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インフルエンザ脳症の脳内サイトカイン蓄積からみた病態解析

インフルエンシザ関連脳症は5歳以下の乳幼児に好発し、その約30%が予後不良となる重天な疾患である。原因は不明で米国との共同の調査研究でもReye症候群とは異なりわが国独特の疾患であることを平成12年度の研究で明らかにした。またこの研究から中枢神経障害は全身への致死的病態の波及前に出現していることも明らかになり、平成13年度の研究では中枢神経内に誘導される炎症性サイトカインの異常産生に焦点を当てた。Wisterラット(812週齢、雌)の脳室内にInjection Pype(IP)を留置した後、髄腔内へlipopolysaccharide(LPS ; E.coli由来)を30ugまたは300ug投与し、径時的にIPより脳室液を採取して液中の炎症性サイトカイン(IL-1β、IL-6、TNFα)をELISA法にて測定した。その結果、髄液中のIL-1β、IL-6、TNFαは投与2時間後に著しく上昇した。血清中ではLPS300ug投与により同様にIL-1β、IL-6、TNFαの上昇をみたが、30ug投与では上昇しなかった。このことはLPS髄腔内投与が脳内に高サイトカイン状態を惹起することを示したが、LPS30ugでは高サイトカイン状態は脳内に留まり、LPS300ug投与により脳血管門の破綻が生じ全身性の高サイトカイン状態に至ることが推察された。次に脳組織からmRNAを抽出しIL-1β、1L-6、TNFαそれぞれのmRNAをRPA法により検討した。いずれのmRNAも著しい発現増強を認め、脳内サイトカインは脳実質細胞に由来することが判明した。脳実質内においてLPS受容体をもつ細胞はGliaであることが知られており,以上の実験結果から炎症性サイトカインはGlia活性化に由来することが想定され、インフルエンザ関連脳症では脳内Glia細胞の異常活性化と脳血管門の破綻が病態を形成していることが推定された。インフルエンザ関連脳症は日米医学会議の議論から本邦に特有の病態であることが判明し、また全国疫学調査により特徴が明らかになった。罹患症例は5歳以下の乳幼児に多く、発熱から24時間以内に中枢神経症状を呈しその後全身症状の悪化を来してDICおよびMODSに至る。病態の悪化に一部のNSAIDが関わってもいる。死亡率が約30%と他の急性脳炎・脳症に比較しても極度に重症の疾患であり、病態の解析、病因の追求が緊急の課題である。今回Wisterラットを用いて病態形成におけるサイトカインの役割について解析した。Wisterラットの脳漕部に内径0.4mmの細カテーテルを留置して固定した。髄腔内に5μgのlipopolysaccharide(LPS)を注入し、経時的に細カテーテルより約10μLの脳漕液を採取した。生体液中のサイトカインをpg/mLの単位まで検出できるマイクロ定量法を樹立して脳漕液中の炎症性サイトカインを測定したところIL 6/TNFαが著増する現象を認めた。LPSを増量して髄腔へ注入するとIL 6/TNFα量も増加したが、10μg以上では死亡するラットが増え、このようなラットでは髄腔内IL6/TNFα量は最大値に達した後次第に減少した。IL 6/TNFαの産生細胞についての検討を現在すすめている。すなわち髄腔内にLPSを投与したラットの脳組織についてIL 6およびTNFαの局在をin situ hybridizationにて検討しているが、astrocyte/microgliaにそれぞれのmRNAが検出されている。またastrocyte/microgliaは活性化マーカーであるGFAPの著しい発現が観察され、apoptosisの進行を示す所見も得られており、LPSの受容体であるCD14を発現しているastrocyte/microgliaがLPS投与により活性化され、過剰なIL6/TNFα産生に至り病態を形成していると考えられた。

いずれのmRNAも著しい発現増強を認め、脳内サイトカインは脳実質細胞に由来することが判明した。脳実質内においてLPS受容体をもつ細胞はGliaであることが知られており,以上の実験結果から炎症性サイトカインはGlia活性化に由来することが想定され、インフルエンザ関連脳症では脳内Glia細胞の異常活性化と脳血管門の破綻が病態を形成していることが推定された。インフルエンザ関連脳症は5歳以下の乳幼児に好発し、その約30%が予後不良となる重大な疾患である。原因は不明で米国との共同の調査研究でもReye症候群とは異なりわが国独特の疾患であることを平成12年度の研究で明らかにした。またこの研究から中枢神経障害は全身への致死的病態の波及前に出現していることも明らかになり、平成13年度の研究では中枢神経内に誘導される炎症性サイトカインの異常産生に焦点を当てた。Wisterラット(8-12週齢、雌)の脳室内にInjection Pype(IP)を留置した後、髄腔内へlipopolysaccharide(LPS ; E. coli由来)を30ugまたは300ug投与し、径時的にIPより脳室液を採取して液中の炎症性サイトカイン(IL-1β、IL-6、TNFα)をELISA法にて測定した。その結果、髄液中のIL-1β、IL-6、TNFαは投与2時間後に著しく上昇した。血清中ではLPS300ug投与により同様にIL-1β、IL-6、TNFαの上昇をみたが、30ug投与では上昇しなかった。このことはLPS髄腔内投与が脳内に高サイトカイン状態を惹起することを示したが、LPS30ugでは高サイトカイン状態は脳内に留まり、LPS300ug投与により脳血管門の破綻が生じ全身性の高サイトカイン状態に至ることが推察された。次に脳組織からmRNAを抽出しIL-1β、IL-6、TNFαそれぞれのmRNAをRPA法により検討した。脳実質内においてLPS受容体をもつ細胞はGliaであることが知られており、以上の実験結果から炎症性サイトカインはGlia活性化に由来することが想定され、インフルエンザ関連脳症では脳内Glia細胞の異常活性化と脳血管門の破綻が病態を形成していることが推定された。
トランスポーター選択性に基づく肝腎二系統排泄型新規X線造影剤の開発

