hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
伸張-短縮サイクル運動の能力向上のメカニズムの解明

本年度は、高齢者におけるウオーキングトレーニングが下肢筋群の筋及び腱組織の形態と機能に及ぼす影響を検討した。35名の高齢者が6ヶ月間のウオーキングトレーニングに参加した。被検者は実験期間中、毎日の万歩計による歩数(実験前2週間も測定)、体重、ウオーキング時間などを専用の記録紙に記入した。なお、トレーニングは各自のペースで徐々に運動時間、頻度などを増加させていくように指示した。トレーニングの前後で、体重、血液性状(総コレステロール等)、膝伸展(KE)、膝屈曲(KF)、足背屈(DF)および足底屈(PF)筋群における各々数カ所(近位遠位、外側内側)の皮脂厚、筋厚、等尺性最大筋力を測定した。さらに、筋力発揮している間のKEおよびPFの腱伸張量から腱ステイッフネスを算出した。1日当たりの歩数は、トレーニング前(平均7025歩)からトレーニング後(平均9165歩)に約44%の増加を示した。体重、中性脂肪、下肢の皮脂厚(下腿前部を除く)は各々有意な減少を示し、本研究のウオーキングトレーニングが先行研究(e.g.Hardmanら1992)と同等な効果をもたらした事が示唆された。筋厚については、KFおよびDFで有意な増加が認められたが、PFでは変化がみられなかった。KEの筋厚については、大腿部中央部は有意な変化がみられなかったが、近位部(大腿直筋)および内側部(内側広筋)で有意な増加がみられた。最大筋力については、KF、DFおよびPFで有意な増加がみられたが、KEでは変化がみられなかった。腱ステイッフネスについては、KEおよびPFともに有意な変化は認められなかった。以上の結果、ウオーキングトレーニングを実践する事により、下肢筋群における大部分の筋力および筋厚が増加するが、腱特性には変化がみられない事が明らかにされた。本年度は、(1)アイソメトリックによるスクワット運動とドロップジャンプ運動の繰り返しが、膝伸展筋群の腱組織の特性に及ぼす一過性の影響を検討し、(2)アイソメトリックによるスクワットトレーニングが膝伸展筋群の腱組織特性およびジャンプパフォーマンスに及ぼす影響を検討した。実験(1)では、8名の被検者に2種類の運動課題を行わせ、その前後で膝伸展筋群の腱組織の特性を測定した。運動課題は、アイソメトリックによるスクワット運動を最大努力で10秒間を50回(SQ)と高さ60cmの台から飛び降りて直ちに最大努力のジャンプをするドロップジャンプを100回(DJ)であった。運動後の最大筋力の低下、筋痛の程度に両課題間で有意な差は認められなかった。しかし、DJ後には腱の特性に有意な変化が認められなかったが、SQ後には腱ステイッフネスが有意に低下した。この結果は、瞬間的に大きな負荷のかかる運動様式よりも一定時間に負荷が持続的に課せられる運動様式の方が腱組織の特性に及ぼす影響が大きいことが示された。実験(2)では、上記のSQの結果を踏まえて、長期的なトレーニングの影響を検討した。8名の被検者に、実験(1)のSQ条件と同様な運動様式で、70%MVCで15秒間を10セット、4回/週の頻度で12週間行わせた。その前後で膝伸展筋群の腱組織の特性および反動の有無による2種類のジャンプパフオーマンス(SJとCMJ)を測定した。トレーニング後の膝伸展最大筋力および筋体積は有意に増加し、膝伸展筋群の腱組織ステイッフネスも有意に増加した。さらに、SJは有意に増加したもののCMJは有意な変化を示さず、反動にいる増加率が有意に低下した。この結果は、アイソメトックトレーニングは腱組織のステイッフネスを増加させ、そのために反動を伴うような「伸張-短縮サイクル運動」のパフォーマンスを低下させる可能性が示唆された。近年、血流を制限した状態での低負荷の筋力トレーニングが、高負荷を用いた通常のトレーニングと同程度の筋力の増大および筋肥大がみられる事が報告されている(Takaradaら2000)。しかしながら、筋力増加に見合った腱特性の変化が伴わなければ、障害を引き起こす事が予想される。本研究では9名の被検者に、等張性膝伸展運動による血流制限下での低負荷筋力トレーニング(LLO:20%1RM)と通常の高負荷筋力トレーニング(HL:80%1RM)を12週間実施させた。このトレーニングプロトコールは、筋力および筋量の増加の程度がほぼ同程度である事が先行研究により確認されている(Takaradaら2000)。従って、本研究では「筋」には同程度のトレーニングメニューが、異なるMechanical stressにより「腱」にいかなる効果がもたらされるかを検討した。12週間のトレーニングの結果、筋体積の増加率はどちらのトレーニング脚ともに7%前後の増加がみられたものの、両トレーニング脚間に有意な差は認められなかった。同様に、最大筋力についても、HL脚(17%)がLLO脚(8%)よりも増加率が高い傾向であったが、両トレーニング脚間に有意な差は認められなかった。しかし、腱組織のステイッフネスは、HL脚では有意に増加したものの、LLO脚では有意な変化は認められなかった。つまり、Mechanical stressの高かったHL脚についてのみ腱組織の特性が変化を示し、Mechanical stressの低いLLO脚では腱組織に有意な変化をもたらすに至らなかった。以上の結果より、腱組織にはMechanical stressのみが関与している可能性が示唆された。

しかし、ヒト生体であるため、腱の破断強度から障害との関連を検討する事はできなかった。本年度は、高齢者におけるウオーキングトレーニングが下肢筋群の筋及び腱組織の形態と機能に及ぼす影響を検討した。35名の高齢者が6ヶ月間のウオーキングトレーニングに参加した。被検者は実験期間中、毎日の万歩計による歩数(実験前2週間も測定)、体重、ウオーキング時間などを専用の記録紙に記入した。なお、トレーニングは各自のペースで徐々に運動時間、頻度などを増加させていくように指示した。トレーニングの前後で、体重、血液性状(総コレステロール等)、膝伸展(KE)、膝屈曲(KF)、足背屈(DF)および足底屈(PF)筋群における各々数カ所(近位遠位、外側内側)の皮脂厚、筋厚、等尺性最大筋力を測定した。さらに、筋力発揮している間のKEおよびPFの腱伸張量から腱ステイッフネスを算出した。1日当たりの歩数は、トレーニング前(平均7025歩)からトレーニング後(平均9165歩)に約44%の増加を示した。体重、中性脂肪、下肢の皮脂厚(下腿前部を除く)は各々有意な減少を示し、本研究のウオーキングトレーニングが先行研究(e.g.Hardmanら1992)と同等な効果をもたらした事が示唆された。筋厚については、KFおよびDFで有意な増加が認められたが、PFでは変化がみられなかった。KEの筋厚については、大腿部中央部は有意な変化がみられなかったが、近位部(大腿直筋)および内側部(内側広筋)で有意な増加がみられた。最大筋力については、KF、DFおよびPFで有意な増加がみられたが、KEでは変化がみられなかった。腱ステイッフネスについては、KEおよびPFともに有意な変化は認められなかった。以上の結果、ウオーキングトレーニングを実践する事により、下肢筋群における大部分の筋力および筋厚が増加するが、腱特性には変化がみられない事が明らかにされた。
ヒューマン・ネットワーク形成過程に及ぼす援助行動の影響

