hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
情動制御を実現する脳内ネットワークの解明

マインドフルネスの臨床的効果(Teasdale et al., 2000)が実証されるとともに,神経科学的手法からマインドフルネスがこのような効果をもたらすメカニズムについて検討する試みがなされている。マインドフルネスと脳構造との関連性を検討したこれまでの知見ではさまざまな領域が報告されているが,最も多く報告されているのがマインドフルネス傾向の高い人における前部島皮質の発達である。前部島皮質は内受容感覚や,情動の自覚に関する脳領域とされている(Craig, 2009; Critchley, et al., 2004)。マインドフルネス傾向の高い人では,不快な場面に直面してもあるがままに自分の情動を自覚することを表していると考えられる。本研究では,情動刺激を見ている際の脳活動を測定し,マインドフルネス傾向の違いによって,前部島皮質の活動,並びに他の脳領域との機能的結合について検討した。その結果,マインドフルネス傾向の高い参加者で中性刺激と比較して情動刺激を呈示された際に,右前部島皮質においてより高い活動が見られた。前部島皮質は情動の自覚に関する脳領域とされていることから(Craig, 2009; Critchley, et al., 2004),マインドフルネス傾向の高い人では,身体の情動反応における気づきが高いことを表している。また,前部島皮質と右扁桃体の機能的結合が,マインドフルネス傾向の高い人で低下していた。また,自分のパフォーマンスを正しく認知できているメタ認知能力との関連性について検討を行ったが,マインドフルネス傾向との関連性は見られなかった。近年,東洋由来の瞑想法を欧米の研究者が取り入れたマインドフルネスと呼ばれる技法が,ストレス・コーピングや心理療法に用いられ,世界的に脚光を浴びており,行動療法,認知行動療法に次いで第三世代の認知行動療法とされている。このムーブメントは心理学,心身医学の領域にとどまらず,神経科学などの領域にまで幅広く関心が持たれているものの,これまでに十分な検討がなされたとは言えない。これまでの我々の研究では,心身において適応的な情動制御方略とされるマインドフルネスについて,情動刺激呈示時の脳活動や,マインドフルネス傾向と脳構造との関連性について明らかにしてきた。本年度はマインドフルネス傾向と安静時の脳活動との関連性について脳機能画像法(fMRI)を用いて検討した。マインドフルネス傾向の測定には,日本語版5因子マインドフルネス尺度(Sugiura, Sato, Ito, & Murakami, 2012)を用いた。実験の結果,マインドフルネス傾向の高い人では,内側前頭前皮質と後部帯状皮質の機能的結合がより強いことが確認された。これらの脳領域は,デフォルトモードネットワークと呼ばれ,認知課題を遂行している際には活動が抑制されることが一般的に知られている。さらに,これらの部位間の結合が強いことは,瞑想熟練者におけるこれまでの知見とも合致するものである。長期間の訓練をしていない人であってもマインドフルネス傾向の個人差により同様の違いが見られることを明らかにした。実験により得られた知見から,マインドフルネス傾向と安静時の脳活動における脳内ネットワークとの関連性について解明することができたため。これまでの我々の研究では,心身において適応的な情動制御方略とされるマインドフルネスについて,情動刺激呈示時の脳活動や,マインドフルネス傾向と脳構造や安静時の脳活動との関連性について明らかにしてきた。本年度はまず研究機関を変更したことから,改めて機材を購入し,動作確認を行うなど研究環境を整備した。同時に新たに所属機関における倫理申請を行い承認を受けた。その上で予備実験を遂行しマインドフルネスの重要な要素であるメタ認知機能を測定する課題の妥当性について先行研究を基に検討した。また,所属機関には研究に使用できる磁気共鳴画像(magnetic resonance imaging: MRI)装置がなかったことから,MRI装置を備えた施設との交渉を行い,施設長との共同研究を行う同意を得るとともに,施設の倫理委員会の承認を得た。また,これまでに得られた知見について国際学会にて研究発表をするとともに研究者間の交流を深め,研究分野の最新の知見についての情報を収集した。所属機関を変更したことから,新たに機材の購入,動作確認をする必要があり,さらに所属機関の倫理委員会の承認を得る必要があった。さらに,所属機関には研究に必要な装置がなかったことから外部の施設との交渉等に時間が割かれたため。マインドフルネスにおいて主要な要素であるメタ認知機能について,より客観的な測定法を用いて検討するとともに,マインドフルネス傾向との関連性や脳の情動反応との関連性について,fMRI(脳機能画像法)を用いて検討した。平成29年度は28名の実験を遂行し,不快な画像に対して,前部島皮質,扁桃体などの情動反応に関する部位やその制御に関わる背外側前頭前野の活動が観察された。さらに不快な画像を呈示している際にマインドフルネス傾向の高い人がより活動する領域として,内側前頭前皮質が観察された。この脳領域は消去に関連する部位であり,また,副交感神経活動とも関連することが知られている。

一方,マインドフルネス傾向の低い人がより活動する脳領域として,海馬傍回,前部島皮質,背外側前頭前野が観察された。これらの領域は前述の不快な刺激を呈示した脳領域とオーバーラップする。背外側前頭前野は,ワーキングメモリー課題など認知的負荷のかかる課題を遂行している際に活動する脳領域であり,マインドフルネス傾向の低い人が,不快な状況において認知的負荷をかけて何らかの対処をしようとしていると推測される。このような認知的負荷が長期的にかかることによって,ストレス反応が持続し,うつ病などの精神疾患につながることも考えられる。さらに,これまでに得られた知見について国際学会にて研究発表をするとともに研究者間の交流を深め,研究分野の最新の知見についての情報を収集した。所属期間の変更に伴い実験施設を変更したため,改めて装置を有する施設の承認や倫理審査を受ける必要が生じ,加えて新たに実験協力者を募る必要が生じたため。マインドフルネスの臨床的効果(Teasdale et al., 2000)が実証されるとともに,神経科学的手法からマインドフルネスがこのような効果をもたらすメカニズムについて検討する試みがなされている。マインドフルネスと脳構造との関連性を検討したこれまでの知見ではさまざまな領域が報告されているが,最も多く報告されているのがマインドフルネス傾向の高い人における前部島皮質の発達である。前部島皮質は内受容感覚や,情動の自覚に関する脳領域とされている(Craig, 2009; Critchley, et al., 2004)。マインドフルネス傾向の高い人では,不快な場面に直面してもあるがままに自分の情動を自覚することを表していると考えられる。本研究では,情動刺激を見ている際の脳活動を測定し,マインドフルネス傾向の違いによって,前部島皮質の活動,並びに他の脳領域との機能的結合について検討した。その結果,マインドフルネス傾向の高い参加者で中性刺激と比較して情動刺激を呈示された際に,右前部島皮質においてより高い活動が見られた。前部島皮質は情動の自覚に関する脳領域とされていることから(Craig, 2009; Critchley, et al., 2004),マインドフルネス傾向の高い人では,身体の情動反応における気づきが高いことを表している。また,前部島皮質と右扁桃体の機能的結合が,マインドフルネス傾向の高い人で低下していた。また,自分のパフォーマンスを正しく認知できているメタ認知能力との関連性について検討を行ったが,マインドフルネス傾向との関連性は見られなかった。これまで取得したデータの解析を進めるとともに,論文にまとめる。メタ認知能力とマインドフルネスとの関連性について検討する。メタ認知能力とマインドフルネス,脳活動との関連性について検討する。実験を進め結果の妥当性を高める。メタ認知能力を測定する課題についての解析を進め,脳活動との関連性,マインドフルネス傾向との関連性について検討する。そして,これまでの研究成果を発表するとともに論文にまとめる。
時系列フラクタル伝熱構造の制御による高性能アクティブ伝熱促進

