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血管病予防食品開発の新展開-血漿中エクソソームの疾病予防バイオマーカーの探索-

脳梗塞や心筋梗塞などの動脈硬化性疾患は、血管内に生じたアテローム性プラークが引き金となって発症することが既に明らかにされている。病理・組織学的にアテロームプラーク部分を調べてみると、そこには本来は存在していない血管壁を構築している血管平滑筋細胞が増殖・蓄積されていることがわかっている。動脈硬化性疾患の素因として、メタボリックシンドロームをベースにストレスやタバコの喫煙がクローズアップされている。特にタバコの喫煙が動脈硬化性疾患の主因の1つとして着目されてはいるものの、その発症メカニズムに関しては全くわかっていない。そこで、私はヒト血管平滑筋細胞にタバコの主流煙に含まれるニコチンを暴露することにより、元来は増殖能を持たない収縮型の血管平滑筋細胞が、まるでがん細胞のように遊走能・増殖能を獲得するように性質が変化することを網羅的遺伝子解析により世界で初めて明らかにした。現在、ニコチンがどのような分子メカニズムで血管壁を作っている血管平滑筋細胞を遊走・増殖型に変化させるか?そのシグナルを伝達させる媒体は何か?に関しての研究を引き続き行っている。シグナル伝達分子として着目したのは、がん研究で明らかとなってきた新しい細胞間の情報伝達システムとしての細胞が放出する分泌小胞であるエクソソームである。血管平滑筋細胞もニコチンを細胞に暴露することにより、特定のエクソソームを放出することが明らかとなった。本年度は我々が構築したエクソソームの抽出プロトコールを用いて、エクソソームの単離とそれに含有されている分子に関する解析を行った。その結果、血管平滑細胞をニコチンで処理する事により、遊走能・増殖能を獲得した脱分化細胞からはエクソソームが放出されており、そのエクソソームには特異的なマイクロRNAやペプチドが含まれていることが明らかになった。昨年の春に群馬大学の医学部から実践女子大学に移籍したため、研究環境が大きく変わり研究室のセットアップなどで本研究課題の遂行がやや遅れている。研究室のセットアップがおおよそ終わり、卒論生や大学院生も研究ができる状態になりつつあるので、今年度中には研究環境を整備して遅れている分を取り戻したい。特にエキソソームから得られたマイクロRNAやペプチドの評価に関してさらに進めていきたい。近年、我が国は深刻な高齢化社会を迎えており、さらに喫煙や食生活の欧米化などによる生活習慣の変化などの影響で、虚血性心疾患、脳血管障害、閉塞性動脈硬化症などの動脈硬化症疾患が増加している。この動脈硬化症の要因の一つとして血管平滑筋細胞の収縮型から増殖・遊走型への形質転換が深く関与している事は既に明らかとなっている。我々はタバコも主流煙に含まれるニコチンがこの血管平滑筋細胞を増殖・遊走型へ形質転換させる分子メカニズムを明らかにしてきた。本研究ではこのニコチンを用いて食品に含まれる血管平滑筋細胞の形質転換を阻害する機能性成分の探索とそのメカニズムに関して、細胞が形質転換に伴い放出するエクソソームと呼ばれる小胞を介した新しいシグナル伝達系に着目して研究を行っている。これまでの研究から、血管平滑細胞の形質転換を進展させる新規のシグナル伝達として、細胞がシグナル応答により放出するエクソソームと呼ばれる小胞が重要な鍵を握っていると考えられる。我々はニコチンを用いて形質転換を引き起こしたヒト平滑筋細胞から培地中に分泌されるエキソソームを単離し、QTRAP 4500 LC/MS/MSシステムを用いて小胞内に含まれる蛋白質の網羅的解析を行った。エキソソームの単離を標準化するために次の4つの方法を検討した。1)超遠心分離法、2)ポリマー沈殿法、3)ヘパリンカラム分離法、4)免疫沈殿法。結果は安定して単離できる方法としてポリマー沈殿法を選択した。単離したエキソソームよりタンパク質を抽出して質量分析により同定した結果、ニコチン暴露により放出される14種類の特異的なタンパク質の同定に至った。更にこれらの形質転換を阻害する抗酸化物質の検索を行い、レスベラトロールなどの作用を確認した。エクソソームをどの様な方法で単離精製するかに関して、実験を標準化する部分で時間を要した。しかし、これは今後の実験に置いて要の部分であるので検討を重ねた。検討した方法は1)超遠心分離法、2)ポリマー沈殿法、3)ヘパリンカラム分離法、4)免疫沈殿法である。近年、我が国は深刻な高齢化社会を迎えており、さらに喫煙や食生活の欧米化による生活習慣の変化などの影響で、虚血性心疾患、脳血管障害、閉塞性動脈硬化症などの動脈硬化症疾患が増加している。これまで喫煙がアテローム性動脈硬化症の危険因子である事から、ニコチンの動脈硬化性疾患に与える作用が注目されていた。研究代表者は血管平滑筋細胞にニコチン受容体が発現している事、ニコチンが血管平滑筋細胞に直接作用し、脱分化を引き起こすことを発見した。つまり、通常は収縮型として血管の中膜を構成している血管平滑筋細胞がニコチンの刺激により収縮型から遊走・増殖型に脱分化して、中膜の平滑筋層からプラーク部分に遊走・増殖し、その結果、血管が肥厚して狭窄する可能性を報告した。さらに、血管平滑筋の脱分化を引き起こすシグナルとして新しい情報伝達システムとして、血管平滑筋細胞が分泌する小胞のエキソソームが介在する事を見つけた。

