hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
自然免疫におけるリポ多糖認識の分子基盤

カブトガニの顆粒細胞は、グラム陰性菌のリポ多糖(LPS)に鋭敏に反応し、顆粒内の生体防御蛋白質を体液中へ分泌する。この分泌反応は、細胞質に存在する三量体G蛋白質を介したシグナル伝達によって引き起こされることが推定されていたが、詳細な分子メカニズムは不明なままであった。そこで本研究では、LPS認識およびシグナル伝達に関与する分子の同定を目的として研究を行なった。前年度までに、この分泌反応に関与すると考えられるG蛋白質のαサブユニット(Giα)2種類のcDNAクローニングに成功した。これらの分子がLPSシグナルの伝達に関与していること確かめるために、カブトガニ顆粒細胞を用いたRNAi実験系を構築した。実験の結果、2つのGiαのうちのひとつ(Giα1)をノックダウンすると、顆粒細胞のLPSに対する感受性が低下する結果が得られた。一方、顆粒細胞表面にはLPSによって活性化されるプロテアーゼ前駆体(C因子)が存在しており、LPS受容体として機能していると考えられている。C因子に対する抗体で顆粒細胞を免疫染色したところ、顆粒細胞の特定の領域がパッチ状に染色された。この結果は、C因子がコレステロールを介してマイクロドメインに結合しているという、これまでの仮説を強く支持するものである。前年度に報告したTachyplesinによる顆粒細胞の分泌反応増幅機構を含め、本研究ではカブトガニ顆粒細胞によるリポ多糖認識の分子基盤を解明することができた。カブトガニ顆粒細胞は、グラム陰性菌の表層成分であるリポ多糖(LPS)に鋭敏に反応し、顆粒内の生体防御蛋白質を体液中へ分泌する。この分泌反応には、細胞質に存在する三量体G蛋白質が関与していると推定されていたが、細胞表面のLPS受容体をはじめ、詳細な分子メカニズムに関しては不明なままであった。顆粒細胞表面には、LPSにより活性化されるプロテアーゼFactorCが存在する。さらに、顆粒細胞表面には、LPSによって活性化された活性型FactorCによって切断を受け、そのシグナルを細胞質内のG蛋白質に伝達するG蛋白質共役型受容体(Proteinase activated receptor : PAR)が存在していると推定される。これまでに、RT-PCRによりカブトガニ顆粒細胞のcDNAからLPSシグナルの伝達に関与すると推定される三量体G蛋白質のαサブユニット(Giα)のクローニングに成功した。一方で、LPSにより誘起される分泌反応によって体液中に分泌される抗菌ペプチドTachyplesinが、分泌反応の増幅に関与していることを明らかにした。シグナル伝達の阻害剤を用いた実験から、TachyplesinはLPSと同様に三量体G蛋白質を介したシグナル伝達経路によって分泌反応を誘起すると推定される。表面プラズモン共鳴センサーを用いた解析では、TachyplesinはG蛋白質と直接相互作用する。したがって、Tachyplesinは受容体非依存的に三量体G蛋白質を活性化することで、顆粒細胞の分泌反応を増幅していると考えられる。Tachyplesinによる分泌反応増幅に関する研究は、学術誌FEBS Journalに報告した。
血管内皮由来の平滑筋収縮物質および弛緩物質の作用機作に関する研究ー細胞内Ca量および情報伝達系への作用ー

血管内皮細胞からは内皮依存性弛緩物質(EDRF)、内皮依存性収縮物質(EDCF)、内皮依存性過分極物質(EDHF)およびプロスタサイクリン(PGI_2)などが産生され、血管の機能調節に重要な働きをしていると考えられている。特に、近年発見させたEDCFの一つであるエンドセリンは血管平滑筋を収縮させるだけでなく、内皮細胞にも作用してEDRFを放出させることが知られており、これらの相互作用の生理的意義についても多くの注目を集めている。そこで、本研究ではカルバコ-ルやエンドセリンなどのEDRFを産生させる作動薬を用いて、血管内皮細胞からのEDRF遊離機構における細胞内遊離Ca^<2+>([Ca^<2+>]_i)の役割を明らかにするため、血管内皮細胞あるいは平滑筋細胞の[Ca^<2+>]_i変化と平滑筋収縮の変化をCa^<2+>蛍光指示薬fura-2を用いて経時的に同時測定した。カルバコ-ル、ヒスタミン、エンドセリン1および3はいずれも内皮細胞の[Ca^<2+>]_iを増加させるが、カルバコ-ルとヒスタミンは[Ca^<2+>]_iの増加が持続するのに対して、エンドセリンによる[Ca^<2+>]_iの増加は一過性であった。この内皮細胞の[Ca^<2+>]_i動態はノルエピネフリン収縮に対する内皮依存性の弛緩作用とよく対応し、カルバコ-ルおよびヒスタミンは持続的な収縮抑制を生じるが、エンドセリンによる収縮抑制作用は一過性であった。さらに外液のCa^<2+>を除去した実験系から、これらの内皮細胞の[Ca^<2+>]_iの増加は小胞体からのCa^<2+>遊離と外液からのCa^<2+>流入によることが明かとなった。さらにCa^<2+>チャンネル阻害薬であるベラパミルは内皮細胞の[Ca^<2+>]_iの増加にほとんど影響しなかったことから外液からのCa^<2+>流入は電位依存性Ca^<2+>チャネルを介していないことが示唆された。N^Gモノメチル-L-アルギニン(LNMMA)はL-アルギニンからのNO産生を阻害することが知られているが、カルバコ-ル、エンドセリン1および3による内皮依存性弛緩作用に対して内皮細胞の[Ca^<2+>]_iの増加には影響せずに抑制した。以上のことから内皮細胞からのEDRF遊離には内皮細胞の[Ca^<2+>]_iの増加が必要であり、この[Ca^<2+>]_iは小胞体からのCa^<2+>遊離と電位依存性Ca^<2+>チャネル以外のCa^<2+>流入経路を介した外液からのCa^<2+>流入に依存していることが明らかにされた。また、EDRFの本体であると考えられているNOの合成系を阻害するアルギニンの誘導体LNMMAは、作動薬による内皮細胞の[Ca^<2+>]_iの増加には影響せずに、直接NOの合成系を抑制することにより内皮依存性の平滑筋収縮抑制を阻害することが示唆された。

N^Gモノメチル-L-アルギニン(LNMMA)はL-アルギニンからのNO産生を阻害することが知られているが、カルバコ-ル、エンドセリン1および3による内皮依存性弛緩作用に対して内皮細胞の[Ca^<2+>]_iの増加には影響せずに抑制した。以上のことから内皮細胞からのEDRF遊離には内皮細胞の[Ca^<2+>]_iの増加が必要であり、この[Ca^<2+>]_iは小胞体からのCa^<2+>遊離と電位依存性Ca^<2+>チャネル以外のCa^<2+>流入経路を介した外液からのCa^<2+>流入に依存していることが明らかにされた。また、EDRFの本体であると考えられているNOの合成系を阻害するアルギニンの誘導体LNMMAは、作動薬による内皮細胞の[Ca^<2+>]_iの増加には影響せずに、直接NOの合成系を抑制することにより内皮依存性の平滑筋収縮抑制を阻害することが示唆された。
三次元多層細胞構築による動脈硬化における炎症の慢性化機構の解明