既存のヨード性造影剤Iohexolに側鎖Aを付与したI-A,側鎖Bを付与したI-Bを作製し、in vitro及びin vivoの検討を行った。In vitroでの検討としてOATPトランスポーターによる化合物輸送実験を行い、I-A、I-BともにControlに比して、OATP1B1、OATP1B3を介した基質の取り込みを有意に抑制した。In vivoの検討では、I-Bは粘稠度が高いため動物への投与はできないが、I-Aは125mg/ml以下の濃度で投与可能で、尿管のみならず、胆汁を介して腸管内に排泄されることが確認された。現在I-Aについては特許申請準備中である。我々は既存のヨード性造影剤に側鎖Aを付与したI-Aをすでに作製しているが、新たに側鎖Bを付与したI-Bを作製した。これを用いたin vitroでの検討としてOATPトランスポーターによる化合物輸送実験を行った。これまでの検討で以下のことがわかっている。I-AはControlに比して、OATP1B1、OATP1B3を介した17b estradiol-D-17b-glucuronide(E217bG)の取り込みを有意に抑制する。一方、OATP1B1を介したEstrone-Sulfate (ES)の取り込みは、Controlと同様に抑制しない。また、I-Aは、Controlでは殆ど競合阻害されないOATP2B1を介したE217bG取り込みも競合阻害する。これと比較して、I-BはOATP1B1を介したE217bG、ESの取り込みをほぼ完全に抑制し、OATP1B3を介したE217bGの取り込みを90%程度抑制した。また、OATP2B1を介したE217bGの取り込みも80%程度抑制した。上記結果をもとに、I-Bを用いた動物実験を行った。マウス尾静脈よりI-Bを注入しCTを撮像したが、静脈注射直後にマウスは死亡した。その後の検討で、I-Bは水に難溶性であり、エタノールあるいはDMEMに溶解されたI-Bは水分の混入により粘稠度が非常に高くなることが判明した。現在のところこれがマウス死亡の原因と考えられる。以上の結果は、ヨード性造影剤の肝特異的トランスポーターを介した肝細胞内への取り込みは、側鎖を付与することにより可能となることを示しており、肝臓より排泄される造影剤実現の可能性を示すものと言える。加えて、この取り込みは側鎖によって異なる動態をとるため、より高効率な側鎖を探索する必要がある。しかし、側鎖によっては水に難溶性で粘稠度にも変化をきたすため、動物を用いた毒性確認試験は必須である。我々は平成26年度までに既存のヨード性造影剤に側鎖A、Bを付与したI-A及びI-Bを作製し、in vitroでの検討を行い、いずれも肝細胞特異的トランスポーターより細胞内に取り込まれることを確認した。27年度にはこれをもとにin vivoの検討を行った。I-Bは水に難溶性であったため、実験にはI-Aを用いた。尾静脈よりI-Aを投与し、20分後のCTにて腸管内と尿管内に造影剤が排泄されたことが示された。また、脂肪性肝炎から肝細胞癌を発癌するマウスモデルを用いて同様の検討を行い、I-Aは腫瘍部に比して正常肝臓でより造影効果が強くなることが確認された。次に、I-Aの濃度を変えてマウスに投与し、コントロールのX線造影剤Iohexolと比較して毒性を評価した。この結果500mg/ml,250mg/mlではマウスは死亡し、病理学的検索により死因は造影剤の粘稠度が高いことによる血栓形成と考えられた。125mg/ml以下では病理学的、血清学的に副作用は認められなかった。またI-AはEOBの付与された位置により5つの構造異性体を含む。我々はHPLCによりI-A1、I-A2の二つの構造異性体に分離しin vitroでI-A1, I-A2をコントロールのGd-EOB-DTPAと比較した。OATP1B1を介するESの細胞内への取込阻害は認められなかった。OATP1B3を介したE217&#223;Gの取込はI-A1, I-A2で同様に約50%の阻害、OATP2B1を介したESの取込はI-A1, I-A2で同様に約40%の阻害であった。一方で、OATP1B1を介するE217&#223;Gの取込はGd-EOB-DTPAが約20%の阻害を認めたのに対し、I-A1では約40%、I-A2では約80%の阻害を認めた。以上からEOBの位置によりトランスポーター親和性が異なる可能性が示された。

In vivoの検討では、I-Bは粘稠度が高いため動物への投与はできないが、I-Aは125mg/ml以下の濃度で投与可能で、尿管のみならず、胆汁を介して腸管内に排泄されることが確認された。現在I-Aについては特許申請準備中である。異なる側鎖を付与した新たな候補造影剤を作製し特性の検討を行った。予算的な問題から新規候補造影剤の作製は一つとなったが、in vitro、in vivoの検討を行い、側鎖の構造の違いによる、薬物動態、性質の違いを検討することができた。肝臓病学本検討により、目標達成の可能性が示された一方で、本年作製した候補造影剤I-Bは、in vitroでの検討では有望と考えられたが、in vivoの検討では高い毒性が示された。27年度は側鎖の位置が異なる候補造影剤I-Aの構造異性体による薬物動態の違いを検討するとともに、これまで検討を加えていない候補造影剤を作製し同様の検討を行う予定である。3月に行った動物実験にかかる経費の請求が遅れているため。本年度前半に支払いの予定となっている。
グルタチオンのニューロモジュレーターメカニズムの解明に関する分子薬理学的研究

1.シナプトゾームへの[^3H]Glu取り込みおよび[^3H]GABA取り込みに対するグルタチオンの効果を解析した結果、両グルタチオンは少なくとも1mM以下の濃度では両取り込みに対して著変を与えなかった。したがって、グルタチオンは神経終末あるいはグリア細胞へのGlu取り込みおよびGABA取り込みに対して調節機能を持たないことが判明した。2.興奮性アミノ酸による転写囚子activator protein-1(AP-1)のDNA結合能増強に対する脳内GSH濃度減少による影響ついて解析した。GSH捕捉薬である2-cyclohexen-1-one(CHX)投与により作成したGSH低下マウスに、種々用量のカイニン酸(KA)を投与して2時間後の海馬内AP-1結合能を測定したところ、未処置動物ではAP-1結合能の増強が見られなかった5mg/kgおよび10mg/kgのKA投与でも著明なAP-1結合能の増強が観察された。一方、NMDA投与では、いずれの投与量においても未処置動物とCHX処置動物間のAP-1結合に著変は認められなかった。以上の結果より、脳内GSHの減少はKA誘発性AP-1結合増強をさらに促進されることが明らかとなり、脳内GSHがKAシグナル伝達に関与する可能性が示唆される。3.脳シナプス膜へのGSH結合部位の存在は既に報告している。その結合蛋白の本体を明らかにする目的で、GSH固定化アフィニティークロマトグラフィによりブタ脳シナプス膜から本結合蛋白の単離精製を試みた。その結果、分子量の異なる数種の蛋白質が見出された。今後、これらの蛋白質をさらに単離精製した後にアミノ酸配列を決定して同定を行う予定である。(1)ラット脳のN-メチル-D-アスパラギン酸(NMDA)レセプターに対する還元型グルタチオン(GSH)および酸化型グルタチオン(GSSG)の効果を解析する目的で、脳シナブス膜への[^3H(+)-5-methyl-10,11-dihydro-5H-dibenzo[a,d]cyclohepten-5,10-imine結合に対する両グルタチオンの効果を解析した。本結合は両グルタチオンの添加により著明に増強され、その増強はNMDAアンタゴニストで拮抗された。これらの結果は、両グルタチオンがNMDAアゴニストとして作用する可能性を示唆するものである。また、ニトロプルシッドナロリウム(SNP)の前処理は、レセプター上にレドックス調節部位を介してアゴニストの結合増強曲線を右に移動させた。未処置膜標品を用いた場合では両グルタチオンの結合増強作用に顕著な差異は認められないが、SNP処理膜の場合にはGSHの方がGSSGに比べて強力な結合増強作用を発揮した。これらの結果より、GSHはNMDAレセプターに対してアゴニスト作用に加えてレドックス調節物質としての作用も持つ可能性が示唆される。(2)シナプトゾームへのグルタミン酸取り込みおよびγ-アミノ酪酸取り込みに対するグルタチオンの効果を解析した結果、両グルタチオンは少なくとも0.1mM以下の濃度では両取り込みに対して著変を与えなかった。今後、さらに高濃度の場合や両神経伝達物質の放出に対する効果についそ解析する予定である。(3)脳シナプス膜へのGSH結合部位の存在は既に報告している。

