hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
インピダンス式尿失禁予防モニタに関する開発研究とその装置の在宅ケアへの応用

1)新しい電極による検討:従来の電極に対して、人に優しく不快感を与えず、介護者が簡単に装着固定でき、かつ再現性のよい新しい電極の検討を行い、簡単に装着できて、皮膚との接触面が均一で安定する繊維式電極を試作した。再現性、安定性、装着性ともに極めて良いことが分かった。2)最適な検出電極位置の検討:超音波装置との同時計測により、膀胱の膨張特性と電極の各装置位置からのインピダンス変化を検討し、ほぼ性差なく測定できる位置を確認した。電流電極は両大腿基部、検出電極は腹部膀胱上部であった。3)呼吸性変動による検出方法の検討:膀胱内容量の増加に対する呼吸にともなう振幅値の変動分(ACDELTAZ)を測定し、排尿時期を従来の基底インピダンス値(Z_0)、定常インピダンスの変動分(DCDELTAZ)のみの判断だけではなく、一歩進んだ複合型として採用し、信頼性の向上を試み、排尿時期の検討を行い、自然貯尿実験では、貯尿開始から呼吸振幅値が次第に小さくなり、排尿直前に最も小さく排尿後は開始時と比較してほぼ元に戻った。このように呼吸振幅変化は貯尿の状態の関係をよく反映していた。4)アラームレベルの検討:寝た状態の貯尿量をモニターするため、膀胱内圧検査と同時測定して、その排尿時期の状態と被検者からの意思表示とから、その予知の可能性の検討を行い、またインピダンス変化からアラームレベルを決める上で個人差をなくすためにインピダンス変化の最大排尿意レベルを改めて100%とするインピダンス変化率として換算し、そのインピダンス変化率の6070%の範囲でアラームレベルを設定することにより、事前に失禁を防げることが予想でき、排尿予知の可能性が示唆された。1はじめに:インピダンス式尿失禁防止装置を開発する目的は膀胱内の貯尿量が測定できて、尿失禁が防止できる装置が実用化されることである.臨床での患者に使用する目的で開発された小型装置は発振周波数50KHZ、定電流値は、2Am(P-P)のlchの装置である。電流電極はガードル式電流電極を使用し、両大腿部基部に電流電極を固定する方式である.電圧電極は腹部の膀胱上部に装着している.膀胱のふくらみ法を知るために超音波診断装置で撮影し、膀胱の容積を計算した.2実験結果:1)今回、簡単に装置できるガードル式電流電極を使用することにより、皮膚との接触面が均一で安定する繊維式電極を試作したので、再現性、安定性、装着性ともに極めて良いことがわかった.2)新たに小型化な装置を開発し、前回の装置の約1/3のサイズまで縮小できた.3)自然貯尿及び排尿時の呼吸性変化(ACΔZ)と尿量変化との関係は貯尿状態をよく反映した.4)自然貯尿および排尿時期を予知するアラームレベルについて検討を行った結果、インピーダンス変化の6070%の範囲でアラームレベルを決めることにより排尿予知の可能性が示唆された.5)ベットの中での体動時の影響では、体動したあと抑臥位にもどった状態では再現性が大変良いことを認めた。6)テレメータを使用した長時間計測の基礎検討ではテレメータ方式を使用してデータを送信する時、雑音や基線のずれなどが認められないことを確認したので、長時間の計測を患者の自然体で行うことを現在、検討中である。7)体動により生ずる雑音の除去とZoとΔZのモニターに関する検討では患者の体動による雑音をパソコン装置のソフト上で認知させ、雑音をADボードで取りこみ、パソコンで処理して除去することにより、正しい貯尿状態および排尿開始時点をとらえる方法を検討中である。
数理科学における函数解析的研究

数学は今世紀の後半に入って急速な発展をしつつあるが、この10数年の間の発展は目醒ましいものがあり、特に、情報科学関連領域への数学の応用は著しい、この領域は従来の数学概念を越え、数理科学或いは情報数理科学と呼称する分野である。本研究では、この分野を函数解析的方法を駆使して、更に新たな領域に発展さすきっかけを作ることを目指した。これ等を順に概説する。(1)Fouricr解析の函数解析的展開。これはHilbcrt空間上の作用素代数の基本理論を用いて、Gelfand表現を示し、それをFouricr変換論に適用する。これにより調和解析の総べての基本定理を明らかにした。(2)この結果をRadon変換に適用し、それを用いて現代医療工学に於ける最新の成果「CTースキャナ-」の数理解析を展開した。我々の函数解析学は数学分野の研究者が全く考えも及ばない「CT」の数理の究明に関与し得ることを明らかにしたことになる。このことは我々が展開した数理科学に於ける先駆的研究成果である。(3)信号解析に於ける基本的手法は標本展開定理である。そこにおける主役は標本函数であり、その数学的取扱いを巡って函数解析を展開した。Formulationはvon Ncumann代数と同スペクトル理論である。この研究によって信号の数理が明確に解析できる。一方、Shannonによって発展させられたエントロピ-理論を光通信理論、遺伝子の解析、量子フラクタルの理論等に適用し、エントロピ-概念の有用性を論じた。それを次に概略する。(4)光通信理論の研究では、相互エントロピ-と量子チャンネルの構成法を基に、各種変調方式の伝送効率及び誤り確率等を函数解析的手法を用いて調べた。(5)遺伝子の情報論的解析に関しては、2種の生物のアミノ酸をコンピュ-タを用いて整列化して複合事象系を設定し、対称エントロピ-比によって生物の類縁度を測り系統樹を作成し、これを既存の系統樹と比較考察した。それを次に概略する。数学は今世紀の後半に入って急速な発展を示しつつあるが、この10数年の間の発展は目醒ましいものがあり、特に、情報科学関連領域への数学の応用は著しい。この領域は従来の数学観念を越え、数理科学と呼称する分野である。今年度は、この分野を函数解析的方法を駆使して、更に新たな領域に発展さすきっかけを作ることを目指した。(1)Fourier解析の函数解析的展開。これはHilbert空間上の作用素代数の基本理論を用いて、Gelfand表現を示し、それをFourier変換に適用する。(2)この結果をRadon変換に適用し、それを用いて現代医療工学に於ける最新の成果「CT-スキャナ」の数理解析を展開した。吾々函数解析学が数学分野の研究者が全く考えも及ばない「CT」の数理の究明に関与し得ることを明らかにしたことになる。このことは吾々の数字に於ける先駆的研究成果である。Formulationはvon Neumann代数と同スベクトル理論である。一方、Shannonによって発展させられたエントロピ-理論を光通信理論、遺伝子の解析、量子フラクタル理論等に適用し、エントロピ-概念の有用性を論じた。