本研究は、新規実験系「三次元多層細胞」を構築して動脈硬化の病態を解明し、効果的な治療の基礎を確立することを目的とした。ラットの新生仔の大動脈から単離した血管平滑筋細胞を用い、フィブロネクチンとゼラチンの細胞表面の薄膜形成により7層の三次元血管モデルを構築した。7層の積層構造と弾性線維の形成が確認され平滑筋の分化度が高いことが明らかになった。さらに、三次元平滑筋細胞積層体にマクロファージが浸潤し弾性線維を分解している様子をとらえることができた。本研究による三次元血管モデルは血管疾患解明の新たなツールとなることが期待される。[研究目的]新規実験系「三次元多層細胞」を構築して動脈硬化の病態を解明し、効果的な治療の基礎を確立することを目的とする。[実験手法]三次元積層体の構築:ウィスターラットの新生仔の大動脈から単離した血管平滑筋細胞を用いた。フィブロネクチンとゼラチンの細胞表面の薄膜形成により7層の三次元血管モデルを構築した。10%もしくは1%のFBSを含有したDMEM, DMEM/F-12を用い、培地条件が弾性線維の形成に与える影響を検討した。弾性線維の染色・定量:エラスチカ・ワンギーソン染色を行い、ソフトウェアを用いて、輝度抽出により定量した。また、既存の三次元細胞培養としてスフェロイドを平滑筋細胞で作成し、弾性線維や平滑筋の分化の評価を行った。さらに、三次元平滑筋細胞積層体にマクロファージに分化させた単球系細胞株を共培養して、マクロファージの平滑筋細胞体への影響を検討した。[結果]培養液の検討と弾性線維の形成:DMEM/F-12により培養された三次元血管モデルでは7層の構造が形成されなかった。一方、DMEMにより培養されたものでは7層の積層構造と弾性線維の形成が確認された。1%のFBSの条件では10%と比較し、弾性線維の形成が有意に増加した。1%の条件では、弾性線維の構成分子のうちelastinとfibrillin-2のmRNA発現が有意に高かった。平滑筋形質マーカーの発現:単層の細胞と比較し、三次元血管モデルにおいては収縮型の平滑筋マーカーであるSM1のタンパク発現が有意に多く、合成型のマーカーであるSMembの発現が少なかった。また、三次元平滑筋細胞積層体にマクロファージが浸潤し弾性線維を分解していることを、免疫染色でとらえることができた。[結論]弾性線維を含有する三次元平滑筋細胞体を作製することができた。この三次元血管モデルは血管疾患解明の新たなツールとなることが期待される。[研究目的]新規実験系「免疫-内皮-平滑筋細胞からなる三次元多層細胞」を構築して動脈硬化の病態を解明し、効果的な治療の基礎を確立することを目的とする。初年度として、大動脈平滑筋を用いた3次元血管モデルにおける弾性線維形成、平滑筋細胞の形質の評価を行った。[実験手法]3次元積層体の構築:ウィスターラットの新生仔の大動脈から単離した血管平滑筋細胞を用いた。フィブロネクチンとゼラチンの細胞表面の薄膜形成により7層の3次元血管モデルを構築した。培養液:10%もしくは1%のFBSを含有したDMEM, DMEM/F-12を用い、培地条件が弾性線維の形成に与える影響を検討した。一方、DMEMにより培養されたものでは7層の積層構造と、弾性線維の形成が確認された。1%のFBSの条件では10%と比較し、弾性線維のアスペクト比(長軸の長さ/単軸の長さ)が有意に大きかった。平滑筋形質マーカーの発現:単層の細胞と比較し、三次元血管モデルにおいては収縮型の平滑筋マーカーであるSM1のmRNA発現が有意に多く、合成型のマーカーであるSMembの発現が少なかった。また、三次元血管モデル内では筋線維や収縮に関連するタンパクが発現していることが免疫染色により確認された。[結論]1%FBS/DMEMの培養条件は三次元血管モデルにおける弾性線維の観察に適している。また平滑筋細胞は三次元構築によって、より生体組織に近い性質を獲得する。

近年、血管壁の慢性炎症が動脈硬化の主体であると認識され、免疫細胞と内皮細胞の相互作用を中心に研究が進められてきたが、血管壁の大半を占める平滑筋細胞の関与を抜きには病態の正しい理解は得られないと考えられる。申請者は、プロスタグランディンE受容体EP4シグナルによる平滑筋細胞の形質転換が、血管壁の炎症を慢性的に持続させ動脈硬化に至る、という新たな視点に立った仮説を検証するために新規実験系「免疫-内皮-平滑筋細胞からなる三次元多層細胞」を構築することを目的としている。初年度として、血管壁の弾性線維の構築と評価を確立することができた。また、平面培養に比べて、生体内の血管に近い分化度を有する平滑筋細胞の表現型を維持することができた。これらの結果は、現在論文投稿中(ATVB, 2013, May)である。当初に予定していた、内皮細胞の検討には至っておらず、計画を完全には実施できなかったが、血管の大部分を占め、動脈硬化の温床となる平滑筋細胞と細胞外基質についての条件検討が終了できたことより、本研究はおおむね順調に実施できていると考えられる。初年度の結果を踏まえ、適切な条件で培養された積層細胞に内皮細胞、単球細胞を組み入れた3次元細胞体を構築し、各因子の動態を薬物によって評価する。1.サイトカインや流速に対する内皮細胞の活性化の検討:動脈硬化において重要なサイトカイン(TNFalpha, IL-1)や酸化LDLによって内皮細胞が活性化するかどうかをICAM1, E-selectinなどの発現を通して検討する。内皮細胞はCD31をマーカーとして免疫沈降またはFACSで採取する。2.単球の内皮細胞への接着と内皮細胞下層への浸潤の検討:単球に蛍光色素を標識し、サイトカイン(TNFalpha, IL-1)や酸化LDLで内皮細胞を活性化させたときの細胞の接着能の亢進と、単球の内皮細胞下層への浸潤を、固定した三次元多層細胞の断面で免疫組織染色を行って検討する。3.EP4刺激により形質転換した平滑筋細胞層が内皮細胞を活性化するかを検討:EP4を過大発現させた平滑筋細胞を三次元多層細胞に用いて内皮細胞の活性化をICAM1, MCP1, E-selectinをマーカーとして検討する。さらに単球が内皮細胞に接着し、内皮細胞下層へ浸潤するかどうかを検討する。4.EP4刺激により形質転換した平滑筋細胞層が脂質の沈着を促進するかを検討:同様に平滑筋細胞のEP4シグナルを活性化させ、培養液中にLDLを添加し、平滑筋層へのLDLの沈着がコントロールに比べて亢進するかを検討する。EP4刺激によるbiglycan, versican, decorinの産生も計測する。5.EP4刺激が平滑筋層でのマクロファージの活性化を亢進するかを検討:EP4刺激が単球を内皮細胞下へ浸潤させることが確認できれば、浸潤した単球が活性化型のマクロファージに変化するかどうかを検討する。該当なし
コンドロイチン/デルマタン硫酸の硫酸化を担う硫酸基転移酵素群の生物学的意義の解明