したがって、グルタチオンは神経終末あるいはグリア細胞へのGlu取り込みおよびGABA取り込みに対して調節機能を持たないことが判明した。2.血奮性アミノ酸による転写囚子activator protein-1(AP-1)のDNA結合能増強に対する脳内GSH濃度減少による影響ついて解析した。GSH捕捉薬である2-cyclohexen-1-one(CHX)投与により作成したGSH低下マウスに、種々用量のカイニン酸(KA)を投与して2時間後の海馬内AP-1結合能を測定したところ、未処置動物ではAP-1結合能の増強が見られなかった.5mg/kgおよび10mg/kgのKA投与でも著明なAP-1結合能の増強が観察された。一方、NMDA投与では、いずれの投与量においても未処置動物とCHX処置動物間のAP-1結合に著変は認められなかった。以上の結果より、脳内GSHの減少はKA誘発性AP-1結合増強をさらに促進されることが明らかとなり、脳内GSHがKAシグナル伝達に関与する可能性が示唆される。3.脳シナプス膜へのGSH結合部位の存在は既に報告している。その結合蛋白の本体を明らかにする目的で、GSH固定化アフィニティークロマトグラフィによりブタ脳シナプス膜から本結合蛋白の単離精製を試みた。その結果、分子量の異なる数種の蛋白質が見出された。今後、これらの蛋白質をさらに単離精精製した後にアミノ酸配列を決定して同定を行う予定である。
安価で環境にやさしいカーボン太陽電池に関する研究

本研究は楠から生成される樟脳を原料として、禁制帯幅が12eVの半導体カーボンを作成し、その形態や構造を制御することによって安価で環境にやさしい光劣化の無い太陽電池を作製することを目的としている。成膜法としてはイオンビームスパッタ法、レーザパルス堆積法、熱CVD法を用いて比較を行った。樟脳を燃焼させてできた煤をターゲットにしてイオンビームスパッタ法によって薄膜を作製したところ、得られた膜の禁制帯幅は0.4eV程度であり、窒素中で熱処理を行うと400°Cまではほぼ一定であるが、それ以上では減少した。スパッタパワーを増加し、基板の温度を低下することにより、光学ギャップは増加して1eVが得られた。導電率は温度を低くすることによって減少し、半導体的な伝導を示している。レーザパルス堆積法によってグラファイトをターゲットとしてできたカーボン膜は基板温度が室温の時バンドギャップは0.6eV程度であるが、樟脳を燃焼させた煤を原料に用いると0.8eV程度まで増加した。さらにレーザパワーを増加させるとバンドギャップも増加した。燐をドープした樟脳ターゲットを用いることによって導電率は増加し、ドーピング効果が確認できた。熱CVD法によりカーボン薄膜を堆積させた時、バンドギャップは堆積温度の低下と共に大きくなり、650°Cでは0.7eVである。ホール測定からp型半導体であり、キャリア濃度は10^<21>10^<22>cm^<-3>であることがわかる。イオンビームスパッタ法で作製したn-Cと熱CVD法で作製したp-Cを用いてn-C/p-Si、p-C/n-Si、n-C/p-C/p-Si構造太陽電池を作製した。n-C/p-Si構造においては、基板の温度を下げると開放電圧と短絡電流は増加した。p-C/n-Si構造においては750°Cで成膜した場合は電流電圧特性はオーミック特性を示したが、それ以下の温度では光起電力特性を得ることができた。n-C/p-Siの中間にp-Cを入れてn-C/p-C/p-Siとすることによって開放電圧と短絡電流はさらに増加した。本研究はクスノキから生成される樟脳を原料として、禁制帯幅が12eVの半導体カーボンを作成し、その形態や構造を制御することによって安価で環境にやさしい光劣化の無い太陽電池を作成することを目的としている。本年度は樟脳を原料として太陽電池に適した半導体を成膜し、カーボン薄膜の物性評価を行った。樟脳を燃焼させてできた煤はsp^2が97%のアモルファスであった。できた煤をターゲットにしてイオンビームスパッタ法によって薄膜を作製した。得られた膜の禁制帯幅は0.4eV程度であり、窒素中で熱処理を行うと400°Cまではほぼ一定であるが、それ以上では減少した。しかし、単純なバンド理論やホッピング伝導では説明ができず、機構は複雑である。ラマン散乱からは、成膜温度が室温ではアモルファス状態であるが、熱処理温度を増加するとグラファイト化することが確認され、伝導率の結果を支持している。また、エキシマレーザアブレーション装置を設計・製作し、レーザパワー・成膜温度等条件を変化させ、煤を原料として成膜実験を行った。得られた膜は半導体カーボンであった。次年度はさらに成膜条件を最適化と不純物添加を行い、太陽電池の作製を行う。

