hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
物体の「重さ」の認知における情報処理機構とその発達について

物体の「重さ」の認知における情報処理機構を解明する目的で、2つの異なる観点から重さの弁別実験を行った。10種類の異なる重量(5、10、15、20、25、30、40、50、75、100g)の立方体をそれぞれ3種類の異なる密度を持つ素材(アクリル(1.18g/cm^3)、アルミニウム(2.69g/cm^3)、銅(8.93g/cm^3))で作成した。密度以外の素材の影響を避けるため、すべての立方体に同質のWall paperが皺なく貼付され、また、視覚からの情報をさけるため、すべての実験は被験者に立方体が見えない実験環境で行われた。密度の異なる3つの素材を用いて、一定素材内の重量弁別(平成11年度)および異質素材間(平成12年度)の重量弁別を行い、そのときの正答率から,重さ知覚における情報処理機構を検討することにした。両年の結果を要約すると以下のとおりである。1)上・下弁別および素材差の各要因には、それぞれ有意な主効果がみられたが、両要因間の交互作用効果は有意ではなく、それぞれ独立して重量弁別に影響を及ぼしていた。しかし、素材の影響は、実験統制から、素材そのものではなく密度あるいは重量-大きさ関係で生ずる何らかの感覚情報によるものと推察された。2)異質弁別において、密度が小(第1刺激)から大(第2刺激)では、上弁別の成績を、また、下弁別では、大から小の関係があるときは、密度が一定の場合よりも、より重さ知覚を敏感にさせた。3)重量弁別の情報処理には個人差がみられ、重量-大きさ情報を利用する被験者と重量のみを利用する被験者がみられた。「重さ」の知覚に対する「素材」の影響を解明する目的で異なる物質における「重さの弁別」テストを行った。密度の異なる3種類の素材(Plastic(P),Aluminum(A),Copper(C))を用い、均一で質量の異なる(5100g)立方体をそれぞれ10種類作製した。健常な成人15名(1820歳)が「同質弁別テスト:同じ素材での2物体間の重さ弁別」に参加した。被験者は参考刺激を2回繰り返して持ち上げた後比較刺激を1回持ち上げ、参考刺激に比べて「重いか、軽いか、同じか」を評価した。スクリーンによって被検者は直接物体を見ることはできなかった。実験者が参考刺激と比較刺激の受け渡しを速やかに行った。質量差が525gになるよう10種類の立方体から2つの物体の組合せが数種類選ばれ「重い方から軽い(重-軽)」、「軽い方から重い(軽-重)」場合の2種類の「提示順」で偽似ランダムに提示された。さらに17試技は同じ質量の組合せを混ぜた。組合せの種類及び繰り返し回数はどの素材でも一定だった。素材の提示順は被検者に対してカウンターバランスされた。各素材でそれぞれ177試技の弁別が行われた。各条件に対する弁別の正答数が求められた。正答数の平均値は、「軽-重」で66.53(C),61.73(A),59.93(P),「重-軽」で50.07(C),51.27(A),46.07(P)であった。分散分析からは「素材」および「提示順」の主効果が見られた(P=0.0168,P=0.0002)。いずれの素材においても「軽-重」の方が「重-軽」よりも成績が有意に優れていた。また2物体の質量差が同じであっても、参考刺激が重たくなるほど成績が有意に悪くなった。

これらの結果はWeber's Lawや後効果などが原因していると考えられた。素材の影響はA-C間およびP-C間で有意(P=0.016,P=0.0032)でありCの方がAやPよりも弁別の成績がよくなった。以上の結果は「重さ」知覚に「素材」が何らかの影響を及ぼしていることを示唆していた。物体の「重さ」の認知における情報処理機構を解明する目的で、2つの異なる観点から重さの弁別実験を行った。10種類の異なる重量(5、10、15、20、25、30、40、50、75、100g)の立方体をそれぞれ3種類の異なる密度を持つ素材(アクリル(1.18g/cm^3)、アルミニウム(2.69g/cm^3)、銅(8.93g/cm^3))で作成した。密度以外の素材の影響を避けるため、すべての立方体に同質のWall paperが皺なく貼付され、また、視覚からの情報をさけるため、すべての実験は被験者に立方体が見えない実験環境で行われた。密度の異なる3つの素材を用いて、一定素材内の重量弁別(平成11年度)および異質素材間(平成12年度)の重量弁別を行い、そのときの正答率から,重さ知覚における情報処理機構を検討することにした。両年の結果を要約すると以下のとおりである。1)上・下弁別および素材差の各要因には、それぞれ有意な主効果がみられたが、両要因間の交互作用効果は有意ではなく、それぞれ独立して重量弁別に影響を及ぼしていた。しかし、素材の影響は、実験統制から、素材そのものではなく密度あるいは重量-大きさ関係で生ずる何らかの感覚情報によるものと推察された。2)異質弁別において、密度が小(第1刺激)から大(第2刺激)では、上弁別の成績を、また、下弁別では、大から小の関係があるときは、密度が一定の場合よりも、より重さ知覚を敏感にさせた。3)重量弁別の情報処理には個人差がみられ、重量-大きさ情報を利用する被験者と重量のみを利用する被験者がみられた。
下咽頭・喉頭癌の形態学的研究(進展形式と予後の関係)

下咽頭癌の局所進展に関して検討を行い以下の結果を得て学会、雑誌に発表した。1、下咽頭の原発巣から粘膜下にリンパ管浸潤が認められる症例が約20%に認められた。リンパ管浸潤は上方粘膜下で著明に認められた。2、原発巣と離れて娘病巣を形成する症例が約10%に認められた。3、粘膜下リンパ管浸潤が認められる粘膜には発赤、浮腫が認められることがあったが、実際には肉眼にて以上を確認することは困難と思われた。4、娘病巣の肉眼所見は注意深く観察すれば、確認可能なものがあった。5、散布性の発育をする原発巣と輪状後部、披裂軟骨部に進展する原病巣は早期に遠隔転移する傾向があった。下咽頭癌のリンパ行性進展は以前より知られており、咽頭の解剖学的部位別のリンパ流の流れも盛んに研究が行われてきた。我々は喉頭下咽頭の摘出標本の大切片を作成し、その形態的特徴を観察し、三次元画像再構築装置により下咽頭癌のリンパ行性進展を三次元画像で表示することに成功した。我々の研究結果は下咽頭癌の進展を理解する上で貴重なもので、さらに手術などでの切除限界の決定に際しても重要な結果であると考えている。
飲酒傷病者の心肺蘇生法による心拍再開率に及ぼすアルコールの負の影響とその機序