本研究では複雑な非定常乱流場の伝熱現象解明のために,染料を用いた流れの可視化で複雑な非定常渦の発生現象を確認しながら、発光粒子を流れ場に加えてPIV画像を行い定量的流れ場の計測を行った.取得画像は染料による流れの色情報と発光粒子による輝度情報を同時撮影したものとなり,輝度情報をPIV計測用画像として処理する.本手法により提案する条件付データ抽出により、非定常に発生するはく離渦および縦渦が存在する複雑な場での流れの詳細な情報および熱移動メカニズムを調べることができる.その際,データ処理において最も重要となるのはいかに解析に適した画像が得ることができるかという点にある.またもう1点重要なポイントとして取得した画像のPIVデータ処理プログラム作成が挙げられる.以下に本研究において最も重要となる二つのポイントおよび得られたデータの解析結果についての研究実績を示す.まず本研究で実験対象とする非定常に発生する2次元および3次元渦を有する場として矩形流路内に鈍頭物体を壁からの距離を自由に変えられるよう設置し,鈍頭物体後流の渦およびそれに伴う壁面近傍に発生する渦をアクティブ制御可能とする実験装置を製作した.本実験装置において基本的にカルマン渦,2次元はく離渦およびそれに誘起される壁面近傍の底渦,後ろ向きステップ流れの3種類の流れ場が生ずる.以上の流れ挙動を染料による可視化で確認した後に本手法で提案するPIVとの同時計測を行った.なお本実験を遂行する主要設備としてデジタルハイスピードビデオカメラおよびレーザーシート光源を購入した.本ビデオカメラはフルフレーム1000コマ/秒の高速度撮影が可能でありレーザーシート光源を併用することで研究対象である複雑乱流場の画像取得に適している.PIVデータ処理および速度ベクトル場,渦度場検出処理は自作プログラムを作成した.プログラムを自作することで本研究における実験システム全体を安価に構成することが可能となった.以上より特に物体より発生するカルマン渦または2次元はく離渦およびそれに誘起される壁面近傍の底渦の非周期挙動について条件付抽出を行いデータ解析を行った結果,底渦のベクトル・渦度の時系列変動およびそれと関連する熱移動現象を確認することができた.本研究では複雑な非定常乱流場の伝熱現象解明のために,流れの可視化に加えてPIV用発光粒子を加えて画像計測を行う.その際,最も重要となるのはいかに解析に適した画像が得ることができるかという点にある.またもう1点重要なポイントとして取得した画像のPIVデータ処理プログラム作成が挙げられる.本年度は本研究において最も重要となる二つのポイントについて基礎的な準備を進めた.以下に本年度の研究実績について簡潔に示す.・デジタルハイスピードビデオカメラ(ノビテッグ・Phantom V4.1)の購入主要設備としてデジタルハイスピードビデオカメラを購入した.本ビデオカメラはフルフレーム1000コマ/秒,最高38400コマ/秒の高速度撮影が可能であり,研究対象である複雑乱流場の画像取得に適している.また本機種は画像取得,転送,機器のコントロールにデジタル処理規格でIEEE1394を採用しており高速かつ劣化のないデータ処理が可能である.・PIVおよび赤外線カメラの同時測定実験用テストセクションの製作並行平板流路内乱流境界層でのPIVおよび赤外線カメラの同時測定実験用テストセクションを製作した.さらに種々のトレーサー粒子き用いた可視化の予備実験を行い,安定した画像取得を目指した予備実験を行った.・PIVデータ処理処理用プログラム作成取得画像は染料による流れの色情報と発光粒子による輝度情報を同時撮影したものとなり,輝度情報をPIV計測用画像として処理する.またプログラムを自作することで本研究における実験システム全体を安価に構成することが可能となる.本年度はPIVデータ処理および速度ベクトル場,渦度場検出処理の自動化プログラムを作成した.本研究では複雑な非定常乱流場の伝熱現象解明のために,染料を用いた流れの可視化で複雑な非定常渦の発生現象を確認しながら、発光粒子を流れ場に加えてPIV画像を行い定量的流れ場の計測を行った.取得画像は染料による流れの色情報と発光粒子による輝度情報を同時撮影したものとなり,輝度情報をPIV計測用画像として処理する.本手法により提案する条件付データ抽出により、非定常に発生するはく離渦および縦渦が存在する複雑な場での流れの詳細な情報および熱移動メカニズムを調べることができる.その際,データ処理において最も重要となるのはいかに解析に適した画像が得ることができるかという点にある.またもう1点重要なポイントとして取得した画像のPIVデータ処理プログラム作成が挙げられる.以下に本研究において最も重要となる二つのポイントおよび得られたデータの解析結果についての研究実績を示す.まず本研究で実験対象とする非定常に発生する2次元および3次元渦を有する場として矩形流路内に鈍頭物体を壁からの距離を自由に変えられるよう設置し,鈍頭物体後流の渦およびそれに伴う壁面近傍に発生する渦をアクティブ制御可能とする実験装置を製作した.本実験装置において基本的にカルマン渦,2次元はく離渦およびそれに誘起される壁面近傍の底渦,後ろ向きステップ流れの3種類の流れ場が生ずる.以上の流れ挙動を染料による可視化で確認した後に本手法で提案するPIVとの同時計測を行った.なお本実験を遂行する主要設備としてデジタルハイスピードビデオカメラおよびレーザーシート光源を購入した.