p-C/n-Si構造においては750°Cで成膜した場合は電流電圧特性はオーミック特性を示したが、それ以下の温度では光起電力特性を得ることができた。n-C/p-Siの中間にp-Cを入れてn-C/p-C/p-Siとすることによって開放電圧と短絡電流はさらに増加した。本研究はクスノキから生成される樟脳を原料として、禁制帯幅が12eVの半導体カーボンを作成し、その形態や構造を制御することによって安価で環境にやさしい光劣化の無い太陽電池を作製することを目的としている。本年度はCVD法とレーザパルス堆積法によって樟脳を原料として太陽電池に適した半導体を成膜し、カーボン薄膜の物性評価、及び太陽電池の作製を行った。レーザパルス堆積法によってグラファイトをターゲットとしてできたカーボン膜はアモルファスである。基板温度を室温の時バンドギャップは0.6eV程度であるが、樟脳を燃焼させた煤を原料に用いると0.8eV程度まで増加した。さらにレーザパワーを増加させるとバンドギャップも増加した。燐をドープした樟脳ターゲットを用いることによって導電率は増加し、ドーピングが確認できた。樟脳を熱分解してCVD法によりカーボン薄膜を堆積させた。基板温度650°C以上で厚膜ができた。バンドギャップは00.1eVであるが、ホール測定からp型半導体であることがわかった。キャリア濃度は10^<21>10^<22>cm^<-3>であり、メタリックである。n型Siにp型Cを堆積させたところ、700°C以下で成膜した時に光起電力が観測された。低温で堆積することによって、エネルギーギャップは増加し、太陽電池に適したp型カーボンができると思われる。次年度はp型カーボン膜の最適化と共にn型カーボン膜を得て、pn接合形成を目指す。本研究ではカーボン形態や構造を制御することによってデバイスに適した半導体カーボンとし、得られた半導体カーボンを用いて安価で環境にやさしい光劣化の無い太陽電池を作製することを目的とした。本研究では無害で環境にやさしい原料として樟脳(camphor)を選び、イオンビームスパッタ法(IBS)と熱CVD法によりカーボン薄膜を作製し、太陽電池の作製を行った。イオンビームスパッタ法ではスパッタパワーを20Wから30Wに増加することによって、また、基板の温度を下げることによってカーボンの構造が変化して光学ギャップは増加し、成膜温度室温、スパッタパワー30Wにおいて1eVが得られる。また、燐を添加することによって導電率は約2桁増加しており、シリコンの様な不純物の導電率制御ができていると考えられる。ホットプローブによってn型を示すことが確認された。熱CVD法では堆積温度が上昇するにつれ抵抗率は低くなる傾向が見られた。抵抗率は、10^<-3>10^<-2>(Ωcm)となっており大変低いがp型伝導を示した。700°Cで堆積させた薄膜の光学ギャップは0.15eVと小さいが、650°Cでは0.7eVに増加する。これらのn-C、p-C薄膜を用いてn-C/p-Si、p-C/n-Siおよびn-C/p-C/p-Si構造の太陽電池を作製し、評価した。n-C/p-Si構造太陽電池において、解放電圧と短絡電流は基板の温度を下げると増加した。p-C/n-Si構造においては750°C以上で成膜した場合は電流電圧特性はオーミック特性を示し、光起電力は得られなかった。しかし、600700°Cで成膜することによって光起電力を得ることができた。
結節性硬化症と大脳皮質異形成における病変形成とてんかん原性

結節性硬化症(TS)の皮質結節と局所性皮質異形成(FCD)は、臨床的にてんかんの焦点となりやすい点で共通するのみならず、病理組織学的にもよく似た諸特徴を示す。われわれは手術・剖検で採取された大脳病変組織を材料として、両者の異同を免疫病理学的に検討した。まずTSの原因遺伝子の産物hamartin、tuberinの発現を観察したところ、TSでは正常サイズの神経・グリア細胞の免疫反応性が低下しており、異常巨細胞にも強陽性のものは少なかった。一方、FCDにおける正常サイズの神経・グリア細胞の免疫反応性は対照例と同等で、異常巨細胞にはtuberin強陽性のものが多かった。つぎに神経細胞移動を制御する蛋白doublecortin、fukutinについて検討した結果、TS、FCDの異常巨細胞の一部が陽性に染色され、その数はTSがFCDより多い傾向があった。しかし症例・病変・細胞により発現レベルのばらつきが大きく、免疫染色のみでTSとFCDを確実に鑑別することは困難だった。TSの腎、心などに発生する腫瘍においては、TSC1またはTSC2遺伝子のどちらかの座位にloss of heterozygosity(LOH)が高頻度に生じている。これに対しTS大脳の皮質結節では、LOHの頻度は低いことが従来より言われており、その形成機序は明らかでなかった。われわれはTSのモデル動物Ekerラットの皮質結節から個々の異常巨細胞をマイクロダイセクションにより組織切片から採取し、DNAを抽出して、nested PCR法によりTsc2遺伝子のLOHを解析した。その結果、巨大神経細胞においては正常大神経細胞と同様、野生型アレルが残存していたが、腎細胞癌細胞ではEker変異型アレルのみとなっていた。これらの結果から、皮質結節の形成される分子メカニズムは腎細胞癌と異なることが明らかとなった。結節性硬化症(TS)の皮質結節と局所性皮質異形成(FCD)は皮質層構造の乱れ、異常巨細胞の存在など共通の組織病理学的特徴を有するため、その異同がしばしば議論される。われわれは今年度、免疫病理学的手法による両者の明瞭な鑑別を目的とし、手術・剖検で採取されたTS8症例、FCD13症例の大脳病変組織を材料として、免疫染色、Westernブロッティングによる比較検討を行った。まずTSの原因遺伝子の産物hamartin、tuberinの発現を免疫染色により検討したところ、TSでは正常サイズの神経細胞、グリア細胞の免疫反応性が低下していた。異常巨細胞はより強い染色性を示したが、強陽性のものは少なかった。一方、FCDにおける正常サイズの神経細胞、グリア細胞の免疫反応性は対照例と同等であった。またFCDの異常巨細胞にはtuberin強陽性のものが多かった。WesternブロッティングでもTS病変にはhamartin、tuberin発現レベルの低下したものが多く、FCD病変では正常に保たれていた。しかしTSの中でも症例・病変により発現レベルのばらつきが大きく、免疫染色のみで個々の症例につき、TSとFCDを確実に鑑別することは困難だった。つぎに神経細胞移動を制御する蛋白doublecortinについて検討した結果、TSではdoublecortin陽性の異常巨細胞がFCDより多い傾向があった。しかしTSでも組織学的構築異常の乏しい病変では陽性細胞数が少なく、逆にFCD(grade III)で組織学的異常の強い例は陽性細胞が多いなど、例外もあり、免疫染色のみでTSかFCDかを確実には診断できなかった。以上のように、TSとFCDを群全体で比較した場合は明確な差があるものの、症例・病変により発現レベルのばらつきが大きいため、免疫病理学的所見のみにもとづいて個々の症例を確実に鑑別することはできなかった。

