hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
スロッシングと液状化を考慮したタンク基礎の安定性評価手法の開発

飽和砂地盤上のタンク基礎の地震時の沈下量を室内要素実験,遠心模型実験および有効応力解析をもとに評価した.その結果,タンクの沈下は地盤の液状化層厚,入力地震動の最大加速度および継続時間の影響を強く受けることがわかった.また,タンク直下地盤の土の応力状態,特に側圧係数の増加が沈下に影響しているこがわかった.タンクの沈下に及ぼすスロッシングの影響は地震動主要動のそれとくらべると限定的であることがわかった.飽和砂地盤上のタンク基礎の地震時の沈下量を室内要素実験,遠心模型実験および有効応力解析をもとに評価した.その結果,タンクの沈下は地盤の液状化層厚,入力地震動の最大加速度および継続時間の影響を強く受けることがわかった.また,タンク直下地盤の土の応力状態,特に側圧係数の増加が沈下に影響しているこがわかった.タンクの沈下に及ぼすスロッシングの影響は地震動主要動のそれとくらべると限定的であることがわかった.都市臨海部に建設された既設タンクの一部には液状化対策がなされていないため,液状化により不同沈下が発生し,さらに長周期地震動はタンクのスロシング現象を誘発し,タンクの損傷や火災による環境汚染が懸念される.基礎地盤の液状化とスロッシングが同時に発生した時の沈下挙動は未解明であり,スロッシングと液状化の影響を考慮したタンクの沈下予測図を作成することが本研究の最終目的である.本年度はスロッシングが発生しない場合のタンクの沈下特性を把握するために以下の遠心模型実験と室内要素実験と数値解析を行った.遠心模型実験は継続時間の違いに着目してポートアイランド波とAkita波を入力波とした2ケースの実験を行った.設置圧が異なるタンクを相対密度50%の緩い砂地盤上に設置した.実験よりタンクの沈下量には入力地震動の最大加速度の大きさだけでなく,継続時間も大きく影響していることがわかった.またタンク直下地盤は,過剰間隙水圧の上昇が抑えられ,液状化しないこともわかった.室内要素試験では,中空ねじりせん断試験装置を用いてタンク直下の砂地盤内の土要素の応力状態を模擬した非排水繰返しせん断試験を行った。試料の異方圧密応力比(K値)を変化させた実験を行って,K値の違いが沈下量に及ぼす影響を明らかにした.また遠心模型実験のタンク直下地盤で液状化が発生しないのは応力点が破壊線に到達し,せん断破壊することが原因であることがわかった。数値解析では既存の有効応力解析コード(EFFECT)に液状化後の再圧密特性を組み込んだ改良モデルを作成し,遠心模型実験をシミュレートした.解析結果は継続時間の違いとタンク設置圧の違いによる沈下挙動を定性的に表現できたが,定量的には十分な一致を見なかった.今後はパラメターを見直した解析を実施し,定量的にも実験結果を説明できるように改良する予定である.中空ねじり試験装置を用いてタンク直下地盤の応力状態を模擬し,異方圧密応力状態における繰返しせん断実験を非排水条件で実施した.継続時間が異なる2種類を入力地震波とし,最大せん断応力比を0.2に調整し,側圧係数K値は0.4および0.8とした。入力波の違いを比較すると継続時間が長い波は繰返しせん断回数が多いため3倍以上の軸ひずみが発生した。K値の違いとしては、軸ひずみの発生傾向、発生量に違いがみられ, K値が0.8の方が大きな軸ひずみが発生し,軸ひずみの最大値はK値0.8のケースで約15%の軸ひずみが発生した.一方タンクー地盤モデルの有効応力解析を実施した.19年度に実施したタンク-地盤モデルの遠心模型実験の実験断面について解析を行った結果,実験結果の方が解析結果よりも大きな沈下が生じる傾向はあるものの,概ね沈下挙動を表現できた.また,地震中のタンク下のK値の変化を調べた結果,初期は0.20.4程度あったものが0.60.8程度まで上昇し,上載圧が小さいタンクではほぼ1に近くなることがわかった.さらにスロッシングを考慮したタンクー地盤モデルの遠心模型実験を行った.スロッシングが発生しない剛体タンクモデルとタンク内に液体を満たしたタンクモデルを並べて設置して実験を実施し,両者の沈下挙動について比較を行った.その結果,相対密度が55%の緩い地盤に設置したタンクはスロッシングが発生したケースでは約150cm,剛体タンクは約115cmで両者に約35cmの差が生じた.19年度,20年度に実施した室内要素試験を基に土質パラメータを設定した2次元有効応力解析により,19年度に実施した遠心模型振動実験の結果をシュミレーションし,液状化地盤上のタンク沈下量の定量評価に対する適用性を検討した.その結果,継続時間が長い地震波を入力した方がタンクの沈下量が大きくなるという傾向を概ね再現ができた.一方,解析値は実験値よりも沈下量が20%60%程度大きくなった.これは再圧密特性を規定するパラメータの設定によるところが大きく,定量評価の精度を向上させるための課題があるとことがわかった.またタンク直下地盤の鉛直ひずみの発達メカニズムに着目すると,直下地盤のK値(側方土圧係数)が変動し,K値が増加して1に近づいた要素がより変形しやすくなっていることがわかった.さらに液状化地盤における実タンクを対象とした2次元有効応力解析を実施し,タンク基礎の沈下に対する地震動の継続時間,タンクの規模および液状化地盤の層厚の影響についてパラメータースタディーを実施した.

その結果,タンクの沈下量は,液状化層厚に比例して大きくなることがわかった.一方,タンクの規模(直径・液深)に対しては沈下量との明確な相関は見出せなかった.地震動の継続時間および最大加速度値と沈下量には相関が明確に認められ,特に,継続時間の影響が大きいことがわかった.タンク底版にタンク内容液のスロッシング荷重を与えた解析では,周辺地盤が液状化した場合,タンク基礎地盤は,スロッシング荷重の影響により,地震動継続中に発生する沈下量に対して10%20%程度の沈下が発生することがわかった.このことから,スロッシングがタンクの沈下に及ぼす影響は地震動のそれと比べると限定的にとどまることがわかった.
眼科領域の腫瘍性疾患の治療戦略決定における一塩基多型(SNP)の意義の研究