本ビデオカメラはフルフレーム1000コマ/秒の高速度撮影が可能でありレーザーシート光源を併用することで研究対象である複雑乱流場の画像取得に適している.PIVデータ処理および速度ベクトル場,渦度場検出処理は自作プログラムを作成した.プログラムを自作することで本研究における実験システム全体を安価に構成することが可能となった.以上より特に物体より発生するカルマン渦または2次元はく離渦およびそれに誘起される壁面近傍の底渦の非周期挙動について条件付抽出を行いデータ解析を行った結果,底渦のベクトル・渦度の時系列変動およびそれと関連する熱移動現象を確認することができた.
介護老人保健施設での薬剤管理に関する多職種協働を促進する評価ツールの開発と検証

看護職は薬剤管理を負担と思っており、他の職種に任せたいと考えていることが明らかになった。また介護職も薬剤の管理を担当することが日常的に多くあり、介護職は不安を抱えながらもその薬剤管理業務をこなしていることが明らかになった。薬剤師は、彼ら自身薬剤管理を担うべきであると考えていた。また、薬剤管理について最も適切な職種に、全ての職種で半数以上の者が薬剤師を選んだ。さらに看護職および介護職では、薬剤管理を任されている者ほど職務満足度が低く、薬剤師では、薬剤管理を任されている者の方が職務満足度が高かった。これらの結果から、多職種の協働をより進めるための評価ツール作成の要素が示唆された。介護老人保健施設における看護職を中心とした薬剤管理の実態を把握し、その実態に潜むリスク要因の検討をし、医師・薬剤師・看護職・介護職等、多職種協働による効果的で安全な薬剤管理を促進するツールの開発を検証を行うことを本研究の目的としている。平成25年度は、先行研究・文献検討により、基礎資料を収集した。これらの資料を基に、薬剤管理を中心とした協働の実態にせまる内容の半構造化面接の内容を計画し、実際に面接を実施する協力施設への依頼を行った。実際の面接実施は平成26年度に行う予定である。これらの面接を実施し、データをまとめることで、国民の健康の増進に資する薬剤管理に関する多職種協働のあり方を検討する際の資料が得られる。平成26年度には面接調査の実施後、その結果を質的に分析し、その結果を学会にて発表する予定である。またそれに加え、面接調査によって得られたデータ内容を基に、質問票を作成し、質問紙調査を実施し、薬剤管理に関する多職種間の協働についての実態と問題点、さらには彼らの職務内容に対する満足度などを量的調査によって分析し、その結果を学会にて発表する予定である。介護老人保健施設における看護職を中心とした薬剤管理の実態を把握し、その実態に潜むリスク要因の検討をし、医師・薬剤師・看護職・介護職等、多職種協働による効果的で安全な薬剤管理を促進するツールの開発と検証を行うことが本研究の目的である。平成26年度は、平成25年度に行った先行研究・文献検討により計画した半構造的面接を行った。面接結果の質的分析が終了し、それを基にした質問紙調査票を作成している最中である。平成27年度は、作成された質問紙調査票を用いた調査を実際に行う予定である。また、面接調査結果および質問紙調査結果を学会にて発表する予定である。介護老人保健施設における看護職を中心とした薬剤管理の実態を把握し、その実態に潜むリスク要因を明らかにし、医師・薬剤師・看護職・介護職、多職種協働による効果的で安全な薬剤管理を促進するツールの開発と検証を行うことが本研究の目的である。平成27年度は、平成26年度に行った面接結果の質的分析をもとに学会発表の準備を行った。結果としては、看護職は薬剤管理を負担と思っている者が多く、可能であれば薬剤師の配置があればいいと考えていた。また介護職も同様に薬剤管理を負担に思っており、病気の知識がより多い看護職が担当するのが好ましいのではないかと考えている者が多かった。薬剤師は、薬剤に関する知識は多いものの、患者さんとのかかわりが看護職より少ないことから、日ごろの薬剤管理は看護職が担うのがいいのではないかと考えていることが明らかになった。これらの結果を基にした質問紙を作成した。今年度は、質問調査の実施および分析を行い、その結果から分析ツールの検討を行う予定である。面接結果の分析に時間がかかり、その後の質問紙作成に時間がかかったため遅れが生じている。ただし、その後の進捗は順調である。いまだ明確とはなっていない介護老人保健施設における看護職を中心とした薬剤管理の実態を明らかとし、それをもとに実態に潜むリスク要因が検討されることで、激動する保健医療福祉制度のなかで医師・薬剤師・看護職・介護職等、施設の管理者、政策立案者等が国民の健康の増進に資する薬剤管理に関する多職種協働のありかたを検討する際の資料となる。平成28年度は、平成27年度に準備を行った学会発表を行い、論文の投稿準備を行い、さらに質問紙調査の実施準備を行った。学会発表の内容は、看護職は薬剤管理を負担と思っている者が多く、可能であれば薬剤師の配置があればいいと考えていた。また、介護職も同様に薬剤管理を負担に思っており、日ごろの薬剤管理は疾患に関する知識の多い看護職が行うのが望ましいのではないかと考えていた。これらの内容は、平成28年9月に石川県金沢市に開催された、第47回日本看護学会-看護管理-学術集会にて発表した。平成29年度は、この発表内容の論文投稿の完了と、質問紙調査結果の分析、及び学会発表、論文投稿を行う予定である。研究メンバーの減少により、進行は遅れ気味である。また、質問紙調査実施に関する準備に手間取り、実施が遅れている。本研究は、介護老人保健施設における看護職を中心とした薬剤管理の実態の把握、その実態に潜むリスク要因の検討、医師・薬剤師・看護職・介護職等、多職種協働による効果的で安全な薬剤管理を促進する評価ツールの開発と検証を行うことを目的とした。

いまだ明らかにはなっていない介護老人保健施設における看護職を中心とした薬剤管理の実態を明らかにし、それをもとに実態に潜むリスク要因が検討されることにより、激動する保健医療福祉制度のなかで医師・薬剤師・看護職・介護職等、施設の管理者、政策立案者等が国民の健康の増進に資する薬剤管理に関する多職種協働のあり方を検討する際の有効な資料となることが期待される。最終年度である平成29年度には、全国1000施設に対し、質問紙を送付した。具体的には、1施設当たり看護職2名、介護職2名、薬剤師2名の合計6名分を送付した。対象施設は、全国の介護老人保健施設リストより無作為抽出により地域が偏らないように1000施設を選んだ。その結果、最終的に対象者6000名に質問紙を送付した。回収率は22.3%であった。前年度のインタビュー調査で得られた情報である、薬剤師が最も薬剤に関する教育を受けており、薬剤管理を中心に担うべきは薬剤師であると、薬剤師はもちろんのこと、看護職および介護職の大部分が考えていることが明らかになった。さらに、看護職および介護職の人々は、薬剤管理を施設内で任されていることに不安・不満を抱いており、職務満足度も低いことが明らかになった。薬剤師自身の自分たちが薬剤管理を中心に担うべきと考えているが、勤務時間の関係からなかなかそれが実現できず、職務満足度を下げている要因であることが示唆された。看護職は薬剤管理を負担と思っており、他の職種に任せたいと考えていることが明らかになった。また介護職も薬剤の管理を担当することが日常的に多くあり、介護職は不安を抱えながらもその薬剤管理業務をこなしていることが明らかになった。薬剤師は、彼ら自身薬剤管理を担うべきであると考えていた。また、薬剤管理について最も適切な職種に、全ての職種で半数以上の者が薬剤師を選んだ。さらに看護職および介護職では、薬剤管理を任されている者ほど職務満足度が低く、薬剤師では、薬剤管理を任されている者の方が職務満足度が高かった。これらの結果から、多職種の協働をより進めるための評価ツール作成の要素が示唆された。介護老人保健施設に対する面接調査の協力を得るのに時間がかかったため、面接およびその後の質問紙調査の実施が遅れている。ただし、面接およびその分析はすでに終了している。質問紙調査の結果分析、ツールの開発など、予定通りに進めていく予定である。時間的に厳しいことも考えられるが、現時点では予定通り結果分析、学会発表を行う予定である。地域看護学質問紙調査の実施が当初の計画より遅れているが、研究内容の予定に変更はない。質問紙調査を早急に実施し、当初の予定通り研究を進める予定である。先行研究および文献検討による準備は概ね実施できているが、面接調査対象となる介護老人保健施設に対し、面接の協力が得られたのが予定より大幅に遅れている。ただし、予定に達する数の協力が得られる状況に現在はなっている。会議開催および出張に要する交通費が当初予定の金額より大幅に少なかったために、次年度に使用する額が生じてしまった。質問紙調査の実施および分析、論文投稿などが次年度にずれ込んだため。質問紙調査票の作成および発送費用を計上していたが、質問紙調査の実施が遅れているため次年度に使用することとなった。
活性化好中球が動脈硬化症における慢性的血管炎症を進展させる機序の解明