心臓が停止した状態で病院に搬送され救命救急医療を受ける患者の中には、飲酒中に怪我や心臓病などで心停止の急変異常を生じる人がいる。死亡前に病院で救命救急医療がなされた人の法医解剖症例の約30%の人が死亡前に飲酒していた。そのような心臓停止の発生した飲酒患者では、飲酒していない患者よりも救命救急医療で心臓拍動の再開する率が低い傾向があった。動物実験においても、ラットの心臓を冷却して心拍動を停止させた後に、再度加温すると心拍動が再開する正常現象は、アルコール投与で抑制される傾向があった。心肺蘇生(CPR)を経た法医剖検54例(A群:飲酒外因死11例、B群:非飲酒外因死22例、C群:非飲酒病死21例)の解析結果では、B群およびC群の心拍再開率はそれぞれ40.9%および23.8%であったが、飲酒者であるA群の心拍再開率は0%であった。A群の平均血中エタノール(EtOH)濃度は1.39 mg/gと高値であった。A群およびB群では、外傷重症度スコアおよび心臓の病的所見の有無に差がないことから、飲酒由来のEtOHは外因性心停止患者の心拍再開に抑制的に作用している可能性が改めて示唆された。同様な抑制的効果は外因以外の飲酒中に生じた病的心停止患者においても生じる可能性があると考えられる。ノルアドレナリン(NA)の心機能促進作用に及ぼすEtOHの影響について、ラット拍動心房を用いマグヌス法で検討した。心房の収縮力および心拍数は、対照群およびEtOH群共にNA濃度依存性に増加し、両群で差はなかった。β受容体を介したNAによる心房機能促進作用は、EtOHに影響されない可能性が示唆された。低温曝露により心拍を停止させたラット摘出心臓の再加温による心拍再開に及ぼすEtOHの影響に関する実験では、実験データ数の増加と共に、より高いEtOH濃度条件を設定して検討を行った。心拍再開率は、1時間心停止群では対照群およびEtOH群(1, 3, 4 g/kg)共に100%であったが、6時間心停止群では対照群81.3%に比してEtOH 4 g/kg群42%と有意に低値であった。再加温開始から心房および心室が最初に拍動を開始するまでの時間をそれぞれ計測し、両者の時間差(ΔT)を比較したところ、6時間心停止群のΔTはEtOH濃度依存性に延長しており、対照に比して有意差が認められた。刺激伝導系を介した心拍再開にEtOHが抑制的な影響を及ぼしている可能性が考えられた。心肺蘇生法(CPR)を経た法医解剖54例の解析結果では、非飲酒者においてCPRによる心拍再開率は23.8-40.9%であったが、飲酒外傷患者での心拍再開率は0%であり、飲酒は心拍再開に抑制的に作用している可能性が示唆された。外因受傷者に限らず飲酒中に生じた病的心停止患者においても同様な抑制的効果の可能性がある。本邦において、CPR救命処置の対象となる心肺停止患者に占める飲酒者の割合および血中アルコール濃度を指標とした飲酒程度は明らかでなかった。院外心肺停止後にCPRのなされた成人47症例(病死15例、外因死32例)を解析した。飲酒者は15例(32%)であり、全て外因死であった。血中アルコール濃度は平均1.7±0.9 mg/g(n=13)と中等度酩酊に相当していた。飲酒者ではCPRによる心拍再開例は認められなかった。低温曝露で実験的に心停止させたラット摘出心臓の再加温による心拍再開に及ぼすエタノール(EtOH)の影響について、EtOH投与条件を追加し検討した。心停止後1又は6時間後に加温し心房および心室が再拍動開始するまでの時間を計測し、心房と心室の拍動開始時間の差(ΔT)を比較した。心房の拍動開始時間には、EtOH投与の有無で相違は認められなかった。心室の拍動開始時間は、6時間心停止のEtOH投与群で非投与群より遅延していた。また、ΔTはEtOH濃度が高いほど遅延した。EtOHが心停止後の心拍再開において刺激伝導系に抑制的に作用している可能性が示唆された。低酸素曝露により実験的に心肺停止としたラットにおけるCPRでの心肺蘇生過程の病態を解析した。低酸素曝露には窒素充填還流ケージ内で酸素濃度を3%に調整した。CPRは胸部圧迫マッサージおよび100%酸素投与を10分間行った。心静止後ではCPRによる心拍再開はなかった。呼吸停止後の心拍数50bpm低下ラットの一部でCPRによ心拍再開みられ、心肺蘇生モデルラットとして使用できる可能性が示唆された。

動物実験においても、ラットの心臓を冷却して心拍動を停止させた後に、再度加温すると心拍動が再開する正常現象は、アルコール投与で抑制される傾向があった。心肺蘇生法(CPR)による心拍再開に及ぼす飲酒の影響を検討するため、法医剖検例の調査解析および動物実験を行った。1. CPR処置を経た法医剖検44例をエタノール(EtOH)の分析結果に基づき、飲酒外因死群13例(A群)、非飲酒外因死群16例(B群)および非飲酒病死群15例(C群)の3群に分類した。B群およびC群の心拍再開率はそれぞれ37.5%および26.7%であったが、飲酒者であるA群の心拍再開率は0%であった。A群の平均血中EtOH濃度は1.42 mg/gと高値であった。A群およびB群では、CPRの処置状況、外傷重症度スコアおよび心臓の病的所見の有無に差がないことから、飲酒由来のEtOHは外因性心停止患者の心拍再開に抑制的に作用している可能性が示唆された。同様な抑制的効果は外因以外の飲酒中に生じた病的心停止患者においても生じる可能性があると考えられた。2.一時的心停止心臓の心拍再開に及ぼすEtOHの影響を検討する前提として、EtOHの心収縮力に及ぼす影響およびノルアドレナリン(NA)の心収縮力増加作用に及ぼすEtOHの影響を、ラット拍動心房を用いマグヌス法で検討した。心房収縮力は、EtOH濃度の上昇に伴って減少した。EtOH群では、NAによる収縮力の増加が濃度依存性に認められたが、その程度は対照群と同じであった。NAの心収縮力増加作用は、EtOHの心収縮抑制作用に影響されない可能性が示唆された。3.冷温刺激により拍動を一時的に停止させたラット摘出心臓の温熱刺激による心拍再開状況を解析中である。現時点において、心拍再開率は、1時間心停止群で対照群およびEtOH群共に100%であり、6時間心停止群で、対照群では90%およびEtOH群では68%である。温熱刺激から心房拍動再開までの時間は両群でほぼ同じであるが、心室拍動再開までの時間は対照群に比してEtOH群で遅延している。飲酒が心拍停止心の心拍再開に負の影響を及ぼす可能性について指摘した我々の法医剖検例調査解析結果は、症例数が増加しても同じ傾向であり、医学的根拠資料としての意義がより高まったと考える。また、機序解明のための動物実験では、エタノール(EtOH)が刺激伝導系を介した心拍再開に抑制的な影響を及ぼしている可能性を見出した。以上の研究経過は、飲酒心停止患者に対する心肺蘇生(CPR)医療において心機能改善に資するための医学的根拠資料を明らかにする本研究目的に沿っており、おおむね順調に進展していると考える。飲酒酩酊中に心拍の停止した患者に心肺蘇生(CPR)がなされた場合に、摂取したアルコールがCPRによる心拍再開効果、特に心拍再開率に影響するか否かについての医学的資料はこれまでほとんど認められなかった。法医剖検例の解析結果から、飲酒が心拍停止心の心拍再開に負の影響を及ぼす可能性を確認し、国内および国外の学会で発表した。ラット拍動心房を用いたマグヌス法による動物実験では、心房収縮力はEtOH濃度の増加に伴い減少することを確認し、また、救命救急医療等で使用されるノルアドレナリンの心収縮増強作用はEtOHに影響されない可能性を示唆する結果が得られ、国内の学会で発表した。冷温刺激により拍動を一時的に停止させたラット摘出心臓の温熱刺激による心拍再開状況を解析中であるが、現時点において、我々が設定したEtOH濃度条件では、飲酒群および対照群の心拍再開率に有意な差は認められていない。温熱刺激から心室拍動再開までの時間を計測したところ、刺激伝導系機能がEtOHにより抑制される可能性を示唆する結果が得られている。今後、解析結果の精度向上のため実験データ数をさらに増やすと共に、より高いEtOH濃度条件を設定し検討する予定である。
アセトゲニン類におけるプロピオン酸由来部立体構造と生理活性相関の合成的研究

