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文化地質学：人と地質学の接点を求めて

人と密接に関わる地質学である「文化地質学」を提唱し発展させるために、10の個別研究課題を設定し研究を進めた。それらは(1)地質資源としての石材、(2)歴史と地質、(3)文学・信仰と地質、(4)地域地質と人々、に大別される。研究成果の一部は日本地質学会学術大会にて発表された。また東京地学協会春季講演会では文化地質学に関わる4件の普及講演が行われた。月刊地球誌号外において文化地質学特集号を編集し、15篇の原著論文を発表した。神奈川県立および千葉県立博物館にて石材文化に関する普及展示および公開講演会を開催した。これらの活動を通して文化地質学が一定の認知を得たことで、今後の発展の礎を築くことができた。人と密接に関わる地質学的研究を推進するために、研究分担者7名、連携研究者2名、研究協力者1名(石橋弘明)がそれぞれの課題について研究を進めた。2月末には大谷大学真宗総合研究所にて科研費年度末報告会を開催し、研究代表者・分担者4名と研究協力者1名が成果を報告した。以下それぞれの研究課題の実績を記す。1.建築石材の採掘場(神奈川県真鶴の小松石、宮城県気仙沼市の唐桑石など)と近代石造建築物の訪問調査(聖徳記念絵画館、国会議事堂)をそれぞれ行った。2.茨城県の新治花崗岩の利用について現地調査と文献調査を行った。県指定石造文化財33点の内、25点が新治花崗岩を使用していた。3.古代山城に用いられている花崗岩石材の風化状況を調べ、切り出された花崗岩の風化進行について考察した。4.山形城の坤櫓の等高線図を作成し、発掘時の石垣・栗石の配列状況を記録した。石垣石材の花崗岩類の放射年代を測定した。5.ドイツの詩人ヘルダリーンの詩について、彼の友人である地質学者エーベルのアルプス研究をふまえてヘルダリーンの詩を捉え直した。6.初期仏典にでてくる地質(岩石や鉱物)についての文献調査を実施し、布薩に関わる石「結界石」に視点を当てた。7.石造物の産地同定の研究として、高野山と糸魚川における石造物、および尾道と小豆島における採石場跡地を調査した。8.鹿児島県日置市の小正醸造の立地と湧水井戸、ならびにサツマイモ畑の関係についてまとめた。9.地形利用の例として水力発電所の立地(段丘地形)を取り上げた。天然砥石に関して秦野市水無川の礫分布調査を行った。10.千葉県の井内石製石碑の調査を進め、石碑の内容、形状、建立年代等を記録した。石材に関する博物館展示を企画し、実施した。11.3つの弘法大師伝説(高知県くわず貝、山梨県饅頭石、長野県焼餅石)について、既存文献を整理し、現地調査を行った。いずれの研究分担者、連携研究者、研究協力者も学術大会や年度末報告会で成果発表を行った。また研究分担者、連携研究者の多くが専門誌や書籍に論文を寄稿し、計10編が出版された。平成27年9月には研究代表者が世話人を務めて日本地質学会にてトピックセッション文化地質学を開催した。合計18件の研究発表があり、それらのうち8件は科研費研究者によるものであった。残りの10件は本科研費の研究組織とは関係なく申し込みがされ、発表された。このことは挑戦的萌芽研究の目的である「新しい学際分野の提唱」に対して、多くの関連研究者が興味を示し、呼応したことを意味する。さらにこの波及効果は、学術雑誌特集号の呼びかけで発展している。地質学会講演者に文化地質学特集号での原稿募集を行ったところ、15編もの論文原稿が集まった(科研費研究者による論文10編、それ以外の研究者による論文5編)。これらについては現在原稿執筆と編集作業を行っている段階であり、平成28年度の成果として期待される。一方で、すべての研究課題が順調に進んでいるわけではない。平成27年度の研究実績概要で示した中で、一部の研究課題での現地調査が遅れている。それらは3.九州・中国地方の古代山城にみられる花崗岩石材、6.仏典・仏教寺院にみられる地質、8.鹿児島の火山地質と焼酎文化の課題である。これら現地調査が進んでいない課題については、特に2年目に集中的に研究を進めていく必要がある。人と密接に関わる地質学的研究を推進するために、研究分担者7名、連携研究者2名、研究協力者2名がそれぞれの課題について具体的研究を進めた。3月上旬には大谷大学真宗総合研究所にて年度末報告会を開催し、研究代表者・分担者6名と連携研究者1名、研究協力者1名が成果を報告した。また文化地質研究会の設立について話し合った。以下にそれぞれの研究課題の実績を記す。1.聖徳記念絵画館に使われている大理石石材を調査し、明治期末昭和初期の国内大理石産業の動向についてまとめた。2.茨城県石岡市において、古代常陸国から現在に至る石材利用の歴史をまとめた。3.岡山県倉敷市亀島山の地下にある戦中工場跡を保存するための基礎調査を行い、巡検案内書の作成準備を進めた。4.蔵王山系龍山の山岳信仰について火山地質学と関連づけた巡検プログラムを作成した。5.ドイツ、ロマン派の作家E・T・A・ホフマン著の「ファールンの鉱山」における鉱山のイメージ・解釈について論じた。

6.タイの仏教寺院にみられる結界石について、現地調査を基に明らかにした。7.北前船が運んだとみられる石材に焦点をあて、瀬戸内海から日本海沿岸に分布する花崗岩石材の産地同定を試みた。8.鹿児島県の地質と焼酎蔵の立地について、特に南薩地方を中心に現地調査を行った。9.神奈川県産石材(戸川砥、七沢石および久野石)の石切場跡および石造物・石製品の調査をすすめ、企画展「石展2」にて紹介した。10.四国地方において石碑用石材の調査を実施し、地元産石材および宮城県石巻産の井内石の利用を確認した。11.弘法大師伝説にみられる地質記述についてまとめ、古代中世の人々の地質観を浮き彫りにした。12.宮沢賢治文学を地質学的に読み解き、現地巡検やラジオ放送での講演を通して普及に努めた。人と密接に関わる地質学である「文化地質学」を提唱し発展させるために、10の個別研究課題を設定し研究を進めた。それらは(1)地質資源としての石材、(2)歴史と地質、(3)文学・信仰と地質、(4)地域地質と人々、に大別される。研究成果の一部は日本地質学会学術大会にて発表された。また東京地学協会春季講演会では文化地質学に関わる4件の普及講演が行われた。月刊地球誌号外において文化地質学特集号を編集し、15篇の原著論文を発表した。神奈川県立および千葉県立博物館にて石材文化に関する普及展示および公開講演会を開催した。これらの活動を通して文化地質学が一定の認知を得たことで、今後の発展の礎を築くことができた。平成28年度は特に現地調査が遅れている課題について、集中的に研究を進める。進捗状況欄に記載した3件の課題は、次のように推進する。3.岡山市の鬼ノ城と同時代といわれる古代山城の「大廻小廻山城址」の石列や水門に使われている石材を観察し、その産地を考察する。6.東南アジアの国々の仏教寺院にみられる結界石の地質について、文献調査、現地調査を併用して進める。8.鹿児島県のシラス台地に展開する焼酎醸造所を複数訪問し、水源の位置、周辺の土地利用状況、サツマイモ畑の分布について現地調査を行う。これらの研究を通じて、戦国時代の石材利用の実態、東南アジア仏教寺院での地質資源の利用、焼酎文化圏と火山岩分布の関連が明らかにされるだろう。平成28年は宮沢賢治生誕120周年記念の年である。宮沢賢治は岩石や鉱物に造詣が深く、文学作品の中にも地質学的記述が度々登場する。そこで平成28年の日本地質学会学術大会では、「文学と地質」に関するミニシンポジウムを開催する予定である。人々が地質をどのように捉えているのか、宮沢賢治の文学作品を通して考えてみたい。この課題に関連し、宮沢賢治の作品と地質学の関係を長年研究されてきた、産業技術総合研究所名誉リサーチャーの加藤碵一氏を研究協力者として迎え入れる。研究分担者のうち博物館に務める研究者2名が、石材と人々の暮らしの関係を考える企画展を実施する。神奈川県立生命の星・地球博物館では12月に開催予定である。また千葉県立中央博物館ではすでに石材展が開催されており、6月まで行われる。これらの展示において来館者のアンケート調査などを通じ、一般の人々の地質に対する意識・捉え方を明らかにしたい。地質学平成27年度の研究はおおむね順調に進展してきたが、年度末から平成28年度初頭にかけて学術雑誌に特集号を掲載するために、執筆と編集作業が集中した。そのため、元来予定していた現地調査が一部実施できておらず、調査旅費の一部が執行できなかった。
発光とラマン散乱による半導体ナノ粒子-金属局在型表面プラズモン間相互作用の解明