それを次に概略する。(4)光通信理論の研究では、相互エントロピ-と量子チャンンネルの構成法を基に、各種変調方式の伝送効率及び誤り確率等を函数解析的手法を用いて調べた。(5)遺伝子の情報論的解析に関しては、2種の生物のアミノ酸をコンピュ-タを用いて整列化して複合事象系を設定し、対称エントロピ-比によって生物の類縁度を測り系統樹を作成し、これを既存の系統樹と比較考察した。数学は今世紀の後半に入って急速な発展をしつつあるが、この10数年の間の発展は目醒ましいものがあり,特に,情報科学関連領域への数学の応用は著しい.この領域は従来の数学概念を越え,数理科学或いは情報数理科学と呼称する分野である.本研究では,この分野を函数解析的方法を駆使して,更に新たな領域に発展さすきっかけを作ることを目指した.これ等を順に概説する.(1)Fourier解析の函数解析的展開.これはHilbert空間上の作用素代数の基本理論を用いて,Gelfand表現し,それをFourier変換論に適用する.これにより調和解析の総べての基本定理を明らかにした.(2)この結果をRadon変換に適用し,それを用いて現代医療工学に於ける最新の成果「CTースキャナ-」の数理解析を展開した.我々の函数解析学は数学分野の研究者が全く考えも及ばない「CT」の数理の究明に関与し得ることを明らかにしたことになる.このことは我々が展開した数理科学に於ける先駆的研究成果である.(3)信号解析に於ける基本的手法は標本展開定理である.そこにおける主役は標本函数であり,その数学的取扱いを巡って函数解析を展開した.Formulationはvon Neumann代数と同スペクトル理論である.この研究によって信号の数理が明確に解析できる.一方,Shannonによって発展させられたエントロピ-理論に光通信理論,遺伝子の解析,量子フラクタルの理論等に適用し,エントロピ-概念の有用性を論じた.それを次に概略する.(4)光通信理論の研究では,相互エントロピ-と量子チャンネルの構成法を基に,各種変調方式の伝送効率及び誤り確率等を函数解析的手法を用いて調べた.(5)遺伝子の情報論的解析に関しては,2種の生物のアミノ酸をコンピュ-タを用いて整列化して複合事象系を設定し,対称エントロピ-比によって生物の類縁度を測り系統樹を作成し,これを既存の系統樹と比較考察した.
仮想現実空間における3次元手書き図形認識法の開発

1.概要2次元平面上の幾何曲線認識法であるFSCIの理論を3次元に拡張し、仮想現実環境下における3次元の手書き描画動作によって3次元空間上の幾何曲線を直接的に入力する手法を開発した。その結果、3次元空間上のワイヤーフレームモデルを構成する際に必須となる7種類の空間曲線プリミティブの全てを空間における3次元的な描画動作を元に認識させることが可能であることが確かめられた。2.実施項目(1)FSCIの3次元化従来のFSCIにおける「2次元ファジィスプライン曲線」の概念を「3次元ファジィスプライン曲線」へ拡張し、空間曲線としての「線分」、「円」、「円弧」、「楕円」、「楕円弧」、「閉じた自由曲線」、「開いた自由曲線」を全て認識することのできるアルゴリズム3D-FSCIを開発した。ここで、我々の提案する「ファジィスプライン曲線」による統一的な手書き曲線の取扱いが3次元への自然な拡張に有効であることが示された。(2)3次元手書き図形認識システムの試作3D-FSCIアルゴリズムを、グラフィックワークステーション(本補助金による設備備品)上の仮想現実環境に実装し、さらに超音波3次元マウス(本補助金による設備備品)を動作させることにより、空間での描画動作にリアルタイムに反応して3次元空間曲線プリミティブを認識するシステムを構築しその動作を確認した。(3)認識特性の評価試作した3次元手書き図形認識システムの認識特性を評価した結果、基本的に従来の2次元FSCIと同程度の高い認識率が得られ、3次元の曲線入力ヒューマンインタフェースとして実用的な基本性能が得られることが確かめられた。ただし、今回の設備では3次元立体視による視覚へのフィードバックが実現できなかったため「手書き曲線を閉じる」などの動作に困難が生じ、特に閉曲線と開曲線の間の弁別性能に問題が残った。
植物由来多糖ヒドロゲルの水分蒸発と性能安定性

様々なマメ科植物由来多糖-水系および多糖ヒドロゲルの熱的性質を検討した。示差走査熱量分析(DSC)を用いて、植物由来多糖である各種ガラクトマンナンおよびサイリウムシードガム-水系の相図を確立した。凍結-解凍法による各種ガラクトマンナン多糖のゲル化機構を明らかにした。さらに、分子量の異なるサイリウムシードガムのゲル化機構およびゲル-ゾル転移を検討した。以上の結果から、植物由来多糖が様々な特性を有することが明らかとなった。マメ科植物から抽出されるガラクトマンナンは、マンノース主鎖にガラクトース側鎖を有する化学構造である。フェヌグリークガム、グアーガム、タラガム、ローカストビーンガム、カシアガムと側鎖頻度の異なるガラクトマンナン多糖ヒドロゲルの水分蒸発機構および性能安定性の検討を行なった。ガラクトマンナン多糖はその水溶液を冷却してもゲル化しないが、ローカストビーンガムおよびカシアガム水溶液は凍結-解凍を繰り返すとヒドロゲルを形成した。しかし、フェヌグリークガム、グアーガム、タラガムは凍結-解凍を繰り返してもゲル化しなかった。ローカストビーンガムおよびカシアガム水溶液の凍結時の冷却速度を変化させると、得られるゲルの物性が異なることを水中での熱機械分析(TMA)で明らかにした。また、側鎖頻度の異なるガラクトマンナン多糖とκ-カラギーナンを混合して冷却し、ゲル化させると、側鎖頻度の低いガラクトマンナンとκ-カラギーナンには相乗効果が認められたが、側鎖頻度の高いガラクトマンナンには混合による相乗効果は認められなかった。これらの結果から、側鎖頻度によりゲル形成能が異なることが分かった。側鎖頻度の異なるガラクトマンナン多糖-水系の示差走査熱量分析(DSC)を行なうと、ガラス転移温度は水分率の増加とともに初期に急激に低下し、その後、極小値を示し、やや増加し、一定値に収束した。この極小値を示す水分率とガラス転移温度はガラクトマンナン多糖の側鎖頻度に依存した。また、不凍水量もガラクトマンナン多糖の側鎖頻度に依存した。以上の結果から、ガラクトマンナン多糖は側鎖頻度により高次構造が異なり、ゲル形成能が異なることが分かった。以上の結果から、ガラクトマンナン多糖は側鎖頻度により高次構造が異なることが分かった。側鎖頻度の異なるガラクトマンナンを用いて、ゲル形成能を明らかにし、さらに示差走査熱量分析装置でその水の状態と高次構造を明らかにしたため。ガラクトマンナン多糖およびその他の植物由来多糖(サイリウムシードガム、タマリンドシードガム等)を用いて、示差熱熱重量同時測定装置を用いた水分蒸発機構の測定法を検討する。示差走査熱量分析の結果と示差熱熱重量同時測定の結果の関係を検討する。実験消耗品(熱分析用試料容器、ガラス器具、試薬など)を購入する。熱分析に使用する液体窒素を購入する。研究成果を国内学会(横浜、東京)および国際会議(大阪)で発表する為の国内旅費として使用する。
樹木の水分動態シミュレーション・モデルの構築に関する研究

