hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
糖尿病足病変予防のための看護師のアセスメント力を高める教育プログラムの開発

研究の目的は、糖尿病足病変のリスクアセスメントに有効な足の状態の評価指標として、神経障害と末梢血管障害に関する客観的評価指標を明らかにし、それを内包する、糖尿病足病変予防のための看護師のアセスメント力を高める教育プログラムを開発することである。平成30年度は、研究目標1「2型糖尿病患者の糖尿病足病変のリスク予測に有効な神経障害と末梢血管障害の生理学的評価指標を明らかにする」ため、外来通院中の2型糖尿病患者を対象に、足の状態に関する実態調査に取り組んだ。施設への研究協力依頼を行うなかで、予定していた研究方法では研究協力施設・協力者の確保が難しいことがわかり、研究方法の修正を行った。まず、調査回数であるが、外来通院中の2型糖尿病患者度を対象に、足の状態に関して、4ヶ月継続し4回調査を行う予定としていたが、糖尿病の進行状況を踏まえると、短期間での血流変化は認めにくいことが予測され、1回のみの調査とすることに変更した。協力依頼施設からも、継続的な調査への協力困難、実施場所の提供困難などの指摘を受けた。2つ目の修正点として、対象者の範囲を広げた。対象者協力依頼施設での外来糖尿病患者数が少なく、外来患者のみでは研究協力者の確保が難しいことから、入院患者も対象に含めることとした。さらに、研究協力施設を増やし、2施設での実態調査を行うこととした。3つ目の修正点として、対象者が主に外来患者であることから時間的負担を考慮し、ある程度確立されている神経障害の観察については最小限とし、末梢血管障害の観察に重点を置いた。現在、13名の研究協力者より足の状態のデータを得ている。糖尿病罹患年数や自覚症状、動脈触知の有無、生理学的指標による血流状態の違いが確認できている。今後は、さらにデータ収集を進め、得られたデータを統計的に処理し、観察項目の関連性を分析する。4ヶ月間継続的に調査を行うことを予定としていたが、協力依頼施設から困難であることが指摘され、研究方法の検討に時間を要した。さらに、協力依頼をおこなった後、施設から承諾を得るのに時間を要し、調査の開始が遅くなった。現在、研究目標1の実態調査に取り組んでいる。今年度は、研究目標1の「2型糖尿病患者の糖尿病足病変のリスク予測に有効な神経障害と末梢血管障害の生理学的評価指標を明らかにする」ことと研究目標2「糖尿病足病変予防のための神経障害と末梢血管障害の生理学的評価について、看護師による実施可能性と課題を明らかにし、アセスメントシートを作成する」ことに取り組む。実態調査を進め、対象者30名を目指すとともに、同時に看護師20名程度を対象に、糖尿病足病変のリスクアセスメントの実施状況や、神経障害と末梢血管障害の評価方法について面接調査を行い、リスクアセスメント実態と課題を明らかにする。結果から臨床で実施可能な評価指標を特定し、アセスメントシートを作成する。

実態調査を進め、対象者30名を目指すとともに、同時に看護師20名程度を対象に、糖尿病足病変のリスクアセスメントの実施状況や、神経障害と末梢血管障害の評価方法について面接調査を行い、リスクアセスメント実態と課題を明らかにする。結果から臨床で実施可能な評価指標を特定し、アセスメントシートを作成する。次年度使用額については、今年度研究協力者に対する謝礼品の購入が一部であったことから、翌年度とあわせ残りの謝礼品を購入する。
新潟県第三紀地すべり地帯の深層地下水の研究

新潟県松之山町の地すべり地の地下水,湧水,温泉水160試料を採取して化学分析,酸素・水素の同位体組成,メタン等のガス組成の分析を行った。(1)水質の分布と断層,地質の関係:炭酸水素塩型の地下水は凝灰岩地帯に多い。泥岩地帯では硫酸塩型であり,黄鉄鉱が参加されて硫酸が生成し,炭酸水素と置き換わったためである。塩化物塩型は推定断層の周辺の湧水,地下水と温泉水に見られる。(2):水質とガスの性質:塩化物イオンの多い地下水が存在するボーリング孔内からは炭酸ガスとともにメタンがでる。集水井の排水の塩化物イオン濃度が高い場合にも,集水井の内部のメタン濃度が210%になる。温泉に付随するガスでは,メタン濃度は95%以上に達する。地すべり地の塩化物型の水は温泉と同じメタンを含む水である。(3)水の同位体組成と化学組成の比較による温泉水の特徴:稜線附近のボーリング孔から自噴する温泉水のD/H,δ^<18>Oの値は寺泊層から得られる石油・ガス付随水の値と一致しており,古海水が変質したものである。温泉水の化学組成,それらから推定される岩石と反応が起こった地下の温度なども,温泉水が3000mほどの深い位置から直接に上昇したものであることを示していた。(4)地すべり地の塩化物型地下水と温泉水の関係:地すべり地のに見られる塩化物型の水の同位体組成は,松之山の天水と温泉水との混合線の上に分布し,地下深部から湧出した温泉水が地すべり地で天水とこんごうしたものであると結論できる。(5)結論:以上の水の解析結果から松之山などの地すべり地に特異的に見羅列塩化物型の地下水は,ジオプレーシャー型熱水であると結論できる。この地域では,地すべりの安定化にはこれら深層の水の排除が重要である。
刺激の強弱と種類に応じた多状態分子スイッチと刺激応答カプセルの創製