眼科領域の腫瘍は全身腫瘍と治療に対する反応性が異なっており、独自に検討する必要がある。ポストゲノム時代の最大の問題はDNAシークエンスの個人差を特定することにより、種々の医療を個人ごとに適切な方法を選択するオーダーメイドの医療にすることにある。眼科領域でもこのために関連する遺伝子のヌクレオチド配列を決定し、有用な情報を蓄積することが求められている。その中心的な方向がSNPの情報を蓄積し、疾患感受性、薬剤感受性との関連を研究することである。本研究では眼腫瘍に関連しうる遺伝子の変異の検索法確立し手臨床的に応用する方浩を研究した。具体的には治療目的で摘出された新鮮腫瘍、及び過去に治療目的で摘出されパラフィン包埋組織として保存されている組織を用いて腫瘍化に関導しうる遺伝子の変異を分子生物学的に検討する。2つの方向で遺伝子変異を検討した。(1)腫瘍化に関連しうる遺伝子で腫瘍部に発現する細胞増殖抑制因子TGF-βのシグナル伝達に関連する遺伝子を解析の対象とした。TGF-βシグナル伝達分子の遺伝子異常をシステマティックに検討した。その結果、TGF-βtypeII受容体遺伝子異常が21例中1例、Smad 4遺伝子異常が21例中1例に認められた。(2)腫瘍における遺伝子再構成を検討して、悪性腫瘍(眼窩リンパ腫)の診断における有用性を検討した。3例で検討した結果、免疫グロブリン軽鎖遺伝子の遺伝子再構成をみとめたのは1例あり、臨床的、病理学的な診断により悪性リンパ腫であることが判明した。再構成の認められなかった2例は炎症性リンパ腫であることが判明した。リンパ性腫瘍の悪性診断には免疫グロブリン軽鎖遺伝子の遺伝子再構成による遺伝子診断の重要性が確認された。前者については21例中2例のみ(約10%)で遺伝子変異を認めたのみであった。消化器系癌などでは高率にTGF-βシグナル遺伝子変異がみられる。これに比較して、眼科領域腫瘍では低率であり、眼科領域での腫瘍診断への有用性は低い。一方、リンパ性腫瘍の悪性診断には免疫グロプリン軽鎖遺伝子の遺伝子再構成については遺伝子再構成が悪性腫瘍の診断にきわめて有用であることが示された。眼科領域の腫瘍は診断、治療が困難であり、生命にも関わる重大な疾患である。本研究では眼科領域腫瘍の診断、治療の戦略決定システムの構築を目ざす。腫瘍診断に関しては、眼窩腫瘍画像診断の3次元画像化を簡易的に行う方法を検討して、実用化の可能性が得られた。病態研究と治療については、本年度ではまず、第一歩として眼科領域腫瘍の増殖制御因子であるtransforming growthfactor-β(TGF-β)シグナル伝達の異常の有無を調べた。過去に山形大学医学部眼科で治療された腫瘍のパラフィン切片20症例を対象として、シグナルに関連する分子;TGF-βI型受容体、II型受容体、Smad2,3,4の発現を組織化学的に検討した。悪性度が高い腫瘍ではsmad2,3,4の発現異常が多く見られた。また、遺伝子異常の検索を行ったところ孤立性線維腫(solitary fibromatous tumor)の1例でTGF-βII型受容体の遺伝子異常が示唆された。

眼科領域の腫瘍におけるTGF-βシグナル伝達分子の遺伝子異常は他部の腫瘍に比較して低率であった。腫瘍の治療として血管新生制御がトピックとなっている。本研究では限内における血管新生制御因子の発現を検討した。眼内血管新生に網膜組織の虚血が関与していることが示唆された。には血管新生促進因子(VEGF,IL-6,THF-αなど)、血管新生抑制因子(endostatin,activin Aなど)が発現しており、そのバランスが血管新生決定に重要な働きをしていることが示唆された。眼科領域の腫瘍は診断、治療が困難であり、生命にも関わる重大な疾患である。本研究では眼科領域腫瘍の診断、治療の戦略決定システムの構築を目ざす。腫瘍診断に関しては、眼窩腫瘍画像診断の3次元画像化を簡易的に行う方法を検討して、実用化の可能性が得られた。眼科領域腫瘍の診断、病態研究を分子レベルで行うため増殖制御因子であるtransforming growthfactor-β(TGF-β)シグナル伝達の異常、遺伝子再構成の有無を調べた。山形大学医学部眼科で治療された腫瘍23症例を対象とした。腫瘍の悪性度を遺伝子の再構成により判定を試みた。リンパ組織系腫瘍での組織像、サイトカインの発現では鑑別ができなかったが、遺伝子再構成が見られたことにより悪性度の診断が可能であった。シグナルに関連する分子;TGF-βI型受容体、II型受容体、Smad2,3,4の発現を組織化学的に検討した。悪性度が高い腫瘍ではSmad2,3,4の発現異常が多く見られた。しかし遺伝子異常の検索を行ったところTGF-βII型受容体の遺伝子一塩基多型が示されたのは1例のみであった。腫瘍としては孤立性線維腫(solitary fibromatous tumor)の1例で。腫瘍治療戦略決定で最も重要である悪性度の診断おいて眼科領域の腫瘍ではTGF-βシグナル伝達系の分子における遺伝子一塩基多型現時点では有用性は認められなかった。一方、リンパ組織系眼科領域腫瘍では遺伝子の再構成を検討することはサイトカイン発現異常、組織型より有用である症例があり、診断、治療戦略決定に大変重要であった。
ひずみ誘導型液体流動を用いた力学刺激適応型再生骨培養システムの開発