樹木の水分動態ならびに水分生理学上の特性を明らかにし、さらに森林を対象として水分動態を予測するシミュレーション・モデルを構築することを目的として、本研究を実施した。樹木における葉の水分特性、すなわち、葉の相対含水率と水ポテンシャル、圧ポテンシャル、浸透ポテンシャル等との関係の季節変化を明らかにするために、我が国西南地域で主要な樹種であるクロマツ、ヒノキ、スギ、マテバシイ、コジイの5樹種について、P-V曲線法によって計測をおこなった。また、水分動態を考察する上で単位土壌容積当りの根系長(根系密度)の分布は重要でありながら、その測定例が少ない。そこで、クロマツ林を対象にサンプリング法によって、根径区分毎の根系密度の分布を調べた。根株内を除外すれば根系は土壌60cmの深さまでに分布し、その密度はスギ林の場合とあまり大きな違いはみられなかった。また、葉のコンダクタンスと蒸散および光合成との関係を、切り枝法によって計測した結果、葉の乾燥によっていずれの特性値も低下するが、葉内のCO_2濃度は僅かに増加することから、葉のコンダクタンスが光合成を抑制することにより、光合成の低下が葉のコンダクタンス、蒸散を抑制することが明らかになった。またP-V曲線法で求めた葉の水分特性値を利用して、葉のコンダクタンスと相対含水率、水ポテンシャル、圧ポテンシャルとの関係を検討した。これによって、葉のコンダクタンスと葉の水分状態との関係を定式化することができた。最後に成木のクロマツ個体の葉のコンダクタンス、蒸散、葉の水ポテンシャル、幹内の蒸散流速の測定などの水分動態を計測し、成木の日蒸散速度を決定した。同時に、苗木で測定した葉のコンダクタンスと気象環境との関係を関数で表わし、これを野外の成木に適用することで、気象測定値からかなり高い精度で葉のコンダクタンスおよび蒸散を推定できることを明らかにした。本研究は,水分動態にとって重要な外的,内的要因を特性の異なる樹種や品種について調べ,自然状態の水分動態を予測するシミュレーション・モデルを構築するとともに,根における水分吸収の機構について解析をおこない樹木が遺伝的にもつ各種の特性が水分動態,ひいては光合成ならびに生長にどのように関与するかを検討するために,実施したものである.本研究は2年間で行なう研究であり,初年度では,次の項目について研究を行なった.1.樹木における葉の水分特性の季節変化:耐乾性の異なる樹種として,クロマツ,ヒノキ,スギ,マテバシイ,コジイを対象に, P-V曲線法を使用して,葉の相対含水率と水ポテンシャル,圧ポテンシャル,浸透ポテンシャルとの相互の関係の季節変化を調べた.また,クロマツでは,生育場所と葉の水分特性との関係を調べた.その結果,水分特性の変化は樹種間,季節間ともに比較的小さいことを明らかにした.2.葉のコンダクタンスに及ぼす内外環境の影響:葉のコンダクタンスに影響する要因として,クロマツ葉について,気温,大気-葉間の水蒸気密度落差,照度,土壌水ポテンシャルの影響について測定した.これらの関係を数量的に表示する方法について検討した.3.樹幹各部位の水ポテンシャル,蒸散流速,および通水抵抗:ヒノキを対象に,樹幹各部位の水ポテンシャル,蒸散流速を計測し,通水抵抗の日変化を調べた結果,スギの場合と異なり,流速によって,幹の通水抵抗が変動する傾向が得られた.4.水ポテンシャル測定における断熱法の確立:幹内の水ポテンシャル計測精度を高めるために,樹幹部の断熱法について,伝熱工学的検討をおこないこれまで以上の断熱効果をあげることができた.樹木の水分動態ならびに水分生理学上の特性を明らかにし、さらに森林を対象として水分動態を予測するシミュレーション・モデルを構築することを目的として、本研究を実施した。
自己増殖性RNAの構築によるRNAゲノムの研究

大腸菌RNAファージのRNA複製酵素遺伝子を利用して、最も単純な自己増殖性RNAゲノムの構築を試みた。このために、RNAファージQβのRNA複製酵素(レプリカーゼ)β-サブユニット遺伝子をMDV-1 RNA内部に挿入した、キメラRNAの作製を行った。β-サブユニットは触媒機能を持つこと、MDV-1 RNA自身がQβレプリカーゼに対して非常に高い鋳型活性を持つこと、そしてMDV-1 RNAの複製にはβ-サブユニットと2種類の宿主因子だけでよいことから、この系は本研究目的に適していると判断した。以下の要領で実験を行った。1.キメラクローンの作製:QβファージRNAのクローン化cDNAを鋳型にして、リポソーム結合部位を含めたβ-サブユニット遺伝子全領域をPCR法で増幅した。この増幅DNA断片を、MDV-1 cDNAを持つプラスミドに制限酵素部位を利用してクローニングした。2.細胞内でのレプリカーゼ発現:細胞内でMDV-1/β-サブユニット・キメラRNAの転写を誘導して、レプリカーゼ発現を検討した。上記1のプラスミドを持つ大腸菌の溶菌液を用いてMDV-1 RNAの複製を調べたが、同RNAは増幅しなかった。また、β-サブユニット蛋白質合成も確認できなかった。原因として、RNA転写はT7RANポリメラーゼによって開始される実験系であるが、同酵素の誘導が不十分であった可能性が考えられた。今後の課題として、試験管内で転写合成したキメラRNAを用いて、メッセンジャーRNA活性およびレプリカーゼに対する鋳型RNAを検討する必要がある。
熱刺激による新たな筋萎縮予防方法の開発に関する実験的研究