そこで、脱分化に関与するエキソソームに含まれるマイクロRNAやペプチドを網羅的遺伝子解析あるいはプロテオーム解析により解析を進めている。特に、特定のペプチドの断片がニコチンを暴露した血管平滑筋細胞から見つかっており、バイオマーカーになり得るか否かの検討を特異的な抗体によるウェスタンブロット解析により慎重に進めている。さらに、このニコチンの暴露による血管平滑筋のセルモデルを用いて、食品に含まれる脱分化を抑制する物質の探索を行った。その結果、エイコサペンタエン酸やレスベラトロールにその作用が確認されたが、アスタキサンチンにはその作用は見られなかった。アスタキサンチンは細胞に入りにくいためにリポソームを用いた導入方法も検討している。ポリマー法により分離されたエキソソーム中のバイオマーカーの検索を順調に行っている。特定の分子や炎症を抑制する食品成分のスクリーニングも概ね順調に進んでいる。我々はなぜタバコが動脈硬化性疾患の原因となるのかに関してこれまで血研平滑筋を中心に研究を行ってきた。血管平滑筋細胞のリモデリングに関した研究では遺伝子発現と細胞が独自に分泌する新しい情報伝達システムのエキソソームと呼ばれる小胞体が新しい情報伝達システムとして重要な役割を担っていることが少しづつ明らかにされようとしている。ヒトの血管平滑筋細胞(HVSMC)はコラーゲンファイバーを用いた張力測定実験、ボイデンチャンバーを用いた細胞遊走能の測定実験や細胞増殖能のアッセイ実験などから、ニコチンを暴露することにより、収縮型から増殖・遊走型に形質転換することが明らかになっている。HVSMCにニコチン暴露により変動する遺伝子を網羅的遺伝子解析によって解析すると、明らかに収縮に関する遺伝子群の発現は低下し、増殖に関わる遺伝子が発現していることが明らかになっている。我々はニコチンをHVSMCに暴露した際に細胞から放出されるエクソソームに含まれるマイクロRNAとペプチドをそれぞれ解析した。さらに、エキソームに含まれるペプチドにはミオシンなどユニークな細胞骨格に関わるタンパク質の一部も含まれることが明らかになった。さらに、ニコチンやタバコ煙に含まれるニコチン以外の化学物質のであるアクロレインやメチルビニルケトンなどの高反応性活性カルボニル化合物の影響に関しても同様に研究を行った。これらのタバコ煙に含まれる化合物はHVSMCに急性炎症を惹起する事もわかってきた。エイコサペンタエン酸やレスベラトロールはこれらの炎症を抑制し、エクソソームに含まれる分子を変化させる可能性が示唆された。今後はそれらがどの様に変化していくかに関して明らかにしていきたい。エキソソームを効率よく分離する手法を確立し、その機能的プロテオーム解析手法を樹立させた。また、エキソソームに含まれるペプチドやマイクロRNAが細胞の状態や暴露する薬物に関して変化することも明らかになりつつあることから概ね研究は順調に遂行されていると思われる。脳梗塞や心筋梗塞などの動脈硬化性疾患は、血管内に生じたアテローム性プラークが引き金となって発症することが既に明らかにされている。病理・組織学的にアテロームプラーク部分を調べてみると、そこには本来は存在していない血管壁を構築している血管平滑筋細胞が増殖・蓄積されていることがわかっている。動脈硬化性疾患の素因として、メタボリックシンドロームをベースにストレスやタバコの喫煙がクローズアップされている。
Agencyを持つ仮想空間デザインと、そのなかでのコミュニケーション実験

実際に人や動物などの生命システムでなくても、Agencyを認める自然なプロトコルを提案した。ここでいうAgencyとは、自律的な行為主体(autonomy)であり、生命的な存在感(presence)があり、こちらとの模倣や競争など;の相互作用(interactivity)を持つこととする。本課題で考案した、Agencyをもつ仮想空間のプロトタイプはTypeTraceと呼ばれるものを、早稲田大学の研究協力者であるドミニクさんと協力して、会話形のインターフェイスを構築した。その最初の実験をおこなった。人が感じる実在性をうまく定量化し、論文化できたこと[1]。それをアンドロイドの動きをつくるソフトウェアを用いて考察し、論文にすることができた[2]。こうしたことより、国際理論心理学会での招待講演を依頼された。また、TypeTraceの相互作用版のプロトタイプを作ることに成功した。これらより判断している。TypeTraceをもちいた認知実験を継続して行い、実験条件を揃えながら、どのような場合に相手の実在性を感じうるか、その条件は定量化できるか、アンドロイドの実験への応用は可能か、といったことを検討する。
膜型バイオリアクターによる発酵・醸造廃液の高速処理

1.回転平膜を用いた高濃度活性汚泥法により,高濃度発酵廃液の連続処理を行い,高濃度活性汚泥の特性に関して検討した。その結果有機物及びアンモニアに関して高い除去能が得られた。また,反応槽で高いDO濃度が維持でき,回分実験と同じ比硝化速度定数を得た。しかし比脱窒素速度は回分実験よりも低い値となった。単位汚泥当たりの比酸素消費速度と脱水素酵素活性は汚泥のウドの増加とともに僅かながら減少したものの,反応槽全体の各活性は飛躍的に増大した。低汚泥濃度域では糸状菌が優先種となり,高汚泥濃度域では球菌及び桿菌が優先種となり,菌相に変化が認められた。2.発酵廃液の処理において,様々な間欠曝気条件を設定して実験を行い,有機物及び窒素の除去に関して検討した。有機物除去に関しては連続曝気と比較してその差は殆ど認められなかった。窒素除去は殆どが脱窒によるものであった。また,間欠曝気による脱水素酵素活性は低下は認められず,この方法が有効であることを明らかにした。本プロセスにおいては最適間欠曝気条件は30分曝気-30分無曝気と推定された。3.酸化還元電位を指標として有機物と窒素の同時除去が可能であることを明らかにした。酸化還元電位の最適設定値は+50+100mVを中心に-50mV以上+175mV以であることが推定された。このようにすることにより,省エネルギーな曝気が可能となる。4.微生物増殖及び微生物死滅による溶解性有機物量に注目して数学モデルを提案した。本研究で構築したモデルにより反応槽内の状況を的確に再現できた。本研究で対象とした廃液は,アミノ酸発酵の晶析工程からのもので,有機物,窒素および塩の濃度が極めて高く,したがって処理が困難な廃液である.このような廃液を省エネルギーな生物学的処理を行うためには,汚泥を高濃度に保持することが重要で膜分離活性汚泥法が有力な方法である.回転平膜は複数のディスクを用いてケーキを排除できる機構を持っている.本研究では,処理特性,高濃度化された場合の活性汚泥の活性度の変化,粘度の増大による物理的諸問題等について検討を行った.高濃度活性汚泥法では,実験室規模の装置では空気曝気のみでは装置全体に渡って十分な容存酸素濃度を得ることは困難で,酸素曝気を併用する必要があった.全実験を通して有機物及びアンモニア除去については良好な結果を得た.活性汚泥の活性度は,酸素消費速度,脱水素酵素活性,アンモニア消失速度の三つで判定した.その結果,単位汚泥当たりでは脱水素酵素活性,酸素消費速度は低下したが,アンモニア消失速度は増大した.反応槽全体ではいずれかの場合も活性度は増大し,高濃度化はスケールメリットのある方法であることが明かとなった.長期間運転により,活性汚泥混合液の粘度が増大し,発泡しやすくなった.これはSRTを長く取ると100万程度の糖タンパクなどの細胞外ポリマーが細胞に付着する形で蓄積することにより生じる現象であることを明らかにした.粘度や,発泡による障害は基質により異なるが,本基質の場合,実験室規模で行う場合には物理的な困難性のため,2万mg/l程度が限界であった.有機物,窒素の同時除去実験を制限DO法で行った.曝気-曝気停止のインタバルを変えて最適条件を決定した.その結果30分インタバルが適当であることが分かった.回転平膜型限外ろ過膜(分画分子量75万)システムと活性汚泥法を組み合わせて高効率に有機物窒素除去を行うことについて検討した。

