hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
心・血管肥大・増殖の機序解明と虚血に対する心・腎保護作用に関する研究

主に単球定化性に関与するCCR2、CCR5の発現レベルは血流再開後漸増し24時間後に最大となった。尚、SHRにおけるGROおよぴCXCR2の発現レベルは再灌流3から6時間後、CCR2は24時間後、CCR5は6時間後にWKYよりもSHRの方が高くなった。リンパ球走化性を持つCXCR4の発現レベルはI/Rで変化しなかった。以上より、特定のCh及びChRがI/R障害時に著明に増加し、特にSHRでは好中球走化性のCh及びChRの増加が大であった。新たなCh抗体投与が高血圧性肥大心におけるI/R障害軽減に寄与する可能性が示唆された。2)われわれは5/6腎摘SHRに中等度の運動を長期的に行わせた際に尿蛋白減少作用、腎組織保護作用が認められることをあきらかにした。また、本モデルにおいてアンジオテンシン変換酵素阻害薬enalapril、カルシウム拮抗藥amlodipineと運動との腎機能保護相乗作用が確認された。一方、腎炎モデルでは、中等度の運動ではむしろ尿蛋白は増加し、enalapril併用にて尿蛋白の増加が抑制された。すなわち、同じ腎不全でも活動性や病因により運動の腎への効果が異なることが示された。さらに、enalaprilの予防投与により、運動可能域を広げられることがあきらかとなった。
非弾性衝突モデルの構築と解離・再結合を伴う希薄気体の輸送係数特性の解明

希薄気体流れの有効な解析技法の一つであるDirect Simulation Monte Carlo(DSMC)法のための,二原子分子の非弾性衝突モデルを構築し,窒素気体についてモデルの最適化を行った.回転モードを表現するモデルでは,窒素の輸送係数特性と回転緩和時間を適切に表現できることが確認され,また実験による垂直衝撃波内の構造も良好に再現することが確認された.振動モードを表現するモデルでは,窒素気体の振動緩和時間を適切に表現することが確認された.解離・再結合を表現するモデルでは,非平衡状態から平衡状態への緩和過程ならびに平衡状態における分子と原子の割合を適切に表現することも確認出来た.しかし,解離・再結合が生じている際に,理論的に指摘されている熱伝導係数の特性については、十分再現することができず,モデルの問題点と今後の課題を明らかにした.なお,本研究における非弾性衝突モデルの構築過程で,その基礎となる弾性衝突モデルについて,低温領域における量子散乱効果を適切に再現することを明らかにし,弾性衝突モデルが量子散乱領域にも適用できることを示す事に成功した.希薄気体流れの有効な解析技法の一つであるDirect Simulation Monte Carlo(DSMC)法のための,二原子分子の非弾性衝突モデルを構築し,窒素気体についてモデルの最適化を行った.回転モードを表現するモデルでは,窒素の輸送係数特性と回転緩和時間を適切に表現できることが確認され,また実験による垂直衝撃波内の構造も良好に再現することが確認された.振動モードを表現するモデルでは,窒素気体の振動緩和時間を適切に表現することが確認された.解離・再結合を表現するモデルでは,非平衡状態から平衡状態への緩和過程ならびに平衡状態における分子と原子の割合を適切に表現することも確認出来た.しかし,解離・再結合が生じている際に,理論的に指摘されている熱伝導係数の特性については、十分再現することができず,モデルの問題点と今後の課題を明らかにした.なお,本研究における非弾性衝突モデルの構築過程で,その基礎となる弾性衝突モデルについて,低温領域における量子散乱効果を適切に再現することを明らかにし,弾性衝突モデルが量子散乱領域にも適用できることを示す事に成功した.1)二原子分子の回転モードを表現する非弾性衝突モデルの構築を行った.分子の回転モードに関する非弾性衝突モデルで,用いられているParkerの近似理論を,Classical Trajectory計算により,高精度化した.窒素気体の衝撃波の内部構造の解析を行い,実験と比較することにより,モデルの検証を行った.従来のモデルよりも,回転温度分布が実験に近づくことを示すことができたが,衝撃波内の回転衝突数が,まだ十分でないことを明らかにした.そこで,Wang-Chang-Uhlenbeck(WCU)らの理論を用いて二原子分子の運動をClassical trajectory解析することで得られた回転衝突数や実験により得られている回転衝突数を再現するように,回転モードに関する衝突断面積を構築した.得られたモデルを用いて,輸送係数,回転衝突数,衝撃波の内部構造を実験値並びに理論値と詳細に比較検討した.その結果,回転衝突数に関する実験データを基礎としたモデルが最適であることを明らかにした.2)二原子分子の振動モードを表現する非弾性衝突モデルの構築既存の理論を基に,振動準位に関する遷移確率から平衡状態における詳細釣り合いの原理を満たすように,TV遷移とVV遷移についてその遷移断面積を構築した.今後,輸送係数,緩和時間等を実験値並びに理論値と詳細に比較検討し,モデルの最適化を行う.3)二原子分子の解離・再結合を表現する非弾性衝突モデルの構築従来の理論を基礎として,解離・再結合の反応定数の実験値を再現し,平衡状態における詳細釣り合いの原理を満たすように解離・再結合を表現する断面積を構築した.構築したモデルを用いて平衡状態への緩和過程の解析の解析を行い,模擬分子数が緩和過程に及ぼす影響を検討した.その結果,分子間衝突を行わせる領域(セル)に最低1000個程度の模擬分子が必要であることを明らかにした.1)昨年に引き続き二原子分子の回転モードを表現する非弾性衝突モデルの構築を行った.本年度は非弾性衝突断面積の更なる最適化を行った.二原子分子をRigid Rotorと仮定し,分子間衝突をClassical Trajectory計算により解析する技法をWang-Chang-Uhlenbeck(WCU)理論に適用し,窒素気体の回転衝突数を計算した.得られた回転衝突数と実験による回転衝突数を基礎とし,更に衝撃波の内部構造と球状に膨張する自由噴流の実験値を再現するように,回転非弾性衝突断面積の最適化を行った.得られた断面積を中空円柱周りの超音速流れの解析に適用し,密度分布の実験値と詳細に比較することにより,モデルの性能を検討した.2)二原子分子の振動モードを表現する非弾性衝突モデルの構築昨年度構築した二原子分子の振動モードを表現する遷移断面積について,WCU理論により輸送係数,緩和時間を計算しこれらを実験値並びに理論値と詳細に比較検討することによりモデルの最適化を行い,今後のモデルの性能の検証基盤を築いた.3)二原子分子の解離・再結合を表現する非弾性衝突モデルの構築モデルを検証するため,解離と再結合が生じている一様気体中の緩和過程のMaster Relaxation Equationを構築し,緩和過程における気体分子と原子の分布状況を解析し始めた.今後,DSMCの解析結果と詳細に検討する予定である.また,Couette流れの解析,Fourier問題の解析を行い,輸送係数特性を検証しつつある.1)二原子分子の回転モードを表現するモデルの性能の検討