Heatshock protein (HSP) 70は,アミノ酸の新生ポリペプチド鎖の伸長と正しい折り畳みを介助する分子シャペロン機能があり,熱刺激によって筋細胞内にHSP70を多量に誘導できれば,結果的にタンパク質合成が促進され,筋萎縮の予防にも効果が期待できる.そこで,ラットを用い1週間の後肢懸垂(HS)よって遅筋線維であるヒラメ筋と速筋線維である長指伸筋に廃用性筋萎縮を惹起し,その過程で毎日60分問,42°Cの温水浴によって後肢に熱刺激を負荷し,廃用性筋萎縮の進行抑制効果を筋線維タイプ別に検討した.その結果,熱刺激は筋細胞内でのHSP70の誘導を促進し,遅筋線維のタイプI線維,遅筋・速筋線維の中間型であるタイプIIA線維の廃用性筋萎縮の進行抑制に効果があるが,速筋線維のタイプIIB線維のそれには効果が得にくいことが明らかとなった.一方,熱刺激の負荷によるHSP70の効果を臨床応用するとなれば,その誘導方法に検討の余地を残していた.つまり,高齢や臥床中の症例に温水浴や先行研究にある全身加温を適用することは難しく,局所的に骨格筋を熱刺激する方法の効果を明らかにする必要があった.そこで,ラットを用い1週間のHSの過程で毎日60分間,42°Cの温水浴によって熱刺激を負荷する温水浴群と同条件のもとに電気熱プレートで熱刺激を負荷するプレート群のヒラメ筋の廃用性筋萎縮の進行抑制効果を比較検討した.実験開始時の体重と終了時の体重を比較すると温水浴群のみ顕著に減少し,ヒラメ筋の相対重量比やタイプI・II線維の筋線維径は温水浴群,プレート群ともにHSのみの群(HS群)より有意に高値で,プレート群のタイプI線維の筋線維径は温水浴群のそれより有意に高値であった.また,HSP70含有量は温水浴群,プレート群ともにHS群より有意に高値で,この2群間には有意差を認めなかった。したがって,電気熱プレートといった局所的な熱刺激の負荷方法でも,骨格筋にHSP70を誘導でき,全身への影響を考えると臨床上有用と考えられた.従来から,下肢骨格筋萎縮の予防・治療には荷重や運動負荷など,抗重力位での筋収縮の惹起が重要とされているが,臥床中,あるいは臥床時間の長い高齢障害者に実施することは困難で,臨床効果もほとんど認められていない,そこで,研究代表者は筋収縮を惹起する方法以外に筋萎縮を予防する方法を動物モデルを用いて開発できれば上記の課題解決の糸口になると考え,諸家の先行研究を参考に約42°Cの熱刺激を筋細胞に暴露する方法に着目してきた.すなわち,熱刺激によって筋細胞内に発現するHeat shock protein 70(HSP70)はアミノ酸の新生ポリペプチド鎖の伸長と正しい折り畳みを介助する分子シャペロンとしての機能があるため,熱刺激によって筋細胞内にHSP70を多量に発現させ得れば,結果的にタンパク質合成が促進され,筋萎縮の予防にも効果が期待できる.ただ,筋細胞内のHSP70含有量は潜在的に遅筋線維に多く,速筋線維には少ないとされ,熱刺激による筋萎縮の予防効果も筋線維タイプによって異なる可能性がある.そこで本年度は,ラットを用い1週間の後肢懸垂(HS)よって遅筋線維であるヒラメ筋と速筋線維である長趾伸筋に廃用性筋萎縮を惹起させ,その過程で毎日60分間,約42°Cの温水に後肢を浸潰する方法で熱刺激を負荷し,廃用性筋萎縮の進行抑制効果を検討した.HSの過程で熱刺激を負荷したHS&Heat群は両筋とも筋湿重量,相対重量比,タイプI・IIA線維の筋線維径,ならびにHSP70含有量がHSのみを行った群(HS群)より有意に高値であったが,長趾伸筋のタイプIIB線錐の筋線維径はHS群との間に有意差を認めなかった.したがって,熱刺激は筋細胞内でのHSP70の発現を促し,遅筋線維のタイプI線維,遅筋・速筋線維の中間型であるタイプIIA線維の廃用性筋萎縮の進行抑制に効果があるが,速筋線維のタイプIIB線維のそれには効果が得にくいことが示唆された.Heat shock protein (HSP) 70は,アミノ酸の新生ポリペプチド鎖の伸長と正しい折り畳みを介助する分子シャペロン機能があり,熱刺激によって筋細胞内にHSP70を多量に誘導できれば,結果的にタンパク質合成が促進され,筋萎縮の予防にも効果が期待できる.そこで,ラットを用い1週間の後肢懸垂(HS)よって遅筋線維であるヒラメ筋と速筋線維である長指伸筋に廃用性筋萎縮を惹起し,その過程で毎日60分問,42°Cの温水浴によって後肢に熱刺激を負荷し,廃用性筋萎縮の進行抑制効果を筋線維タイプ別に検討した.その結果,熱刺激は筋細胞内でのHSP70の誘導を促進し,遅筋線維のタイプI線維,遅筋・速筋線維の中間型であるタイプIIA線維の廃用性筋萎縮の進行抑制に効果があるが,速筋線維のタイプIIB線維のそれには効果が得にくいことが明らかとなった.一方,熱刺激の負荷によるHSP70の効果を臨床応用するとなれば,その誘導方法に検討の余地を残していた.つまり,高齢や臥床中の症例に温水浴や先行研究にある全身加温を適用することは難しく,局所的に骨格筋を熱刺激する方法の効果を明らかにする必要があった.

そこで,ラットを用い1週間のHSの過程で毎日60分間,42°Cの温水浴によって熱刺激を負荷する温水浴群と同条件のもとに電気熱プレートで熱刺激を負荷するプレート群のヒラメ筋の廃用性筋萎縮の進行抑制効果を比較検討した.実験開始時の体重と終了時の体重を比較すると温水浴群のみ顕著に減少し,ヒラメ筋の相対重量比やタイプI・II線維の筋線維径は温水浴群,プレート群ともにHSのみの群(HS群)より有意に高値で,プレート群のタイプI線維の筋線維径は温水浴群のそれより有意に高値であった.また,HSP70含有量は温水浴群,プレート群ともにHS群より有意に高値で,この2群間には有意差を認めなかった。したがって,電気熱プレートといった局所的な熱刺激の負荷方法でも,骨格筋にHSP70を誘導でき,全身への影響を考えると臨床上有用と考えられた.
GTPase活性化タンパク質ArfGAPは「出荷審査」を行うか？

申請者はゴルジ体で機能するCOPI小胞形成過程においてArfGAPが積み荷の「出荷審査」をする重要な分子であることを見出した。現在はその発見を発展させ,より複雑なポストゴルジの輸送におけるArfGAPの「出荷審査」の機能を研究している。その過程でポストゴルジの重要なコートタンパク質AP-1が関与する止血因子von Willebrand Factor(vWF)の分泌顆粒形成にArfGAPが関与することを見出した。本研究ではvWFの輸送におけるArfGAPの機能を明らかにし,さらにvWFの輸送にCOPIの「出荷審査」モデルが適用できるかどうか検証する。
核磁気共鳴法による励起子絶縁相の検証：コバルト酸化物を舞台として

半金属やバンドギャップが小さな半導体において、生じた電子-ホールがクーロン引力で互いに束縛しあうことで量子的な対凝縮を起こすという、いわゆる「励起子相」の存在は理論的に古くから予言されており、豊富な物理が期待されている。本研究では、「励起子相」が現出しているとされる候補物質の一つ、Pr0.5Ca0.5CoO3を中心としたコバルト酸化物を対象に、核磁気共鳴(NMR)を行うことでその微視的な電子状態を明らかにし、最終的には「励起子相」の実在を実験的な立場から証しようとするものである。
難治性脳疾患の画期的治療薬の開発基盤の構築-GIRKチャネルを標的にして