再生医工学またはティッシュ・エンジニアリングと呼ばれる技術により、失われた組織を患者自身から採取した細胞を担体(scaffold)内で培養することで再生する試みが注目されている。この技術は、従来の人工生体材料が持つ生体適合性や力学的適合性における諸問題を克服できる可能性を有している。骨組織においても同様の試みが行われているものの、未だ培養下において骨組織と同等の石灰化度を有する再生骨を得るには至っていない。そのため、担体の初期剛性もしくは靭性が低く、荷重負荷のかかる重要箇所への移植には適さない。そこで本研究課題では、力学刺激を与えることで再生骨の石灰化を促進し、同時に石灰化度情報に基づき力学刺激間隔を最適化することで最大石灰化を得ることのできる'力学刺激適応型再生骨培養システム'を構築することを目的とした。当該研究期間内では主に、同システムの構築に必要な要素技術の開発を行った。平成18年度においては、近赤外光を用いた再生骨の石灰化を非破壊的にモニタリングするシステムを開発し、その有効性をラット骨芽細胞を三次元培養した再生骨を用いて確認した。平成19年度では、力学刺激間隔フィードバック制御開始時の刺激の初期条件を決定する方法の検討を行った。すなわち、培養初期の再生骨が確実に反応する力学刺激条件を早期に決定するために刺激直後に生じる細胞内Ca2+の変化に着目した。そして、前述の石灰化モニタリングシステムを改良した装置を用いることで再生骨に力学刺激を与えた際の細胞内Ca2+変動を観察することに成功した。以上の成果は、力学刺激適応型再生骨培養システムの構築を大きく前進させるものであると言える。平成18年度においては、近赤外光を用いた再生骨石灰化モニタリングシステムを提案・作製し、その有効性をラット骨芽細胞を三次元培養した再生骨を用いて確認した。その結果、本システムを用いて培養骨芽細胞の石灰化をモニタリングできることが確認できた。1.石灰化度モニタリングシステムの構築本石灰化度モニタリングシステムでは、再生骨を入れた培養ディッシュ直下に近赤外用のLED(850nm)とフォトダイオード(PD)を並べて設置する。LEDから照射された入射光は再生骨内で反射・散乱し、その光をPDで検出する。入射光強度Ioを増加させたときの反射・散乱光強度Iを検出し、Io-I曲線を求める。再生骨の石灰化度が高い場合はIo-I曲線の傾きは大きくなり、一方、石灰化度が低ければIo-I曲線の傾きは小さくなる。本システムの校正には、ハイドロキシアパタイトを人工的に沈着させたコラーゲンスポンジを用いた。この模擬試料の密度とIo-I曲線の傾きの関係を調べると、良好な正の線形相関が確認できた(r^2=0.896)。ここで得られた校正直線式を用いてIo-I曲線の傾きから再生骨の密度を求め、これを石灰化度の指標とした。2.再生骨の石灰化モニタリング作製した石灰化度モニタリングシステムの有効性についてコラーゲンスポンジ担体にラット幹細胞由来の骨芽細胞を三次元培養した再生骨を用いて検討した。骨芽細胞をスポンジへ播種後、培養1、3、7、14、21、28、35、42日目において本システムを用いて石灰化度の評価を行った。播種後3日目までは再生骨密度の増加は検出されなかったものの、その後、培養期間の増加とともに担体密度が増加するようすが確認できた。また、同時に行ったvon Kossa染色により評価された再生骨の石灰化度と本システムにより評価された石灰化度は良好に相関(r^2=0.798)していた。以上の結果より、本石灰化度モニタリングシステムの有用性が示された。

本研究課題では,ひずみ誘導型液体流動を力学刺激として与えることで培養再生骨の石灰化を促進し,同時に光学的にモニタリングされた石灰化度情報により刺激間隔を制御することで石灰化度を最大化できる力学刺激適応型再生骨培養システムの構築を目的とした。平成19年度においては,平成18年度に開発した光センシング機構より得られる情報を利用することで力学刺激間隔フィードバック制御開始時の初期条件の決定することを試みた。なお初期条件としては,石灰化を開始していない状態の骨芽細胞が確実に刺激される力学刺激である必要があり,その探索を行った。石灰化開始前の骨芽細胞の力学刺激への反応を観察する方法として,本研究では,細胞内情報伝達物質であるCa^<2+>をCa^<2+>感受性蛍光色素を用いて観察することに着目した。実験にはラット大腿骨骨髄細胞より分化させた骨芽細胞を用い,それをコラーゲン、スポンジ担体に播種、培養することで再生骨を作製した。細胞内Ca^<2+>の光センシング機構はLEDとフォトダイオード(PD)により構成されており,LEDから再生骨に照射した励起光により骨芽細胞内でCa^<2+>と結合したCa^<2+>感受性蛍光色素が蛍光を発する。この蛍光をPDにより検出し,その強度変化から細胞内Ca^<2+>濃度変化を観察した。同システムにより,再生骨へ与えられた変位(2000μstrain,0.8Hz)により発生するひずみ誘導型液体流動が骨芽細胞内Ca^<2+>濃度の一過性の上昇を引き起こすことが確認された。すなわち,同刺激条件が力学刺激間隔フィードバック制御開始時の初期条件として使用可能であることが示された。この結果は,学刺激適応型再生骨培養システムの構築を大きく前進させるものであり,これにより次のステップであるフィードバック制御プロトコルの効率的な検討、決定が可能となる。
空間性認知・行動から見た仮想現実空間の特性

本研究では、人工現実空間の現実性を高めるために、心理学の空間性認知および空間性行動の領域で蓄積された知見を援用し、人間にとって現実性の高い人工現実空間の提示方法について研究を進めた。1人工現実空間の評価法の設定人工現実空間の現実性・臨場性を評価する方法について考察した。空間知覚のための手がかりの作用しない空間から、豊富に働いている空間へと段階的に変化した人工現実空間を工学的に提示し、その現実性や臨場感を測定するという方式を考察した。2評価システムの試作上記の方式の妥当性を検証するために実験システムを構築した。実験システムでは、液晶シャッターによる両眼立体視、位置センサーによる観察者の移動検出、観察者の移動情報による空間手がかりの連動変化を可能とした。3人工現実空間での平行並木法実験人工現実空間での視覚の幾何学的特性および大きさの恒常性を明らかにするために、平行並木法での実験データを収集した。また、等距離並木法によっても実験データの収集を進める。4今後の計画種々な空間手がかりの組み合わせをもつ人工現実空間の知覚特性を測定することによって、人工現実空間の現実度を表す指標を作成する計画である。
高エネルギー光子ビームのプロファイル測定法の開発

本研究の目的は,10^510^6光子/秒の強度をもつ高エネルギー標識付光子ビームのビームプロファイルを精度良く,且つ高速に測定し,ビーム制御を行うシステムを開発することにある。本年度においては,1測定すべき光子ビームのビームチャンネルの整備を行い,測定条件を整えた。2ワイヤー・スキャン法によるプロファイル測定法を確立した。3シンチレーション・カウンター・ホドスコープによるプロファイル測定法を確立した。4高速シャッター付イメージ増巾管を用いるシステムの準備を進めた。特に,20Hzでパルス状に放出される光子ビームのプロファイルを読み取るデータ収集システムの開発を行った。5平成8年度の前期に新システムの実際の使用条件におけるテストを行う予定である。
DXA法を用いた骨密度測定の精度の評価と顎口腔領域への応用

今回の研究では、骨粗鬆症の診断などに多用されているDual energy X-ray absorptiometry(DXA法)による骨密度測定の測定限界を調べることを目的とし、更に本法の顎骨への臨床応用の可能性について検討を行った。まずDXA法の測定限界の検討については、DXA装置としてはQDR-1000(Hologic社製)を使用し、プラスチック製の円筒形チューブ(直径1.0cm、長さ3.0cm)に0.1-1.0gの種々の濃度のハイドロキシアパタイト水溶液を入れ、測定を行った。測定値を真値と比較した結果、相関性ではr=0.99(p<0.0001)と良好な結果が得られた。しかしDXA法の測定値は真値と比較して約5.0%低下していた。次にDXA法の精度の評価のために、解剖体より摘出した踵骨11個を水中に入れ、DXA法で測定を行った。その後踵ほねを灰化し、灰重量をDXA法で求めた測定値と比較した。その結果、DXA法で求めた骨量と灰重量との間には良好な相関が見られた(r=0.97,p<0.0001)。ハイドロキシアパタイトの実験と同様に真値と比較して約6.0%の測定値の低下が見られた。最後にDXA法の顎骨への臨床応用の可能性について検討を行った。健常ボランティア3名の下顎骨体部をDXA法でそれぞれ3回ずつスキャンし、左下顎第1第2臼歯根尖部に1cmx2cmの関心領域を設定し骨密度を求め、その変動を調べた。その結果、測定値の変動は変動係数で0.6%と良好な結果が得られた。以上のようにDXA法は優れた測定精度を有し、その顎骨への応用も十分可能であることが明らかになった。しかし実際の患者において本法を応用する際には測定時間が5分程度かかることから、適当な頭部の固定具が必要であると考えられるため、今後の検討課題としたい。
嚥下中枢に対する5-HTとサブスタンスPによる2相性制御機構の解明