半導体ナノ粒子の発光強度が金属を近づけることによって受ける影響について研究した。金属と半導体ナノ粒子の距離を近づけていくと、発光強度は増大した後、激減した。これは、金属中の自由電子には光の強度を増大させる効果と半導体からの発光エネルギーを取り込んでしまう効果の両方があり、その競合が起きているためであることが分かった。本研究により、発光を最も効率よく取り出せる最適な距離があることを示した。金属ナノ構造中に生成される局在型表面プラズモンが半導体ナノ粒子の光学特性におよぼす影響を調べるために、金属ナノ薄膜/スペーサー/半導体ナノ粒子多層膜試料を作製し、発光とラマン散乱のスペーサー層厚依存性について研究した。金属として金を、半導体ナノ粒子としてCdSe/ZnSコアシェル型ナノ粒子を用いた。金ナノ薄膜は、スパッタリング法により作製し、その上にスピンコート法によりスペーサーとして有機ポリマー膜をのせ、さらにラングミュアープロジェット法により半導体ナノ粒子の高充填単層膜をつけた。スペーサー層厚は、分光エリプソメーターにより求めた。さらに、透過型電子顕微鏡観察により、半導体ナノ粒子が最密充填単層膜であることを確認した。作製した試料の発光とラマン散乱を測定し、それらの強度のスペーサー層厚依存性を調べた。発光強度は、スペーサー層厚が薄くなるに従い、金属ナノ薄膜のない試料と比較して一旦増大したが、さらに薄くすると劇的に減少した。この結果は、局在型表面プラズモンによる電磁場増大効果と半導体ナノ粒子から金属ナノ薄膜へのエネルギー移動効果の2種の競合効果であることを示している。一方、ラマン散乱の強度は、いずれのスペーサー層厚においても増大し、この結果からも電磁場増大効果があることが確認された。次に、時間分解発光測定により、発光寿命のスペーサー層厚依存性を調べた。その結果、スペーサー層厚が薄くなるに従い、発光寿命は単調に減少した。発光強度のスペーサー層厚依存性の結果を考慮すると、エネルギー移動効果だけでなく電磁場増大効果も発光寿命を短くすることがわかった。電磁場増大効果とエネルギー移動効果の両者を考慮したモデル計算を行い、観測された発光強度および発光寿命のスペーサー層厚依存性をほぼ説明することに成功した。金属ナノ構造中に生成される.局在型表面プラズモンが半導体ナノ粒子の光学特性におよぼす影響を調べるために、金属ナノ薄膜/スペーサー/半導体ナノ粒子単層膜試料を作製し、発光とラマン散乱のスペーサー層厚依存性について研究した。平成22年度に金属として金を用いた試料を作製し、その発光およびラマン散乱強度のスペーサー層厚依存性等を調べた。平成23年度は、まずこれらの測定結果について考察した。発光強度は、スペーサー層厚が薄くすると一旦増大した後、劇的に減少し、電磁場増大効果とエネルギー移動効果の競合が起きていることを示した。ラマン散乱強度は、スペーサー層厚が薄くなるに従い増大した後、若干減少した。どの層厚においてもラマン散乱増強度は1以上であり、この結果からも電磁場増大効果があることが示された。ラマン散乱強度が減少したのは、局在型表面プラズモンの遅延効果や光励起が電子の実励起を伴うていることが原因ではないかと考えている。次に、金属として銀を用いて同様の3層構造試料を作製した。銀ナノ薄膜およびSiO_2のスペーサーをスパッター装置により作製し、吸収スペクトル測定により局在型表面プラズモンの存在を確認した。しかし、LB膜を作製するために表面の疎水処理を行ったところ、銀ナノ薄膜が変質してしまうことが判明した。そこで改善策として、SiO_2のスペーサーの上にポリマーフィルムをスピンコートしたところ、当初予定していた試料を作製することに成功した。作製した試料の発光強度のスペーサー層厚依存性を調べた。その結果、スペーサー層厚の減少とともに一旦発光強度が増大し、その後少し減少する傾向が見られた。また、金の場合に比べてエネルギー移動による発光減少効果よりも電磁場増大効果が大きいことや増強度が最大となるスペーサー層厚が異なることを示唆する結果を得た。金属ナノ構造物質中に生成される局在型表面プラズモン(LSP)は、周囲の電場を大きく変化させるため、近接した物質の発光やラマン散乱などの光学特性を大きく変化させる。一方、半導体ナノ粒子は、量子サイズ効果により、ナノ粒子サイズを変えるだけで発光波長が変化するため、波長可変の発光材料として注目されている。半導体ナノ粒子を金属ナノ構造物質に近接させることで、光学特性のさらなる向上が期待される。そこで、LSPが半導体ナノ粒子の光学特性にどのような影響を及ぼすかを明らかにするために研究を行った。具体的には、金属ナノ薄膜/スペーサー/半導体ナノ粒子単層膜の3層構造試料を作製し、発光とラマン散乱強度のスペーサー層厚依存性を系統的に調べた後、励起波長依存性および励起スペクトルも測定し、その相互作用を詳細に検討した。その結果、発光強度は、LSPによる電磁場増強効果とエネルギー移動効果の競合で決定され、発光強度がより増大する条件があることを見出した。