動脈硬化症の原因として脂質摂取の過剰が単球やマクロファージの活性化を介し、プラ-クを形成することが重要だと考えられてきた。我々は、高脂肪食摂取による血管炎症反応では単球ではなく、好中球が血管炎症を惹起することを明らかにした。しかし、好中球が動脈硬化化症に対してどのように作用するのか明らかになっていない。申請者らは好中球の活性化が亢進することにより好中球細胞外トラップ(NETs)を起こし、血管内膜への接着が強固となり慢性炎症を惹起することで動脈硬化巣形成を誘導するのではないかと仮説を立てた。そこで、脂質異常症モデルマウスを使ってNETsが動脈硬化症に関与することを検証し、その機序の解明を行う。
歯根膜機械受容器の発生・再生における終末シュワン細胞の機能の解析

咀嚼運動に重要な役割を果たしている歯根膜機械受容器であるルフィニー神経終末は激しく分枝した軸索終末とそれに付随する終末シュワン細胞から成り立っている。シュワン細胞は、ミエリン鞘を形成するタイプと、形成しないタイプに分類され、歯根膜ルフィニー神経終末に付随する終末シュワン細胞は後者に属する。シュワン細胞が軸索の発生や神経損傷後の再生過程において重要な役割を果たしていることは知られているが、これらの研究はミエリン鞘を形成するタイプのシュワン細胞についてであり、ミエリン鞘を形成しないタイプのシュワン細胞の機能についてはほとんど分かっていない。そこで、歯根膜ルフィニー神経終末の発生や再生での軸索終末と終末シュワン細胞の相互作用を数々の神経関連物質や細胞増殖因子とその受容体の発現動態を指標として検索した。その結果、支配神経損傷後の軸索および終末シュワン細胞において低分子量熱ショック蛋白質(heat shock protein)が一過性に発現することが分かった。また、神経交叉吻合術により異なる神経を吻合させても、歯根膜ルフィニー神経終末は再生し、そのときの終末シュワン細胞の動態は本来の支配神経損傷後の動態とほぼ同じであり、機械受容器の機能蛋白質と考えられるカルシウム結合蛋白質も発現することが分かった。さらに、歯根膜機械受容器の発生や維持、再生に深く関わっていることが知られている、脳由来神経栄養因子(BDNF ; brain-derived neurotrophic factor)の遺伝子欠損マウスでは、神経損傷後の再生が遅れることが分かった。このことからBDNFが歯根膜機械受容器の発生・維持に深く関わっていることがうかがえる。一方これらの因子以外でも、咬合が歯根膜機械受容器の形成や維持に関与していると考えられる。そこで、片側ラット切歯切端を削合して、咬合力を軽減させると、歯根膜機械受容器において感覚受容に深く関与する軸索小突起(axonal spine)が形成されないことが分かった。この現象は成獣よりも幼若動物に顕著であった。このことは適切な咬合力が歯根膜機械受容器の形成、維持に必要であることが分かった。咀嚼運動に重要な役割を果たしている歯根膜機械受容器であるルフィニー神経終末は軸索と終末シュワン細胞から成り立っている。シュワン細胞はミエリン鞘を形成するmyelin-forming型と、形成しないnon-myelin-forming型に分けられる。歯根膜ルフィニー神経終末の終末シュワン細胞は後者のnon-myelin-forming型であるが、発生や神経損傷後の再生過程において、non-myelin-forming型のシュワン細胞がどのような機能を持っているかは不明である。そこで、歯根膜ルフィニー神経終末の発育や神経損傷後の再生過程での軸索終末と終末シュワン細胞の相互作用を神経関連物質や種々の細胞増殖因子とその受容体の局在の変化を指標として検索した。まず、ラット下歯槽神経切断後の再生過程で終末シュワン細胞が本来軸索が存在しない歯根膜歯牙側に激しく遊走をすることが分かった。これらはnon-myelin-forming型のシュワン細胞のマーカーであるgrowth-associated protein-43(GAP-43)や低親和性神経栄養因子受容体(p75NGFR)を発現していることが分かった。

さらに、オトガイ神経の遠位に下歯槽神経をつなげても、切歯歯根膜では時期は遅いもののルフィニー神経終末の再生が認められた。このことは、ラット切歯歯根膜ルフィニー神経終末は、三叉神経節に由来する可能性を示唆している。また、この歯根膜ルフィニー神経終末にGTP結合タンパクの一つであるGαzが存在することを明らかにした。一方、脳由来神経栄養因子(BDNF)の高親和性受容体であるtrkBが歯根膜ルフィニー神経終末の終末シュワン細胞及び軸索のいずれにも発現するが、その分布は個々のルフィニー神経終末により異なっていることを既に報告しているが、リガンドであるBDNF遺伝子欠損マウスでは歯根膜ルフィニー神経終末は形成されるものの、発達が悪いことが分かった。現在BDNF遺伝子欠損マウスで神経損傷後の歯根膜ルフィニー神経終末の再生過程について検索中である。咀嚼運動に重要な役割を果たしている歯根膜機械受容器であるルフィニー神経終末は激しく分枝した軸索終末とそれに付随する終末シュワン細胞から成り立っている。シュワン細胞は、ミエリン鞘を形成するmyelin-forming型と、形成しないnon-myelin-forming型に分類され、歯根膜ルフィニー神経終末に付随する終末シュワン細胞は後者に属する。シュワン細胞が軸索の発生や神経損傷後の再生過程において重要な役割を果たしていることは知られているが、これらの研究はmyelin-forming型のシュワン細胞についてであり、non-myelin-forming型のシュワン細胞の機能についてはほとんど分かっていない。そこで、歯根膜ルフィニー神経終末の発生や再生での軸索終末と終末シュワン細胞の相互作用を数々の神経関連物質や細胞増殖因子とその受容体の発現動態を指標として検索した。その結果、支配神経損傷後の軸索および終末シュワン細胞において低分子量熱ショック蛋白質(heat shock protein)が一過性に発現することが分かった。また、神経交叉吻合術により異なる神経を吻合させても、歯根膜ルフィニー神経終末は再生し、そのときの終末シュワン細胞の動態は本来の支配神経損傷後の動態とほぼ同じであり、機械受容器の機能蛋白質と考えられるカルシウム結合蛋白質も発現することが分かった。さらに、歯根膜機械受容器の発生や維持、再生に深く関わっていることが知られている、脳由来神経栄養因子(BDNF ; brain-derived neurotrophic factor)の遺伝子欠損マウスでは、神経損傷後の再生が遅れることが分かった。現在BDNFの高親和性受容体であるTrkBの歯根膜ルフィニー神経終末の発生および再生での動態変化について検索中である。シュワン細胞は、ミエリン鞘を形成するタイプと、形成しないタイプに分類され、歯根膜ルフィニー神経終末に付随する終末シュワン細胞は後者に属する。
魚類における日周リズムの発現・制御機構