成果の概要は以下のとおりである。1)GIRKチャネル(Gタンパク質共役型内向き整流性Kイオンチャネル)を遮断する作用をもつチペピジンは、治療抵抗抵抗性うつ病モデル、パーキンソン病モデル、さらに強迫性症候群モデルに対して、鎮咳有効量で、かつ新規のメカニズムでこれらの症状を強く改善した。また、チペピジンはGIRKチャネルに対して比較的高い選択性をもち、クロペラスチンはGIRKチャネルと分子レベルで相互作用していることがわかった成果の概要は以下のとおりである。また、チペピジンはGIRKチャネルに対して比較的高い選択性をもち、クロペラスチンはGIRKチャネルと分子レベルで相互作用していることがわかったGIRKチャネルを標的にした難治性脳疾患の画期的治療薬の開発基盤を構築するために、薬理学的、神経化学的、電気生理学的、分子生物学的研究を展開し、以下の成績を得た。1.GIRKチャネル活性化電流抑制作用をもつクロペラスチン(CP)は薬用量で難治性うつ病モデル動物の症状を改善した(特願2008-077752)。2.マイクロダイアリシス解析の結果、CPは脳内ドパミンおよびセロトニンレベルを上昇させた(特願2008-077752)。3.脳梗塞ラットの排尿障害に対するCPの改善作用は、ドパミンD_2受容体プロッカーとの併用により著明に増強された。また、CPとドパミンD_1受容体プロッカーとの併用は、CPの排尿障害改善作用をほぼ完全に抑制した。4.CPのGIRKチャネル活性化電流抑制作用は光学活性体の間で差はなかった。脳に多いGIRK1/2と心臓に多いGIRK1/4の発現型において、CPのチャネル活性化電流における作用の強さは変わらなかった。CPとGIRKチャネルとの相互作用部位をNMRにより解析した結果、R229、V303、C310の3つの部位で大きな化学シフトが観察された。これらの部位の点変異体を卵母細胞に注入して機能を解析した結果、CPのGIRKチャネル活性化電流抑制作用は抑制された。5.IRKチャネルの4つのサブユニットの中で、GIRK2サブユニットのコンデイショナルノックアウトマウスの作成に着手した。まず、標的exon4aの両端にloxP配列を挿入するための、ターゲッテングベクターの構築を行った。このターゲッテングベクターをES細胞に導入して、ベクターの導入クローン合計672個についてPCR法、サザンブロット法により組み換え体の解析を行ったが、本年度の時点で組み換え体を検出できなかった。GIRKチャネルを標的にした難治性脳疾患の画期的治療薬の開発基盤を構築するために、薬理学的、神経化学的、電気生理学的、分子生物学的研究を展開し、以下の成績を得た。1)GIRKチャネル活性化電流抑制作用をもつクロペラスチンに加えて、チペピジンも治療抵抗抵抗性うつ病モデルにおいて新規抗うつ様作用をもつ。また、この作用は鎮咳有効量で発現した。2)この作用は微量のチペピジンの脳室内投与によっても発現した。3)クロペラスチンの新規抗うつ様作用は、セロトニン枯渇薬のPCPA処置では有意な影響を受けなかったが、カテコールアミン枯渇薬のAMPT処置により減弱した。また、GIRKチャネルに共役している各種神経伝達物質の拮抗薬や作動薬では、ほとんど影響を受けなかったが、ACTH反復投与による海馬ブルココルチコイド受容体mRNAの発現量の低下を回復させた。4)in vivoマイクロダイアリシスでの検討の結果、クロペラスチンやチペピジンは内側前頭皮質におけるセロトニン、ノルアドレナリンおよびドパミンのレベルを増加させた。セロトニンおよびドパミンの増加はPCPA処置によりともに減弱した。AMPT処置はクロペラスチンによるドパミンの増加を抑制したが、セロトニンの増加には影響しなかった。4)GIRKチャネル阻害作用をもつ薬物は従来の抗うつ薬と異なり側座核のドパミンレベルを上昇させた。5)5)クロペラスチンは側座核へ投射しているドパミン神経の起始核である腹側被蓋野のニューロンのGIRKチャネル活性化電流を抑制した。6)NMR解析の結果、クロペラスチンはGIRK_<CP>のGln227、Glu300、Cys310を含む細胞内ポアに結合することが示唆された。チペピジンを始めとするGIRKチャネル阻害作用をもつ薬物の難治性脳疾患モデルに対する作用とそのメカニズムに関する研究を行い、以下の成績を得た。1、GIRKチャネル阻害作用を持つチペピジンは、従来の抗パーキンソン病治療薬と異なり、オキソトレモリン誘発振戦およびハロペリドール誘発カタレプシー、カテコールアミン合成阻害剤AMPT誘発カタレプシーのすべてのモデルにおいてそれらの症状を用量依存的に抑制した。また、6-OHDAによる片側線条体破壊ラットにおいて、チペピジンは、ドパミン遊離作用をもつメタンフェタミンと同様に、破壊側と同側方向への旋回行動を誘発した。マイクロダイアリシス法において、チペピジンの腹腔内投与は線条体のドパミンレベルを増加させた。

2、チペピジンは強迫性症候群の治療薬のスクリーニングに用いられるビー玉隠し行動を従来の治療薬に比べて最も強い活性で抑制した。3、チペピジンは従来の抗うつ薬と同様に扁桃核のc-Fos様タンパク質の発現レベルを増加させたが、従来の抗うつ薬と異なり、側坐核や腹側被蓋のレベルも増加させた。4、チペピジンのGIRKチャネル阻害作用に対する選択性をCOS細胞を用いて電気生理学的に検討した結果、チペピジンはTREKチャネルに対して高い活性を示さないことがわかった。5、NMR解析の結果、GIRK1細胞内ドメイン4量体とクロペラスチン1分子が1:1で相互作用しており、その部位はQ227、E300、c310の3残基であることが示唆された。また、この3残基と、その近傍の1302および3残基から離れた部位のQ311、D319の点変異体GIRK1を用いて電気生理学的に検討した結果、クロペラスチンは、GIRK1の細胞内、特にボアを形成しているE300、I302、C310、Q311と相互作用していることが示唆された。
角膜実質瘢痕形成における実質細胞分化転換誘導因子とアクチン重合関連タンパクの検討