本年度は標題研究の基礎となるプロピオン酸由来部構造およびその立体異性体の効率的で一般的合成の方法論の開発を、5.7-ジメチル-6.8-トリデカンジオール(1)をモデル化合物として選んで検討した。成果の概要を以下に述べる。β位に不斉炭素をもつシス-ホモアリルアルコール(2,3)のエポキシ化により4連続不斉中心を立体選択的に導入することを計画した。このために必要な2および3は、先に筆者らの開発したZrを用いる〔2,3〕Wittig転位により得られる4,5-シス-ヒドロキシエステル(4)より容易に導かれた。2および3を既知の【V^(5+)】-TBHP法でエポキシ化するとβ位のメチルとシンの立体配置をもつエポキシドが選択的に得られた。一方2および3の水酸基をトリイソプロピルシリル(TIS)基で保護した後【WO_5】HMPAでエポキシ化を行うと逆のアンチ体(7,8)が選択的に得られることを見出した。これによりバナジウムを用いる方法と併せてオレフィン上での有効な立体制御を行うことができた。残された位置選択的開環によるエポキシド(5-8)の1への変換は、高次の銅錯体を用いることにより行うことができた。転位生成物の副生など未だ改善すべき点がありなお検討中であるが、1のすべての立体異性体の立体選択的合成を達成することができた。
超新星ニュートリノとニュートリノ天文学

1、ブレーンワールド、特にDブレーンを用いたモデルに関する理論的研究を行なった。(1)多数の重なったDブレーンが作る背景時空の中を運動するテストDブレーンの運動を解析し、その上での宇宙膨張則を導いた。その結果、テストDブレーン上に高エネルギーのゲージ場が存在するときには加速膨張が起こり、そうでないときには減速膨張が起こることがわかった。また膨張則はDブレーンの次元にも依存している。(2)Dブレーンの自己重力を考慮してDブレーン上での重力方程式の研究を行なった。Dブレーン上にはゲージ場が存在し、それが重力の源になっていると期待されるが、Dブレーン上に実効的な宇宙定数が存在しないときにはゲージ場と重力との通常の結合が存在しないことがわかった。この性質はDブレーンに関する鏡面対称性の仮定を外しても変わらず、驚くべき結果である。2、相対論的に運動するガス殻における音波の因果律の研究を行なった。これはガンマ線バーストなどの高エネルギー現象などに適用できる研究であり、特にガンマ線バーストのジェット内に一様な磁場が存在できるかどうかを考える上で重要になってくる。結果として相対論的に運動する殻の中では音波の因果律はかなり限られた範囲に限定されることがわかった。3、崩壊するダークマターが宇宙背景放射のゆらぎに与える影響の研究を行なった。宇宙論的時間スケールで崩壊するダークマターは宇宙背景放射のゆらぎに影響を与えるため、WMAPの精密観測によってその量や寿命は厳しく制限されることを示した。その結果、もしダークマターの全てが同一の寿命を持っていると仮定すると、その寿命は宇宙年齢の10倍よりも大きくなければならないことがわかった。1、超新星ニュートリノにおけるニュートリノ振動の解析を詳しく行なった。具体的には、ニュートリノが検出器に到達する前に地球内部を通って来たときに受けるニュートリノ振動の影響を詳細に解析し、そのスペクトルを理論モデルと比較することによって、ニュートリノの質量2乗差をよい精度で決定できる可能性を指摘した。2、近年注目されている宇宙論モデルである、ブレーンワールドの研究に着手した。これは我々の3次元空間が、4次元空間に埋め込まれた平面のようなもの(ブレーン)であるとするモデルである。これまで成功をおさめてきた宇宙論がブレーンワールドの枠組でどのように記述されるのか、現在ある問題群に新たな解決方法を提供するのか、というのがおおまかな研究目的である。具体的な成果は、(1)ブレーンワールドにはブレーンが2枚あってそのうちの片方が我々の世界であるとするモデルがある。このモデルにおいて2枚のブレーンの距離の変化や衝突は現象論的にも理論的にも非常に興味のあるところである。そこで、2枚のブレーンが非常に接近している状況を一般的に扱うことのできるフォーマリズムを構築した。その結果、2枚のブレーンの間の距離の実効的なポテンシャルを導出することに成功した。(2)宇宙論の様々な問題を解決するインフレーション理論がブレーンワールドにおいても適切に機能するかどうかは、ブレーンワールドモデルが現実の宇宙を記述するかどうかの決定的な指標になる。元来ブレーン上でのインフレーション解はごく少数しか知られていなかったが、バルクに指数関数型ポテンシャルを持つスカラー場を導入することによって新たな解を得ることができた。さらに、ブレーン上でのゆらぎを計算し、観測と結び付く重要な量を求めることができた。1.超新星ニュートリノにおけるニュートリノ振動の詳細な解析を行った。まずこれまであまり扱われることのなかった、質量階層性の逆パターンにおいて観測されるニュートリノのスペクトルがどのようになるかを計算し、観測からニュートリノのパラメータに関してどのような情報が得られるかを解析した。結果としてニュートリノの混合角が十分大きいときには質量の階層性まで含めてニュートリノのパラメータが決まることがわかった。また、通常このような解析では超新星の親星の質量は固定して解析されるが、これは実際的ではない。そこで親星の質量を様々に変化させて観測ニュートリノのスペクトルを調べた。その結果親星の質量はあまりスペクトルに影響せず、ニュートリノのパラメータを引き出せることがわかった。さらに超新星の内部を伝わる衝撃波のニュートリノ振動に対する影響を調べ、スペクトルの時間変化の様子を調べた。2.ブレーンワールドにおける宇宙論的揺らぎの進化を解析した。ブレーンワールドにおいては厳密解を得ることは一般に難しいが、バルクとブレーン上に指数関数型のポテンシャルをおくことによってスカラー型、ベクトル型、テンソル型の摂動まで含めて厳密に解けるモデルを得ることができた。これによってブレーンワールドの高次元の効果を厳密に求めることができ、高次元時空のダイナミクスに対する理解が高まった。3.ダークマターの正体は未だに謎に包まれているが、ダークマターは実は安定な物質ではなく、有限の寿命で崩壊するという説がある。ダークマターがもし宇宙年齢程度の寿命を持っているならば、銀河のクラスターの進化に関する謎が解かれる可能性があることを示した。