1.新しい光情報入力系の同定魚類における網膜以外の新しい光情報入力系の分子基盤を明らかにするために,アユにおいて光受容能を持つことが示唆されている脳から光受容タンパク質の一つであるロドプシンのcDNA全長塩基配列を決定した。その結果,脳深部に発現しているロドプシンcDNAは網膜ロドプシンcDNAと塩基配列が完全に一致した。一方,魚類において光受容能を持つことが知られている松果体からは,エクソロドプシンcDNAがクローニングされた。この結果、脳内には異なる2種類のロドプシンが発現していることが判明した。2.生物時計機構の分子生物学的解析メラトニンは環境の明暗情報ならびに時刻情報を伝達するホルモンである。魚類におけるメラトニン合成分子機構を明らかにするために,アユ網膜および松果体からメラトニン合成の律速酵素アリルアルキルアミランシフェラーゼ(AANAT)のcDNAクローンを2種類得た。RT・PCR法により,2種類のAANATのうち,AANAT1が網膜にAANAT2が松果体にそれぞれ特異的に発現していることを確認した。さらにリアルタイム定量的PCRによるAANAT1とAANAT2のmRNA定量法を開発し,網膜中のAANAT1と松果体中のAANAT2のmRNA量の様々な光条件における24時間変動を調べた。その結果,通常の明暗条件下は,網膜および松果体においてAANAT1とAANAT2のmRNAはそれぞれ生物時計によって制御されていることが判明した。3.メラトニン受容体の分子生物学的解析縮重プライマーを用いたPCR法によりアユ脳に存在するメラトニン受容体のcDNAクローニングを試みてのところメラトニン受容体をコードしていると考えられるcDNA断片は得られていない。1.新しい光情報入力系の同定松果体、網膜は光情報入力系として既に確定されているが、脳内光受容器については存在は未だ不明である。今年度はまず松果体と網膜内に存在する視物質数種の抗体を作成した。今後これらの抗体を用いて免疫組織化学的手法により脳内光受容器の同定を行う。2.生物時計機構の分子生物学的解析アユ松果体の灌流培養を行い、メラトニン分泌の生物時計と光による制御機構について調べたところ、暗期に高く明期に低い日周リズムを示した。このリズムは恒暗条件下で少なくとも10日間は自由継続し、その周期は約25時間であるこからサーカディアンリズムと判定された。魚類のメラトニン合成機構の分子的基盤を明らかにするため、ニジマス網膜からアリルアルキルアミンN-アセチルトランスフエラーゼ(AANAT)cDNAをクローニングし、発現場所を調べたところ、網膜にのみ発現していることが判明した。この結果、松果体と網膜では異なるタイプのAANATが存在することがわかった。ノザン解析によりmRNA量の昼夜変動を調べたところ暗期は明期の約3倍量が発現していることもわかった。また生物時計を支配していると考えられている2つの遺伝子ClockとPeriodについてcDNAクローニングを行っている。3.メラトニン受容体の分子生物学的解析哺乳類のメラトニン受容体塩基配列をもとに受容体蛋白の部分ペプチドを数種合成し抗体を作成した。今後免疫組織化学的手法により魚類における受容体の局在を調べる。また魚類のメラトニン受容体cDNAクローニングを継続している。1.新しい光情報入力系の同定魚類における網膜以外の新しい光情報入力系の分子的基盤を明らかにするために,光受容能が存在することがすでに知られている松果体と光受容能の存在が示唆されている脳から光受容タンパク質遺伝子のcDNAクローニングを試みた.縮重プライマーを用いたPCRの結果,松果体からUVopsin,VAopsin,green/red opsin,脳からVAopsinをコードすると推定されるcDNA断片を得た.現在,5'および3'-RACE法によりcDNA全長のクローニングを試みている.また,光回復

酵素/青色光受容体ファミリーに属するcryptochrome(Cry)が最近脊椎動物にも存在することが報告されたので,CryについてもcDNAクローニングを試みたが,現在までのところCryをコードすると考えられるcDNA断片は得られていない.2.生物時計機構の分子生物学的解析アユ松果体を恒暗条件下で灌流培養し,6時間の蛋白合成阻害剤(シクロヘキシミド)処理を様々な時刻に行って,生物時計の機能維持に新規のタンパク質合成が関与しているかどうか調べた.その結果,アユ松果体からのメラトニン分泌サーカディアンリズムの位相はどの時刻においても後退した・特に位相の後退が大きかったのは明け方,ならびに夕方にシクロヘキシミド処理を行った場合であった.以上の結果から,アユ松果体に存在する生物時計の機能維持には新規の蛋白合成が必要であることが明らかになった.3.メラトニン受容体の分子生物学的解析縮重プライマーを用いたPCR法によりアユ脳に存在するメラトニン受容体のcDNAクローニングを試みているが,現在までのところメラトニン受容体をコードすると考えられるcDNA断片は得られていない.1.新しい光情報入力系の同定魚類における網膜以外の新しい光情報入力系の分子的基盤を明らかにするために、光受容能の存在が示唆されている脳から光受容タンパク質遺伝子の一つであるロドプシンのcDNAクローニングを試みた。RACE法を用いて、脳内で発現しているロドプシンcDNA塩基配列の全長を決定した結果、脳ロドプシンcDNAは網膜ロドプシンcDNAと塩基配列が完全に一致した。ロドプシンmRNAの分布をin situハイブリダイゼーション法を用いて調べたところ、間脳に存在することが判明した。2.生物時計機構の分子生物学的解析RT-PCR法を用い、アユ脳から時計遺伝子CLOCKをコードするcDNAの部分クローンを得た。さらにリアルタイムPCRによるCLOCKのmRNA定量法を確立した。現在、他の時計遺伝子およびメラトニン合成酵素AANATのmRNA定量法を開発中である。また、アユ松果体を恒暗条件下で灌流培養し、タンパク質合成阻害剤(シクロヘキシミド)またはmRNA合成阻害剤(DRB)の存在下で松果体に光パルスを与え、メラトニン分泌のサーカディアンリズムの変化を調べた結果、光によるサーカディアンリズムの位相前進がシクロヘキシミドとDRBのいずれによっても阻害された。このことから生物時計の光情報受容能維持もしくは位相変化には新規のmRNAおよび蛋白質合成が必要であることが明らかになった。3.メラトニン受容体の分子生物学的解析縮重プライマーを用いたPCR法によりアユ脳に存在するメラトニン受容体のcDNAクローニングを試みているが、現在までのところメラトニン受容体をコードしていると考えられるcDNA断片は得られていない。
受容体型チロシンホスファターゼLARのインスリンレセプターチロシンキナーゼ制御