しかし、発光強度が最大となるスペーサー層厚は、従来の双極子による発光のモデルと比較して、大きくなることが明らかとなった。これは、半導体ナノ粒子を空間的な広がりのない双極子として近似することが破たんしたためであると考察した。一方、ラマン散乱強度は、スペーサー層厚を薄くするとその増強度が減少することを見出した。この結果は、金属ナノ薄膜のLSPの遅延効果などが関与しているのではないかと考察した。さらに、半導体ナノ粒子としてCdSe/ZnSコアシェル型ナノ粒子を用いたが、CdSeのLOフォノンに起因するラマン散乱ピーク以外にもう一本ピークが現れ、両者ともに増強効果が観測された。CdSeコアのみのナノ粒子のラマン散乱スペクトルと比較した結果、このピークがコアシェル界面に存在するCd-Sボンドに由来する振動モードであると結論づけた。試料を作製するにあたり相当な時間の経験が必要であったこと、予想していた以上に試料作製上の問題を解決するのに時間を要したこと、吸収スペクトルや発光スペクトルの測定を再現性を確認しながら慎重に進める必要があったことが理由である。24年度が最終年度であるため、記入しない。試料の作製方針は決まったので、経験を積みながら行っていけば当初予定していた研究を進めていけると考えている。しかし、半導体ナノ粒子単層膜の作製方法は、非常に時間のかかる作業であるため、化学吸着による作製手法の検討も同時に行っていきたいと思う。さらに、解析的な理論計算による検討には限界があったため、シミュレーション計算による解析も行いたい。
日本における民族マイノリティビジネス：　国際比較史の視点から

本研究では、日本の代表的エスニックビジネスのパチンコ産業について、発展要因と韓国朝鮮人集団の関係を歴史的に解明した。パチンコ産業は同集団が人口比率を上回る比重で参入し、巨大市場に成長した世界的にみて注目すべきエスニックビジネスである。参入時には民族コミュニティが重要な役割を果たしたが、産業発展の要因は企業経営変化、組織化、技術革新等、一般社会との関連にあった。80年代の巨大市場への急成長によりビジネスとチャンスとして認識され、一般社会からの参入が殺到した。その結果外国人企業の比率は低下し、そのプレゼンスは縮小した。本研究は、2015年に研究書(名古屋大学出版会)として出版される予定である。本研究は、在日韓国・朝鮮人が所有、経営する企業及び特徴的な産業に関する歴史研究に基づき、日本の他のエスニックとの比較、国際的な比較とともに海外への研究成果の発信を試みるものである。このような目的の下で、本研究では、第1に経済史的なアプローチをベースにした社会学、政治学、歴史学などとの学際的な議論、第2に日本の他のエスニック・ビジネスとの比較、第3に在米コリアン及び様々な先進国におけるエスニックのビジネスとの比較、の三つのアプローチをする。韓国ソウル大学日本研究所主催の国際コンファレンス(2010年11月)での報告、「戦後在日韓国人企業の産業構造とダイナミズムの基盤:僑胞信用組合の役割を中心に」は、上記の第1に関する成果である。同学会では、在日朝鮮人の歴史学の議論、日本の「国籍」に関する政治学、社会学、文化人類学などの成果との議論を展開した。ビジネス展開の特徴及び歴史的動態は、在日韓国・朝鮮人の社会集団としてのあり方の結果でもあるが、それ自体を変えていく動力にもなり、経済史的研究の意義が確認された。ビジネスの実態は、他の学問と議論のなかで、時間に伴う同化が一概に進行しないこと、社会構造的に規定的、停滞的だけではない多様な側面をもっていること、経済活動の結果によって社会集団のあり方が変わることを示すものであった。「在日韓国・朝鮮人ビジネスのダイナミズムと限界」(樋口直人編『在日外国人のエスニック・ビジネス-国籍別比較の試み-』世界思想社、2011年)は、上記の第2に対する成果である。在日韓国・朝鮮人は、他のエスニックに比べて自営業率が非常に高く、それは日本人に対しても際立った特徴であった。在日韓国・朝鮮人ビジネスが集中する産業は、歴史的に、日本産業構造に対してスピーディに対応するダイナミックな変化を示した。そのような特徴、ダイナミズムを作り出した基盤は、在日韓国・朝鮮人が歴史的に蓄積してきた西陣織物、水洗・蒸し業などの製造業やパチンコ産業に偏った情報を蓄積したこと、民族系金融機関の設立・成長など、コミュニティの機能であった。本研究は,日本の民族マイノリティの経済活動の特徴と要因を歴史的に解明するものである。このために、本研究では、彼らの代表的な産業に注目して分析してきた。本年度の研究実施計画は、第1に在日韓国朝鮮人の事業展開の特徴を表すパチンコ産業の歴史的解明及び学会での報告、第2にそれに基づいた研究書の執筆、第3にアメリカのマイノリティビジネスの調査であった。第3に関しては、2012年3月5日から14日まで調査を行った。第1の計画については、パチンコ産業史のなかで飛躍的に発展した1980年代に注目し、その要因を明らかにした。1980年代にはパチンコ産業の成長性が注目され、活発な新規参入がみられた。その際、マジョリティも波に乗って参入したことにより、マイノリティビジネスとしての性格の変化が始まった。マイノリティビジネスへの従来の視点は、3Kの条件や現金商売、文化的背景を基盤にしたマーケットとの関連性が強固であり、歴史的な変化への配慮も乏しかった。それに対して、本研究で明らかにしたように、市場の成長(性)に関連してマイノリティビジネスとしての性格が異なる局面を迎えたことは、重要な論点を提示するものであった。また、パチンコ産業は、規制が強い産業であるが、規制が与えた企業者活動への影響と民族マイノリティの特徴的産業との関係性を明らかにし、経営史学会・企業家研究フォーラム合同開催研究例会で発表を行った。規制産業とマイノリティビジネスを関連付ける視点は、排除の論理である。規制はある特定の活動を制約する。マイノリティは、ホスト社会において特定領域での活動から排除される。しかし、それらは直ちに、民族集団を経済活動から全面的に締め出すことを意味しない。ある活動の制限は、取り組む問題を範囲の狭いかたちで明確にすることがある。その条件のもとで、課題を乗り越える企業者活動が展開されたと考えられる。この提起は、規制、排除と経済活動を相反するとした見方に異議申し立てをするものである。