(2)Dブレーンの自己重力を考慮してDブレーン上での重力方程式の研究を行なった。Dブレーン上にはゲージ場が存在し、それが重力の源になっていると期待されるが、Dブレーン上に実効的な宇宙定数が存在しないときにはゲージ場と重力との通常の結合が存在しないことがわかった。この性質はDブレーンに関する鏡面対称性の仮定を外しても変わらず、驚くべき結果である。2、相対論的に運動するガス殻における音波の因果律の研究を行なった。これはガンマ線バーストなどの高エネルギー現象などに適用できる研究であり、特にガンマ線バーストのジェット内に一様な磁場が存在できるかどうかを考える上で重要になってくる。結果として相対論的に運動する殻の中では音波の因果律はかなり限られた範囲に限定されることがわかった。3、崩壊するダークマターが宇宙背景放射のゆらぎに与える影響の研究を行なった。宇宙論的時間スケールで崩壊するダークマターは宇宙背景放射のゆらぎに影響を与えるため、WMAPの精密観測によってその量や寿命は厳しく制限されることを示した。その結果、もしダークマターの全てが同一の寿命を持っていると仮定すると、その寿命は宇宙年齢の10倍よりも大きくなければならないことがわかった。
相間分配機構をもつシトクロムP-450の新しい化学モデルの開発研究

親水性および脂溶性の両反応場を持ち相関分配機構を有するシトクロムP-450の2相系化学モデルを考案することを目的とした。まず、不均一化剤として極性の高い微粉末セルロース(Avicel)を含むモデルで基礎的研究を行い、その知見を基にして、極性の低いスチレン-ジビニルベンゼン重合体(XAD2)を含む2相系モデルを作成し、基質としてナフタレン関連化合物を用いて種々の検討をした。1.Avicelを含むモデル系(Mn-ポルフィリン錯体/水素化ホウ素ナトリウム/Avicel)での結果。ナフタレンを基質とした場合、生成物はモノヒドロキシ体の1-ナフトール(68%)、2-ナフトール(31%)およびジヒドロキシ体(1%)の1.5-、1.6-、1.7-ナフタレンジオールであった。1-ナフトールを基質とした場合、1.5-、1.6-、1.7-を、2-ナフトールを基質とした場合、1.6-、1.7-、2.6-、2.7-ナフタレンジオールを主に検出した。このことから、ナフタレンの酸化は、ナフタレン→モノヒドロキシ体→ジヒドロキシ体の経路で進行する多段階の一原子酸素添加反応であることが示された。2.XAD2を含む2相系モデル(Mn-ポルフィリン錯体/水素化ホウ素ナトリウム/XAD2)での結果。(1)主生成物の1-と2-ナフトールの生成比は80:20となった(ミクロソーム系95:5、XAD2を含まない系70:30)。また、XAD2量に依存して1-ナフトールの割合が増大し、XAD2添加により、ミクロソーム系に類似することが示された。(2)基質濃縮性があり、低濃度基質反応においても有用性が認められた。(3)スーパーオキシドアニオン(O_2・)が生成していることが示され、また、O_2・の消去酵素であるスーパーオキシドジスムターゼ添加により反応性の低下が認められ、活性酸素種はO_2・であることが示唆された。(4)相関分配機構を有しており、また脂溶性環境下での反応(P-450反応)と同時に水溶性環境下での反応(酵素反応等)が可能であることが示された。相間分配機構をもつシトクロムP-450の化学モデルを考案することを目的として、基礎的研究を開始した。ポルフィリン化合物としてMn及びFeーポルフィリン錯体、電子伝達物質(還元剤)として水素化ホウ素ナトリウム及びチオール化合物、反応相溶媒として塩化メチレン、ベンゼン、酢酸エチル及びアセトニトリル、そして基質にはアセトアニリド(極性大)、ナフタレン(極性中)及びリノール酸エチル(極性小)を用い次の結果を得た。

1.アセトアニリド(0.1mmol)を基質とした場合:脂溶性担体スチレンジビニルベンゼン重合体(20mg)にアセトニトリルもしくは酢酸エチルを皮膜し、ヘミン(1.5μmol)を分配した反応相とシステインを用いて反応した時、5時間後、水相に少量のo-(約0.6μmol)及びp-(約0.4μmol)アセトアミノフェノールの生成をHPLCクロマトグラム上で認めた。Mn錯体及び他の有機溶媒では反応は進行しなかった。2.リノール酸エチル(4.5mmol)を基質とした場合:1相系化学モデルのMnーポルフィリン錯体(4μmol)/水素化ホウ素ナトリウム/アビセル系で反応を行い、数種の生成物を確認した。現在それらの構造を決めている。3.ナフタレン(0.1mmol)を基質とした場合:上記の1相系モデルで反応を検討した。反応性はFe錯体よりMn錯体(1.4μmol)が優れ(約15倍)、また反応溶媒は酢酸エチルが最も良く、以下ベンゼン>塩化メチレン>アセトニトリルであった。生成物はモノヒドロキシ体の1ーナフトール(68%)及び2ーナフトール(31%)、ジヒドロキシ体の1,5-及び1,6-ナフタレンジオール(1%)であった。1ーナフトールを基質とした場合、1,5-、1,6ーを、また2ーナフトールを基質とした場合、1,6-、2,6-、2,7-ナフタレンジオールを検出した。いずれの場合も、ジオール体より極性の高い化合物を検出した。以上から、本反応系においてナフタレン→モノヒドロキシ体→ジヒドロキシ体→高極性化合物の反応が進行していることが示唆された。今後、この反応を2相系に組入れ、さらに検討を進める。親水性および脂溶性の両反応場をもつ相間分配機構を有するシトクロムP-450の二相系化学モデルを作成することを目的とした。基質としてナフタレン関連化合物を選択し種々の検討した。脂溶性担体のスチレン-ジビニルベンゼン重合体(XAD-2、50mg)に脂溶性のMn-tetraphenylporphyrin(1,4mumol)を分配させ脂溶性反応場を作製し、親水相(分配相、2ml)として電子伝達物質(還元剤)の水素化ホウ素ナトリウム(530mumol)および基質(100mumol)を含む20-50%アセトニトリル水溶液を用いて反応することにより、P-450類似の反応性を示し、次の結果を得た。1.主反応生成物の1-および2-ナフトールの生成比は80:20となり、ミクロソームによる反応では95:5、XAD-2を取除いた系では薬70:30となった。またXAD-2量に依存して1-ナフトールの割合が増大する事が示され、XAD-2を添加し二相反応を行うことにより、ミクロソーム系に類似することが示された。また、XAD-2添加により反応性が増大した。2.基質濃縮性があり、低濃度の基質反応においても有用性が認められた。3.生成したナフトールの一部がフタル酸に分解された。このことから本モデル系においてスーパーオキシドアニオン(O_2^-)が生成していることが示唆された。4.活性酵素種を特定するため、種々のラジカル消去剤または酵素を添加し反応性を検討したところ、O_2^-の消去酵素であるスーパーオキシドジスムターゼの添加により反応性の低下が認められ、本モデル系において活性酸素種はO_2^-であることが示唆された。5.本モデルは相関分配機構を有しており、また脂溶性環境下での反応(P-450反応)と同時に親水性環境下での反応(酵素反応等)が可能であることが示された。これらの結果から、本モデル系でP-450の電子伝達系(水相〓反応相〓金属ポリフィン)などの反応機構の解析が可能であると思われる。
抗原変異の著しい病原体に対するＨＬＡ分子システムの可塑性と脆弱性