結節性硬化症(TS)の皮質結節と局所性皮質異形成(FCD)は、臨床的にてんかんの焦点となりやすい点で共通するのみならず、病理組織学的にもよく似た諸特徴を示す。このため両者の病因・病態生理の異同は重要な研究テーマである。TS、FCDのいずれにおいても、異常巨細胞の存在とともに、皮質層構造の乱れが最も特徴的な所見である。これらの発生学的背景には神経・グリア細胞の分化の異常とともに、移動(migration)の障害があると考えられる。本研究においては今年度、神経細胞移動の調節に主要な役割を演ずるFukutin蛋白のTS、FCDにおける発現を研究した。Fukutin蛋白は福山型先天性筋ジストロフィー(FCMD)の原因遺伝子の産物で、胎児脳に豊富に発現するが、出生後は発現量が激減する。FCMDにおいてはFukutin蛋白の発現低下のため、神経細胞が所定の位置(大脳の皮質板)に定着せずovermigrationしてしまう結果、大脳皮質奇形(多小脳回)を生ずる。本研究では、自家作製した抗Fukutin抗体を用いてTS、FCD患者の大脳皮質病変(てんかん手術のため摘出された組織)を免疫染色した。その結果、TSやFCDの病変部では一部の巨細胞にFukutin免疫反応性が認められた。これに対し、同年齢の正常対照脳組織ではFukutin発現は認められなかった。Fukutin免疫反応を示す巨細胞の多寡や染色性の強弱は、巨細胞の形質(cytomegalic neuronかballoon cellか)、部位(皮質か皮質下か)とは相関しなかった。最近、Fukutinは筋の細胞膜の構造蛋白の糖鎖修飾に関わる酵素ではないかと疑われており、われわれも正常組織におけるFukutinとαジストログリカンとの局在の一致を認めている。今後はTS、FCDにおけるαジストログリカンの局在をFukutinとの関連を含めて検討する予定である。第一に病変部の個々の細胞をマイクロダイセクションにより組織切片から採取し、DNAを抽出して、nested PCR法により解析した。その結果、巨大神経細胞においては正常大神経細胞と同様、野生型Tsc2遺伝子アレルが残存していたが、腎細胞癌細胞ではEker変異型アレルのみとなっていた。第二にTsc2遺伝子産物tuberinに対する抗体を用いた免疫染色を行ったところ、巨大神経細胞ではtuberin免疫反応が残存しているのに対し、腎細胞癌細胞では完全に失われていた。これらの結果から、腎細胞癌と異なり皮質結節ではLOHの生じていないことが、明確に示され、両病変の形成される分子メカニズムの異なることが明らかとなった。
余暇環境の総合的指標化に関する研究

昨年度の調査を踏まえて、余暇環境の善し悪しを測定するための指標として「やすらぎ」「ふれあい」「ときめき」の3視点の有効性を確認した。次にこの視点を持って街のフィールド調査を行う方法について検討し、街を特徴づける地点(スポット)をあらかじめ選定しておき、それらを結びつけつる導線(コース)を歩いて調査を行う「スポット調査」の方法を定めた。スポットは(1)街のシンボル、ランドマーク、(2)歴史と文化、(3)街の中の自然、(4)にぎわいと商業、(5)アミューズメントの5つの要素から選定し、1015程度のスポットを結び合わせた1.52.5kmのコースを用意し、実際に歩いて先の3視点からのチェックを行うというものである。モデルコースを前橋市で設定して実験を行い、これを基にしたマニュアルと記録シートを用意して01年10月、高松市で本格的な調査を行った。市内の重要な余暇環境に関わるスポットを網羅したコースを作成し、それぞれのスポットを定量的にも定性的にもチェックしたので、この方式で高松市の余暇環境の大要を把握することができたと考えられる。各スポットの評点とコース全体の環境評価とともに、調査参加者のさまざまな観察記録を集め、環境改善への提言書を作成した。これは市の「まちづくり」運動に何らかの参考になると思われる。この活動を土台に調査マニュアルを改訂し、全国各地の協力者に送付して、同様な調査を行った。調査地点は北から、札幌、東京、大阪、広島、山口、佐賀、鹿児島の7個所である。その結果を総合して見ると、スポット調査による余暇環境の把握が街の魅力発見の方法としても大きな意味を持っていることが見えてきた。今後は行政統計などの客観的な数値とフィールド調査とを摺り合わせてみることが課題である。余暇環境の善し悪しを指標化するためには、まず余暇環境をどう捉えるかを明確にする必要がある。本年度は過去の研究成果を整理して余暇環境を捉える3つの視点である「やすらぎ」「ふれあい」「ときめき」について再検討を行い、改めてその有効性を確認した。次に実際にこの3指標を用いて余暇環境をどう評価できるかをテーマとしてフィールド調査を行った。調査場所としては歴史的環境として評価の定まった文化庁指定による「伝統的建造物保存地区」を取り上げた。これらの地区の町並みは、先に挙げた3指標のそれぞれの要素を含み、地区も明確に区切られていてフィールド調査の対象地として適していると考えたからである。取り上げたのは、北から順に、函館市元町(港町)、角館町(武家町)、山梨県早川町赤沢(山村・講中宿)、長野県楢川村奈良井(宿場町)、京都市上賀茂(社家町)、同市産寧坂(門前町)、同市祇園新橋(茶屋町)、大田市大森銀山(鉱山町)、竹原市竹原(製塩町)、徳島県脇町(商家町)、愛媛県内子町(製蝋町)佐賀県有田町(製磁町)の12個所である。それぞれ異なる特徴を持った町並みをチェックして、余暇環境一般に通じる「目のつけどころ」を探求するとともに、共通の評価シートによる採点を行ってみた。3指標の評点を比較検討することによって、その場所の余暇環境としての特性を浮かび上がらせることが出来た。次年度は、フィールド調査とともに収集した各種の資料、データなどにより、統計数字を用いた余暇環境の指標化の方途を探り、両者を組み合わせた、より客観的な余暇環境指標の計算式を確立することを目指したい。
木造軸組土壁構法に基づく準耐火建築物の開発研究