この方法は高濃度排水や難分解性物質を含む場合に適しており、さらにコンパクト化が可能で限外ろ過膜を使用しているため、汚泥の流出がなく処理水質が安定する。昨年度は有機物、窒素および他の塩濃度が極めて高い特殊廃液であるアミノ酸発酵廃液を対象として膜分離高濃度活性汚泥法を適用し、有機物と窒素の同時除去に対して有力な方法であることを明らかにした。本年度は、このシステムが有機物、窒素同時除去すなわち硝化反応と脱窒反応とが同時に進行する条件を溶存酸素濃度制御および酸化還元電位制御を行うことにより、その最適条件の有ることを明らかにした。すなわち、溶存酸素濃度制御では曝気時間を一定時間間隔でオンオフし、時間的、空間的に嫌気・好気状態を作りだすことにより可能であった。好気30分、嫌気30分という条件がアンモニアおよび窒素除去に対して90%以上の成績を上げることが可能であった。また、酸化還元電位制御は最高、最低電位幅を種々変更して最適条件を明らかにした。溶存酸素濃度の制御よりも安定して広範囲の電位幅で良好な結果を得ることが出来た。これまでの研究を通して、高濃度廃液、難分解性有機物を含む廃液、有機物分解、硝化および脱窒素が同時に効率良く進行する条件のあることが明らかとなった。次年度はこれらの実験データを補充すること、実用化に向けた作業を行う。1.回転平膜を用いた高濃度活性汚泥法により,高濃度発酵廃液の連続処理を行い,高濃度活性汚泥の特性に関して検討した。その結果有機物及びアンモニアに関して高い除去能が得られた。また,反応槽で高いDO濃度が維持でき,回分実験と同じ比硝化速度定数を得た。しかし比脱窒素速度は回分実験よりも低い値となった。単位汚泥当たりの比酸素消費速度と脱水素酵素活性は汚泥濃度の増加とともに僅かながら減少した。しかし,反応槽全体では各活性は飛躍的に増大した。低汚泥濃度域では糸状菌が優勢となり,高汚泥濃度域では球菌及び桿菌が優先種となり,菌相に変化が認められた。2.発酵廃液の処理において,様々な間欠曝気条件を設定して実験を行い,有機物及び窒素の除去に関して検討した。有機物除去に関しては連続曝気と比較してその差は殆ど認められなかった。窒素除去は殆どが脱窒素によるものであった。また,間欠曝気による脱水素酵素活性の低下は認められず,この方法が有効であることが明らかとなった。本プロセスにおける最適間欠曝気条件は,30分曝気-30分無曝気と推定された。3.酸化還元電位を指標として有機物と窒素の同時除去が可能であることを明らかにした。酸化還元電位の最適設定値は+50+100mVを中心に-50mV以上+175mV以下であることが推定された。4.微生物増殖及び微生物死滅による溶解性有機物量に注目して数学モデルを提案した。本研究で構築したモデルにより,反応槽内の状況を的確に再現できた。
多数のカルコゲン原子が集積した新しい反応場の確立

カルコゲン原子を分子間で多数集積させることによって創出される反応場について検討することを目的として、分子結晶の形成によってカルコゲン原子を集積し、それによって創出される反応場について検討を行った。我々はこれまで既にl,l,2,2-Tetrakis(4-hydroxyphenyl)ethane(TEP)が良好な分子結晶形成能を有することを見出しているので、本研究でもこのTEPによる分子結晶形成能を用いてスルホキシド類を包接した新しい分子結晶の形成を検討した。TEPは拡散型の水酸基を有することで特徴づけられる新しいタイプの分子結晶性化合物である。TEPは酢酸エチル中、ジメチルスルホキシド(DMSO)をはじめとするジアルキルスルホキシドそしてジフェニルスルホキシド(DPSO)をはじめとするジアリールスルホキシド及び関連のスルホキシド類を包接し分子結晶を形成した。分子結晶形成の典型例としてTEP・2DMSOおよびTEP・2DPSOの結晶解析によって示された。この結果は多数の酸素原子および硫黄原子が分子間で集積した新たな結晶場が形成されたことを意味するもので、カルコゲン原子によるインターエレメント結合形成の新しい概念を与えるものとして注目される。ところで、得られた分子結晶は極めて興味深い特徴を示すことがわかった。分子結晶TEP・2DMSOにはスルホキシド基の酸素原子とTEPの二つの遊離の水酸基の水素原子の間に水素結合が存在し、さらにはDMSOのメチル基とTEPのベンゼン環の間にCH-π相互作用が存在することが明らかになった。一方分子結晶TEP・2DPSOにはDPSOのスルホキシド基の酸素原子とTEPの遊離の水酸基の水素原子との間に水素結合が存在することはもちろんであるが、この他TEPのベンゼン環水素とDPSOのπ電子の間にCH-π相互作用が、さらにはOH-π相互作用も存在することがわかった。この結果はTEPが二つのスルホキシド類を認識して分子結晶を形成したことを意味するもので極めて興味深い結果である。これらの結果に基づいて次にTEPによるDMSOおよびDPSOに対する選択的分子結晶形成について検討を行った。その結果極めて興味深い選択性が観察された。すなわち、DMSOおよびDPSOの混合物をベンゼン、四塩化炭素およびアセトンなどの水素受容性溶媒中でTEPによる分子結晶形成を試みたところ、DMSOが優先的に包接されることがわかった。一方アルコールなどの水素供与性溶媒中で分子結晶形成を試みたところDPSOのみが特異的に包接されることがわかった。これらの結果はTEPがゲスト分子に対する認識能を有することのみならず、用いる溶媒によってもその分子結晶形成能を変化させ得ることを示している。以上のように分子間でカルコゲン原子を集積する一つの方法としてTEPの水酸基を利用して、分子結晶を形成することによる新しい方法を提案することが出来た。現在このようにして得られたカルコゲン原子が多数集積した分子結晶を用いる反応場について検討を進めている。

これらの結果はTEPがゲスト分子に対する認識能を有することのみならず、用いる溶媒によってもその分子結晶形成能を変化させ得ることを示している。以上のように分子間でカルコゲン原子を集積する一つの方法としてTEPの水酸基を利用して、分子結晶を形成することによる新しい方法を提案することが出来た。現在このようにして得られたカルコゲン原子が多数集積した分子結晶を用いる反応場について検討を進めている。
視覚情報から最適動作を生成するロボット・ア-ムの汎用高精度制御システムの開発