宿主HLAアリルとHIV-1感染症の免疫制御は強く相関する。HLA分子の抗原ペプチド結合領域の多型性が、提示する抗原やそれを認識するCTLの抗ウイルス機能を通じて、免疫制御に影響すると考えられている。一方、HLA-B拘束性CTLがHLA-A拘束性CTLよりも免疫制御に強く関与するなど、HLAアリル多型性では説明できない現象が知られている。我々は、NefのHLA発現抑制に着目し、もしNefがHLA分子種によって異なった活性を示すならば、この現象の一端を説明できるのではと考えた。この仮説を検証するため、HIV-1慢性感染者(46名)に由来するnef遺伝子をクローニングして、さまざまなHLA分子(HLA-A*24, HLA-B*35, HLA-Cw4)に対する発現抑制を解析した。感染者由来のNefは、HLA-B*35よりもHLA-A*24の発現を強く抑制し(p<0.001)、HLA-AとHLA-Bに対する発現抑制の活性比の中央値はおおよそ1.25であった。一方、HLA-Cw4の発現抑制は認められなかった。HLA-A*02とHLA-B*51を発現する別の細胞を用いたところ、HLA-A/HLA-B比は1.23とほぼ同等であった。Nef配列と機能の関連を統計学的に解析したところ、Nefの202番目のアミノ酸多型がHLA-A/HLA-B抑制比と強く相関していた(p<0.01)。SF2-Nefに変異を導入したところ、Tyr-202からGluへの変異では、HLA-A/HLA-B比は4に達した。HLA-AとHLA-Bの細胞質領域には共通した配列の違いがあり、報告されている立体構造では、Nef-202はその極めて近傍に位置していた。総合すると、NefはHLA-BよりもHLA-Aの発現をおおよそ20%程度強く抑制し、このHLA選択性にはNefの202番目のアミノ酸多型が関わることを明らかにした。26年度が最終年度であるため、記入しない。HLAクラスI分子は、病原体由来のペプチドを抗原として提示して、病原体に特異的な細胞傷害性T細胞(CTL)による免疫応答を制御している。しかしながら、病原体に特異的なすべてのCTLが必ずしも同レベルの免疫機能を有しているわけではない。HLA・ペプチド複合体は、CTLの機能的な制御にも積極的に関わっているのではないかと考え、研究を進めた。本年度は、HIV感染者の検体から、いくつかのHIV由来抗原ペプチドに特異的なCTLクローンを樹立して、抗原特異性と変異抗原に対する交差反応性を解析した。また、各CTLクローンおよびバルクCTL株から、抗原特異性を担うT細胞レセプター(TCR)をコードする遺伝子をクローニングした。この遺伝子をもとにレトロウイルスベクターを構築して、TCRを欠損した細胞に導入後、TCRの再構成を行った。そして、抗原変異と抗原認識にかかわるT細胞応答の関連性を解析したところ、重複したアミノ酸配列を有する3つの異なる抗原ペプチド(RPQVPLRPMTY, RPQVPLRPM, VPLRPMTY)に対して特異的なCTLでは、互いに交差反応するCTLと、アミノ酸の長さを明確に区別する2グループに分けられた。また、抗原ペプチドの各アミノ酸を他の19個のアミノ酸に置換したペプチドライブラリーで交差反応性を解析したところ、長さの異なる抗原に対する特異性の微妙な違いが、変異抗原に対する交差反応性のパターンに大きく影響することを明らかとした。

HLA-AとHLA-Bの細胞質領域には共通した配列の違いがあり、報告されている立体構造では、Nef-202はその極めて近傍に位置していた。総合すると、NefはHLA-BよりもHLA-Aの発現をおおよそ20%程度強く抑制し、このHLA選択性にはNefの202番目のアミノ酸多型が関わることを明らかにした。26年度が最終年度であるため、記入しない。HIV特異的なCTLの抗原特異性と交差反応性について、独自のTCR再構築系を用いることによって、新たな知見を得ることに成功し、2つの論文として報告することができた。今後は、HLA・抗原ペプチド複合体の動的な構造を解析して、T細胞レセプターと抗原ペプチドの動的な相互作用の解明に向けて、一歩ずつ研究を進めていきたい。まずは、一つの抗原ペプチドとHLAに限定して、動的構造の決定を共同研究をベースに進めていく。
エネルギ-に関する重点領域の総括的研究

「総括班」は「エネルギ-重点領域研究」を総括するとともに,「運営委員会」,「研究計画委員会」,「問題検討小委員会」及び「評価委員会」を置き,研究の企画・運営・評価を行ってきた.その成果は次のとおりである.a.「総括班」1.以下のように総括班会議を開催した.(1)第1回平成3年6月5日,霞山会館(1)平成3年度の「エネルギ-重点領域研究」の活動方針の検討(2)各研究班の平成3年度研究実施計画の審議(3)第3回エネルギ-重点領域研究講演会並びにCO_2問題討論会について検討(2)第2回平成3年10月1日,松江高専(1)各研究班の研究進捗状況報告ならびに討論(2)各研究班の平成4年度の研究計画報告ならびに討論(3)CO_2問題討論会について検討(3)第3回平成4年2月3日,霞山会館(1)平成3年度研究成果の検討(2)平成4年度研究計画の検討.2.「平成3年度研究計画概要」,「平成3年度研究成果概要」及びNewsletter Vol.5,no.14を刊行した.3.総括班連絡班代表会議では,次のような事項について主に審議・検討した.(1)各研究班の研究進捗状況ならびに平成3年度研究成果報告会開催について(2)平成4年度の研究計画についてb.「研究計画委員会」16課題の研究計画について検討した.c.「問題検討小委員会」(1)「エネルギ-と環境」では,地球規模のCO_2問題に焦点を絞り内外の研究成果の調査を行った.(2)「評価法」では,今後研究すべき課題を抽出すると共に,本重点領域研究の終結に当たっての自己評価の方法について検討した.d.「評価委員会」3名の評価委員が分担して各研究班の研究会,成果報告会等に参加し,研究の進め方,研究目的の達成度などをチェックすると共に今後の研究の実施及び計画の立案に助言を与えた.「総括班」は「エネルギ-重点領域研究」を総括するとともに,「運営委員会」,「研究計画委員会」,「問題検討小委員会」及び「評価委員会」を置き,研究の企画・運営・評価を行ってきた.その成果は次のとおりである.a.「総括班」1.以下のように総括班会議を開催した.(1)第1回平成3年6月5日,霞山会館(1)平成3年度の「エネルギ-重点領域研究」の活動方針の検討(2)各研究班の平成3年度研究実施計画の審議(3)第3回エネルギ-重点領域研究講演会並びにCO_2問題討論会について検討(2)第2回平成3年10月1日,松江高専(1)各研究班の研究進捗状況報告ならびに討論(2)各研究班の平成4年度の研究計画報告ならびに討論(3)CO_2問題討論会について検討(3)第3回平成4年2月3日,霞山会館(1)平成3年度研究成果の検討(2)平成4年度研究計画の検討.2.「平成3年度研究計画概要」,「平成3年度研究成果概要」及びNewsletter Vol.5,no.14を刊行した.3.総括班連絡班代表会議では,次のような事項について主に審議・検討した.(1)各研究班の研究進捗状況ならびに平成3年度研究成果報告会開催について(2)平成4年度の研究計画についてb.「研究計画委員会」16課題の研究計画について検討した.c.「問題検討小委員会」(1)「エネルギ-と環境」では,地球規模のCO_2問題に焦点を絞り内外の研究成果の調査を行った.(2)「評価法」では,今後研究すべき課題を抽出すると共に,本重点領域研究の終結に当たっての自己評価の方法について検討した.d.「評価委員会」3名の評価委員が分担して各研究班の研究会,成果報告会等に参加し,研究の進め方,研究目的の達成度などをチェックすると共に今後の研究の実施及び計画の立案に助言を与えた.
卵巣顆粒膜細胞表面に局在するレクチンの構造と機能に関する研究