昨年度最適化を行った二原子分子の回転モードを表現する非弾性衝突モデルの性能を評価した.本年度は,blunt ended circularcylinder周りの超音速流れの解析を行い,stagnation lineに沿った密度分布,回転温度分布を実験結果と詳細に比較した.その結果,本研究で最適化を行ったモデルは,密度分布については実験結果を実験誤差の範囲で良好に再現できることが確認された.しかし回転温度分布については,実験よりも多少厚い構造になることが確認され,更なるモデルの最適化が,特に非平衡の強い領域において必要であることが明らかになった.2)二原子分子の解離・再結合を表現する非弾性衝突モデルの構築昨年度構築した二原子分子の解離・再結合を再現するモデルの検証を行った.本研究で構築したモデルは、一様気体中における窒素ガスの平衡状態への緩和過程を良好に再現し,平衡状態における窒素分子と窒素原子の比率の理論値を非常に良く再現することが確認できた.また,Couette流れの解析,Fourier問題の解析を行い,輸送係数特性を検証した,粘性係数については,理論値を良く再現したが,当初の目的であった解離・再結合が生じている際の熱伝導係数の理論値を再現することは出来なった.この原因については,シミュレーションに用いた模擬分子数不足や境界条件の設定方法などが考えられる.これらについては、今後更に詳細〓検討する必要があると考えられる.3)今までの研究の総括を行った.
ハロファイトによる塩吸収と耐塩メタン発酵システムを用いた中央アジア塩害土壌の修復

本研究の目的は、気候変動や不適切な灌漑によって世界で毎年600万ha(九州と四国の面積に相当)もの塩害化が進んでいるアジア・アフリカ内陸部の乾燥地土壌を植物で修復するシステムを開発することにある。具体的には、塩類を好んで蓄積する植物(ハロファイト)で土壌の塩分を除去し、刈り取ったハロファイトを特殊な微生物を集積させたバイオリアクタによって分解し、地域の燃料資源となるメタンガスを得るものである。塩類吸収を最大化させるための好塩性植物の種・培養条件を把握し、ハロファイトによる塩害土壌修復手法を体系化する。これによって、塩害で荒廃した土壌の修復によって乾燥地帯の生態系と農業生産の回復を目指す。
発達障害者の得意・不得意のもとになる個性創発の認知神経基盤の解明

本研究では、自閉スペクトラム症(ASD)者の日常生活上の得意・不得意を定量化することを目的とし、認知神経科学や調査研究の手法を用いてその個人差を明らかにする。感覚情報処理の特徴と発達障害に関連した個性を明らかにするための実験・解析に加えて、発達障害者の感覚の問題に関するWEBアンケートを実施した。これまでの実験で、ASD者においても感覚のポストディクションは保たれている一方で、棒など身体外に触知覚が飛びにくい特性を持った方がASD者の半数1/3以上を占めることが明らかになった。本年度、聞き取り調査を進めたところ、その特性を持った方の全てがスポーツを苦手と認識していることが判明した。一方、この傾向を持たないASD参加者については、スポーツに強い苦手意識を持たない者が半数近くを占めた(H30.7神経科学大会)。ポストディクションに対して、感覚刺激の予測/推定についても触覚時間順序判断を用いた課題で調査した。その結果、自閉傾向の高い実験参加者ではベイズ推定の影響が生じにくいことが明らかになった。この成果は、H30.11の発達神経科学学会で発表した。さらに視触覚の相互作用と身体性についての研究を論文発表した。昨年度、準備を行なった感覚の困難に関するWEB調査について、H30.8から開始し、431件のデータを得た。当事者の悩みとしては、聴覚の問題が大きな割合を占めること、そしてASD者とそれ以外の発達障害者で比べると、前者では触覚の問題が多いことが明らかになった。中間結果をH30.11の発達神経科学学会で発表するとともに、この取り組みはNHKおはよう日本(H30.11.22放送)にて紹介いただいた。以上のように、発達障害の日常生活上の得意・不得意の背景にある認知行動特性を明らかにするための研究を行い、感覚の問題とそこから生じる日常生活の問題を明らかにした。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成29年度には、感覚情報処理の特徴と発達障害に関連した個性を明らかにするための実験・解析を実施した。腕上の2箇所の位置に連続した触覚刺激を与えると、先発刺激が後発刺激の影響を受けて(ポストディクション)、触知覚が二つの刺激位置の中間に移動する(皮膚ラビット錯覚)。この錯覚は、スティックを保持した左右の指の間でも生じ、触知覚は身体外へ移動する。ASD者では、皮膚ラビット錯覚は生じるものの、スティック課題において、およそ半数の参加者で棒上に触知覚が生じにくい傾向が明らかになった。つまりポストディクションは保たれているものの、ASD者の半数は触知覚が身体外に飛びにくい。インタビューからは運動の苦手との関連が示唆された。一方、より低次の感覚情報処理の個人差も評価した。先行研究では、視覚的な傾き判断中に触覚刺激を適切なタイミングで提示すると、視覚判断の抑制が生じる。触覚刺激と視覚刺激の位置関係を系統的に操作する実験を新たに実施したところ、視覚刺激と触覚刺激が一致した条件で、自閉傾向が高いほど、触覚刺激による視覚抑制がより強固に生じることが判明した。日常生活上の特徴との関連について今後検討する。これらの成果について、学会発表の準備および論文投稿の準備を進めた。また、感覚の統計的な性質についても調査中である。さらに、日常生活上の困難と認知特性の関連を探るためにグループインタビューを実施し、WEBを用いた調査についても質問票ならびに倫理申請等の準備を行った。以上のように、発達障害の日常生活上の得意・不得意の背景にある認知行動特性を明らかにするための取り組みを通じ、「日常生活上の得意・不得意」の定量化を目指していく。一部で追加の実験や解析が必要であるものの、当初計画していた感覚運動情報処理に関する認知神経科学的研究と調査研究を実施することができた。

当事者の悩みとしては、聴覚の問題が大きな割合を占めること、そしてASD者とそれ以外の発達障害者で比べると、前者では触覚の問題が多いことが明らかになった。中間結果をH30.11の発達神経科学学会で発表するとともに、この取り組みはNHKおはよう日本(H30.11.22放送)にて紹介いただいた。以上のように、発達障害の日常生活上の得意・不得意の背景にある認知行動特性を明らかにするための研究を行い、感覚の問題とそこから生じる日常生活の問題を明らかにした。昨年度までの研究で得られた成果について、論文公表の準備を進めるとともに、感覚情報処理の統計的性質等と発達障害に関係した個性との関連を明らかにするための認知神経科学的な研究を推進する。またインタビューやWEB調査等を通じて発達者の方が持つ得意・不得意に関する事例を広く収集する。この両者の結果を比較検討し、日常生活上の得意・不得意と認知行動特性の関連をさらに追及することで、発達障害の「個性」に関連した「生きにくさ」の「見える化」を目指す。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
車椅子トータルサポートシステムの開発と有用性の検証（国際共同研究強化）