硫酸化グリコサミノグリカン糖鎖の一群に分類されるコンドロイチン硫酸/デルマタン硫酸(CS/DS)は形態形成や細胞間相互作用など生命活動に必須な役割を果している。最近のin vitroでの研究から、CS/DSの特定の硫酸化構造がその生物機能発現に重要であることがわかってきた。本研究では、CS/DSの特異的硫酸化構造と生物機能との相関をin vivoで明らかにするため、CS/DSの硫酸化を触媒する硫酸基転移酵素に焦点を当て、分子生物学的解析を行なった。(1)脊椎動物のCS/DSにおいて、主要な硫酸化修飾構造であるGalNAcの4位の硫酸化を担う硫酸基転移酵素の一つであるC4ST-1の機能をアンチセンス法によりゼブラフィッシュ胚でノックダクンし、その表現型を解析した。C4ST-1に特異的なアンチセンスモルフォリノオリゴをゼブラフィッシュに導入した胚(C4ST-1モルファント)は、体軸や尾部が曲がったり、ねじれたりする形態異常を示した。受精後48時間目のC4ST-1モルファントよりグリコサミノグリカン糖鎖画分を調製し、CS/DSの二糖組成分析を行った結果、野生型胚由来のCS/DSと比較して、GalNAcの4位が硫酸化された二糖の割合は顕著に減少していた。従って、C4ST-1モルファントで観察された形態異常は、CS/DS鎖中のGalNAcの4位の硫酸化の低下、もしくはCS/DSの構造変化により引き起こされた可能性が強く示唆された。(2)これまでの研究から、CS/DSハイブリッド糖鎖には、神経突起伸長促進作用や種々の増殖因子と強い結合親和性を持つことが明らかにされている。しかし、そのように機能的なDS構造をもつ糖鎖が、哺乳類の脳のどの領域に発現しているかは不明である。そこで、マウスの生後発達段階における硫酸基転移酵素群の発現をin situ hybridizationにより調べると共に、脳切片を用いたCS/DSの二糖組成分析を行なった。その結果、種々の硫酸基転移酵素のうち、DS鎖の生合成に関わる2種類の硫酸基転移酵素(D4ST-1とUST)が小脳に強く発現していることを見出した。二糖組成解析からも、小脳には他の領域に比べ、DSに特徴的な二糖単位が多く含まれていることがわかった。従って、DS鎖が小脳の神経回路網の形成に深く関与していることが示唆された。ゼブラフィッシュ胚におけるコンドロイチン硫酸/デルマタン硫酸(CS/DS)の硫酸化修飾と機能との相関を解析するに当たり、これまでゼブラフィッシュ胚よりCS/DSのGalNAcの4位の硫酸化に関わる硫酸基転移酵素(C4ST-1、C4ST-2、D4ST-1)遺伝子の他、ウロン酸の2位の硫酸化に関わるDS/CS2ST (UST)遺伝子をクローニングした。組換え酵素を用いたin vitrでの活性測定により、それぞれがヒトの当該遺伝子産物と類似した基質特異性を示すことがわかった。これらの結果に基づき、単離した各遺伝子に対するアンチセンスモルフォリノオリゴを作製した。ゼブラフィッシュの受精後48時間胚より、グリコサミノグリカン糖鎖画分を調製し、CS/DSの二糖組成分析を行った結果、他の脊椎動物と同様に、ゼブラフィッシュ胚由来のCS/DSにおいてもGalNAcの4位が硫酸化された構造が主要修飾構造であることが判明した。ジ硫酸化二糖単位としては、ウロン酸2位とGalNAcの6位が硫酸化された二糖Dユニットが1%程度の割合で含まれていることも分かった。上記の結果を踏まえ、まず、CSのGalNAcの4位の硫酸化を主に担うC4ST-1のゼブラフィッシュ胚における発現をwhole-mount in situ hyblidizationにより解析した。C4ST-1 mRNAは脊索や体節をはじめ、脳、ヒレ原基などにおいて時間的空間的に制御された発現パターンを示した。野生型胚をコンドロイチン4硫酸(CS-A)を強く認識する抗CS抗体2H6で免疫染色すると、脊索とその周囲が強く染色されたが、C4ST-1モルファントでは、その2H6による染色性は消失していた。引き続き、その原因の分子メカニズムを解明すべく、特異的分子マーカーなどを用いたマーカー解析を行っている。

C4ST-1に特異的なアンチセンスモルフォリノオリゴをゼブラフィッシュに導入した胚(C4ST-1モルファント)は、体軸や尾部が曲がったり、ねじれたりする形態異常を示した。受精後48時間目のC4ST-1モルファントよりグリコサミノグリカン糖鎖画分を調製し、CS/DSの二糖組成分析を行った結果、野生型胚由来のCS/DSと比較して、GalNAcの4位が硫酸化された二糖の割合は顕著に減少していた。従って、C4ST-1モルファントで観察された形態異常は、CS/DS鎖中のGalNAcの4位の硫酸化の低下、もしくはCS/DSの構造変化により引き起こされた可能性が強く示唆された。(2)これまでの研究から、CS/DSハイブリッド糖鎖には、神経突起伸長促進作用や種々の増殖因子と強い結合親和性を持つことが明らかにされている。しかし、そのように機能的なDS構造をもつ糖鎖が、哺乳類の脳のどの領域に発現しているかは不明である。そこで、マウスの生後発達段階における硫酸基転移酵素群の発現をin situ hybridizationにより調べると共に、脳切片を用いたCS/DSの二糖組成分析を行なった。その結果、種々の硫酸基転移酵素のうち、DS鎖の生合成に関わる2種類の硫酸基転移酵素(D4ST-1とUST)が小脳に強く発現していることを見出した。二糖組成解析からも、小脳には他の領域に比べ、DSに特徴的な二糖単位が多く含まれていることがわかった。従って、DS鎖が小脳の神経回路網の形成に深く関与していることが示唆された。
高精度古気候復元に向けたデータ同化手法開発