木造軸組土壁構法で準耐火建築物とするのに必要な部材(外壁、間仕切り、床、屋根)について、全て、住宅・集会所の荷重に対して準耐火45分以上の性能を持つ仕様を解明し、木造真壁の準耐火性能の予測法も誘導した。但し、木造土壁では火災加熱による柱の断面減少が顕著なため、準耐火構造とするには、荷重の制限が必要で、構造部材の準耐火性能は、長期荷重負担部材の荷重の設計、即ち構造設計と連携させて把握しなければならないことが判明した。そこで、木造軸組土壁構法による準耐火建築物(3階建て、大規模等)の試設計を行ない、構造性能については、剪断耐力を実験で把握して限界耐力計算等を踏まえて、構造性能と防火性能を両立させられる条件を詳細に検討した。この結果、本課題で準耐火性能を検証した仕様の範囲で、耐震性能及び一般的な建築計画的要求を満足し得ることを明らかにできた。木造軸組土壁構法の外壁を構成する土壁及び木造床について、以下の研究を実施した。1.柱圧縮試験による木造軸組土壁の非損傷性予測と準耐火構造土壁の基本設計壁の防火性能3要素(遮熱性・遮炎性・非損傷性)のうち、小型試験による再現が困難な非損傷性について、耐火加熱45分による柱断面の炭化・強度減少を断面の減少に置き換えた柱圧縮試験により、準耐火構造になり得る木造土壁の設計条件を明らかにした。2.木造軸組土壁の載荷加熱実験木造軸組土壁の柱の受ける荷重を、柱の長期許容荷重と3階建町家の実態荷重(約5t/本)の2種類と考え、1で明らかになった設計条件について、実大規模の仕様の異なる試験体を2体製作し、載荷加熱実験を行い、45分間の耐火加熱に耐えうる木造土壁の仕様と荷重の関係を明らかにした。3.壁土の産地・施工方法が土壁の基本物性・遮熱性・遮炎性に及ぼす影響の把握京都、広島、秋田、滋賀、埼玉産の壁土について、各種試験を行い、物性間の相関の検討や産地間の比較を行った。その結果、粒度が細かい壁土ほど、湿潤時の粘性は高く、乾燥固化に伴う収縮及び乾燥後の強度が大きいこと、また、壁土の熱伝導率は、金属等の測定に仕様されるレーザーフラッシュ法で測定可能なことが明らかになった。4.木造軸組土壁の耐力発現手法の開発土壁の各耐力要素の挙動を評価するために、壁下地の異なる試験体に同一の壁土を塗り、74体の要素試験体を製作し、剪断耐力実験を実施した。その結果、土壁の剪断耐力は壁厚さに比例すること、貫のこじり耐力や隅角部の圧縮抵抗耐力には、壁厚の影響は少ないことがわかった。本年度は、土壁外壁の準耐火構造の仕様を明らかにするため、3体の実大規模の載荷加熱実験を行った。軸組木造土壁構法の外壁に含まれる柱は、燃え代設計を行うため、断面寸法が過大になってしまうが、柱側面は土壁に被覆されるため加熱による炭化は抑制することができる。このことから、柱太さや荷重を系統的に組み合わせ3体の実大載荷加熱実験を行った。その結果、燃え代を提言した柱で構成される土壁外壁の準耐火構造の仕様に見通しがついた。また、木造床仕様に関して、木質材料のみで構成される床の45分準耐火構造の開発を行った。土壁の研究において行った加熱後の柱の非損傷性予測の手法を、床梁、床板に応用し、床の非損傷性を予測した。その予測をもとに、2体の実大載荷加熱実験(試験体寸法:2m×4m)を行った。試験体No.1は梁現し仕様とし、1m間隔で150mm×270mmの梁を配置し、床面に住居用途に相当する1800(N/m^2)載荷し50分間加熱した。試験体No.2は天井有り仕様とし、1m間隔で120mm×270mmの梁を配置し、床面に事務所や集会所の用途に相当する2900(N/m^2)載荷し45分間加熱した。この結果、4mスパンの規模で用途を限定した場合に、既出の仕様で準耐火構造の性能があることが確認された。屋根も床と同様に、木質材料のみで構成される屋根の30分準耐火構造の開発を目標とした。床と同様の手法で非損傷性予測を行った。

その結果をもとに、1体の実大載荷加熱実験(試験体寸法:2m×4m)を行った。この試験体は天井あり仕様とし、1m間隔で120×270の梁を2本配置し、梁に長期許容荷重を載荷して加熱した。この結果、スパン4m規模で30分準耐火性能を持つ仕様が、明らかになった。本年度の研究により以下の成果を得た。(1)防火区画とならない京町家等の内部の間仕切壁は、火災時に両面から同時に加熱を受ける。この状況における土塗真壁造の非損傷性を解明するために、幅1.2m×高さ3.2mの柱断面酢寸法の異なる実大試験体を2体製作し、柱炉を用いた載荷加熱実験を実施した。その結果、(a)非損傷性については通し貫による柱の断面欠損の影響が大きいこと、(b)研究者らが提案した載荷加熱実験によらない柱の非損傷性予測手法が両面加熱時にも有効である見通しが明るいこと、(c)45分の準耐火性能を有する間仕切壁(両面加熱)の柱と載荷荷重の関係があきらかになった。(2)木材のみで構成された床について、大規模建築物を想定した、(1)梁スパン6m、(2)梁間隔1m及び2mの準耐火性能を有する仕様を明らかにするために、幅2m×長さ6.2mの実大床試験体を1体、幅2.1m×長さ2.1mを2体製作し、水平炉を用いた載荷加熱実験を実施した。その結果、(a)研究者らが提案した載荷加熱実験によらない梁及び床構成部材の非損傷性予測手法により実験時の部材のたわみ寸法を精度よく予測できること、(b)45分の準耐火性能を有する梁スパン6mの木造床の仕様と載荷荷重の関係、(c)45分の準耐火性能を有する梁間隔1m及び2mの木造床の仕様と載荷荷重の関係が明らかになった。(3)木造土壁構法による準耐火建築物のケーススタディとして、3階建町家と2階建老人福祉施設について、建築計画、防火設計、構造設計を実施し、その実現可能性を検討した。その結果、(1)鉛直力に関して、構造上及び準耐火性能上必要な柱・梁の部材断面は、135&#12316;180mm角を基本とする部材で構成できそうなこと、(2)遮熱性上必要な土塗厚(90mm厚)とすれば、3階建の一階部分以外は土塗真壁で対応できそうなことが明らかになった。
古細菌細胞膜脂質における特異な炭素-炭素結合の生合成機構の解明

生物にとって外界と自己を仕切る膜脂質は非常に重要な役割を果たしている。真正細菌、真核生物とは異なる第三の生物群として分類される古細菌は、海底火山や塩田などの高温・高圧・高塩濃度・酸性などの環境に生息しており、このような環境で生息していくにはその膜脂質の重要性はなおさらのことである。古細菌の膜脂質は他の生物群とは異なり、イソプレノイド鎖がグリセロールとエーテル結合した特異な構造をしている。更に一部の古細菌には36員環、72員環の大環状脂質も存在する。これらの化合物はイソプレンユニットの"Head-to-Head"結合で分子内あるいは分子間で結合しており、生合成的観点からも非常に興味深い。古細菌における大環状脂質の生成機構に関しては、その結合する炭素がメバロン酸の2位に由来して生合成されることだけが確詔されており、その炭素-炭素結合反応における前駆体さえ未だ不明である。このような状況のもとで先ず行うべきは、古細菌大環状脂質の生合成過程におけるメバロン酸から脂質疎水部における水素の挙動を追跡し、まずその反応機構及び前駆体の構造を予測することである。そこで大環状脂質を有する高度好熱性古細菌であり、絶対嫌気性のメタン菌Methanococcus janaschii(至適生育温度85°C)およびMethanobacterium thermoautotrophicum(至適生育温度65°C)における完全重水素化メバロン酸の取り込み実験を行った。完全重水素化メバロン酸の取り込み実験で得られた脂質のベンゾアート体の^1H NMRで解析した。その結果、重水素の取り込み率は約90%以上であり、かつ通常でイソプレノイド鎖の生合成では考えられない二重結合の異性化が起こっていることを明らかにした。また、これらの結果から大環状脂質生合成機構を推定した。現在この推定機構を検証すべく新たな取り込み実験を行っている。
魚類体幹部背腹軸を決定する制御因子および形態進化