コペンハーゲン中心市街地を対象に通りの通行幅や交通弱者の通行の妨げの要因となる路上設置物を調査し,これらが交通弱者のまちなか回遊にどのように影響を与えるか検証した。路上設置物は中心市街地全体にあり,移動できる設置物が1,247箇所,移動できない設置物が2,534箇所あった。特に最小幅2m以下の通りに着目すると中心市街地の西側から中央にかけて集中していた。シナリオ設定における経路探索では,最短経路に比べ段差のない経路は安全に移動ができるものの,大きく迂回をしており交通弱者の身体に大きな負担を与えることになる。また移動できる路上設置物を撤去することで最短経路に近づくことがわかった。内定年度:2015本研究の最終目標は,まちなかを訪れる健常者・障がい者の各主体が安全かつ安心してまちなか活動を楽しめるまちづくり「福祉のまちづくり」を実現することである。その実現に向けて,本研究課題では,まず2つの機能を持つ身障者支援システムを開発する。ひとつはバリアフリー整備案検討支援機能:まちなかのバリアフリー整備の効果を定量的にシミュレーションする機能(例:身障者トイレをどこに設置すると,どれだけ車いす使用者のトイレまでの時間,距離が短縮されるか,身体負担がどれだけ軽減されるか)。もうひとつは,車いすナビゲーション機能:車いす使用者が現在いる場所から目的地までの最も体の負担が少ないルート(疲れないルート)を検索し,案内する機能。これらは開発が進み,実用化に向けた実証実験によって有用性を検証している。本国際共同研究では,福祉のまちづくりの実現に向けて,日本では困難とされている身障者のまちづくり参加の支援のあり方,市街地整備の在り方といった問題に対し,アプローチする。平成27年度(3月1日3月31日の1か月)の取り組みは,本研究課題を本格的に実施する平成28年度に向けた準備期間であり,3年に渡り取り組んできた本プロジェクトのデータ整理,報告書の作成を行った。また,渡航先であるデンマークで,住民登録の申請や生活・研究環境を整えた。またコペンハーゲン大学の研究ミーティングを行い,より具体的な研究計画の作成に取り組んだ。本研究課題がスタートしてまだ1カ月しか経過していないが,当初,デンマークでの研究環境(デンマークの基礎情報の収集,整理)を整えるのにある程度の時間を要すると考えていたが,すでにデンマークに関する基礎情報がGIS上に整備されており,大幅な作業の短縮が可能となった。本研究課題は身障者のまちづくり参加の支援のあり方,市街地整備の在り方といった問題に対し,国際共同研究によってアプローチする。共同研究先はデンマークのコペンハーゲン大学であり,デンマークは身障者も健常者と同じ快適な日常生活を保障するという理念「ノーマライゼーション」が生まれた福祉先進国である。高齢者,障がい者に対する充実した福祉政策だけでなく,まちづくりにおいても市民が参加し,意見を述べる体制が十分に整っている。本研究課題では,コペンハーゲン市を対象に車いす使用者の回遊性に着目した都市調査を行い,地理情報システム(GIS)の解析によって,利便性を定量的に評価,分析する。また,身障者が参加するまちづくりの事例調査(車いす使用者,自治体へのヒアリング調査等)を行い,参加のプロセスとその効果を明らかにする。平成28年度は1身障者支援の先進事例調査として自治体(オーフス市,ラナス市,コペンハーゲン市,クーエ市,オーデンセ市),民間支援団体・研究所等(デンマーク・ハンディキャップ協会,グッドアクセス,国立建築物研究所,コムブロット)にヒアリング調査を実施し,身障者支援のマスタープラン(ハンディキャッププラン)の立案プロセスの実態を明らかにした。また,2コペンハーゲンの中心市街地をフィールドとした身障者支援システムの開発に向けた基礎調査を実施した。そして対象となる約500の通りについてGIS(地理情報システム)上に整理,リンクとノードを設定し,データを整備した。本研究課題で計画していたヒアリング調査をすべて実施し,身障者支援の先進事例の情報を収集,分析した。例えばラナス市が取り組む多くの障がい者の意見を集め,まちなかのバリアフリー整備や彼らの生活を支援する戦略プランとして立案した「ハンディキャッププラン」においてその立案プロセスを明らかにした。さらに当初の計画にあった調査対象に加え,オーデンセ市が取り組む車いす使用者のナビゲーション・システムに関するヒアリング調査を実施,またオーデンセ市との共同研究プロジェクトチームの結成等のミーティングを実施した。コペンハーゲン版の身障者支援システムの開発に向けた基礎調査もすべて計画通りに実施した。コペンハーゲンのまちなかがより魅力的なものであるためには,交通弱者も含めたすべての人々がストレスを感じることなくまちなか回遊を楽しめることが望ましい。本研究ではコペンハーゲンの中心市街地(約90ha,471の通り)を対象とし,交通弱者の通行の妨げの要因となる歩道幅,段差,路上設置物等を調査し,彼らの視点によるまちなか回遊性を検証することを目的とした。交通弱者の通行の妨げとなる路上設置物は中心市街地全体にあり,移動できる設置物が1,247箇所,移動できない設置物が2,534箇所あった。特に最小幅2m以下の通りに着目すると中心市街地の西側から中央にかけて集中しており,交通弱者のまちなか回遊に与える影響が大きい。さらに通り上に駐輪している自転車も中心市街地全体にあり,特に東側に4090台と集中しており,場所によっては車いすの通行が不可能であることが明らかとなった。

路上設置物が歩道幅に与える影響については,現状の通り最小幅では車いすの通行が困難とされる1m未満の通りが116本と多く,全体の約24%を占めているが,看板やベンチなど移動可能な路上設置物を撤去することで通り幅1m未満の約半数近くが減少し,まちなかの回遊性向上に大きく貢献することが明らかとなった。シナリオ設定におけるまちなか回遊の経路探索では,最短経路に比べ段差のない経路は安全に移動ができるものの,大きく迂回をしており交通弱者の身体に大きな負担を与えることになる。また,移動できる路上設置物を撤去することで大きく最短経路に近づくことが明らかとなった。コペンハーゲン中心市街地を対象に通りの通行幅や交通弱者の通行の妨げの要因となる路上設置物を調査し,これらが交通弱者のまちなか回遊にどのように影響を与えるか検証した。路上設置物は中心市街地全体にあり,移動できる設置物が1,247箇所,移動できない設置物が2,534箇所あった。特に最小幅2m以下の通りに着目すると中心市街地の西側から中央にかけて集中していた。シナリオ設定における経路探索では,最短経路に比べ段差のない経路は安全に移動ができるものの,大きく迂回をしており交通弱者の身体に大きな負担を与えることになる。また移動できる路上設置物を撤去することで最短経路に近づくことがわかった。今デンマークは,高齢者,障がい者に対する充実した福祉政策だけでなく,まちづくりにおいても市民が参加し,意見を述べる体制が十分に整っている。またコペンハーゲン市内には身障者の駐車スペースが設けられており,発見しやすいサイン計画や違法駐車に対する罰則などソフト面においても先進的な取り組みが実現されている。身障者が参加するまちづくりの事例調査(車いす使用者,自治体へのヒアリング調査等)を行い,参加のプロセスとその効果を明らかにする。すでにヒアリング対象の候補は選定しており,これからアポイントメントとスケジュール調整に取り組む。平成29年度は,コペンハーゲン版の身障者支援システムの開発に向け,対象地の通りの詳細な調査を実施する(歩道幅,整備不良個所,バリア要因等,写真)。これらの調査結果を基にデンマーク版身障者支援システムを開発し,有用性を検証する。都市計画・まちづくり
化合物半導体有機金属気層成長におけるサブサーフェスの理解とヘテロ界面制御への展開