昨年度は脳幹の神経ネットワークが広範囲で維持されている若年ラットin situ標本を用いて、5-HT受容体およびNK1受容体の嚥下活動に対する作用を明らかにするべく一連の実験を行い、上記2種類の受容体カップリングによる2相性制御メカニズムが嚥下中枢のスイッチングに関連することを示唆した。今年度は昨年度の推進方策の計画通り、嚥下中枢を温存した脳幹スライス標本の作製を行った。これは、嚥下中枢を含む最小ネットワークにおける上記受容体の作用を検討することによって、昨年度の実験で得られた2相性制御メカニズムをより深く理解するためである。生後2日目のSDラットを使用した時、スライスは800 micrometerの厚さになり、中に迷走神経、舌下神経、舌下神経運動核、呼吸中枢であるpre-Botzinger complex、および嚥下中枢を含む延髄背側の孤束核がのネットワークが機能的に含まれている。この延髄スライス標本をカリウム濃度を8mMに調整した脳灌流液で還流すると、舌下神経より自発性で周期性の呼吸活動を記録することができた。その上で、迷走神経に対して電気刺激を行うと、呼吸活動とは明らかに異なった活動パターンを示す神経活動が再現性を持って誘発された。この神経活動は、その誘発によって呼吸周期が延長し、また孤束核周辺へのGABAA受容体拮抗薬の微量注入によっても同様の特徴を持つ嚥下様活動が誘発された。孤束核へのGABAA受容体拮抗薬の微量注入が嚥下活動を誘発することは知られていることから、今回の延髄スライス標本で誘発された舌下神経活動も嚥下様活動であると考えられた。今年度の研究によって得られた上記の結果は、昨年度の研究計画に沿った結果であった。嚥下中枢を温存した延髄スライス標本の作製にはもう少し時間がかかる可能性もあったが、最小スライス標本にするための方策が順調にすすんだことから、上記の結果を得ることができた。研究計画は現在のところおおむね順調に進展している。今後、最終年度は作成した延髄スライス標本を用いて、5-HT受容体とNK1受容体が嚥下様活動の形成に及ぼす影響を確認する。実験手法は初年度にin situ標本に対して行った方法と同様の手法を用いる。すなわち、それぞれの受容体の促進薬または拮抗薬の全標本または局所微量投与を行う。延髄標本は嚥下活動の形成に必要な最小のネットワークコンポーネントで成り立つ標本であるのに対して、in situ標本はその周囲の修飾回路も大きく含む標本である。このような異なった中枢神経標本から誘発した嚥下活動に対する薬剤反応の違いを見ることによって、嚥下中枢の神経ネットワークを明らかにすることができると考えている。脳幹の神経ネットワークが広範囲で維持されている若年ラットin situ標本を用いて、5-HT受容体およびNK1受容体の嚥下活動に対する作用を明らかにした。5-HT1A受容体アゴニストによって嚥下活動誘発の閾値が上昇した一方でNK1レセプターアゴニストでは嚥下活動誘発の閾値が低下した。これらの受容体は、これまで嚥下活動や嚥下障害に関わりが深いことがよく知られてはいたもののその嚥下活動に対する中枢作用の詳細はよく知られていなかった。同様の受容体のカップリングによる2相性制御メカニズムは呼吸活動の中枢神経制御に用いられていることが報告されており、今回の研究によって、これらの受容体による嚥下活動に対する2相性制御メカニズムが存在することが示唆された。本研究によって得られた上記の結果は、研究計画によって初年度に行う予定の研究結果であった。研究室に既存の設備と実験手法を応用した研究であるため、実験プロトコールの立ち上げ期間が短くてすんだことから、研究計画は現在のところおおむね順調に進展している。

今年度の研究によって得られた上記の結果は、昨年度の研究計画に沿った結果であった。嚥下中枢を温存した延髄スライス標本の作製にはもう少し時間がかかる可能性もあったが、最小スライス標本にするための方策が順調にすすんだことから、上記の結果を得ることができた。研究計画は現在のところおおむね順調に進展している。今後は脳幹神経ネットワークレベルで評価を行うためのツールであったin situ標本を用いた実験を一端離れ、脳幹スライス標本を作成する。研究の目的は嚥下活動を誘発し得る最小の脳幹スライス標本を作成することとなる。舌下神経と舌咽神経を含んだ300ー800μmの厚みの脳幹スライスで嚥下活動を確認できることを見込んでいる。この標本が完成すれば、嚥下活動を構成し得る最小の神経ネットワークを嚥下活動の評価に用いることができるため、in situ標本による大きなネットワークレベルでの実験結果と比較することによって、嚥下の中枢神経メカニズムがより詳細に明らかにすることができる。脳幹スライス標本の作成に成功した後は、5ーHTとNK1受容体による嚥下活動の2相性制御メカニズムがスライス標本でも存在するかどうかを検証する。今後、最終年度は作成した延髄スライス標本を用いて、5-HT受容体とNK1受容体が嚥下様活動の形成に及ぼす影響を確認する。実験手法は初年度にin situ標本に対して行った方法と同様の手法を用いる。すなわち、それぞれの受容体の促進薬または拮抗薬の全標本または局所微量投与を行う。延髄標本は嚥下活動の形成に必要な最小のネットワークコンポーネントで成り立つ標本であるのに対して、in situ標本はその周囲の修飾回路も大きく含む標本である。このような異なった中枢神経標本から誘発した嚥下活動に対する薬剤反応の違いを見ることによって、嚥下中枢の神経ネットワークを明らかにすることができると考えている。研究初年度の研究計画は、研究室に既存の実験手法を応用した計画であったため、予定よりも使用額を抑えることができた。次年度の研究計画は新たなアプローチを確立する段階に入るため、実験動物および薬品に使用する使用額が予定よりも増額する可能性がある。次年度使用額はこの増額可能性分に充てる計画である。今年度は、実験計画がスムースに進行したため、計画した結果を得るための実験動物、薬品、備品の使用が予定より少なかった。この予算は次年度の論文作成、投稿に用いる予定である。
舶用プロペラの空気吸込みと起振力に関する研究