光などの外部からの刺激によって状態が変化する化合物(分子スイッチ)は、デバイスとしての利用や化合物(化学種)の検出などにおいて、近年注目されている。本研究では、共有結合ではなく機械的な結合によって1分子を形成している化合物を用い、それらの成分間の相対位置を液性変化によって選択的にコントロールできる分子スイッチを合成した。特に複数の機械的な結合を組み入れることで、酸や塩基の量や強弱によって5状態を検出できうる分子スイッチとスイッチシステムを見出した。外部刺激に応答しスイッチ機能を示す新規集合体の開発を行っている。特に25年度は前年度に引き続き「刺激の強弱に応じた段階的な分子スイッチシステム(多進法分子スイッチ)の構築」に関する研究を以下について行った。1.2種の[2]ロタキサン混合による多状態スイッチシステムの構築:我々が開発した3状態でスイッチする[2]ロタキサンを2種合成し、その混合による新しいシャトリングシステムの開発を行った。その結果、4状態スイッチシステムの構築に成功した。即ち、酸性、中性、弱塩基性、強塩基性の4状態で2種の[2]ロタキサンに存在する4種のアミン部(それぞれのロタキサンが2種のアミンを持つ)のプロトン化が段階的に進行し、選択的に分子応答することを見出した。本システムでは、酸・塩基応答に伴うアウトプットの検出が観測されなかったため、これら2種のロタキサンに紫外可視吸収部を持つ末端部の導入も試み、ジアゾベンゼン部を持つ1種のロタキサンの合成を実施した。2.ベンゼンをコアに持つ[4]ロタキサンの多状態スイッチの合成研究:種々合成法を検討したが、ジフェニルアセチレンを有するロタキサンからのコンバージェント合成は達成できなかった。しかしながら段階的な方法により、トリフェニルベンゼンを核に持つ[4]ロタキサンの合成を達成した。続いて本ロタキサンの液性応答を検討したところ、3個の環部の移動に伴う分子シャトリングが観測された。段階的な移動についての観測は、NMRでは複雑なスペクトルを与えその解析困難であった。またスイッチに伴う性質変換については、コアであるトリフェニルベンゼンに帰属される極大吸収波長の変化を与え、光化学特性変換が認められた。3.新規分子スイッチの構築検討:カリックスアレンの構造的な特性を活用した分子スイッチについても検討を行い、擬[2]ロタキサンと擬[3]ロタキサンの形成を確認した。本研究ではロタキサンを複数有する高次ロタキサン合成を行い、複数持つことで生じる新規機能化を探索した。特に24年度は「刺激の強弱に応じた段階的な分子スイッチシステム(多進法分子スイッチ)の構築」に関する研究を以下の2項目について行った。1.共役部をコアに持つ[3]ロタキサン(液性変化に伴う5状態スイッチ)の合成研究:刺激の強弱によって段階的にスイッチさせるため、共役部にジフェニルアセチレンを選定したが、酸塩基応答の解析は困難であった。その理由は、共役部をコアにジフェニルアセチレン部を用いた場合、段階的なスイッチに際に、多くの異性体を与えたためである。そこで、ジフェニルアセチレンと同一の共役系であるカルバゾールをコアに持つ[3]ロタキサンを合成し、その酸-塩基応答について検討した。その結果、強酸性、弱酸性、中性、弱塩基性、強塩基性の5状態で[3]ロタキサンが、完全ではないものの選択的に分子応答を行うことを見出した。強酸性、中性、及び強塩基性では予想した通り導入した4個のアミンの完全なプロトン化と脱プロトン化が制御され、弱酸性、弱塩基性では、確率的な数値に比較し2-10倍の選択性が見られた。さらに、同ロタキサンのアウトプットの検出法についても紫外可視分光を用いたところ、液性を変えることによる変化が観察され、目的の結果が得られた。2.共役コアにジフェニルアセチレン部を用いる2チャンネル、5状態分子スイッチの合成研究:ジフェニルアセチレン部の酸塩基応答の解析は困難であったが、コバルト錯体形成により解析が改善されることを期待し、ジコバルトオクタカルボニルの添加による分子応答の2チャンネル化を実施したものの現在まで良好な結果は得られていない。分子内に存在するアミンとの配位が優先されているものと予想される。今年度は、多状態分子スイッチ合成に関し以下について実施した。まず、前年度開発した2種の[2]ロタキサンの混合による多状態スイッチシステムのスイッチングの詳細について解析した。さらに、本システム素子に光検出部位をそれぞれ導入し、これらの状態変化を紫外可視吸収によって容易に観測できるシステムへと展開した。また、前年度合成した[4]ロタキサンの状態変化については、核磁気共鳴、並びに紫外可視吸収測定によって状態変化の観測に成功した。特に、電気化学的な測定を実施することで、段階的な変化に基づく酸化電位変化が観測され、スイッチングに伴う性質変換とその検出法について当初の目的を達成した。

一方分子カプセルについては、ロタキサンカプセル合成を実施し、カリックスアレンを核にする化合物、トリフェニレンを機軸とする化合物それぞれの合成を達成した。カリックスアレンを持つロタキサンについては、液性変化に伴うスイッチングは観測されたものの、トリフェニレンを有するロタキサンについては、現在まで動的な挙動は観測されていない。研究期間全体で、第一の主題である「刺激の強弱と種類に応じた多状態分子スイッチ」に関しては、複数のロタキサンユニットをモチーフに、5状態以上の変化が観測できる分子スイッチを、1分子では2種、混合によるシステムにおいても2種それぞれ構築させ、当初の目的を達成している。一方分子カプセルに関しては、空孔の変化に伴う新しい機能化については見出せていないものの、設計した分子の中から2種合成に成功している。化学25年度の目標は、多段階で応答する新規分子スイッチシステムの構築、並びに変化に伴うスイッチ自体の特性変化の観測である。新規分子スイッチシステムの構築に関しては、1.異なる2種のロタキサンの混合による新しい4状態スイッチの構築を達成し、2.トリフェニルベンゼン核を持つ[4]ロタキサンの合成とその刺激に対する環移動、に関する成果が得られ、計画通りの目的を達成した。また、3.カリックスアレンの構造を利用した新しいビスクラウンを合成し、本ビスクラウンによる擬[2]ロタキサンと擬[3]ロタキサンの構築を達成し、新しいスイッチ素子を見出した。一方、スイッチングに伴う化合物自体の特性変化の観測については、上記1に対し、今回合成した2種のロタキサンとは異なる末端部を設計しモデル化合物として検討し、光物性変換がスイッチングにより実施できる可能性を示した。また、上記2に関しては、変化量は予想より少ないものの環移動に伴う吸収スペクトル変化を観測している。計画していた電気化学的な特性変換については検討を始めたところであり、残念ながら未だ定性的な変化に関しても観測されていないのが実情である。これらを総合して、多段階応答分子スイッチ素子の構築に関してはある程度高い達成度があると考えるが、変化に伴う特性変化の観測に関しては低い達成度であると考える。24年度の目標は、刺激の強弱に応じた段階的な分子スイッチシステムであり、本目標を達成するために1.共役部をコアに持つ[3]ロタキサンの5状態分子スイッチングと、2.[3]ロタキサンの2チャンネル、5状態分子スイッチ応答を検討した。まず1に関しては、計画通りジフェニルアセチレン部を共役コアに数種のロタキサン合成を行い、最終的にはジフェニルアセチレンを有するカルバゾールを用いることで多進法分子スイッチ」の構築、並びに5状態分子スイッチングに伴う紫外可視分光法によるアウトプット検出法も見出したことより、計画通りの目的を達成した。本研究初期においては[3]ロタキサンによる5状態分子スイッチングの成果が得られなかったため、別法として2種のロタキサン混合によるスイッチシステムの検討も並行して行った。その結果、設計した2種の[2]ロタキサンの一方の合成とそのスイッチングを完了した。同時に液性変化に伴う紫外可視応答部2種についても予備検討を行い、5状態スイッチングに適応できることを実証した。
ゴルジ装置の形態形成と機能発現

ラット耳下腺腺房細胞のゴルジ装置は5層ほどの密に集積した層板とそのtrans領域に位置する膜系であるtrans Golgi network、層板周囲に密集する直径70nm程の空胞とから構成される。分枝や折れ曲がりがあって非常に複雑な形状をなすが、全体としては核上部に位置する一連の構造体である。こうした特異な形状はブレフェルジンA、オカダ酸、モネンシン、抗微小管剤等の薬剤の作用により可逆的に崩壊させることができる。これらの薬物を使用してゴルジ装置の複雑な形状が形成されまた維持される機構、さらには特異な形状と正常な選別輸送機能発現との協間を解析することを目的に研究を進めた。その結果、以下のことが判明した。(1)ゴルジ装置の形態を安定化し位置決めをする上で微小管が作用する。しかし、層板構造の形態形成における作用は少ない。(2)ゴルジ装置における選別輸送機能が正常に作動するためには層板構造の存在が前提となるらしい。(3)ゴルジ装置の特異な形状は正常な機能発現と不可分の関係にある。以上の成果を通じて、今後はゴルジ装置の特異な形状を規定する要因の調査が重要な課題であるとの結論に達した。いまだその存在は知られていないが、ゴルジ膜同士を接着する因子があるに違いない。かかる物質を取り出してその分子機構の解明が今後の重要な課題になると考察された。本年度は下記の成果を得た。1.ゴルジ装置の形態形成および形状の安定化機構の分析:Brefeldin A(BFA)及びOkadaic acid(OA)からの回復期におけるゴルジ装置の形態形成過程に対する抗微小管剤の効果を調べた。ゴルジ装置の層板再構成に影響を与えないが、再形成されたゴルジは小型で、細胞内の随所に分散していた。そのためゴルジ層板構造の形成に対する微小管の作用は少なものの、ゴルジ層板を一連のものとして核上部に定置させる上で微小管が機能しているものと結論した。2.選別輸送機構の発現におけるゴルジ装置の形状との関係の分析:BFAやOAによる層板の崩壊過程、回復過程のゴルジ装置について、ゴルジの膜蛋白であるGF-1、分泌蛋白であるアミラーゼ、ライソソーム蛋白であるカテプシンの分布動態を多重標識免疫電顕法により解析した。これにより、層板が不完全な状態にあるゴルジではゴルジ膜蛋白が分泌顆粒に移行したり、ライソゾーム蛋白が分泌顆粒へ移行するなど選別輸送に大幅な乱れが生じていることが判明した。こうした事実を元に正常な選別輸送機能の発現のためにゴルジ層板構造の存在が必須のものであることを推定した。この研究の過程で高解像力免疫電顕法の新しい手技の開発に成功した。3.共焦点レーザー顕微鏡によるゴルジ装置の立体構造の解析:上記1.2で行った項目の各段階をレーザー顕微鏡により、ゴルジの立体形状との関連において分析している。本顕微鏡はメーカーのショウルームのものを借用させてもらいながらの研究であったため作業の進行が遅れた。しかし、近日中に学内に設置される予定となったため、今後鋭意進展するものと考えられる。コルジ装置が層板構造という特異な形態をとることがゴルジの正常な機能発現の前提になるとの作業仮説を検証するため、ブレフェルヂンA(BFA)やオカダ酸(OA)からの回復期におけるゴルジの層板構造が再形成される過程を利用して、(1)コルジ装置の特異な形態の形成機構を明らかにし、(2)層板構造の維持・安定化機構を特に細胞骨格との関連において分析すると共に、(3)その形状と正常な物質振り分け機能の発現との関連を分泌蛋白であるアミラーゼやゴルジ膜蛋白の特異抗体の免疫電顕法を中心とした形態学的手法により追跡した。それにより以下の結果を得た。1.ゴルジ装置の形態形成および形状の安定化機構:BFA及びOAからの回復期で層板構造が再形成される過程にある各段階について、(1)ゴルジ各層板の標識の分布動態を電顕組織化学法により精査した。

(2)形態の維持や安定に果たす抗微小管剤の作用を調査した。vinblastinは層板構造の形成そのものには影響を与えなかったが、再形成されたゴルジが破断片となって細胞質中に分散していた。これより、微小管が層板の形成ではなくゴルジ全体の形態を安定化させる機能を持つものと判断された。2.選別輸送機構の発現における形状との関係の分析崩壊および回復過程のゴルジ装置について、分泌蛋白であるアミラーゼとライソソーム蛋白であるカテプシンの2重標識免疫電顕、共焦点レーザー顕微鏡法により分布動態を精査した。それにより、層板構造が不完全なゴルジではアミラーゼが細胞基底部に放出されたり、カテプシンが分泌顆粒に出現するなど選別輸送が相当に混乱していることが明らかになった。正常なゴルジ機能の発現にはゴルジ層板構造の存在が前提になることが判明した。
自己組織性ポリペプチドと脂質二重膜相互作用の直接観察と動力学的解析

セプチンは植物以外の全ての真核生物から見いだされるよく保存されている蛋白質である。セプチンが線維形成能を持ち、細胞の形態形成や運動などに必須なことから、セプチンは第4の細胞骨格と考えられている。セプチンの欠損や異常が、生物に致死を招き、神経変性、不妊症、腫瘍発生などの多くの疾患の発症進展に関与していることなど、その重要性が数多く示されてきたにも関わらず、セプチンの基本的な性質や機能はまだ不明であった。今までよく知られている細胞骨格とセプチンが異なるのは、リン脂質と結合して直接生体膜に作用できるところである。そこで本研究では、ブタやラットの脳から得たセプチンを含む画分や、昆虫細胞で発現させ単離してきたセプチンを、細胞とほぼ同じサイズを持つ巨大リポソームに作用させ、リポソーム膜に対してセプチンがどのような作用を及ぼすかを暗視野顕微鏡を用いてリアルタイム観察した。その結果セプチンに膜突起を誘導する強力な活性があることを世界で初めて明らかにし、膜突起の形成伸長過程を可視化することに成功した。暗視野顕微鏡でリポソームの変形を予め確認しておいた試料を電子顕微鏡で観察したところ、セプチンは膜の表面で重合して線維を形成しており、セプチン線維は管状に伸びた膜突起の周囲を取り巻くように並んでいた。膜突起部分の太さは約400nmと揃っており、これは丁度神経シナプス形成に重要なスパイン構造や精子鞭毛の付け根部分などと同じ大きさである。今回の発見により、今まで役割や機能が明確ではなかった第4の細胞骨格であるセプチンが実はダイナミックで細胞膜の形態制御に直接関与していることが明らかになった。本研究で用いたリポソームを利用した実験系によって、セプチンの活性を簡単に評価できることが示されたので、今まで困難だったセプチンの制御調節因子の探索も可能になった。脳は、脂質含量が多く、神経細胞は多くの突起を持つ複雑な形態をしており、また内部では活発に膜小胞輸送を行っているなど、膜のダイナミックスが活発な場所である。我々は脳から新規の膜作用蛋白質を探索するため、ブタ脳Cytosolを巨大リポソームに作用させ、暗視野顕微鏡下で膜が変形する過程を直接リアルタイムイメージングした。その結果、リポソーム膜から多数のチューブ状の突起が出てくる現象が観察された。その原因蛋白質を同定したところ、第4の細胞骨格と言われるSeptinであった。SeptinはGTPaseドメインをもっており、重合してフィラメントやリング状の構造を形成する。また、Polybasicドメインも持っており、そこで膜に結合することが示唆されている。突起形成を起こしたリポソームを電顕観察したところ、突起部分の太さは約400nmと揃っており、Septinは膜表面上で重合して突起の周囲を巻くように線維形成していた。SeptiEは、細胞内では分裂中の細胞の分裂面や神経細胞のExocytosisが起こっている部位など膜が活発に変形しているところに局在していることが知られているが、その具体的な機能についてはまだ不明である。今回の結果により、Septinが膜の形態形成に積極的に関与し変形を促している可能性が示唆された。今後引き続き詳しい作用機構について解析して行く予定である。今回の研究成果は、リポソームの変形過程を直接観察する系が新しい膜作用蛋白質の探索に有効なことを示している。また、この系の開発により、他の蛋白質による膜変形の過程も詳細に観察できるようになることが期待される。
ソマトスタチン受容体に連関する可溶性GTP結合蛋白質の構造と機能の解析