本研究は、既婚女性が日常生活の中で行う援助行動を、援助要請と被要請の観点から捉えるために計画された。第1研究では、主婦の日常生活における援助行動についての4カテゴリーが提起された。各カテゴリーは、切迫事態でのインフォーマルな援助、切迫事態での一般的な援助、非切迫事態でのインフォーマルナ援助、および非切迫事態での一般的援助と名づけられた。結果では、主婦はあまり近所の人に援助を要請しようとしない一方で、援助を彼らに提供することには積極的であることが明らかにされた。要請者と被要請者の関係性が援助要請行動と援助提供行動に及ぼす効果は、有意であった。そしてまた、この研究は要請者の年令が要請行動に及ぼす効果も有意であることを示した。しかし、主婦の年齢が援助提供に及ぼす効果は、不安定であった.第2研究では、主婦の援助行動と社会的ネットワークとの関係が明らかにされた。被験者は、奈良県橿原市に住む131人の主婦であった。調製の結果は以下の通りであった。知人からの援助要請に対する応諾意欲を年齢層別に見れば、切迫事態でのインフォーマルな援助、切迫事態での一般的な援助、および非切迫事態での一般的援助で、40代以上の主婦が30代以下の主婦と比べて、これらの援助を積極的に受け容れてあげようとする傾向が見られた。また友人からの援助要請に対しては,相手が知人であるときに見られたほどの年齢差はなかった。ただし、非切迫事態での一般的援助だけは、相手が知人である場合と同様により若い主婦がいっそう熱心に援助の依頼に応じるという結果を得た。知人にも友人にも、さまざまな援助を提供することを厭わない40歳以上の主婦も、情報の提供のような援助についてはいくぶん苦手にしているようであった。これらの結果は、社会的交換理論ならびに自尊心脅威モデルの観点から解釈がなされた。研究1では主婦の援助要請行動の構造が因子分析によって明らかにされた。各因子は、情報・物・労力の供与、代替的援助、個人的世話、および道具的援助と名づけられた。これらの因子は、要請者の感情次元である快適さ因子と要請時の心苦しさ因子にそって解釈された。情報などの供与を求める行動は、それを得たからといって報酬が要請者にもたらされる程度は低く、そのために快適さも弱い。代替的援助は援助内容によって異なった特徴を持っており、自治会当番の交替などは援助されれば大いに助かると思う一方で、要請する場合の心苦しさは強い。個人的世話は援助されたときの快適さが強く、また道具的援助は要請時に心苦しさを少し感じるようであるが特に大きい特徴はなかった。さらに結果は、提供行動と道具的援助に及ぼす要請者の年令、および要請者と被要請者の関係性の効果が有意であることを示した。研究2では援助を要請された主婦の応諾行動の構造が因子分析によって明らかにされた。各因子は、代替的・道具的援助、情報・物・労力の供与、個人的世話、および預託的援助と名づけられた。要請者と被要請者の関係性の効果はすべての因子得点に対して有意な効果を及ぼしていた。年令は代替的・道具的援助、提供行動、および個人的世話の応諾に対して有意な効果を及ぼしていた。結果はソーシャル・サポートの構造と関連づけられた。

本研究は、既婚女性が日常生活の中で行う援助行動を、援助要請と被要請の観点から捉えるために計画された。第1研究では、主婦の日常生活における援助行動についての4カテゴリーが提起された。各カテゴリーは、切迫事態でのインフォーマルな援助、切迫事態での一般的な援助、非切迫事態でのインフォーマルな援助、および非切迫事態での一般的援助と名づけられた。結果では、主婦はあまり近所の人に援助を要請しようとしない一方で、援助を彼らに提供することには積極的であることが明らかにされた。要請者と被要請者の関係性が援助要請行動と援助提供行動に及ぼす効果は、有意であった。そしてまた、この研究は要請者の年齢が要請行動に及ぼす効果も有意であることを示した。しかし、主婦の年齢が援助提供に及ぼす効果は、不安定であった。第2研究では、主婦の援助行動と社会的ネットワークとの関係が明らかにされた。被験者は、奈良県橿原市に住む131人の主婦であった。調査の結果は以下の通りであった。知人からの援助要請に対する応諾意欲を年齢層別に見れば、切迫事態でのインフォーマルな援助、切迫事態での一般的な援助、および非切迫事態での一般的援助で、40代以上の主婦が30代以下の主婦と比べて、これらの援助を積極的に受け容れてあげようとする傾向が見られた。また友人からの援助要請に対しては、相手が知人であるときに見られたほどの年齢差はなかった。ただし、非切迫事態での一般的援助だけは、相手が知人である場合と同様により若い主婦がいっそう熱心に援助の依頼に応じるという結果を得た。知人にも友人にも、さまざまな援助を提供することを厭わない40歳以上の主婦も、情報の提供のような援助についてはいくぶん苦手にしているようであった。これらの結果は、社会的交換理論ならびに自尊心脅威モデルの観点から解釈がなされた。
プロトン輸送ATPaseを標的とした新規創薬アプローチ