プロペラ浅深度影響の1つである空気吸込みとそれに誘起こされる起振力(シャフトフォ-ス)について,単独プロペラによる実験的研究を行った。模型プロペラには最も一般的なタイプであるMAU型を採用し,直径2種,翼数3種,合計6個のプロペラを使用した。実験は空気吸込み現象の視覚観測(ストロボ光源同期写真およびビデオ記録),プロペラ近傍の水面挙動の観測を重視し,同時にプロペラ直下流の圧力変動の計測を行った。得られた実験結果の主要点は以下のようである。*空気吸込み現象は空気吸込みによって翼面に形成される空洞が,時間的にも,場所的にも不安定な部分空気吸込み状態と,すべての翼にほぼ翼面前面を覆う安定な空洞が形成される完全空気吸込み状態がある。*上記空気吸込み状態に影響する諸因子を明らかにし,それら諸因子で整理した空気吸込みパタ-ンマップを作成した。*起振力は部分空気吸込み領域で生じ,完全空気吸込み領域では生じない。起振力の発生原因が,不安定な空洞形成によるプロペラ翼相互の流体力のアンバランスだからである。*空気吸込みによる起振力は,水の相変化によるキャビテ-ションで誘起されるそれと比較して,起振力の大きさが非常に大きいこと,及び周波数が翼周波数でなく回転周波数であること,という極めてユニ-クな特徴を有している。*このユニ-クな起振力特性は空気吸込み現象と自由水面の位置変動との相互干渉によって生ずる。以上これまで殆ど調べられてなかった空気吸込みによる起振力について,単独プロペラ実験ではあるが,その基本的特徴を明らかにすることができた。
中性粒子・輻射輸送に伴う非接触ダイバータプラズマ中のエネルギー輸送機構の解明

本年度は,非接触プラズマの特性を明らかにするために,レーザートムソン散乱(LPS)計測の高度化,2次元可動プローブシステムによる下流域のプラズマパラメータの2次元分布計測,レーザー吸収分光システムの高精度化による非接触プラズマ時のヘリウム中性粒子温度計測,また,He原子の線強度比法の改良を行った。さらに,収縮・発散磁場と中性粒子温度が非接触プラズマ形成に与える影響を定量的に明らかにした。LPS計測においては,検出器を変更するなどの工夫により,さらに低電子温度の計測を可能とした.非接触プラズマ中の電子温度のエネルギー分布関数が2電子温度分布を示すことが見出された。2次元可動プローブ計測においては,体積再結合過程が顕著な領域である再結合プロント領域の電子温度,電子密度,空間電位の2次元(磁力線方向,磁力線垂直方向)の分布が明らかになった。磁力線方向では電子温度の急激な減少が観測され,さらに磁力線垂直方向では,再結合付近においてプラズマ分布の広がりが観測された。1083nmのDFBレーザーを用いたレーザー吸収分光システムを開発した。非接触プラズマ中の準安定ヘリウム温度、をTDLASシステムおよびLTSシステムを用いて調べた。非接触プラズマ中の中性粒子と電子の間の熱緩和過程により,電子密度が増加することによって,電子温度が中性温度に近づくことが示された。また,吸収信号の変動を利用したプラズマ揺動測定の可能性も検討した。さらに,既存のHe原子線強度比法で用いられている501.6, 667.8, 706.5 , 728.1 nmのHe原子ラインに加えて、新たに再結合の反応係数の変化が大きい447.1 nmを加えて手法を新たに提案した。再結合によって電子密度が減少している領域において、LPS計測が観測された電子温度が高温・低温の2成分に分離される結果が得られた。非接触プラズマ研究のための直線型ダイバータプラズマ模擬試験装置の計測システムの更なる改良を実施し,レーザートムソン散乱計測,2次元プローブ計測ともに電子温度計測精度が著しく向上し,1eV以下の非接触プラズマにおける電子のエネルギー分布関数の取得が可能となった。開発した装置による計測結果とHe原子線強度比計測との比較を行うことにより,非接触プラズマに適用可能な新しいHe原子線強度比計測を確立した。また,再結合フロント近傍のプラズマ揺動の2次元分布計測を実施し,揺動強度の2次元分布を明らかにした。,レーザー吸収分光システムによる中性粒子温度計測に関する系統的実験が実施された。また,前年度に整備したガス吸排気系を用いて中性ガスの滞留時間制御することにより,非接触プラズマ形成に関する中性粒子温度の影響を明らかにする実験を行った。さらに,先進ダイバータ配位の有効性を明らかにするために磁場強度分布を変化させて場合の非接触プラズマ形成と粒子負荷低減に関する実験研究を遂行した。磁場生成用の2つの電源を用いて、収縮磁場と発散磁場を組み合わせた磁場配位を模擬し、局所的な収縮磁場が非接触プラズマの構造に与える影響を明らかにした。以上のように,当初計画していた計測装置の改良は計画通りに進んでおり,それらを用いて非接触プラズマ実験が順調に進行している。さらに,これらの研究開発にともなう成果は,査読付学術論文(5件)と国内・国際学会発表論文(13件)として公表した。以上より,当該研究は概ね順調に進展していると判断した。非接触プラズマ中の電子温度分布関数が2電子温度成分となっている原因を明らかにするために,レーザートムソン散乱計測,2次元駆動プローブ計測システムの改良をさらに進め,条件付き平均法を用いた電子温度,電子密度,空間電位の時空間分布計測を行う。さらに,レーザートムソン散乱計測の光学系を変更して,プラズマ上流部でのプラズマパラメータ計測も可能とする。2次元駆動プローブ計測システムを用いた再結合フロント近傍のプラズマパラメータ分布の詳細計測を更に進め,非接触プラズマ中の粒子輸送・エネルギー輸送過程を明らかにする。再結合フロント近傍のプラズマ揺動に関する研究を継続し,多チャンネルのマイクロ波干渉計ならびに2次元駆動プローブ計測システムを用いた同時計測を行い,揺動の構造とそれに伴う非拡散的粒子輸送現象を明らかにする。シミュレーション研究においては,EMC3-Eireneコードと実験との比較によって,中性粒子温度が非接触プラズマ形成に与える影響を明らかにする。さらに,新たに導入する流体コードLINDAの原子分子過程データを最新データにアップデートし,実施したシミュレーション結果と実験で得られた2次元プラズマ分布データとの比較検討を行う。得られた成果は速やかに学会発表ならびに学術論文として公表する。本研究では,直線型ダイバータプラズマ模擬試験装置(DPS)による基礎実験とシミュレーションコードとの相補的な研究により,原型炉のダイバータプラズマ条件(高いイオン密度及び原子密度)での非接触ダイバータによる熱流制御の有効性を検証することを目的としている。具体的には,(1)直線型ダイバータプラズマ模擬試験装置のプラズマを高密度化し,トムソン散乱計測,レーザー吸収分光による中性粒子温度計測により中性ガス温度含めた非接触プラズマのプラズマパラメータの詳細計測を行い,中性粒子・輻射輸送を伴う非接触プラズマ中のエネルギー輸送過程を明らかにする。(2)ダイバータシミュレーションコード(流体コード+中性粒子輸送コード)を用いて,DPSの非接触ダイバータプラズマ実験のモデリングを行い,実験との比較によりコードの信頼性を向上し,非接触ダイバータプラズマ解析が可能なコードとして確立する。