研究代表者は、カメラから入力した実画像を、生体の一次視覚処理を真似た側抑制効果を持つ数段階の時空間フィルタ-に通し、水平線や垂直線のみを抽出した画像、および時間局所的な変化のみを抽出した画像に分解する方法ーを研究した。また本年度の研究実施計画において、研究代表者は、過去に入力された実画像に対する特徴画像の記憶デ-タを参照することによって、現時点の特徴画像からア-ムの位置と姿勢を同定するプログラムーを作成する予定であった。具体的には、特徴画像と位置・姿勢との対応関係を記憶するため、当研究代表者らが提案しているデ-タベ-スの自己組織化手法を利用する予定であった。しかし実験の結果、精密な位置・姿勢同定ができる程度の大規模なデ-タベ-スを構築すると、デ-タの検索時間の分散が極めて大きくなり実用上否定的な結論が得られた。そこで、デ-タ検索時間の分散を漸近的に小さくするようなデ-タベ-スの自己組織化手法を新たに開発し、その性能を理論的に調べた。この手法を実際に位置・姿勢の同定に使う段階までは至っていない。一方、研究分担者は、ある過去の時点から現時点までに生成された特徴画像の時系列に基づいてア-ム周辺の環境が将来どのように変化するかを予測する方法ーを研究した。現在の計算機ハ-ドウエアのレベルでは時空間上の計算を実時間で実行できないので、障害物は常時変形しないこと、および、障害物の移動の加速度が一定であることを想定し、環境の変化を狭域に予測することとした。
炎症反応におけるサイトカインカスケードの解析と治療への応用

本研究の目的は炎症反応における各種サイトカインの関与を明らかにし,炎症の制御にこの知見を応用することにある。細菌毒素を用いた関節炎モデルでは抗TNFと抗IL-1を用いて,炎症反応の著明な低下があり、TNFとIL-1を組み合わせると炎症をおこすことができることが判かり,両サイトカインが炎症反応局所において必須のサイトカインである事が判かった。現在,他の炎症モデルを用いて両サイトカイン相互の関係を検討中であるが,TNFが一義的であるという予備的結果を得ている。このTNF産はT細胞亜集団Th_1によって産生されるインターフェロンγによって増強される。この結果はマウスのマラリア肝炎の実験から明らかになった。この実験ではインターフェロンはマラリアの病態を治癒に向かわせると同時に炎症反応を増強して肝細胞の死をおこさせる働きがあり,肝炎治療に極めて重要な鍵をにぎるサイトカインであり,発熱の内因性因子としてのTNF産生増強因子としての活性も強いことが判かり,炎症発熱の調節因子として作用していることが明らかになった。このインターフェロンは上述Th_1細胞から分泌される.すなわち免疫反応との関連において考えれば,炎症反応を調節しているのはT細胞亜集団の活性化であることがわかる.T細胞の活性化は抗原提供細胞由来の第2シグナルによって調節されているが,本研究の成果としてIL-12はTh_1をIL-1はTh_2を活性化する第2シグナル活性を持っていることが明らかになった。つまり,炎症におけるサイトカインカスケードは抗原提供細胞から産生されるIL-12に始まり,インターフェロンγ,TNFへと連がる.この間にIL-1が大食細胞によって産生され,これがTNFの作用を修飾していることになる。このカスケードを断つ上で重要な鍵を持つのはインターフェロンγであると考えられる.本研究の目的は炎症反応における各種サイトカインの関与を明らかにし,炎症の制御にこの知見を応用することにある。このカスケードを断つ上で重要な鍵を持つのはインターフェロンγであると考えられる.ウサギを用いたモデル実験系を利用して、先ず発熱における腫瘍壊死因子(TNF)とインターフエロン(IFN)の関与を研究し、次のことが明らかになった。すなわち、細菌内毒素による発熱にはTNFが内因性発熱物質として作用しているが、内毒素刺激によって分泌されたTNFはオートクリーン様にTNFの産生を促し、さらに発熱を強める。また、インターフェロン(IFN)による発熱の機作には、この内毒素刺激によるTNF産生をさらに亢進させる働きがある。特に、内毒素刺激によっておこる第2相の発熱反応はIFNによって産生が亢進したTNFに依るところが大きいことを示している。このような所見はTNFが感染による発熱に大きな、中心的な役割をはたしていることを示唆している。さらに他のサイトカインとの共働作用、炎症局所における意義を研究するために、内毒素による炎症反応におけるサイトカインの関与をウサギの関節炎をモデルにして検討した。実験はTNFとIL-1を中心に行ない。これらサイトカインとアンタゴニストを組み合せて行なった。この結果は、まだ予備的なものであるが、このモデルでは両サイトカインは関節炎の発症には共に必須のものであり、相互に産生を亢進させながら、炎症局所の細胞浸潤を増強させていて、その結果として炎症を作くり上げていくことが判かり両サイトカインの活性を局所で共にブロックすると炎症はほゞ完全に抑制されると思われる。つまり局所炎症の成立にはこの2つのサイトカインの存在は不可欠である。この所見が全身性のショックにも当てはまるか否かの研究を始めているが、TNFの活性阻害をin vivoで、しかも全身で阻害することに完全には成功しておらず、ショックの予防を行なうところまでは致っていない。今後の課題である。

本研究の目的は炎症反応における各種サイトカインの関与を明らかにし、この結果を炎症の治療に応用する方策をさぐる事にある。実験はいくつかに分けられる。まず、細菌内毒素による関節炎モデル実験ではTNFおよびIL-1に対する抗体によって炎症反応の著しい低下が見られ、TNFとIL-1の投与によって内毒素なしに内毒素投与時と同様の炎症がおこることが分かり、これら二つのサイトカインが炎症反応の成立に必須の因子である事が分かった。これらサイトカイン相互の活性上の関係、時間的順序などについては現在検討中で結論は出ていない。TNFの産生誘導はT細胞が産生するインターフェロン(IFN)によって誘導されることが肝炎モデルによって明らかになった。炎症に付随する発熱においてもIFNは重要な役割を果たしており、内因性発熱因子でもあるTNFの産生を誘導して発熱増強効果をもたらすことが分かった。このようにT細胞が産生するIFNが炎症、発熱を制御している事からT細胞亜集団の活性化に注目し、T細胞亜集団Th1、Th2の活性化を制御する第二シグナル因子を解析したところ、これらの亜集団は異なるサイトカインを第二シグナルとして用いていること、Th1はIL-12,Th2はIL-1を用いていることが明らかになった。これらの第二シグナルは各々対応するT細胞亜集団のIL-2受容体発現を制御すると同時にIL-12はT細胞のIFN産生を増強する作用を持つ。Th1はIFNを産生する細胞であることを考えると炎症におけるサイトカインカスケードはつぎのようになっていることが分かった。抗原提供細から分泌されるIL-12がT細胞のIFN産生を促し、IFNがTNF産生を増強する。このTNFがIL-1と共同して炎症反応、発熱を促す。したがって、炎症の治療としては炎症以外の反応を考慮してこのカスケードを上記のいずれかの部位で切る事を考えることになる。
気液界面の分子動力学と分子気体力学の包括的統合による非線形非平衡流体力学の新展開

