れた治療効果を得た本研究では、運動する肺がんの位置情報をリアルタイムに取得し、マルチリーフコリメータあるいはロボットアームを用いて追跡しながら、連続的に照射する技術を完成させることが目的である。本年度は、これを実現するため、以下の研究を行った。(1)マルチディテクタCTを用いて、肺がんの呼吸性移動、心拍による運動の解析を行った。0.5秒スキャンの64列高速マルチディテクタCTのシネモード(寝台を移動させずに連続的に撮像)によって、微小肺がんの呼吸および心拍による運動を3次元的な動画像とすることに成功し、その定量的分析を行った。(2)実治療時間内での標的腫瘍の画像化(治療ビームによる)治療ビームを超高圧X線用のフラットパネルディテクタで検出し、腫瘍部の透過画像を高速に読み出すことに成功した。(3)実治療時間内での標的腫瘍の画像化(低圧X線による)ビーム軸に直交してガントリに設置した低圧診断用X線管とこれに対向したフラットパネルディテクタを用いて、実際の治療ビーム照射中に、低圧X線による照合画像および低圧X線CTを撮影する技術を開発した。(4)腫瘍位置情報の定量化治療ビームおよびライナックに装着した管球からの低圧X線ビームを用いて取得された画像から、横隔膜の位置情報を取得して、この運動周期を求めることで、呼吸曲線を得ることに成功した。(5)治療軸上に治療ビーム用ディテクタと低圧X線用ディテクタを配置する装置の設計

超高圧X線用フラットパネルディテクタの下に低圧診断用X線を、照射口の直下に対応する低圧X線用フラットパネルディテクタを配置する新しいシステムを設計した。(1)実治療時間内での標的腫瘍の画像化(低圧X線による)の臨床応用...ビーム軸に直交してガントリに設置した低圧診断用X線管とこれに対向したフラットパネルディテクタを用いて、実際の患者について、低圧X線による照合画像および低圧X線によるコーンビームCTを撮影することに成功した。この際の、低圧X線による被曝量は、頭頚部:0.9mGy(ガントリー半回転)、骨盤:16mGy(ガントリー1回転)程度であり、臨床的には問題にならないことが分かった。(2)治療ビームと診断X線の同時照射の研究----超高圧治療用X線と低圧診断用X線を同時に照射して、実治療中の低圧X線CT撮影技術を完成した。また、治療ビームの線量を0から6グレイまで増加させても、低圧X線CT画像の画質に劣化は見られないことが分かった。(3)体幹部定位放射線治療において、照射直前、照射中、照射直後に、空間的誤差を定量する方法を開発し、臨床応用を開始した。実際の体幹部定位放射線治療における位置の誤差は、1.3ミリ以内となることが確認された。(4)腫瘍位置の変動と照射との連動腫瘍位置の変化を、照射中の低圧診断用X線を用いて検出した横隔膜レベルから算出して、高精度照射と連動させるシステムを開発した。(5)放射線治療専用大口径CTの臨床応用開口径90cmの放射線治療専用大口径CTの臨床応用を行い、体幹部定位放射線治療における全身用固定装置を用いる際の有用性を確認した。また、同CTを用いた4次元CT画像の取得に成功した。(1)マルチリーフコリメータ運動の高速化,腫瘍位置の変動に応じたマルチリーフコリメータの運動マルチリーフコリメータの各リーフの運動速度を高め,ガントリー回転と連動した連続運動を実現した。また,これを用いて,腫瘍位置の変化を,マルチリーフの形状の変化で追跡するアルゴリズムを開発した。(2)線量率のコンピュータ制御出力練量率およびガントリー回転速度を連続的コンピュータ制御することに成功した。これにより,原体照射を発展させた「強度変調原体照射法」が可能となることを示した。(3)小型加速器の医療利用の検討上坂が,東京大学大学院工学研究科付属原子力研究施設で開発したXバンド線型加速器を,放射線治療に用いるための条件,仕様変更点などを検討し,臨床応用上の問題点を整理した。(4)ロボットアーム式ライナックでの標的追跡機能の検討現在のロボットアーム式ライナック(サイバーナイフ)を用いた,標的追跡の可能性について,ロボット工学の観点から検討し,ロボットアーム式ライナックで追跡を行うために,ライナックに要求される仕様について,検討を行った。(5)次世代の標的追尾システムめ設計ロボットアーム式ライナックとCT撮影装置を組み合わせによる,次世代の標的追尾システムの設計を行った。(6)標的臓器およびリスク臓器の生理的移動の定量化実治療時間内での標的腫瘍のCT撮影機能を用いて,治療前,中,後の標的臓器とリスク臓器がどのように移動するかを定量化し,治療計画ソフトウェアにフィードバックした。(7)新規放射線増感剤の開発既存の薬物(薬事承認済み)に,放射線増感作用があることを確認し,その作用機序を解明した。(8)全体評価と臨床応用本研究によって得られた成果を,一部,臨床に応用し,優れた治療効果を得た。