卵巣顆粒膜細胞が成熟・分化すると、様々なホルモンおよび成長因子の受容体が発現する。これと平行して細胞膜表面にはシアル酸を含む糖脂質(ガングリオシド)が発現するが、受容体発現とは少し遅れる。このガングリオシドの細胞分化における生理的役割について解明するために、従来から仮説として提唱されているガングリオシドの糖鎖を認識する物質の探索を顆粒膜細胞の細胞膜で行った。Western Ligand Blotting法による結果、少なくとも3種類のタンパク質が糖鎖認識物質であることを明らかにした。分子量は14-kDa, 18-kDa, 35-kDaで、シアル酸認識タンパク質として報告されているものに比べると、比較的低分子である。さらに、14-kDa, 18-kDaタンパク質ではCa^<2+>, Mn^<2+>存在下で糖鎖とタンパク質の結合が高まるが、ヘパラン硫酸やヘパリンはその結合を抑制する。これら糖鎖認識タンパク質はCHAPSやトリトンなどの可溶化剤で、細胞膜から糖鎖認識の活性を保った状態で可溶化される。タンパク質の精製についてはさらに進行中である。現在のところ、この糖鎖認識タンパク質の細胞分化における生理的機能について、細胞認識の初期段階で機能していることの他は今だ不明である。しかし、細胞分化の後期では、ガングリオシドやその認識タンパク質は少なくとも細胞認識因子としては機能していない。
ミトコンドリア機能障害を標的とする難聴治療法の開発

In Silico解析の結果から、有毛細胞障害のメカニズムに関係している可能性が示唆される遺伝子を3つ(dck1、trib3、bin2)を特定した。これらの遺伝子に対するCRISPR/Cas9のcrRNAをそれぞれ2種類ずつデザインしノックアウトゼブラフィッシュ(KOZF)の作製を行なった。3つの遺伝子(dck1、trib3、bin2)をそれぞれノックアウトしたゼブラフィッシュに対して、ネオマイシンを投薬することにより、有毛細胞障害による難聴モデルゼブラフィッシュの作製を行った。F0世代によるPartial_KOZFのため、ばらつきはあるが、trib3_KOZFはノックアウトしていない個体よりも有意にネオマイシンによる有毛細胞障害を保護していた。trib3に関連した阻害薬を投薬し、ゼブラフィッシュに対する有毛細胞保護作用の評価を行った。本研究では、現在2型糖尿病治療に用いられているメトフォルミンを用いた。メトフォルミンはtrib3のネットワークに作用し、trib3の発現を抑制するという報告例があり、また糖尿病治療にも用いられているということから、ドラックリポジショニングも期待できるからである。結果、ネオマイシンとメトフォルミンを同時に投与したゼブラフィッシュは、ネオマイシンのみを投与した個体よりも、有意に有毛細胞に対する保護作用を確認できた。本研究の結果、ネオマイシンによる有毛細胞障害は、ミトコンドリア関連遺伝子trib3のネットワークを介し障害を引き起こしている可能性が示唆され、さらにtrib3を阻害するメトフォルミンが有毛細胞を保護的に作用したことより、新たな難聴治療薬候補となりうる可能性が示唆された。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。バイオインフォマティクス解析により同定したdck1,trib3,bin2の3つの遺伝子に対し、CRISPR/Cas9のcrRNAをそれぞれ2種類ずつ合成した。それぞれの遺伝子に対するworking solutionをゼブラフィッシュのアルビノ系統にインジェクションし、各遺伝子のノックアウトゼブラフィッシュ(F0世代、キメラ)を作製した。これらのCRISPR/Cas9が作用しているかどうかを試験するために、受精後1日齢(インジェクション後1日)の受精卵からゲノムを抽出し、ターゲット配列に対するプライマーを用いてPCRならびにアクリルアミド電気泳動を行い、ゲノムの切断効率をチェックした。結果それぞれの遺伝子におけるCRISPR/Cas9によるゲノムの切断を確認したため、CRISPR/Cas9は採用していると判断した。それぞれのノックアウトゼブラフィッシュ(F0世代、キメラ)に対し、ネオマイシンを投与し有毛細胞障害を引き起こした。Yo-Pro-1による有毛細胞の核染色によりネオマイシンによる有毛細胞障害を可視化し、イメージングを行なった。F0世代でキメラのためノックアウトによるバラつきがあり、有毛細胞障害に対する保護作用のばらつきがあったが、ネオマイシンによる有毛細胞障害をtrib3ノックアウトモデルは、ノックアウトしていない個体と比較して保護する傾向にあった。F0世代ではキメラによるばらつきがあるが、継代することでこのばらつきは安定するはずである。そこで、F1世代(ヘテロ)へ遺伝する個体を見つけ継代し、フェノタイプスクリーニングを行う予定である。F1世代(ヘテロ)に遺伝する個体を特定後、何塩基の欠損が起きているかをトータルシーケンス解析を用いて解析する予定である。これらのゲノムの切断効率をチェックした結果、それぞれの遺伝子におけるCRISPR/Cas9によるゲノムの切断を確認した。F1世代(ヘテロ)を作製するために交配を続けているが、次世代へ引き継ぐ個体が発見できていないため、この部分で当初の予定より遅れが出ている。ノックアウトゼブラフィッシュF0世代はまだまだ個体がいるため、早急に次世代へノックアウトを引き継ぐことができる個体を見つける。当初の予定通り、F0世代ではあるが、ノックアウトモデルに対し、ネオマイシンを投与し有毛細胞障害を引き起こし、Yo-Pro-1による核染色により有毛細胞障害を可視化し、イメージングを行なった。結果として、ネオマイシンによる有毛細胞障害をtrib3ノックアウトモデルは、ノックアウトしていない個体と比較して保護する傾向にあった。F1、F2でのイメージングによる効果が期待できる。