本課題では、病原性細菌のプロトン輸送ATPaseについて駆動機構の解明と特異的な阻害化合物の探索を目的に研究を行った。S. mutansは、う蝕(虫歯)の原因菌の一つであり、同菌の除菌は虫歯の治療につながると考えられるが、薬物療法は一般的でない。S. mutansはプロトン輸送ATPaseとしてF-ATPaseを有しており、今年度はS. mutansのF-ATPaseのF1部分及び、F-ATPaseを発現した膜画分を調製し、触媒活性の評価と阻害化合物の探索を行った。S. mutansのF1部分のATPase活性はE. coliの酵素に比べ低pHでも活性を維持しており、pH4.3でも触媒活性が確認できた。また、ピセタノールや、クルクミン、デメトキシクルクミンなどのポリフェノール類がF1や膜画分のATPase活性をpHに依らず強力に阻害することを明らかにした。S. mutansの増殖に対し、これらの化合物は、pH7.3の培地では抑制しなかったが、pH5.3では有意に抑制した。さらにピセタノール、クルクミン、デメトキシクルクミンはpH4.3でのS. mutansの生存率を大きく低下させた。これらの結果は、F-ATPaseがS. mutansの酸性環境における生存・増殖に重要な役割を果たしていることを示唆している。研究成果はArchives of Biochemistry and Biophysics誌に発表した。S. mutansにおけるプロトン輸送ATPaseを精製し、その役割を明らかにした。また、阻害化合物をポリフェノールを中心に数種類見出した。これらの化合物は毒性も低いため、う蝕の予防などでの実用性も期待できる。研究は概ね順調に進展している。S. mutansにおけるF-ATPaseの機能をより詳細に明らかにするために、F-ATPaseの欠損株を作製し、表現型を検討する。また、化膿性疾患を引き起こす口腔内病原細菌のS. anginosusはプロトン輸送ATPaseとしてF-ATPaseとA-ATPaseの2種類を有する。それぞれの酵素を精製し、阻害する化合物の探索や、菌の生存・増殖における役割などを検討していく。(理由)病原微生物のプロトン輸送ATPase遺伝子のクローニングを一部次年度の実施とした。このため、分子生物学用試薬と人件費の一部を次年度に充てることとした。(使用計画)プロトン輸送ATPase遺伝子のクローニングのため、分子生物学用試薬と人件費に充てる。
多面的な分子生物学的解析による非B非C型肝細胞癌発癌機構の解明と臨床応用

当科における肝細胞癌(肝癌)切除例のうち非B非C型肝癌104例の臨床像を検討した。その結果、非B非C型肝癌では自己免疫性肝炎、原発性胆汁性肝硬変、アルコール性肝炎、Budd-Chiari症候群、非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)がみられた。また、非B非C型肝癌において、肥満、糖尿病、高血圧、高脂血症、アルコール多飲が危険因子であった。さらに、血糖コントロール不良は肝癌切除後予後不良因子であった。本研究は多面的な分子生物学的手法によるnonBnonC型肝細胞癌の発癌機構や臨床病理学的特徴を明らかにし、これらの症例に対する適切な治療法を確立することを目的としている。当科における肝細胞癌切除506例のうち、nonBnonC型肝細胞癌に分類された77例について、その臨床病理学的特徴を検討した。その結果、平均年齢は64歳、男性に多く、17例にはアルコール多飲歴が、3例に自己免疫性肝炎、2例に非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)、各々1例に原発性胆汁性肝硬変およびBudd-Chiari症候群がみられた。なお、77例中22例に肝硬変がみられ、このうち原因不明の肝硬変が11例にみられた。これら原因不明例のうちにはPCR法やcassette ligation method法においてB肝炎ウィルス(HBV) DNAの組み込みが確認される症例が存在した。これらnonBnonC型肝細胞癌切除症例の再発危険因子は単変量解析や多変量解析において、切除断端陽性(5mm以内癌細胞陽性)、多発腫瘍であり、単発腫瘍に対する切除断端を保った肝切除が有用であることが示唆された。なお、nonBnonC型肝細胞癌の原因別切除成績には明らかな差はみられなかった。一方、HCV関連肝細胞癌の中にはインターフェロン治療によってHCV RNAが排除された後に肝細胞癌が発見された症例がみられるが、このような症例においては高率にHBVの感染既往や癌組織内へのHBV DNAの組み込みが確認された。今後、さらに症例を集積し、特に原因不明肝細胞癌を中心とした分子生物学的方法による肝癌発癌機構の解明と適切な治療法の確立を試みる予定である。本研究は多面的な分子生物学的手法による非B非C型肝細胞癌の発癌機構や臨床病理学的特徴を明らかにし、これらの症例に対する適切な治療法を確立することを目的としている。当科における肝細胞癌切除例のうち非B非C型肝細胞癌に分類された77例について、その臨床病理学的特徴を検討した。その結果、平均年齢は64歳、男性に多く、17例にはアルコール多飲歴が、3例には自己免疫性肝炎、2例に非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)、各々1例に原発性胆汁性肝硬変およびBudd-Chiari症候群がみられた。なお77例中22例に肝硬変がみられ、このうち原因不明の肝硬変が11例にみられた。これら原因不明例のうちにはPCR法やCassette ligation method法においてB型肝炎ウィルス(HBV) DNAの組み込みが確認さえる症例が存在した。これら非B非C型肝細胞癌切除例の再発危険因子は単編量解析および多変量解析において切除断端陽性(5mm以内癌細胞陽性)、多発腫瘍であった。非B非C型肝細胞癌におけるHBVの感染既往による影響を検討するため、血清HBc抗体の有無別に非B非C肝細胞癌を分類しても、臨床病理学的所見や切除成績に有意な差はみられなかった。現在、NASHや糖尿病による非B非C型肝細胞癌の臨床病理学的所見や切除成績に対する影響を検討している。今後、さらに症例を集積し、特に原因不明肝細胞癌を中心とした分子生物学的方法による肝細胞癌発癌機構の解明と適切な治療法の確立を試みる予定である。当科における肝細胞癌切除例のうちB型肝炎関連肝細胞癌97例、C型肝炎関連肝細胞癌355例、非B非C型肝細胞癌104例の臨床像と切除成績を比較した。その結果、非B非C型肝細胞癌では糖尿病、高血圧、高脂血症、アルコール多飲歴が他の群に比較して有意に多かった。肥満もB型肝炎関連肝細胞癌に比較して非B非C型肝細胞癌では有意に多かった。一方、非B非C型肝細胞癌104例中、非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)が16例にみられた。非B非C型肝細胞癌症例の無再発生存率はB型肝炎関連肝細胞癌のそれに比較して有意に良好であった。したがって、非B非C型肝細胞癌において、肥満、糖尿病、高血圧、高脂血症、アルコール多飲、NASHが危険因子であり、C型肝細胞癌に比較して、良好な予後が期待される。

さらに、糖尿病合併肝細胞癌切除例と糖尿病非合併肝細胞癌切除例の切除成績を比較した。両群の背景因子に差はみられなかった。糖尿病合併肝細胞癌症例の切除成績をみると、糖尿病自体は予後不良因子ではなかったが、術後の血糖コントロール不良例の無再発生存率はその他の症例のそれに比較して不良であった。すなわち、術後血糖コントロールが不良であることは、肝細胞癌切除後予後不良因子であった。なお、切除術式は予後に大きな影響を与えなかった。以上より、非B非C型肝細胞癌症例において、糖尿病や肥満など代謝に関与する因子が発癌や術後再発に重要であることが示唆された。
高地適応動物モデルとしてのナキウサギの調査研究