粘り強さを達成するらせん積層CFRPの変形・耐荷挙動の研究

本研究では,らせん積層を有し粘り強い生体の外殻構造に着想を得て,人工物であるCFRP(炭素繊維強化ポリマー)積層複合材料と部材の脆性挙動の改善と粘り強い特性の獲得が可能かどうかを検討することを目的とする.CFRPは高強度で軽量であり,構造材料として望ましい特性を備えているが,材料および部材としての挙動が脆性的であり,線形挙動の後に突然の局所的な破壊を生じて,耐荷能力を急激に失う.現在多く用いられている直交積層や擬似等方積層等のCFRPが示す脆性的な挙動を改善し粘り強い特性を獲得できるならば構造材料として大きく可能性が広がる.本研究では,これまでの予備検討を踏まえて,CFRP積層複合材料のらせん積層構成について詳細なバリエーションを検討し,材料と部材の損傷・破壊機構を確認・考察し,CFRP構造部材の変形・耐荷性能の向上を行う.平成30年度においては,以下の成果を得た.小規模要素実験の梁供試体の積層構成は直交積層,らせん積層3種類とした.荷重は3点曲げ載荷と4点曲げ載荷とした.らせん積層にして層間の配向角度差を小さくするにつれて,最大荷重と第一ピーク荷重は減少するが,軟化は抑制され,第一ピーク荷重を経て荷重降下した後の荷重保持が大きくなり,脆性的挙動が改善されることを確認した.これに伴い第一ピーク荷重前後のエネルギー吸収量の比は一部のらせん積層において大きく向上した.損傷・破壊挙動においては,らせん積層の層間配向角度差を小さくすると,圧縮側では破断・層間剥離が少なくなるとともに層間剥離が大きく広がり,引張側では層間剥離が多く発生する傾向を確認した.総じて,局所的な損傷・破壊は起きにくくなり,損傷深さも小さくなっていることを確認した.また,三点曲げと四点曲げのいずれの載荷条件においてもらせん積層の特徴的な損傷・破壊形態が観察されることを確認した.平成30年度については,3種類のらせん積層のCFRPを作製し,直交積層のCFRPと,三点曲げおよび四点曲げの載荷条件下で,曲げ挙動と損傷・破壊挙動を比較した.3種類のらせん積層は40層の積層板において,層間の配向角度差を36度,18度,9度としたものである.小規模供試体の要素実験により,らせん積層の様々なバリエーションについて,粘り強さへの改善の視点から,各種荷重下での破壊形態,荷重ー変位挙動,特性値を確認した.平成31年度の研究実施については以下を計画している.小規模供試体の要素実験により,らせん積層の様々なバリエーションについて,粘り強さへの改善の視点から,曲げ荷重下での破壊形態,荷重ー変位挙動,特性値を確認する.供試体の形状は長方形板の梁曲げとしており,これを本年度も一部継続する.一方で,長方形板の梁曲げにおいては,らせん積層構成による繊維の目切れが供試体側面に生じてしまうため,特に引張縁から生じて複数の層間を伝搬する剥離破壊に対する目切れの影響を無視できない.この目切れの影響を排除するために,正方形板の供試体を円周状に支持して中央載荷とする板曲げの条件下で,破壊形態,荷重ー変位挙動,特性値を確認する.上記を踏まえて,最適と考えられるらせん積層構成を23種類選択して梁部材の設計を行う.本研究では,らせん積層を有し粘り強い生体の外殻構造に着想を得て,人工物であるCFRP(炭素繊維強化ポリマー)積層複合材料と部材の脆性挙動の改善と粘り強い特性の獲得が可能かどうかを検討することを目的とする.CFRPは高強度で軽量であり,構造材料として望ましい特性を備えているが,材料および部材としての挙動が脆性的であり,線形挙動の後に突然の局所的な破壊を生じて,耐荷能力を急激に失う.現在多く用いられている直交積層や擬似等方積層等のCFRPが示す脆性的な挙動を改善し粘り強い特性を獲得できるならば構造材料として大きく可能性が広がる.本研究では,これまでの予備検討を踏まえて,CFRP積層複合材料のらせん積層構成について詳細なバリエーションを検討し,材料と部材の損傷・破壊機構を確認・考察し,CFRP構造部材の変形・耐荷性能の向上を行う.平成30年度においては,以下の成果を得た.小規模要素実験の梁供試体の積層構成は直交積層,らせん積層3種類とした.荷重は3点曲げ載荷と4点曲げ載荷とした.らせん積層にして層間の配向角度差を小さくするにつれて,最大荷重と第一ピーク荷重は減少するが,軟化は抑制され,第一ピーク荷重を経て荷重降下した後の荷重保持が大きくなり,脆性的挙動が改善されることを確認した.これに伴い第一ピーク荷重前後のエネルギー吸収量の比は一部のらせん積層において大きく向上した.損傷・破壊挙動においては,らせん積層の層間配向角度差を小さくすると,圧縮側では破断・層間剥離が少なくなるとともに層間剥離が大きく広がり,引張側では層間剥離が多く発生する傾向を確認した.総じて,局所的な損傷・破壊は起きにくくなり,損傷深さも小さくなっていることを確認した.また,三点曲げと四点曲げのいずれの載荷条件においてもらせん積層の特徴的な損傷・破壊形態が観察されることを確認した.平成30年度については,3種類のらせん積層のCFRPを作製し,直交積層のCFRPと,三点曲げおよび四点曲げの載荷条件下で,曲げ挙動と損傷・破壊挙動を比較した.3種類のらせん積層は40層の積層板において,層間の配向角度差を36度,18度,9度としたものである.

小規模供試体の要素実験により,らせん積層の様々なバリエーションについて,粘り強さへの改善の視点から,各種荷重下での破壊形態,荷重ー変位挙動,特性値を確認した.平成31年度の研究実施については以下を計画している.小規模供試体の要素実験により,らせん積層の様々なバリエーションについて,粘り強さへの改善の視点から,曲げ荷重下での破壊形態,荷重ー変位挙動,特性値を確認する.供試体の形状は長方形板の梁曲げとしており,これを本年度も一部継続する.一方で,長方形板の梁曲げにおいては,らせん積層構成による繊維の目切れが供試体側面に生じてしまうため,特に引張縁から生じて複数の層間を伝搬する剥離破壊に対する目切れの影響を無視できない.この目切れの影響を排除するために,正方形板の供試体を円周状に支持して中央載荷とする板曲げの条件下で,破壊形態,荷重ー変位挙動,特性値を確認する.上記を踏まえて,最適と考えられるらせん積層構成を23種類選択して梁部材の設計を行う.
統合化された言語学・国語学用語集のための基礎的研究

本研究では、国語学と言語学の用語の対比・統合という観点を手がかりに、両者の深いレベルでの相互発展を図ることを目標とした。そのために、下記のような活動を行った。1.カリフォルニア大学ロサンジェルス校(ロサンジェルス/アメリカ合衆国)、カレル大学(プラハ/チェコ共和国)、北京日本学研究センター(北京/中国)で、日本語の歴史を中心に講義を行った。2.カリフォルニア大学ロサンジェルス校(ロサンジェルス/アメリカ合衆国)、南カリフォルニア大学(ロサンジェルス/アメリカ合衆国)、ミシガン州立大学(ミシガン/アメリカ合衆国)、北京日本学研究センター(北京/中国)、韓国外国語大学校(ソウル/韓国)での国際会議・研究会・講演会に参加し、日本語学・日本語史に関する発表を行った。3."係り結び"に関するシンポジウム、日本語史の記述と理論の再構築に関するシンポジウムを組織・運営した。また、日本語の歴史統語論に関するシンポジウムにコメンテータとして出席した。4.雑誌『国語学』の日英語要旨から対訳用語集を作成、web上で公開した本研究では、国語学と言語学の用語の対比・統合という観点を手がかりに、両者の深いレベルでの相互発展を図ることを目標とした。4.雑誌『国語学』の日英語要旨から対訳用語集を作成、web上で公開した国語学、機能言語学、比較言語学、生成文法間での対話を試みるために、10月に第27回関西言語学会においてシンポジウム「"係り結び"から見えるもの-古い問題への新しい取り組み-」を開催し、対話を深めた。その過程で、いくつかの基本概念について一層の相互理解を追求する必要を確認しあった。また2月には、研究協力者とともにUCLAを訪れ、受身文を軸として生成文法学者、機能言語学者と会合を持ち、対話と協力の可能性について議論した。そのなかで、内在的・独立的な文法モジュールの存在を前提とするか否かによって研究の立場が異なっていることを確認し、また両者の立場を生かしたまま、統合的な取り組みが可能であること、また歴史的研究にとってはそのような態度が重要であることが主張された。並行して、研究協力者はUCLAの図書館を調査し、日本語研究を中心に蔵書の調査を行い、用語リストのための基礎作業を進めた。本研究は、日本の伝統的な言語研究としての国語学と、輸入学問としての言語学の概念を統合し、相互に利用可能な用語集を構築することを目的とする。このためには、国語学、言語学双方の最先端の知識をつきあわせ、深い検討を加えていく作業が必要である。このために、申請者は次のような活動を行った。関西言語学会の2002年の大会では「係り結び」をめぐって生成文法、機能文法、国語学それぞれの研究者を集めてシンポジウムを行った。その報告・総括を2003年のプロシーディングスに発表した。また国語学会の2003年春季大会では、日本語史における記述と理論の統合をめぐるシンポジウムを企画・運営した。その報告は『国語学』誌上に発表している。一方で、申請者はプラハ(チェコ共和国)、ミシガン(アメリカ合衆国)、北京(中国)、ソウル(韓国)に出張し、現地研究者と交流、意見の交換を行った。ことにミシガン州立大学では国語学を学ぶ大学院生を動向、現地において研究会に参加し、研究発表および討論を行わせた。なお申請者は個人的に、生成文法、機能言語学等の理論を基盤として、日本語の言語変化を分析する研究を進め、講義・研究会等で発表するとともに、雑誌論文として公開した。これらの活動を踏まえ、本来の目的である国語学・言語学の対訳用語集の構築にも取り組んでいる。雑誌『国語学』要旨、『言語学学術用語集』、『国語学大辞典』、The Languages of Japanその他から用語を収集・整理し、データベース化した。この成果は一部を研究成果報告書で公開するとともに、近日中にホームページを通じて公開する予定である。
不妊雄放流による外来魚の新規駆除手法の開発

外来種モザンビークティラピア(以下ティラピア)の不妊雄を野外水域に放ち,繁殖を阻害することで生息数を減じさせる駆除技術の効果検証と開発が本研究の目的である。本種の不妊雄による繁殖の阻害については水槽実験では検証されている。不妊雄は,雌に受精しない卵を産ませるため,繁殖効率を下げ,次世代の資源量を減少させることができる。実際,昆虫類等では野外環境で根絶できた実績がある一方,本種を含む脊椎動物においては未実証である。そこで,本研究では,ティラピアが生息する野外の小規模池に人工作出した不妊雄を放流し,定期採集によるサイズ組成や出現量の動態,稚魚の出生状況,繁殖縄張り雄の挙動などによって効果を検証するとともに,効率的に個体数を減少させる最適な放流量や,駆除後の不妊雄の駆除法などといった,実用化に有益な技術的課題の検討も並行し,不妊雄を用いたティラピアの効率的駆除手法の確立を目指す。ティラピアが多数生息する海洋博公園の閉鎖的人工池において,捕獲による駆除と不妊オス放流を並行し,駆除の効果を検証した。稚魚時に熱処理を施し,成熟サイズまで育成した不妊オスを放流した区画では,繁殖縄張りを持つオスの大半が不妊オスである状態になったのにもかかわらず,捕獲駆除によって得られた稚魚の数や孵化日組成の変化は,不妊オスを放流せずに捕獲のみの駆除を行った区域と同様であった。すなわち,不妊オスは通常のメスが通常のオスと繁殖する機会を大きく減じた可能性はあるものの,次世代の数を減じるには十分ではないと考えられた。なお,捕獲駆除においては,人工池全体において当初の群集組成を大きく変化させるほどの捕獲圧が確認されており,実際の生息数は全体的に減少している。また,不妊と通常オスの組成を人為的に操作した繁殖実験も並行して実施し,その効果を検証した。しかし,不妊化雄の割合がかなり高い場合でも一定の割合で受精卵を保護するメスが確認され,不妊オスの個体数比を上げたとしても強力な繁殖阻害にはならない可能性が考えられた。1年目までの人工池における実証試験においては,不妊オスは次世代の数を減じさせる効果が認められなかった。