本研究の結果、ネオマイシンによる有毛細胞障害は、ミトコンドリア関連遺伝子trib3のネットワークを介し障害を引き起こしている可能性が示唆され、さらにtrib3を阻害するメトフォルミンが有毛細胞を保護的に作用したことより、新たな難聴治療薬候補となりうる可能性が示唆された。現在作製しているF0世代を用いてF1世代に遺伝する個体を特定する。F0世代に置いてネオマイシン投与による有毛細胞障害は保護作用を示した。F1世代以降へ継代をおこない遺伝子をヘテロまたはホモ化することで、個体間のばらつきを少なくすることを目的とし次世代作製を行う。次世代系統作製後にネオマイシンによる有毛細胞障害およびノックアウトモデルにおける保護作用をイメージングし、フェノタイプスクリーニングを行う。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
アミロスフェロイドによる内皮eNOS活性の抑制機構解明を目指した研究

脳血管アミロイド血症ではアミロイドβにより血管内皮機能が障害されるが、様々あるアミロイドβオリゴマーのいずれが原因かは明らかにされていない。本研究では非常に強い神経毒性を有するASPDに着目し、ASPDが血管内皮のeNOSに対して毒性作用を有するかを検討した。本研究ではASPDが細胞膜のNa+, K+-ATPasealpha 3に結合し、『ミトコンドリアでのROS遊離量の増加/PKC活性化/Thr495-eNOSリン酸化』および『ミトコンドリアでのROS遊離量の増加/eNOS単量体化』によりeNOSから遊離するNO量が低下し、血管機能が障害されることを明らかにすることに成功した。脳血管アミロイド血症はアミロイドβタンパクが脳微小血管内腔に沈着する病気である。本研究対象であるアミロイドβアセンブリー「アミロスフェロイド(ASPD)」はアルツハイマー病患者の脳内に蓄積することは報告されているが、脳血管内腔に沈着するかは明らかにされていない。そこでまず脳血管アミロイド血症が認められた患者死後脳の組織切片を用いてASPD抗体による組織免疫染色を実施した。その結果脳血管内腔にASPDの沈着が認められた。本研究では内皮細胞に特異的に発現する内皮型一酸化窒素合成酵素(eNOS)に注目し、ASPDによってeNOS活性がどの様に影響されるかを解明した。最初にラット胸部大動脈から血管リング標本を作成し、ASPD処置がeNOS活性に依存した血管弛緩能に影響するかを検討した。その結果ASPD処置血管リング標本ではカルバコールによる血管弛緩反応が抑制された。ASPDがどの様にして血管弛緩反応を抑制するかを明らかにするために、培養脳微小血管内皮細胞を用いてeNOS活性を測定すると、ASPDは内皮細胞からのNO遊離を抑制し、この細胞では非活性型(Thr495)のeNOSリン酸化体量が増加していた。次にASPDによる非活性型eNOSリン酸化体量増加の細胞内シグナル伝達経路を各種阻害薬やsiRNA法を用いて検討すると、Na+/K+-ATPaseα3サブユニット/プロテインキナーゼC経路が関与することが明らかとなった。平成28年度の研究ではASPDがヒトの脳微小血管に沈着し、Na+/K+-ATPaseα3サブユニット/プロテインキナーゼC経路を介して不活性化型eNOSリン酸化体量を増加することで、血管弛緩能が障害される可能性を示唆する結果が得られ、以上の研究結果からASPDは脳血管アミロイド血症での血管機能障害の原因の一端となっている可能性が考えられる。当初予定していた平成28年度の実験計画では、1.)ASPDの処置により脳微小血管内皮細胞でeNOSの活性が抑制されるか、2.)ASPDはeNOS活性体をどの様に抑制するのか(eNOSリン酸化体量の変化・活性調節分子との相互作用変化・NOを遊離するeNOS量の変化の3つから評価)、3.)ASPDによるeNOS活性の低下は血管組織レベルで血管弛緩能までをも抑制するか、を明らかにすることを目的としていた。平成28年度の実験では、培養脳微小血管内皮細胞にASPDを添加することでeNOS活性の指標であるNO遊離量が減少することを明らかにし(計画1.達成)、このeNOS活性の低下が不活性型(Thr495)のeNOSリン酸化体量増加によることも見いだした(計画2.一部達成)。さらにはASPDによる内皮細胞でのeNOS活性の低下が、血管組織(血管リング標本)での血管弛緩能を抑制することも明らかにした(計画3.達成)。加えて平成29年度の実験予定であったASPD受容体の特定と不活性型eNOSリン酸化体量増加の細胞内シグナル伝達経路のそれぞれにNa+/K+-ATPaseα3サブユニットとプロテインキナーゼCが関与することまで明らかにした。一方でASPDによるeNOS活性の低下に、活性調節分子との相互作用低下が関与するか、NOを遊離するeNOS2量体が活性酸素種を遊離するeNOS1量体へ乖離しているか、は明らかにすることができなかった(計画2.一部未達成)。以上の研究進捗状況から、平成28年度の研究はおおむね順調に進展していると判断した。前年度までの研究で、アミロイドβオリゴマー「アミロスフェロイド(ASPD)」が脳微小管血管内皮細胞のNa+/K+-ATPase α3サブユニット(NAKα3)に結合し、その後活性化したプロテインキナイーゼC (PKC)によるリン酸化により内皮型一酸化窒素合成酵素(eNOS)が抑制される機構を明らかにした。最終年度ではNAKα3からPKCまでのシグナル伝達経路の解明に取り組んだ。NAKα3からPKCまでの経路を各種試薬および阻害薬により検討した結果、過去に報告された各種メカニズムは関与せず、当該経路にはASPD刺激により増加したミトコンドリアでのROS遊離が関与することを申請者は発見した。平行してASPDによるeNOS二量体の乖離作用についても検討し、培養脳微小管血管内皮細胞においてASPD刺激によりeNOSの一量体への乖離が促進されることを発見した。eNOS単量体化はROSにより促進されることから、ミトコンドリアでのROS遊離がeNOS単量化の原因と考えられる。