本調査研究は、中国高地(海抜3,000メ-トル以上)に生息する野生ナキウサギを高地適応動物モデルとして確立し、合わせて野生資源として保存することが目的である。平成元年度は、中国青海省の高地に生息するナキウサギの生態ならびに中国の実験動物、特に開発研究体制の調査を行った。平成元年10月と2年1月の調査の結果、青海湖周辺に多数のクチグロナキウサギ(Ochotona curzoniae,Hogson,1858.中国名;黒唇鼠兎)が生息することを確認した。これらは捕獲も容易で、性質も温順、餌付けや飼育も比較的容易であった。また、中国科学院西北高原生物研究所においてはアルビノナキウサギの飼育を観察することができた。一方、中国実験動物の開発体制は極めて貧弱であり、ナキウサギの動物モデルとしての開発研究は本邦に導入して行うのが最も合理的であると思われた。しかしながら、中国からの野生動物の持ち出しは国策で禁止されており、本邦に野生ナキウサギを持ち込むことはそれが害獣であっても困難であることがわかった。この調査の過程において、北京農業大学実験動物研究所の中国香猪(ミニブタ)を視察しその情報を得た。平成2年度は、前年度の調査結果から中国との共同研究によりナキウサギを実験動物として開発し、本邦に導入することを計画した。共同研究は、クチグロナキウサギならびにカンス-ナキウサギ(Ochotona cansas,Lyon,1907.中国名;甘粛鼠兎)の実験動物の開発について行うこととし、青海省中国科学院西北高原生物研究所ならびに上海市中国科学院上海実験動物中心と日本の(財)実験動物中央研究所との間で、研究目的、実施計画、成果の公表・扱い方などについて基本的合意を得た。さらに契約書を作成し意見の交換を行った。しかし、中国での海外共同研究は研究所が合意した後、その地区での国際合作局及び中央(北京)の国際合作局の許可が必要というように手続きが複雑で、今だに許可されていない。中国側の二つの研究所の共同研究のテ-マが互いに近似していることが問題のようである。共同研究の準備と低地(海抜0m)でのナキウサギの飼育を確認するため、上海実験動物中心において飼育繁殖を試みた。同中心にナキウサギ飼育室を作り、飼育器材を揃え、2年10月にクログチナキウサギ55匹を捕獲し35匹を導入した。飼料は実中研で開発したものを与えた。その後、ナキウサギは徐々に死亡していくという状態が続いたため3年3月に急遽、飼育の現状把握と指導のため研究員を派遣した。平成3年度は、ナキウサギの生物学的デ-タ収集を目的に、再度、青海省で捕獲し上海実験動物中心で飼育されているクチグロナキウサギの調査を行った。3年度は5月に新たに55匹捕獲し、27匹を導入した。飼育4ヵ月間の死亡率を見ると、1回目(平成2年10月)は30/35匹87.5%であったのに対し、2回目(平成3年5月)は12/27匹44.4%と低下し飼育管理が著しく改善された。また、繁殖のためのペアリングも成功し、ペアリング中に死亡した個体の子宮には着床痕も見られ、近い将来の繁殖成功が期待された。死亡個体の肺には多数の白色結節が認められ、感染症が疑われたため、この対策と調査のため研究者を派遣した。このように、クチグロナキウサギは性質温順で、中国高地に多数生息し、捕獲も容易であるため、開発に当たって個体を豊富に得らられことがわかった。西北高原生物研究所ではアルビノナキウサギが維持されており、捕獲動物を用いて生物学的特性研究が行われていた。我々は現地において研究体制の調査を行うとともにナキウサギの体温、呼吸数、心臓重量などの測定を行うことができた。クチグロナキウサギの低地での飼育は上海実験動物中心において確認された。今後、中国との共同研究契約がまとまることにより実験動物としての開発研究が大きく進展するものと期待される。以上、3年間の調査研究によって中国高地に生息するクチグロナキウサギの高地適応動物モデルとしての可能性を確認することができた。

平成2年度は、前年度の調査結果から中国との共同研究によりナキウサギを実験動物として開発し、本邦に導入することを計画した。共同研究は、クチグロナキウサギならびにカンス-ナキウサギ(Ochotona cansas,Lyon,1907.中国名;甘粛鼠兎)の実験動物の開発について行うこととし、青海省中国科学院西北高原生物研究所ならびに上海市中国科学院上海実験動物中心と日本の(財)実験動物中央研究所との間で、研究目的、実施計画、成果の公表・扱い方などについて基本的合意を得た。さらに契約書を作成し意見の交換を行った。しかし、中国での海外共同研究は研究所が合意した後、その地区での国際合作局及び中央(北京)の国際合作局の許可が必要というように手続きが複雑で、今だに許可されていない。中国側の二つの研究所の共同研究のテ-マが互いに近似していることが問題のようである。共同研究の準備と低地(海抜0m)でのナキウサギの飼育を確認するため、上海実験動物中心において飼育繁殖を試みた。同中心にナキウサギ飼育室を作り、飼育器材を揃え、2年10月にクログチナキウサギ55匹を捕獲し35匹を導入した。飼料は実中研で開発したものを与えた。その後、ナキウサギは徐々に死亡していくという状態が続いたため3年3月に急遽、飼育の現状把握と指導のため研究員を派遣した。平成3年度は、ナキウサギの生物学的デ-タ収集を目的に、再度、青海省で捕獲し上海実験動物中心で飼育されているクチグロナキウサギの調査を行った。3年度は5月に新たに55匹捕獲し、27匹を導入した。飼育4ヵ月間の死亡率を見ると、1回目(平成2年10月)は30/35匹87.5%であったのに対し、2回目(平成3年5月)は12/27匹44.4%と低下し飼育管理が著しく改善された。また、繁殖のためのペアリングも成功し、ペアリング中に死亡した個体の子宮には着床痕も見られ、近い将来の繁殖成功が期待された。死亡個体の肺には多数の白色結節が認められ、感染症が疑われたため、この対策と調査のため研究者を派遣した。このように、クチグロナキウサギは性質温順で、中国高地に多数生息し、捕獲も容易であるため、開発に当たって個体を豊富に得らられことがわかった。西北高原生物研究所ではアルビノナキウサギが維持されており、捕獲動物を用いて生物学的特性研究が行われていた。我々は現地において研究体制の調査を行うとともにナキウサギの体温、呼吸数、心臓重量などの測定を行うことができた。クチグロナキウサギの低地での飼育は上海実験動物中心において確認された。今後、中国との共同研究契約がまとまることにより実験動物としての開発研究が大きく進展するものと期待される。以上、3年間の調査研究によって中国高地に生息するクチグロナキウサギの高地適応動物モデルとしての可能性を確認することができた。この研究は、中国に生息する野生ナキウサギを高地適応動物モデルとして確立し、合わせて野生資源として保存することが目的である。平成2年度は中国との野生動物の実験動物化の研究は共同研究契約を結んで実施すべきと考え、昨年度の調査研究の成果をもとに小坂、松崎、斉藤班員を青海省西北高原生物研究所ならびに上海市中国科学院上海実験動物中心に派遣し、クチグロナキウサギならびにカンス-ナキウサギ等の共同研究の目的、実施計画、成果の公表・扱い方などのついて話し合い基本的合意を得た。契約書の作成・案の交換を引き続き行っている。
共分散構造における推定量の漸近展開と正規理論漸近頑健性の応用研究