本研究は、情報が限られる古気候のなかで情報を最大限活かし、これまでにない精度で古気候を復元するためのデータ同化手法の開発を目的とする。本年度はオフラインデータ同化手法の高度化に着手した。具体的には、Running-In-Place (RIP)を実装し、これを評価した。RIPは、数値天気予報において、データ同化サイクルを開始してから誤差が十分に小さくなるまでのスピンアップ時間を短くするために提案された手法である。通常のデータ同化では同じ観測は一度しか同化しないが、RIPは複数回同化する。予報アンサンブルが十分に観測に拘束されていない場合に有効な手法であり、海面水温のみで大気を拘束するAMIP型ランで構成されたアンサンブルを用いるオフラインデータ同化には有効であると期待できる。昨年度に引き続き、大気モデルには簡易気候モデルであるSPEEDYを用い、データ同化手法にはアンサンブルカルマンフィルタ(EnKF)を用いた。観測はPAGEs (2013)の観測分布を模した地表気温の年平均値である。RIPを用いた結果、地表気温の二乗平均平方根誤差(RMSE)が約4%減少し、空間パターンのアノマリ相関(ACC)が0.55から0.63に改善した。また、RMSE/ACCが最小/最大になるのに要する繰り返し同化回数は7回/6回であった。観測誤差に対する感度、およびEnKFが想定する「観測誤差の誤差」に対する感度を調査したところ、得られる改善率や必要な繰り返し同化回数は変化するものの、改善傾向は共通して見られた。RIPは、オフラインデータ同化の精度をロバストに改善する手法であると言えるだろう。一方、モデルにバイアスがある場合、RIPによりACCの悪化が観察されたため、モデルバイアス補正は必須であることも示唆された。昨年度の「今後の研究の推進方策」の通り、オフラインデータ同化手法を改良する研究を進めることができた。一方で、フル海洋モデルを用いたオンラインデータ同化手法開発は、研究に着手したものの、まだ十分な成果は得られていない。以上を鑑みて、達成度としてはおおむね順調に進展していると判断した。今年度の研究を遂行していく中で、オフラインデータ同化をさらに改善するいくつかの着想を得た。今年度に引き続き、来年度もオフラインデータ同化手法の高度化に取り組む。また、本年度に達成できなかったフル海洋モデルを用いたオンラインデータ同化手法開発にも引き続き取り組み、引き続き本課題の目的である「高精度古気候復元に向けたデータ同化手法開発」の達成を目指す。既存の古気候データ同化手法(オフラインデータ同化)は統計的復元の枠を出なかったが、本研究では力学系理論と統計理論の双方に基づいた同化手法(オンラインデータ同化)の開発を目指す。瞬時値の同化であれば、オフラインデータ同化よりもオンラインデータ同化のほうが優れていることは明らかである。どの程度の時間解像度であればオンラインデータ同化が優れているか、様々な時間解像度の観測値を同化することで調査した。この結果、大気については、10日平均値ではオンラインデータ同化が優れていて、1か月平均値ではほぼオフラインデータ同化と同等の精度になることが分かった。一方、海洋については、3か月平均値であってもオンラインデータ同化が優れていた。これは海洋が大気に比べて長いメモリを持つことによる。予測可能性を考慮すると、スラブ海洋モデルではなくフル海洋モデルを用いることで、海洋についてはオンラインデータ同化の有意性はさらに増すことが期待できる。当初の計画通り、簡易モデルを用いたデータ同化手法の検討に取り組んだ。現在、既存のオンラインデータ同化およびオフラインデータ同化の比較を終えており、達成度としてはおおむね順調に進展していると言えるだろう。ただし、検討するオンラインデータ同化手法については、当初計画していた変分法や粒子フィルターは計算コストや実装コストの面から現実的でないと判断し、これを除外した。

一方、モデルにバイアスがある場合、RIPによりACCの悪化が観察されたため、モデルバイアス補正は必須であることも示唆された。昨年度の「今後の研究の推進方策」の通り、オフラインデータ同化手法を改良する研究を進めることができた。一方で、フル海洋モデルを用いたオンラインデータ同化手法開発は、研究に着手したものの、まだ十分な成果は得られていない。以上を鑑みて、達成度としてはおおむね順調に進展していると判断した。オンラインデータ同化は、オフラインデータ同化よりも精度が高くなることが期待されたが、年平均値を同化した場合、大気については、オフラインデータ同化と同程度の成績であった。次年度は実大気モデルへのデータ同化手法の実装に取り組む計画であったが、現状を鑑み、引き続きオンラインデータ同化の手法開発に取り組む必要があると判断した。予測可能性がより長いフル海洋モデルを用いることで、オンラインデータ同化の精度向上が期待できる。初年度の研究を遂行していくなかで、オフラインデータ同化を改良するいくつかの着想を得た。オンラインデータ同化手法の開発と並行して、オフラインデータ手法の改良にも取り組むことで、引き続き本課題の目的である「高精度古気候復元に向けたデータ同化手法開発」の達成を目指す。今年度の研究を遂行していく中で、オフラインデータ同化をさらに改善するいくつかの着想を得た。今年度に引き続き、来年度もオフラインデータ同化手法の高度化に取り組む。また、本年度に達成できなかったフル海洋モデルを用いたオンラインデータ同化手法開発にも引き続き取り組み、引き続き本課題の目的である「高精度古気候復元に向けたデータ同化手法開発」の達成を目指す。当初計画していた物品購入を次年度に持ち越したため。物品が想定よりも安価に購入できたため、次年度使用額が生じた。次年度に新たな物品を購入することでこれを使用する。
沖縄における基地・補助金依存型財政から環境保全型財政への転換をめざす研究