蒸発・凝縮をともなう気液界面およびその近傍に対する分子動力学と、それを取り囲む大きなスケールの非平衡現象を記述する分子気体力学との包括的統合を行い、非線形非平衡流体力学を確立することが本研究の目的であった。これを実現すべく、1.凝縮相と接する蒸気の非定常非平衡流動に対する一般的な定式化、2.線形化されたBoltzmann方程式に内在する双対性に関する理論研究の非定常問題への深化、3.ナノスケールの液体の流動現象への巨視的流体力学の適用可能性の問題の精密化、4.混合流体の気液界面の分子動力学解析などを行なって、重要な成果を得た。これらの成果を基礎として、非線形非平衡流体力学の構築を継続している。非線形非平衡流体力学の基盤創成のために、分子動力学と分子気体力学を用いた理論解析と数値解析を行い、下記のような成果を得た:1.凝縮相と接する蒸気の非定常運動に対する一般的な定式化を、Boltzmann方程式の境界値問題の厳密な漸近解析をとおして実行し、気体の運動を支配する巨視的方程式系とこれの解を決定するための巨視的境界条件の系を導出し、それらの数学的構造を明らかにした。とくた、非定常なKnudsen層の境界値問題が、線形理論の枠組みの中で、適切な変数変換によって定常問題に帰着することを見出したことによって、理論的に厳密な取扱いが可能となったことは重要である。さらに、高次の効果としてエネルギーの非等分配性がどのようにして巨視的方程式系に組み込まれてゆくかなども明らかになっている。2.線形Boltzmann方程式に内在する双対性に関する理論的研究を推し進めて、定常問題のみならず、緩和現象に代表されるゆっくりと変動する非定常問題においても、双対性を利用した現象の深い理解が可能であることを明らかにした。3.ナノスケールの液柱の静止状態の力学的特徴を、分子動力学計算によって、詳細に調べた。これによって、液柱の表面の2つの主曲率に対応する2つの異なる表面張力が定義され得ること、静止液柱の安定性が巨視的流体力学に基づく中立限界によって予測できることなどが明らかになった。本成果は、気液界面近傍と液体側内部の微視的分子運動が支配する巨視的な力学の一層の理解のために、今後有効に活用され得る。非線形非平衡流体力学という新しい学問領域を創設し、関連する学問分野の中で広く認知されることを目指して、下記の課題に取り組みいくつかの重要な成果を得た。(1)流体力学を非線形非平衡の現象に適用可能となるように整備するに先立ち、分子スケールの系の振る舞いを分子動力学法によって解析し、連続体力学理論との差異および整合を検討した。具体的には、直径が高々数ナノメートルである円柱状の液体の静止状態の安定性について詳細な解析を行って、連続体力学理論による安定限界の予測との定量的差異が、分子スケールの表面張力に起因することを実証した。結論として、流動の特性が非圧縮的である場合には、分子スケールであって、かつ、局所温度のゆらぎが大きく、完全な連続体力学理論との整合が実現されなくとも、流動特性は連続体力学理論の予測に従うことが明らかになった。(2)非線形非平衡流体現象の基本問題としての気液界面における気体論境界条件の決定を目指す大規模長時間の分子動力学計算を行った。とくに、液相領域に人為的な操作を施すことなく非線形非平衡定常状態を実現するための計算手法を確立させ、これを基にして、分子の速度分布関数を構築した。気体論境界条件の確定のためには、今後もさらなる研究が必要である。(3)複数の分子種からなる気液混合系の平衡状態と非平衡状態に対して、ボルツマン方程式と分子動力学による数値計算を用いて詳細な解析を行った。具体的には、平衡状態の気液2相系とその気液界面からの蒸発・凝縮、さらに、音響的な振動にさらされる混合気体の解析を行って、分子種ごとの質量・運動量・エネルギー輸送が系全体の非平衡性を決定することの示唆を得た。この問題は今後のさらなる研究の主要な課題となる。非線形非平衡流体力学の基盤創成のために、分子動力学と分子気体力学を用いた理論解析と数値解析を行っている。本年度は、昨年度までの成果を発展させて、下記のような成果を得た:1.凝縮相と接する蒸気の弱非線形非定常運動に対する一般的な定式化を、Boltzmann方程式の境界値問題の厳密な漸近解析をとおして実行し、気体の運動を支配する巨視的方程式系とこれの解を決定するための巨視的境界条件の系を導出し、それらの数学的構造を明らかにした。

2.上記の弱非線形問題と昨年度の成果である線形問題を統合的に議論し、気液界面において非定常な蒸発・凝縮が生じている非平衡気体の運動への理解を深めた。3.気液界面近傍の非平衡分子動力学計算によって、界面近傍の分子運動の詳細を明らかにし、蒸発・凝縮を支配する法則の解明に向けたアプローチを前進させた。4.気体中における強い非線形性と強い非平衡性をともなう音の伝播過程の分子動力学解析を行い、分子スケールの挙動と連続体スケールの現象論の橋渡しへ向けて、本質的な理解を深めることができた。当初計画のとおり、本研究初年度に予定されていた、分子気体力学による非平衡現象の数理的理解の蓄積と分子動力学による界面現象の統計物理学的理解の蓄積のために有用な成果を得ることができた。これらの成果は、次年度以降の研究計画の進展の基礎として十分なものである。25年度が最終年度であるため、記入しない。当初計画のとおり、本研究初年度に予定されていた、分子気体力学による非平衡現象の数理的理解の高度化と蓄積、および分子動力学による界面現象の統計物理学的理解の方法論の先鋭化のために有用な成果を得ることができた。とくに国際研究交流によって、非平衡統計力学とその工学への応用研究の概念設計を深化できたことは大きい。これらの成果は、最終年度の研究計画の進展と研究総括の基礎として十分なものである。現時点では計画遂行にとって大きな障害はない。当初計画どおり、分子気体力学解析と分子動力学解析を実行し、気液界面の非線形非平衡流動現象の統一的理解を深め、これを応用に資する理論体系の形に定式化することを目指す。複数機関の研究者による連携も順調である。今後も当初計画どおり、分子気体力学解析と分子動力学解析を実行し、気液界面の非線形非平衡流動現象の統一的理解を深め、これを応用に資する理論体系の形に定式化することを目指す。さらに、当初計画には含まれていなかったが、今後の実験的実証研究への道筋をつけることも可能となる見込みである。
ドイツにおける社会的市場経済の変容-グローバル化と比較政治経済学の観点から