アクチン重合関連タンパク質Palladinの角膜実質における発現について検討した。Palladinは,瘢痕形成性疾患や角膜実質の創傷治癒過程において,α平滑筋アクチン(αSMA)と共発現していた。培養角膜実質細胞をTGFβで刺激すると,サブタイプである140kDa Palladinが濃度依存性に発現し,またTGFβのシグナル伝達を阻害することによりその発現が抑制された。RNA干渉現象を用いてPalladinの発現を抑制した角膜実質細胞株において,TGFβ刺激によるαSMAの発現も抑制され,その収縮も抑制された。Palladinは,角膜実質における瘢痕形成に関与していることが示唆された。本年度は,角膜実質および角膜実質細胞におけるアクチン重合関連タンパクPalladinの発現およびTGFβに対する反応性を検討した。角膜実質において,瘢痕形成を起こすとその部位は混濁し,視力の妨げとなる。瘢痕形成部位では,角膜実質細胞が筋線維芽細胞に分化転換することが知られており,α-平滑筋アクチン(αSMA)がそのマーカーとなる。そこで,ヒト角膜検体における瘢痕形成部位におけるαSMAおよびPalladinの発現を検討した。ヒト疾患角膜のうち,瘢痕形成を起こす円錐角膜急性水腫検体において,瘢痕形成部位にαSMA陽性細胞の発現を確認した。同一検体において,筋線維芽細胞発現し瘢痕形成をしている部位周囲位にPalladinの発現が認められた。これらの結果から,瘢痕形成を起こす部位において,Palladinが発現していることが確認できたため,培養細胞における発現を検討した。培養ヒト角膜実質細胞をTGFβで刺激すると,TGFβの濃度依存性にαSMAの発現が増加した。αSMAの発現と同様に,培養角膜実質細胞におけるPalladinの発現も増加していた。また,培養角膜実質細胞をTGFβ刺激し,経時的にαSMAとPalladinの発現を検討すると,TGFβ刺激開始24時間後よりαSMAとPalladinの発現が亢進した。これらのことより,αSMA陽性筋線維芽細胞の発現とPalladinの発現はTGFβにより連動して制御されていると考えられた。角膜実質細胞は,種々の刺激により線維芽細胞または筋線維芽細胞へとその表現型を変化させ,アクチン重合を進め分化転換を行う。アクチン重合に関与するタンパク質の一つであるPalladinの発現について検討した。角膜実質に切創を作成した創傷治癒モデルにおけるPalladinおよびα平滑筋アクチン(αSMA)の発現を免疫染色法で検討した。正常ヒト角膜実質より採取した培養ヒト角膜実質細胞を対象とした。TGFβ刺激およびMAPK系シグナルの阻害剤によるPalladinの発現の濃度依存性変化,経時的変化をウェスタンブロッティング法及び細胞形態を観察評価した。また,siRNAでPalladin発現を抑制しその動態を評価した。切創作成後72時間より1週間にわたり,切創の最深部にαSMAが発現し,Palladinも共局在していた。培養ヒト角膜実質細胞を用いた検討では,角膜実質細胞には90kDaのPalladinが発現していたが,TGFβ刺激により90kDaに加え140kDaのPalladinが発現した。TGFβの濃度依存性に140kDaのPalladinの発現が亢進し,その発現はαSMAの発現が亢進する24時間ごろよりみられた。MEK1およびp38を阻害しTGFβ刺激しても,140kDa Palladin及びαSMAの発現は低下した。siRNAを用いてPalladinの発現を抑制すると,TGFβ刺激を行っても140kDa PalladinおよびαSMAの発現は抑制された。TGFβ刺激によるαSMA発現に140kDa Palladinが関与していることが示唆された。アクチン重合タンパクPalladinが,ヒト角膜において発現するかどうかを確認した。角膜移植時に得られたヒト疾患角膜(水疱性角膜症4例,角膜白斑4例,円錐角膜1例)および正常ヒト角膜5例におけるPalladinの発現を免疫染色法を用いて評価した。また,同じ検体におけるα-smooth muscle actinの発現も検討し,Palladinとの共発現についても検討した。水疱性角膜症においては3/4例,角膜白斑3/5例,円錐角膜1/1例にpalladinの発現が見られ,水疱性角膜症3例角膜白斑2例ではα-smooth muscle actinが共発現していた。正常ヒト角膜においてはPalladinの発現は見られなかった。今回の検討で,瘢痕形成をきたすヒト疾患角膜において,アクチン重合関連タンパク質palladinが発現すること,その発現はα-smooth muscle actinと高頻度に共発現することが明らかになった。

Palladinは,角膜実質における瘢痕形成に関与していることが示唆された。in vivoモデルにおける標的タンパク質の検出およびその創傷治癒過程における変化の検出を完了している。また,in vitroの系を用いて,タンパク質レベルおよび遺伝子レベルの発現変化の検出まで進行している。眼科学今後は,ヒト疾患角膜を採取し,免疫組織学的に疾患角膜における標的タンパク質の発現の検討を行う。また,培養細胞を用いてPalladin発現の制御に関する研究を行う。ヒト検体におけるPalladinの発現およびヒト角膜実質細胞における発現はこれまで報告がなく,我々が当初設定した目標を達成していると考える。当該年度の研究は順調に進行した。ヒト検体における評価を行う必要性が生じたが,ヒト検体の採取に時間がかかるため,次年度にまたがって研究を行うこととし,当該年度で確保していた予算を次年度に繰り越した。培養ヒト角膜実質細胞におけるPalladin発現をより詳細に検討する。TGFβ刺激によりPalladinの発現が亢進することが確認できたので,TGFβ刺激を制御することでPalladinの発現が変動するかを検討する。TGFβシグナルを抑制することでαSMAやPalladinの発現が変化するかどうかを検討する。また,Palladinの発現を抑制することでαSMAの発現が変化するかどうかを,遺伝子レベルでPalladinの発現を制御して検討する。ヒト検体採取を行い,免疫組織学的に検討を行う。研究自体はおおむね順調に進んでいる。そのことから試薬購入費が予定より低額に抑えられたため,次年度使用額が生じた。次年度は,TGFβシグナル阻害実験及びRNA干渉実験を予定しているため,平成26年度の試薬購入費と併せて使用する。
宿主や繁殖様式の変化が介在した全寄生植物キヨスミウツボの遺伝的分化過程の解明

寄生植物とは,他の植物に寄生し,生活に必要な栄養分を吸収する性質をもつ植物である。様々な系統群・バイオームに出現することから,進化的に大きな成功をおさめている生活史特性といえるが,その種分化の歴史に関する知見は未だ不足している。本研究では,種内に宿主選好性や繁殖様式などの生態的特性が異なる複数の系統が存在することが示唆されている全寄生植物キヨスミウツボを対象として網羅的な系統地理解析および生態的特性の調査を行い,種内系統の進化の過程を明らかにする。
衝撃波を伴う圧縮性ナビエ・ストークス方程式の数値解法の開発