本研究はラット垂下由来GH4C1細胞を用いてソマトスタチン受容体刺激によって、可溶性GTP結合蛋白質が派生することを見出した。その派生したGTP結合蛋白質の生化学特性を検討した実績を報告する。本細胞膜とソマトスタチンをインキュベートすると細胞膜からGTP結合蛋白質のαサブユニットが遊離した。ソマトスタチンは特異的にGi2とGoのαサブユニットを遊離した。このソマトスタチンの効果は予め細胞を百日咳毒素で前処理すると阻害された。ソマトスタチンによって、細胞膜からβγサブユニットは遊離しなかった。また、intactのGH4C1細胞をソマトスタチンで刺激すると、細胞質画分にGi2のαサブユニットが遊離し、膜画分からGi2のαサブユニットが減少した。時間的にホルモン刺激後、早い時間(8分)から、Gi2のαサブユニットが細胞膜から細胞質に移行した。次にソマトスタチン刺激で遊離したαサブユニットの生化学的特性を検討した。細胞膜から遊離したαサブユニットはβγサブユニットの存在下で、百日咳毒素でADP-リボシル化されたことから、βγサブユニットと再会合が可能なことを示した。遊離したαサブユニットは膜画分とインキュベートしても膜画分に移行しないが、βγサブユニットの共存下でインキュベートすると、膜画分に移行した。GTP結合蛋白質のαサブユニットの膜への結合の仕方として、Gi/GoのαサブユニットはN末の2位のグリシン残基がミリスチル化されており、このミリスチル化が細胞膜結合に重要な役割を果すと考えられているが、ソマトスタチン刺激で細胞膜から遊離したGi2のαサブユニットはミリスチル酸を保持していた。ソマトスタチン刺激によって細胞膜から遊離したαサブユニットが再び細胞膜に結合することが示唆された今回の結果は新しい情報伝達機構を示唆するものである。本年度は従来より用いたラット下垂体由来GH4C1細胞を用いて、ソマトスタチンで刺激すると、可溶性GTP結合蛋白質が派生することを報告する。本細胞膜とソマトスタチンをインキュベートすると細胞膜からGTP結合蛋白質のalphaサブユニットが遊離し、ソマトスタチンの濃度に依存して発現した。このソマトスタチンの効果はあらかじめ細胞を百日咳毒素で前処理することにより阻害された。ソマトスタチンによって遊離したalphaサブユニットはGi2とGoのalphaサブユニットで、Gi3のalphaサブユニットは遊離しなかった。このことは本細胞でソマトスタチン受容体はGi2とGoに連関し、Gi3と連関しないことを意味する。また、intactのGH4C1細胞をソマトスタチンで8分インキュベートすると、細胞質画分にGi2のalphaサブユニットが観察され、膜画分からGi2のalphaサブユニットが18%減少した。時間的にホルモン刺激後、8分から32分まで持続的にalphaサブユニットが細胞質に遊離したが、60分のインキュベートでは減少した。一方、これに対応した膜画分中のalphaサブユニットの変動を確認した。この遊離したalphaサブユニットはbetagammaサブユニットの共存下で百日咳毒素でADP-リボシル化された。以上の結果、ホルモン刺激によって細胞膜中のalphaサブユニットが可溶化し、この可溶化したalphaサブユニットは生理的に活性を有することが示唆された。本年度はソマトスタチン刺激で細胞膜から遊離したαサブユニットの生化学的特性を検討した。百日

咳毒素基質(Gi/Go)はαの単量体のときは基質となりず、αβγの3量体構造の時ADP-リボシル化されることから、細胞膜から遊離したαサブユニットのβγサブユニットとの再会合の可能性について検討した。細胞膜から遊離したαサブユニットはβγサブユニットの濃度に依存してADP-リボシル化率が上昇してβγサブユニットと再会合が可能なことを示した。さらにいったん細胞膜から遊離したαサブユニットはまた細胞膜に結合するかどうかを検討した。遊離したαサブユニットは膜画分とインキュベートしても膜画分に移行しないが、βγサブユニットの存在のもとでインキュベートすると膜画分に移行した。この移行はβγサブユニットの濃度に依存して起きた。GTP結合蛋白質のαサブユニットの膜への結合の仕方として、Gi/GoのαサブユニットはN末の2位のグリシン残基がミリスチル化されており、このミリスチル酸が細胞膜結合に重要な役割を果すと考えられているが、ホルモン刺激で細胞膜から遊離したGi2のαサブユニットはミリスチル酸を保持していた。ソマトスタチン刺激によって細胞膜から遊離したαiサブユニットがさらにふたたび細胞膜に結合することが示唆された今回の実験結果は、情報伝達因子のクロストークの実際を示したものである。
ミラーテラピーによる脳梗塞急性期の可塑的修復過程のメカニズムの解明