1.ドイツにおける社会的市場経済の変容を対象としている本研究は、本来社会的市場経済の歴史的展開を政治経済学の観点から分析すること、また1990年代以降のグローバル化のインパクトを考慮して、その変容過程を分析することを目的としていた。2.しかし、シュレーダー政権において、アジェンダ2010に示されるように、より大規模な「構造改革」が進行している。その一方、500万人を越える戦後最悪の失業を抱え、このため法人税減税などの雇用促進策がとられているものの、それがどれほど奏功するかは今現在確定することはできない。3.このような進行状態にあるため、(1)アジェンダ2010の内容の分析(これは様々な政策領域を含み、各政策領域ごとの改革の内容とその狙いを分析すると同時に、政策領域を包摂する大きなビジョンの分析が必要である)を本研究に参加できない若手研究者にも参加してもらい、(2)現在進行中の動きであるため、ドイツの改革を取り巻く外部要因(EUとの関係)、内部要因(リーダーシップなど)の基本をまず固めなおすことにした。(3)本研究の最大のテーマである、この改革が社会的市場経済の変容なのか、はたまたその放棄なのか、という問題は今後の進行をみながら検討することにした。4.研究分担者である元田結花は、専任講師の期間が終了したため、分担者から外れることになったものの、その後21世紀COE「先進国における《政策システム》の創出」の特任教員(講師)に採用され科学研究費の分担者になる資格を得たため、名簿には記載し、研究論文も記載することにした。2.しかし,シュレーダー政権において、アジェンダ2010に示されるように、より大規模な「構造改革」が行われようとしており、そのためシュレーダー政権は苦境に立たされ,首相を辞任する予定であり、この改革の将来は2004年3月末に予定されている、ドイツ社会民主党の臨時党大会が大きな節目となってきている。3.以上のような経緯を踏まえ、すでに(1)アジェンダ2010の内容の分析(これは様々な政策領域を含み、各政策領域ごとの改革の内容とその狙いを分析すると同時に、政策領域を包摂する大きなビジョンの分析が必要である)、(2)この改革とグローバル化との関係(これも比較分析を必要とし、とりあえずイギリス、フランスを分析している)、(3)以上の分析を踏まえて、この改革が社会的市場経済の変容なのか、はたまたその放棄なのかを最終的には評価する予定である。

(3)本研究の最大のテーマである、この改革が社会的市場経済の変容なのか、はたまたその放棄なのか、という問題は今後の進行をみながら検討することにした。4.研究分担者である元田結花は、専任講師の期間が終了したため、分担者から外れることになったものの、その後21世紀COE「先進国における《政策システム》の創出」の特任教員(講師)に採用され科学研究費の分担者になる資格を得たため、名簿には記載し、研究論文も記載することにした。
高分子量蛋白質ＮＭＲ構造決定の完全自動化と人工花成ホルモン受容体複合体への応用

平成30年度は、完全自動NMR構造決定にむけたフロリゲン受容体蛋白質の試料調製とNMRスペクトルの測定、および、フッ素含有化合物スクリーニングライブラリの整備に取り組んだ。ユビキチン蛋白質のメチル基選択的標識体を作成し、4次元NMRスペクトルの測定を行った。常法による均一標識体を用いた測定と比較し、多くの距離制限情報が得られることを明確にした。つづいて、フロリゲン受容体の均一標識体を作成し、常法に従った主鎖連鎖帰属と、15N-アミノ酸選択的標識体を用いた帰属を組み合わせることによって、約8割の主鎖シグナル帰属を達成した。さらに、高い標識率で安定同位体標識蛋白質を得ることが可能な、無細胞蛋白質合成系を用いてIle, Leu, Val, Thr残基のメチル基選択的軽水素標識体をそれぞれ作成し、NMRスペクトルの測定を行った結果、Ile標識体において最も高品質なスペクトルが得られた。現在、これらのスペクトルについて解析を進めている。創薬分野のスクリーニング技術の1つとして最近注目をあびているフッ素含有化合物ライブラリを用いた19F NMRスクリーニングに着目し、受入研究者所属機関独自の19Fスクリーニングライブラリを整備し、フロリゲンおよびフロリゲン受容体の19F化合物スクリーニングを実施した。その結果、複数のヒット化合物が得られ、現在これらの化合物と蛋白質の相互作用解析を進めている。ほぼ計画通りに研究が進展している。計画通りに研究を推進する。具体的には、フロリゲン受容体の完全自動NMR構造決定、および、人工フロリゲン創出に向けた薬剤複合体の解析に取り組む。フロリゲン受容体の完全自動NMR構造決定では、自動構造解析システムによる解析を適用し、帰属が不十分な場合は、アミノ酸選択標識フロリゲン受容体を作成し、帰属情報を増やす。人工フロリゲン創出に向けた薬剤複合体の解析では、すでにスクリーニング実験によって得ているヒット化合物群について、NMR滴定実験等により相互作用部位を明らかにする。
肝移植における免疫抑制療法と肝摘出,保存の研究

1.肝保存の研究(1)NMRを用いた保存肝の評価法の検討:ラット摘出肝をEuroーCollins液あるいはUWーsolutionに単純冷却浸漬保存し、経時的に細胞膜の構成成分であるリン脂質の変動を^<31>PーNMR spectrorscopyを用いて検討した。リン脂質の代謝産物であるαーglycerophosphate(αーGP)は両者に於て増加したが、EC群で有意に高値となり、αーGPが保存肝のvialilityを表す一つの指標となる可能性が示唆された。(2)肝類洞内皮細胞の形態の解析:ラット摘出肝をUWーsolution又はEuroーCollins液に単純浸漬保存し、同所性肝移値を行った。経時的に組織を採取し、抗FactorVIII抗体を用いて血管内皮細胞障害の程度を光顕的、電顕的に検討した。EC群では保存後、空胞変性はFactorVIII表出の低下、内皮細胞の脱落を認めた。また、移値後その変化は著明となった。UW群ではこれらの変化は軽度で、明らかに差を認めた。さらにHPLCを用いて組織中のnucleotideを測定し、UW群においてenergy chargeの回復が良好である事を認めた。2.免疫抑制療法の検討:FK506は優れた免疫抑制剤であるが、膵災を惹起する可能性を持つことが報告されている。そこで、ラットにFK506を1mg/kgあるいは2mg/kg筋注投与し、抗FactorVIII抗体を用いて血管内皮細胞に対する影響を検討した。FK506の4日間投与で、血清Amylase、LDHは一時的に上昇したが、GOT、GPTの変化はわずかであった。組織学的には膵血管内皮細胞の脱落変性を認めたが、肝類洞内皮細胞ではFactorVIIIの表出の低下に留まり、FK506の血管障害作用には臓器特異性があると思われた。またこれらの変性はFK506投与中止後回復し、可逆的であると思われた。1.摘出肝保存の研究(1)NRMを用いた保存肝の評価法の検討:Euro-Collins solution及びUW-solutionを用いた摘出肝の単純浸漬保存肝において細胞膜の構成成分の推移を検討した。リン脂質の代謝産物であるα-glycerophosphateの増加及びPhosphodiesterの減少が認められ、特にEC液において著名であった。従って、細胞膜リン脂質の変動と臓器のviabilityとの間に相関を認めた。(2)肝類洞血管内皮細胞の形態的解析:ラット肝の単純浸漬保存に於いて、血流再開後の血管内皮細胞の変化を血液凝固関連因子factorVIIIに対するmonoclonal抗体を用いて検討した。血管内皮におけるfactor VIIIの表出は保存時間に応じて低下し、血流再開による肝類洞の変化と内皮の変化が相関することが示された。2.免疫抑制療法の研究・新しい免疫抑制剤FK506の免疫抑制メカニズムについて:ラット肝移植拒絶モデルを作製し、FK506投与群と非投与群での浸潤細胞を各種monoclonal抗体を用いて検討した。FK506は拒絶反応の抑制に顕著な効果を示した。その機序としてcytotoxic Tcell,interleukin-2 receptor陽性細胞の抑制及びnatural killer細胞にも影響していることが示唆された。3.部分肝移植法の検討・小児肝移植を前提として“one donor two recipient"の手術手技的検討及び術後の血行動態を検討した。イヌ30%肝移植では門脈圧の亢進を認め、50%肝移植が限界と考えられた。