Lax-Wendroffスキーム差分法に, TVD(Total Variation Diminishing Methods)法を適用し, Euler EquationsおよびNavier-Stokes Equationsの数値解析を試みた.この方法は,衝撃波を伴う高速気体流の数値解析に特に有効で,衝撃波面の記述は,急峻で振動もなく,実験結果と定量的な比較が可能となった.ここでは,衝撃波管内において平板,楕円柱および, NACA0012翼型まわりの遷音速流れに,以上の数値解法を適用し,得られた数値解析結果の等密度線分布を衝撃波管による実験結果,特に,二重露光ホログラフィ干渉計法による等密度線分布と対比した.両者は,非常に良く一致した.実験は, 60mm×150mm衝撃波管により,定量的光学可視化計測を行った.実験と数値計算結果とを,定量的に比較校正し,数値解法を吟味しようとする試みは重要と思われる.また,物体まわりを衝撃波が通過することにより生ずる非定常揚抗力について,可視化実験の結果による揚抗力き時間変化と数値計算結果は非常に良く一致することを示した.実験結果との定量的な比較によって,数値解の精度の評価と適用の範囲を決定する一つの方法を提出した.また,ここで開発したTVD法を水中衝撃波の伝播,収束現象の解折に応用し,再び実験結果と比較し,非常に良い一致を得ている.Lax-Wendroffスキーム差分法に, TVD(Total Variation Diminishing Methods)法を適用し, Euler EquationsおよびNavier-Stokes Equationsの数値解析を試みた.この方法は,衝撃波を伴う高速気体流の数値解析に特に有効で,衝撃波面の記述は,急峻で振動もなく,実験結果と定量的な比較が可能となった.ここでは,衝撃波管内において平板,楕円柱および, NACA0012翼型まわりの遷音速流れに,以上の数値解法を適用し,得られた数値解析結果の等密度線分布を衝撃波管による実験結果,特に,二重露光ホログラフィ干渉計法による等密度線分布と対比した.両者は,非常に良く一致した.実験は, 60mm×150mm衝撃波管により,定量的光学可視化計測を行った.実験と数値計算結果とを,定量的に比較校正し,数値解法を吟味しようとする試みは重要と思われる.また,物体まわりを衝撃波が通過することにより生ずる非定常揚抗力について,可視化実験の結果による揚抗力き時間変化と数値計算結果は非常に良く一致することを示した.実験結果との定量的な比較によって,数値解の精度の評価と適用の範囲を決定する一つの方法を提出した.また,ここで開発したTVD法を水中衝撃波の伝播,収束現象の解折に応用し,再び実験結果と比較し,非常に良い一致を得ている.
鳴禽類における囀り学習の神経機構:歌の鋳型をコードするニューロンの検索

感覚性臨界期(2075日令)のジュウシマツ幼鳥に定型的なモデル歌(同種雄の囀りまたは合成音)を繰り返し提示して、そのモデル歌を「鋳型」とした歌を完成させることを試み、高い確率で歌学習を成立させるための実験条件(提示音の特徴・提示時期・提示回数など)を検討した。また、モデル歌の人為的な提示がある場合とない場合で、囀りの発達過程・完成された歌の音声学的特徴・モデル歌(または父親の歌)との相同性などをソナグラム(声紋)により比較した。しかし、今年度はジュウシマツの繁殖があまりうまく行かず充分な例数をこなせなかったため、人工的なモデル歌学習を成立させる必要十分条件が決定できなかった。また、人工的なモデル歌を提示されたジュウシマツ幼鳥の完成された歌とモデル歌は、定性的には類似性を確認できたが、相同性の定量的比較には至らなかった。今後も、例数を増やして検討を続ける予定である。「鋳型」をコードするニューロン(鋳型ニューロン)の組織化学的同定については、まず、ニワトリc-Fos蛋白に対する抗体(Dr.Sharp,U.K.より入手済み)をウズラヒナに適用して免疫組織化学的手法を確立した(Yazaki et al.1995)。その方法を用いて、ジュウシマツ成熟雌で歌をプレイバックした時に脳内でc-Fos(immediate early geneの一種)が発現するかどうかを検討した。その結果、ある脳部位では、異種(キンカチョウ)の歌では反応しないが、同種(ジュウシマツ)の歌に反応してc-Fosを発現することがわかった(1996年度に学会発表の予定)。おそらく、その脳部位のニューロンが歌の種特異的な音声学的特徴を抽出する神経機構に関わると考えられる。現在、雌の例数を追加するとともに、雄についても同様の実験を検討中である。
ガスタービン用遮熱セラミックコーティングの試作と寿命予測システムの開発

ガスタービン動翼のリーディングエッジTBCを対象に、以下の研究を実施しTBCの特性評価技術ならびに寿命予測システムの開発を行った。研究(1)プラズマ溶射法およびEB-PVD法によるTBCの試作ZrOとNiC_1AIYを各々遮熱層およびボンドコートとするコーティングシステムを対象に、プラズマ溶射法およびEB-PVD法を用いた成膜技術の開発を行った。これにより、Ni合金を基材とし、上述のTBCシステムからなる円筒型試験片を作成した。研究(2) TBC損傷の界面破壊力学的評価に関する研究(2-1)レーザ加熱試験による特性評価:動翼リーディングエッジ部を模擬した円筒試験片を用い、レーザ加熱による熱衝撃/熱疲労の加速試験法を開発した。トリップ時の熱衝撃を模擬するために強制冷却サイクルを組み込んだ試験を実施し、AE法を併用した損傷過程、機構を追跡することにより最終的な脱落破壊が遮熱層の座屈に起因して冷却時に生じることを明らかにした。また、高温酸化の影響を温度条件と脱落破壊までの熱サイクル数との関係で示した。(2-2)界面き裂進展の数値シュミレーションコードの構成:動翼リーディングエッジ部を模擬した円筒モデルを対象にして、実機の形状と熱的環境を模擬した非定常熱応用力解析に基づく界面はく離き裂進展の有限要素解析コードを構成した。これにより界面き裂応力拡大係数を決定した。研究(3) TBC寿命予測システムの開発実験的に決定された界面き裂応力拡大係数と熱応力解析結果に基づき、動翼リーディングエッジ部の実機条件における熱疲労はく離き裂進展挙動の界面破壊力学的評価を行うことにより寿命予測システムを考案した。さらに、本法の妥当性をレーザ加熱法による加速試験結果に適用することにより示した。ガスタービン動翼のリーディングエッジTBCを対象に、以下の研究(1)と(2)を実施し、TBCの作製技術および特製評価技術の基礎を構築した。研究(1)プラズマ溶射法およびEB-PVD法によるTBCの試作ZrO_2とNiCrAlYを各々遮熱層およびボンドコートとするコーティングシステムを対象に、プラズマ溶射法およびEB-PVD法を用いた成膜技術の開発を行った。これにより、Ni合金を基材とし、上述のTBCシステムからなる円筒型試作片を作成した。研究(2)TBC損傷の界面破壊力学的評価に関する研究(2-1)レーザ加熱試験による特性評価:動翼リーディングエッジ部を模擬した円筒試験片を用い、レーザ加熱による熱衝撃/熱疲労の加速試験法を開発した。トリップ時の熱衝撃を模擬するために強制冷却サイクルを組み込んだ試験を実施し、AE法を併用した損傷過程、機構を追跡し、界面近傍での破壊挙動に関する基礎的知見を取得した。(2-2)界面はく離進展特性の破壊力学的評価:DCB、4点曲げ(サンターバラ法)の各試験法を開発することを目的に界面き裂進展特性を評価するための高温海面破壊試験装置を設計、試作した。現在、本装置を用いた実験を実施している。(2-3)界面き裂進展の数値シュミレーションコードの構成:動翼リーディングエッジ部を模擬した円筒モデルを対象にして、実際の計上と熱的環境を模擬した非定常熱応用力解析に基づく界面はく離き裂進展の有限要素解析コードを構成した。以上により成膜技術および評価技術の基礎が整備することができたといえる。ガスタービン動翼のリーディングエッジTBCを対象に、以下の研究を実施しTBCの特製評価技術ならびに寿命予測システムの開発を行った。研究(1)TBC損傷の界面破壊力学的評価に関する研究(1-1)レーザ加熱試験による特性評価:平成9年度に引き続き、動翼リーディングエッジ部を模擬した円筒試験片を用いた