メダカ自然突然変異体であるDaは背側体幹部が腹側化することにより、体幹部の腹側鏡像構造を示す。これまでに、Da変異体の新規アレルDa-2の挿入変異を同定し、zic1、zic4の発現異常が体幹部背側における背腹軸の形成異常の原因であるということを明らかにした。これらの成果は昨年度に東京大学との共同研究として発表した(Moriyama et al,2012)。現在は新たなテーマとして、Da変異体において背側形成異常による影響がはっきりと現れている色素細胞の発生分化についての解析を、色素形成異常変異体ml-3を用いて解析を進めた。メダカの体表には4種類(黒、白、黄、虹)の色素胞が存在する。これらの色素胞はすべて神経堤細胞から発生分化する。細胞運命を決定するメカニズムの理解は発生学における基本的な課題の一つであり、神経堤から色素細胞への分化メカニズムは優れたモデルである。メダカは4種類の色素細胞、黒色素胞、虹色素胞、黄色素胞、白色素胞を持つ。本研究では、黄色素胞と白色素胞の運命決定に注目する。メダカml-3変異体は、白色素細胞の数と分布に異常を示す変異体として単離された。さらにml-3では黄色素胞が完全に欠損していた。ポジショナルクローニングおよび機能阻害実験によりml-3の責任遺伝子が転写因子sox5であることが明らかとなった。sox5は神経堤細胞および黄色素胞前駆体で発現していた。野生型胚細胞をml-3胚へ移植すると、その個体では野生型細胞由来の黄色素胞が観察されたことから、Sox5は細胞自律的に黄色素胞の分化への役割を担っていることが示された。これらの結果からSox5は黄色素胞と白色素胞の運命決定スイッチとして働いていることが示唆される。最終年度最終年度メダカ自然突然変異体Daでは体幹部において背側構造が腹側化しており、Da遺伝子座が体幹部の背腹軸を決定する重要な役割を演じていることを示している。これまでの研究から、Da遺伝子座はzic1およびzic4の領域にマップされており、非コード領域に挿入配列があること、およびDa胚では体幹部におけるzic1、zic4の発現が減弱していることから、Da変異はzic1、zic4の発現調節に関わっていることが推測されている。Da変異体の新規アレルであるDa2の染色体遺伝子を検索し、大型トランスポゾン(Albatross)がzic1,zic4遺伝子タンパク質コーディング領域の間に挿入されていることを見出した。このトランスポゾン挿入によりzic1,zic4の背側体幹部での発現が減弱することで、背側体幹部の形成不全が起こるものと考えられた。Da変異やDa2変異のような非コード領域内の変異は、一般的にタンパク質コード領域における変異を証明するために用いられるアンチセンスオリゴによるノックダウン法などを用いることができないため、証明することが難しい。そのため、本研究で解析を進めたDa-2は、このトランスポゾンがzic1、zic4の発現異常および体幹部背側における背腹軸の形成異常の原因であるという可能性を支持するものとなつた。この成果は、東京大学との共同研究の形で、Current Biology 22, 1-7, 2012に発表された。当初の目的とは少し違う形となったが、一つの仕事として論文を発表することができたため、現在は新たな研究テーマとしてDa変異体における色素細胞分化機構の解析を進めている。

最終年度メダカは四つの色素細胞(黒色素胞、虹色素胞、白色素胞、黄色素胞)が存在するが、転写因子をコードするsox5が、色素細胞分化で重要な役割を演じていることを見出した。今後はメダカにおける色素細胞あるいは色素芽細胞のマーカーおよびsox5を遺伝子マーカーとして用いてDa変異体における色素細胞の表現型を検証する。ただし、ゼブラフィッシュで用いられている色素マーカーがメダカでも使えるのか分からないため、まずそれらの染色の結果とメダカ色素パターンを比較することで、メダカ色素マーカーの利用性を検証する。最終年度
新規な有機ドナ-性分子の合成と有機高電導性錯体の開発

研究課題の1.有機ドナ-分子および電導性錯体の合成をベ-スに,更に分野を2.非線形光学材料,3.有機磁性体にまで拡張して研究を行なった。1については,1分子中に多数の硫黄原子を有するTTF誘導体と,それを用いた電導性錯体の開発を行なった。この種の錯体は高温部で金属であっても、低温部で絶縁体に転移する系が多い。本研究でもその傾向が見られたが、BEDTーTTF_3Br_2とBEDTーTTFーC(CN)_3ーCuCN系が4.2Kまで金属状態を維持することを見い出した。前者については結晶構造解析を行なった。また4員環であるジチエテ同士が2重結合で結合した構造を基本骨格にもち、1分子中に6個の硫黄を有する略称BETを合成した。TTFが7π系であるのに対して、BETは5π系の新しい型のドナ-分子である。2に関しては半導体レ-ザ-の倍波発生用の2次の非線形光学材料の合成を行なった。エチレンは最小の共役系なので、この4つの水素をドナ-およびアクセプタ-置換基で置き換えた物質系は、吸収端が短波長にあり、当初の目的に有望であると考えた。一連の分子内電荷移動系の合成を行なった結果、4種類の系について青色透過性があり、宜つSHG活性であることを見い出した。またSHG活性の系については結晶構造解析を行なった。3については有機強磁性体を目指していくつかのアプロ-チから合成を行なった。ベンゼン環のメタ位に置換したカルベンの電子スピンは互いに平行であることを参考にして,ピリミジン骨格の窒素にスピン源である遷移金属イオンが配位した錯体を合成した。C_<60>のLUMOが3重に縮重しているため,LUMOに複数個の電子が入った系は高スピン状態になると考えられる。K^+ークリプタンド,あるいはK^+ー18ークラウンー6をカチオン部にもち、アニオン部がC_<60>である錯体を合成した。現在磁気的測定を行ないつつある。BEDTーTTFをはじめとする多数のカルコゲン原子を有するTTF誘導体は超伝導をはじめとする興味深い電子物性を示す。本研究ではBEDTーTTF類似の新規ドナ-分子をいくつか合成し,錯体の電導度の測定,結晶構造解析,バンド計算などを行なった。BEDTーTTFのエチレン基をビニレン基で置き換えると,次第に1次元的電子構造になることを見い出した。これはBEDTーTTFのエチレン基の立体障害がかえって2次元的電子物性の実現に有利であり,錯体が低温まで金属状態を維持する原因になる。従来の電導性有機錯体の開発に対する考え方は,なるべく固体内で分子間電子雲の重なりが大きい方がよいとされていたが,この考え方は必らずしも正しくない。1分子中に8個の硫黄原子を有する各種TTF誘導体を合成し,電解法で錯体結晶を育成した。錯体中のアニオンの長さと電導性との間に密接な関連があることがわかった。また金属電導を示す数多くの錯体を見い出した。特にEOTT_2IBr_2,EOTT_2AuI_2,EVT_2ReO_4,BEDTーTTF_3Br_2錯体は4.2kまで金属状態を維持した。