糖尿病の大多数を占めるインスリン非依存性糖尿病(NIDDM)の発症は、インスリン抵抗性が重要な成因と考えられている。インスリン抵抗性は、インスリンが合成・分泌され標的細胞のインスリンレセプターに結合した後、その作用が発現するまでのいずれの段階に破綻が生じても引き起こされる。よってNIDDMの発症機構解明、治療・診断薬の開発においてインスリンのシグナル伝達メカニズムを解明することが必要不可欠である。昨年度、インスリンシグナル伝達において、受容体型プロテインチロシンホスファターゼの1つであるleukocytecommon antigen-related(LAR)moleculeが、インスリン刺激によって自己チロシン燐酸化されたインスリンレセプターβ鎖のチロシン脱燐酸化を触媒することにより、インスリンの作用を遮断することを明かとした。このことはLARの酵素活性の異常な上昇がNIDDMの発症原因の1つとなる可能性を示すものである。そこで本年度は、LARに対するモノクローナル抗体の作製とその特異性を解析した。その結果、LARの触媒部位を認識するモノクローナル抗体の作製に成功した。さらに1つのモノクローナル抗体は、同じ受容体型チロシンホスファターゼに属するCD45をも認識することが明かとなった。このことはチロシンホスファターゼの相同性の高い部分、つまり活性中心をエピトープとしていることが推測される。今後、これらのモノクローナル抗体を用い、インスリンのシグナル伝達のさらなる解明のみならず、NIDDDMの発症診断ツールとしての応用を試みる。わが国での糖尿病の大多数を占めるインスリン非依存性糖尿病の発症原因を明らかにするためには、インスリンのシグナル伝達制御機構を解明する必要がある。このシグナル伝達にインスリンレセプターのチロシン燐酸化が重要な役割を演じていることが明らかにされている。しかしこの逆反応であるチロシン脱燐酸化に関しては明らかにされていなかった。本研究では、血球系以外の体細胞に広く発現している受容体型のプロテインチロシンホスファターゼであるLARが、インスリンレセプターの燐酸化チロシンを脱燐酸化することによってインスリンのシグナル伝達を制御していると考え解析を行った。その結果、次のようなことを明らかにすることが出来た。シンスリンとLARは定常状態で会合して存在している。インスリンがそのレセプターに結合するとβ鎖を速やかに自己チロシン燐酸化し、チロシンキナーゼ活性を上昇させる。この活性によりLARの細胞内ドメインであるP-subunitのチロシン燐酸化が行なわれる。一方、LARはチロシン燐酸化されたインスリンレセプターβ鎖を脱燐酸化することによりインスリンのシグナル伝達を解除する。さらにチロシン燐酸化されているLARのP-subunitをも自己チロシン脱燐酸化する。このインスリンレセプターの脱燐酸化は、LARのホスファターゼドメイン1により、またインスリンレセプターとの会合にはホスファターゼドメイン2が機能としていることが明かとなった。現在、LARのチロシン燐酸化部位の同定、ならびにチロシン燐酸化によるホスファターゼ活性の変化について検討中である。この研究はインスリン非依存性糖尿病の発症原因の解明への手掛かりを与えるものである。
低酸素誘導因子阻害剤のアディポネクチン高発現ベージュ細胞誘導を介した抗糖尿病作用