またこれらの変性はFK506投与中止後回復し、可逆的であると思われた。1.肝保存の研究(1)NMRを用いた保存肝の評価法の検討:ラット摘出肝を生食、EuroーCollins液に単純冷却浸漬保存し、経時的に細胞膜の構成成分であるリン脂質の変動を検討した。リン脂質の代謝産物であるαーglycerophosphate(αーGP)は両者に於て増加したが、生食群で有意に高値となり、膜の変性と相関する事が示唆された。(2)肝類洞内皮細胞の形態の解析:ラット摘出肝をUWーsolution又はEuroーDollins液に単純浸漬保存し、同所性肝移値を行った。経時的に組織を採取し、血管凝固関連因子FactorVIIIに対するMonoclonal抗体を用いて血管内皮細胞障害の程度を検討した。EC群では保存後の重量増加、空胞変性とFactorVIII表出の低下、内皮細胞の脱落を認めた。また、移植後その変化は著明となった。UW群ではこれらの変化は軽度で、明らかに差を認めた。2.免疫抑制療法の検討:FK506は優れた免疫抑制剤であるが、腎毒性も認められ、膵炎を惹起することが報告されている。FK506の血管障害作用の有無について、ラットにFK506を投与し、抗FactorVIII抗体を用いて検討した。FK506の4日間投与で、膵血管内皮細胞の脱落変性を認めたが、肝類洞内皮細胞ではFactorVIIIの表出の低下に留まり、FK506の血管障害作用には臓器特異性があると思われた。3.部分肝移植の検討:犬摘出肝をEuroーCollins液中で右葉に分割、左葉をIVCを温存しつつ全肝を切除したRecipientに移植した。経時的に門脈圧を測定し、Recipient肝重量に対するGraft重量の割合による圧の差と生存率を比較した。これにより、Graft肝重量はRecipient肝重量の約50%以上あるべきである事が示唆された。
多数の異常アミノ酸や複素環を含有するチオストレプトン系大環状抗生物質群の全合成

最近、種々の菌類の二次代謝産物の中から大環状チオストレプトン系抗生物質が次々と発見され、単離・構造決定されている。それらはいずれも複素環や異常アミノ酸から構成された特異な構造をしている。また、そのほとんどが興味ある生理活性を示すことが知られている。我々はこの一連のチオストレプトン系抗生物質の全合成および構造活性相関に興味をもち全合成を行い、この種の天然物としては先導的に初めてミクロコッシンPおよびP_1の全合成に成功している。この2年間で上記の知見をもとにデヒドロアミノ酸から5位置換チアゾールアミノ酸の一般的合成法を確立し、GE2270Aの形式全合成に初めて成功した。また、シクロチアゾマイシンについては三置換ピリジン環の2位置換基を立体選択的に合成した。さらに、それぞれのFragmentA、B、Cの縮合およびオキサジンーチアゾリン変換法を利用してFragment Dの合成にも成功した。次にSulfomycin類やベルニナマイシン類に含まれる2位にオキサゾールが置換した三置換ピリジン骨格の新規合成法を開発した。オキサゾールアミノ酸やオキサゾールデヒドロアミノ酸をデヒドロペプチドから効率良く合成する方法を見出し、ベルニナマイシンAおよびBの環内主要骨格であるオキサゾールデヒドロアミノ酸を含むテトラデヒドロヘキサペプチドを合成し最終環化部位を特定した。このことから全合成達成の見込が出来た。これらの知見は一連のチオストレプトン系抗生物質の全合成に役立つと確信している。近年、微生物の代謝産物の中から大環状チオストレプトン系抗生物質が次々と発見され、単離・構造決定されている。それらはいずれもピリジン環を中心にし、主としてチアゾールアミノ酸、オキサゾールアミノ酸およびデヒドロアミノ酸などの異常アミノ酸から構成された特異な構造をしている。また、そのほとんどが興味ある生理活性を示す事が知られている。我々はこの一連のチオストレプトン系抗生物質の全合成および構造活性相関に興味を持ち全合成を行なっている。すでに、多くのチオペプチド系抗生物質に含まれる2,3,6-チアゾール三置換ピリジン骨格の一般的合成法を確立し、ミクロコッシンPおよびP_1の全合成に初めて成功している。この1年間で上記の知見を基にデヒドロアミノ酸から5位に置換基を有するチアゾールアミノ酸の一般的合成法を確立し、GE2270Aの前駆体の合成に初めて成功した。また、A10255G,Jやベルニナマイシン類に含まれる2,3,6-オキサゾール三置換ピリジン骨格の新規合成法の開発およびオキサゾールアミノ酸やオキサゾールデヒドロアミノ酸をデヒドロペプチドから効率良く合成する方法を見出し、ベルニナマイシンBの環内主要骨格であるオキサゾールデヒドロアミノ酸を含むテトラデヒドロヘキサペプチドを合成した。次に、シクロチアゾマイシンのピリジン環2位置換基の立体構造を分光学的に決定し、チアゾリンを含む中心部分骨格の合成、およびオキサジン-チアゾリン変換法を利用してFragmentの合成にも成功した。また、ベルニナマイシンBについては最終環化部位の検討もしたことから勢力的に合成を行い、近いうちに全合成を達成できる見込みである。これらの知見は他の一連のチオペプチド系抗生物質の全合成にも役立つものと確信している。それらはいずれもピリジン環を中心にし、主としてチアゾール、オキサゾールおよびデヒドロアミノ酸などの異常アミノ酸から構成された特異な構造をしている。すでに、多くのチオペプチド系抗生物質に含まれる2,3,6-トリチアゾールピリジン骨格の一般的合成法を確立し、ミクロコッシンPおよびP_1の全合成に初めて成功している。

この1年間で上記の知晃をもとにデヒドロアミノ酸から5位置換チアゾールアミノ酸の一般的合成法を確立し、GE2270Aの形式全合成に始めて成功した。また、シクロチアゾマイシンについては三置換ピリジン環の2位置換基を立体選択的に合成した。さらに、それぞれのFragmentA、B、Cの縮合およびオキサジンーチアゾリン変換法を利用してFragmentDの合成にも成功した。次にSulfomycin類やベルニナマイシン類に含まれる2位にオキサゾールが置換した三置換ピリジン骨格の新規合成法を開発した。オキサゾールアミノ酸やオキサゾールデヒドロアミノ酸をデヒドロペプチドから効率良く合成する方法を見出し、ベルニナマイシンAおよびBの環内主要骨格であるオキサゾールデヒドロアミノ駿を含むテトラデヒドロヘキサペプチドを合成し最終環化部位を特定した。このことから全合成達成の見込が出来た。これらの知見は一連のチオストレプトン系抗生物質の全合成に役立つと確信している。
敗血症性多臓器不全における肝不全の病態生理とその治療について