以上は、第2の計画、出版予定の「日本における民族マイノリティ産業のパチンコ産業史」(タイトル未定)の一部として執筆中にある。本研究は、日本において長期にわたって最大のエスニック集団であった韓国・朝鮮人の代表的ビジネスの歴史に注目し、国際的視点からその特徴を明らかにし、意味を考えることを目的としている。分析対象は、パチンコ産業発展と在日韓国・朝鮮人企業の関係である。同産業には日本の韓国・朝鮮人が彼らの人口比率をはるかに上回る比重を占めるほど多く参入してきたが、1990年代半ばに30兆円という巨大市場に成長した点で、世界的に注目すべき代表的エスニック・ビジネスである。本研究では従来明らかにされてこなかった発展要因を歴史的に明らかにし、その発展に在日韓国・朝鮮人企業がどのように関わったか、また市場成長や産業発展がエスニック・マイノリティの関わりに与えた影響について検討した。分析の結果、経済主体として積極的に参入し、その際民族コミュニティが重要な役割を果たしたものの、産業の発展自体を説明する要素は、企業の経営上の在り方の変化、市場を安定化させる組織化、技術革新など、民俗コミュニティを超えた一般社会とのつながりにあったことが明らかになった。しかも、1980年代以降の巨大市場への急成長により、その市場性が非エスニック集団からビジネスチャンスとして認識され、それまで在日韓国・朝鮮人の参入が主要であった様子とは異なり、一般社会からの参入が増えるようになった。最大都市の東京にあるパチンコホール経営者の名簿を歴史的に集計した結果、1980年代以降ホール総数に占める外国人企業の比率が低下し、そのプレゼンスは相対的に小さくなったことが明らかになった。この点は、2014年1月に開催された国際若手研究者シンポジウム(新潟大学研究推進機構長学術院主催)で発表したが、本研究の総まとめは2015年に研究書(名古屋大学出版会)として出版される予定である。日本の代表的エスニックビジネスであるパチンコ産業に注目して分析し、次の国際学会で表題の報告を行った。1980年代のパチンコ産業の構造変化に関する分析を行い、論文作成中である。パチンコ産業は、1980年代に急成長を成し遂げた。その過程でおきた様々な変化は、エスニック集団による成長における転換を意味した。エスニックビジネスの発展に関して、巨大産業に成長したパチンコ産業の歴史を明らかにし、国際比較視点から研究書を執筆中である。日本におけるエスニックビジネスに関しては、総体的分析が国際的にみて遅れている。このような試みとして様々な民族に内在する資源に注目した比較研究に参加し、在日韓国・朝鮮人の歴史的分析を行い、「在日韓国・朝鮮人ービジネスのダイナミズムと限界」(樋口直人編『日本のエスニック・ビジネス』世界思想社、2012年)として刊行された。エスニックマイノリティビジネスとしてのパチンコ産業の歴史的解明のため集められた資料が膨大であるため、当初予定より、データの処理、分析に時間がかかっている。そのことにより、成果として2011年度のDPやレフェリー論文として発表するとした計画に遅れが生じた。現時点では、発表及び執筆んためのデータ処理が終了しており、2012年度には成果として発表することができると見込まれる。
ペプチジルアルギニンデイミナーゼの遺伝子構造と組織特異的発現機構

ペプチジルアルギニンデイミナーゼ(PADと略記)は、Arg残基をCit残基に変換する新しい蛋白質修飾酵素である。生体内にはArg残基を活性中心とする酵素など生理活性蛋白質も多く、本酵素の生体制御への関与が推定される。本研究は最近明らかにした分子量および基質特異性の異なる3つの型の酵素の成因と組織特異的発現の解明を目的として遺伝子構造を中心に研究を進めた。1.本酵素ゲノムDNAの構造解析:マウスDNAライブラリーを用い未知部位のCDNA1686及び15811795baseのそれぞれの両側の塩基配列に基づき、プライマーを合成し、PCR法により構造未知部分のDNAを合成増幅させた。得られた1Kbase及び3Kbaseのクローンの配列を解析し、従来既知の分を合わせてcDNAの約90%に相当する部分のエキソンの配列を解明した。cDNAの翻訳開始Met部位を1とした場合の〔エキソン〕ー(イントロン)の配列塩基対数は、(1)〔110〕(イントロン未解決)(2)〔570エキソン数未解決〕(5.2K)(3)〔179〕(600)(4)〔103〕(420)(5)〔113〕(1.4K)(6)〔108〕(1.8K)(7)〔152〕(1.2K)(8)〔145〕(830)(9)〔94〕(2.1K)(10)〔86〕(2.5K)(10)〔129〕(350)(12)〔2888〕(21.6K以上)、○内はエキソンの順番を示した。エキソンとイントロンの連結部位はすべてGT-AG則に合致していた。またプロモーター領域にはGC-BOXが4個所、CAT-BOXが1個所存在した。2.PADIII型酵素の精製と構造解析:成熟マウスの皮の抽出液よりPADIII型の精製を試み、難渋を強いられたが、微少量の精製ができた。アミノ酸分析値はII型に類似していることが判った。微量のため、一次構造解析にまで至らなかった。
陸上植物進化を基軸とした発生ロジックの解明

陸上植物進化の基部に位置する苔類のゼニゴケをモデルとして、進化軸を取り入れて植物発生の制御ロジックを抽出することを目的とした。研究基盤として、解読されたゲノムの解析、ゲノムデータベース開発、ゲノム編集ベクター構築など機能解析のための実験系の整備を行った。陸上植物におけるオーキシンと三次元的成長制御、光シグナリング経路、細胞分裂制御、有性生殖誘導機構といった発生制御の基本システムは、植物が陸上進出したときに既に成立していたことを明らかにした。ゼニゴケを起点した解析から、植物の生殖細胞系列を決定に関与する鍵因子を同定することもでき、進化軸を取り入れた植物研究の有効性が示された。苔類ゼニゴケは陸上植物進化の基部に位置し、単相世代優占的な生活環をもつ。研究基盤も整備され、比較ゲノム解析に適した材料となっている。本新学術領域では、被子植物の発生制御システムをゼニゴケに対して実験的に投射し、植物発生制御系の成立過程を進化的に検証する実験を推進している。本年度は、植物が季節を感知し成長相転換する機構の進化的起源に関する研究に進展が見られたため、これを中心に研究実績として報告する。植物は最適な季節に繁殖して自らの生存・繁栄を最適化するために、概日時計を利用して昼夜の長さを測ることで季節を認識している。シロイヌナズナではGI-FKF1複合体が日長に依存した成長相転換制御の中心的な役割を担う。ゼニゴケのゲノムにGI、FKF1に相同性を示す遺伝子が存在することを見出した。ゼニゴケのGI、FKF遺伝子を欠損させたゼニゴケの変異体では生殖器形成が起こらなくなるのに対し、これらの遺伝子が過剰に蓄積した変異体では季節に関係なく生殖器形成が促進された。GIタンパク質とFKFタンパク質はゼニゴケ体内で複合体を形成した。ゼニゴケのGIはシロイヌナズナgiの表現型を部分的に相補した。陸上植物の生活環は配偶体世代と胞子体世代という核相が異なる2つの世代が交互に繰り返すという特徴がある。今回の研究では成長相転換を制御する仕組みが配偶体世代と胞子体世代という異なる世代で共通していることを明らかにすることができた。つまり、この仕組みは、コケ植物の生殖器形成を制御する仕組みを起源とするものであり、この仕組みが陸上植物の進化の初期に形成されたことを明らかにした。上記に加え、ゼニゴケがもつ転写因子や受容体キナーゼ遺伝子の全体像の理解を進めた。また、光質による成長相制御、細胞周期制御、青色光とオーキシンに依存した葉状体の背腹性決定、オーキシン信号伝達系、巨大細胞間隙である気室発生に関する研究で着実な進展が見られた。陸上植物進化の基部に位置する苔類ゼニゴケを用いた分子遺伝学的な解析によって陸上植物進化を軸に発生ロジックの抽出を目指す。植物の発生制御系と環境識別系をつなぐ分子の実体を理解するため、光と植物ホルモンに依存した発生過程の制御を明らかにする。重要な植物ホルモンであるオーキシンの制御系の解析を進める。また、フィトクロムやフォトトロピンといった光受容体による制御機構にも注目する。これらの解析を通じて、変動する陸上環境に適応した植物の可塑的な成長・分化を可能にする仕組みを解明する。ゼニゴケは、オーキシンを介した転写制御系因子(TIR1/AFB、AUX/IAA、ARFs)を、冗長が低い形で保持する。タンパク質安定型変異を導入したMpIAAを用いた解析によって、ゼニゴケは最低限のセットを用いて多様なオーキシン応答を制御できることがわかった。このことから、遺伝子の冗長性のみが応答の多様性の原因ではなく、細胞ごとの応答能の違いが関与する可能性を提示した。また、オーキシン生合成、受容体、転写因子の機能を評価し、オーキシン応答への関与を明らかにした。ゼニゴケの青色光受容体フォトトロピンの葉緑体定位や背腹性決定における役割を明らかにした。ゼニゴケは、光合成生物の間で高い保存性を示すフォトトロピンを1分子種のみコードした。タンパク質は光受容能をもち、また、光依存的にリン酸化された。蛍光タンパク質を利用した可視化および細胞分画の実験によって、細胞内では細胞質膜に局在することがわかった。遺伝子破壊系統の解析から、集合、逃避、暗黒での葉緑体定位運動に機能することがわかった。また、青色光依存的な背腹性にも機能することがわかった。今年度は、以下のオーキシン依存的転写制御系の成果他を公表した。植物ホルモンであるオーキシンは植物の成長と発生を多面的に制御する。オーキシン受容体TIR1/AFBsにオーキシンが結合することが転写リプレッサーであるAUX/IAAsを分解に導き、AUX/IAAsから解放された転写因子ARFsがオーキシン依存的に転写を制御するというスキームが提唱されている。このシステムの進化的起源は不明であった。ゼニゴケは単一のTIR1/AFB (MpTIR1)、単一のAUX/IAA (MpIAA)、3分子種のARFs (MpARF1, MpARF2, and MpARF3)をもっている。タンパク質分解を受けるために必要な領域にドミナント安定化変異型をもつMpIAAを発現するゼニゴケはオーキシン耐性を示し、オーキシン応答レポーターのオーキシン依存的発現を抑制した。