沖縄の本土復帰後に展開されてきた復帰財政政策の実態調査を行った。30年にわたる沖縄振興開発政策の実態を、典型自治体を取り上げて検証を行い、沖縄の自立的発展を可能にする財政政策の調査・研究を行った。本研究では、普夫間飛行場の沖縄県内移設に関連する典型自治体財政の実態調査、離島自治体財政の実態調査を通じ、沖縄の基地・補助金依存財政の実態を明らかにすることができた。「沖縄振興開発計画による沖縄開発政策」と「米軍基地維持政策」の実態調査を行うとともに、両者の財政政策上の特徴を明らかにし、その社会・経済的効果に関する検証作業を進めてきた。特に、普天間飛行場の沖縄県内移設の環境をつくるための北部振興策の実態を、名護市財政の実態を通じて解明することができた。沖縄県の経済構造が、公共事業・国庫補助金に大きく依存した経済構造であることが、沖縄における米軍基地維持政策の一環としての北部振興策が有効な政策手段となる背景であることも明らかにすることができた。こうした基地・補助金依存財政であることが、沖縄の自立的で内発的発展を阻害している重要な要因であることもある程度解明できた。沖縄の自立的で内発的発展は、基地・補助金依存財政から環境保全型財政への転換を図る必要があることを解明することもできた。離島自治体財政と経済の実態調査を行い、国の財政資金である国庫補助金、地方交付税に大きく依存の財政構造と公共事業依存経済構造の批判的検証を進めてきた。引き続き、自立的島嶼経済を形成する財政政策の可能性について検討を継続する必要がある。沖縄の地域経済の脆弱性を考えると税源移譲等の地方財政改革を行っても、沖縄の自治体は、引き続き国からの財政的補助を必要とすると思われる。今後の課題として、基地維持政策に有効な補助金政策から地域の自立を推進する補助金政策の理論的・実証的な研究が喫緊の課題となってきている。30年間にわたり沖縄で展開されてきた財政政策は、「本土との格差是正」をめざした高率補助による公共事業、および基地集中の維持するための基地交付金と軍用地料の支給を2本柱としていた。普天間飛行場の移設予定地である名護市で展開されている政策を検証すると、従来の施策と比べて次のような特長をみせている。第一は、従来の高率補助に加えて、いわゆる裏負担にも100%交付税措置された起債をみとめるなど、格段の財政優遇策を講じていることである。第2に、北部振興事業などに、使途を定めをい「調整費」という予算措置を講じていることである。こうした財政上の優遇措置によって、県内の市町村においては70年代と比べると近年補助事業費の比重が大きく低下している中にあって、名護市においてはなおも70年代とかわらない規模の補助事業が展開されていることが明らかになった。また、基地移設受け入れと引き換えにこうした振興策予算を獲得している名護市の事例を目の当たりにして、浦添市、伊良部町などでも基地を受け入れて地域振興をはかる動きがみられる。他方、名護市を含む沖縄本島北部地域は「山原」(やんばる)といわれ、天然記念物でありかつ絶滅危惧種であるジュゴンの生息域を有するなど、世界遺産に匹敵する自然環境を有することから、環境の保全と両立する産業振興、例えばエコ・ツーリズムや地場産業を再興しようとする動向の検証もおこなった。その一環として、同じくジュゴンの生息域を有するオーストラリアのグレート・バリア・リーフの環境保護と産業振興政策の調査もおこなった。連邦政府レベルにおける主務官庁であるなグレート・バリア・リーフ

海上公園管理局の役割は、環境の保護(prptection)、賢明な利用(wise use)、永続性(propetuity)というキーワードに集約できること、グレート・バリア・リーフは観光資源として10億オーストラリア$の価値があると試算されていることなど、環境と経済振興を両立させる施策が追求されていることが明らかになった。また、分担者である佐々木は、久米島などでみられる地域資源をいかした地場産業、および県内でのIT産業振興の動向も追跡している。沖縄の本土復帰後に展開されてきた復帰財政政策の実態調査を行った。30年にわたる沖縄振興開発政策の実態を、典型自治体を取り上げて検証を行い、沖縄の自立的発展を可能にする財政政策の調査・研究を行った。本研究では、普天間飛行場の沖縄県内移設に関連する典型自治体財政の実態調査、離島自治体財政の実態調査を通じ、沖縄の基地・補助金依存財政の実態を明らかにすることができた。「沖縄振興開発計画による沖縄開発政策」と「米軍基地維持政策」の実態調査を行うとともに、両者の財政政策上の特徴を明らかにし、その社会・経済的効果に関する検証作業を進めてきた。特に、普天間飛行場の沖縄県内移設の環境をつくるための北部振興策の実態を、名護市財政の実態を通じて解明することができた。沖縄県の経済構造が、公共事業・国庫補助金に大きく依存した経済構造であることが、沖縄における米軍基地維持政策の一環としての北部振興策が有効な政策手段となる背景であることも明らかにすることができた。こうした基地・補助金依存財政であることが、沖縄の自立的で内発的発展を阻害している重要な要因であることもある程度解明できた。沖縄の自立的で内発的発展は、基地・補助金依存財政から環境保全型財政への転換を図る必要があることを解明することもできた。離島自治体財政と経済の実態調査を行い、国の財政資金である国庫補助金、地方交付税に大きく依存の財政構造と公共事業依存経済構造の批判的検証を進めてきた。引き続き、自立的島嶼経済を形成する財政政策の可能性について検討を継続する必要がある。沖縄の地域経済の脆弱性を考えると税源移譲等の地方財政改革を行っても、沖縄の自治体は、引き続き国からの財政的補助を必要とすると思われる。今後の課題として、基地維持政策に有効な補助金政策から地域の自立を推進する補助金政策の理論的・実証的な研究が喫緊の課題となってきている。
血管内皮増殖因子によるマトリックスメタロプロテアーゼの活性制御に関する研究

MMPはプラーク破綻において重要な役割を演じているが、その産生調節機序については不明な点が多い。本研究の当初の目的は、マトリックスメタロプロテアーゼ(MMP)の活性制御における血管内皮増殖因子(VEGF)の役割について検討することであり、VEGFが単球・血管内皮細胞の共存培養系におけるMMPの発現および活性を制御しているのではないかと予想していたが、研究が進むにつれて、肝細胞増殖因子(HGF)が重要な役割を演じていることが明らかとなってきたため、研究計画を一部変更して以下めような成果を得た。動脈硬化病変における単球/マクロファージによるMMP産生を検討するin vitroモデルとして、ヒト単球由来のTHP-1とヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)の共存培養系を確立した。THP-1とHUVECを16時間共存培養後、培養上清中のMMP-2、MMP-9、HGF、およびVEGFをELISA法により測定し、MMPの産生に及ぼすHGFとVEGFの役割を中和抗体を用いて検討した。MMP-9はTHP-1単独培養に比してHUVECとの共存培養によって約3.3偕に増加したが、MMP-2は不変であった。HGFとVEGFはともに共存培養によって有意に増加し、抗VEGF抗体は共存培養によるMMP-9の産生増加に有意な影響を及ぼさなかったが、抗HGF抗体はコントロールIgGに比して共存培養によるMMP-9の産生増加を約1.7倍に有意に増強した。以上よりTHP-1とHUVECの共存培養によってMMP-9の産生は増加するが、HGFはこのMMP-9の産生増加に対して抑制的に働いていることが明らかとなった。このことは、HGFがプラーク破綻に対して抑制的に作用していることを示唆するものであり、急性冠症候群の治療を考える上で興味深い。プラーク崩壊のメカニズムに関しては不明な点が多いが、最近、マトリックスメタロプロテアーゼ(MMP)による細胞外マトリックスの分解がプラーク不安定化因子として注目されている。本研究の目的は、MMPの活性制御におけるVEGFの役割について検討することであり、今年度は以下の成果を得た。1.動脈硬化病変における単球・マクロファージと血管内皮細胞の相互作用を検討するin vitroモデルとして、ヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)とヒト単球由来のcell lineであるTHP-1の共存培養系を確立した。この系は、HUVECおよびTHP-1をphorbol 12-myristate 13-acetate(PMA)などによって刺激することにより、HUVECとTHP-1の接着率を変化させることができ、細胞接着によるシグナル伝達や遺伝子発現を検討する上で有用なモデルといえる。2.共存培養系におけるTHP-1のVEGF蛋白産生量をウエスタンブロット法により検討したところ、予想に反してVEGF蛋白産生量は有意な変化を示さなかった。しかしながら、興味深いことに共存培養系のHUVECにおいて、MMPの活性制御因子の一つである肝細胞増殖因子(HGF)の蛋白産生量がHUVEC単独培養系に比して増加傾向にあることが明らかとなり、現在、PMA刺激によりHUVECとTHP-1の接着率を増加させてHGF産生量の変化を検討中である。これまでの結果により、HUVECとTHP-1の共存培養系においてVEGFの産生は増加しないと考えられるが、HGFの産生が刺激されるとすれば、HGFによってMMPの産生および活性が制御されている可能性がある。したがって、来年度は、共存培養系におけるHGF産生量の変化とMMP活性の関係について検討し、MMPの活性制御におけるHGFの役割を明らかにしていく予定である。