本研究では,上肢麻痺を伴う急性期脳梗塞症例において,急性期のミラーテラピーの有用性を検証し,NIRSを用いてミラーテラピー課題中の脳賦活反応を測定し,脳活動を評価した。急性期脳梗塞18例を登録し,無作為にミラーテラピー群(MT群)と通常リハビリ療法群(通常群)に分類した。上肢機能の評価はリハビリ開始時,退院時,1年後に行った。急性期にNIRSを測定した。検討結果から,MT群の短期的,長期的な麻痺の改善の優位性は確認されなかった。脳血流賦活反応は,麻痺側による違いがみられ,左片麻痺例で優位であった。ミラーテラピー課題中の脳血流賦活反応の程度,広がりと予後との関連は確認されなかった。ミラーテラピーは脳梗塞患者の上肢麻痺のリハビリテーションに有用であり,脳可塑性の関与が考えられるが,そのメカニズムは十分解明されていない。本研究の目的は上肢麻痺を伴う脳梗塞症例の急性期にミラーテラピーを行い,実施中の脳活動をNIRSによってリアルタイムに測定し,急性期および慢性期の脳血流賦活反応の程度,広がりを解析することによりミラーテラピーによる脳の可塑的修復過程のメカニズムを明らかにすることである。上肢麻痺を呈する脳梗塞症例をミラーテラピー実施群(MT群)と通常の理学療法,作業療法実施群(通常群)にランダムに分け,急性期リハビリテーションを行う。NIRSを用いてミラーテラピーを課題とした脳血流賦活反応を測定,解析する。急性期の麻痺の改善を一次エンドポイント,慢性期の麻痺の改善を二次エンドポイントとして,ミラーテラピー実施の有無による影響を検討する。麻痺側(右麻痺ないし左麻痺),脳梗塞部位,麻痺の重症度,NIRSの脳血流賦活反応(程度,広がり)の麻痺の改善への関与とNIRSの脳血流賦活反応への他の因子の関与を検討する。平成25年度は平成24年度に設定した患者適応基準に従い症例の登録,評価を行うとともに平成24年度に登録した症例の1年後のフォローアップを行った。上肢麻痺を呈する脳梗塞症例をミラーテラピー実施群(MT群)と通常の理学療法,作業療法実施群(通常群)にランダムに分け,急性期リハビリテーションを行った。リハビリテーション開始後1週間程度でNIRSを用いてミラーテラピーを課題とした脳血流賦活反応を測定,解析した。平成24年度は患者適応基準,麻痺の評価法を設定し,適応症例の登録,データベースの作成,研究遂行の流れの調整を行った。患者の状態によりミラーテラピーを実施することが困難な場合があるため適応基準を設定し,疎通・理解が困難,視力障害,視覚認知障害,重度の感覚障害,完全麻痺は除外するものとした。また,麻痺の評価方法としてBrunnstrom法,Fugl-Meyer法,上田十二段階法の3つを採用した。登録症例は計11例であり,内訳は右麻痺9例(MT群4例,通常群5例),左麻痺2例(MT群1例,通常群1例)であった。最終年度の前半で新規症例の登録を行い,平成25年度登録症例の1年後の評価を行った。後半で登録症例のまとめ,データの解析を行った。全体を通じて18例を登録した。上肢麻痺を呈する脳梗塞症例の登録し,ミラーテラピー実施群(MT群)と通常の理学療法,作業療法実施群(通常群)へのランダム化した。右麻痺12例:MT群6例,通常群6例,左麻痺6例:MT群2例,通常群4例。退院時に急性期の麻痺の改善度を評価した。14例で1年後の経過まで確認した。NIRSは3例で再評価した。12例は回復期病院に転院,2例は自宅退院した。1年後の時点で7例は当院通院,5例は他院に通院していた。上肢機能の重症度評価は上田式12段階評価法で行った。

上肢は開始時8.4±4.3,退院時9.8±3.3,1年後10.1±3.2。手指開始時7.9±4.7,退院時8.6±4.4,1年後9.2±4.3。左麻痺例/右麻痺例を比較すると,退院時ー開始時は上肢で0.75±0.5 / 1.7±3.1,手指で0.5±0.6 / 0.9±2.8,1年後ー退院時は上肢で0.25±0.5 /0.3±1.1,手指で0.75±0.5 / 0.5±0.7で有意差はなかった。MT群/通常群を比較すると,退院時ー開始時は上肢で3.2±3.4 / 0.1±0.4,手指で1.7±3.6 / 0.1±0.4,1年後ー退院時は上肢で0.3±1.4 /0.3±0.5,手指で0.8±0.8 / 0.4±0.5で退院時ー開始時でMT群の改善傾向を認めた。NIRSの結果はミラー課題で右片麻痺例は右半球優位に賦活反応を認めたが,左片麻痺例では有意差は認めなかった。また,左麻痺例でミラー課題により賦活反応の増加例が多かった。病変部位については大脳皮質/運動野ではミラー課題で賦活反応が増加した症例はなかった。経時的変化で1例が増加,2例は横ばいないし減少した。神経内科学平成25年度は平成24年度に設定した患者適応基準に従い症例の登録,評価を行うとともに平成24年度に登録した症例の1年後のフォローアップを行った。登録症例は計14例であり,内訳は右麻痺10例(MT群5例,通常群5例),左麻痺4例(MT群2例,通常群2例)であった。全例で急性期にミラーテラピー課題によりNIRSを測定しOxyHbの賦活反応(程度,広がり)を評価し,退院時,転院時に急性期の麻痺の改善度を評価した。症例情報(麻痺側,脳梗塞部位,介入前の麻痺重症度,NIRSの血流賦活反応の程度,広がり)について随時入力し,データベース化を進めている。平成24年度登録例で1年経過した症例は全例で1年後のフォローアップを行った。来院可能であった症例3例は麻痺の重症度の再評価,NIRSの測定を行った。来院不能であった症例8例は電話で聞き取りを行い麻痺の重症度を推定した。平成24年度は患者適応基準,麻痺の評価法を設定し,適応症例の登録,データベースの作成,研究遂行の流れの調整を行った。登録症例は計11例であり,内訳は右麻痺9例(MT群4例,通常群5例),左麻痺2例(MT群1例,通常群1例)であった。全例で急性期にミラーテラピー課題によりNIRSを測定して,OxyHbの賦活反応(程度,広がり)を評価し,退院・転院時に急性期の麻痺の改善度を評価した。症例情報(麻痺側,脳梗塞部位,介入前の麻痺重症度, NIRSの脳血流賦活反応の程度,広がり)について随時入力し,データベース化を進めている。脳梗塞症例の入院後にリハビリ依頼時に症例の評価,症例の登録,割付,介入,NIRSの測定,退院・転院時の評価の流れを速やかに行える体制が出来上がった。症例のデータベース化,1年後のフォローアップは順調に行えているが,平成25年度は前年度と比較して登録症例数が減少した。理由として登録後の脳梗塞再発による進行や失語等の合併により逸脱となった症例が7例(右麻痺4例,左麻痺3例)あった。このような症例は除外しNIRSの測定も行わなかった。しかし,平成26年度も引き続き症例数の登録が困難な場合が予想され,このような症例も解析時に分けて評価することとし別枠として登録しNIRSの測定も実施する。
平衡点渦系の平均場と点渦系の関連の探求