しかし,並行した捕獲駆除において,現状の個体群組成は大幅に変化しており,この状況下での不妊オス追加放流が一定の効果を生み出す可能性は否定できない。したがって,人工池への不妊オスの作出および放流,さらに捕獲による駆除も引き続き実施し,その結果から効果を検証する。さらに,不妊オスが多い状態においてもメスが正常オスと繁殖しうる要因を解明するための飼育実験を実施する。雌雄それぞれの性状や数を人為的に操作した実験水槽内における繁殖行動を撮影・解析し,その解明に努める。上記の実験を通し,不妊オスの放流による駆除の実現性を評価するとともに,新たな課題についてはその解決に向けた研究を実施する。

雌雄それぞれの性状や数を人為的に操作した実験水槽内における繁殖行動を撮影・解析し,その解明に努める。上記の実験を通し,不妊オスの放流による駆除の実現性を評価するとともに,新たな課題についてはその解決に向けた研究を実施する。
ホヤ胚細胞初期神経分化過程のギャップ結合-GFP融合蛋白発現による解析

胚の発生・分化には数々の細胞間相互作用が必要であり、初期胚細胞間に存在し分子量1.7kD以下の物質を透過させるギャップ結合はそうした相互作用を担う一形式であると考えられている。しかし、いまだ明確な証明は得られていない。本研究計画では、(1)ホヤ初期胚より分離した二細胞誘導系の各発生段階で、すでに報告したように蛍光色素を用いて二細胞間のギャップ結合の変動を定量する。(2)Connexin mRNAを注入して、対照標本のギャップ結合消失時期以後に強制的に発現する。このときConnexin遺伝子にGFP(green fluorescence protein)遺伝子を接続してmRNAを作製し、蛍光測光でconnexinの細胞間接着域への出現を定量する。ことを目的として研究をおこなった。外来性GJをホヤ胚細胞で可視的に発現させるために、ラットConnexin 32-EGFP融合蛋白cDNAを調製、そのcRNAをin vitroで作成した。アカボヤ受精胚は9°C海水中で培養し、8細胞胚期に卵膜を取り除き予定神経および脊索割球とからなる2細胞系を作製し、サイトカラシンBで分割阻止処理後その予定神経割球にConnexin 32-EGFP融合蛋白cRNAを顕微鏡下で注入した。注入後出現したEGFP蛍光をcCCDで計測して融合蛋白の生成を確認した。一方神経誘導後、内因性GJが消失したと考えられる発生30時間以降の同細胞系予定神経割球にLYを注入し、その色素透過性から外来性GJ蛋白の機能の発現を確認した。発生後2025時間の神経胚期にこのEGFP融合蛋白のGJを強制発現させると、GJの消失が遅延しそれに対応してNaスパイク出現時期も遅延した。このことから対照2細胞系では内因性GJの消失が予定神経割球の神経形質発現時期を制御しているものと考えられる。しかし、ギャップ結合の役割を調べる為には先ずその動態を定量的に解析することが必要である。本研究計画では、(a)ホヤ初期胚より分離した二細胞誘導系の各発生段階で、蛍光色素を用いて二細胞間のギャップ結合の変動および、ギャップ結合により伝達される同期信号としてのCa波の伝播を定量する。(b)Connexin mRNAを注入して、対照標本のギャップ結合消失時期以降に強制的に発現する。(c)ギャップ結合の発現量・発現時間と神経細胞分化の指標であるNaチャネル発現過程を比較することを目的とした。本年度の研究成果として(1)これまでの研究により蛋白燐酸化阻害剤を作用させる通常のNaチャネルの膜への集積開始時点を越えてギャップ結合が存続するとその期間だけNaチャネルの発現が遅延することがわかっている。そこで、マウスconnexin32のmRNAを通常のギャップ結合消失時間より5時間ほど前に予定神経割球に注入、色素法あるは電気生理学的にギャップ結合が機能的に存続し、同時にNaチャネルの発現が遅延することを確かめた。(2)注入したmRNAによって、内因性のギャップチャネルのほかに実際に外来性のconnexin分子が合成されて細胞間結合部に分布していること明らかにするため、connexin遺伝子にGFP(Green Fluorescent Protein)遺伝子を結合して融合蛋白を作成してホヤ胚に発現させることを計画し、まずGFPmRNAを分裂抑制ホヤ胚割球にいれて発現させることに成功した。現在、GFPギャップ結合融合蛋白クローンのmRNAの強制発現を試みている。