次に、薬剤依存的に上記IAA変異を発現することで任意にオーキシン応答を抑制することができる変異体を作出し、各発生段階におけるオーキシン応答が抑制されるかを調べた。この制御系は無性芽発生、葉状体発生、背腹性、器官発生、屈性などさまざまな生理応答に関与することがわかった。一過的発現によるレポーターアッセイによってARF1は転写活性化能、ARF2は転写抑制能を有することがわかった。3つのARFとIAAに異なる親和性をもつ相互作用が検出された。つまり、オーキシン依存的転写制御系を構成する因子に冗長性がなく最小限のセットであっても多様なオーキシン応答を引き起こすことができること、この転写制御系が発生制御に重要な役割を果たすこと、ひいては陸上植物ボディプランの成立にとって重要な発明であることが示された。上記の項目に加えて、ゼニゴケの転写因子ネットワークの全体像、光応答、背腹性決定、細胞間隙形成といったテーマについても順調にデータが蓄積した。ゼニゴケを用いた実験系が著しく改善され、研究の進展速度は当初の予想を上回っている。ゲノム情報の解明は遺伝的な冗長性の低さを確認できただけでなく、実験のデザインにも大きく貢献している。この研究加速の要因は、ゲノム編集技術が研究に利用できるようになったことである。CRISPR/Casによる変異導入系は、半数体が優占的かつ1細胞からの再生が容易なゼニゴケと極めて相性がよい。コドンを最適化したCas9を用いることで、ゲノム編集効率が著しく改善され、従来は考えられなかったアプローチも可能となっている。また、条件的な変異誘導系も確立した。このような技術的なブレークスルーが多数見えられており、当初の実験手法で想定された計画を上回る進展が見られた。また、ゼニゴケの生理応答や発生過程の理解が深まったことを背景に研究が質的にも大きく向上している。このような背景のもの、成果を取りまとめ、論文として公表する過程も基本的に順調に進んだ。新学術領域研究では、班員間の共同研究も推奨されている。ゼニゴケを用いる班員も増加し、共同研究も活発化した。実験技術の講習会は領域内のみならず、国際活動支援班の企画としても実施することができた。学術誌におけるゼニゴケの特集号企画(Plant Cell Physiol. 2016)やゼニゴケの解説記事発表(Curr. Biol. 2016)などを実施した。モデル生物としてのゼニゴケの活用は国内のみならず国際的に広がりを見せている。陸上植物進化の基部に位置する苔類に属するゼニゴケをモデルとして植物発生の制御ロジックの解明を目指した。ゼニゴケがもつ制御系の単純さを活かし、発生制御と環境応答をつなぐ分子の実体解明、特に、光受容体と概日時計によって制御される栄養成長から生殖成長への相転換、光と植物ホルモンに依存した発生過程、成長に対する光合成シグナリングの分子的制御機構に関して研究を進めた。これまでに成長相転換の鍵の因子となる転写因子を同定した。その上流にはフィトクロムを光受容体、PIF転写因子をシグナル分子とする光質制御系とGI/FKF-CDFモジュールからなる日長制御系が存在した。オーキシンシグナリングの研究では、受容体TIR1が1分子種であることを利用して、オーキシンの植物発生における重要性を評価した。tir1欠損株は外部からのオーキシン投与に対して感受性を一切示さなかったが、死滅することはなく細胞塊としてゆっくりと増殖した。
難治性固形癌の局所免疫環境に着目した手術期の個別化免疫化学療法の開発