本研究の当初の目的は、マトリックスメタロプロテアーゼ(MMP)の活性制御における血管内皮憎殖因子(VEGF)の役割について検討することであり、VEGFが単球・血管内皮細胞の共存培養系におけるMMPの発現および活性を制御しているのではないかと予想していたが、研究が進むにつれて、肝細胞増殖因子(HGF)が重要な役割を演じていることが明らかとなってきたため、研究計画を一部変更して以下のような成果を得た。動脈硬化病変における単球/マクロファージによるMMP産生を検討するin vitroモデルとして、ヒト単球由来のTHP-1とヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)の共存培養系を確立した。THP-1とHUVECを16時間共存培養後、培養上清中のMMP-2、MMP-9、HGF、およびVEGFをELISA法により測定し、MMPの産生に及ぼすHGFとVEGFの役割を中和抗体を用いて検討した。MMP-9はTHP-1単独培養に比してHUVECとの共存培養によって約3.3倍に増加したが、MMP-2は不変であった。HGFとVEGFはともに共存培養によって有意に増加し、抗VEGF抗体は共存培養によるMMP-9の産生増加に有意な影響を及ぼさなかったが、抗HGF抗体はコントロールIgGに比して共存培養によるMMP-9の産生増加を約1.7倍に有意に増強した。以上より、THP-1とHUVECの共存培養によってMMP-9の産生は増加するが、HGFはこのMMP-9の産生増加に対して抑制的に働いていることが明らかとなった。このことは、HGFがプラーク破綻に対して抑制的に作用していることを示唆するものであり、急性冠症候群の治療を考える上で興味深い。
生体機能の統合的研究

創成的基礎研究「生体機能の統合的研究」班は新しい研究分野を切り拓く計画を練り、平成2年度に始まる向う5ケ年の研究計画として出発した。本研究班は高次脳機能を中心に統合的な生体機能の解明を目標として,総括班および3つの研究班,即ち,(1)脳の高次機能の非侵襲的アプロ-チ(佐々木班長),(2)行動制御による高次脳機能の研究(丹治班長),(3)高次脳機能の基礎としての神経回路の働きの研究(江橋班長,外山副班長)を編成し,研究課題への取組みを開始した。平成2年9月28日に第1回目の研究班全体会議および3つの研究班の個別研究会議を開催して新プログラムによる国際共同研究を目指す創成的基礎研究の性格の周知をはかると共に,これからの取組みの焦点となる研究課題についての討論と協議をおこなった。平成3年2月15日および16日には第2回目の全体会議および個別研究班会議を開催し,本年度に発足した創成的基礎研究の進展状況を把握すると共に,個々の研究課題についての研究報告と次年度以降の展望を討議した。研究総括班は本研究の全体の研究計画,研究推進の方策,共同研究のための比較的高額な研究機器の配置,国外からの研究分担者の招へい,研究成果の取り纏めと評価を担当することとした。研究第1班は脳の高次機能の非侵襲的アプロ-チへの取組みを開始した。脳磁計を用いた研究ではヒトの感覚機能・認知機能に関する新知見,小動物を用いた磁界発生点の検証等が報告され,生理学研究所に新たに設置された脳磁計(MEG)による研究も端緒についた。ヒトの感覚,運動系の脳電図や行動解析による脳機能へのアプロ-チも進展している。磁気共鳴装置(MRI)による脳の三次元イメ-ジへの試みも開始された。研究第2班は高等動物の多様な運動と行動を制御する機構を脳の多くの部位にわたって探索し,神経細胞活動の基礎との関連に及ぶ多彩な研究が開始された。例えば,霊長類大脳皮質のなかの,前頭前野・運動前野・運動野の機能的関連の研究,眼球運動制御を行う大脳基底核の役割,特に黒質と尾状核のニュ-ロン活動に基く眼球運動の状態の研究,大脳運動領野が広範な拡がりを示すとともに小領域への細分化を示唆する知見,その根拠となるニュ-ロン活動の特性の研究等が進められた。研究第3班はさまざまなin vitro標本を用い,神経回路の生後発達の先天性および後天性機構に関する研究を行った。1)視覚系のcoーculture標本により,視覚野のIIーIII層から対側の視覚野,V層から四丘上丘,VI層から外側膝状体への遠心性投射,外側膝状体からIV層への求心性投射に関する層特異性は全て先天的機構に依存して形成されることが示された。2)また小脳系のcoーculture標本ではプルキンエ細胞のシナプス学習に長期増強と長期抑圧の2つの機構が含まれ,前者は顆粒細胞の単独刺激で生じ,後者は顆粒細胞と下オリ-ブ核刺激の同時刺激で生じることなどが示されるなど大脳あるいは小脳皮質系の学習の先天的および後天的神経機構について大きな研究成果を得た。

例えば,霊長類大脳皮質のなかの,前頭前野・運動前野・運動野の機能的関連の研究,眼球運動制御を行う大脳基底核の役割,特に黒質と尾状核のニュ-ロン活動に基く眼球運動の状態の研究,大脳運動領野が広範な拡がりを示すとともに小領域への細分化を示唆する知見,その根拠となるニュ-ロン活動の特性の研究等が進められた。研究第3班はさまざまなin vitro標本を用い,神経回路の生後発達の先天性および後天性機構に関する研究を行った。1)視覚系のcoーculture標本により,視覚野のIIーIII層から対側の視覚野,V層から四丘上丘,VI層から外側膝状体への遠心性投射,外側膝状体からIV層への求心性投射に関する層特異性は全て先天的機構に依存して形成されることが示された。2)また小脳系のcoーculture標本ではプルキンエ細胞のシナプス学習に長期増強と長期抑圧の2つの機構が含まれ,前者は顆粒細胞の単独刺激で生じ,後者は顆粒細胞と下オリ-ブ核刺激の同時刺激で生じることなどが示されるなど大脳あるいは小脳皮質系の学習の先天的および後天的神経機構について大きな研究成果を得た。
希望を主題とする道徳教育の理論的形成と創造的実践に関する研究