本研究は化合物半導体の有機金属気相成長法(Metal Organic Vapor Phase Epitaxy : MOVPE)を用いた結晶成長において、現在解明されていない最表面でのIII族原子の振る舞いについて検討を行い、デバイス構造の最適化と特性向上を目的としている。2年度である平成十七年度は主に結晶成長時における最表面での偏析現象を理解するために、新しくsub-surfaceを考慮した結晶成長モデルを構築し、変調操作手法を用いた解析に取り組み界面急峻性の向上に取り組んだ。具体的には、MOVPE成長において高温雰囲気中では結晶成長最表面は準安定状態であるため、原子の入れ替わりが起こりやすい遷移層(サブサーフェス)の状態になっている。これを解析するために、成長初期と成長直後の非定常状態を解析するために、原料の連続供給を細かく区切り繰り返し供給を行うことによって、非定常状態の割合を増加させることにより解析を可能とした。特にInGaP成長におけるサブサーフェス解析においてはInPとGaPで反応速度定数が違っていることを見出した。また、サブサーフェスの物理計算モデルを構築し、検証を行い、各物理定数の導出を行った。これらのパラメーターを用いることにより、連続供給による成長時に発現するIn偏析現象の再現が可能となった。また、この知見を元に急峻なヘテロ界面の作製を検証し、ガス切り替えシーケンスの改良を試みた。最適化したガス切り替えシーケンスによって作製されたヘテロ界面を走査型透過電子顕微鏡(Scanning Transmission Electron Microscopy : STEM)を用いた解析により評価を行った。この解析により従来シーケンスでは2nm存在していた中間層を1nmに減少させることが可能となった。初年度である平成十六年度は主に結晶成長時における最表面での偏析現象を理解するために、新しくsub-surfaceを考慮した結晶成長モデルを構築し、変調操作手法を用いた解析に取り組んだ。具体的には、MOVPE成長において高温雰囲気中では結晶成長最表面は準安定状態であるため、原子の入れ替わりが起こりやすい遷移層(サブサーフェス)の状態になっていると提言した。InPやGaAsの結晶成長においては変調操作を行うことにより成長膜厚が変化した。この変化については、サブサーフェスを介した結晶成長モデルを作成し実験結果との一致を得た。また、混晶系の材料であるInGaPについて変調操作による解析を行い、成長膜厚の変化と組成の変化が起こることを見出した。これはInPとGaPのサブサーフェスから結晶への取り込み速度の違いから起こるものと考えられ、モデルを立てて計算を行うことにより実験結果と同様の結果を再現した。また、このモデルを用いることによってInGaP結晶成長における最表面でのIn偏析現象についても説明が行えることが可能となった。これらの結果は今後の化合物半導体の結晶成長におけるデバイス構造最適化において基礎的かつ有用な情報と考えられる。
エイズ感染・発症に伴うU6抗原の動態と意義の解明ーSIV_<Mac>に感染・発症したサルを用いたエイズの新しい指標の解析

サルに対するSIV感染実験サルにためするSIVの感染実験を引き続き行った。3歳から5歳までのアカゲザル雄5頭にSIV_<mac>251を1.5×10^4TCID^<50>およびウイルスが感染した自己リンパ球1.5×10^6個を接種したところ、4頭が発症し41週から103週までに安楽死させた。どの発症ザルにおいてもCD4/CD8比の減少が見られ、また体重も12%から30%まで減少した。発症サルは、CMVやS.aureusおよびP.cariniiなどの日和見感染が見られ、2頭にはリンフォ-マが発生した。我々が新しく発見したU6抗原は、CD4細胞の殆ど、B細胞の一部などに存在し、発症ザルの症状が重くなるとCD4細胞よりU6抗原が選択的に減少する傾向が見られたが、今回この現象から重篤ー死亡にいたる個体を予測することに成功した。アフリカミドリザルの免疫学的特徴とSIV発症防御アフリカミドリザルより分離同定されたSIV_<AGM>は、エイズウイルス群の中でも系統的古いとされており、また野生ミドリザルの数10%が感染しているにも拘らず、いまだ発症の報告がない。今回我々は、ミドリザルの末梢リンパ球の組成を調べ、このものがCD4単独陽性細胞を持たず、すべてCD8陽性のDP細胞であることを見出した。この末梢DP細胞は活性化されるとCD4抗原を消失する。しかし、培養によりCD4抗原を消失し、CD8単独陽性になった細胞でもヘルパ-作用は持っていた。またDP細胞と培養によりCD8のみ陽性になった細胞にSIV_<AGM>を接種したころ、RT活性ではDP細胞のみ陽性であった。すなわち、アフリカミドリザルCD4細胞(DP細胞)にSIVが感染ないしは接触するとCD4抗原は消失し、感染の広がりを阻害し、一方で免疫担当細胞を保全している可能性があると考えた。以上から、我々はアフリカミドリザルは進化学的に長期に渉るSIVとの闘いの過程で、SIVに感染しても発症しない機構を獲得した可能性があると結論づけた。
VHL遺伝子異常解析とCGH法によるヒト腎細胞癌を用いた遺伝子の増幅、欠失の検討

VHL遺伝子異常の無いClear cell subtypeの腎細胞癌の腫瘍発生のKey Pointとなる遺伝子異常の解明のため、CGH法を用いて、腎細胞癌の腫瘍ゲノム中の遺伝子コピー数の増幅・欠失を検討した。腎細胞癌では1p、3q、4q、5q、7、8q、14q、16、17q、20、22qの染色体に増幅領域がみられた。特に1p、16p、22qは多くの症例で増幅を認め、この領域には腎細胞癌の発生過程に関与する癌遺伝子の存在する可能性が示唆された。今後は症例の更なる蓄積に加え、VHL遺伝子異常の有無、hypoxia-inducible factors(HIF)蛋白発現の有無を確認し,VHL,HIFの変化を指標として腎細胞癌株の選別を行いCGH法により遺伝子の増幅が検出されたものに関しては、増幅遺伝子の顕微切断を行い新たな異常遺伝子の同定を試み、腎細胞癌の発生過程のおける遺伝子変化の解明を続けて行く予定である。VHL遺伝子異常の無いClearcell subtypeの腎細胞癌の腫瘍発生のKey Pointとなる遺伝子異常の解明のため、CGH法を用いて、腎細胞癌の腫瘍ゲノム中の遺伝子コピー数の増幅・欠失を検討した。
サルモネラ鞭毛における異種蛋白質の分子集合による構造形成過程の研究