平成30年度前半は、昨年胆道癌の局所免疫環境について解析したデータ,2009年1月2015年12月に当科で根治切除術を施行した膵癌症例140例を対象とした。NAC群47例、SF(手術単独)群93例の2群に分類し、免疫組織染色( IHC)を施行して、両群間におけるTLO内構成細胞を統計学的に後方視的に比較検討した。TLOはNAC群47例中40例( 85.1%)、SF群93例中88例( 94.6%)に認めた。NAC群ではTLO内CD8陽性Tリンパ球( p=0.0046)、HEV( p=0.0149)、CD163陽性マクロファージ( p<0.0001)、Ki-67陽性細胞( p=0.0003)の割合が有意に高く、一方PD-1陽性細胞はNAC群で有意に低値であった( p=0.0004)。現在、TLO内免疫細胞の発現レベルと予後の相関を解析中である。膵癌術前治療は、腫瘍局所微小環境で高内皮細静脈の形成を促進し、抗原貪食と抗原提示に関わるマクロファージの遊走、細胞傷害性Tリンパ球の浸潤、免疫チェックポイント分子の発現低下を誘導することにより抗腫瘍免疫能を増強する可能性がある。引き続き膵癌局所環境の解析において、化学療法の効果を反映する新規バイオマーカーの同定を病理組織学的に行い予後との相関や臨床的意義について検討を進めていく予定である。研究初年度である平成29年度は、北海道大学病院消化器外科IIで切除した膵癌・胆道癌手術切除切片を用いて腫瘍局所免疫環境の免疫組織学的解析を行った。肝外胆管癌におけるPD-L1発現と腫瘍微小環境への影響、予後との関連、またPD-L1発現とEMT(Epithelial mesenchymal transition)の関係についての解析を行った。1995年1月から2006年11月までに当科で根治切除を施行した肝外胆管癌117症例を対象とし、Tissue microarrayを用いて網羅的に免疫組織染色を行い統計学的に比較検討した。標的抗原はCD4、CD8、Foxp3、PD-L1、E-cadherin、N-cadherin、Vimentin、ZEB1、ZEB2、SNAIL、TWISTとし、PD-L1発現の評価はH-scoreを用いて行い,cut-off値の設定は生存期間中央値における生死でROC曲線を用いて設定した.全117症例の年齢中央値71歳(44-87歳)。観察期間中央値は27か月(0-189か月)で98症例(84%)が観察中に死亡した。PD-L1高発現は、E-cadherin低発現(P=0.001)、Vimentin高発現(P<0.001)とZEB1高発現(P=0.036)と相関がみられた。多変量解析ではCD4陽性細胞浸潤の少数(HR=0.61; 95% CI=0.38-1.00,P=0.049)とPD-L1高発現(HR=4.27; 95% CI=1.82-9.39,P=0.001)が独立した予後不良因子であった。これらの結果より肝外胆管癌におけるPD-L1発現は予後予測的なバイオマーカーであり,免疫チェックポイント阻害剤による治療の患者選択において有用な指標となる可能性があることが明らかになった。PD-L1発現はSP142とE1L3Nの2種類のclone抗体を用いて免疫染色を行った。発現の評価に関しては、陽性となっている腫瘍細胞の割合(1%、5%、10%および50%)と強度(0,none;1,weak;2,moderate;3,intense)を掛け合わせたH-scoreに関してカットオフ値を設定した。SP142とE1L3N cloneのH-scoreの相関はSpearmanの順位相関係数により解析し、H-scoreのカットオフ値を決定するためにROC曲線を用いた。また染色された腫瘍細胞の割合と生存の有無(生存期間中央値での生死)についてROC解析を行った。有意差はP<0.05とした。統計はJMP12.0 (SAS Institute, Inc., Cary, NC, USA)を用いて行った。SP142 cloneのPD-L1発現は42症例(36%)で認めたが、108症例(92%)においてその発現の割合は10%以下であった。SP142 cloneのPD-L1のH-scoreは0-140(中央値0、四分位区間0-1.5)であった。E1L3N cloneのPD-L1発現は53症例(45%)で認めた。E1L3N cloneのPD-L1のH-scoreは0-195(中央値0、四分位区間0-5)であった。E1L3N clone発現はほとんどSP142 clone発現と一致していた(Spearman ρ=0.6725,P<0.0001)。

予後不良の臨床病理学的因子を含めた多変量解析の結果は、SP142 cloneのH-scoreを用いた分類の方が最も予後を反映しており、PD-L1高発現が独立した予後不良因子(HR=0.48;95% CI=0.29-0.84;P=0.0107,HR=5.08;95% CI=2.01-12.0;P=0.0010)であった。肝外胆管癌におけるPD-L1発現は、SP142 cloneのH-scoreを用いた分類が他の分類よりも予後を反映していることを示した。また肝外胆管癌のPD-L1発現の評価において、割合だけではなく強度も含めた検討が有用である可能性が示された。これらの結果は、SP142 cloneによるPD-L1発現評価が、予後予測因子だけではなく治療効果予測因子となる可能性を示唆している。平成30年度前半は、昨年胆道癌の局所免疫環境について解析したデータ,2009年1月2015年12月に当科で根治切除術を施行した膵癌症例140例を対象とした。NAC群47例、SF(手術単独)群93例の2群に分類し、免疫組織染色( IHC)を施行して、両群間におけるTLO内構成細胞を統計学的に後方視的に比較検討した。TLOはNAC群47例中40例( 85.1%)、SF群93例中88例( 94.6%)に認めた。NAC群ではTLO内CD8陽性Tリンパ球( p=0.0046)、HEV( p=0.0149)、CD163陽性マクロファージ( p<0.0001)、Ki-67陽性細胞( p=0.0003)の割合が有意に高く、一方PD-1陽性細胞はNAC群で有意に低値であった( p=0.0004)。現在、TLO内免疫細胞の発現レベルと予後の相関を解析中である。膵癌術前治療は、腫瘍局所微小環境で高内皮細静脈の形成を促進し、抗原貪食と抗原提示に関わるマクロファージの遊走、細胞傷害性Tリンパ球の浸潤、免疫チェックポイント分子の発現低下を誘導することにより抗腫瘍免疫能を増強する可能性がある。引き続き膵癌局所環境の解析において、化学療法の効果を反映する新規バイオマーカーの同定を病理組織学的に行い予後との相関や臨床的意義について検討を進めていく予定である。
人体内セレンの有害重金属類に対する生体防御的作用に関する疫学的研究

昭和62年610月に実施された地域住民検診の男性受診者574名(2186歳)を対象に,全血中のセレン(Se),水銀(Hg),カドミウム(Cd)を測定し, SeとCd及びSeとHgの濃度相関に与える加齢・食習慣・喫煙習慣の影響を調べるとともに,血圧と血清γーGTP値を指標に,人体においてもSeがCdやHgに対し生体防御的作用を示す可能性があるか検討を試みた.Se濃度とCd濃度は若年層(2039歳)では有意な相関性を示さなかったがCdレベルの高くなる中年層(4059歳)から高年層(60歳以上)にかけて有意な負の相関性を示した.一方, Se濃度とHg濃度はいずれの年齢層においても有意な正の相関性を示した.魚のように有機水銀を多く含む食品ではその摂取頻度に拘らず血中のSeとHgは高い濃度関係を示したが,有機水銀の少ないパンや肉のような食品を多く摂取する者では, SeとHgの濃度関係は顕著に低下した.喫煙習慣はSeとHgの濃度相関に対してはほとんど影響を示さなかったが, SeとCdの負の濃度期間を弱める傾向にあった.若年層の正常血圧者(WHO基準)においては,血中Hg濃度の高い者ほど最小血圧や血清γーGTP値は高く,逆にHgに対しSe濃度の高い者ほど最小血圧やγーGTP値の上昇は抑制される傾向にあった.中年層の高血圧者(WHO基準,検尿陰性・未治療)では,血中Hg濃度の高い者ほど最小血圧は高く, Se/Hg濃度比の高い者ほど最小血圧の上昇は抑制される傾向にあった.高年層の高血圧者(WHO基準,検尿陰性・未治療)では,血中Cd濃度の高い者ほど最小血圧は高く, Se/Cd濃度比の高い者ほど最小血圧の上昇は抑制される傾向にあった.以上の結果より,人体においてもSeのレベルはCdやHgのレベルと密接に関連していることが判明し,対象者の一部において人体内SeがCdやHgに対し生体防御的作用をもつ可能性を示唆する知見が得られ,女性についても検討を加える必要があると考えられた.昭和62年610月に実施された地域住民検診の男性受診者574名(2186歳)を対象に,全血中のセレン(Se),水銀(Hg),カドミウム(Cd)を測定し, SeとCd及びSeとHgの濃度相関に与える加齢・食習慣・喫煙習慣の影響を調べるとともに,血圧と血清γーGTP値を指標に,人体においてもSeがCdやHgに対し生体防御的作用を示す可能性があるか検討を試みた.Se濃度とCd濃度は若年層(2039歳)では有意な相関性を示さなかったがCdレベルの高くなる中年層(4059歳)から高年層(60歳以上)にかけて有意な負の相関性を示した.一方, Se濃度とHg濃度はいずれの年齢層においても有意な正の相関性を示した.魚のように有機水銀を多く含む食品ではその摂取頻度に拘らず血中のSeとHgは高い濃度関係を示したが,有機水銀の少ないパンや肉のような食品を多く摂取する者では, SeとHgの濃度関係は顕著に低下した.喫煙習慣はSeとHgの濃度相関に対してはほとんど影響を示さなかったが, SeとCdの負の濃度期間を弱める傾向にあった.若年層の正常血圧者(WHO基準)においては,血中Hg濃度の高い者ほど最小血圧や血清γーGTP値は高く,逆にHgに対しSe濃度の高い者ほど最小血圧やγーGTP値の上昇は抑制される傾向にあった.中年層の高血圧者(WHO基準,検尿陰性・未治療)では,血中Hg濃度の高い者ほど最小血圧は高く, Se/Hg濃度比の高い者ほど最小血圧の上昇は抑制される傾向にあった.高年層の高血圧者(WHO基準,検尿陰性・未治療)では,血中Cd濃度の高い者ほど最小血圧は高く, Se/Cd濃度比の高い者ほど最小血圧の上昇は抑制される傾向にあった.以上の結果より,人体においてもSeのレベルはCdやHgのレベルと密接に関連していることが判明し,対象者の一部において人体内SeがCdやHgに対し生体防御的作用をもつ可能性を示唆する知見が得られ,女性についても検討を加える必要があると考えられた.
脳血管性痴呆におけるびまん性脳白質病変の発生機序:脳動脈硬化のモルフォメトリ解析

