hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
アルテミシニンの骨格多様化・複合化による生体機能性中分子の創製

更に、C6位の構造改変により、従前の構造活性相関研究で手付かずのまま残されていたC環部の構造多様化を実現した。C環部にN-アリールアルキル基を導入したファルマコフォアにより、抗マラりア活性(In Vitro/ In Vivo)が大幅に向上することを見出した。これを契機にアルテミシニンよりも優れたIn Vivo治療効果を発現するリード化合物を複数創製し、論文投稿した。また、上記の知見を踏まえて、末端アルキンを導入したプローブ分子を創出することができた。四環性骨格のC3,C6,C9位に非天然型置換基を導入できる本合成プロセスを基盤として、各種ハイブリッド分子やプローブ分子を設計・合成する。マラリアにとどまらず、他の感染症やがんへの適応を進める。更に、元素置換を他の部位にも適用し、医薬化学合成や合成生物学的物質生産系と相補的な合成プロセスを開発する。
コレラと衛生問題:伝染病をめぐる政治学

本科研費補助金による研究は、申請者の論文「コレラとスエズ運河」の拡張を図る意図で企てられたものである。先の論文が対象とした時代は1880年代である。本課題ではもう少し時代を遡ってまさしくイギリスでコレラが流行した時期、すなわち1830年代から1860年代の衛生政策を対象とした。すなわちイギリスのきわめて政治的な衛生対策がどのような過程をへて形成されるに至ったかを明らかにしたいと考えた。調査を進める中で、ロンドンの衛生対策は二面から推進されたものとして研究すべきことが明らかになり、両面から取り組んだ。一つはテムズ川の汚染を解決すること、もう一つはクリミア戦争のときスクタリの病院で出した16000人の犠牲者から得た教訓を病院や医学教育に生かすことであった。テムズ川汚染は、1855年のマイケル・ファラデーによる汚染の視察や1858年の大臭気事件などでよく知られるものであるが、実際にはそれ以上の研究はあまり進んでいない。テムズ川の浄化はテムズ川に沿ってロンドンの北側と南側に大規模な遮断下水道を建設することによって達成された。この際、単に屎尿を海に廃棄するのではなく、1840年代にドイツの化学者リービッヒによって明らかにされた農芸化学的な知見に基づいて、屎尿をリサイクルすることが奨励された。大都市ロンドンでは最終的には成功しなかったが、今日の環境問題を考える上でも興味深い展開である。他方クリミア戦争のほうは、ナイチンゲールに深く関係する政策で、病院の衛生対策の根本的な見直し政策である。傷病兵を戦地で介抱するのではなく、高速の蒸気船で本国に運び手当てをする政策が打ち出され、桟橋を備えた近代的な病院建設がクリミア戦争終結直後の1856年5月に構想された。病室の換気に重点を置いたパビリオン方式の病院である王立ヴィクトリア病院の完成も19世紀後半の衛生対策と深く関わるものであることを明らかにした。平成14年度の研究のメインはロンドンにおける調査と資料収集であった。9月13日から10月5日までロンドンとケンブリッジで調査を行った。イギリスの衛生政策の要となる人物としてエドワード・フランクランドに焦点を絞り、一次資料としてはキュー植物園内にあるアーカイブで所蔵しているフランクランドの手紙を調査した。コピーが許されないため手書きの文書を写しながら解読を進めたが判読できないところがたくさん残り、調査は困難であった。まだ十分に出来たとは言い難く、再度15年度に調査の機会をもちたいと考えている。ロンドンの地方自治省が行った衛生政策を調査するために、London Metropolitan Archivesで1883年以降の資料の収集を行い、年報について調査を行った。地方自治大臣を務めたチャールズ・ディルクが非常に興味深い人物であり、彼の部下であるブキャナンとともにさらに調査が必要である。来年度行う予定にしていたネトリーのヴィクトリア病院についても、ハンプシャー公文書館で資料収集を行うことが出来て、ナイチンゲールなどの関わりも見えてきた。渡英調査のほかには、ロンドンの下水道事業について研究を進めた。中心的人物としてはバザルゲッツという土木技師の果たした役割が判明してきた。これまで水質調査に関わる化学系の人物ばかりにとらわれてきたが、テームズ川の水質改善には実際のところ下水道の完備が不可欠で、工学的な環境整備も見落としてはならないことを痛感した。15年度はこれらをさらに前進させたいと考えている。

本科研費補助金による研究は、申請者の論文「コレラとスエズ運河」の拡張を図る意図で企てられたものである。先の論文が対象とした時代は1880年代である。本課題ではもう少し時代を遡ってまさしくイギリスでコレラが流行した時期、すなわち1830年代から1860年代の衛生政策を対象どした。すなわちイギリスのきわめて政治的な衛生対策がどのような過程をへて形成されるに至ったかを明らかにしたいと考えた。調査を進める中で、ロンドンの衛生対策は二面から推進されたものとして研究すべきことが明らかになり、両面から取り組んだ。一つはテムズ川の汚染を解決すること、もう一つはクリミア戦争のときスクタリの病院で出した16000人の犠牲者から得た教訓を病院や医学教育に生かすことであった。テムズ川汚染は、1855年のマイケル・ファラデーによる汚染の視察や1858年の大臭気事件などでよく知られるものであるが、実際にはそれ以上の研究はあまり進んでいない。テムズ川の浄化はテムズ川に沿ってロンドンの北側と南側に大規模な遮断下水道を建設することによって達成された。この際、単に屎尿を海に廃棄するのではなく、1840年代にドイツの化学者リービッヒによって明らかにされた農芸化学的な知見に基づいて、屎尿をリサイクルすることが奨励された。大都市ロンドンでは最終的には成功しなかったが、今日の環境間題を考える上でも興味深い展開である。他方クリミア戦争のほうは、ナイチンゲールに深く関係する政策で、病院の衛生対策の根本的な見直し政策である。傷病兵を戦地で介抱するのではなく、高速の蒸気船で本国に運び手当てをする政策が打ち出され、桟橋を備えた近代的な病院建設がクリミア戦争終結直後の1856年5月に構想された。病室の換気に重点を置いたパビリオン方式の病院である王立ヴィクトリア病院の完成も19世紀後半の衛生対策と深く関わるものであることが明らかにした。
機能性食品設計の技術基盤の展開