1.漸近展開の形式と導出方法漸近展開の基本的な形式であるエッジワース展開とその変形を採用した。現実のデータは多かれ少なかれ非正規分布に従っているので正規分布に限定しない任意の分布を観測変数の分布として想定した。2.標本相関係数等の分布に関する漸近展開標本相関係数と標本重相関係数等の分布の漸近展開を非正規分布の下で1/nまでの項までエッジワース展開等を用いて行った。非正規分布下の分布は一般に正規理論による分布と異なるが、関連する変数の4次のキュミュラント(分布の尖りの程度に対応する指標)の和の相殺的な効果が期待されるので正規理論による分布の下位のキュミュラントが条件付で成立する場合を探索した。3.因子分析等における漸近展開因子分析・回帰分析において非ステューデント化及びステューデント化統計量について漸近展開を行った。ステューデント化は非正規分布データでは4次の標本キュミュラントが必要となり、不安定性が予想されるため正規理論によるステューデント化統計量の漸近分布を正規分布データ・非正規分布データについて導出した。正規理論による標本回帰係数の非正規分布下における漸近展開を行い、漸近キュミュラントの漸近頑健性を調べた。またいわゆるモデルの適合指標についても漸近展開を行った。4.標本アルファ係数等の漸近展開標本アルファ係数は心理統計学における信頼性の指標の推定量である。この他にも各種の信頼性の指標がある。変数がグループ化されている場合には層化信頼性指標が実用的なものとして用いられる。信頼性の指標は分散共分散行列と相関行列で定義され、それらの標本分布は一般に異なるため漸近展開を両者について求めた。1.漸近展開の形式と導出方法(1)エッジワース展開漸近展開の基本的な形式であるエッジワース展開とその変形を採用した。現実のデータは多かれ少なかれ非正規分布に従っているので正規分布に限定しない任意の分布を関連する変数の分布として想定した。(2)漸近キュミュラントの導出関心の対象の統計量やパラメータの推定量を真の値のまわりで基本的な統計量(ここでは標本分散共分散)についていわゆるテイラー展開を行い、主要な次数の項のみを含むものを残し漸近キュミュラントを求めるという手続を行った。2.標本相関係数の分布に関する漸近展開標本相関係数の分布の漸近展開を非正規分布の下で1/nまでの項までエッジワース展開等を用いて行った。3.標本重相関係数等の漸近展開標本重相関係数の場合も漸近展開の方法は基本的には標本相関係数の場合と同様である。重相関係数を求める状況では変数間の従属関係がはっきりしているので説明変数と誤差変数に既知の分布を仮定して条件付頑健性に関する分析を行った。標本重相関係数の二乗は標本説明率としてそれ自身意味があるのでその漸近展開を求めた後、これから標本重相関係数等の漸近展開を求めることを行った。1.因子分析等における漸近展開漸近展開の基本は母集団漸近キュミュラントを用いて統計量の分布の近似を求めるものであるが、これらは現実では通常は未知である。そこで標本キュミュラントを用いたステューデント化統計量についても漸近展開を行った。また、いわゆるモデルの適合指標についても漸近展開を行った。2.標本アルファ係数等の漸近展開標本アルファ係数は心理統計学における信頼性の指標の推定量である。このほかにも各種の信頼性の指標がある。

変数がグループ化されている場合には層化信頼性指標が実用的なものとして用いられる。信頼性の指標は分散共分散行列と相関行列で定義され、それらの標本分布は一般に異なるため漸近展開を両者について求めた。3.回帰分析における漸近展開説明変数が確率変数の場合も回帰分析における回帰係数の推定量は、説明変数と従属変数間の標本分散共分散及び説明変数内の標本分散共分散の初等関数として得ることができる。また、説明変数と従属変数に関する共分散構造は回帰係数とともに説明変数と誤差変数のそれぞれの分散共分散をパラメータとするモデルとして構成できる。これを手がかりにして正規理論による標本回帰係数の非正規分布下における漸近展開を行い、漸近キュミュラントの漸近頑健性を調べた。
房総南部の第三紀海底堆積物とオフィオライトの地学的研究

昭和61年度においては、標題地域の磁力・重力分布の測定を実行するとともに、発破を利用した地震音波観測を行なった。この発破は他の研究テーマで実行されたものに観測者として参加させていただいたものである。今年度は、前年度までの観測データに加えて測定点を増すことも目標の一つであったが、本研究の取りまとめ年度に当たるので、次の作業にも力を注いだ。即ち、当該地域を含む広範囲の広がりを持つ各種の地学的基礎資料(人工衛星による空中磁気分布,高度面の異なる航空磁気測定値分布,海上磁気分布,重力分布,過去の人工地震探査による音波基本図△-Tの電算機出力,地質時代分布など)を、公開されたものを購入、又は個人的に非公開を原則として各研究者から拝借し、或は本研究者が他の計画により得たものを合併するなどのデータ集約。次いで、これらのデータを基としてシュミレーションを行ない、当概地域の地下構造を割り出す作業、の二点である。その結果、従来より述べられていた地質学的見地、即ち当該地域のオフィオライトは、地下深く根を張っており、これが広域的磁気異学にかかわっているらしい、という記述には大きな誤りがあることが予測される。今後、上述のデータを基に構造計算を精度よく行ない、当該地域のテクトニクス的研究の基礎資料とする計画である。
図形の認知発達を支援する幾何教授法の開発