当該年度は,既存のDPSの放電システムの整備を行うことにより,10^20/m^3の高密度ヘリウムプラズマを生成し,さらに中性ガス導入・排気系を整備することにより,真空容器内での中性ガスの滞留時間の制御を可能とした。さらに,2次元駆動ラングミュアプローブ計測システム,レーザートムソン散乱計測システム,外部共振器型可変波長レーザーを用いたレーザー吸収分光による中性粒子温度計測システムの開発を行った。レーザートムソン散乱計測システムでは,非接触プラズマにおいて,1eV以下の電子温度計測が可能となった。また,レーザー吸収分光計測より,中性ヘリウム原子の温度の中性ガス圧依存性が得られた。また,環状型磁場配位の周辺プラズマをモデリングするために開発されたプラズマ流体コードEMC3-EireneコードをDPSへ適用するため,大アスペクト比近似を用いてシミュレーションを実施し,初期的な計算結果が得られた。これまで既存の直線型ダイバータプラズマ模擬試験装置の整備を行い,目標としていた高密度プラズマの生成,ならびに中性ガスの滞留時間制御を行うことが可能となった。また,国内外との共同研究により,レーザートムソン散乱計測を用いて非接触ダイバータプラズマ中の1eV以下の電子温度計測(分布計測を含む)が可能となり,さらに,レーザー吸収分光システムを用いて中性粒子温度の計測が可能となった。以上のように,当初計画していた初年度の装置ならびに計測装置の整備は計画通りに進んでいる。また,それらの研究開発にともなう成果を,査読付学術論文と国内・国際学会発表論文として公表した。さらに2次元駆動ラングミュアプローブシステムの計測により,再結合フロント近傍に大振幅のプラズマ揺動が観測され,それにより駆動される径方向輸送が非接触プラズマ特性に影響を与えていることが明らかになった。この研究を遂行するために,高密度重水素放電のための新規放電システムの整備に若干の遅れが生じたが,マイクロ波干渉計,2次元可動ラングミュアプローブを用いた再結合フロント近傍の揺動計測により,その特性が明らかになった。その成果に関しても学会にて発表を行うとともに,査読付学術論文として公表している。以上より,当該研究は概ね順調に進展していると判断した。本年度は,非接触プラズマの特性を明らかにするために,レーザートムソン散乱(LPS)計測の高度化,2次元可動プローブシステムによる下流域のプラズマパラメータの2次元分布計測,レーザー吸収分光システムの高精度化による非接触プラズマ時のヘリウム中性粒子温度計測,また,He原子の線強度比法の改良を行った。さらに,収縮・発散磁場と中性粒子温度が非接触プラズマ形成に与える影響を定量的に明らかにした。LPS計測においては,検出器を変更するなどの工夫により,さらに低電子温度の計測を可能とした.非接触プラズマ中の電子温度のエネルギー分布関数が2電子温度分布を示すことが見出された。
内因性カンナビノイド（2-AG）が関わる鎮痛作用の解明

現在、臨床応用されている神経障害性疼痛治療薬は副作用が報告されており、新規の疼痛治療薬の開発が急務とされている。そこで、神経伝達物質の放出の低下に関わる内因性カンナビノイド(2-Arachidonoyl Glycerol : 2-AG)をターゲットとした薬剤が疼痛治療薬として臨床応用されることを目指して実験を行った。本研究では、口腔顔面領域における神経障害性疼痛に対する内因性カンナビノイド(2-AG)の鎮痛作用を解明することを目的として、行動実験および免疫組織学的解析を行った。眼窩下神経部分切断群の切断側では切断後3日から行動実験において痛覚過敏が生じていることが示された。免疫組織学的解析から、三叉神経脊髄路核(Vc)におけるMAGL(内因性カンナビノイド分解酵素)陽性神経細胞が有意に増加すると同時に、ミクログリアが増加していることが観察された。また神経部分切断群にJZL184(内因性カンナビノイド分解酵素阻害剤)を投与することで濃度依存的に鎮痛作用が得られた。免疫組織学的解析から、JZL184の投与によりMAGL陽性神経細胞は有意に減少した。これらの結果から、神経部分切断群の切断側では神経損傷による侵害刺激の入力に対して産生された2-AGを分解するMAGLが増加したと同時に、ミクログリアが増加することで、2-AGの鎮痛作用が妨げられたことが推測された。さらにJZL184は神経細胞のMAGLを阻害することで、内因性カンナビノイド(2-AG)による神経伝達物質の放出低下の作用が発現し、鎮痛作用が生じたと考えられた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。体内で産生される内因性カンナビノイド(2-Arachidonoyl Glycerol : 2-AG)は神経伝達物質の放出を低下させることから、鎮痛作用を引き起こすとされている。臨床応用されている神経障害性疼痛治療薬は副作用が報告されており、本研究は、2-AGをターゲットとした新規の神経障害性疼痛治療薬を目指した基礎実験を計画している。申請者らは、眼窩下神経部分切断によって作成した神経障害性疼痛モデルマウスを使用して研究を行った。これまでの研究から、2-AGの分解抑制に関わる薬剤(JZL184)が、口腔顔面領域の神経障害性疼痛の改善に効果があり、その鎮痛メカニズムとして、眼窩下神経の一次中継核である三叉神経脊髄路核におけるMAGL陽性の神経細胞の減少が関わっていることを報告した。この鎮痛作用は、JZL184がMAGLを阻害した結果、その分解基質である2-AGの分解が抑制されたため、2-AGがもつ神経伝達物質の放出を低下させる作用が発現したことによると考えている。またMAGLの神経細胞における局在を解析するために、樹状突起のマーカーであるMAP2とMAGLとの共染色を行ったところ、MAGLは神経細胞軸索の近傍および神経細胞体に発現していることが明らかとなった。これらの結果は、2-AGの中枢における鎮痛メカニズムの解明に寄与するものであり、神経障害性疼痛の発症機序を明らかにする上で意義があるものと考えている。2-AGをターゲットとした薬剤の臨床応用に向けて、2-AGの鎮痛メカニズムに関わる基盤データを蓄積することができた。本研究では、内因性カンナビノイドをターゲットとした鎮痛効果を行動実験から評価し、その鎮痛メカニズムを免疫組織学的に解析している。行動実験は概ね順調に行うことができたが、免疫組織学的解析では免疫染色の至適条件の検討に時間を要しており実験の進捗状況は当初の予定よりやや遅れている。内因性カンナビノイドの鎮痛メカニズムの解明に向けて、免疫組織染色の至適条件の検討を引き続き行う。抗体の選択や染色条件について、研究協力者からアドバイスを受けながら研究を進める方針としている。
脳室内Na濃度連続測定法による脱水回復時の浸透圧受容機構の解明