ロシア民営企業における賃金管理

1.ロシア連邦レベルでの経済統計(なかんづく所得および消費)のデータをもれなく見つけ、データベース化した。2.モスクワ市レベルでの経済統計(なかんづく所得および消費)のデータをもれなく見つけ、データベース化した。3.上記のデータベースをネットワーク上で利用可能にするメドをつけた。4.所得税の計算根拠となる所得額と生活水準計測の根拠となる消費水準および物価動向との間に非常な乖離があることを確認した。5.賃金実務(労働法、租税法、簿記)については、法令のコンメンタールだけでなく、当局の通達や書簡など本当の実務レベルでの必要事項が完璧に網羅されており、職場レベルでの労務費用の問題をクリアしたのが本年度の大きな成果である。これにより、前述4の理由が多少明らかになった。6.民間企業の労働賃金の実態については、人材紹介会社による新聞広告のほか、求人誌(週間Priglashaem na rabotu誌など)に掲載されている給与額をデータベース化しつつある。
糖転移酵素によるAPP代謝調節機構の解析

これまでの研究から糖転移酵素GnT-IIIがAPPの代謝に影響し、アルツハイマー病の原因となるAβの産生を抑制することを明らかにしている。本研究ではアルツハイマー病の新たな予防および治療法の提唱を目指し、GnT-IIIの発現を誘導することにより糖鎖を介してAβ産生を抑制する天然化合物の検索を行った。その結果、ポリフェノールの一種にGnT-IIIの発現増加作用がある可能性を見いだしたこれまでの研究から糖転移酵素GnT-IIIがAPPの代謝に影響し、アルツハイマー病の原因となるAβの産生を抑制することを明らかにしている。その結果、ポリフェノールの一種にGnT-IIIの発現増加作用がある可能性を見いだした本研究では、APP代謝と糖鎖の関連の解明および、アルツハイマー病の新たな治療・予防法への応用を目的としている。これまでに、家族性ADで見られる家族性変異型APP、および正常型APPのN型糖鎖の構造解析により変異型APPではbisecting GlcNAc構造を持つ糖鎖が顕著に増加していることを明らかにしている。また、アルツハイマー病患者脳でbisecting GlcNAcを合成する糖転移酵素GnT-IIIのmRNAの発現が増加していた。そこで、bisecting GlcNAcを合成する糖転移酵素GnT-IIIとAPP代謝との関連について検討したところ、GnT-IIIによるセクレターゼを介したAB産生抑制作用があることを明らかになっており、治療への応用が考えられた。そこで本年度は、GnT-IIIの発現を誘導する化合物の探索を試みた。Neuro2a細胞(マウス神経芽細胞腫)に食品成分などのさまざまな天然化合物を添加し、GnT-III mRNAの発現量をリアルタイムPCR法により調べたところ、ポリフェノールの一種であるクルクミンにGnT-IIIの発現増加作用がある可能性を見いだした。この成果はアルツハイマー病の新たな予防および治療法開発への応用が期待できる。今回、クルクミンの有効性を示したが、構造異性体により効果が異なる可能性が示唆されており、これについて検証を進めたい。また、ポリフェノールを中心に他の化合物についてもスクリーニングを行っている。本研究では、APP代謝と糖鎖の関連の解明および、アルツハイマー病の新たな治療・予防法への応用を目的としている。そこで、bisecting GlcNAcを合成する糖転移酵素GnT-IIIとAPP代謝との関連について検討したところ、GnT-IIIによるセクレターゼを介したAβ産生抑制作用があることを明らかになっており、治療への応用が考えられた。本年度は昨年度に引き続き、GnT-IIIの発現を誘導する化合物の探索を試みた。Neuro2a細胞(マウス神経芽細胞腫)にさまざまな天然化合物を添加し、GnT-III mRNAの発現量をリアルタイムPCR法により解析した。また、昨年度の検索においてGnT-IIIの発現増加作用をもつことが示唆されたクルクミンについて、構造異性体による効果の違いなどについて解析を行った。これらの成果はアルツハイマー病の新たな予防および治療法開発への応用が期待できる。また、アルツハイマー病脳で発現の変化が見られる糖鎖関連遺伝子をクローニングし、強制発現株を作製するなどアルツハイマー病における糖鎖の役割を明らかにするための実験を進めた。