「機能性食品の解析と分子設計」を主題とする本重点領域研究のなかで「機能性食品設計のための技術基盤の展開」を計画研究課題とする本班は、第I班および第II班の計画研究を補完し、技術的基盤を確立する役割を担う。すなわち、A、機能性食品のミクロ構造の設計(a)ロングレンジの研究としての分子育種オリザシスタチン遺伝子を導入したイネの検定ならびにコーンシスタチン遺伝子のイネ細胞への導入(荒井)Bacillus brevisを用いてエンケファリンとカソキシンDを大量生産する方法の確立(鵜高)味覚修飾タンパク質クルクリン遺伝子を導入した酵母の新規株による食品等への新規機能の付加(榎森)b-D-フコシダーゼ遺伝子を大量発現するビフィズス因子(オリゴ糖)生産の検討(熊谷英彦)低アレルゲン米の作出(中村)種子タンパク質のプロセシングの制御(西村)ダイズ種子貯蔵タンパク質遺伝子をダイズに導入しメチオニン処理に対する応答の解析(藤原)(b)ショートレンジの研究としての分子テ-ラリング大豆、米、卵白中のプロテアーゼインヒビターより抗ウイルス活性の改善(前田)低アレルゲン小麦粉を作成し、実際の食品に加工する方法の検討(渡辺)バイエル板・ミエローマ細胞の細胞培養系を用い、腸管免疫を調節できる人工乳を創出(菅野)α-ラクトアルブミンの酸性条件下での構造変換(熊谷泉)糖尿病の病態とPGl_3産生量を検討しエイコサペンタエン酸摂取の生理的意義を追求(水柿)B、機能性食品のマクロ構造の設計(a)新しい変換技術の導入タンパク質の変性・微生物の死滅に与える低温高圧効果を食品の処理に応用(林)粉末化による脂質の酸化抑制機構・脂質の再溶特性および細胞内への物質移動特性を検討(松野)金属親和性食品機能性成分に対する非特異的・特異的方法による分離精製変換システムの開発(宮脇)プログリシニンのX線結晶構造解析を行い高次構造を解析(内海)(b)新しい計測技術の導入分子認識機能をもつにおいセンサーの作製(軽部)「機能性食品の解析と分子設計」を主題とする本重点領域研究のなかで「機能性食品設計のための技術基盤の展開」を計画研究課題とする本班は、第I班「食品の生体調節因子の解析と設計」および第II班「食品の生体防御因子の解析と設計」を課題とする両班の計画研究を補充し、本重点領域研究の技術的基盤を確立する役割を担う。すなわち、本班は方法論別に記すと以下のようになる。A.機能性食品のミクロ構造の設計(a)ロングレンジの研究としての分子育種1)オリザシスタチン遺伝子のイネ細胞への導入と発現を行った。(荒井)。2)コメアレルゲン遺伝子の構造を解造を解析し、アレルゲン除去米の作製を検討した(中村)。3)Bacillus brevisによる機能性ペプチドおよび蛋白質の効率的生産の系を確立した。(鵜高)。4)パン酵母での外来遺伝子発現系としての人工染色体を確立した。(榎森)。(b)ショートレンジの研究としての分子テーラリング5)抗ウィルス機能蛋白質を化学的ハイブリッド修飾をし、その効果を乳のみマウスモデルで検証した。(前田)。6)植物蛋白質(コムギグルテン)の酵素修飾による高グルタミン経腸栄養剤の作製を行った。(渡辺)。B.機能性食品のマクロ構造の設計(a)新しい変換技術の導入7)易酸化性脂質(エイコサペンタエン酸など)を安定化させるための粉末化技術の研究を行った。(松野)。8)蛋白質(ミルクβ-ラクトグロブリン等のアレルゲン蛋白質など)、デンプン加圧による構造変化を解析した。(林)。9)前進凍結濃縮法の工学的操作条件を解析した。(宮脇)。(b)新しい計測技術の導入10)特定ペプチドを認識する生体素子抗体を構築した。(軽部)。「機能性食品の解析と分子設計」を主題とする本重点領域研究のなかで、「機能性食品設計のための技術基盤の展開」を計画研究課題とする本班は、第I班「食品の生体調節因子の解析と設計」および第II班「食品の生体防御因子の解析と設計」を課題とする両班の計画研究を補完し、本重点領域研究の技術的基盤を確立する役割を担う。すなわち本題は、A.機能性食品のミクロ構造の設計(a)ロングレンジの研究としての分子育種1)オリザシスタチン遺伝子のイネ細胞への導入と発現(荒井)。2)コメアレルゲン遺伝子の転写調節に関するシスエレメントの同定(中村)。3)機能性ペプチド(エンケ.ファリン.オピオイドアンタゴニスト)をBacillus brevisにて発現生産(鵜高)。4)パン酵母でカルパスタチンを生産(榎森)。5)ビフィズス菌β-D-グルコシダーゼの高発現系の確立(熊谷)。(b)ショートレンジの研究としての分子テーラリング6)抗ウィルス機能蛋白質のテーラリング(前田)。7)グルテン系アレルゲンのテーラリングによる失活(渡辺)。B.機能性食品のマクロ構造の設計(a)新しい変換技術の導入8)包括剤を加水分解酵素の逆反応により酵素合成(松野)。9)生体成分から低分子物質(ビタミン・アミノ酸・糖など)を加圧抽出(林)。10)食品機能性成分の金属親和性による定量的評価の確立(宮脇)。

(b)新しい計測技術の導入11)食品成分の測定センサーの開発(軽部)を行った。以上のように、ロングレンジの研究としてプレハーベストからポストハーベストに至る一貫した研究成果を得ると同時に、ショートレンジの研究として、酵素学的方法による三次機能修飾を通じ機能性食品を設計することができた。「機能性食品の解析と分子設計」を主題とする本重点領域研究のなかで「機能性食品設計のための技術基盤の展開」を計画研究課題とする本班は、第I班および第II班の計画研究を補完し、技術的基盤を確立する役割を担う。すなわち、A、機能性食品のミクロ構造の設計(a)ロングレンジの研究としての分子育種オリザシスタチン遺伝子を導入したイネの検定ならびにコーンシスタチン遺伝子のイネ細胞への導入(荒井)Bacillus brevisを用いてエンケファリンとカソキシンDを大量生産する方法の確立(鵜高)味覚修飾タンパク質クルクリン遺伝子を導入した酵母の新規株による食品等への新規機能の付加(榎森)b-D-フコシダーゼ遺伝子を大量発現するビフィズス因子(オリゴ糖)生産の検討(熊谷英彦)低アレルゲン米の作出(中村)種子タンパク質のプロセシングの制御(西村)ダイズ種子貯蔵タンパク質遺伝子をダイズに導入しメチオニン処理に対する応答の解析(藤原)(b)ショートレンジの研究としての分子テ-ラリング大豆、米、卵白中のプロテアーゼインヒビターより抗ウイルス活性の改善(前田)低アレルゲン小麦粉を作成し、実際の食品に加工する方法の検討(渡辺)バイエル板・ミエローマ細胞の細胞培養系を用い、腸管免疫を調節できる人工乳を創出(菅野)α-ラクトアルブミンの酸性条件下での構造変換(熊谷泉)糖尿病の病態とPGl_3産生量を検討しエイコサペンタエン酸摂取の生理的意義を追求(水柿)B、機能性食品のマクロ構造の設計(a)新しい変換技術の導入タンパク質の変性・微生物の死滅に与える低温高圧効果を食品の処理に応用(林)粉末化による脂質の酸化抑制機構・脂質の再溶特性および細胞内への物質移動特性を検討(松野)金属親和性食品機能性成分に対する非特異的・特異的方法による分離精製変換システムの開発(宮脇)プログリシニンのX線結晶構造解析を行い高次構造を解析(内海)(b)新しい計測技術の導入分子認識機能をもつにおいセンサーの作製(軽部)
ラットの道具使用行動の神経基盤

本研究の目的は,ラットを対象に道具使用行動課題を開発し,その課題におけるラットの行動に寄与する脳領域を特定することで,ヒトの道具使用行動の神経基盤を解明するための動物モデルを提供することであった。すなわち,第1段階目として道具使用課題の開発を行い,第2段階目として特定脳領域の損傷がその課題での行動に与える効果を検証する必要がある。今年度は,第1段階目として,ラットの道具使用行動における能力を検証するとともに,ラット対象の道具使用行動課題を確立させることを目的とした。本年度実施した2つの実験では,ラットは,道具を引き寄せ,その道具が餌に接触した後に餌を獲得するという経験を経なくても,テストで餌の位置に基づいて道具を操作することができる否かを検証した。これら2つの実験の訓練では,熊手を横方向に動かさせる運動の訓練のみを行い,熊手と報酬を提示することは一切なかった。この手続きにより,道具が餌に接触し,餌が熊手の運動方向と同じ方向に動くということを知覚させないようにした。この訓練では,実験者は熊手を回収してから,直接,手で報酬を被験体に与えた。その後のテストでは,訓練で用いたものと同一の熊手を実験装置の中央に置き,餌を熊手の左横または右横に置いた。その結果,1つ目の実験では8匹中2匹,2つ目の実験では8匹中1匹の被験体が,テストで餌の位置に基づいて道具を動かすことができた。この結果から,ラットの中には,訓練で,道具を引き寄せ,その道具が餌に接触した後にその餌を獲得するという経験をしなくても,テストで,餌の位置に基づいて道具を操作することができる個体もいるということが示された。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
人工物の長期的性能と安定性に関する地球化学的解析

高レベル放射性廃棄物地層処分は、数万年以上にわたって放射性廃棄物を人間から隔離できる有望な方法であるが、そのシナリオは人工バリアの性質が長期的に一定であることを前提としている。しかし実際には、スメクタイトは地下水に溶存する陽イオンとの交換反応によりイライトへ変化することが知られている。本研究により、スメクタイトのイライト化がベントナイト中核種移行に及ぼす影響を評価することができた。得られた研究成果を以下にまとめる。(1)本研究では実験により、劣化開始前のベントナイト中間隙水の化学的条件(pH、酸化還元電位、炭酸濃度)を測定し、劣化開始前のベントナイトその測定結果がシミュレーションの解析結果と一致することを示した。またアメリシウムがベントナイトから放出される微粒子に付着し疑似コロイドを形成することを明らかにした。疑似コロイド形成を仮定する事により、実験によって得られたアメリシウムの吸着挙動に対する影響を理論的に説明されることも確認された。(2)スメクタイト、イライト、両者の混合物、それぞれに対し吸着分配係数を実験で測定し、そのデータとAltanerモデルを用いることにより、イライト化にともなう特性変化を定量的に評価することのできるモデルを作成した。またスメクタイト、イライト、混合比を変えた両者の混合物、それぞれに対し吸着分配係数を測定することにより実験からもその特性を明らかにした。(3)前述した(1)、(2)の研究成果をもとに、ベントナイトの経年変化を考慮した核種移行解析モデルを構築した。シミュレーションの結果から、ベントナイトの経年変化がベントナイト中の核種移行に与える影響を定量的に示すことができた。1.健全人工バリア内におけるアクチニドの地球化学的挙動人工バリア内の環元性雰囲気を模擬するために環境雰囲気制御セル内に実験体系を組み立てて、人工バリア候補材ベントナイト(スメクタイト)を用いることで劣化開始前のベントナイト空隙水の化学的条件(pH、酸化環元電位、炭酸イオン濃度)を評価した。これにより、放射性核種(特にアクチニド元素)の地球化学的挙動に重大な影響を及ぼすパラメータを明かにすることができた。またこの実験結果が、熱力学的平衡計算に基づくシミュレーションの解析結果とも一致することを確認した。以上の成果により、深部地下に埋設された人工バリアの間隙水化学条件の経年変化を評価するための手法が確立したと考えられる。本年度は、人工バリア劣化前の条件におけるアメリシウムの地球化学的挙動について検討し、アメリシウムがベントナイトから放出される微粒子に吸着し擬似コロイドを形成することを明かにした。また同時に、この擬似コロイド形成によりアメリシウムのベントナイトへの吸着挙動が影響を受け、その吸着分配比が実験条件である固液比や固液分離方法に対し強い依存性を示すことが実験的に明かにされた。この吸着分配比の固液比依存性ならびに固液分離方法依存性は、アメリシウムの擬似コロイド形成を仮定することで、理論的に説明されることも確認された。2.人工バリア性能変化が核種移行に及ぼす影響人工バリアが経年変化を受けていない場合の典型的な核種吸着分配比や溶解度を用い、それらが時間的に変化すると仮定した場合について人工バリア内での核種移行挙動を検討し、人工バリアが長期的に健全で性能劣化しないとした場合の解析結果と比較し、各パラメータの時間変化の影響を定性的に議論した。高レベル放射性廃棄物地層処分の人工バリアにおいて、ベントナイト緩衝材に含まれるスメクタイトは長期間においてイライト化し、止水性、膨潤性、核種吸着性能などの性能が劣化する。本年度は、文献によって報告されているスメクタイトのイライト化反応式を用いてイライト化速度を評価するとともに、アクチニドの吸着性能がそれによりどのように変化するかを評価した。

スメクタイトが、ベントナイト間隙水中のカリウムイオンと1対1反応を通してイライト化するとしたAltanerモデルを用いた。緩衝材中では、カリウムは拡散によってのみ移行し、緩衝材と岩盤との境界でカリウムイオン濃度は常に一定であると仮定するとともに、オーバーパックへの浸透はないものとした。スメクタイトのイライト化反応は温度によって重大な影響を受けると考えられているため、本研究では温度条件として30°C、60°C、90°Cを想定した。その結果、30°Cでは100万年経過してもほとんどイライト化は進行しないことを示すことができた。一方、90°Cでは1000年経過後からイライト化が有意に進行し100万年後には80%がイライト化することを評価することができた。これにより、本年度において人工バリア内でのスメクタイトのイライトへの経年変化を定量的に評価することのできるモデルを完成することができたことになる。また同時に、主要なアクチニド元素であるネプツニウムとアメリシウムについて、人工バリア内での吸着分配係数がスメクタイトとイライトの混合割合によってどのように変化するかについても、人工バリア内での地球化学的環境条件を模擬したグローブボックス内での実験を通して評価した。その結果、スメクタイトの割合が50%以上の場合、分配係数は100%の場合とあまり大きな違いはないが、50%以下になると徐々に減少すること、しかし100%イライトへの吸着分配係数は高々1桁も変わらないことを明らかにすることができた。高レベル放射性廃棄物地層処分は、数万年以上にわたって放射性廃棄物を人間から隔離できる有望な方法であるが、そのシナリオは人工バリアの性質が長期的に一定であることを前提としている。しかし実際には、スメクタイトは地下水に溶存する陽イオンとの交換反応によりイライトへ変化することが知られている。本年度は、スメクタイトからイライトへの経年変化に伴う核種の吸着分配比、人工バリア内の透水係数、人工バリアの密度等の時間変化を数学的モデルで記述した。また、これらを入力データとする人工バリア内核種移行解析モデルを作成し、スメクタイトのイライト化速度解析モデルと組み合わせることで、人工バリアの経年変化を考慮した核種移行解析モデルを構築した。このモデルにより、(1)スメクタイトのイライト化によるベントナイト系緩衝材への影響は、空隙中流速の増加による物質移行の促進と放射性核種の吸着性能の劣化であり、後者の影響は、物質移行の促進につながること、(2)ベントナイトのイライト化により、空隙中の流速は2桁近く大きくなるにもかかわらず、物質移行は依然として拡散によって支配されること,(3)アメリシウムは半減期が短いために、アメリシウムの移行に対しては吸着性能劣化の影響を無視できるが、ネプツニウムに関してはわずかに移行が促進されること、(4)経年変化する特性パラメータのう、イライトの透水係数が重要なパラメータであること、などを明らかにする事ができた。
胎盤におけるVEGF受容体RNAプロセッシンング制御機構の解析

血管内皮前駆細胞と絨毛細胞におけるpIClnの機能の違いは?1)血管内皮前駆細胞におけるpIClnの発現は培養上清中に産生されるsoluble Flt-1量と正の相関を示していたことから,pIClnによるsoluble Flt-1の産生促進作用が推測された。このメカニズムを証明するために培養した血管内皮前駆細胞株にpICln DNAをtransfectすることによって培養上清soluble Flt-1濃度に変化がでるかどうか検討した。その結果,soluble Flt-1の産生は促進されることが分かった。pIClnによるmRNAのalternative splicing促進作用によってsoluble Flt-1の産生が増加することが分かった。すでに多施設によって確認された血管内皮細胞におけるpIClnによるsoluble Flt-1産生促進作用とともに,血管内皮前駆細胞は胎盤内においてpIClnが増加する環境下でsoluble Flt-1を増加させることによって妊娠高血圧症候群の病態形成に関与していることが考えられる。2)一方,絨毛細胞におけるpICln発現と培養上清中のsoluble Flt-1濃度との間には負の相関が認められた。pICln DNAをtransfectすると血管内皮前駆細胞と異なり,soluble Flt-1産生を抑制していた。この結果をさらに確認するためにpIClnのsiRNAを細胞内に導入することによってRNAのsiencingを行ったところ,培養上清中のsoluble Flt-1の濃度は増加していた。このことから絨毛細胞におけるpIClnのsoluble Flt-1に対する作用は血管内皮系の細胞とは逆であり,胎盤内では相互作用によってsoluble Flt-1の産生を調節していると考えられる。PIH患者胎盤において,pIClnとsFlt-1はどのように関連しているのか?1)胎盤組織をpIClnに対する抗体によって二重染色し,その局在について検討する。実績1)pIClnは胎盤内の血管内皮・絨毛(yncytiotrophoblast)に発現していた。また,妊娠高血圧症侯群(PIH)胎盤では,絨毛における発現が正常妊婦(NOR)胎盤に比して強く発現していた。2)胎盤組織から抽出したmRNAを用いてpICln mPNAの発現について検討する。実績2)胎盤組織から抽出したpICln mRNAの発現と臍帯血sFlt-1濃度は負の相関を示した。またPIH胎盤におけるpICln mRNAの発現は,NOR胎盤における発現に比して低値を示した。絨毛細胞においてpIClnはどのように発現するのか?1)絨毛細胞株に発現したpIClnの観察:ラット由来絨毛細胞株TBT (ジンチチオトロホブラスト細胞株をAng II・TNAα・低酸素[1%02]によって刺激した際の細胞内pICln発現の変化について検討する。実績1)TNFαは,TBTにおけるpICln mRNA・蛋白の発現に影響を与えなかった。一方,Ang IIはpICln mRNAの発現を抑制した。低酸素刺激はTBTにおけるpIClnの発現をさらに抑制した。2)TBTを刺激した際の上清中に分泌されるsFlt-1濃度をELISA法によって測定する。実績2)TBTにおけるpICln mRNAの発現と培養上清中sFlt-1濃度とは負の相関を示した。絨毛はPIH胎盤においてpIClnを刺激する事によってsFlt-1の産生を抑制しPIHの病態に対して抑制的に働いていると考えられる。
加齢対応住宅における腰部負担軽減を目的とした動作寸法体系の研究

本研究は、日本において高齢者でも有訴率の高い腰痛に着目し、腰部疾患を減らすための住宅の要件について研究を行った。腰部負荷計測の手法の検討や、疾患者、高齢者などへの実状調査などから、1有効な日常生活動作とその計測方法を検討し、実験により計測を行った。その中心となる実験は、住宅内における日常生活動作時の「腰部関節モーメント」の計測である。最初に、加齢期に住宅内でみられる手をつく動作に着目し、「立ち上がり動作」を補助するために、手をつく時の家具の配置や高さを変えて、腰部負荷計測を行い、若年者と高齢者の負荷の違いから、腰部負荷軽減を行うための根拠となるデータを示した。「収納動作」の計測では、高さの違いや荷物の重さ、作業負担の違いだけではなく、収納家具のデザインの違い、とくにその断面形状の違いによって、負荷に差があることを明らかにした。また「介護動作」は腰痛リスクが高いと経験的に知られていたが、在宅介護室を想定した空間で行った負荷計測のデータから、日常生活動作よりはるかに過度な負荷がかかることを客観的に明らかにし、ベッド高さや広さなどについて、身体負荷と心理的負担軽減のための具体的な手法を示した。これら計測により得られたデータを、ライフステージに応じた建築計画に有効に利用するためには、負荷値についての評価が必要と考えられるが、疾患発生と腰部関節モーメントの値との直接的な因果関係は現在のところ明確ではない。そこで、「平地歩行」「階段昇降」などの動作の負荷や、運動処方として用いられる「高齢者向け運動プログラム」動作時の負荷計測を行って、その値との比較を行う事で、評価軸を設けることができた。住宅における公室空間*の寸法・配置と、生活動作での腰部負荷との関係を明らかにし、生活動作時の身体の負荷からみた加齢対応住宅の評価モデル示すことが研究目的である。今年度は、住宅の中でも手すり等の利用が敬遠される公室空間(リビング等)において「家具や建築などが身体動作を支える」という観点から「手をつき支える」という腰部負荷軽減と思われる動作に着目し、それが行われている箇所の実態についてのヒアリング調査を行った。その調査結果を分析した結果、特に立ち上がり時の動作について特徴的だったため、高齢者の被験者に対して計測実験を行い(実験項目は、住宅スタイルの違いから床から、椅子から、ソファからの手をつく立ち上がり動作の比較)、その時の負荷(動作時の最大腰部モーメント)を比較することで、空間の寸法・配置と動作時の負荷の関係を明らかした。この結果から、腰部負荷軽減という観点からは、高齢者の住まいについて一般的に言われているような「椅子やソファのしつらえられた洋間の生活が良い」ということは一概には言えず、洋風であっても和風であっても立ち上がり時に適切な箇所に手をつく、あるいは掴まる場所を設けるなど、生活者の動作に対する負担に対しこまやかは配慮をすることで動作時の負荷が軽減されることが明らかになった。これにより特定疾患を持つ人の望むライフスタイルの実現が可能であり、個別対応の建築空間のデザインに対する可能性を示すことができた。腰痛疾患者に対するアンケート調査では、住宅内での痛みのある動作は、被験者全体では、「起き上がり」「洗顔」「床座」「床からの立ち上がり」「椅子からの立ち上がり」「低い所の収納」などが上位となり、属性別集計では、20代40代は、「椅子座」50代70代「階段の昇降」主婦「炊事」会社員、学生「椅子座」などとなった。これらをもとに、昨年度に引き続き動作計測では「収納動作」を取り上げ、収納棚のしつらいによって身体への負担(腰部の力学的負担、生理的ストレス、主観による各評価)がどうかわるかを実験した。

5タイプのしつらえ(断面方向のデザイン)を設定し、収納棚の高さ(身長の%で実験)、奥行きの違いを加えて、被験者に[体重×4%]の重さの荷物を載せる、取り出すの動作を行ってもらった。5タイプのしつらいは住宅内の収納を参考にしており、A壁全面収納棚で足部は扉付き顔部は扉なしタイプ、B足部分の踏み込み可能タイプ、C顔前面に壁があるタイプ、D吊り戸棚タイプ、E引き出し型タイプである。いずれの年齢層においても、上位を占める(腰部負荷の少ない)収納計画は、しつらえAまたはBと、高さ100%または85%の組み合わせのものである。一方、しつらえC以外の高さ40%・しつらえEの収納計画は下位を占め、適切でない収納計画といえる。また、心拍数の結果を身体の総合的負担とみなし、腰部負担と合わせて分析するを行った。以上の結果をまとめると、1、腰部負荷からみた最適収納計画は、身体への総合的な負担からみた最適収納計画とは異なるといえる。2、高齢者と若年者では、適する収納計画が異なる。3、腰部への負担が少ない収納計画は、デザインの要素(高さ・奥行き・しつらえ)を区別して評価することはできず、それらの組み合わせによって(3次元的にとらえることで)、はじめて評価することができる。などが明らかになった。昨年まで、階段昇降動作、立ち上がり動作、収納動作の各動作についてVICONを用いて腰部モーメントの計測を行い、若年者と高齢者の動作の違いと空間のしつらいとの関係が明らかになった。加齢対応住宅では、腰部疾患のある人や身体の弱った高齢者にとっては、腰部負荷が少ない動作となるように考えるべきである。しかし筋肉や骨格はある程度の運動負荷をかけることで、その機能が維持され疾患を予防するという視点もある。そこで腰部負荷値としての腰部モーメントと合わせて、筋電計による筋電位計測を合わせて行った。また住宅の動作だけでなく高齢者用の運動プログラムの計測を行って比較する事で、適度な運動と過度な負担というものを検討した。これにより、住まい手の腰への負担を軽減するという中に、負荷軽減だけでなく、腰部周りの筋や骨格を鍛えて対応するという増進の考え方を取り入れ、加齢により様々なライフステージにある住まい手にあわせた空間づくりの可能性を示した。一方で、寝たきりなどの介護状態になってしまった揚合には、住宅内での動作が限られ腰部負担と空間の関係はあまり問題とならなくなるが、今度は介護者に負荷がかかり、介護の現場でも介護者の腰痛は職業病であるといわれている。そこで、介護用具を用いた場合の負荷軽減、また、住宅で介護を行う場合の介護環境(部屋の大きさやベッド高さ等)と腰部負担、負担感の計測実験をおこなった(VICONを用いた実験室での実験)。介護用具の利用により負担を軽減する事ができる事、また介護環境については、ベッド高さなどが大きく負担に関係する事がわかった。空間の大きさについては腰部負荷に大きな差は見られなかったが、負担感に違いが見られたため、その原因については今後検討する必要がある。また可搬型の介護計測装置の精度の検証をVICONとの比較ですすめている。前年度までに、住宅内での日常生活動作(階段昇降動作、立ち上がり動作、収納動作)と、腰部負担の大きい介護動作、予防的側面に着目した高齢者向けの運動プログラムの動作時の腰部関節モーメントの計測を行った。これにより年齢の違いや、空間のしつらいの違いで、動作が変わる等して、腰部負担が変わる事が明らかになった。
力学的解析によるTAVI術中の脳塞栓発症予測モデルの開発

経カテーテル的大動脈弁置換術(TAVI)は従来の外科的大動脈弁置換術と比較して低侵襲であるがTAVI特有の合併症リスクもはらんでいる。そのひとつが脳塞栓症で、高度に石灰化した自己弁を内側から拡張させて人工弁を留置するため、石灰化病変が物理的に破砕されて塞栓子が生じると考えられている。しかしその詳細な破砕メカニズムはわかっておらず、脳塞栓症回避のため更なる検討が必要である。1)術前の大動脈弁複合体の形態を石灰化病変を含めて詳細に解析し、解剖学的脳塞栓ハイリスク条件を抽出するとともに、2)人工弁留置時に自己弁にかかる力学的特性を有限要素法を用いて検討することで石灰化病変破砕(塞栓子発症)メカニズムを解明することが本研究の目的である。術前CTデータを3mensioでの、術前に通常行う解剖学的計測に加えて行う石灰化容量・分布を定量化操作に非常に時間を要するため、現在、当院で行ったTAVI症例の石灰化容量分布の定量化データの収集を行っている状況である。CT検査からの石灰化分布容量の定量化に時間を要しているため。可及的に石灰化分布容量の定量化を進める。現在、データ収集を行っている段階であるため、予定より出張費および人件費を要さなかったため。
熱輻射トンネリングを用いた熱ダイオード

本研究は、熱輻射トンネリングを用いた熱ダイオードと題し、相転移材料を用いた近接場熱輻射の制御を理論的・実験的に検証するものである。当該年度においては、距離350 nmに二枚の合成石英チップを平行に配置し、測定を行った。ここで、合成石英チップの片方にのみ二酸化バナジウムを堆積してある。温度差を保持した状態で低温側基板の温度を変化させ、熱流量を測定したところ、熱流量は二酸化バナジウムの金属絶縁体相転移により大きく変化し、その変化量は黒体輻射限界よりも大きいことが分かった。本研究は、熱輻射トンネリングを用いた熱ダイオードと題し、相転移材料を用いた近接場熱輻射の整流を理論的・実験的に検証するものである。当該年度においては、距離500 nmに二枚の合成石英チップを平行に配置し、その平行度を製作した光干渉測定装置を用いて4点で測定することに成功した。平行な配置のために、合成石英チップ上に微細加工技術を用いて製作したスペーサを疎に配置した。チップのたわみの補正のために、チップスタックに1 N程度の力を印加した。該チップスタックの熱コンダクタンスを製作した熱流測定装置を用いて評価した。その結果、チップスタックの温度状況に応じて、熱流が黒体輻射限界以上に大きく変化していることを確認した。これは、相転移材料である二酸化バナジウムの相により二枚のチップ間の近接場熱輻射が大きく変調された結果である。二酸化バナジウム薄膜が325 Kの場合には金属相となり、熱伝達が抑制される。二酸化バナジウム薄膜が295 Kの場合には絶縁相となり、熱伝達が促進される。低温側基板と高温側基板の間に50 Kを印加してもギャップは保たれ、同様の熱コンダクタンスが得られることを見出した。二酸化バナジウム薄膜を含まないチップスタックにおいては、熱コンダクタンスの変化はほぼ見られず、熱コンダクタンスの変化は二酸化バナジウムの相転移によるものであることが確かめられた。また、検討の過程で、熱輻射を大きく変化させる材料として相転移材料の代わりにGrapheneを見出した。理論検討を重ねた結果、Grapheneを空隙を挟んで積層し、上に回折格子を設けることで方向性熱輻射を動的に変調できることが分かり、学術誌に投稿、掲載された【K. Ito et al., Journal of Applied Physics, 120, 163105 (2016)】。2016年度は、熱輻射トンネリングを用いた熱ダイオードの実現のために、(A)均一なVO2薄膜の成膜(B)スペーサ構造の最適化(C)変調強度を最大化するための理論的検討を行った。以下順に説明する。(A)均一なVO2薄膜の成膜については、タングステンを1%導入することにより、より均一性の高い薄膜を成膜できることを見出した。スパッタターゲットとしてタングステンとバナジウムの合金を用いて成膜した。成膜した薄膜を評価したところ、当初予定していたChemical Mechanical Polishing (CMP)が必要ないほど平滑な膜が成膜できていることが分かった。また、成膜したチップをフーリエ変換型赤外分光器で測定し、二酸化バナジウムの光学定数を推定した。(B)スペーサ構造の最適化については、さまざまなパターンのチップペアを製作し、ギャップ形成を繰り返した。結果、チップの端どうしが直接接触することを防ぐために、端にスペーサを配置する必要があることが分かった。また、端と中心部でスペーサの密度を変えることが最適であることを見出した。(C)変調強度を最適化するための膜厚について、推定した光学定数を用いて計算を繰り返した。結果、膜厚200 nmが最適であることを見出した。また、2017年度に主に行う予定であった(D)ギャップ形成とその均一性評価と(E)熱流の評価と理論モデルとの比較については、2016年度に先出しして一部行った。また、検討の過程で、本構造を熱ダイオードとして用いるよりも、熱変調器として用いた方が応用の幅が広がることを見出した。よって、測定においては熱ダイオード性の計測ではなく熱変調器としての特性測定を軸に進めていくこととした。表面マイクロマシニング技術を用いてスペーサを形成し、ギャップを構築した。低温側基板と高温側基板の間に温度差50 Kを印加しても形成されたギャップは350 nmのまま保たれていた。温度差を保持した状態で低温側基板の温度を変化させ、熱流量を測定した。結果、熱流量は二酸化バナジウムの金属絶縁体相転移により大きく変化し、その変化量は黒体輻射限界よりも大きいことが分かった。さらに動的に低温側基板の温度を変化させたところ、熱流量もその温度変化に追随し大きく変化していることが分かった。

二酸化バナジウムが合成石英チップ表面に存在しない場合、熱流量変化がほぼないことも見出した。同様の測定を20回以上繰り返し、複数の測定データを用いて熱コンダクタンスを評価した。その結果、有限要素法を用いた熱伝導計算と搖動電磁気学を組み合わせた理論計算の和が、実験結果とほぼ合致することを見出した。このような熱流制御素子についての結果を学術誌に投稿し、掲載・受理された【K. Ito et al., Nano Letters, 17 (7), pp 4347-4353, (2016)】。本研究は、熱輻射トンネリングを用いた熱ダイオードと題し、相転移材料を用いた近接場熱輻射の制御を理論的・実験的に検証するものである。当該年度においては、距離350 nmに二枚の合成石英チップを平行に配置し、測定を行った。ここで、合成石英チップの片方にのみ二酸化バナジウムを堆積してある。温度差を保持した状態で低温側基板の温度を変化させ、熱流量を測定したところ、熱流量は二酸化バナジウムの金属絶縁体相転移により大きく変化し、その変化量は黒体輻射限界よりも大きいことが分かった。今後は、当初計画に基づき、(D)ギャップ形成とその均一性評価と(E)熱流の評価と理論モデルとの比較について取り組む。(E)熱流の評価と理論モデルについては、誘導散逸理論を用いた電磁界計算と有限要素法を用いた寄生熱伝導計算により実験結果の定量的な説明を試みる。特に、寄生熱伝導の評価のために基板部分での熱抵抗を考慮した有限要素法モデルの構築を検討する。また、より小さな距離に二枚の平板を配置し、より変調量を増大することに取り組む。具体的には、350 nmギャップでの熱伝達を評価する。変調できた熱量の基板全体での積分値を求め、近接場熱輻射測定に取り組んでいる先行文献と比較する。これにより、本研究で提案するギャップ形成法・熱変調器のスケーラビリティと熱デバイスとしての有用性が明らかになる。また上述したように、当初計画にあった熱ダイオード性の計測よりも、より波及効果の大きい熱変調器としての特性測定をメインに測定していく。得られた結果をまとめ、学術誌に投稿する。国際会議等でも積極的に発表し、広く学術界から意見を募る。当初計画にはなかったが、2016年度の検討の中で(1)Grapheneを用いれば熱輻射の動的制御にさらなる可能性が開けること(2)Hyperbolic metamaterialを用いれば同じギャップサイズでもより大きな熱流が伝達することを見出した。Grapheneを用いた構造については、主に計算的手法を用いて検討する。Hyperbolic metamaterialについては、自己組織化的な手法を用いて製作することも視野に入れ、理論的・実験的に検討を進めていく。応用物理CMP加工用に予定していた使用額については、CMP加工について必要性がないことが判明したため、次年度に使用する。申請時に予定しなかった実施項目(Hyperbolic metamaterialの特性評価)の費用に充当する。それ以外の使用計画について,申請時からの変更はない。
圧電性、焦電性および強誘電性を示すセルロース誘導体の構造と物性

本研究では天然に多く存在するセルロースから電子機能性の物質を得ることを目的としている。高い圧電性のセルロース誘導体を得ること、またセルロース誘導体で強誘電性、焦電性を示す材料を得ることの可能性について検討を始めた。成果の概要を示すと以下のようになる。1.高圧電性を示すシアノエチル化ヒドロキシエチルセルロース(CEHEC)の高圧電性と電気機械結合係数硝酸セルロース、酢酸セルロース、シアノエチルセルロース、シアノエチル化ヒドロキシエチルセルロース等について圧電性の検討を行った。これまでの研究でCEHECがセルロース誘導体の中で最も高い圧電率を示すことを明らかにした。CEHECの圧電率d_<25>は12×10^<-11>C/Nを示し、3×10^<-11>C/Nの圧電率を持つポリフッ化ビニリデと同程度で、工業材料としての実用化が可能である。また、圧電材料の性能評価を示す電気機械結合係数を測定した。その値は4%以下で、さらなる検討が必要である。現在、高圧電性を示す。CEHECの力学的減衰挙動を調べ圧電性によるエネルギー損失の効果を検討している。制振、防音材料への適用を考えている。また減衰振動の過程で高電圧を印可し逆圧電効果の影響を検討している。2.セルロース誘導体の焦電性の可能性共鳴構造を持つベンジルセルロースのフイルムの延伸を行い、その後磁場を印可した結果、延伸と磁場による配向の効果が認められた。圧電率d_<25>として4×10^<-12>C/Nの値が得られた。シアノエチルセルロースとほぼ同程度の値である。CEHEC、ベンジルセルロースについて強誘電性を確認することはできなかった。ボーリング処理したフッ化ビニリデン-3フッ化エチレン共重合体では焦電性が確認できたが、CEHECではボーリング処理を行っても焦電性は確認出来なかった。今後、焦電性、強誘電性についてさらに検討する予定である。本研究では天然に多く存在するセルロースからポリフッ化ビニリデンのような高圧電性の物質を得ることを目的としている。強誘電性を示す物質は焦電性、圧電性をも示す。高い圧電性のセルロース誘導体を得ること、セルロース誘導体で強誘電性、焦電性を示す材料を得ることの可能性について検討する。1)高圧電性を示すシアノエチル化ヒドロキシエチルセルロースについて検討した。これまでにシアノエチル化ヒドロエキシエチルセルロースがセルロース誘導体の中で最も高い圧電率をしめすことを明らかにしたが、シアノエチル基の置換の程度、熱延伸による結晶の配向度等との関係について検討を行った。圧電率dは10^<-11>C/Nのオーダを示し、3×10^<-11>C/Nの圧電率を持つポリフッ化ビニリデンに迫るもので、工業材料としての実用化に今一歩となった。また、電気エネルギーと機械エネルギーの相互変換の割合を表す指標である電気機械結合係数を測定した。その値は5%以下で、さらなる検討が必要である。2)共鳴構造を持つベンゼン環をセルロースに付与し、磁場による配向を試み、圧電性を検討した。ベンジル

セルロースのフィルムを40°Cでローラ延伸を行い、その後10000ガウスの磁場を印可した結果、延伸と磁場による配向の効果が認められた。圧電率として1.7×10^<-12>の値が得られた。今後、焦電性についても検討する予定である。高い圧電性を示すシアノエチル化ヒドロキシエチルセルロースについてDE(電気変位-電場)ヒステリシス測定装置で強誘電性を調べたが、精製にもかかわらず直流伝導が大きく高電場にすることができず、強誘電性の存在を明かにすることはできなかった。また、ベンジルセルロースについても強誘電性を確認することはできなかった。本研究では天然に多く存在するセルロースから電子機能性の物質を得ることを目的としている。高い圧電性のセルロース誘導体を得ること、またセルロース誘導体で強誘電性、焦電性を示す材料を得ることの可能性について検討を始めた。成果の概要を示すと以下のようになる。1)高圧電性を示すシアノエチル化ヒドロキシエチルセルロース(CEHEC)について検討した。これまでの研究でCEHECがセルロース誘導体の中で最も高い圧電率を示すことを明らかにした。CEHECの圧電率d_<25>は12×10^<-11>C/Nを示し、3×10^<-11>C/Nの圧電率を持つポリフッ化ビニリデと同程度で、工業材料としての実用化が可能である。また、圧電材料の性能評価を示す電気機械結合係数を測定した。その値は5%以下で、さらなる検討が必要である。現在、高圧電性を示すCEHECの力学的減衰挙動を調べ圧電性によるエネルギー損失の効果を検討している。制振、防音材料への適用を考えている。また減衰振動の過程で高電圧を印可し逆圧電効果の影響を検討している。2)共鳴構造を持つベンジルセルロースのフィルムの延伸を行い、その後磁場を印可した結果、延伸と磁場による配向の効果が認められた。圧電率d_<25>として4×10^<-12>C/Nの値が得られた。シアノエチルセルロースとほぼ同程度の値である。CEHEC、ベンジルセルロースについて強誘電性を確認することはできなかった。ボーリング処理したフッカビニリデン-3フッカエチレン共重合体では焦電性が確認できたが、CEHECではポーリング処理を行っても焦電性は確認出来なかった。今後、焦電性、強誘電性についてさらに検討する予定である。
地域特性を活かした生活との関わり合いが深い生物の教材化

地域特性を活かし、日常生活に関係の深いホヤについて、多目的教材としての種々の実験法の開発を行った。心拍の実験と観察法は昨年度の与備実験に引続き、本格的な装置の改善を行った。また、新たにホヤの幼生の光に対する行動の実験に関する開発を行った。1.ユウレイボヤの心拍の実験と観察法(1)心臓の摘出法:心拍の実験や記録には摘出心臓を用いることが望ましい。内柱側、胃側のペースメーカーを損傷することなく摘出する方法と固定して実験に供する装置について述べた。(2)心拍の記録装置の開発:微弱な心拍の振動をコンデンサーマイクによって微弱電圧信号に変換して記録する装置を考案した。増幅器を内臓した三線式コンデンサーマイクを用い、単一乾電池(4.5V)に接続し、微弱振動を数十数百mvの電圧信号として取り出し、心拍により起こる収縮波を記録計によって描記できるようにした極めて簡便なものである。(3)心拍に及ぼす薬物の影響:2コのペースメーカのそれぞれ1コずつのペースメーカを薬物処理することが可能な装置を考案した。2.ホヤ幼生の光に対する行動自然界において、幼生が岩場の陰などに付着して変態する過程を実験室において解析し、思考させる目的で開発した。(1)採卵と採精から幼生を得るまでの方法について述べた。(2)ホヤ幼生の付着実験を観察するための装置と方法について述べた。(3)ホヤ幼生の走光性や光の波長の選択などを実験するための装置と方法について述べた。
脳低酸素症の病態と治療に関する研究(特に血液・脳関門に関して)

急性低酸素症など種々な病的状態で血液脳関内(BBB)が障害され、脳浮腫が形成される。ラットの頚動脈内に高張マンニト-ル(1.5M)溶液を注入し、一過性BBB障害を起こす実験モデルを作成して検討した。(1)脳血管透過性亢進に対する各種薬剤の予防効果:メチルプレドニソロン(MPS)30mg/Kg、ウリナスタチン(US)5万単位/Kg、静脈内投与は、2%エバンスブル-(EB)の脳内取り込みを有意に抑え予防効果が示唆された。これに反してビタミンE(VE)30mg/Kg、コエンザイムQ(CoQ)20mg/Kg投与は予防効果を見出せなかった。(2)脳血管透過性亢進に対するMPSの至適薬用量をMPS5mg/Kg、15mg/Kg、30mg/Kg、100mg/Kg投与により調べたところ、30mg/Kgが予防効果が最も優れていると確認された。(3)Neutralred(NR)による脳組織内pHの測定:pH指示薬NRはBBBを越えて脳組織内に取り込まれ脳細胞を内pHを示す。ラットに4%NRを体重300g当たり1ml静注後、液体窒素に浸漬し、脳を取り出し、凍結状態のまま海馬・視床を含む部位を冠状断、-30°Cのcryostat内で脳実質を削り出し写真撮影した。この資料により二波長クロストスキャナ-CS-930を用いて波長分析を行い、大脳皮質7.05±0.09、海馬7.13±0.04、視床7.13±0.05の結果を得た。脳低酸素症の病態解明に脳内カテコラミンの変動が重要な位置を占める。麻酔下のラットに5%酸素を10分、20分と吸入させると、線条体のドパミン(DA)は漸増し、homovanilic acid(HVA)は変化せず、dihydroxyphenyl acetic acid(DOPAC)、ノルエピネフリン(NE)は減少した。その後2時間の空気吸入で各含量は対照値に復した。Caチャネルブロッカ-である塩酸フルナリジン(flu)の投与後に同様の5%酸素を負荷した群では、これらの変化は有意に小さかった。同様の低酸素時の大脳皮質錐体細胞の形態学的変化とCa^<2+>蓄積に及ぼすニカルジピンの効果を調べたが、形態学的な保護効果およびCa^<2+>流入抑制は認められなかった。急性低酸素症など種々な病的状態で血液脳関門(BBB)が障害され、脳浮腫が形成される。高張マンニトール溶液の頸動脈内注入により一過性BBB障害を起こす実験モデルを作成し実験を行った。1.脳血管透過性亢進に対する各種薬剤の予防効果:麻酔下のラットに生食水,メチルプレドニソロン(MPS)30mg/kg,

ウリナスタチン(US)5万u/kg,ビタミンE(VE)30mg/kg,コエンザイムQ(CoQ)20mg/kgのいずれかを静脈内投与した。1.5Mマンニトール2.5mlを総頸動脈内に注入し、直ちに2%エバンスブルー(EB)を静注し、20分後グルタールアルデヒドで灌流固定した後、脳を取出してEB着染の程度を観察した。MPS群とUS群では有意に着染の程度が低く、UE,CoQ両群では有意の変化を認めなかった。したがってMPSとUSはマンニトールによる脳血管透過性亢進を予防する効果があると示唆された。2.脳血管透過性亢進に対するMPSの至適薬用量について:1と同じ実験モデルで、MPS5mg/kg,30mg/kg,100mg/kg、をそれぞれ静脈内投与して、EBによる脳の着染程度を調べた。その結果30mg/kgが脳血管透過性亢進に対する予防効果が最も優れていると確認された。3.Neutralred(NR)による脳組織内PHの測定:PH指示薬NRはBBBを越えて脳組織内に取り込まれ脳細胞内PHを示す。ラットに4%NRを体重300g当り1ml静注後、液体窒素に浸清し、脳を取出した。凍結状態のまゝ海馬,視床が含まれる部位を冠状断、-30°CのCryostot内で脳実質を削り出し写真撮影した。これらのカラースライドの大脳皮質,海馬,視床部分を島津製二波長クロマトスキャナCS-930を用いて波長分析を行い、445,530mmの吸光度比により細胞内PHを求めた。大脳皮質7.05=0.09,海馬7.13±0.04,視床7.13±0.05の結果を得た。Siesj【b! ̈】ら全脳PH7.04,小暮ら7.027.15に近い値で、急性低酸素時の脳細胞内PH測定の基礎となるものとして断続実験中である。62年度は科学研究費交付2年目にあたり,伊藤らがヒトにおける重度低酸素症の病態生理の総説を紙上発表した(日本医事新報).本年度は虚血による脳浮腫の発生に,虚血後の血流再開がどのように影響するかを調べた.ラットで右頚動脈を結紮し, 5%酸素,95%窒素を20分間吸入させた群と低酸素負荷時のみ頚動脈を遮断した群における生存率,神経学的所見に有意差はなかった(学会発表,論文準備中).しかしこのモデルを評価するにあたっては脳血流を測定することが必須であるが,これら小動物における脳血流の連続的な測定には技術的に困難な点も多いこと,また共同利用施設に高性能の画像解析装置が導入され,我々の脳低酸素症の病態解明の研究に有用であることが解ったので,この方面でのアプローチを先行させることとした.核は蛋白合成等,細胞における機能の総元締であり,脳虚血による細胞障害は,細胞質ではミトコンドリアの腫大,粗面小胞体の空胞化として,核においてはクロマチンの凝集,核小体の不明暸化が云われている.今回,画像解析装置を用い,核の形態を数値化し,その細胞内外の障害度と関連づけて検討した. 15分間の5%酸素,95%窒素吸入とともに一側の頚動脈を遮断する実験モデルを用い,回復後6時間後の大脳皮質の電顕試料を写真撮影し,画像解析装置で変形度(form factor,FF)を求めた,低酸素を負荷しない対照群のFFは18.89±9.45,hypoxia群のFFは24.12±12.51で両群間に有意差があった.hypoxia群の核膜は全周にわたって大小様々なしわ状の変化を形成しており,これがFFを増加させる主な原因と思われた. hypoxia群では核の機能低下が起こり核自身が萎縮することで,あるいは細胞質の萎縮や細胞外の浮腫がさきに起こり細胞内外の外力で核が圧迫されて,核は様々な変形を起こすものと推測された(日本麻酔学会発表予定, 63.6,金沢,および投稿準備中).63年度は科学研究費交付3年目にあたり、脳低酸素症における神経細胞の形態学的変化を62年度に引続き神経細胞核の形態学的変化に関連して検討した。15分間の5%酸素・95%
疾患に関与する金属蛋白質のレドックス制御基盤の構築と創薬展開

がん等の疾病と金属蛋白質との関連が明らかになってきており、その蛋白質がどのような特性を有し、どのようにその機能を発現して疾病に関わっているかを理解できれば、その蛋白質をターゲットとした当該疾病の治療が期待される。しかしながら、機能発現に重要な金属の酸化還元状態を制御する良好な手法が確立されておらず、その理解は遅れている。本研究では、金属蛋白質の酸化還元状態を電極との電子のやりとりに基づいて制御する有用な分析法を開発する。これにより、疾病関連蛋白質の機能解析が進展し、疾病の治療に役たつと期待される。