本研究の目的は、縦断的研究法を用いて、図形に対する生徒の認知発達の特徴を明らかにするとともに、ジュネーブ学派の学習実験およびブロッソーの教授理論を手掛かりとして、図形に対する生徒の認知発達を支援する教授法を開発することである。この研究目的を達成するために、3年間を通じて2種類の研究を行った。第1の研究は、図形に対する生徒の認知発達についての縦断的研究である。この研究は実験校Aと実験校Bで実施した。実験校Aでは、中学1年生90名を対象とし、実験校Bでは、中学生1年生200名を対象として、3年間の縦断的発達調査を行った。第2の研究は、図形に対する認知発達を支援する教授法の開発である。ジュネーブ学派の学習実験およびブロッソーの教授学的場の理論を手掛かりとして、「認知的葛藤による方法」および「弁証法-教授学的方法」を用いた教授学的場によって教授法の枠組みを構成した。教授実験は、実験校Aで計画し、研究1年次では「二等辺三角形に関する問題」(1年生)、研究2年次では「平行四辺形に関する証明問題」(2年生)、研究3年次では「三角形の相似に関する問題」(3年生)によって実験授業を行った。第1の研究結果として、図形の合成・分解に関する認知発達は年次進行とともに水準を上昇させることに対し、図形の仮説・演繹的説明に関する認知発達は1年次の低い水準を保持する傾向が見られること、また図形の認知発達では生徒の個人差が大きいことが明らかになった。第2の研究結果として、定理の適用能力および証明の構成能力の評価において、「弁証法-教授学的方法」による授業クラス(実験群)、「認知的葛藤による方法」による授業クラス(実験群)の順で達成度が高く、通常の問題解決授業のクラス(統制群)に比べ差が大きかったことから、教授法の有用性が認められた。本研究の目的は、ジュネーブ学派の学習実験を手掛かりとして縦断的な教授学的実験を通じて、生徒の図形認知と推論の発達過程を明確にするとともに、生徒の図形認知と推論の発達を支援する教授法を開発することである。本研究は3年間の継続研究であり、本年度はその1年次として、図形の認知発達および幾何教授法の理論的研究および次の2種類の実験を実施した。第1の実験では、生徒の図形認知と推論の発達水準を同定するために、中学1・2・3年生(600人)を対象とし、実験問題として「平行四辺形の面積に関する問題」、「三角形の面積公式に関する問題」、「三角形の辺の垂直二等分線に関する問題」を用いた。その結果、生徒の図形認知については、図形のポジティブな側面に対するネガティブな側面の認知、補充合同な図形の認知、証明プロセスに伴う図形の認知について、3つの発達水準を同定した。また推論の発達については、証明の一般性の根拠、図形操作と代数処理との関係、証明における間接的方法について、3つの発達水準を同定した。第2の実験では、生徒の図形認知と推論の発達を支援する教授法の実証を行った。中学1年生(3クラス)を対象とし、実験群として「認知的葛藤による方法」による授業および「弁証法-教授学的方法」による授業、統制群として通常の問題解決授業を実施した。その結果、統制群に対して、「認知的葛藤による方法」では多様な図形認識が生成され図形認知の発達を支援すること、「弁証法-教授学的方法」では推論の根拠の明確化など推論の発達を支援することが推測された。本年度の実験の被験者(中学1年生)は18年度以降の被験者として認知発達が追跡される。

なお、実験協力校(2校)の数学カリキュラムに基づいて本年度の実験時期が18年3月に設定されたため、詳細なデータの分析および研究成果の発表は次年度に行う予定である。本研究の目的は、ジュネーブ学派の学習実験を手掛かりとし、縦断的な認知発達研究を通じて、生徒の図形認識および推論の発達過程を明確にするとともに、生徒の図形認識と推論の発達を支援する幾何教授法を開発することである。本研究は3年間の継続研究であり、本年度はその2年次として、以下の2種類の教授学的実験を行った。第1の実験は、生徒の図形認識の発達および推論の発達水準の指標を同定するための認知発達の縦断的研究である。そのため17年度から被験者として継続している中学2・3年生(400人)を対象とし、実験問題としては「平行四辺形の面積に関する問題」、「三角形の面積公式に関する問題」、「三角形の辺の垂直二等分線に関する問題」を用いた。その結果、生徒の図形認識にっいては、図形に対する視点の変更、補充合同な図形の操作、証明における図形認識について、それぞれ3つの発達水準を同定した。また推論の発達については、証明の一般性の認識、図形の面積の論理的操作、命題の必然性の認識について、3つの発達水準を同定した。第2の実験は、生徒の図形認識と推論の発達を支援する幾何教授法の開発のための実証研究である。中学2年生(3クラス)を対象とし、実験問題として「平行四辺形に関する証明問題」を設定した。実験群として「認知的葛藤による方法」による授業および「弁証法一教授学的方法」による授業、統制群として通常の問題解決授業によって教授学的実験を実施した。その結果、統制群に対して、「認知的葛藤による方法」では順向的推論・遡及的推論の発達を支援すること、「弁証法一教授学的方法」では証明の一般性の根拠など演繹的推論の発達を支援することが明確にされた。本研究の目的は、ジュネーブ学派の学習実験を手掛かりとし、縦断的な発達研究を通じて、生徒の図形認識および推論の発達過程を明確にするとともに、生徒の図形認識と推論の発達を支援する教授法を開発することである。本研究は、3年間の継続研究であり、本年度はその3年次として、以下の2種類の教授学的実験を行った。そのため17年度から被験者として継続している中学3年生(200名)を対象とし、実験問題としては「平行四辺形の面積に関する問題」「三角形の面積公式に関する問題」「三角形の辺の垂直二等分線に関する問題」を用いた。その結果、生徒の図形認識については、図形の関係的認識、図形の変換的認識、図形の推論的認識について、それぞれ3つの発達水準を同定した。推論の発達については、図形の合成・分解にともなう推論、図形の変換にともなう推論、間接的証明にともなう推論について、それぞれ3つの発達水準を同定した。第2の実験は、生徒の図形認識と推論の発達を支援する幾何教授法の開発のために実施した。中学3年生(3クラス)を対象とし、実験問題として「相似図形に関する問題」を設定した。実験群として「認知的葛藤による方法」による授業および「弁証法-教授学的方法」による授業、統制群として通常の問題解決の授業を実施した。その結果、統制群に対して「認知的葛藤による方法」では、定理の手続き的適用から、図形認識を伴う定理の推論的理解へと認識の発展が見られた。「弁証法-教授学的方法」では、定理適用の可能性が議論され、定理適用における演繹的推論が精密化された。
脳血管新生・脳微小血流増強による抗認知症作用機序の解明