本研究は、希望を主題とする道徳教育論を形成しその実践を省察的に創造する目的で展開されたものである。人間形成における希望を正当に評価し、人としての在り方や生き方に不可欠なものとして位置づけることは、道徳教育が引き取るべき急務の課題である。具体的には、一方で近年のアメリカ合衆国の教育哲学や教育理論の動向を丁寧に検討することを通じて、また他方で日本の学校教育での具体的なカリキュラム開発や指導計画の作成、さらには授業分析といった実践的な視点を交えることを通じて、希望こそが道徳教育の1つの重要なテーマとなりうることを明らかにした。本研究は、希望を主題とする道徳教育論を形成しその実践を省察的に創造する目的で展開されるものである。平成24年度は重点的な課題として「希望を主題とする道徳教育の活動的実践」に取り組み、以下の2点を中心に展開した。第一に文献研究として、本研究に関連する分野である心理学でのポジティブ心理学、また社会学での希望学やナラティヴ社会学といった新たな動向について検討した。これらの動向から浮かび上がるのは、いかに道徳教育や人間形成の原理を再構築するかという課題であった。プラグマティックな人間観と関連づけてみると、希望を抱くことがよりよい自己をめざし相互に成長することと重なり合うのである。この点については、昨年度から引き続いてとくにデューイの『人間性と行為』に引きつけて再検討を試み、学会にて成果の報告を果たした。第二には、実践研究を深めるために、昨年度から継続して、岐阜市近隣や附属の小中学校で行われた道徳授業の研究公表会などに参加し、実際の道徳の授業の実際と課題を検討した。あわせて自身が所属する大学で教職科目の一部として担当する道徳教育の指導法の講義のなかで、希望を主題としうる道徳の授業案を提示した。授業実践の論理立てをも射程に入れて本研究を進められたことが成果である。本研究は、希望を主題とする道徳教育論を形成しその実践を省察的に想像する目的で展開されるものである。平成25年度は、重点的には「希望を主題とする道徳教育論の形成」を意識して展開した。本年度に得られた成果は以下三点にまとめられる。第一には、理論研究として文献講読を中心に、希望を人間の民主的な生き方に引きつけて検討してきた。具体的にはアメリカのプラグマティズムの教育哲学者であるウェストブルックやノディングズの緒論を再考した。この点については継続的な課題であるデューイの『人間性と行為』を再読する作業とも重ねることができた。第二には、フロムの人間形成論に特徴的な「有る様式」としての生き方がわが国の道徳教育に与えてくれる示唆について考察した。他者の成功や成就を期待することは日常的に誰もが経験することであるけれども、そうした期待感の背後に潜むある種の無慈悲さについて検討した。第三には、実践的な課題の解明として、岐阜市近隣や附属の小中学校で行われた研究公表会の道徳授業に関わったり、実際に小学校の講師として児童に希望の道徳について語ったりする機会を得た。後者については、岐阜県安八町の小学校で、他者と手をつなぐというスキルトレーニングも交えながら、他者と手を携えることで感じられる希望の意味について考えることができた。平成23年度は重点的な課題を「希望の道徳教育論の原理・土台の構築」と定め、以下の2点を中心に展開した。1つは文献研究として、ケアの倫理の思想家であるノディングズ、希望を再評価してデューイの教育哲学を再構築するフィッシュマンとマッカーシーによる先行研究を主たる対象として取り上げて検討した。これらに加えて、ナラティヴ的探究を唱えるカナダのクランディニンの研究動向にも着目した。またデューイ自身の哲学・倫理学を、とくに『人間性と行為』に引きつけて再考し、人間が道徳的に生きることの意味を近年の環境プラグマティズムでの議論や希望論でのトピックと関連づけて理解を深めてきた。以上については関連する学会に参加して研究報告をいくつか行うことができた。いま1つは実践研究を深める足がかりとして、岐阜市近隣や附属の小中学校で行われた道徳授業の研究公表会へ参加し、新しい学習指導要領のもとで展開されている道徳の授業の実際と課題を検討した。あわせて自身が所属する大学で教職科目の一部として担当する道徳教育の指導法の講義のあり方を省察した。

これらについても関係する学会に参加し実践報告として深めることができた。平成24年度に実施される予定であったものはそれなりに順調に進められたと考える。ただ学内外で果たすべき職責や役割が増えたことの影響で、海外調査のための十分な時間の調整が引き続き困難であった。しかし、海外調査は25年度に設定し直すこととして、そのための準備となる文献研究を中心に遂行できた。24年度は道徳教育の周辺領域の動向の再検討と、学校での道徳授業のための具体的なカリキュラム開発や指導計画の作成といった実践的な探究との両者を進めることができた。平成23年度に実施する予定であったものはおおむね順調に進められたと考える。海外調査の日程の調整が困難であったけれども、24年度以降に設定し直すこととして、引き替えにそのための準備となる文献研究を中心に十分に遂行できた。そのような近年のアメリカ合衆国の教育哲学や教育理論の動向を検討することを一方で、日本の学校での具体的なカリキュラム開発や指導計画の作成といった実践的な探究を他方で進めることができた。平成25年度では、海外調査と実践的課題とを中心に展開する。また本研究の最終年度でもあり、これまでに得られた成果を随時報告する機会を得て、一連の仕上げを意識したい。一方で引き続き文献研究を中心とした希望の道徳教育の理論を探究し、他方で道徳教育の実践やカリキュラムを再構成することを通じて、希望を主題とする道徳教育を構想するという研究目的を果たしたい。本年度はこれまでの成果を踏まえて本年度は中心的課題かつ研究の総括として、「希望を主題とする道徳教育論の形成」を意識して展開する。具体的には以下の3点を核とする。第一には、理論研究の対象をウェストブルックやフレイレなどに据え、希望を民主的な生き方に関連づけ検討する。併せて愛や悲劇といった観点でデューイの教育理論を解明したリストンにインタビューを試み、初夏にコロラドでの海外調査を実施する。第二には、小中学校での授業研究と実践を行い、効果的な主題の構成のあり方や授業展開・教材の開発、さらには道徳のカリキュラム開発について取り組む。第三には、希望の道徳教育論の構想を、機会を得て国内の学会にて報告し論文にして投稿する。平成23年度に予定した海外調査を延期した分が24年度に主には旅費として支出される計画である。一方で文献研究や先行研究を中心とした希望の道徳教育の哲学を探究し、他方で日々重ねられる道徳教育の実践を省察することを通じて、希望を主題とする道徳教育を構想するという研究計画全体は大きく変更されるものではない。得られた成果を随時報告する機会を得て研究の推進としたい。海外調査に使用するための旅費の支出が多くを占めることになる。しかしこれは過年度の積み残しの部分でもあり、全体的な予算計画には影響を与えない。この海外調査や学会での成果報告などのための旅費を中心に、支出を予定している。また前年度までに研究に必要な物品、とくに図書については相応のものを購入できている。平成23年度に得られた成果を基にして、本年度での重点的課題を「希望を主題とする道徳教育の活動的実践」と設定し、以下の3点を中心に展開する。
術後右心機能不全の予防を目的とした急性肺高血圧症に対する新しい治療法の開発-同所性心臓移植モデルを用いた実験研究-