点渦系の平衡平均場を与える汎関数のグラフの構造を、点渦系のハミルトニアンと関連づけて考察した。主たる成果は、平均場の爆発列と爆発極限に現れる定常点渦系(ハミルトニアンの臨界点)が与えられたとき、その定常点渦系のモース指数を用いて、爆発に十分近づいた平均場(汎関数の臨界点)のモース指数を評価する不等式を与えたことである。考察した平均場は、通常の自由エネルギー汎関数を簡略化した汎関数から得られるもの(ゲルファント問題の解)だが、平均場が1点爆発する場合を示した既知の結果を拡張し、多点爆発する一般の場合について結論を得た。関連して、ゲルファント問題の線形化固有値の一部について、精密な挙動を与えた。「平衡点渦系の平均場は点渦系の何を表現し得るのか」、これを明らかにすることを目標に、平衡点渦系の平均場の空間的構造、並びに、平均場を与える自由エネルギー汎関数の、無限次元空間におけるグラフの構造を解析すること、特にこれらの構造を、有限次元系である点渦系のハミルトニアンと関連づけて解明することが目的である。今年度は、Gladiali-Grossiによるゲルファント問題の線形化問題に関する結果の拡張に取り組んだ。ゲルファント問題は非線形固有値問題の一種だが、扱う方程式は(単成分系)平均場方程式と同じである。但し方程式を導く汎関数が異なるため、考察しなければならない線形化問題が異なり、それはゲルファント問題の方が易しい。Gladiali-Grossiは、ゲルファント問題の解の列で1点爆発するものについて、その線形化問題を考察をしたが、今年度取り組んだ拡張は、それらの多点爆発する解の列への拡張である。これは、Gladiali-Grossiが境界条件を効果的に使って行った議論を局所的に行うことが必要であり、平均場方程式を考察する上でも欠かせない議論である。解の列が漸近的に非退化であることが、点渦系のハミルトニアンの非退化性で定まる結果(2004Comm. PDE)を拡張して出版した。また、線形化固有値問題の固有値の挙動に関する結果(2009AIHP)の拡張をGrossi氏と連絡を取りながら進めた。線形化固有値問題の解析は、ゲルファント問題の解の、無限次元空間における臨界点としての構造を詳細に知るために必要であり、平均場により近似される点渦系を理解する上でも重要な情報だと思われる。また、多成分点渦系の平均場方程式の爆発解析に関する結果を出版し、各地で講演する機会を得た。多くの研究者と有益な議論をすることができた。「平衡点渦系の平均場は点渦系の何を表現し得るのか」、これを明らかにすることを目標に、平衡点渦系の平均場の空間的構造、並びに、平均場を与える自由エネルギー汎関数の、無限次元空間におけるグラフの構造の解析、特に、これらの構造を、有限次元系である点渦系のハミルトニアンと関連づけて解明することが目的である。今年度は、引き続き、Gladiali-Grossiによるゲルファント問題の漸近的非退化性・線形化固有値問題に関する結果の拡張に取り組んだ。ゲルファント問題の線形化固有値問題の解析は、ゲルファント問題の解の、無限次元空間における臨界点としての構造を詳細に知るために必要であり、平均場の自由エネルギー汎関数の構造理解の為の基礎事実を与えるものであるが、これに継続して取り組んだ。それと共に、ゲルファント問題の漸近的非退化性について、既に得ている結果の変数係数の場合への拡張、4次元空間での類似問題への拡張(ゲルファント問題、平均場方程式は2次元で考察している)を進め、学会等において、結果の一部を発表した。また、研究集会を2回企画し(8月にRIMS合宿型セミナー、3月に第61回理論応用力学講演会におけるオーガナイズボセッション)、内外の物理学者との有益な交流が実現できた。「平衡点渦系の平均場は点渦系の何を表現し得るのか」、これを明らかにすることを目標に、平衡点渦系の平均場の空間的構造、並びに、平均場を与える自由エネルギー汎関数の無限次元空間におけるグラフの構造の解析、特に、これらの構造を、有限次元系である点渦系のハミルトニアンと関連づけて解明することが、本研究の目的である。

今年度は、昨年度得られたゲルファント問題のモース指数の評価に現れた線形化固有値の漸近挙動を精密化し、ここに点渦系のハミルトニアンとは異なるものに支配される現象があることを明確にすることができた。ゲルファント問題は平均場方程式の基礎となるものであり、その線形化固有値の細部に至る解析を進められたことは大きな意義があると思われる。またこの結果はそれに留まらず、類似の非線型楕円型方程式の解の爆発現象を考察する上で、新たな視点を与え得るものであると考えている。関連する話題として、二次元領域で考察されているゲルファント問題を、四次元の重調和作用素に関する問題として拡張したものを考察し、漸近的非退化性に準ずる結果を論文に纏めている。最後に、物理学者との研究交流を目指し、Lyonで行われた第14回European turbulence conferenceにおいてポスター発表し、物理学者との有益な議論ができた。「平衡点渦系の平均場は点渦系の何を表現し得るのか」、これを明らかにすることを目標に、平衡点渦系の平均場の空間的構造、並びに、平均場を与える自由エネルギー汎関数の無限次元空間におけるグラフの構造の解析、特に、これらの構造を、有限次元系である点渦系のハミルトニアンと関連づけて解明することが目的である。今年度、Gladiali-Grossiによるゲルファント問題の解のモース指数の評価を、多点爆発の場合を含める形で完全に拡張することができた。この結果は、ゲルファント問題の線形化固有値問題の固有値の挙動を詳細に調べることで得られたが、爆発点を特徴付ける点渦系のハミルトニアンを用い、そのモース指数によりゲルファント問題の解のモース指数を評価した。ゲルファント問題は非線形固有値問題の一種であり、方程式としては(単成分系)平均場が満たす方程式と同じともの見なせるが、方程式を導く汎関数が異なるため考察しなければならない線形化問題が異なる。線形化固有値問題の解析は、無限次元空間における臨界点の構造を詳細に知るために必要であるが、ゲルファント問題の解析を進めることは、平均場を与える自由エネルギー汎関数の解析への基礎を与えると考えられるので、研究を進めてきた。今年度得られた結果によりゲルファント問題の理解は深まり、平均場の解析への準備は概ね完結したと考えているが、解析手法を突きつめることで、線形化固有値の、ハミルトニアンとは異なるものに支配される微細な挙動も見いだされた。「平衡点渦系の平均場は点渦系の何を表現し得るのか」、これを明らかにすることを目標に、平衡点渦系の平均場の空間的構造、並びに、平均場を与える自由エネルギー汎関数の無限次元空間におけるグラフの構造の解析、特に、これらの構造を、有限次元系である点渦系のハミルトニアンと関連づけて解明することが、本研究の目的である。昨年度までに、平均場方程式を簡略化したゲルファント問題において、不安定な線形化固有値の漸近挙動の詳細が明確になった。これにより、ゲルファント問題では、汎関数の変分構造と点渦系のハミルトニアンの幾何学的な構造の間の「違い」があることを認識した。今年度は、この、当初の想像超えて詳細に解明できた挙動を考察し、これまでの研究を総括することが計画であった。今年度は、課題に深く関連する話題として、4次元領域における重調和作用素に関するゲルファント問題の「弱い」漸近的非退化性に関して、論文を出版した。ここでは、2次元での精密な計算方法の一部を応用することで結論を得たが、高次元であることに由来する現象により、未だ完全な漸近的非退化性には至っていない。現在も、2次元での議論の構造を明確にして、漸近的非退化性を得ることを進めている。
有機修飾層状無機酸化物を利用した新奇ナノヘテロ構造の創製