本研究は各種in vivo細胞イメージングの手法を用いて認知症における脳の血流低下と認知症発症との因果関係を検証することを目的とした。最終年度となる本年度は、成体マウスを対象とし、複雑な脳血管の構造と神経活動とを同一の3次元画像空間上で定量評価するための手法を構築し、脳活動時の血流反応について正常データの取得をおこなった。実験には大脳皮質の神経細胞に細胞内カルシウムイオン濃度のセンサータンパク質であるGCaMP3を発現させた遺伝子組み換えマウスを用いた。実験開始前にマウスの体性感覚野に相当する大脳皮質直上にイソフルラン麻酔下で閉鎖頭窓を設置し、頭窓設置後に麻酔を遮断し,マウスは飼育ケージにおいて十分な回復期間を与えた。実験時には、マウスを顕微鏡下のステージに固定し、覚醒下で撮像を行った。血管を蛍光造影するためスルホローダミン101を腹腔に投与した。二光子顕微鏡を用いてマウス大脳皮質体性感覚野の神経細胞および血管構造を撮像した。神経血管構造の撮像を目的とした構造画像では、ピクセル解像度0.25 μm/pixel,深さ方向0.8 μm間隔で1回撮像し、神経血管機能の撮像を目的とした機能画像では、ピクセル解像度1 μm/pixel,深さ方向に1.6 μm間隔で連続で撮像した。機能画像の撮像中に右頬髭に機械刺激(無刺激, 1, 4Hzもしくは無刺激, 1, 4, 8Hz)をそれぞれ20回ずつ与えた.得られた二光子顕微鏡画像に対して自作のMatlabソフトウエアを用いて神経活動および毛細血管の反応について解析を行った。その結果、正常マウスでは計測した体性感覚第II/III層の毛細血管のうち約15%の毛細血管が神経活動に応じて拡張収縮を示すことが明らかになった。今後は、計測した毛細血管の反応と認知機能との因果関係の解明に向けて研究を展開していく。本年度は老齢ラット群(N=9)を用いて、脳微小血管内の血流の揺らぎに着目した解析手法を提案した。本研究成果は第42回日本微小循環学会総会にて論文発表を行った。主な成果としては、毎秒80フレームで撮像した毛細血管内において蛍光標識を施した赤血球と血漿の比を定量化し、時間的な揺らぎについて各血管部位で解析を行った。その結果、細動脈および細静脈においては、血管の径の揺らぎに対して血流の動的ヘマトクリットは一定に保たれるのに対し、毛細血管領域では血管の径の変化によらず動的なヘマトクリットが大きく変化することがわかった。さらにこの血球血漿の配分については、血管内の流速よりも血管ネットワークの接続に依存する可能性が示唆された。今後は、さらに血球血漿の流動特性が脳内の神経活動とどのように関連するのかを明らかにする必要がある。また、血流を増強する手段として新たに光を用いた脳血流増強のメカニズムについて、薬理実験による検討を重ねた。本研究成果は日本脳循環代謝学会、日本神経学会、日本脳卒中学会、世界脳循環代謝学会等の関連学会で発表し、大きなインパクトを与える成果となった。これらの成果は実験マウスを用いた結果であるため、今後人への臨床応用について検討を重ねる必要がある。特に血流増強によって神経活動や脳の認知機能にどのような影響を与えるのか、慎重に検討を重ねる必要がある。これまでに脳血流の増強によって脳内へのILGF1の移行が促進されることが報告されており、本研究結果との関連、特に脳内の血管新生や神経機能の可塑的な変化との関連について検討を深めていく必要がある。本年度は、本研究テーマに関連し国内において8件の学会発表および4件の招待講演を行い、十分な成果を得た。血管新生の増強に関しては、脳血管を接続する最終過程において重要な役割を果たす細胞を同定することに成功した。現在、細胞の特異的な阻害による血管新生への阻害効果に関する検証実験を行っており、これまでの仮説に矛盾しない予備データを得ている。同時に、本研究成果の一部は先の世界脳循環代謝学会でも発表を公開しており、現在論文の執筆中である。よって進捗状況は順調であると判断される。一方、解析手法の構築に関しても大きな進展を得ている。二光子顕微鏡で撮像した神経機能画像および毛細血管画像をMatlabを用いて3次元再構成し、細胞については脳表からの深さや血管からの距離といった位置情報を与えて、細胞のIDとして保存している。一方の血管の形状解析においても従来のセグメント化の概念から脱却し、血管内のすべての計測ポイント(6000-10000点)を大規模に解析し、血管の接続や動脈・静脈からの距離といったネットワークのパラメータと細胞活動との相関を求めることができるようになっている。同様に本研究成果の一部は先の世界脳循環代謝学会で発表しており、今後論文化に向けた詰めの検討を行っていく予定である。このように、解析手法の開発においても、本研究テーマの進捗は極めて順調であると判断される。脳血流への揺動については、光の照射で与える方法は既に確立済みであるが、新たに運動負荷や薬物負荷によるモデルを構築している。こちらの進捗は次年度以降の課題であるため、プロジェクト全体を通しておおむね順調に進展していると判断される。本年度は、実験マウスを用いた運動負荷実験のプロトコルを確立し予備計測を行った。

マウス3例に対して1日の走行距離を測定したところ、1日当たりの1匹の運動量に換算すると約400mの運動量が計測され、本予備結果は先行研究と同様の値であることを確認した。つぎに、覚醒下での体性感覚刺激時の脳活動に関して、従来のレーザードップラー組織血流計測計を用いた計測手法に加えて、二光子レーザー顕微鏡を用いた大脳皮質微小血管構造の変化、および細胞内カルシウム蛍光センサーを用いた神経活動の同時計測法を構築した。8例のマウスより良好な計測データが得られ、刺激頻度に応じた細胞活動の上昇、および毛細血管の拡張・収縮反応について計測データが得られた。さらに手法の妥当性を確認するため、カイニン酸の投与によるてんかんを惹起し、全3例において再現性のよい安定した計測データが得られた。これらの研究成果は、本年度ベルリンで開催された世界脳循環代謝学会において論文発表を行い、多くの反響が得られ、現在国際雑誌への投稿準備中である。一方、脳病態モデルにおける脳血流の評価法として、本研究計画では脳微小血管内での赤血球の動きに着目し、蛍光標識された赤血球の動態計測を行った。これまでに、血球の流れを計測するためには高速度のビデオカメラを用いるか、レーザー顕微鏡によるライン操作法で個々の血球の動きを捉える技術がある。しかし、従来法では血管周囲の細胞活動と血流評価を同一の空間領域でリアルタイムに画像化するのは困難であった。このような課題に対して、本研究ではピクセルを通過する血球の存在時間を画像化する手法を開発し、細胞活動と血流の同時画像化を可能とする手法を提案した。これらの研究成果については、日本機械学会やバイオレオロジー学会の年会において論文発表をおこなった。現在、提案手法の妥当性について追加の解析を行っている。2件の国際会議での論文発表を行い、3本の論文を投稿準備中である。研究の進捗はおおむね計画通りで、順調と判断される。また、実験小動物の運動計測システムや学習行動観察システムを設置しており、すでに予備データを得ている。よって、認知症への予防効果に関して実証実験が始められる段階である。引き続き、関連の医学研究機関と連携をとりながら、プロジェクトを遂行する。資金面では、実験装置の購入費が当初よりも上乗せされたため、年度の途中で前倒し請求が必要になった。そのため、予備実験に早く取り掛かることができ、安定した実験が可能となった。成果の公表においては、国内外の学会に積極的に発表を行うことができ、新たな共同研究の枠組みの構築につながった。実施体制としては、これまでどおり本研究室の院生・学部生を中心に実験データの計測と画像解析のプログラミングに分かれて、並行して研究を進めていく予定である。年度の更新に伴い、メンバーの変更は生じたものの研究手法の引継ぎはスムーズに行われており、今後の実施体制に変更はない。本研究は各種in vivo細胞イメージングの手法を用いて認知症における脳の血流低下と認知症発症との因果関係を検証することを目的とした。最終年度となる本年度は、成体マウスを対象とし、複雑な脳血管の構造と神経活動とを同一の3次元画像空間上で定量評価するための手法を構築し、脳活動時の血流反応について正常データの取得をおこなった。実験には大脳皮質の神経細胞に細胞内カルシウムイオン濃度のセンサータンパク質であるGCaMP3を発現させた遺伝子組み換えマウスを用いた。
タンパク質のCysリン酸化による分子機能制御