サルモネラの鞭毛は,基体・フック・繊維の3つの部分構造からなる運動器官であり, 20種類以上の蛋白質が分子集合して形成される細胞表層膜系の高次構造体である.この構造形成には30個以上の遺伝子の機能が必須であるが,これらの産物の機能としては, (1)鞭毛遺伝子の発現制御因子(2)鞭毛構造構成素材蛋白質(3)素材蛋白質の分子集合による構造形成過程の調節因子の3つが考えられる.(1)と(2)については解析が進められているが(3)についてはまだ不明な点が多い.基体形成の後期過程であるPリング形成には, flaFIとflaFIXの2つの遺伝子が関与している.後者はPリングの素材蛋白質の構造遺伝子であるので,前者の産物はPリング形成の調節因子であると仮定される.この点を明らかにするため,本年度はflaFI遺伝子の解析を行った.まず,サルモネラ染色体からflaFIをふくむDNA領域をクローン化し,その塩基配列を決定した.その結果から予想されるflaFI遺伝子産物は, 209個のアミノ酸からなる分子量22400の蛋白質であった.これは疏水性のアミノ酸に富み,膜蛋白質である可能性が示唆された.データ・ベースを用いて既知の蛋白質との相同性を検索したが,有意な相同性を示すものは見つからなかった.ところで, flaFI遺伝子の欠失突然変異体はleakyであり,わずかながら鞭毛形成がみられ弱い遊走性を示す.このことは, flaFI蛋白質が鞭毛の構造形成と機能発現において迂回可能な過程に関与していることを示唆するものである.そこでflaFI欠失突然変異体から遊走性を大きく回復した抑圧突然変異体を分離することを試みた.その結果3株の変異体が得られたので,これらをflfFI突然変異体と命名した.遺伝解析の結果,これらの突然変異は繊維構成蛋白質フラジェリンの構造遺伝子H1のプロモーター近傍に位置づけられた.このことからPリング形成と繊維形成との相関が示唆された.サルモネラの鞭毛は,基体・フック・繊維の3つの部分構造からなる運動器官であり, 20種類以上の蛋白質が分子集合して形成される細胞表層膜系の高次構造体である.この構造形成には30個以上の遺伝子の機能が必須であるが,これらの産物の機能としては, (1)鞭毛遺伝子の発現制御因子(2)鞭毛構造構成素材蛋白質(3)素材蛋白質の分子集合による構造形成過程の調節因子の3つが考えられる.(1)と(2)については解析が進められているが(3)についてはまだ不明な点が多い.基体形成の後期過程であるPリング形成には, flaFIとflaFIXの2つの遺伝子が関与している.後者はPリングの素材蛋白質の構造遺伝子であるので,前者の産物はPリング形成の調節因子であると仮定される.この点を明らかにするため,本年度はflaFI遺伝子の解析を行った.まず,サルモネラ染色体からflaFIをふくむDNA領域をクローン化し,その塩基配列を決定した.その結果から予想されるflaFI遺伝子産物は, 209個のアミノ酸からなる分子量22400の蛋白質であった.これは疏水性のアミノ酸に富み,膜蛋白質である可能性が示唆された.データ・ベースを用いて既知の蛋白質との相同性を検索したが,有意な相同性を示すものは見つからなかった.ところで, flaFI遺伝子の欠失突然変異体はleakyであり,わずかながら鞭毛形成がみられ弱い遊走性を示す.このことは, flaFI蛋白質が鞭毛の構造形成と機能発現において迂回可能な過程に関与していることを示唆するものである.そこでflaFI欠失突然変異体から遊走性を大きく回復した抑圧突然変異体を分離することを試みた.その結果3株の変異体が得られたので,これらをflfFI突然変異体と命名した.遺伝解析の結果,これらの突然変異は繊維構成蛋白質フラジェリンの構造遺伝子H1のプロモーター近傍に位置づけられた.このことからPリング形成と繊維形成との相関が示唆された.
動脈硬化症の進展に関与する刺激応答細胞でのホスホリパーゼA_2の役割の解明

粥状動脈硬化症の進展の一因となるマクロファージの泡沫化は,低密度リポタンパク質の酸化成績体(酸化LDL)の貪食に伴うコレステロールエステル(CE)の過剰産生に起因する。しかしながら,この産生反応において必須となるアシルCoAおよびその前駆体である遊離脂肪酸の供給経路については明確ではない。本研究では,膜リン脂質から脂肪酸を遊離させる酵素の一つにホスホリパーゼA_2(PLA_2)が知られていることから,本酵素が遊離脂肪酸を供給することでCE生成に寄与する可能性について検索した。さらに,酸化LDLは腎メサンギウム細胞でのフィブロネクチン産生を亢進させることで,糖尿病性腎症の進展因子としての役割を担っているが,その産生機構へのPLA_2の関与についても検討した。マクロファージにおいて酸化LDLにより誘起されたCEの産生反応は,IVA型,IVC型,およびVIA型PLA_2の阻害剤(MAFP)により抑制され,この条件下では細胞の泡沫化も抑制された。しかしながら,VIA型PLA_2の特異的阻害剤の影響は受けなかった。酸化LDL刺激によりIVA型PLA_2の活性化の指標となる本酵素の膜画分での増加が誘起されが,IVA型PLA_2に対するsiRNA発現細胞を用いたところ,CEの増大は対照細胞と同程度に誘起された。そこで,IVC型PLA_2の強制発現細胞を用いて検討した結果,本酵素の発現量の増加に伴いCEの産生量も増大した。一方,酸化LDLは腎メサンギウム細胞でのフィブロネクチン産生を亢進させた。この亢進はMAFPにより阻害され,さらに,この阻害作用は遊離アラキドン酸の添加により消失した。従って,本研究での結果から,マクロファージの泡沫化の原因となるCEの産生過程においてIVC型PLA_2がそのアシル鎖となる脂肪酸の供給に寄与していること,また,糸球体硬化の原因となるフィブロネクチンの産生にはIVA型PLA_2が関与していることが判明し,両酵素の阻害が粥状動脈硬化症や腎症の進展阻止に繋がる可能性が示唆された。平成14年度は,マウスマクロファージ様RAW264.7細胞およびマウス腹腔マクロファージを用いて,酸化LDL刺激下でのコレステロールエステルの蓄積反応におけるホスホリパーゼA_2(PLA_2)の役割について検索した。1.[^3H]オレイン酸で膜リン脂質を標識した細胞を,酸化LDLで刺激すると[^3H]コレステロールエステル(CE)が蓄積するとともに,遊離[^3H]オレイン酸が増加し,[^3H]ホスファチジルコリンが減少した。このことから,酸化LDLにより膜リン脂質の加水分解に伴い遊離されたオレイン酸がCEのアシル鎖に利用されていると推察された。そこで,このオレイン酸遊離反応にPLA_2が関与する可能性を明らかにするために,PLA_2の各分子種(cPLA_2,sPLA_2,およびiPLA_2)の阻害剤を用いて,[^3H]CE産生および[^3H]オレイン酸遊離反応に対する影響を検討した。その結果,cPLA_2の阻害剤であるMAFPは,酸化LDL刺激下での遊離[^3H]オレイン酸の増大および[^3H]

ホスファチジルコリンの減少を抑制するとともに,[^3H]CE産生を著しく阻害した。しかしながら,sPLA_2およびiPLA_2の阻害剤は何の影響も示さなかった。また,MAFPは[^3H]コレステロール存在下に酸化LDLで刺激した際に誘起される[^3H]CE産生も抑制した。2.酸化LDLでの刺激下では,cPLA_2の活性およびタンパク質量に変動は見られなかった。このことは,酸化LDL刺激に伴いcPLA_2の膜リン脂質(基質)に対する水解活性が亢進したことによりオレイン酸の遊離反応が誘起されることを示唆する。そこで,Ca^<2+>イオノホア刺激によるcPLA_2を介したオレイン酸およびアラキドン酸の遊離反応に対する酸化LDLの効果について検討した結果,酸化LDLはCa^<2+>イオノホア単独刺激による各脂肪酸の遊離反応を有意に促進させた。これらの成果は,マクロファージにおいて酸化LDLでの刺激に伴いcPLA_2の水解活性が亢進し,その結果遊離された脂肪酸がCEのアシル鎖として供給されることを示しており,cPLA_2がマクロファージの泡沫化の原因となるCEの蓄積過程の一端を担う可能性が示唆された。平成15年度は,マウス腹腔マクロファージを用いて,酸化LDL刺激下でのコレステロールエステルの蓄積反応における細胞質ホスホリパーゼA_2(cPLA_2)の役割と本酵素の活性化機構について検索した。1.[^3H]オレイン酸で膜リン脂質を標識した細胞を,酸化LDLで刺激すると[^3H]コレステロールエステル(CE)が蓄積するとともに,遊離[^3H]オレイン酸が増加し,[^3H]ホスファチジルコリンが減少した。これらの反応はcPLA_2の阻害剤でMAFPにより著しく抑制された。従って,酸化LDLにより膜リン脂質の加水分解に伴い遊離されたオレイン酸がCEのアシル鎖に利用されていることが推察された。2.上述の結果から,酸化LDL刺激によりcPLA_2の活性化が誘起されることが考えられ,その機構を検索するため,本酵素の活性および発現量を測定したが,刺激下での変動は見られなかった。そこで,酸化LDLが基質である膜リン脂質の物性変化を誘起し,cPLA_2の基質への親和性を増大させて水解作用を亢進させると予想し,この亢進機構に酸化LDL中の脂質酸化物の1つである13-hydroxyoctadecadienoic acid(13-HODE)が関与する可能性を検索した。13-HODEで刺激するとcPLA_2の活性および発現量は変動することなくMAFP感受性の[^3H]オレイン酸遊離が誘起されたことから,13-HODEはcPLA_2の膜リン脂質への親和性を増大させると推察された。この可能性を検索するため,Ca^<2+>依存的なcPLA_2の膜への移行に対する13-HODEの影響について検討した結果,13-HODEは無細胞系でのCa^<2+>依存的なcPLA_2タンパク質の膜画分への移行を促進させることが判明した。また,酸化LDL刺激下での膜画分においても,cPLA_2タンパク質の増大が見られた。これらの成績から,酸化LDLを貪食したマクロファージでは,酸化LDLに由来した13-HODEによりcPLA_2の細胞膜への移行が亢進し,その結果,遊離された脂肪酸がCEのアシル鎖として供給されることが示唆された。粥状動脈硬化症の進展の一因となるマクロファージの泡沫化は,低比重リポタンパク質の酸化成績体(酸化LDL)の貧食に伴うコレステロールエステル(CE)の過剰産生に起因する。しかしながら,この産生反応において必須となるアシル
脳梗塞モデルにおけるグリア細胞の修復および神経保護作用の研究

本研究においてラットを用いた中大脳動脈閉塞-再灌流モデルの作成系を確立した。これを用い、経時的に神経細胞およびグリア細胞がどのように変化するかについて、カイニン酸脳室内投与モデルと比較検討した。2時間の中大脳動脈閉塞により線条体の約半分が神経細胞死に陥っていた。その後、4、12時間、1、3、7日後では、線条体の全体、さらに大脳皮質側頭葉の広範囲に神経細胞死が引き起こされた。この時、神経細胞死に先立ち、微小管関連蛋白質-2(MAP2)は消失した。しかしながら、多量の神経細胞死が起きているコアの梗塞巣においても、パーキンソン病レビィー小体の主成分およびアルツハイマー病老人斑の非アミロイド性成分として知られているα-シヌクレインおよびチトクロームcは正常時と変わらず、死んだ神経細胞に残存していた。一方、ストレス耐性蛋白質ヘムオキシゲナーゼ-1(HO1)は修復可能なペヌンブラ領域のミクログリアおよびアストロサイトに発現したが、神経細胞には発現していなかった。また、3および7日後ではコアの梗塞巣にミクログリアが浸潤していた。以上のことから、脳梗塞-再灌流により発生した酸化ストレスはチトクロームcおよびα-シヌクレインの凝集性を促進し、神経細胞特異的に障害を引き起こすこと、一方HO1を発現したグリア細胞は修復され、また梗塞巣に浸潤して神経細胞を修復しようとしていることが推定された。今後、その詳細なメカニズムを解析していく予定である。さらに、アミロイド性脳出血に関与するβ-アミロイドがミクログリアにより貪食・除去されること、ある種のストレス蛋白質によりこのクリアランスが活性化されることも見出した。これらの結果から、グリア細胞に多様な神経保護作用を有し、グリア細胞をターゲットとした新たな神経保護治療法が提示できる。本年度は、ラットを用いた中大脳動脈閉塞-再灌流モデルを作成し、経時的に、神経細胞およびグリア細胞がどのように変化するかについて、カイニン酸脳室内投与モデルと比較検討した。In vitro実験系で、精製チトクロームcは過酸化水素により凝集された。さらにα-シヌクレインは過酸化水素およびチトクロームcによりその凝集が促進されたが、グリア細胞には発現しなかった。以上のことから、脳梗塞-再灌流により発生した酸化ストレスはチトクロームcおよびα-シヌクレインの凝集性を促進し、神経細胞特異的に障害を引き起こすこと、一方HO1を発現したグリア細胞は修復され、さらに梗塞巣に浸潤して、神経細胞を修復しようとしていることが推定された。本年度はin vitro培養系で、グリア細胞の機能について解析した。ミクログリア細胞の純粋培養系を確立した。

ミクログリアは脳梗塞時に活性化されること、またリポポリサッカライド(LPS)はミクログリアを活性化させることが知られている。そこで我々は、LPS処置ミクログリアをin vitoro梗塞モデルとして実験を行った。15-deoxy-Δ^<12,14>prostaglandinJ_2 (15d-PGJ_2)およびインターロイキン-4(IL-4)により、ミクログリアにおける誘導型一酸化窒素合成酵素(iNOS)およびシクロオキシゲナーゼ-2(COX-2)誘導が抑制された。一方、ヘムオキシゲナーゼ-1(HO-1)は15d-PGJ_2により誘導され、この誘導はIL-4の影響を受けなかった。このように、ミクログリアの活性化および抑制メカニズムには様々な因子が関与しており、またクロストークしていることが示唆された。また、ミクログリアのLPS処置、未処置によりretinoid-X receptor-α(RXRα)とglucocorticoid-attenuated response-gene-16(GARG16)遺伝子発現が異ることを見出し、ラットGARG16遺伝子の遺伝子配列を決定した。これらの遺伝子発現には、ある種のプロテインキナーゼが関与していた。さらに、RXRαとGARG16遺伝子は、ミクログリアに活性化および非活性化のスイッチを制御している可能性が示唆された。また、アミロイド性脳出血に関与するβ-アミロイドがミクログリアにより貧食・除去されること、さらにある種のストレス蛋白質によりこのクリアランスが活性化されることも見出した。
食品タンパク質の熱処理による新規調理特性・加工特性をもつ食品素材の創製と開発

乳清タンパク質溶液を加熱し、可溶性凝集体が形成する際、タンパク質分子のどのような部位が直接、分子間相互作用に関与し、どのようにして結合するのか。また、可溶性凝集体のサイズや形態は加熱条件を制御することにより、調節できるのか、物性を制御する因子が何か、を明らかにすることを目的とした。乳清タンパク質以外の他の食品タンパク質についての検討も行った。可溶性凝集体の形成は、可溶性タンパク質について検討したかぎりでは普遍性が認められたが、不溶性タンパク質には検討していない。これらの点について、明らかにすることも本研究の目的であった。系統的にこれらの研究を行うことにより、より実用性の高い素材の開発と、研究の展開を目指した。乳清タンパク質加熱可溶性凝集体の異種タンパク質間との相互作用に優れていた。魚肉・畜肉食品にこれを添加すると、弾力性、結着性が著しく向上する。ゼラチンカプセルに乳清タンパク質の加熱可溶性凝集体を添加すると、カプセル強度が増し、しかも水による溶解性が向上する。この現象は、食品タンパク質の加熱可溶性凝集体が、調理素材としても、様々な利用が可能であることを意味しており、実用的展開が期待できる。この結着機構を明らかにするために、各種食品タンパク質とタンパク質の加熱凝集体との相互作用を検討した。方法としては、モデル系としてβラクトグロブリンの加熱可溶性凝集体と他のタンパク質、すなわち卵白タンパク質、小麦タンパク質、ゼラチンなどと混合して、加熱ゲルを調製し、その物性に与える影響を系統的に調べた。食品タンパク質を低イオン強度下で加熱して得られる可溶性凝集体は様々な機能を有する。加熱に伴い分子表面に露出すると思われる疎水性アミノ酸残基類が疎水的相互作用で結合を促し、次いでジスルフィド結合が分子間に形成されて、凝集体に至るが、その部位や特異性、凝集体形成におけるタンパク質分子間の相互作用機構は明確化されていない。可溶性凝集体を成分とする食品タンパク質の物性に最も大きく影響するのは、可溶性凝集体のサイズと形状である。そこで、タンパク質分子のどの個所が、どのように結合するのか、加熱条件;温度、pHや塩濃度などの溶媒条件を変えた場合、それらはどのように変化するのか、それとも変化しないのかについて検討した。乳清タンパク質の主要タンパク質であるβラクトグロブリンについて、加熱に伴う凝集体のサイズ、形状をタンパク質化学の手法により解析した。また、遺伝子組み換え体を調製し、部位特異的変異を入れた変異体を用いて、加熱凝集に関わるアミノ酸残基を同定するため、大腸菌、酵母にβラクトグロブリン遺伝子を組み込むことに成功し、組み換え体の製造、アミノ酸残基に置換体の調製を行なった。これらの点について、明らかにすることが本研究の第3の目的である。これらの系統的な研究を行うことにより、より実用性の高い素材の開発と、研究の展開を目指した。乳清タンパク質加熱可溶性凝集体の異種タンパク質問との相互作用に優れていた。魚肉・畜肉食品にこれを添加すると、弾力性、結着性か著しく向上する。ゼラチンカプセルに乳清タンパク質の加熱可溶性

凝集体を添加すると、カプセル強度が増し、しかも水による溶解性が向上する。この現象は、食品タンパク質の加熱可溶性凝集体が、調理素材としても、様々な利用が可能であることを意味しており、実用的展開が期待できる。この結着機構を明らかにするために、各種食品タンパク質とタンパク質の加熱凝集体との相互作用を検討した。方法としては、モデル系としてβラクトグロブリンの加熱可溶性凝集体と他のタンパク質、例えば卵白タンパク質、小麦タンパク質、ゼラチンなどと混合して、加熱ゲルを調製し、その物性に与える影響を系統的に調べた。
骨格筋グルココルチコイドレセプターを介した転写制御機構に関する研究（国際共同研究強化）