金属酸化物種をナノ接合させると、機能の向上や新たな機能の発現が期待できる。ナノ接合での最適な組み合わせの一つに、チタン酸とタングステン酸を複合した光触媒がある。ナノ接合をナノスケールで精密に配置すると、機能の改善や新規物性の発現が期待できる。本研究では、クリック反応を利用した1ステップで交互積層ナノ構造を形成する手法を提案する。複数の金属酸化物種をナノメートルスケールで精密に配置することで、機能の向上や新たな機能の発現が期待できる。前年度、我々は、クリック反応を利用した1ステップで交互積層ナノ構造を形成する手法を提案した。本年度では、層間に導入したアルキル鎖炭素数を変化させ、層間距離を任意に制御した交互積層体を合成するとともに、得られた交互積層体の光励起電荷移動を評価した。層間に導入するアルキル鎖炭素数を変化させることで層間距離を制御した遷移金属酸化物交互積層体に対し、光励起された伝導帯電子の状態を調査した。異なる遷移金属酸化物間の電子移動を調べるために、励起電子の伝導帯内の遷移による長波長領域のブロードな吸収に注目した。チタン酸の伝導帯電子は酸素の一電子還元により、長波長吸収を示さない。一方、タングステン酸の伝導帯は酸素の還元電位よりもポジティブ側にあるため、酸素の一電子還元が起こらない。よって、光照射に応じてタングステン酸の伝導帯内電子のみが貯蔵され、長波長吸収を示す。1000 nmの吸光度変化より、アルキル鎖長が短い交互積層体ほど増加の傾きは大きくなった。すなわち、層間距離が狭いほどチタン酸の励起電子がタングステン酸に移動することを示している。さらに、銀の還元反応による電子移動量を算出したところ、層間距離に依存した傾向を示した。以上の結果から、層間が狭いほどチタン酸の励起電子がタングステン酸に移動しやすく、層間距離を変えることで、光誘起電荷分離量を制御することに成功した。複数の金属酸化物種をナノメートルスケールで精密に配置すると、機能の向上や新たな機能の発現が期待できる。層状金属酸化物は多様な元素種から構成可能であり、層間剥離によりナノシートが生成する。金属酸化物ナノシートを一層ずつ積層して多層構造を構築するlayer-by-layer法がある。これに対して我々は、クリック反応の一つであるチオール-エン反応を利用して1 stepで多層構造を構築できる新たな方法を提案した。アルケン基とアルキルチオール基は高収率に反応するため、二種ナノシートを選択的につなぎ、交互積層体を合成できる。本研究では、この手法の幅広い展開を目指し、金属酸化物の種類の選択による構造および有機分子の選択による層間距離を制御することを目的とした。合成例として、層状チタン酸塩と層状タングステン塩の反応例を以下に示す。層状チタン酸をω-アルケントリメトキシシランで修飾し、層状タングステン酸をω-メルカプトアルキルトリメトキシシランで修飾した。有機修飾した層状金属酸化物をN,N-ジメチルホルムアミドに分散させ、一層ずつに剥離した。ナノシートの分散液にラジカル反応開始剤を加え、チオール-エン反応を行った。得られた生成物の構造は、X線回折およびTEM-EDXにより交互積層体であることが示唆され、クリック反応による交互積層体合成法が多様な金属酸化物に適用可能であることが分かった。また、層間に固定化するアルキル鎖炭素数を増加させると層間距離が増加することがX線回折により示された。この層間距離の変化により、光触媒能は距離が短い時に活性が高いことが分かった。当初予定した通り、チタン酸タングステン酸の交互積層体の合成に加え、新たな組み合わせも合成することに成功し、計画以上に進行している。また、色素との複合化も電子移動実験まで進んでおり、おおむね順調に進行している。当初の予定通り、本研究で作製した交互積層体を利用した光触媒機能を評価する。新たに光触媒評価装置を購入し、得られる触媒性能を正確に評価するとともに、原理の解明を行う。H24年度に合成用化学器具の購入を計画していたが、計画を変更し光触媒機能評価を次年度にまわしたため残額が発生した。発生した残額は、光触媒機能検討に、光触媒評価装置を購入する原資とする。
循環器系疾患の危険因子を抑制するレジスタンストレーニングの開発に関する研究

本研究の目的は,低強度のレジスタンストレーニングのプログラムを開発し,トレーニングの有効性を高齢者の血管の機能変化から評価することである.そこで本年度は,高齢者を対象にゴムチューブ,軽量ダンベルを用いたレジスタンス運動をサーキットトレーニング形式で実施し,筋力,全身持久力および動脈スティフネスに及ぼす影響を検討した.16名の高齢者(男性3名,女性13名71.3±5.1歳)は,ゴムチューブおよび軽量ダンベルを用いた抵抗性運動をサーキットトレーニング形式で60分間,週に2回,3ヶ月実施した.トレーニング前後に,握力,背筋力,全身持久性能力の指標である換気性作業閾値(VT),血圧脈波検査装置を用いて,安静時の収縮期血圧(SBP),拡張期血圧(DBP)および動脈スティフネスの指標である脈波伝播速度(baPWV)を測定した.その結果,トレーニング前後で以下の点が明らかになった.1.握力および背筋力はそれぞれ21.6±6.7kgから23.9±6.5kg,53.93±1.0kgから64.02±6.8kgへ有意に増加し,また,VT出現時の仕事量も41.3±20.3Wから54.4±19.0Wへ有意に増加した.2.SBPおよびDBPはそれぞれ143.8±18.5mmHgから133.0±14.5mmHg,81.7±12.2mmHgから77.0±8.2mmHgへ有意に低下し,また,baPWVも2094.1±395.4から1874.2±264.9cm/secへ有意に低下した.以上のことから,低強度の抵抗性運動をサーキットトレーニング形式で実施することは,持久的トレーニングと同様に高齢者の大動脈のスティフネスを低下させ,収縮期血圧および脈圧の低下を促進することが示された.本研究の目的は,低強度のレジスタンストレーニングのプログテムを開発し,トレーニングの有効性を中高齢者の血管の機能変化から評価することである.そこで本年度は,ゴムチューブ,軽量ダンベルを用いたレジスタンス運動時の生体への負担度を近赤外分光装置による酸素動態の変化から評価し,成人女性を対象に低強度レジスタンストレーニングが動脈の構造および機能に及ぼす影響を検討した.その結果,以下の点が明らかになった.1.軽量ダンベルおよびゴムチューブを用いたスクワット,ランジ,レッグプレス,アームカールなどの運動時の外側広筋および上腕二頭筋の酸素化ヘモグロビンの変化は45-95%であること,運動前後で収縮期および拡張期血圧の顕著な増加がみられないこと,心拍数が50-70%HRmaxであったことから,これらの運動は比較的低強度運動であることが示された.2.成人女性を対象に10RMの30%の強度でアームカール,プルオーバー,ベンチプレス,レッグエクステンション,レッグプレス,スクワットからなるレジスタンス運動を週2回,3ヶ月間実施させたところ,大腿動脈のlumenの増大,動脈壁厚の減少,および動脈硬化指数である脈波伝播速度の減少が認められた.以上のことから,低強度のレジスタンストレーニングは,動脈の構造および機能に対して循環器機能の低下を抑制する可能性が示された.今年度の結果をもとに,次年度は高齢者を対象にゴムチューブおよび軽量ダンベルを用いた低強度のレジスタンストレーニングが,循環器系疾患の危険因子に及ぼす影響について検討する予定である.本研究の目的は,低強度のレジスタンストレーニングのプログラムを開発し,トレーニングの有効性を高齢者の血管の機能変化から評価することである.そこで本年度は,高齢者を対象にゴムチューブ,軽量ダンベルを用いたレジスタンス運動をサーキットトレーニング形式で実施し,筋力,全身持久力および動脈スティフネスに及ぼす影響を検討した.16名の高齢者(男性3名,女性13名71.3±5.1歳)は,ゴムチューブおよび軽量ダンベルを用いた抵抗性運動をサーキットトレーニング形式で60分間,週に2回,3ヶ月実施した.トレーニング前後に,握力,背筋力,全身持久性能力の指標である換気性作業閾値(VT),血圧脈波検査装置を用いて,安静時の収縮期血圧(SBP),拡張期血圧(DBP)および動脈スティフネスの指標である脈波伝播速度(baPWV)を測定した.その結果,トレーニング前後で以下の点が明らかになった.1.握力および背筋力はそれぞれ21.6±6.7kgから23.9±6.5kg,53.93±1.0kgから64.02±6.8kgへ有意に増加し,また,VT出現時の仕事量も41.3±20.3Wから54.4±19.0Wへ有意に増加した.2.SBPおよびDBPはそれぞれ143.8±18.5mmHgから133.0±14.5mmHg,81.7±12.2mmHgから77.0±8.2mmHgへ有意に低下し,また,baPWVも2094.1±395.4から1874.2±264.9cm/secへ有意に低下した.以上のことから,低強度の抵抗性運動をサーキットトレーニング形式で実施することは,持久的トレーニングと同様に高齢者の大動脈のスティフネスを低下させ,収縮期血圧および脈圧の低下を促進することが示された.
呼吸器外科手術における再灌流傷害の予防と治療