レーザ加熱による熱衝撃/熱疲労試験を行い、特に高温酸化劣化の界面き裂進展特性の影響の解明を行った。(1-2)界面はく離進展特性の破壊力学的評価:高温酸化劣化材を用いてDCB、4点曲げ(サンターバラ法)の各試験法を用いた破壊力学的界面き裂進展特性の評価を行った。(1-3)界面き裂進展の数値シュミレーションコードの構成:動翼リーディングエッジ部を対象にした非定常熱応力解析を行い、界面き裂応力拡大係数を決定した。研究(2)TBC寿命予測システムの開発界面破壊特性評価に関する研究と熱応力数値解析を錬成させた、界面き裂応力拡大係数に基づくTBC寿命予測システムを開発した。すなわち、実験的に決定された界面き裂応力拡大係数と熱応力解析結果に基づき、動翼リーディングエッジ部の実機条件における熱疲労はく離き裂進展挙動の界面破壊力学的評価を行うことにより寿命予測システムを考案した。さらに、本法の妥当性をレーザ加熱法による加速試験結果に適用することにより示した。
グリコーゲン産生酵素キナーゼ3阻害による糖尿病性腎症の新規治療法の開発

SDラットを用いて、STZを経静脈的に投与することにより糖尿病を発症させた。血糖値の推移から糖尿病の発症を確認した後にメタボリックケージを用いて蛋白尿の測定を開始した。DM発症ラットとコントロールラットに各々GSK-3β阻害薬である2Z, 3E-6-bromoindirubin-3 -oxime(BIO)を腹腔内投与することにより糖尿病性腎症の発症への影響を検討した。DMラットにおいて1日尿量は有意に増加した。BIO投与群とコントロール群で、血圧及び血糖値に差はみられなかった。BIO投与群では蛋白尿が有意に低下しており、BIOによる糖尿病性腎症の発症抑制効果が確認された。細胞培養を用い、細胞を高血糖に暴露すると細胞内でのGSK3発現が増加することが確認された。しかしDMラットの糸球体を単離し、糸球体でのGSK-3βmRNAの発現を検討した実験では、その発現には変化が認められなかった。また高濃度のブドウ糖に暴露した細胞ではTGF-β1の発現が増強していた。この細胞にBIOを投与するとTGF-β1が低下することが認められた。またDMラット糸球体で増強していたTGF-β1蛋白はBIO投与で有意に抑制された。これらの検討によりBIOによる腎障害抑制効果にはTGF-β1が関与することが示唆された。またGSK-3β阻害効果があるバルプロ酸を用いて同様の検討を行った。低容量のバルプロ酸投与では現在までのところ血糖値や蛋白尿に有意な変化は認められていない。血糖値の推移から糖尿病の発症を確認した後にメタボリックケージを用いて蛋白尿を測定。これまでの研究で、DM発症ラットとコントロールラットに各々GSK-3β阻害薬である2Z, 3E-6-bromoindirubin-3-oxime (BIO)を腹腔内投与することにより糖尿病性腎症の発症への影響を検討している。DMラットにおいて1日尿量は有意に増加しており、BIO投与群とコントロール群で、血圧及び血糖値に差はみられなかったが、BIO投与群では蛋白尿が有意に低下しており、BIOによる糖尿病性腎症の発症抑制効果が確認されている。また、これまでの実験で、高濃度のブドウ糖に暴露した細胞ではTGF-β1の発現が増強していたが、この細胞にBIOを投与するとTGF-β1が低下することが確認されている。またDMラット糸球体で増強していたTGF-β1蛋白はBIO投与で有意に抑制されている。これらの結果により、BIOによる腎障害抑制効果にはTGF-β1が関与することが示唆されている。その後GSK-3β阻害効果があるバルプロ酸を用いて同様の検討を行った。実験動物には2型糖尿病モデルのKK-Ayマウスを用いて検討を行った。低容量のバルプロ酸投与では血糖値や蛋白尿に有意な変化は認められなかった。現在高容量のバルプロ酸での効果を検討中である。さらに糖尿病性腎症における利尿薬の効果も検討中である。当初の実験ではSDラットを用いて、STZ投与により糖尿病を発症させた。糖尿病の発症後にメタボリックケージを用いて蛋白尿を測定し、糖尿病性腎症の評価とした。DM発症ラットでは、1日尿量及び蛋白尿が有意に増加した。このDM発症ラットとにGSK-3β阻害薬である2Z,3E-6-bromoindirubin-3-oxime (BIO)の腹腔内投与を行なったところ、蛋白尿の有意な低下を認めた。BIO投与群とコントロール群で、血庄及び血糖値に差はみられなかった。腎糸球体を採取し、糸球体でのGSK-3mRNA発現量をreal-time RT-PCRで測定したが、コントロール群とBIO投与群ではGSK-3αとGSK-3βmRNA発現量に差は認められなかった。同様に糸球体におけるTGF-β1mRNA発現量を測定したところ、BIO投与群での有意な低下を認めた。これによりBIO投与によるTGF-β1発現量の低下が糖尿病性腎症の抑制に働いている可能性が示唆された。次にMRK-52Ecell lineを用いて、高血糖による影響をin vivoにて検討した。高濃度のブドウ糖に暴露した細胞ではTGF-β1mRNAの発現が有意に増強した。高血糖と同時にBIOを投与することにより、TGF-β1mRNAは著明に低下した。また高血糖により細胞内GSK-3α及びGSK-3βmRNA発現量が上昇したが、いずれもBIO投与により低下した。これらの結果により、BIOによる腎障害抑制効果には高血糖により惹起されたTGF-β1の上昇抑制々関与することが示唆された。さらに2型糖尿病モデルのKK-Ayマウスを用いてGSK-3β阻害効果があるバルプロ酸を用いて同様の検討を行った。BIOと異なり、バルプロ酸においては大きな効果は得られず、薬剤特異的な効果が示唆された。