体重14-18kgの仔ブタを用いて実験を行った。術後の肺高血圧症に対して、一酸化窒素(20 ppm)またはプロスタサイクリン(60μg)を投与し、心内圧、左室および右室のEesを求めた。中心静脈圧、肺動脈圧、大動脈圧、左房圧を連続的にモニターし、また、経時的に動静脈の血液ガス分析を行なった。ネブライザーultrasonic nebulizerはこれまでと同様に、人工呼吸回路の吸入脚に取り付けて、プロスタサイクリンをエアゾールとして吸入させた。人工呼吸器の吸入回路から一酸化窒素を投与し、一酸化窒素/二酸化窒素の濃度を連続的にモニターした。実験中、原則としてFiO2は100%に保った。1群コントロール吸入療法を行わない(n=5)2群一酸化窒素吸入群心臓移植後、血行動態が安定したら20-40 ppmの一酸化窒素の吸入を開始して、血行動態の変化、肺血管抵抗の変化を測定する(n-5)3群イロプロスト吸入群イロプロスト(60μg)をネブライザーを用いて投与する(n=5)更にPDE阻害薬とイロプロストを併用した場合の効果を検討した。一酸化窒素の吸入、iloprostの吸入を行った群では対照群に比して、有意にPO2/FiO2 ratioは高値であった。酸化窒素の吸入、iloprostの吸入を行った群では対照群に比して、有意にQS/QTは低値であった。一酸化窒素の吸入、iloprostの吸入を行った群では有意に肺血管抵抗は低値であった。一酸化窒素の吸入とiloprostの間に有意差はなかった。平均肺動脈圧は術後に上昇したが、一酸化窒素の吸入、iloprostの吸入を行った群では薬剤を投与しない群に比して、有意に平均肺動脈圧は低値であった。一酸化窒素の吸入、prostacyclinの吸入では体血圧は変化しなかった。本研究ではsildenafilを胃管から投与したために充分な効果が得られなかったとも推測された。体重15-18kgでほぼ体重の等しい仔ブタをドナーおよびレシピエントとし、同所性に心臓移植を行った。術後、人工心肺から離脱し、大動脈遮断解除後2時間でデータ測定を行った。心電図、肺動脈圧、大動脈圧、中心静脈圧、左房圧を連続的にモニターした。肺動脈圧は直接右室心尖部からミラー圧測定カテーテルを挿入して測定した。ネブライザーultrasonic nebulizerを人工呼吸回路の吸入脚に取り付けて、プロスタサイクリンをエアゾールとして吸入させた。それぞれの薬剤負荷に対して、右室機能の変化を下大静脈閉塞に伴う右室圧-容量関係からEssを求めて比較検討した。人工心肺を用いた手術後の肺動脈圧の上昇に対する一酸化窒素とプロスタサイクリン吸入を比較した。1群コントロール吸入療法を行わない。2群一酸化窒素吸入群血行動態が安定したら一酸化窒素の吸入を開始して、呼気の一酸化窒素が一定の値となるまで投与し、血行動態が定常化したら血行動態、血液ガス分析を行う。3群プロスタサイクリン吸入群血行動態が安定したらプロスタサイクリンの吸入を開始して、血行動態が定常化したら血行動態、血液ガス分析を行った。

結果実験を行うための方法を確立し、二酸化窒素は極少量(0.5%以下)に抑えることができた。Dose-effect curveから、この実験で使用する一酸化窒素の投与量は、20ppmであり、プロスタサイクリン投与量は60μgとした。一酸化窒素吸入群、プロスタサイクリン吸入群でともに肺動脈圧は低下し、心拍出量は増加した。プロスタサイクリン吸入群は一酸化窒素に比して肺動脈圧の低下、心拍出量の増加に関してより効果があった。これまでの研究からプロスタサイクリン吸入は一酸化窒素の吸入に比して心臓移植術後の肺高血圧症に対し、肺動脈圧を低下させ、心拍出量を増加させる効果があった。今年度はPDE阻害薬、シルデナフィルを併用した場合の効果について同様の実験を行ない、さらに、これらの薬剤投与時の左室および右室機能、動脈血ガス分析、および肺のシャント量、死腔の変化について検索した。体重15-18kgの仔ブタをドナーおよびレシピエントとし、同所性に心臓移植を行った。術後の肺高血圧症に対して、一酸化窒素(20ppm)またはプロスタサイクリン(60μg)を投与し、心内圧、左室および右室のEesを求めた。また、経時的に動静脈の血液ガス分析を行なった。ネブライザーultrasonic nebulizerはこれまでと同様に、人工呼吸回路の吸入脚に取り付けて、プロスタサイクリンをエアゾールとして吸入させた。人工呼吸器の吸入回路から一酸化窒素を投与し、一酸化窒素/二酸化窒素の濃度を連続的にモニターした。実験中、原則としてFiO2は100%に保った。PDE阻害薬、シルデナフィルは作成した胃痩から粉末として投与した。肺の生理的死腔、肺胞死腔は呼吸管理モニター、コズモプラス(既存の装置)を使用して求めた。また、肺内シャント置は動静脈および肺毛細血管の酸素飽和度から求めた。この結果、胃瘻から粉末として投与したシルデナフィル(2mg/kg)にはプロスタサイクリン吸入、一酸化窒素の吸入による肺動脈圧を更に低下する効果はなかった。シスデナフィルの投与量を検酎するとともに、胃痩から粉末として投与する方法に問題があることも検酎が必要と考えられた。右室のEesは心臓移植後、肺動脈圧の上昇により、術前のコントロール値よりも高値となった。後負荷の増強による右室の特性と考えられた。心臓移植後の肺の死腔、肺内シャントの結果は現在、解析中である。昨年までの実験で、胃瘻から粉末として投与したシルデナフィルにはプロスタサイクリン吸入、一酸化窒素の吸入による肺動脈圧を更に低下する効果について検討した。この結果に引き続き、シスデナフィルの投与量を検討するとともに、胃瘻から粉末として投与する方法に問題があることも検討が必要と考えられたが、これまでの実験で行なった限り、ブタを用いた同所性心臓移植のモデルでは、術後の肺動脈圧に対するシルデナフィルの相加的な効果はないと考えられた。即ち、シルデナフィルの投与量を2mg/kgから4mg/kgに増量し、一酸化窒素、プロスタサイクリン投与時の左室および右室機能、動脈血ガス分析、および肺のシャント量、死腔の変化について検索した。