これらの錯体の結晶構造解析を行なった。上記の研究の発展として,1,3ージチオ-ル環を分子内電荷移動系のドナ-サイトとし,これと電子受容基であるシアノ基およびエステル基と結合した一連の物質を合成し,2次非線形光学材料の可能性を検討した。その結果,この分野で有名なMNAに匹敵する第2高調波発生効率を示す系を見い出した。この物質の結晶構造解析の結果,分子が平行に並んだ対称心のない構造(P1)であることがわかった。これらの物質は無色であり,青色光透過性に優れた半導体レ-ザ-の倍波発生用に有利であることがわかった。研究課題の1.有機ドナ-分子および電導性錯体の合成をベ-スに,更に分野を2.非線形光学材料,3.有機磁性体にまで拡張して研究を行なった。1については,1分子中に多数の硫黄原子を有するTTF誘導体と,それを用いた電導性錯体の開発を行なった。この種の錯体は高温部で金属であっても,低温部で絶縁体に転移する系が多い。本研究でもその傾向が見られたが,BEDTーTTF_3Br_2とBEDTーTTFーC(CN)_3ーCuCN系が4.2Kまで金属状態を維持することを見い出した。前者については結晶構造解析を行なった。また4員環であるジチエテ同士が2重結合で結合した構造を基本骨格にもち,1分子中に6個の硫黄を有する略称BETを合成した。TTFが7π系であるのに対して,BETは5π系の新しい型のドナ-分子である。2に関しては半導体レ-ザ-の倍波発生用の2次の非線形光学材料の合成を行なった。エチレンは最小の共役系なので,この4つの水素をドナ-およびアクセプタ-置換基で置き換えた物質系は,吸収端が短波長にあり,当初の目的に有望であると考えた。一連の分子内電荷移動系の合成を行なった結果,4種類の系について青色透過性があり,宜いSHG活性であることを見い出した。またSHG活性の系については結晶構造解析を行なった。3については有機強磁性体を目指していくつかのアプロ-チから合成を行なった。ベンゼン環のメタ位に置換したカルベンの電子スピンは互いに平行であることを参考にして,ピリミジン骨格の窒素にスピン源である遷移金属イオンが配位した錯体を合成した。C_<60>のLUMOが3重に縮重しているため、LUMOに複数個の電子が入った系は高スピン状態になると考えられる。K^+ークリプタンド,あるいはK^+ー18ークラウンー6をカチオン部にもち,アニオン部がC_<60>である錯体を合成した。現在磁気的測定を行ないつつある。
減災かつユビキタス元素戦略に資する高性能消火剤の創出およびその分子設計指針の確立

いずれ起こる南海トラフ地震では最大2万人強の火災による死者および約75万棟の家屋焼失が危惧されている.従って,初期消火が重要視されており,高性能消火剤が求められている.広く利用されている粉末消火器の有効成分はリン酸塩であるが,その原料であるリン鉱石は枯渇リスクがあるとともに価格が急上昇している.本研究の目的は,主として枯渇リスクが小さいカルシウムおよび鉄化合物を用いて,消火剤の高性能化かつリン資源の保護を目指すとともに,次世代消火剤の分子設計に資する知見を得ることである.いずれ起こる南海トラフ地震では最大2万人強の火災による死者および約75万棟の家屋焼失が危惧されている.従って,初期消火が重要視されており,高性能消火剤が求められている.広く利用されている粉末消火器の有効成分はリン酸塩であるが,その原料であるリン鉱石は枯渇リスクがあるとともに価格が急上昇している.本研究の目的は,主として枯渇リスクが小さいカルシウムおよび鉄化合物を用いて,消火剤の高性能化かつリン資源の保護を目指すとともに,次世代消火剤の分子設計に資する知見を得ることである.
β_3受容体を介するグルコーストランスポーターの輸送活性化促進とその情報伝達機構

申請者はこれまで褐色脂肪組織におけるグルコースの取り込みが、インスリンとは別に交感神経によって促進されることを見出し、その作用機構がインスリの場合とは対照的に、グルコース輸送体(GLUT)の細胞内分布の変動を伴わないことを明らかにした。本年度は、グルコース輸送を促進するノルエピネフリン(NE)の作用機序を、初代培養褐色脂肪細胞を用いて解析した。NEは濃度依存性にグルコース輸送を促進し、この効果は約1/100の濃度のβ_3-アドレナリン受容体作働薬(BRL37344)で再現された。ノーザンブロットの結果、この細胞に発現するβ受容体のサブタイプは主にβ_3受容体であることが確認できたので、NEの作用はβ_3受容体を介するものと結論した。また、NEの効果は、細胞膜透過性のcAMPアナログで再現され、cAMPのアンタゴニストであるcAMP Rp-S isomerで抑制されることから、cAMPが細胞内セカンドメッセンジャーとして働くことが明らかとなった。GLUTのグルコース認識部位に特異的に結合する細胞膜非透過性のラジオリガンドであるビスマンノール誘導体(ATB-BMPA)を用いて、この細胞に存在する2種類のGLUT(GLUT1とGLUT4)の挙動を解析した結果、インスリンがGLUT4に対する標識を増加させるのとは対照的に、NEはGLUT1に対するリガンドの結合を促進することが判明した。細胞膜を分離してウエスタンブロットによりGLUTの量を定量すると、インスリンを作用させた場合はGLUT4タンパク量が増加しており、ATB-BMPA結合の増加は細胞膜上にGLUT4が局在化した結果であると考えられた。しかし、NEを作用させた場合には、細胞膜におけるGLUT1タンパクの量的な変化は認められず、GLUT1におけるATB-BMPA結合の増加は、GLUT1のリガンド(グルコース)に対する親和性の増加を反映するものと推察される。
性格特性と認知スタイルに基づく視覚的注意制御の個人差の解明

人間の視覚処理の中心的な役割を果たす注意の機能の個人差について、性格や認知スタイルという個人特性に着目した研究を行う。注意の制御は、覚醒(課題に対する準備を整える)、定位(適切な位置・対象に注意を向ける)、競合の解消(不要な情報を抑制する)の三成分から成ると言われている。それらの成分が性格特性等によってどのように変わるかを、探索的に検討する。さらに、注意制御の効率を上げると言われているトレーニングを対象として、個人特性に応じた注意機能向上に向けた効率的な介入方法も検討する。