1)麻酔下ラット脳室内Na濃度連続測定するために、低入力抵抗の複合型Na電極を開発した。その結果、入力抵抗10^7ー10^8ohm、感受性57ー64mV/decade、90%応答時間30ー90msec、ドリフト0.1ー0.2mV/hrの電極を得た。生理的変動範囲で他の陽イオンの影響を受けず、測定精度は±0.5meq/lであった。2)その電極を用いて、体重の10%に相当する脱水を負荷したラットにおいて体重100g当り2.5mlの水分を10日間に亘って胃内投与した際の血液中と側脳室内のNa濃度を同時連続測定した。その結果、脱水ラットでは血液中のNa濃度が低下して2分後に髄液Na濃度が低下し始めるのに対し、非脱水ラットでは5分後に初めて髄液Na濃度が低下した。これらの実験事実は脱水ラットにおいては非脱水ラットに比べ、血液脳室間の水分移動に対する透過性が亢進していることを示唆している。3)脱水ラット、非脱水ラットの両群において、投与終了20分後でも髄液Na濃度の変化は血液Na濃度変化の60%に過ぎず、血液中に比べ髄液のNa濃度変化は緩徐であった。すなわち、脱水ラットでは血液中のNa濃度が脱水前の値に復帰した後も髄液Na濃度は高く保たれ、利尿抑制、口渇感維持等の浸透圧刺激となり得ることを示している。4)上で開発した電極を意識下ラットでも用いられるように改善を加えた。即ち、従来の電極の毛細ガラス管の部分をFlexibleな中空グラスファイバ-に付け替えることによって可能となった。5)慢性に側脳室内にガイドカニュウラを挿入固定したラットにさまざまな濃度の高張液を脳室内投与して、飲水量を測定した。この実験よって飲水を引き起こす最低限の高張Na濃度が決定された。6)今後、飲水を引き起こす最低濃度のNa溶液の投与を行なった際の脳内各部のNa濃度の変化をNa電極で測定し、飲水行動との関連を検討する予定である。ラットの脳脊髄液Na濃度(〔Na〕cst)の連続測定法を開発し,この方法によってラットに水を経口投与した際の〔Ns〕cstを連続測定した結果,投与直後より血中Na濃度(〔Na〕p)が低下し,それに伴い数分間の遅延でもって〔Na〕cstもゆっくり低下した。さらに興味ある点は,水の経口投与後の〔Na〕cstの低下速度が脱水ラットでは非脱水ラットに比べ60%程度高く,脱水ラットでは血液脳室間の水又はNaイオンの移動が亢進していることが明らかになった。さらに,血液脳室間の水及びNaイオンのダイナミクスを定量化する目的で,ラットの血液中に体重100g当り0.1,0.2,0.3mlのIMNacl溶液を10分間かけて持続注入し,注入時および注入後20分間にわたって〔Na〕p,〔Na〕cstを連続測定した。その結果〔Na〕cstは,〔Na〕pの変代に対しDose dependentに応答し,その変化量は注入終了20分後の〔Na〕pの変化量に比べ3040%程度であった。

そこで〔Na〕pを入力,〔Na〕cstを出力として,血液脳室間,脳室脳実質間の水またはNaイオンの移動を連立常微分方程式で表わし,血液脳室間,脳室脳実質間の水の透過係数を求めた結果,それぞれ0.024(Ml/(meq/Kδ・H_2Omin)),0.065(Ml/(meq/KδH_2O・min))であった。この係数を用いて急性に〔Na〕pが上昇した際の〔Na〕cstをシミュレ-トした結果,〔Na〕pがステップ状に上昇した際,同程度まで〔Na〕cstが上昇するためには少なくとも23時間を要することが明らかになった。以上の結果から脳室内のNa濃度は血中Na濃度の急性の変化に対し抵抗を示し,血液中の電解質の濃度変化に対し比較的安定していることが明らかになった。今年度は1)前年度に確立した麻酔下ラット髄液Na濃度連続測定に用いたNa電極を意識下ラットでも用い得る様にした点と2)高張性Na溶液の脳室内投与量と飲水量の関連を検討した2点である。1)従来の複合型Na電極では毛細ガラス間の先にNaイオン交換樹脂を固定したものに比較電極を張り合わせて外径0.6ー0.8mm、先端長10mmのものを作成して用いた。しかし、これを意識下ラットに用いるには次の点で不適当である。まず、ラットの脳室内に慢性的に固定した長さ20ー30mmのカニュウラを経て脳室内に電極が到達するには電極先端部の長さが短か過ぎること、もし先端部を20ー30mmの長いものを作成すると自発運動下のラットでは電極のガラス部分を破損する可能性があること、さらに2つの電極を張り合わせた複合型電極では先端外径がカニュウラの内径より太くなって電極を脳室内へ刺入できないことであった。しかし、最近Flexibleな中空グラスファイバ-の入手が可能となりこれらの問題が解決した。すなわち、外径0.4mm、内径0.3mmのポリエチレンチュ-ブに外径0.25mm、内径0.1mm程度のファイバ-を挿入し、ポリエチレンチュウブとファイバ-の間に3M KCl Agarを注入して比較電極とすれば、慢性ラットにおいても使用可能な複合型Na電極となった。2)脳室内に高張性食塩水を微量注入するとラットは飲水を開始するが、この時の脳室、脳実質内のNa濃度変化が不明のためにこの反応の浸透圧特異性に関して疑問視されている。今回、実験一週間前にラット側脳室内にカニュウラを挿入固定し、さまざまな濃度の高張液を注入した際の飲水量を調べた。この結果、1M NaCl溶液を5μl/minで注入したときに飲水行動が起き、これ以下の刺激、例えば注入速度や注入溶液のNa濃度を低下させても飲水行動は起きなかった。この時の脳室内、脳実質内のNa濃度変化を現在麻酔下ラットで検討中で、間もなく意識下ラットに応用する予定である。
アトムプローブによる金属間化合物中の添加元素の合金挙動の解明