敗血症性多臓器不全における肝不全と肝不全の典型である劇症肝炎の肝細胞および全身のエネルギー代謝について比較検討した。RQは敗血症性肝不全群でAKBRが低いと1に近く,劇症肝炎群ではAKBRに関係なく1に近かった。エネルギー代謝活性は敗血症性肝不全群の方が有意に高値であった。エネルギー基質は敗血症性肝不全では外から脂肪が投与されていないにもかかわらず脂肪が,劇症肝炎ではAKBRが低値であるにもかかわらず糖が用いられていた。代謝障害の場が敗血症性肝不全では肝および全身,劇症肝炎では肝に限局していることが示唆された。肝不全の栄養管理にあたってはカロリー投与量,エネルギー基質をAKBR,ケトン体量,RQ,energy experditureに基づいて選択すべきである。Plasma exchange(PE)に肝エネルギー代謝改善作用を認めた。Continuous hemofiltration(CHF)およびCon-tinuous hemodiafiltration(CHDF)は水・電解質,酸塩基平衡の調節およびCre,BUNの溶質除去等の人工腎としての機能の他にmediatorの除去能力を有することを認めた。さらにCHDFをPEとともに用いるPE+CHDF併用法を施行し,劇症肝炎の救命率を改善することはできなかったが,有意な意識の改善をみた。CHDFは肝性昏睡起因物質と考えられている中分子量物質の除去に優れているために意識の改善に有用であったものと考えられる。PE+CHDF併用法を術後敗血症性肝不全合併多臓器不全症例に対しても用い,最終的には救命できなかったが,意識の改善,肝不全状態からの離脱,得ることができた。したがって,PE+CHDF併用法は敗血症性多臓器不全における肝不全の治療法として有用であると考えられた。以上よりCHDFは人工腎としてだけでなく,人工肝としても有用であることが明らかとなった。〈臨床的研究〉敗血症性多臓器不全における肝不全の病態生理を肝細胞及び全身のエネルギ-代謝の面より検討するために,肝不全合併多臓器不全患者と急性肝不全の典型である劇症肝炎患者における肝細胞及び全身のエネルギ-代謝について検討をはじめた。肝細胞エネルギ-代謝を評価する指標として、すでに臨床で用いられている動脈血中ケトン体比,ケトン体量lactate,pyruvate,全身のエネルギ-代謝を評価する指標としては,inーclirect calorimetryに2測定できるエネルギ-消費量,呼吸商,消費エネルギ-中の脂肪の割合を示す%Fat等に関して,肝不全合併多臓器不全患者と劇症肝炎患者の間の違いを検討中である。〈実験的研究〉肝潅流装置を本研究の目的に合うように改変し,systemの確立中である。最大の問題点は肝潅流液に用いる大量の純水の入手等に手間取っており,当初の計算より大幅に遅れている。臨床的研究は,当初の計画以上に進んでいるので,さらにその計画をおしすすめ,実験的研究の推進に努力したい。急性肝不全というclinical entityの中に、さまざまな原因によるものが含まれるが、肝細胞および全身のエネルギー代謝が異なることが明らかとなった。すなわち、肝細胞エネルギー代謝の指標として動脈血中ケトン体比(AKBR)、ケトン体量、Iactate、pyruvate、全身のエネルギー代謝の指標として間接熱量測定法を用いて測定症てきるエネルギー消費量、呼吸商、消費エネルギー中の脂肪の割合を示す%Fat等について肝不全合併多臓器不全(MOF)と劇症肝炎において比較検討すると代謝異常は肝不全合併MOFでは全身であり、劇症肝炎では肝であり、AKBRは同様に低値であるが、ケトン体量は肝不全合併MOFでは増加しており、劇症肝炎は50μmole/l以下である。

肝不全合併MOFでは、呼吸商はAKBRに比例して低下し、エネルギー基質としては内因性の脂肪が用いられており、劇症肝炎では呼吸商は1に近く、エネルギー基質として糖が用いられていた。治療法に関しては、肝のミトコンドリア機能を示すAKBRが指標としてみてみると、plasma exchangeに肝エネルギー代謝の改善作用が認められた。また、肝性昏睡時における意識改善にcontinuous hemodiafiltration(CHDF)が有用であり、劇症肝炎における血液浄化法として連日のplasma cxchangeに加えてを施行し、有用性を認めている。Mediator対策としては、continuous hemodiafiltrationおよびcontinuous hemodiafiltrationを用いて、その除去能力について検討中である。当初、実験的研究を計画し、その実現に努力してきたが、肝潅流液作成上の問題、予定していたparameter測定上の問題等が生じ、実験的研究施行が困難となったので、実験的研究を断念し、その分を臨床的研究に向けた。敗血症性肝不全、急性型劇症肝炎、亜急性型劇症肝炎におけるエネルギー代謝の検討を行い、以下の結論を得た。すなわち、敗血症性肝不全群は代謝障害の場が肝および全身であり、劇症肝炎は肝に限局している。敗血症性肝不全群でエネルギー代謝活性はAKBR0.3-0.5で最高値をとり、さらにAKBRが低下すると低下し、RQは低値をとった。劇症肝炎群ではエネルギー代謝活性は比較的低値、RQは1に近い値をとった。エネルギー基質として敗血症性肝不全群では脂肪が、劇症肝炎群では糖が用いられていることが示唆された。肝不全は多彩な病態およびエネルギー代謝動態を呈するので、AKBR,total ketonebody、pyruvate/lactate、RQ、エネルギー代謝活性等の指標を総合的に評価し、それに立脚した栄養管理を症例ごとに選択する必要があると考えられた。continuous hemofiltration(CHF)およびcontinuous hemodiafiltration(CHDF)のmediatorの除去能力を確認した。さらにCHDFをplasma exchange(PE)とともに用いるPE+CHDF併用法を施行し、従来からのPE単独法と比較検討した。PE+CHDFはPE単独法に比し、劇症肝炎の救命率を改善することはできなかったが、有意な意識の改善をみた。CHDFは現在肝性昏睡起因物質と考えられている中分子量物質の除去に優れているために意識の改善に有用であったものと考えられる。PE+CHDF併用法を術後肝不全合併多臓器不全症例に対しても用いたが、意識の改善、肝不全状態からの離脱をうることができた。したがって、PE+CHDF併用法は敗血症多臓器不全における肝不全の治療として有用であると考えられる。さらに多臓器不全では腎不全の合併率が高いので、腎不全合併時にはCHDFは必須の血液浄化法である。