1、温虚血再潅流傷害に対するselectin blocker (OJ-R9188)の検討(1)ラットの心肺ブロックを摘出し、37°C90分間の温虚血後ex vivo再潅流モデルにて再潅流を60分間行った。OJ-R9188投与群は、非投与郡に比べ、酸素化能などにおいて良好な肺機能がみられた。(2)再潅流後肺を用い、白血球組織浸潤の指標となるMyeloperoxidase(MPO)活性を測定したが、両群間に有意さを認めなかった。(3)再潅流後肺を用い、酸化ストレスにより産生されるDNA塩基産物8-hydroxy-2'-deoxyguanosineに対するモノクロナル抗体で免疫染色を行い、コンピューターにて定量解析したところ、OJ-R9188投与群は、非投与群に比べ、DNA酸化傷害を軽減することが示された。また、一酸化窒素(NO)を介した酸化ストレスにより産生されるタンパク修飾産物3-nitro-L-tyrosineに対するポリクロナル抗体で免疫染色したところ、OJ-R9188投与群は、非投与群に比べ、NOを介した酸化傷害を軽減することが示された。以上のことから、OJ-R9188により肺温虚血再潅流傷害が軽減され、その機序の一つとして酸化ストレスの抑制が示された。2、温虚血再潅流傷害に対するselectin blocker (OJ-R9545)の検討ウサギin vivo再潅流モデル(37°C、110分間虚血、90分間再潅流)においてOJ-R9545の効果を評価した。OJ-R9545投与群は、非投与群に比べ良好な酸素化能を示し、MPO活性は低値を示した。すなわち、OJ-R9545じゃ白血球の組織浸潤を抑制し、温虚血再潅流傷害を抑制した。ラットex vivoによる評価selectin brockerを静脈内投与されたラットの心肺ブロックを摘出し,37°C90分間の温虚血後ex vivo再潅流モデルにて60分間の再潅流を行った.selectin blocker投与群は,非投与群に比べ酸素化能,気道内圧,肺動脈圧において良好な肺機能がみられ(p<0.05),肺水腫の指標である肺湿乾重量比も軽減された(p<0.05).新しいselectin blocker(KB-R9188)は,温虚血再潅流傷害を抑制した.2.酸化ストレスによるDNA傷害の検討(予備実験)DNA傷害の定性並びに定量評価の予備実験を兼ね,15時間冷保存,60分間再潅流後ラット肺を修飾塩基産物である8-OHdGに対するモノクロ-ナル抗体にて免疫組織染色を行い,その標本をコンピューターにて定量解析を行った.再潅流中の肺機能と定量化された酸化ストレスによるDNA傷害との間に強い相関がみられた.またDNA傷害を局在別に検討したところ肺胞上皮細胞で最も強く,以下肺動脈上皮細胞,気管支上皮細胞の順であった.今後上記1の温虚血再潅流傷害に対するselectin blockerの実験での標本について解析予定である.3.冷虚血再潅流傷害に対するADF/Thioredoxinの検討(予備実験)上記ラットex vivoによる冷虚血再潅流傷害に対するADF/Thioredoxinの評価に当たり,薬剤の至適濃度を検討中である.

ウサギ左肺動脈および主気管支をクランプし37°C、110分間の虚血後クランプを開放。再潅流開始5分前よりselectin blockerを静脈内投与し、90分間の再潅流を行い、肺機能を評価した。また、再潅流後左肺の一部を用いてMyeloperoxidase(MPO)活性を測定した。Selectin blocker投与群は、非投与群に比べ良好な酸素化能を示し(p<0.05)、MPO活性は低値を示した(p<0.05)。すなわち、新しいselectin blocker(KB-R9545)は白血球の組織浸潤を抑制し、温虚血再潅流傷害を抑制した。2、酸化ストレスによるDNA傷害の検討前年度に行ったラットex vivo実験から得られた再潅流後肺を用い、酸化ストレスにより産生されるDNA修飾塩基産物8-hydroxy-2'-deoxyguanosine(8-OHdG)に対するmonoclonal抗体N45.1で免疫染色を行った。そして、その染色標本をコンピューターで定量解析したところ、selectin blocker投与群は、非投与群に比べDNA酸化傷害を軽減することが示された(p<0.05)。3、冷虚血再潅流傷害に対するselectin blockerとADF/Thioredoxinの検討ラットex vivo(薬剤を含む臓器保存液で肺血管床を潅流後、心肺ブロックを摘出し、同保存液中に4°C、15時間浸漬し、ex vivo再潅流モデルで評価する)において、薬剤至適濃度を継続検討中である。これまでのラットex vivo実験により、selectin blocker(KB-R9188改めOJ-R9188)が肺温虚血再潅流傷害を軽減することが明らかになったが、本年度はその作用機序を明らかにすべく、検討を行った。ラットex vivo実験から得られた再潅流後肺の一部を用い、白血球組織浸潤の指標となるMPO活性を測定した。しかしその結果は、selectin blocker投与群、非投与群間に有意差を認めなかった。2、抗酸化作用機序の検討(1)直接的抗酸化作用その結果、OJ-R9188に直接的抗酸化作用は認められなかった。(2)一酸化窒素(NO)を介した抗酸化作用ラットex vivo実験から得られた再潅流後肺の一部を摘出し、ピクリン酸で固定後スライド標本を作製した。ABC法に準じて3-nitro-L-tyrosine(3-NT)に対するポリクロナル抗体を用い、免疫染色を行い、評価した。その結果、selectin blocker投与群では非投与群に比し、NOを介した酸化傷害を軽減することが示された。