金属間化合物に種々の合金元素を加えることにより、機械的ならびに化学的特性を改善する試みが盛んに行なわれているが、これらの元素が諸特性をどのように変化させるのかを理解するためには金属間化合物の規則格子中での第三元素の占有サイトを決定することと、これらの元素の粒界での偏析挙動を理解することが重要である。本研究ではアトムプローブを用いてX線回折やALCHEMI法などの手法では決定できないような希薄な合金添加元素のサイトを決定した.またアトムプローブの極めて高い分析の空間分解能を利用して、TiAlのラメラ-界面における第三元素の偏析挙動を解明した。具体的には加えたNi_3Al,Ni_3GeなどのL12型金属間化合物中の置換型添加元素の占有サイト、またNi3(Si,Ti)の粒界での組成変化ならびに侵入型添加元素の粒界での偏析を、さらにはTiAlCr、TiAlCrNb金属間化合物中に存在するラメラ-界面での組成的不均一ならびに異相間での合金元素および侵入型不純物元素の分配挙動などをアトムプローブFIMを用いて原子レベルで解析した。この装置により金属間化合物の任意の結晶面において一原子層毎の組成を決定することにより金属間化合物中に加えられた置換型第三元素の占有位置を定量的に決定することができた。さらにこの装置では分析の空間分解能が<0.5nm以下と従来の分析装置とは比較にならないくらい高いうえに軽元素をも定量的に解析することができるので粒界でのB,C,Hなどの偏析挙動を定量的に捕えることができた。TiAlCrのラメラ-a2相には酸素が極めて高い濃度で濃縮されていることや、水素が異相界面で偏析していることなどがあきらかとなった。
動脈硬化発生の免疫生物学的機序に関する研究

(1)Tリンパ球が先天的に欠如したヌードラットに高脂血症を負荷した時に発生する大動脈病変について検討し,T細胞の欠如によりマクロファージの泡沫細胞化が促進されることを明らかにした.(2)ヒトの大動脈内膜に,免疫系における特殊化した抗原提示細胞である皮膚のLangerhans細胞と同様の超微形態を示す細胞(Vascular dendritic cell;VDC)が存在することを明らかにした.VDCはCDla.S-100に陽性で,細胞内にtubulovesicular systemがよく発達しており,Langerhans細胞に特有とされるBirbeck顆粒を有し,本顆粒物質に特異的とされるLag抗体に陽性である.VDCは硬化巣に集簇したT細胞やマクロファージと細胞突起により密に接触し,抗原提示細胞として機能している可能性が示唆される.(3)ラットモデルを使用し,高コレステロール血症下に発生する大動脈病変におけるICAM-I/LFA-1経路の役割について,特異的な巣クローン抗体投与による阻止実験を行うことにより検討を加え,少なくともラットモデルにおいて,これらの接着分子が初期の動脈硬化病変の形成に不可欠な"atheroELAM"として機能していることを明らかにした.(4)独自に開発した3次元立体培養装置を用いて内皮細胞を培養し,形態的並びに機能的分子を検討したところ,通常の培養内皮細胞と異なり,形態的にtight junctionやadherens junctionを形成し,これらの接着装置に関連した分子であるZO-1やαカテニンを発現していた.さらにエンドセリンを指標に分泌機能を調べたところ,内腔側に比し内膜側に約10倍の分泌極性を示すことが判明した.この分泌極性はnative LDLやoxidized LDLなどの動脈硬化惹起性リポ蛋白により修飾を受けた.(1)Tリンパ球が先天的に欠如したヌードラットに高脂血症を負荷した時に発生する大動脈病変について検討し,T細胞の欠如によりマクロファージの泡沫細胞化が促進されることを明らかにした.(2)ヒトの大動脈内膜に,免疫系における特殊化した抗原提示細胞である皮膚のLangerhans細胞と同様の超微形態を示す細胞(Vascular dendritic cell;VDC)が存在することを明らかにした.VDCはCDla.S-100に陽性で,細胞内にtubulovesicular systemがよく発達しており,Langerhans細胞に特有とされるBirbeck顆粒を有し,本顆粒物質に特異的とされるLag抗体に陽性である.VDCは硬化巣に集簇したT細胞やマクロファージと細胞突起により密に接触し,抗原提示細胞として機能している可能性が示唆される.(3)ラットモデルを使用し,高コレステロール血症下に発生する大動脈病変におけるICAM-I/LFA-1経路の役割について,特異的な巣クローン抗体投与による阻止実験を行うことにより検討を加え,少なくともラットモデルにおいて,これらの接着分子が初期の動脈硬化病変の形成に不可欠な"atheroELAM"として機能していることを明らかにした.(4)独自に開発した3次元立体培養装置を用いて内皮細胞を培養し,形態的並びに機能的分子を検討したところ,通常の培養内皮細胞と異なり,形態的にtight junctionやadherens junctionを形成し,これらの接着装置に関連した分子であるZO-1やαカテニンを発現していた.さらにエンドセリンを指標に分泌機能を調べたところ,内腔側に比し内膜側に約10倍の分泌極性を示すことが判明した.この分泌極性はnative LDLやoxidized LDLなどの動脈硬化惹起性リポ蛋白により修飾を受けた.平成7年度の実施計画にのうち研究が進展した以下の2点について記述する。(1)高脂血症ヌードラットモデルを用いた動脈硬化発生における免疫生物学的機序に関する研究Tリンパ球が動脈硬化の初期発生にいかなる役割を果たしているかを明らかにするために、ヌードラットのホモ(nu/nu)およびヘテロ(nu/-)接合体に高脂血症を負荷し、その際発生する大動脈病変の形成過程をen face double immunostaining法を用いて比較検討した。ヌードラット(nu/nu)では、Tリンパ球の浸潤はほとんどなく、さらに病変好発部位におけるマクロファージの浸潤も軽度で、病変発生がより限局化する傾向が見られた。ところが、内膜に浸潤したマクロファージの脂肪蓄積の程度を画像解析により検討すると、病変は小さく限局化しているにもかかわらず、病変を構成したマクロファージはより大型で、脂肪内に蓄積された脂質が豊富であることが判明した。(2)3次元立体培養装置による“脂肪斑"形成過程における、Tリンパ球-マクロファージ相互作用の解析研究に先立ち、3次元立体培養装置並びに細胞採取法についての基礎的研究を先ず行った。羊膜面に培養されたヒト臍帯静脈由来の内皮細胞は、通常の培養皿における培養時と大きく異なり、細胞接着装置の発達が高硬度で、tight junction抗体(ZO-1)に陽性で、生体内における内皮細胞の構造に非常に類似した発達分化を遂げていることが明らかとなった。また、従来の比重分画法とは別に免疫磁気ビームを用いた方法によりマクロファージとTリンパ球の分離、リンパ球のサブセット別での採取が可能であり、実験遂行がより高いレベルで可能となった。1.高脂血症ラット・モデルを用いた動脈硬化発生における免疫生物学的機序に関する研究: