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後継者がいない農業経営者の資産計画と生活設計に関する研究

農業構造改革を推進するには、農業の担い手育成とともに、農地供給のサイドに位置づけられる、高齢農業者の円滑な引退が不可欠である。しかし、高齢者農業者の引退年齢は次第に高まる傾向が見られ、引退を妨げる諸問題が存在する。その傾向が地域差を伴うことに注目し、北海道と東北から数地点を取り上げ、引退の遅延の原因とメカニズムを、主に資産処分と老後生活の観点から分析した。また、高齢農業者の引退に向けた支援サービスが展開している米国とカナダで調査を行い、民間会社による農業経営の代行、コンサルタントを通じた計画的引退に関する情報を収集した。平成23年度に実施した研究活動は以下の通りである。1研究打ち合わせ会議の開催:連携研究者を含めて全員が出席し,打ち合わせを行った(平成23年5月24日,北海道大学農学部)。2調査の実施:北海道栗山町,旭川市東旭川地区,中札内村において機関調査・農家調査・アンケート調査を行い,富良野市ではアンケート調査を実施した。農家調査では,農業経営,家族世帯員の構成と状態,今後の営農・生活に関する聞き取りを行い,高齢農業者が抱える営農と生活の問題点を把握した。アンケート調査では,面談調査での聞き取りが困難な経済問題等について匿名による回答を求めた。これらの北海道の調査地のほか,秋田県大仙市で機関調査を実施するとともに,同市西仙北地区において農家調査の対象集落を選定し,当該集落の調査協力が得られることになった。3韓国でのセミナー開催:平成23年8月5日,韓国において農村振興庁の研究者とともに農業の世代継承に関わるセミナーを開催した。農村振興庁の研究者約15名に加え,柳村,東山および申錬鐵(大学院生)が参加し,柳村は「農業への新規参入と経営継承」という発表を行った。4研究成果の発表:平成23年度日本農業経営学会において,柳村等が本課第に関わる個別報告を行った。また,この発表を基に同学会『農業経営研究』に論文を投稿し,掲載が決定している(柳村俊介・棚橋知春・佐久間勇走・小松知未:高齢農業者の経営資産処分と老後生活設計ー北海道南空知栗山町のモノグラフー)。平成25年度に実施した調査研究の第1は国内調査である。東北稲作地域である秋田県大仙市において、高齢農業者を支える壮年層の営農意向や集落における農地管理の状況を補足調査するとともに、男性高齢者に比べソーシャルサポートの少ない女性高齢者におけるサポート源を把握した。また、秋田県の平坦水田地帯、美郷町の集落営農構成員(農家経営主)を対象として調査を実施し、農業者の引退プロセスに関し以下の示唆を得た。(1)大規模層の経営主は引退時期を70代後半と想定しているが、中・小規模層は引退時期を想定していない。(2)中・小規模層は体力が続く限り農作業を続ける意向を持っており、「現役→セミリタイヤ(作業従事のみ)→リタイヤ」という段階的な引退プロセスを望んでいる。(3)集落営農による水稲・大豆の作付団地化と個別水稲作+大豆共同経営の取り組みが、前述した段階的な引退を可能にするとともに、機械作業のスケールメリット発揮による構成員の所得増をもたらしている。さらに、山形県酒田市の社会福祉協議会において管内の高齢者福祉に関するヒアリング調査と資料収集を行った。集落調査対象予定である新堀、北平田地区において高齢化や社会関係の特質、関連する今後の諸課題等について概要を把握し、調査対象地の選定と具体的調査計画の検討を行った。第2に、北米における農業者引退の動向とそれに対する諸対応に関する調査である。調査地は米国・アイオワ州およびカナダ・オンタリオ州である。アイオワ州ではアイオワ州立大学ビギニングファーマーセンターの協力を得て、州の農業関係機関で聞き取りを行うとともに、全米最大規模のファームマネジメントカンパニーであるハーツ社の聞き取りを実施した。オンタリオ州では州農業省の関連部署と関係団体の聞き取りを行った。第3に、韓国農村振興庁で開催された農業経営継承に関するセミナーに参加した。調査活動は,平成23年度の北海道栗山町,旭川市東旭川地区,中札内村に加え,平成24年度は北海道大樹町,秋田県大仙市,北海道栗山町(補足調査)で実施した。また,韓国全羅北道でも関連する聞き取りを行った。さらに,平成25年度の調査の準備のために,山形県酒田市において機関調査を行い,農家調査の申し入れを行った。秋田県大仙市でも,平成24年度に調査を実施した山間地区とは別に平坦地区において調査を実施するため,調査候補地の選定を行った。連携研究者を含めて全員が出席し,打ち合わせを行った(平成24年11月21日,北海道大学農学部)。また同日に,英国・プリマス大学および韓国・農村振興庁の研究者を招き,「農業経営の世代間継承に関する国際セミナー」を開催した。関係団体・機関からの一般参加者も加わり,70名が参加した。セミナー参加者を同行して,北海道栗沢町,美唄市,平取町を訪問し,新規農業参入支援等の取り組みについて聞き取りをした。

実態認識を共有する点で有意義な取り組みであった。本テーマに関わる国際交流活動今後も継続する予定である。平成23年度に実施した調査研究の成果をまとめた「研究成果報告書」を作成した。また,本研究に基づく個別論文も発表されている。平成24年度から明篤館(熊本市)・館長の宮田喜代志氏,札幌学院大学・新田雅子准教授という高齢者福祉の専門家2名に連携研究者として参加を要請した。すでに調査活動,打ち合わせ,国際セミナー等に参加しており,研究領域の幅が広がることが期待される。平成26年度に実施した調査研究の第1は国内調査である。対象地は北海道栗山町、大樹町、秋田県大仙市、美郷町、山形県酒田市であり、いずれも平成25年度までに実施した調査結果を補足する内容である。酒田市は平成26年度に本調査を実施する予定であったが、諸般の事情から実現できなかった。第2に、北米における農業者の引退行動、引退のサポート組織とその機能に関する調査活動である。平成25年度に実施した米国・アイオワ州、カナダ・オンタリオ州の補足調査とあわせ、新たにカナダ・ケベック州における調査に取り組んだ。この北米調査が平成26年度の活動の中心をなすものとなった。アイオワ州では、ファームマネジメントカンパニーの実態把握に注力した。顧客である農場オーナー、農場経営や作業を担当する受託農業者の双方について、複数名の聞き取り調査を行い、農場オーナーのサポートサービスがビジネスとして成立している事実を確認した。IT技術を活用した農業生産性向上、及び各種補助プログラムへの積極的対応により、収益面での優位性を確保しいる点が特徴的である。カナダのオンタリオ州では農業経営の引退計画を進める農業者のと聞き取り調査、ケベック州では同様の調査に加え州政府等の関連機関での調査を行った。両州ともに農場オーナーの引退、経営移譲に関するコンサルティングサービスが行われるているが、州政府がそれに補助するプログラムを実施している。州政府が行っていた普及事業再編の結果として、民間コンサルタントの活用が進められている。ケベックでは農業者の自主的な団体である「クラブ」組織がその受け皿として機能している点が注目された。第3に、別に記すように、研究成果の一部を論文や学会発表、国際セミナーの場で発表した。26年度が最終年度であるため、記入しない。農業経済学26年度が最終年度であるため、記入しない。家族関係や所得水準等の個人が抱える問題に調査内容が及ぶため,調査の実施が難しくなる場面を想定していたが,調査対象地の協力を得て北海道3カ所(栗山町,旭川市東旭川地区,中札内村)でアンケート調査・農家調査を実施でき,富良野市でもアンケートを実施した。また,秋田県大仙市や北海道大樹町で今年度の調査に対する協力の確約を得た。栗山町の調査研究の一部については,すでに学会報告を行い,学術論文として投稿している。上記の調査研究の困難にもかかわらずこのような成果を得たことから,2と評価した。本研究の中心的な内容は北海道・東北における調査研究である。
吸着現象を応用した燃料電池用天然ガス貯蔵新システムの開発研究

本研究は、高圧ガス容器を利用する貯蔵法と比較して単位体積当たり貯蔵量は僅かに減少するものの、貯蔵圧力を大きく減少させることができる吸着現象を利用して天然ガスを貯蔵するシステムの開発に関する基礎研究であり、本年度は以下の結果を得た。(1)天然ガスの主成分であるメタンの高空隙率の活性炭素への吸着特性の短時間測定法を開発し、吸着平衡特性、吸着速度及び吸着潜熱を測定した。(2)測定されたメタン+活性炭素系の吸着平衡特性に関する相関式をLangmuirの式,Tothの式及びDubinin-Astakhov(D-A)の式を用いて作成するとともに、吸着質の濃度及び温度の影響を含む吸着潜熱の推算式を求めた。なお、これらの相関式及び推算式は従来の実験結果とも比較的よく一致した。(3)求めた吸着諸特性の相関式を用いて、活性炭素が充填された円筒形貯蔵容器に天然ガスを充填する場合及び貯蔵容器から天然ガスを放出する場合について数値解析を行い、種々の操作条件下での円筒形貯蔵容器内の活性炭素固定床内の温度分布、天然ガスの充填及び放出速度を求めた。そして、天然ガスの充填及び取り出しを行うための最適運転制御条件について検討した。本研究は,吸着現象を利用した,燃焼室および燃料電池用天然ガスの貯蔵および放出量制御に関するものである.環境負荷の小さい未来型エネルギー源として,燃料電池自動車に代表される水素エネルギー利用技術の開発が急務となっている.メタン等の天然ガスはその水素供給源候補の一つとして挙げられている.天然ガスを用いた燃料電池の出力安定のためには,天然ガスの流量制御技術が非常に重要である.現在の主な貯蔵法である高圧ガス容器の利用,特に自動車への搭載は,安全性に問題があるばかりでなく,高圧ガスの流量制御に技術的な問題があり,出力の安定性,最適化が非常に困難である.本研究は,貯蔵容器内部に吸着剤の活性炭素を充填することにより,吸着現象を利用して天然ガスを貯蔵するものである.高圧ガス容器を利用する貯蔵法と比較して,単位体積当たり貯蔵量は僅かに減少するものの,貯蔵圧力を大きく減少させることができるため,安全性が向上するばかりでなく,流量制御が容易になることが期待できる.具体的には,以下の事項に取り組んだ.1.活性炭素粒子の吸着物性の解明:活性炭素粒子の細孔径及び比表面積を測定するとともに,活性炭素粒子/天然ガス系の吸着等温線,吸着速度,吸着熱の測定と定式化を行う.2.貯蔵容器内での吸着・脱着時の熱及び物質移動特性の解明:吸着過程では液化天然ガスの気化熱を利用して吸着促進を図り,脱着過程では60°C以下の外部排熱源を利用する縦型円筒形貯蔵容器を試作し,その内部での吸脱着過程での非定常熱及び物質移動特性を実験的に明らかにし,貯蔵容器の構造及び脱着時の流量制御方式の最適化に関する指針を得る.本研究は、吸着現象を利用した、燃料電池用天然ガスの貯蔵および放出量制御法の開発に係わるものであり、今年度は以下の研究を実施した。(1)活性炭素の吸着物性の解明:天然ガスの主成分であるメタンが高空隙率活性炭素(Maxsorb III)に吸着される際の基本特性を短時間で測定する方法を開発し、温度範囲575°C、圧力範囲0.22MPaで、吸着能力(kg/kg)、吸着熱(kJ/kg)及び脱着速度(kg/(kg s))を測定した。なお、吸着基本特性の測定方法を用いて、吸着冷凍用として注目されるR507A/Maxsorb IIIに関しても同様の測定を実施した。(2)Dubinin-Astakovの式、Tothの式及びLangmuirの式に基づきメタン-Maxsorb IIIの吸着平衡特性をを定式化するとともに、吸着剤にガスが吸着される際の吸着熱を推算する熱力学的モデルを構築した。(3)貯蔵容器内での吸着・脱着時の熱及び物質移動特性の解明:吸着過程では液化天然ガスの気化熱を利用して吸着促進を図り、脱着過程では100°C以下の外部排熱源を利用する縦型円筒形貯蔵容器のシミュレーションモデルを構築した。
カルシウム感受性ミオシンの構造と機能:モーター及び制御ドメインの発現と結晶化

ミオシンは代表的な生物分子モーターであり、細胞内情報伝達系の最終的な担い手のひとつである。その構造と機能の理解にはモーター機能部位(制御部位を含む)を組換体発現蛋白質として得る事がカギとなっている。その理由は、I)分子生物学上の変異をかけた上で蛋白質化学的な解析が可能となるうえ、ii)結晶化により、高分解能で立体構造の決定を試みるだけの蛋白量が得られるからである。ところが、この部位を機能を維持したかたちで発現させるのは難しく、下等有核生物・ディクチオステリウム及び脊椎動物・平滑筋で成功しているにすぎない。これらのミオシンはリン酸化による制御を受けるタイプに属する。私どもの関心のある、Ca^<2+>結合により制御をうけるタイプのミオシンについては未だ成功していない。本研究ではこのミオシンはCa^<2+>がミオシン活性をONにするタイプ(ホタテ貝ミオシン)及びミオシン活性をOFFにするタイプ(フィザルムミオシン)があり、両者を比較検討することを目的としている。本研究書による成果は以下の通りである。1)フィザルム・ミオシンの必須軽鎖と制御軽鎖も同様に大腸菌による発現蛋白質として得た。2)フィザルムのpoly(A)RNAよりのcDNAを利用し、フィザルムミオシン重鎖の塩基配列を決定した。3)フィザルムミオシン制御ドメインを構成する重鎖部分を大腸菌内に発現させた。4)1)で得られた軽鎖を3)に組込み、Ca^<2+>結合をしらべた。5)カルシウム結合性をもつ必須軽鎖に変異をかけCa^<2+>結合をしらべた。4)と合せ、Ca結合ドメイン1の重要性がみつかった。7)4)と6)は良い一致を示した。その理由は、i)分子生物学上の変異をかけた上で蛋白質化学的な解析が可能となるうえ、ii)結晶化により、高分解能で立体構造の決定を試みるだけの蛋白量が得られるからである。本年度は制御ドメインに関する実験を行って、これまでの生化学的実験と比較検討した。1)ホタテ貝柱ミオシンのSubunitである必須軽鎖と制御軽鎖のcDNAを得て、発現蛋白質と大腸菌より得た。2)フィザルム・ミオシンの必須軽鎖と制御軽鎖も同様に大腸菌による発現蛋白質として得た。3)貝柱ミオシン重鎖のcDNAをクローニングし、その制御ドメイン部分を構成する重鎖を大腸菌に発現させた。4) 1)と2)で得られた軽鎖を3)に組込み、Ca^<2+>結合をしらべる。予備実験(貝柱ミオシンを用いたフィザルム・ミオシン軽鎖の機能)とのデーターと比較した所、良い一致を見た。その理由は、i)分子生物学上の変異をかけた上で蛋白質化学的な解析が可能となるうえ、ii)

結晶化により、高分解能で立体構造の決定を試みるだけの蛋白量が得られるからである。ところが、この部位を機能を維持したかたちで発現させるのは難しく、下等有核生物・ディクチオステリウム及び脊椎動物・平滑筋で成功しているにすぎない。これらのミオシンやリン酸化による制御を受けるタイプに属する。私どもの関心のある、Ca^<2+>結合により制御をうけるタイプのミオシンについては未だ成功していない。本年度はこのような実験計画のもと昨年に引きつづき制御ドメインに関する実験を行い、これまでの生化学的実験と比較検討した。1)フィザルム・ミオシンの必須軽鎖と制御軽鎖も同様に大腸菌による発現蛋白質として得た。2)フィザルムのpoly(A)RNAよりのcDNAを利用し、フィザルムミオシン重鎖の塩基配列を決定した。3)フィザルムミオシン制御ドメインを構成する重鎖部分を大腸菌内に発現させた。4)1)で得られた軽鎖を3)に組込み、Ca^<2+>結合をしらべた。5)カルシウム結合性をもつ必須軽鎖に変異をかけCa^<2+>結合をしらべた。4)と合せ、Ca結合ドメイン1の重要性がみつかった。
内向き整流KチャネルC末端領域の機能解析

内向き整流Kチャネル(IRK)は主に,中枢神経細胞,心臓,骨格筋などに分布し,静止膜電位の形成と安定化に関与するチャネルとして機能している。マウス・マクロファージからcDNAクローニングされた内向き整流Kチャネル(IRK1)は250個のアミノ酸より成る長いC末端領域を持っている。このIRK1のC末端領域の神経細胞における機能・役割を解析する目的で,IRK1遺伝子をGFP遺伝子と伴にPC12細胞に導入し,同時にNGFを用い神経細胞への分化誘導を行なった。また同様に培養8日目の初代ラット海馬神経細胞へIRK1遺伝子とGFP遺伝子の導入を試みた。導入されたIRK1遺伝子産物をウェスタンブロット法で調べたところ,PC12細胞では発現が確認されたが,培養海馬神経細胞では検出できなかった。また,導入PC12細胞で,その発現の分布様式を免疫組織化学法を用い種々検討を行なったが,発現が弱く,明瞭な結論を得ることができなかった。次いで遺伝子導入の方法をアデノウイルスを用いる方法に変更し,IRK1遺伝子が挿入されたrecombinant adenovirus DNAを作成し,HEK293細胞へトランスフェクトして,ウイルス粒子の調製を行なった。得られたウイルスの力価は約5×10^5 pfu/mLであった。このウイルス粒子を用い,PC12細胞と初代ラット海馬神経細胞に種々のMOIで感染実験を行なったが力価が低く,またウイルス液の毒性が強いため,良好な発現が得られなかった。ウイルス液の毒性除去と力価向上の目的でウイルスの精製を試みたが,精製過程で急速に力価が低下して失活した。ウイルスの低力価と易失活性は挿入されたIRK1遺伝子自体に原因がある可能性が考えられる。内向き整流Kチャネル(IRK)は脳と心臓で強く発現しており,静止膜電位の保持,活動電位時間の調整などに機能している。マウス・大食細胞からcDNAクローニングされた内向き整流Kチャネル(IRK1)は,250個のアミノ酸(179-428番目)より成る長いC末端領域を持つ。このうちC末端の3個のアミノ酸は神経細胞のシナプス後膜へ局在するシグナルになると報告されている。神経細胞にIRK1遺伝子を導入するために,translational enhancerとしてVEGFの5'非翻訳領域の配列を含むベクターにIRK1遺伝子を挿入した。これをCOS1細胞に導入してウェスタンブロット法で検討したところ,同じプロモーター(CMV)を持つ通常のベクターの場合と比べて4-5倍強く発現していた。このtranslational enhancerを持つIRK1遺伝子をGFP遺伝子と伴にPC12細胞にリポソーム法でトランスフェクトし,同時にNGFを用い神経細胞への分化誘導を試みた。GFPはNGF処理細胞の50-70%に発現し,ウェスタンブロット法でIRK1の発現が観察された。次いで培養8日目の初代ラット海馬神経細胞にPC12細胞と同様にGFP遺伝子と伴にリポソーム法でトランスフェクトを行なったところ,神経細胞の2-3%にGFPの発現がみられた。現在,海馬神経細胞とNGF処理のPC12細胞に導入されたIRK1遺伝子の発現分布様式を免疫組織化学法で検討を行なっている。マウス・マクロファージからcDNAクローニングされた内向き整流Kチャネル(IRK1)は脳と心臓で強く発現しており,250個のアミノ酸より成る長いC末端領域を持っている。このIRK1のC末端領域の神経細胞における機能・役割を解析する目的で,PC12細胞と培養8日目の初代ラット海馬神経細胞にIRK1遺伝子をリポソーム法でトランスフェクトした。

導入されたIRK1遺伝子の産物をウェスタンブロット法で調べたところ,PC12細胞ではその発現が確認されたが,培養海馬神経細胞では検出できなかった。またその発現の分布様式をPC12細胞で免疫組織化学的方法を用い種々検討を行なったが,発現が弱いためか明瞭な結論を得ることが出来なかった。このため遺伝子導入の方法をアデノウイルスを用いる方法に変更した。野生型IRK1遺伝子およびtranslational enhancerとしてVEGFの5'非翻訳領域の配列を持ち,かつN末端側にポリヒスチジンのタグが付いたIRK1遺伝子をそれぞれアデノウイルス・シャトルベクターに挿入した。その後PI-SceIとI-CeuIで切り出し,その断片を試験管内でpAdeno-Xベクターとライゲーションを行い,recombinant adenovirus DNAを作成した。現在,高力価のrecombinant adenovirus粒子を得るためHEK293細胞への感染・増殖を行なっている。内向き整流Kチャネル(IRK)は主に,中枢神経細胞,心臓,骨格筋などに分布し静止膜電位の形成と安定化に関与するチャネルとして機能している。マウス・マクロファージからcDNAクローニングされた内向き整流Kチャネル(IRK1)は250個のアミノ酸より成る長いC末端領域を持っている。このIRK1のC末端領域の神経細胞における機能・役割を解析する目的で,PC12細胞と培養8日目の初代ラット海馬神経細胞にIRK1遺伝子をリポソーム法でトランスフェクトし,導入されたIRK1・遺伝子産物の局在様式を免疫組織化学的方法を用い種々検討を行なったが,発現が弱く明瞭な結論を得ることが出来なかった。このため遺伝子導入の方法をアデノウイルスを用いる方法に変更し,野生型IRK1遺伝子およびtranslational enhancerとしてVEGFの5'非翻訳領域の配列を持ち,かつN末端側にポリヒスチジンのタグが付いたIRK1遺伝子をそれぞれアデノウイルス・シャトルベクターに挿入し,recombinant adenovirus DNAを作成した。それぞれのrecombinant adenovirusDNAをHEK293細胞ヘトランスフェクトし,ウイルス粒子の調製を行なった。得られたウイルスの力価は野生型IRK1遺伝子で約5×105pfu/mL, translational enhancerを持つIRK1遺伝子で約3×104pfu/mLであった。各々をPC12細胞と初代ラット海馬神経細胞に種々のMOIで感染実験を行なったが力価が低く,またウイルス液の毒性が強い為,良好な発現が見られなかった。ウイルス液の毒性除去と力価向上のためにウイルスの精製を試みたが精製過程で急速に力価が低下し,失活したウイルスの低力価および易失活性は挿入したIRK1遺伝子に原因がある可能性が考えられる。
動注によるカルボプラチンおよび血管新生阻害剤の腫瘍制御効果

日的:腫瘍内微小血管数(BVC)とターゲティング動注化学療法の腫瘍組織内抗癌剤(CBDCA使用)濃度との関連を検討した。方法:腫瘍群;1、26羽の日本白色家兎の舌にVX2癌細胞を移植した。2、移植後2週目に腫瘍部を生検し、同時にカテーテルを挿入して患側の舌動脈よりターゲティング動注療法を行い、カルボプラチン(6mg/kg)を投与した。3、薬剤投与後、直ちに腫瘍部を摘出し、腫瘍組織内の抗癌剤(白金)濃度を測定した。コントロール群;20羽の日本白色家兎の舌に腫瘍群に準じてターゲッティング動注を行い、組織の採取ならびに抗癌剤濃度を測定した。腫瘍群、コントロール群のパラフィン包埋組織標本より第VIII因子関連抗原染色を行い、Weidnerらの方法に準じ、BVCを測定した。結果:1.腫瘍群およびコントロール群のBVC;腫瘍群のBVCは、中央値19、コントロール群のBVCは中央値8を示し、有意に腫瘍部で高いBVCを認めた(p<0,0001)。2.腫瘍部およびコントロール群のPt濃度;腫瘍群のPt濃度は、中央値275μg/G、コントロール群で中央値98μg/Gを示し、腫瘍群で有意に高いPt濃度を示した(p=0,0004)。3.腫瘍群におけるBVCと組織内Pt濃度;spearmanの相関係数ρ=0.875を示し、BVCの増加に伴い、組織内Pt濃度の上昇を認めた。4.コントロール群におけるBVCと組織内Pt濃度;有意な相関を認めなかった。(相関係数ρ=0.398)考察:今回の検討において、BVCと組織内の抗癌剤の濃度に正の相関を認めたことは、腫瘍組織周囲の血流量とBVCが密接に関連しており、動注においてもBVCの増加に伴って、腫瘍組織内への抗癌剤の分布が増加するという仮定を裏付けるものと思われた。日本白色家兎の舌にVX2がんを移植し,腫瘍内微小血管数とターゲティング動注化学療法の腫瘍組織内抗がん剤(CBDCA使用)濃度との関連を調べた.1.日本白色家兎にVX2癌を継代培養し,20羽の家兎の舌にVX2がん細胞を移植した.動注群10羽,静注群10羽とした.2.移植後2週目に腫瘍部を生検し,同時に動注群はカテーテルを挿入して患側の舌動脈よりターゲティング動注療法を行い,静注群は耳介静脈からカルボプラチン(6mg/kg)を投与した.3.薬剤投与後,直ちに腫瘍を摘出し,腫瘍組織内の抗がん剤(白金)濃度を測定した.投与直後の組織内Pt濃度をみると動注群腫瘍部の平均値が101.5μg/G、健常部が55.6μg/G(n=4)、静注群腫瘍部で11.68μg/G、健常部で9.88μg/G(n=10)であった。動注群は現在6羽の濃度を測定中であるが、静注群では健常部と腫瘍部でCBDCA濃度に明らかな違いは認めなかった。4.生検時の検体を第VIII因子関連抗原を利用して,単位面積(0.36mm^2)あたりの血管数を測定した.14羽の腫瘍部の平均血管数は11.3counts/unit、健常部は6.5counts/unitを示し腫瘍部で血管数が増加していた。5.現在測定中である6羽の動注群の結果を基に血管数と腫瘍組織内抗癌剤濃度の関係を検討中である.日的:腫瘍内微小血管数(BVC)とターゲティング動注化学療法の腫瘍組織内抗癌剤(CBDCA使用)濃度との関連を検討した。(相関係数ρ=0.398)考察:

今回の検討において、BVCと組織内の抗癌剤の濃度に正の相関を認めたことは、腫瘍組織周囲の血流量とBVCが密接に関連しており、動注においてもBVCの増加に伴って、腫瘍組織内への抗癌剤の分布が増加するという仮定を裏付けるものと思われた。
ヒト足部筋骨格形態に内在する歩行安定化機構と直立二足歩行の進化

本研究では、ヒト足部がどのように床面と幾何学的・生体力学的に相互作用し、安定な二足歩行を持続する上で好ましい身体への力作用を作り出しているのかを詳細に明らかにすることを通して、ヒトの直立二足歩行の起源と進化に迫ることを目的とした。具体的には、二足歩行中に足裏に作用するせん断力分布を計測するシステムを構築しその詳細を明らかにした。また、解剖学的に精密な足部筋骨格モデルを開発し、足部構造の変形特性と足裏反力分布の関係を明らかにした。本年度は、ヒトの実二足歩行中に足裏に作用する3方向の分布荷重と足部の機能的変形のメカニズムを実験的に明らかにするための足裏分布剪断力測定センサシステムを製作した。具体的には、一辺30mmの小型3軸ロードセル(力センサ)を製作し、それを多数床面に配置することで二足歩行時に足裏に作用する鉛直・剪断方向の床反力の分布を計測することを可能とした。次年度はこれを用いて、具体的にヒトの実二足歩行中に足裏に作用する3方向の分布荷重を計測する予定である。また、二足歩行中の足部の機能的変形を非侵襲的に詳細に計測することを試みた。具体的には、足部の解剖学的特徴点に反射マーカーを貼付し、反射マーカー式モーションキャプチャシステムによりその3次元座標の時間変化を計測した。そしてヒトの足部は距骨踵骨部、中足骨部、指部の3節の剛体に近似できると仮定して節間の相対角度を求めることで歩行中の足部動態を定量化した。被験者2名について提案した計測手法により平地・不整地歩行中の足部の3次元動態を定量化した結果、ヒト二足歩行中の足部動態変化を定量的に明らかにすることが可能となった。さらに、ヒトの二足歩行では下肢3節の節仰角の3次元プロットが平面上に乗るという強い平面拘束が観察され、歩行制御の単純化と密接に関係すると考えられているが、こうした平面拘束の発現にはヒトに特徴的な足部の筋骨格構造が大きく寄与していることを明らかにした。常習的直立二足歩行の進化にヒトの足部形態が強く寄与していることが示唆された。本課題で制作した足裏分布剪断力測定システムにより計測した、ヒトの二足歩行中に足裏に作用する3方向の分布荷重の時間変化の詳細な解析を行った。具体的には、足が地面に接触している期間(立脚期)における足部の変形動態と、そこに作用する3方向の分布荷重の対応関係を調べ、足部と床面の詳細な力学的相互作用のメカニズムを明らかにした。また、新鮮屍体標本を用いた足部の実験的研究を行った。圧縮試験機に足部屍体標本を取り付け、足部に圧縮荷重を作用させることで床面に足裏が接地した状態を模擬した。そのとき足部に作用する反力の時間変化を6軸ロードセルによって計測し、足部の荷重-変位曲線を求めた。その結果、足部が内反・外反すると、足部のスティフネス特性は大きく変化することが明らかとなった。さらに、ヒトとチンパンジーの足部精密筋骨格モデルを構築し、足部筋骨格構造の差異が足部の変形特性に与える影響を評価した。具体的には、CT画像に基づいて解剖学的に精密なヒトとチンパンジーの足部筋骨格系の有限要素モデルを構築し、静止立位時の足部と床面の力学的相互作用を再現した。その結果、おなじ荷重条件では、チンパンジーの足部はより扁平になり、また踵骨底面に応力が集中し、ヒトのように前足部に荷重が分散されないことが明らかとなった。ヒトの足部が持つ構造的特徴が、足部の変形特性、ひいては荷重伝達特性に大きな影響を与えていることがシミュレーションより示唆された。また、ヒトとチンパンジーなど、大型類人猿の筋系の差異を明らかにし、二足歩行機能との関係を考察した。前年度に製作した足裏分布剪断力測定センサシステムを用いて、ヒトの実二足歩行中に足裏に作用する3方向の分布荷重を計測した。足裏分布剪断力測定センサシステムは、ひずみゲージ式の3軸ロードセル(3 cm×3 cm)を格子状に22個並べたものであるため、足裏全体をカバーすることができない。そこで本研究では、ロードセルシステムの上に440 mm×480 mmのフィルム式圧力分布測定システム(タクタイルセンサ)を設置し、被験者に歩行運動を行わせた。タクタイルセンサは足裏全体をカバーすることができるため、歩行運動を多試行行わせれば、タクタイルセンサの情報に基づいてロードセルの計測データを時空間的に合成し、足裏全体に作用するせん断力分布を再構成することができる。

足裏に作用するせん断力分布を5名の被験者について計測した結果、踵接地時において踵部内側には外側方向に、踵部外側は内側方向に、踵の中心に向けてせん断力が作用していること、立脚期後期は、前足(拇指球・小指球)部分に放射状に力が作用していることなど、足部と床面の詳細な力学的相互作用のメカニズムが明らかとなってきた。また、CT画像に基づいて解剖学的に精密なヒト足部筋骨格系の有限要素モデルを構築した。具体的には、ヒト足部の積層断層画像から、足部を構成する骨と皮膚の3次元形状を抽出し、四面体要素による3次元有限要素メッシングを行った。骨と骨とをつなぐ靱帯は、解剖学的配置に基づいて1次元バネ要素としてモデル化した。この足部モデルを用いて、静止立位時の足部と床面の力学的相互作用を再現した。また、足部構造の一部を仮想的に改変したモデルを構築し、改変した構造が地面との力学的相互作用や足部の変形に与える影響を比較した。こうした枠組みにより、足部の構造が持つ機能的意味を構成論的に明らかにすることが可能となった。計画が予定通り遂行できているばかりではなく、下肢3節の節仰角の3次元プロットが平面上に乗るというヒトの歩行の平面拘束について新知見が得られたから。25年度が最終年度であるため、記入しない。計画は予定通り遂行できている。構築した足裏分布剪断力測定センサシステムを用いて、ヒトの実二足歩行中に足裏に作用する3方向の分布荷重を計測し、足部と床面との相互作用のメカニズムを明らかにする。足裏全体に作用するせん断力分布の実験的研究とモデルによる構成論的研究を融合し、足部と床面との相互作用のメカニズムを明らかにする。
核内レセプターを標的とした疾患治療薬の創成に関する研究

核内レセプターとしてグルココルチコイドレセプター(GR)をモデルに、GRを標的とした疾患治療薬創成の基盤を整備することを目的とした。1)GR機能の選択的発現に関する研究ミネラルコルチコイドレセプター(MR)との対比により、GRのリガンド結合領域C末端に受容体選択性を規定する領域が存在することが明らかになった。また、コルチバゾールはGRに選択的リガンドであることを明らかにした。コルチバゾールは従来のグルココルチコイドとは異なった領域に結合することが示された。トリプシン、キモトリプシンによる限定分解によって、コルチバゾールと結合したGRはこれらに抵抗性の強固な構造をとることが明らかになった(論文投稿中)。2)GRリガンドの探索。胆汁酸ウルソデオキシコール酸がやはりGR選択的リガンドであり、しかも、転写活性化作用に比して抑制作用を誘導するものであることを明らかにした(J. Biol. Chem.に2報)。とくに、NF-kB抑制作用は従来のグルココルチコイドとほぼ同等であった。その機序として、ウルソデオキシコール酸によって活性化されたGRが核内でNF-kBのp65による転写活性化を阻害する可能性が示された。以上から、GRのリガンド結合領域を標的とした疾患治療薬創成の基盤ができた。また、ウルソデオキシコール酸はその際のプロトタイプの役割を果たす。現在、他施設と共同でX線結晶解析結果を用いたモデリングも行っている。グルココルチコイドレセプター(GR)は生体の恒常性維持に必須であるばかりか、抗炎症薬・免疫抑制薬としてのグルココルチコイドの分子標的としても重要な核内レセプターである。しかし、臨床的にグルココルチコイドの作用と副作用は現段階では分離不可能であり、作用分離型薬剤の開発が渇望されている。すでに、GR分子内に新規薬物療法の標的となりうる領域をマッピングすることができた。すなわち、レドックス感受性アミノ酸は主にDNA結合領域に存在する。また、リガンド結合領域においてグルココルチコイドの結合、熱ショックタンパクとの結合、核移行、共役因子との相互作用を独立に制御することが可能であることを見い出しているとともに、それらの領域の機能を鋭敏かつ簡便に解析する方法論も新たに確立した。また、P.J.Kallio博士はGRのリガンド結合領域のX線結晶解析とともに作用分離型GR作動薬のプロトタイプ化合物合成にも成功している。そこで、本研究は、申請者らの独自の研究成果・方法論をもとに、GRを標的とした作用分離型GR作動薬を探索・開発することを目的としている。平成12年度は、リガンド結合領域に変異を導入した実験から、リガンド結合領域が各種のリガンドによってきわめて多彩な制御を受けることが明らかになった。その際、リガンド結合領域の持つ複数の作用が各々独立に制御可能であることが確認された。以上の結果はGRを標的とした創薬に重要な情報を与えたといえる。トリプシン、キモトリプシンによる限定分解によって、コルチバゾールと結合したGRはこれらに抵抗性の強固な構造をとることが明らかになった。胆汁酸ウルソデオキシコール酸がやはりGR選択的リガンドであり、しかも、転写活性化作用に比して抑制作用を誘導するものであることを明らかにした(J.Biol Chem.に2報)。とくに、NF-kB

抑制作用は従来のグルココルチコイドとほぼ同等であった。その機序として、ウルソデオキシコール酸によって活性化されたGRが核内でNF-kBのp65による転写活性化を阻害する可能性が示された。以上から、GRのリガンド結合領域を標的とした疾患治療薬創成の基盤ができた。また、ウルソデオキシコール酸はその際のプロトタイプの役割を果たす。現在、他施設と共同でX線結晶解析結果を用いたモデリングも行っている。
森林群落の数値分類とその動態に関する研究

森林は、緑資源として、生物生産機能・環境保全機能・遺伝情報源など多様な機能を有している。実際にこれらの諸機能を有効に利用するためには、森林の具体的な存在形態である群落の正確な把握が不可避である。本研究は、このような群落の特性を、構造的特性である種構成と機能的特性である生産構造の両面からとらえ、この両特性を多度量解析手法を用いて分析することによって、群落の定量的・客観的な分類とその動態について検討することを目的とした。調査対象としたのは、森林群落としては最も複雑な構成を有する都市近郊林であり、主として岡山大学付属半田山自然研究教育林内の森林で調査した。毎木調査と伐倒調査をし、種構成と生産構造を詳細に測定した資料に基づき、多度量解析を行った。その結果、研究対象としたような極めて複雑な構成を有する森林群落についても、従来は全く不可能であった定量的・客観的区分が可能であることを証明した。本分類法は、単に機械的な区分が可能であることを示すものではなく、その質的(種構成)・量的(生産機能)側面から検討されているため、群落構造の本質的な解明のための糸口をも与えるものであることが特長といえる。また、その結果を基にして、経時的な群落の動態についても解析が可能となり、本研究ではこれを理解の容易なコンピューターグラフィックスモデルとして提出した。このモデルによれば実際的な緑地計画や環境アセスメントなどにおいて応用的な利用が可能である。今後は、ここで得られた成果をもとにして、さらにシステム・ダイナミックスなどの本格的シミュレーションシステムを開発する予定である。森林は,緑資源として,生物生産能・環境保全機能・遺伝情報源など多様な機能を有している.これらの諸機能を有効に利用するための基礎となるのは,具体的な存在形態である群落の正当な分類とその動態に関する正確な情報である.本研究は,群落の構造的特性および機能的特性をデータ・ベース化し,それを基にした多変量解析を用いて群落の数値分類法を確立することと分類された個々の群落内部において,構造的な特性がどのように時間変化するのかについてシステム・ダイナミックスによってシュミレーションすることを目的とした.調査対称としたのは,取り扱いの比較的容易な自然典型群落を除いた,より複雑な構造をもつ都市近郊二次林とした.調査地は岡山県南部の二次林に100m2のプロットを100個設置し,その樹種・位置・樹高・直径を測定した後,標本木を伐倒して樹齢・各器官の現存量を測定した.これらの調査データに既存のデータを加えた多量の資料を対象にしてまずデータ・ベース・システムを構築した.これは容易に入手できるパーソナルコンピュータを用いたシステムであるので,これまで困難であった研究者間でのデータの相互利用を可能にした.さらに,このデータ・ベースを基にして数種の改多量解析法を組合せた群落数値分類システムを作成した.このシステムによれば,相当に複雑な森林群落群を対象にして,効率よく客観的に群落を分類することが可能になった.その精度は高く十分に実用に耐えるものであることも検証した.今後はさらに群落内部における種構成・水平および垂直構造の時間的変動について有効なシミュレーション法を開発し,本研究の目的を達成する予定である.森林は、緑資源として、生物生産機能・環境保全機能・遺伝情報源など多様な機能を有している。これらの諸機能を有効に利用するための基礎となるのは、具体的な材木の存在形態である群落の正確な把握である。本研究は、群落特性である、構造と種構成を多変量解析法を用いて客観的・定量的に区分し、その動態を予測するための基礎的検討を行うことを目的とした。

研究初年度の昨年度において、攪乱を受け複雑な構成となっている都市近郊二次林の代表として、岡山大学付属半田山自然教育林内に調査地を定め、毎木調査と代倒調査を行った。研究最終年度の本年度は、昨年度の現地調査で得られた、種構成ならびに生産構造に関する資料を用いて、多変量解析によって、群落区分と構造表現モデルの作成を行った。その結果、研究対象としたような極めて複雑な構成を有する二次林においても、その質的特性である種構成と量的特性である生産構造を用いれば非常に妥当性の高い群落区分が可能であることが判明した。また、群落内の重直構造をデータベース化することよって、その経時的な動態についても定量的客観的な検討が行えるようなシステムを完成した。このシステムの特性は、単に数表として表現されるだけでなく、コンピュータグラフィクスとして表現されるため、理解が容易で、緑地計画や環境アセスメントなどの応用的利用が可能であることも大きな特徴である。今後は、これらの成果をもとにして、システムダイナミックスなどの手法を用いてより精密なシュミレーションシステムを開発する必要があると考える。
補償作用と核内倍加現象に焦点をおいた葉形態形成の分子機構の解明

葉のサイズは細胞数と細胞の大きさにより決定される。そこで我々は葉のサイズ制御機構を明らかにするため、補償作用という現象に注目した研究を進めている。補償作用とは、葉原基における細胞増殖活性の低下により細胞数の減少が引き起されると、個々の細胞が大型化する現象である。しかし葉の発生に沿って、補償作用の動態を解析した研究例はまだない。本研究では補償作用を示す変異体の探索の結果(Horiguchi et al.,2006)、7種の変異体、fugu1からfugu5,angustifolia3,erectaおよびKIP-RELATED PROTEIN2過剰発現体の解析を総合的に行った。その結果、補償作用は細胞増殖活性を失った分化中の細胞で誘導される事が判明した。この事実から補償作用に見られる細胞の大型化は、細胞分裂の遅延による受動的なものではなく、能動的な細胞伸長促進の結果と考えられる。細胞伸長の促進には二つの異なるパターンがあり、fugu5では細胞伸長期間の長期化が、それ以外の変異株では細胞伸長速度の上昇が生じていた。次にこのような過剰な細胞伸長と核内倍数性との関係を調べた。興味深い事に、倍数性の増加は一部の変異体でのみ若干見られる程度であり、その事から倍数性の増加は細胞伸長の誘導には必須ではないと結論された(Ferjani et al.,投稿中)。これらの結果から、補償作用をもたらす細胞伸長制御系には少なくとも2種類が存在し、それとリンクした細胞増殖系も複数存在すると考えられる。1.葉の成長過程において補償作用が誘導される時期を同定するために以下の実験を行った。野生株と補償作用を示す変異体219と697とKRP2過剰発現体について葉肉細胞の数と大きさの変化を経時的に測定した。その結果、補償作用を示す変異体では細胞増殖速度が遅い事が分かった。また、KRP2過剰発現体では細胞増殖速度が最も遅く、そして補償作用が最も早く誘導される事が分かった。さらに異なる変異体の間で補償作用が誘導される時期が異なる事が明らかとなった。2.補償作用が誘導される時に働く遺伝子を調べるために以下の実験を行った。野生株と補償作用を示す219と697変異体とKRP2過剰発現体についてDNAマイクロアレイ解析を行った。現在得られたデーター解析をすすめているところである。3.補償作用を示す変異体の原因遺伝子の同定するために以下の実験を行った。現在用いている5系統の変異体の原因遺伝子をMap-based cloning法により補償作用を示す変異体の原因遺伝子を同定するための実験を同時に行った。163変異体の原因遺伝子は5番染色体上に、218変異体の原因遺伝子は2番染色体上に、219、617と697変異体の原因遺伝子は1番染色体上にある事がrough mappingの結果からわかった。
除草剤の活性発現に対する土壌水分ポテンシャルの関与機構

物理化学性を異にする除草剤(cafenstrole,pretilachlor,benfuresate,simetryn)を供試し、その生理活性発現に及ぼす土壌環境要因(特に土壌水分条件)の関与について土壌中薬剤の存在形態を中心に検討した。2.土壌中薬剤濃度試験:二重遠心管を用いた遠心分離(13000xg、30分)法により遠心土と植物が利用すると思われる土壌溶液(遠心水)を採取し、各々の薬剤濃度を測定(HPLCあるいは液体シンチレションカウンター)した。処理薬剤のほとんどが土壌中に存在し、溶液中には総量の0.3%-12.4%が検出され、どの薬剤においても水分比(50%80%(最大容水比96.1%)が高くなるにつれて、溶液中での存在比が増加した。また、水分比が高くなると土壌溶液中に存在する総量は増加しているものの、その濃度は水分の影響を受けず一定であった。さらに、薬剤の土壌溶液中濃度・存在比に及ぼす他化合物の影響について調べたが、単独処理区とほぼ同様であった。3.吸収試験:植物体における両薬剤の吸収量は水分条件の影響を受け水分比が高くなるに伴い増加し、地上部における薬剤の分布は総量の38.5%から57.5%で水分条件によって変化した。4.以上の結果から、乾土当り処理量を同量にした場合においても生育抑制作用が水分条件の影響を受け、また、水分比の増加に伴い生育抑制が大きくなったのは、水分比が高くなるにつれ植物の利用可能と思われる土壌溶液と植物体との接触面積の増加による薬剤の吸収量の増加の影響したものと考えられた。
熱帯域における大規模雲域の形態遷移過程の解明

赤道付近の対流圏で雲活動が活発な熱帯収束帯とよばれる領域で、東西数千kmにわたって多くの積乱雲を含む発達した雲帯が、ほぼ同時に東西に平行な2-3本の巻雲を中心とする雲帯へと急激に変形していく現象の機構の解明を目的とした研究を行う。そもそもどうして東西に長い雲帯のができるのか、何が原因でこのような広域で同時分割が起きるのか。分割後の雲帯で巻雲が長時間維持されるのはなぜか、について主に観測データと数値モデル出力を用いて研究を行う。ダイナミックな雲帯分割現象を解明し、放射過程を通じて気候に重要な役割を果たす熱帯巻雲の形成維持機構の解明に貢献することが期待できる。
麻酔薬シグナル伝達機構におけるナトリウムカリウムポンプの役割とその構造変化の解析

Na^+-K^+ATPaseは細胞内外のNa^+とK^+の濃度を調節・制御しており、麻酔薬によるシグナル伝達機構にどう影響するかを、麻酔作用の重要なターゲットである脊髄後根神経節ニューロン(感覚ニューロン)および脊髄後角ニューロンにおいて検討した。Na^+-K^+ATPaseもイオントランスポーターであるCation-Chloride Cotransporters(CCC)も、エンドセリンも麻酔薬の脊髄の疼痛シグナル制御機構にさまざまな影響を与え、正常と損傷を受けた動物とによって異なること、グリア細胞もその作用の一端を担っていることを示唆する結果を得た。全ての細胞にとって重要なイオントランスポーターであるNa+-K+ATPase(Na+-K+pump)は、Skou JCが1997年のその発見でノーベル化学賞を得て以来10年を過ぎ、その重要性はさまざまな面から研究されている。麻酔薬のNa+とK+の濃度を調節・抑制しているNa+-K+ATPaseが麻酔薬によってどう影響されるかは研究されていない。本研究は、麻酔作用の重要なターゲットである脊髄前角の運動ニューロンと脊髄後根神経節ニューロンとの対比の上で、その麻酔薬の抑制機構におけるNa+-K+ATPaseとイオントランポーターの役割を検討した。1.ATP感受性カリウムチャネル(K+ATP)への作用する薬、nicorandilがMPKキナーゼのリン酸化の抑制し、この抑制は細胞内Ca2+濃度の抑制による。2.重要なストレス蛋白で低分子量HSPの一つであるHSP27ラットグリア(C6)細胞における検討し、α2受容体のアゴニストがの発現レベルおよびforskolinなどによるそのリン酸化促進を抑制した。3.Na+-K+ATPaseのin vivoにおける脊髄鎮痛機構における役割に続いて、Cation-Chloride Cotransporters(CCC)の役割をそのInhibitorであるflosemideのラット脊髄くも膜下腔に投与し、行動変化を観察した。CCCinhibitorがラットの疼痛刺激に対する閾値を低下させずに、切開手術モデルの痛みを抑制したことを見出した。更に、脊髄スライス標本を使用して、脊髄後角ニューロンのMAPキナーゼの活性を検討している。脊髄疼痛抑制機構におけるイオントランスポーターの役割に関する研究は、世界的にも始まったばかりであり、CCCは、手術切開モデルでは切開部周辺の痛覚過敏に関与していることが推測され、これはインパクトの与える研究成果であると考えている。脊髄鎮痛制御機構におけるNa^+-K^+-2Cl^-イオントランスポターの阻害薬であるフロセミドの影響を、脊髄くも膜下腔カテーテルラットモデルを用いて検討し、正常ラットでは興奮性に作用するが、切開モデルでは抗侵害受容性に作用することを見出した。またこの効果は、正常ラットでは認められなかったが、切開モデルラットのDRGニューロンのERKのリン酸化シグナルを介することを示唆するデータも得た。さらに、PC12細胞を用いて、ATP感受性K^+チャネルの開口薬は、ERKのムスカリン感受性Ach受容体活性を抑止することによって脊髄疼痛受容に関与することを示唆する、という結果を得た。この結果は、臨床知見の裏付けはもとより、このチャネルの新しい機能を示唆する知見である。グリア細胞(アストロサイト)は成長因子を遊離することによってニューロン活動を賦活し、GDNFはニューロンや損傷を受けた組織のアストロサイトに発現する。この機序を明らかにする検討を行った。グリオーマ細胞を用いて、IL-1βはグリア細胞由来の神経成長因子(GDNF)の遊離を刺激すること見出し、この結果はIrB-nuclear factor kappaB、p38MAPkinase,p44/p42kinase,そしてJAK-STAT3の経路を介すること、しかしSAPK/JNKの経路ではないことをおいて明らかにした。今年度のこれらの結果は、イオントランスポーターは、脊髄鎮痛制御機構にさまざまな影響を与えており、その役割は、正常の場合と損傷を受けた動物とによって異なることを示唆するものである。成体におけるNa^+-K^+ATPase(Na^+-K^+pump)の役割の重要性は、Skou JCが1997年その発見でノーベル化学賞を得て以来、さまざまな面から研究がされている。今年度は、細胞内外のNa^+とK^+の濃度を調節・制御しているNa^+-K^+ATPase(ナトリウムポンプ)とともに他のイオントランスポーターが、疼痛制御機構どう影響するかを、疼痛制御機構の重要なターゲットと想定される脊髄前角ニューロンと脊髄後根神経節ニューロン(感覚ニューロン)、更には中枢神経系のグリア細胞への作用の検討を行った。Cation-Chloride Cotransporters(CCC)の役割を検討するために、そのInhibitorであるflosemideのラット脊髄くも膜下腔に投与し、行動変化を観察した。CCCのinhibitorはラットの疼痛刺激に対する閾値を低下(手術切開モデルでは切開部周辺の痛覚過敏に関与する)させたが、切開手術モデルの痛みは抑制したことを見出した。

エンドセリンET-1を切開モデルラットの脊髄クモ膜下腔に投与すると、鎮痛効果を示し、その作用は、ETAおよびETB受容体を介していると推察された。DRGニューロンと、脊髄後角マイクログリアの結果は共に、脊髄クモ膜下腔に投与したET1は、切開による活性を抑制し、アンタゴニストA,Bは共に、そのET1の作用を抑制し、これは疼痛閾値の結果と一致した。この作用がミクログリアの作用を介していることを示唆する結果を得た。さらに、グリア細胞(アストロサイト)は成長因子を遊離することによってニューロン活動を賦活し、グリア細胞由来の神経成長因子(G DNF)はニューロンや損傷を受けた組織のアストロサイトに発現する。この機序を、グリオーマ細胞を用いて検討した結果、IL-1βはGDNFの遊離を刺激すること見出し、IrB-nuclear factor kappaB、p38MAPkinase,p44/p42kinase,そしてJAK-STAT3の経路を介すること、しかしSAPK/JNKの経路ではないことを明らかにした。今年度のこれらの結果は、イオントランスポーター、エンドセリンは、脊髄鎮痛制御機構にさまざまな影響を与えており、その役割は、正常の場合と損傷を受けた動物とによって異なること、グリア細胞もその作用の一端を担っていることを示唆するものである。