脳血管性痴呆とくに脳内小動脈硬化との関連が重要視されている脳深部白質のび慢性軟化を伴う痴呆症(Binswanger病含む)剖検脳を用いて,白質病変の形成機序を支配血管のモルフォメトリー検索と脳内動脈およびその周囲の免疫組識学的検討を行った.本症例の白質病変を支配する大脳実質内外の動脈をモルフォメトリー検索すると,1)脳表および脳実質内の径400μm以上の太い動脈では,内膜肥厚の程度に応じて内腔を保とうとする血管径の代償性拡大とリモデリングが見られ,2)直径200μm以下の細小動脈(髄質,穿通枝動脈)では,壁厚と管径の拡大が相関するも,壁は線維化および基底膜様物質の沈着による肥厚が主体であった.後者の中には,動脈壊死を含む壁病変の高度な例に代償関係の明らかでないものが見られた.白質病変部の細血管(動静脈毛細血管を含む)は高度に線維性肥厚して内腔が挟小化していた.この成分はIおよびV型コラゲンが主要部分であり,一部にIII,VIおよび基底模型IV型コラゲンをみた.動脈壁ではこの線維化は壁の外側に強かった.マクロファージの指標であるCD68(KP-1)陽性細胞の脳動脈周囲の分布をみると,大脳皮質側に比べ,脳深部の細小動静脈周囲には分布が少なく,とくに線維化高度な血管周囲にはわずかであり,老廃物除去能の低下が示唆された.本症の脳深部の慢性白質病変の形成には,1)髄質動脈および一部は穿通枝動脈の中膜壊死や線維性による壁の適応障害や血流調節機能の失調による低灌流と,2)その末梢の毛細管およびレベルの高度線維性肥厚による血液・脳実質間の物質輸送障害やクリアランス障害が白質病変の原因として重要とみなされた.脳血管性痴呆とくに脳内小動脈硬化との関連が重要視されている脳深部白質のび慢性軟化を伴う痴呆症(Binswanger病含む)剖検脳を用いて,白質病変の形成機序を支配血管のモルフォメトリー検索と脳内動脈およびその周囲の免疫組識学的検討を行った.本症例の白質病変を支配する大脳実質内外の動脈をモルフォメトリー検索すると,1)脳表および脳実質内の径400μm以上の太い動脈では,内膜肥厚の程度に応じて内腔を保とうとする血管径の代償性拡大とリモデリングが見られ,2)直径200μm以下の細小動脈(髄質,穿通枝動脈)では,壁厚と管径の拡大が相関するも,壁は線維化および基底膜様物質の沈着による肥厚が主体であった.後者の中には,動脈壊死を含む壁病変の高度な例に代償関係の明らかでないものが見られた.白質病変部の細血管(動静脈毛細血管を含む)は高度に線維性肥厚して内腔が挟小化していた.この成分はIおよびV型コラゲンが主要部分であり,一部にIII,VIおよび基底模型IV型コラゲンをみた.動脈壁ではこの線維化は壁の外側に強かった.マクロファージの指標であるCD68(KP-1)陽性細胞の脳動脈周囲の分布をみると,大脳皮質側に比べ,脳深部の細小動静脈周囲には分布が少なく,とくに線維化高度な血管周囲にはわずかであり,老廃物除去能の低下が示唆された.本症の脳深部の慢性白質病変の形成には,1)髄質動脈および一部は穿通枝動脈の中膜壊死や線維性による壁の適応障害や血流調節機能の失調による低灌流と,2)その末梢の毛細管およびレベルの高度線維性肥厚による血液・脳実質間の物質輸送障害やクリアランス障害が白質病変の原因として重要とみなされた.脳血管性痴呆とりわけ脳内小動脈硬化との関連が注目されている脳深部白質のび漫性軟化を伴う痴呆(Binswanger病含む)の剖検脳を用いて、白質病変の形成機序を病理学的に検討した。17剖検例(平均80歳)の大脳は萎縮し、特に前頭葉や側頭葉の萎縮が目立つ。組織学的に大脳深部白質はび漫性に疎化ないし小空胞を伴った浮腫を示し、膠線維は離開断裂し不完全脱髄像を呈していた。白質病変内の毛細血管およびその前後の細動静脈は壁の高度な線維性肥厚により内腔が狭窄していた。この線維化はIおよびV型コラゲンが主要な成分であり、一部にVIおよび基底膜型IV型コラゲンをみるがIII型は不明だった。白質病変に分布する責任動脈は主として髄質動脈と、さらに基底核へ分布する穿通枝動脈の末梢の一部からなり、本症の髄質動脈は中膜筋細胞が萎縮ないし壊死に陥り、線維化で置換され、ときに高度な動脈壊死像も観察されたが、内膜肥厚による内腔狭窄像は見られず、むしろ壁の脆弱さによって内圧に抗しきれず内腔の拡張傾向を認めるものが多い。電顕的モルフォメトリー検索では中膜内層より外層に高度な壊死が見られた(p<0.05)。一方、大脳穿通枝動脈では、脳内進入部の中枢側では細胞線維性内膜肥厚が、さらに末梢では中膜の萎縮・壊死がみられ、100-300μ直径部前後では動脈壊死像がもしばしば観察された。