本研究を通して申請者は「APSDがヒトの脳微小血管に沈着する」「ASPDはヒト脳微小血管内皮の細胞膜NAKα3に結合し、ミトコンドリアROS/PKC経路を介してeNOSをリン酸化、およびミトコンドリアROSを介してeNOSを単量体化し、eNOSを不活性化する」「血管内皮でのASPDによるeNOS不活性化は、血管弛緩能を抑制し、収縮能を増強する」ことを明らかにし、これまで明らかにされていなかった脳アミロイド血管症での血管内皮傷害の原因となる物質の一つを特定し、その毒性と作用機序を解明することに成功した。脳アミロイド血管症には未だ効果的な治療薬が開発されておらず、また本疾患は様々な病気の増悪因子としても働くことから、本研究成果を元に、将来的な治療医薬品の開発に繋がるものと期待する。脳血管アミロイド血症ではアミロイドβにより血管内皮機能が障害されるが、様々あるアミロイドβオリゴマーのいずれが原因かは明らかにされていない。本研究では非常に強い神経毒性を有するASPDに着目し、ASPDが血管内皮のeNOSに対して毒性作用を有するかを検討した。本研究ではASPDが細胞膜のNa+, K+-ATPasealpha 3に結合し、『ミトコンドリアでのROS遊離量の増加/PKC活性化/Thr495-eNOSリン酸化』および『ミトコンドリアでのROS遊離量の増加/eNOS単量体化』によりeNOSから遊離するNO量が低下し、血管機能が障害されることを明らかにすることに成功した。今後の平成29年度の研究では脳微小血管由来の内皮細胞を用いてASPDによる不活性化型eNOSリン酸化体量増加の細胞内シグナル伝達経路の詳細を明らかにする。平成28年度の実験ではプロテインキナーゼCの関与まで明らかにすることができたが、そこからさらにASPD受容体Na+/K+-ATPaseα3サブユニットからどの様な細胞内シグナル伝達経路を介してプロテインキナーゼCを活性化するかに焦点をあてて研究を進める。Na+/K+-ATPaseの阻害薬であるウアバインを用いた研究では、ウアバイン処置によりN+/K+-ATPaseから様々な細胞内シグナル伝達系が活性化することが報告されており、Na+/K+-ATPaseからSrcを介した上皮成長因子受容体へのトランスアクティベーションや、NADPHオキシダーゼ活性化による活性酸素種の遊離、細胞内Na+濃度上昇に伴う細胞内Ca2+濃度の上昇などが報告されている。本研究でもまずはこれら細胞内シグナル伝達経路がASPDによるプロテインキナーゼC活性化に関与するかを検討し、ASPDによる不活性型eNOSリン酸化機構の解明に努める。上記の研究に加え、平成28年度の研究で達成できなかった、ASPDがeNOSとその活性調節分子との相互作用を変化させるか、eNOS 2量体がeNOS 1量体に乖離するかについても検討し、これら分子機構がASPDによるeNOS活性の抑制にどの様に影響するかを網羅的に検討する。循環器薬理
バラクタ装荷周波数可変マルチバンド平面アンテナの研究

本研究の目的はマルチバンド平面アンテナである多リング形マイクロストリップアンテナの素子上にバラクタダイオードを直接装荷することにより、複数の周波数で利用でき、かつ、電子的な共振周波数の制御を可能とする新しい平面アンテナを提案し、その諸特性を明らかにすることである。平成30年度は二層構造の誘電体基板を用いたバラクタ装荷周波数可変多リング形マイクロストリップアンテナの周波数制御特性および放射特性について検討を加えた。本アンテナは二層の誘電体基板により構成され、上側の基板にはリング形マイクロストリップアンテナが複数配置され、下側の基板にはリング形素子を励振するためのL字形の給電プローブが設置される。各々のリング形素子上に2個のバラクタダイオードが装荷され、バラクタには地導体背面に配置されたバイアス回路からビアを介して直流の逆バイアス電圧が印加される。バイアス電圧を変化させるとバラクタの容量値が変化するため、リング形素子の共振周波数を制御することができる。そこで、リング形素子を2素子配置した2周波動作の周波数可変平面アンテナを設計・試作した。設計周波数は4GHz及び5GHz近傍とし、アンテナ素子の供試基板には比誘電率2.6、厚さ1.2mmのテフロングラスファイバー基板を用いた。各リング形素子のバイアス電圧を010Vの範囲で変化させたところ、各リング形素子の共振周波数を比帯域約20%の範囲で変化できること、各リング形素子の共振周波数はバイアス電圧によってほぼ独立に制御されることが明らかにされた。また、利得3 dBi以上を示す比帯域幅は約10%であること、周波数によらず放射パターンは安定した単向性が得られることが示された。以上のことから、二層構造の誘電体基板を用いたバラクタ装荷多リング形マイクロストリップアンテナは周波数可変平面アンテナとして良好な特性を示すことが明らかにされた。平成30年度の研究計画は、二層構造の誘電体基板を用いたバラクタ装荷周波数可変多リング形マイクロストリップアンテナを設計し、その周波数制御特性および放射特性を明らかにすることであった。リング形素子にバラクタダイオードを装荷するとアンテナの入力インピーダンスが変化し、給電線路との整合特性が悪化することが予想されたが、Lプローブの寸法を適切に設定することにより、バラクタダイオードによりリング形素子の共振周波数を変化させた場合においても給電線路との整合特性を良好に保つことが可能となった。その結果、一般に平面アンテナの比帯域は12%程度であるが、バラクタダイオードのバイアスを変化させることにより、反射量-10 dB以下かつ利得3 dBi以上の比帯域は約10%が得られることが示された。また、それぞれのリング形素子に印加されたバイアス電圧により、複数のリング形素子の共振周波数をほぼ独立して制御可能であること、共振周波数を変化させても安定した放射パターンが得られることも明らかにされた。これらの特性は周波数制御マルチバンド平面アンテナとして大変良好であり、本年度の研究の進捗状況は当初の目標を達成し、十分な成果が得られた。今後の研究の推進方策は、はじめに二層構造の誘電体基板を用いたバラクタ装荷周波数可変多リング形マイクロストリップアンテナを一層の誘電体基板で実現することである。給電用のLプローブをリング形のアンテナ素子と同一面に設置し、リング形素子とLプローブの整合が得られるように、Lプローブの寸法及びLプローブとリング形素子の間隔を調整する。誘電体基板を一層とすることで構造が簡素となり、加工が容易となる。この誘電体基板を一層とした場合のアンテナの周波数制御特性および放射特性を明らかにする。次に、アンテナの構成をさらに簡易にするため、バイアス回路の削減について検討する。多リング形マイクロストリップアンテナの各リング形素子にバラクタダイオードを装荷してそれぞれの共振周波数を制御するには、リング形素子の個数に応じてバイアス回路も複数配置する必要がある。バラクタダイオード1個に対して正負の2個のバイアス回路が必要となるが、このうち負極側のバイアス回路をリング形素子と地導体を接続するビアに置き換えて、ビアをリング形素子の零電位面に設置することにより、負極側のバイアス回路を削減することができる。つまり、バイアス回路の個数を半減させることが可能となる。バイアス回路を削減した場合のバラクタ装荷周波数可変多リング形マイクロストリップアンテナの周波数制御特性および放射特性を明らかにする。さらに、リング形素子と地導体を接続するビアは短絡素子として動作するため、リング形素子の面積を半分に削減することができると考えられる。つまり、リング形素子と地導体を接続するビアによりアンテナの小形化が可能となる。一般にアンテナの小形化は動作帯域の減少や利得の低下が懸念される。そこで、リング形素子の面積を半分としたバラクタ装荷周波数可変多リング形マイクロストリップアンテナの諸特性についても同様に評価する。