カルシウム透過チャネルのカルシウムシグナル複合体による開閉制御機構

本研究の目的は、Ca^<2+>シグナルの時間・空間制御の分子基盤の解明を目指して、Ca^<2+>チャネルの開閉制御機構を明らかにし、Ca^<2+>チャネルの極く近傍でCa^<2+>シグナルを制御するCa^<2+>シグナル複合体を同定することである。具体的には下記の2点に焦点を絞り研究を進めた。1)心筋細胞の分化・発達過程におけるCa^<2+>シグナル制御システム構築の分子基盤:L型Ca^<2+>チャネルのシグナル複合体を構成する蛋白の探索とそれらによるCa^<2+>チャネル機能の制御機構の解明:Ca_V1.2の細胞内領域と特異的に相互作用する蛋白PCTP-Lを見出し、PCTP-Lが心臓において胎児期に、また、成熟後は心房に特異的に発現しており、Ca_V1.2の活性を調節しており、さらに心房筋細胞の興奮性の調節に関わることを明らかにした。2)L型Ca^<2+>チャネルのチャネル本体を構成するα_<1C>サブユニット(Ca_V1.2)の開閉状態におけるポア領域の構造変化の推定:システイン修飾試薬MTSETとCa^<2+>チャネル修飾薬を用いた解析Ca_V1.2のポアを形成するIIIS5-S6リンカー領域にCys変異を導入しCysに対するMTSETの結合によるCa^<2+>チャネル遮断作用を測定しこの領域のアミノ酸のトポロジーを推定した。その結果、我々のホモロジーモデルからも推定された通り、IIIS5-S6リンカー領域のSer^<1115>はCa^<2+>チャネルの状態によらずIIIS5,IIIS6,IVS6の疎水的な膜貫通領域側に側鎖を提供しDHPポケットを共に形成しているが、IIIS5-S6リンカー領域のPhe^<1112>付近は、DHPの結合親和性が増加する不活性化状態において、親水性の経路に向かって開いた構造をしているという新たなモデルが示された。カルシウム(Ca^<2+>)チャネルは細胞外のシグナルを細胞内Ca^<2+>シグナルへ変換する第一ステップの膜蛋白である。Ca^<2+>シグナルの時空間制御の破綻は、細胞の脱分化・増殖異常・細胞死を招き、心疾患や神経疾患の原因となる。心筋細胞におけるCa^<2+>チャネルを介したCa^<2+>シグナルの時間・空間制御の分子基盤の解明を目指して本年度は下記の研究を遂行した。1)L型Ca^<2+>チャネルのチャネル本体を構成するα_<1C>サブユニットの開閉状態におけるポア領域の構造をシステイン修飾試薬とCa^<2+>チャネル修飾薬を用いて解析した。その結果、Ca^<2+>チャネルのポアを形成し、また、DHP系Ca拮抗薬の結合ポケットを構成すると推定されているIIIS5-S6リンカー領域の構造が膜電位に依存して変化することを見出した。2)心筋細胞の分化・発達過程においてα_<1C>サブユニット(Ca_V1.2)と相互作用してその細胞内局在または機能を調節する蛋白を酵母two-hybrid法により探索した。その結果、α_<1C>サブユニットのカルボキシル末端領域と相互作用する蛋白を見出した。

この蛋白は心臓においては心房筋に特異的に発現しており、心房筋においてα_<1C>サブユニットと特異的に相互作用することを見出した。また両者の相互作用によりL型Ca^<2+>チャネルの不活性化過程が修飾されること、その結果として、心房筋細胞の自動能が調節されることを見出した。1)心房に発現する2種類のL型Ca^<2+>チャネル、α_<1c>サブユニット(Cav1.2)とα_<1D>サブユニット(Cav1.3)はそれぞれ異なる機能的役割を担う。特にCav1.3は静止膜電位付近の脱分極に応答して開閉するため、ペースメーカー活動およびその自律神経や薬物による調節において重要な役割を担うと考えられる。そこでCav1.3のユニークな電位依存性を担う分子内領域を探索し、決定的な役割を担うアミノ酸を同定した。