前年度の研究成果からPRLの組換えタンパク質をATPと混合することによってPRLのCysリン酸化が起こることを見つけていた。ATPは細胞内でMg2+と複合体を作っていることがよく知られ、また私たちの以前の研究でMg2+の量変動に連れてATP量も大きく変化することを報告していた。ATPがPRLの細胞内でのリン酸化ドナーとして機能している可能性が考えられたので、その点について具体的に検討した。細胞内のATP量を減少させるためグルコースアナログの2デオキシグルコースやATP合成酵素阻害剤のオリゴマイシンで十分に処理したが、PRLのリン酸化レベルは特に変化することはなかった。またin vitroでのリン酸化は非常に高濃度のATPを加えてもPRLのごく一部がリン酸化されるだけで、非常に非効率であることも分かった。これらの実験結果からATPが細胞内でのPRLリン酸化ドナーとして働いているという可能性は低いと結論した。細胞内にはさまざまなリン酸結合を持つ物質が存在しているので、他の生体物質がそのような役割を担っている可能性が考えられた。また細胞外のMg2+枯渇時の応答としてPRLのタンパク質量が顕著に増加し、Cysリン酸化が減少することを見つけていた。このPRLのタンパク質量増加が遺伝子発現レベルでの調節を受けていることも示されていたが、mTORキナーゼの阻害剤ラパマイシン処理でPRL発現が顕著に増加することを偶然に見つけた。細胞内Mg2+量の減少がATP量の減少を介してAMPキナーゼを活性化し、mTORシグナルを抑制することが分かっているので、このようなシグナル伝達系がMg2+枯渇へのPRL発現応答に関わっている可能性が示唆された。本研究では、細胞内Mg2+調節やがん悪性化に関わる分子PRLに生じていることを見つけたCysリン酸化の重要性についての研究を行い、これまでほとんど報告事例すら存在しなかったCysリン酸化に関する解析を進め、タンパク質機能制御のまったく新たな分子機構としてCysリン酸化の重要性を明確に位置付けることを目指している。30年度においてはATPがPRLのCysリン酸化におけるリン酸ドナーとして機能する可能性について詳細な検討を行った。また、前年度に見つけていたMg2+枯渇時のPRL遺伝子発現応答において新たにmTORキナーゼを介するシグナル伝達が重要である可能性を強く示唆する実験結果を得ることができた。特に後者についてはMg2+枯渇への応答のシグナル伝達を分子リレーとして明確にできる可能性があり、今後の発展が期待できる重要な研究成果と位置付けられる。これらの理由から、30年度はおおむね順調に進展していると判断した。上記のように30年度の研究はおおむね順調に進展したが、その結果としてMg2+枯渇に応答するシグナル伝達メカニズムに関してさらなる発展が期待できる成果が得られた。また、PRLのCysリン酸化を引き起こすリン酸ドナーの分子実体など、細胞内でのリン酸化・脱リン酸化の調節の具体的なメカニズムを調べる必要性も生じてきた。これらの点をさらに追究するため、31年度も期間延長して引き続き本研究を実施して所期の目標の達成に努めることにした。PRLのチロシンホスファターゼドメイン活性中心Cysがリン酸化され、それが結合標的分子CNNMとの結合を阻害することを見つけていた。このPRLのCysリン酸化レベルが培地中のMg2+レベルに応じてどのように変化するか調べたところ、培地中からMg2+を抜いたときにCysリン酸化が増加すると共に、PRLのタンパク質量が増加することがさまざまな細胞で共通して起こることが明らかとなった。PRLがCNNMに結合してMg2+排出を阻害することを考えると、細胞内Mg2+を保持するための合理的な応答と考えられる。一方、Mg2+を枯渇させた後にMg2+を添加すると非常に速やかに脱リン酸化が起こることも明らかとなった。これらの実験結果はPRLのCysリン酸化・脱リン酸化がMg2+に応じてダイナミックに制御されていることを示唆している。また、それがPRLの安定性制御などに関わっている可能性も示唆している。PRLのタンパク質量は悪性度の高いがんで増加していることが多くの研究で示されており、そのメカニズムとして遺伝子の重複、遺伝子転写の活性化、mRNAからの翻訳調節、など指摘されてきた。タンパク質分子の安定性制御による制御の可能性やそこにPRLのCysリン酸化が関与する可能性を示唆する新しい発見と言える。この他、イノシトールリン脂質などPRL同様に細胞膜部に存在しリン酸基のドナーとなりうる物質のリン酸化への効果を調べたり、データベースの探索からPRLと同様の活性中心アミノ酸配列を持ち活性中心Cysがリン酸化された状態で比較的安定的に存在できる可能性が考えられるホスファターゼがごく少数だけ存在することを見つけた。本研究では、細胞内Mg2+調節やがん悪性化に関わる分子PRLに生じていることを見つけた「Cysリン酸化」の重要性についての研究を行い、これまでほとんど報告事例すら存在しなかったCysリン酸化に関する解析を進め、タンパク質機能制御のまったく新たな分子機構としてCysリン酸化の重要性を明確に位置付けることを目指している。28年度においては、研究計画に具体的に記した研究内容をほぼ実施することができただけでなく、PRLのCysリン酸化に伴ってタンパク質量が増加し、安定性制御にCysリン酸化が関わっている可能性を示唆する結果を得ることができた。PRLのタンパク質量の調節はがん悪性化に非常に重要であり、その新たな分子メカニズムとして今後の発展が期待できる重要な発見と位置付けられる。