したがって本症の脳深部のび漫性白質病変の形成には、1)髄質動脈および一部は穿通枝動脈の中膜壊死と線維性硬化・コンプライアンス低下に基づく血流調節機能の失調による低灌流と、2)その末梢の毛細管および細動静脈レベルの高度線維性肥厚による血液・脳実質間の物質輸送障害とが、白質病変の原因として重要とみなされた。さらに後者の高度な線維化の機序について検討していくつもりである。脳血管性痴呆とくに脳内小動脈硬化との関連が重要視されている脳深部白質のび慢性軟化を伴う痴呆(Binswanger病含む)剖検脳を用いて,白質病変の形成機序を支配血管のモルフォメトリ検索と脳内動脈およびその周囲の免疫組織学的検討を行った.本症例の白質病変を支配する大脳実質内外の動脈をモルフォメトリ検索すると,1)脳表および脳実質内の径400μm以上の太い動脈では,内膜肥厚の程度に応じて内腔を保とうとする血管径の代償性拡大とリモデリングが見られ,2)直径200-300μm以下の細小動脈(髄質,穿通枝動脈)では,壁厚と管径の拡大が相関するも,壁は線維化および基底膜様物質の沈着による肥厚が主体であった.後者の中には,動脈壊死を含む壁病変の高度な例に代償関係の明らかでないものも見られた、白質病変部の細血管(動静脈毛細血管を含む)は高度に線維性肥厚して内腔が狭小化していた.この成分はIおよびV型コラゲンが主要成分であり,一部にIII,VIおよび基底膜型IV型コラゲンをみた.動脈壁においては線維化は壁の外側に強かった.マクロファージの指標であるCD68(KP-1)陽性細胞の脳動脈周囲の分布をみると,大脳皮質側に比べ,脳深部の細小動静脈周囲には分布が少なく,とくに線維化高度な血管周囲にはわずかであり,老廃物除去能の低下が示唆された.本症の脳深部のび慢性白質病変の形成には,1)髄質動脈および一部は穿通枝動脈の中膜壊死や線維性による壁の適応障害や血流調節機能の失調による低灌流と,2)その末梢の毛細管および細動静脈レベルの高度線維性肥厚による血液・脳実質間の物質輸送障害やクリアランス障害が白質病変の原因として重要とみなされた.
離乳期子牛における潜在性ルーメンアシドーシスの病態生理解明と制御

離乳期子牛における潜在性ルーメンアシドーシス(SARA)の発症リスク、免疫および代謝・内分泌機能に及ぼす影響を明らかにする目的で、ルーメンフィステルを装着したホルスタイン種雄子牛を用いて試験を行った。その結果、乾草給与子牛では非給与牛に比べて、ルーメン液pHが離乳後に高値で推移、VFA濃度と末梢血リンパ球機能は高値傾向を示した。また、乾草給与牛のルーメン液細菌叢は、非給与牛に比べて多様性に富むことが明らかとなった。以上のことから、離乳期子牛における栄養管理は、ルーメン発酵および免疫・代謝機能と密接な関連のあることが示唆された。平成26年度は、主に「離乳期飼料の成分構成とSARA発症との関係」について検討した。すなわち、ホルスタイン種哺乳雄子牛を10頭を供試し、種々の飼料給与条件下で7週齢から離乳を開始、8週齢で離乳する試験を実施した。4週齢時に小径型ルーメンフィステルを装着し、5週齢時に無線伝送式pHセンサーをフィステルから投入した。ルーメン液pHと温度を10分間隔で測定し、離乳前後の変動を解析した。また、ルーメン液サンプルを用いてVFA産生、エンドトキシン濃度および細菌叢構成を測定した。さらに、免疫機能として白血球のサブポピュレーションとサイトカインmRNA発現、血漿中の炎症関連物質としてエンドトキシン、炎症性サイトカイン、LBPおよび急性期タンパク濃度を測定した。内分泌機能では血漿中成長ホルモン(GH)、インスリン様成長因子-1(IGF-1)およびインスリン濃度(グルコース濃度も測定)を測定し、SARA発症における炎症反応とインスリン抵抗性の変化をルーメン液および血漿中エンドトキシン濃度との関連から解析した。その結果、第一胃液pHは乾草給与牛で離乳後しだいに上昇したが、非給与牛では低値のまま推移し、3週後には給与牛で1日平均6.51と6.37、非給与牛では5.84と5.60を示した。また、離乳後のpHの日内変動では、給与牛で朝の給餌後著しく低下したが、非給与牛では低値で推移する傾向が認められた。第一胃液VFA濃度は給与牛で非給与牛に比べて高値傾向を示した。また、末梢白血球のCD3+、CD8+、WC1+およびCD21+細胞数は、給与牛で離乳2週後に高値傾向が認められた。以上のことから、離乳前後の子牛に対する乾草給与(日量400-600g)は、第一胃発酵を促進させてpHを上昇させる作用があり、さらに細胞性免疫機構に影響を及ぼす可能性のあることが示唆された。平成27年度は、「離乳期飼料の成分構成とSARA発症との関係」の追加試験を行うとともに、「SARA発症子牛におけるエンドトキシンカスケードと病態生理の解明」について検討した。ホルスタイン種哺乳雄子牛を10頭を供試し、種々の飼料給与条件下で7週齢から離乳を開始、8週齢で離乳する試験を実施した。また、離乳後の子牛にグルコースを経口投与してSARA発症試験を実施した。いずれも、4週齢時に小径型ルーメンフィステルを装着、5週齢時に無線伝送式pHセンサーをフィステルから投入した。ルーメン液pHを10分間隔で測定し、離乳前後およびグルコース投与前後の変動を解析した。ルーメン液中のVFA産生、エンドトキシン活性および細菌叢構成を解析した。また、免疫機能としてサイトカイン活性、血漿中の炎症関連物質としてエンドトキシン、炎症性サイトカイン、LBPおよび急性期タンパク濃度を測定した。その結果、「離乳期飼料の成分構成とSARA発症との関係」では、前年度に行った試験と同様の結果が得られ、離乳前後の子牛に対する乾草給与は、第一胃発酵を促進させてpHを上昇させる作用のあることが確認された。また、ルーメン液の細菌叢構成は、乾草給与牛と非給与牛で明らかな差異が認められ、乾草給与牛では非給与牛に比べて細菌叢が多様性に富むことが明らかとなった。さらに、「SARA発症子牛におけるエンドトキシンカスケードと病態生理の解明」では、ルーメン液エンドトキシン活性が各種パラメータの変動と密接な関連があること、また、子牛の離乳方法がSARA発症に影響することが示唆された。当初計画通り、離乳期飼料の成分構成とSARA発症との関係、また、SARA発症子牛におけるエンドトキシン活性値と各種の炎症および代謝パラメータとの関係について検討した。平成27年には、さらに10頭の子牛を追加して試験を行い、種々の飼料給与条件下で離乳させる追加実験を終了した。ルーメン液のpHやVFAのほか、次世代シークエンス法による細菌叢解析、血漿中の炎症関連物質と急性相タンパク、各種内分泌機能検査を終了した。ルーメン液エンドトキシン活性と各種パラメータとの関係については、さらに詳細に解析中である。平成28年度は、機能性飼料によるSARAの制御および疾病予防を目的として、「離乳期子牛におけるSARA制御作用の検証」と「離乳期子牛のSARA制御による疾病予防効果の検証」について検討した。