肥満における脂肪細胞の役割、特に白色脂肪細胞からベージュ脂肪細胞への変換やその役割について解析を行なった。培養脂肪細胞の脂肪細胞への分化過程において、低酸素誘導因子(HIF)の阻害剤を添加し、低酸素誘導因子を脂肪細胞で発現抑制すると、脱共役タンパク質(UCP1)の発現が上昇することが明らかとなった。これは、HIFの制御によって脂肪細胞の質および機能が変化することを示唆している。また、HIFを脂肪細胞特異的にノックアウトしたマウスにおいて、善玉アディポカインとして知られるアディポネクチンの血中濃度が上昇するが、培養脂肪細胞においても、分化誘導中の脂肪細胞にHIF阻害剤を添加するとアディポネクチンの発現が上昇することが明らかとなった。以上のことから、HIFの制御により、脂肪細胞が、エネルギー消費が向上し、アディポネクチンを高発現する脂肪細胞へと変化することが示唆された。また、肥満に伴う脂肪細胞のHIFの制御因子の探索を行い、リゾホスファチジン酸(LPA)が脂肪のHIFを発現上昇させることを見出した。マウスにLPAを投与すると、精巣上体脂肪組織においてHIFの発現上昇が観察された。また、MCP-1、IL-6といった炎症性サイトカインの発現上昇が生じることも明らかとした。これらの結果は、脂肪細胞にHIFが発現すると脂肪細胞のアディポカイン産生が異常を来たし、機能異常を引き起こすことを意味している。脂肪細胞からの炎症性サイトカインの発現は、脂肪組織の炎症惹起にとどまらず、全身の耐糖能異常やインスリン抵抗性の発現に関与していることが明らかとなっている。以上のことから、脂肪細胞におけるHIFの発現により肥満から糖尿病への進展に重要な役割を持つこと、HIFの抑制により脂肪細胞が抗肥満型の細胞に変化する可能性が示唆された。近年の研究により、脂肪組織の中にベージュ脂肪細胞と呼ばれる脱分極タンパク質(UCP-1)を発現しエネルギー消費を行う細胞が存在していることが明らかとなった。以前の我々の研究から、脂肪細胞の分化誘導時にHIF-1aの阻害剤3-(5'-hydroxymethyl-2'-furyl)-1-benzyli ndazole (YC-1)を投与すると、抗肥満・抗糖尿病に働くことが知られるアディポネクチンおよびUCP-1の発現が上昇することが明らかとなった。この結果は、分化誘導時にHIF-1aを制御すると脂肪細胞がベージュ細胞に分化することを示唆している。本年度の研究により、YC-1の処理により、脂肪細胞の分化に関与するperoxisome proliferator-activated receptor-gammaの発現も上昇することを見出した。HIF-1aは、脂肪細胞が分化する際に発現が上昇するが、YC-1は、この発現を分化初期の段階(day4)では抑制し、後期(day8-10)になると逆に促進することが明らかとなった。この分化後期で発現上昇したHIF-1aはウエスタンブロット上の分子サイズが大きいため、翻訳後修飾を受けていると予想される。また、YC-1を分化した脂肪細胞に添加した場合には、アディポネクチンの発現が減少した。しかし、UCP-1の発現は上昇したことから、アディポネクチンに対するYC-1の効果は、分化中と分化終了後の脂肪細胞とで異なることが考えられる。さらに、HIF-1aの活性化剤であるDimethyloxaloylglycineを、脂肪細胞の分化誘導時に添加した場合、分化効率が減少した。以上のことから、脂肪細胞におけるアディポネクチンやUCP-1の発現には、HIF-1aの制御が関与していることが考えられる。本研究は、低酸素誘導因子(HIF-1a)を脂肪細胞特異的に欠損したマウスは、肥満しても良好な耐糖能を示すこと、培養脂肪細胞(3T3-L1)をHIF-1a阻害剤である3-(5'-hydroxymethyl-2'-furyl)-1-benzyli ndazole (YC-1)存在下で脂肪細胞に分化させると、アディポネクチンおよび脱共役タンパク質(UCP-1)の発現が上昇することから、HIF-1aと脂肪細胞の分化や機能の関係を明らかにすることを目的としている。培養細胞を用いた解析から、HIF-1aによるアディポネクチン、UCP-1制御メカニズムを明らかにし、最終的には、HIF-1aの遺伝子改変マウスを使用して、目的を達成することを考えている。当初、初年度から遺伝子改変マウスを用いて解析を行う予定としていたが、遺伝子改変マウスを飼育する環境の整備が遅れたため、現在のところ、当該マウスを用いた解析は行えていない。そのため、培養細胞を用いた解析を先行して行っている状況である。培養細胞を用いた解析から、HIF-1a阻害剤YC-1によるアディポネクチンおよびUCP-1制御に関する結果、HIF-1aの翻訳後修飾に関わる情報、脂肪の分化に重要な役割を果たすperoxisome proliferator-activated receptor-gammaの発現変化に関する結果、HIF-1a活性化剤Dimethyloxaloylglycine (DMOG)が脂肪細胞の分化誘導を阻害するなどの結果が得られてはいるが、マウスを用いた解析が遅れていることから、進捗状況をやや遅れているとした。本研究は、低酸素誘導因子(HIF-1a)の脂肪細胞における役割、特にエネルギー代謝との関連について解析を行っている。現段階で、HIF-1a阻害剤である5-[1-(phenylmethyl)-1H-indazol-3-yl]-2-furanmethanol (YC-1)の存在下で脂肪細胞への分化を誘導すると、脱共役タンパク質(UCP-1)が発現誘導されることが明らかとなっている。

そこで、3T3-L1の脂肪への分化過程に変化があると考え、HIF-1aの脂肪分化に与える影響を解析したところ、これまでの結果より、3T3-L1細胞にYC-1を添加して脂肪細胞への分化誘導を促すと、脂肪分化に関与するとされるLipin1の発現が上昇することが明らかとなった。また、PPARganmmaの発現もYC-1添加により上昇することが明らかとなった。逆に、HIF-1aの活性化剤を添加すると、分化誘導は抑制された。これらの結果から、HIF-1aは、脂肪の分化の調節を行っていることが考えられる。また、分化後においては、HIF-1aの活性化は、Lipin1の発現を上昇させ、HIF-1aの阻害により、Lipin1の発現が減少することが明らかとなった。Lipin1は、脂質代謝の制御にも関わることが知られているため、HIF-1aはLipin1の発現を介して、脂肪の分化過程と分化終了後とで、異なる働きを担っていることが考えられる。パイロット実験の段階ではあるが、HIF-1aヘテロノックアウト(hKO)マウスに高脂肪食を15週間給餌した後、経口糖負荷試験、インスリン負荷試験を行ったところ、野生型マウスとhKOマウスで大きな違いが観察されなかった。本研究は、低酸素誘導因子(HIF-1a)の脂肪細胞における役割について解析を行っている。脂肪細胞特異的にHIF-1aをノックアウトしたマウスは、肥満はするものの良好な耐糖能を示すこと、培養脂肪細胞(3T3-L1)において、HIF-1a阻害剤である5-[1-(phenylmethyl)-1H-indazol-3-yl]-2-furanmethanol (YC-1)の存在下で脂肪細胞への分化を誘導すると、脱共役タンパク質(UCP-1)が発現誘導されることから、HIF-1aが脂肪細胞の機能、特にエネルギー代謝や熱産生に影響を及ぼすと考えられる。これまでの結果より、3T3-L1細胞にYC-1を添加して脂肪細胞への分化誘導を促すと、アシルグリセロール代謝に関与する酵素であり脂肪分化に関与するとされるLipin1の発現が上昇することが明らかとなった。また、脂肪に分化した後に、3T3-L1にYC-1を添加すると、Lipin1の発現が低下することが明らかとなった。これらの結果から、HIF-1aは、分化誘導時には分化の調節を行っており、分化後においては、脂質代謝の制御に関わるといったように、その役割が分化状況により変化することが考えられる。HIF-1aヘテロノックアウト(hKO)マウスに高脂肪食を15週間給餌した後、経口糖負荷試験、インスリン負荷試験を行ったところ、野生型マウスとhKOマウスで大きな違いが観察されなかった。しかしながら、マウスの組織を採取し、様々なタンパク質の発現について解析を行ったところ、骨格筋において乳酸脱水素酵素A (LDHA)の発現がhKOマウスにおいて上昇していることが明らかとなった。以上のように、培養脂肪細胞を用いた解析からは多くの結果が得られているが、HIF-1a欠損マウスを用いた解析が遅れているため、やや遅れていると判断した。
水代謝機構を標的とした新たなメニエール病のモデルと治療法の開発