2)心筋細胞の分化・発達過程においてCav1.2と相互作用してその細胞内局在または機能を調節する蛋白を酵母two-hybrid法により探索した結果、Cav1.2のカルボキシル末端領域と相互作用する蛋白(PCTP-L)を見出した。興味深いことにこの蛋白は心臓では心房に特異的に発現していた。PCTP-LはCav1.2との相互作用を介して電位依存性不活性化を抑制し、心房筋細胞において内在性のPCTP-LをRNAiによりノックダウンしたところ、活動電位持続時間が有意に短縮し自動能が亢進することを見出した。3)右心房および左心房の肥大モデルラットにおいてPCTP-Lの発現レベルが低下することを見出した(横浜市立大学医学部・南沢亨博士の協力を得て)。上記1)の結果と合わせて、心房肥大に伴うPCTP-Lの発現低下によりCa^<2+>チャネルの不活性化機構が亢進し、活動電位持続時間が短縮し不応期短縮により心房性不整脈に至る可能性が示唆された。PCTP-Lとの相互作用に重要なCav1.2の細胞内領域を同定し、この領域をコードするペプチドフラグメントを過剰発現させることによりPCTP-LとCav1.2の相互作用を阻害しようと試みた。しかしながら、このペプチドフラグメントによりCa^<2+>チャネルの不活性化機構が修飾されることが判明したため、阻害実験に利用することはできなかった。一方、Cav1.2のカルボキシル末端のこの領域がCa^<2+>チャネルの不活性化機構に関与することが示唆された。
未熟児・新生児期脳障害後のニューロンの可塑性に関する実験的研究

未熟児・新生児では高度な脳障害を蒙っても、その後の発育の過程で著しい機能的回復を遂げることが多い。その機序として、幼若な神経細胞の可塑性の関与が指摘されているが、未だ発達神経生物学的裏付けは十分なされてはいない。本研究はこの点を解明しようとしたものである。実験にはICL-JCL系の新産子マウスをもちいた。先ず初年度においては、マウスの皮質脊髄路の発達を電顕的に観察するとともに、皮質脊髄路の軸索の発達を定量的に検索した。その結果、(1)生後5日目頃までは皮質脊髄路に成長円錐やelectron dense material(EDM)を包含する変性中の軸索が存在すること、(2)皮質脊髄路を構成する軸索の総数は生後急激に増加し、日齢14に最高となり、その後急激に減少すること、また、(3)軸索総数は生後56日には頂血の32%となること、すなわち、一日過剰に投射した軸索も、その後の発達の過程で68%が淘汰または消退することが明らかになった。次年度以降、この基礎データをもとに、生後1日目に右側大脳皮質を切除したマウスでの皮質脊髄路における軸索数および、皮質脊髄路から脊髄灰白質へ投射する線維の発達を検索した。その結果、(1)右側大脳皮質切除後の皮質脊髄路では、正常群において生後5日頃までかなり多数認められる変性中の軸索(EDMを包含する軸索)の頻度が有意に少なかった。(2)軸索総数の生後変化のパターンは正常群と同様であったが、皮質切除群では制御21日以後の軸索数の減少率が有意に少なかった。また、(3)皮質切除群の健側皮質脊髄路では、生後56日以降でも、細い(小径)軸索の占める比率が正常群に比し高かった。これらの結果は、皮質切除群において淘汰または自然消退を免れる軸索、および親軸索からの側枝萌出が正常群よりも多いことを示唆している。以上の一連の実験結果から、神経細胞の軸索の伸展・分岐および数的調整の進行している発達段階での部分的脳障害においては、その後に、残存神経細胞が機能修復につながる大きな可塑的発達変化を示すことが明らかになった。1。先ず、以後の実験に使用する動物(本年はマウスを対象とした)に於ける皮質脊髄路の正常な生後発達を把握する目的で、生後0日から84日までの各日齢のマウスを用い、グルタールアルデヒドによる還流固定後、頚部膨大部を摘出し、後索に位置する皮質脊髄路の電顕写真を作成し、軸索の数、サイズ及び髄鞘形成状態とともに、成長円錐の出現頻度を観察した。その結果、(1)成長円錐は生後1日目には細い軸索の間に散見され、4-5日目頃に最も多くなり、10日目以後には殆ど見られなくなった。(2)右側の皮質脊髄路の軸索数は生後0日には約4万本であったが、その後急激に増加し、10日目には約11万本と最高になった。その後漸減し、生後21日目には7万本になり、50日目以後には約6万本となった。