グルココルチコイド(GC)-グルココルチコイドレセプター(GR)軸による骨格筋タンパク質代謝調節は、骨格筋-肝臓-脂肪組織連携を介して、個体レベルの貯蔵エネルギー物質バランス制御の重要な一翼を担っている。本研究では、筋力負荷による筋肥大のカギ因子PGC1alpha4がこの機構において果たす役割の解析を行った。PGC1alpha4強制発現下のマウス骨格筋、合成グルココルチコイドを投与した骨格筋特異的PGC1alpha4トランスジェニックマウス、筋力負荷により筋肥大が惹起されたマウス骨格筋において、これらに共通した発現を示す遺伝子候補群および特徴的な発現変動を示す遺伝子候補群を同定した。内定年度:2015グルココルチコイド(GC)-グルココルチコイドレセプター(GR)軸をカギとした遺伝子転写制御を介した骨格筋タンパク質代謝調節(Shimizu NらCell Metabolism 2011)は,骨格筋(Muscle)-肝臓(Liver)-脂肪組織(Adipose)連携(MLA軸)によって,全身の貯蔵エネルギー物質バランス,エネルギーフロー制御の重要な一翼を担っていることを明らかにした(Shimizu NらNature Communications 2015).本研究では,骨格筋代謝制御におけるGCの作用機構と生理的な意義を,GRを介した遺伝子発現制御機構の解析,とくにresistance exerciseによる筋肥大のカギ因子PGC1alpha4およびendurance exerciseによる好気的代謝亢進のカギ因子PGC1alpha1がこの機構において果たす役割の解析を基軸として究明する.また,メカニカルストレスすなわち運動による全身エネルギー代謝制御の変容機構において,MLA軸が果たす役割を示し,Mechano-Metaboカップリングの分子的基盤を明らかにすることを目的としている.平成27年度の研究期間およそ1ヶ月間で,マウス骨格筋GR機能の喪失が、骨格筋におけるPGC1alpha1 mRNA発現亢進とPGC1alpha4 mRNA発現亢進をもたらすことを明らかに示した.この結果は,PGCシグナルとGRシグナルが互いに抑制性のクロストークをなすことで,骨格筋タンパク質の代謝バランスを制御している可能性を示唆する.やむを得ない事情(所属研究室で発生した小規模火災への対応と事後処理)のため,交付申請書に記載した平成28年3月(平成27年度)の渡航予定を平成28年5月(平成28年度)に延期したが,国内で行う実験計画を前倒して開始したことで研究計画全体の進捗はおおむね順調と言える.グルココルチコイド(GC)ーグルココルチコイドレセプター(GR)軸をカギとした遺伝子転写制御を介した骨格筋タンパク質代謝調節(Shimizu NらCell Metabolism 2011)は、骨格筋(Muscle)ー肝臓(Liver)ー脂肪組織(Adipose)連携(MLA軸)によって、全身の貯蔵エネルギー物質バランス、エネルギーフロー制御の重要な一翼を担っていることを明らかにした(Shimizu NらNature Communications 2015)。本研究では、骨格筋代謝制御におけるGCの作用機構と生理的な意義を、GRを介した遺伝子発現制御機構の解析、とくにresistance exercise(筋力負荷)による筋肥大のカギ因子PGC1alpha4およびendurance exerciseによる好気的代謝亢進のカギ因子PGC1alpha1がこの機構において果たす役割の解析を基軸として究明する。また、メカニカルストレスすなわち運動による全身エネルギー代謝制御の変容機構において、MLA軸が果たす役割を示し、Mechano-Metaboカップリングの分子的基盤を明らかにすることを目的としている。平成28年度は、1組換えアデノウイルスを用いたPGC1alpha1、PGC1alpha4強制発現系によるin vitro実験系の基盤を確立、2合成グルココルチコイドを投与した骨格筋特異的PGC1alpha4トランスジェニックマウスの骨格筋におけるmRNA発現解析を開始したとともに、3骨格筋量を規定するプロセスのひとつ、タンパク質分解の亢進と相関する新たな血中因子マーカー候補を同定し、4筋力負荷による筋肥大をマウスに効率よく起こさせるデバイスとプロトコールの確立を達成した。平成28年度は、5月13日5月23日および10月4日11月25日の期間に渡航した。海外共同研究先への渡航中に実施した実験によって得た試料は、渡航先(欧州)と国内所属研究機関の双方で連携のもと並行して解析中である。筋力負荷による筋肥大を効率よく起こさせる新規デバイスとプロトコールは、マウス個体におけるエネルギー代謝と筋量・筋代謝との関係解析を飛躍的に推進する可能性が高い。また、渡航中の実験の過程で、骨格筋におけるグルココルチコイド作用の結果である筋萎縮に関連する、新たな血中マーカー因子の候補を同定した。その発現制御と、骨格筋GRー骨格筋PGC1alphaクロストークとの関係の解析を行うにあたり、海外共同研究先とともに、欧州にて当該因子の機能を研究中のグループと共同で推進する体制を整えつつある。グルココルチコイド(GC)ーグルココルチコイドレセプター(GR)軸をカギとした遺伝子転写制御を介した骨格筋タンパク質代謝調節(Shimizu NらCell Metabolism 2011)は、骨格筋(Muscle)ー肝臓(Liver)ー脂肪組織(Adipose)連携(MLA軸)によって、全身の貯蔵エネルギー物質バランス、エネルギーフロー制御の重要な一翼を担っていることを明らかにした(Shimizu NらNature Communications 2015)。

本研究は、骨格筋代謝制御におけるGCの作用機構と生理的な意義を、GRを介した遺伝子発現制御機構の解析、とくにresistance exercise(筋力負荷)による筋肥大のカギ因子PGC1alpha4およびendurance exerciseによる好気的代謝亢進のカギ因子PGC1alpha1がこの機構において果たす役割の解析を基軸として究明すること、メカニカルストレスすなわち運動による全身エネルギー代謝制御の変容機構において、MLA軸が果たす役割を示し、Mechano-Metaboカップリングの分子的基盤を明らかにすることを目的とした。平成29年度は、前年度の成果を発展させ、PGC1alpha1、PGC1alpha4の強制発現下のマウス骨格筋、合成グルココルチコイドを投与した骨格筋特異的PGC1alpha4トランスジェニックマウス骨格筋、および筋力負荷により筋肥大が惹起されたマウス骨格筋においてmRNA発現解析を行い、これらに共通した発現変動を示す遺伝子候補群および特徴的な発現変動を示す遺伝子候補群を同定した。今後これら遺伝子群の機能を解析することで、骨格筋代謝制御におけるGC、PGC1alphaの作用機構と生理的な意義、とくにMechano-Metaboカップリングにおいて果たす役割が詳細に明らかになると考えられる。グルココルチコイド(GC)-グルココルチコイドレセプター(GR)軸による骨格筋タンパク質代謝調節は、骨格筋-肝臓-脂肪組織連携を介して、個体レベルの貯蔵エネルギー物質バランス制御の重要な一翼を担っている。本研究では、筋力負荷による筋肥大のカギ因子PGC1alpha4がこの機構において果たす役割の解析を行った。PGC1alpha4強制発現下のマウス骨格筋、合成グルココルチコイドを投与した骨格筋特異的PGC1alpha4トランスジェニックマウス、筋力負荷により筋肥大が惹起されたマウス骨格筋において、これらに共通した発現を示す遺伝子候補群および特徴的な発現変動を示す遺伝子候補群を同定した。全身のエネルギーフロー制御が、骨格筋運動によって調節されている機構を以下の研究によって明らかにする。1.骨格筋PGC1αがGRによる転写・翻訳を介したタンパク質代謝に及ぼす影響の解析:骨格筋特異的PGC1α1トランスジェニック(mα1)マウス、骨格筋特異的PGC1α4トランスジェニック(mα4)、また有酸素運動トレーニングをした野生型(enWt)マウス、筋力負荷トレーニングした野生型(reWt)マウスにグルココルチコイドを投与する。これらマウスの骨格筋mRNA発現プロファイル,筋線維径を解析する。PGC1αおよびグルココルチコイドレセプター(GR)が結合するゲノム領域を同定する。骨格筋特異的GRノックアウト(GRmKO)マウスにトレーニングを行い、PGC1αGR相互作用標的遺伝子の発現制御におけるGRとPGC1αの役割を明確にする。3.運動による筋タンパク質代謝変化が肝臓、脂肪組織の代謝に及ぼす影響の解析: mα1、mα4各マウスを背景に、GR floxマウス、GRmKOマウスを作製する。