メニエール病は内耳の水代謝に障害をきたし内リンパ水腫をきたすことが原因とされている。内耳の水代謝にはバゾプレッシンを介した水チャネル・アクアポリン2(AQP2)が関与している。最近発見されたアクアポリン11(AQP11)もAQP2と同様に内耳に発現することが知られているが、AQP11の内耳における機能は明らかになっていない。本研究ではAQP11ノックアウトマスの聴覚を測定するとともに組織学的に内耳を観察した。その結果AQP11ノックアウトマスでは野生型マウスに比べて、1550dBの閾値が高かった。しかし光学顕微鏡による組織学的研究では、内リンパ水腫は認められず、有意な形態的変化はなかった。メニエール病の本態は内リンパ水腫であることが明らかになっているが、現在その根本的治療法はない。近年、内リンパ水腫の形成にバゾプレッシンを介した水チャネル・アクアポリンが深く関与していることが明らかになった。過去の実験から、ストレスホルモンであるバゾプレッシンが、蝸牛血管条でV2レセプター(以下V2-R)に結合し、アクアポリン2(以下AQP2)が発現することにより、内リンパに水が輸送され内リンパ水腫が形成されことが明らかになっている。これに基づいて、本研究ではこの水代謝機構に基づいたメニエール病の動物モデルを作成し、さらに新たな治療法を開発することを目的とした。本研究では動物モデルとして、モルモットを使用した。内リンパ嚢の手術的に閉鎖し、34週間の飼育を行った後にバゾプレッシの投与を行い、内リンパ水腫のモデルを作成することを試みた。しかし実験中、手術や麻酔による動物の負荷が大きく、途中動物の死亡もありモデル動物の安定した作成ができなかった。AQP2は内耳や腎臓で重要な機能を果たしていることが明らかになっているが、近年他にも多くのアクアポリンが発見されている。この中でアクアポリン11(APQ11)は比較的新しく発見されたアクアポリンであり、内耳にも局在して、水代謝に関与していると考えられている。そこで当初の実験計画をあらため、下記の「今後の推進法策」にそって、同じく内耳に存在すると考えられているAPQ11の局在と機能を検索する実験に変更して研究をすすめることにした。水代謝機構を標的とした新たなメニエール病のモデルと治療法の開発を行うために、メニエール病の新たな動物モデルの作成を試みた。モルモットの内リンパ嚢を手術的に閉鎖した後、バゾプレッシンを投与した。また、動物モデルにおける平衡機能障害を評価するために眼振の観察を行うことを目的として、赤外線CCDカメラの作成を行った。内耳の水代謝にはバゾプレッシンを介した水チャネル・アクアポリン2(AQP2)が関与していることが明らかなっている。最近発見されたアクアポリン11(AQP11)もAQP2と同様に内耳に発現するとされているが、その局在の詳細や、AQP11の内耳における機能は明らかになっていない。本研究ではラットにおけるAQP11の局在部位を明らかにするとともに、AQP11ノックアウトマスの聴覚を聴性脳幹反応を用いて測定し、組織学的に内耳を観察した。その結果、AQP11はラット血管条と内リンパ嚢に局在が認められた。AQP11ノックアウトマスでは野生型マウスに比べて、1550dBの閾値が高かった。しかし光学顕微鏡による組織学的研究では、内リンパ水腫は認められず、蝸牛や血管条有意な形態的変化はなかった。本研究におけるAQP11ノックアウトマウスは明治薬科大学病態生理学、石橋賢一教授から供与された。医学、耳鼻咽喉科学、神経耳科学当初の計画にそった実験は、複数回数の麻酔や手術侵襲などによる動物の死亡が主な原因で、実験モデルが安定して作成できていない。現在のところ複数回の麻酔などによる動物の死亡が主な原因で、実験モデルが安定的に作成できていない。モデル作成のための操作手技と動物の管理が十分でないことが原因と思われる。赤外線CCDカメラによる眼振の観察を行うことは可能であったため、今後は解析方法を検討する必要がある。当初の実験計画による研究の進展は困難であると思われるため、動物と手法を変更のうえ内耳における水代謝機構の解明を行いたい。すなわち、すでに作成されているアクアポリン11(APQ11)ノックアウトマウスにおいて聴覚・平衡機能と内耳形態の変化に関する検討を予定している。

このマウスで聴覚機能を聴性脳幹反応(ABR)で測定した後、生体還流を行った後、内耳を採取して標本を作製し、HE染色で内耳形態と免疫染色によるAPQ11の局在を確認する。これらの結果を野生型マウスのものと比較検討する予定である。これによりAPQ11の内耳機能に及ぼす働きを明らかにすることができると考えている。モルモットによる実験モデル作成に努めるが、安定してモデルが作成できないと判断された場合には、以下のように実験計画の変更を行う。使用動物をラットとして、既に確立されている、バゾプレッシン皮下投与によりアクアポリン2(AQP2)を発現させることにより、内リンパ水腫モデル作成を行う。このモデルの鼓室内にバゾプレッシン投与30時間前にトルバプタンを投与した動物と同様に生理食塩水を投与した動物で、聴性脳幹反応(ABR)による聴力と免疫組織学的検討によりAQP2の発現を比較検討する。これによって当初の計画である、トルバプタン鼓室内投与の内リンパ水腫への効果を明らかにすることにより、メニエール病のあらたな治療法が開発されることが期待できる。実験が当初の予定通り進行していないため、組織学的実験のための物品費および成果発表のための旅費が予定通り使用されていないため。26年度、実験計画を変更するため、組織学的実験をすすめるに伴う動物や試薬の経費および学会発表のための経費にあてる予定である。上記のように実験計画が変更になった場合、実験動物による差と免疫組織学的検討による試薬が異なってくるため、試薬代金などに差が生じてくが、大きな金額の変更はないと思われる。
微生物燃料電池による水浄化発電システムの工業教育への導入

微生物燃料電池は土壌中などに生息している微生物が有機物を食べる際に発生する電子を電極を利用し、回収し発電する発電機である。常温で水中のゴミ(有機物)を分解して発電するため、浄水場で水の浄化をしながら発電可能な夢の発電システムである。そのため、学術論文の報告数は2003年度頃から急激に増加し続けており、多くの大学や研究施設において研究されるようになり将来の安心安全な発電技術及び水の浄化技術である。また。日本の将来の工業技術を支える工業高校生が学習するのに重要視すべき技術の一つであると考えられる。上記の意義を踏まえ、この研究ではMFCを生徒自身が課題研究及び放課後の課外活動等で取り組んだ。そしてこの新規発電システム開発が、宮城の創造的復興に必要な基礎的基本的技術とそれらを活用した創造性や課題解決力の育成に有効なことを明らかにすることを目的として実施した。具体的には、以下の様に実施し、成果を得た。1.フィールド調査で宮城及び隣県である山形県の様々な地点からスクリーニングを行い、様々な種類の電流生産菌をインキュベーターで培養して各種試験で確認し更に発生電力が大きい電流生産菌を探求できた。2.発生する電力を向上させるために様々な電極及び添加物(各種金属酸化物、有機物等)を使用して実際に汚れた水を浄化させながら発電させる事ができた。浄化された指標として目視及びCODを用いた。3.上記電流生産菌及び電極、添加物のうちの有望なものを使用したガラス容器製の小型装置を製作し、発生電力を測定した。良好な出力は得られなかったが、技術向上に役立った。4.得られた電力を使用した各種駆動試験を計画し、コストを含め、その具体的利用方法を検討できた。これら新規発電システムを開発することを通して、生徒の技術や意欲向上、創造性や課題解決力の育成に有効であったと考えられる。また。