hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高分子共重合体を用いた不安定動脈硬化巣の造影磁気共鳴画像診断法の開発

(目的)急性心筋梗塞などの直接の原因となる動脈硬化巣の不安定化を非侵襲的に画像上で診断するために、血液中滞留時間が長い高分子共重合体を利用して、不安定化した動脈硬化部位にのみ集積する磁気共鳴画像診断(MRI)用造影剤を開発し、その有用性を評価する。(背景)鉄コロイドはMRI撮像における重要な造影剤の一つであり、肝腫瘍に対するMRI造影剤として主に用いられている。他臓器への応用は一般に粒子径を小さくすることで行われてきた。我々は球状である鉄コロイドの形をスピンドル型に変え、さらに表面コーティング剤としてドラッグデリバリーシステムに応用されている高分子共重合体を用いて新規スピンドル型造影剤を作成し、血管病変への応用を試みた。(方法と実験)塩化第二鉄水溶液より、多段階の調製条件を用いてスピンドル型の鉄コロイドを作成した。調製条件を変えることにより、粒子径は20nm-200nmに変えることができた。この鉄コロイドに対して、ポリエチレングリコールとポリアミノ酸からなるブロックコポリマーを表面コーティング剤として用いて新規造影剤を作成した。フォガティ・バルーン・カテーテルを用いてラットの頚動脈損傷を行い、4週間後にMRIの撮像を行った。市販されているフェリデックスと光学的半径がおなじ大きさの新規スピンドル型鉄造影剤を準備し、鉄として0.56mg/kgをラット尾静脈より投与を行った。フェリデックスでは損傷を行った頚動脈の造影効果は認められなかったが、新規スピンドル型造影剤は投与24時間後にT2強調画像撮像にて損傷した頚動脈が造影された。(結果)頚動脈損傷後の動脈硬化性病変に対して新規スピンドル型造影剤は造影効果を認め、不安定動脈硬化巣を特異的に造影できる可能性が示唆された。本研究の目的は急性心筋梗塞などの直接の原因となる動脈硬化巣の不安定化を非侵襲的に画像上で診断するために、血液中滞留時間が長い高分子共重合体を利用して、不安定化した動脈硬化部位にのみ集積する磁気共鳴画像診断(MRI)用造影剤を開発し、その有用性を評価することである。平成14年度の研究実績は下記の通りである。1.ガドリニウムを含む高分子共重合体の作製MRI用のガドリニウム造影剤を改良する目的で、ブロック共重合体ミセルへのガドリニウムの導入を試みている。しかし、ガドリニウムは金属錯体であるため極めて水溶性が高く、ミセル形成の最終段階がまだ克服されていない。現在も種々の条件下で実験を施行中である。さらに、鉄を用いたブロック共重合体の開発にも着手し、これに関しては試作品が作成され、現在その分析に当たっている。2.高分子共重合体の生体内分布の検討in vitroの実験としてガドリニウムをろ紙およびラット血管標本の上に塗布し、日本原子力研究所にて中性子線照射後のオートラジオグラムを検討した。またin vivoの実験としてはマグネビストをラット腹腔内に投与し、脳の4.7T MRIでのT1短縮効果を確認した。ラット肝臓のMRIに関しては、呼吸性の動きがあることが分かり、MRIによる観察部位として望ましくないことが確認された。造影剤を腫瘍の診断に応用することを考え、ヌードマウスへの腫瘍の導入を開始した。今後、腫瘍に対する各種造影剤の造影効果も検討していく予定である。3.ラット頚動脈の動脈硬化モデルのMRI診断技術の開発ラット頚動脈にFogartyバルーンを用いて血管傷害を与え、動脈硬化巣を作成して、4.7T MRI装置にて撮影条件を検討している。空間分解能の関係から、ラット頸動脈のMRI画像の精度はまだ十分ではなく、さらに新たな撮影条件を検討中である。

(目的)急性心筋梗塞などの直接の原因となる動脈硬化巣の不安定化を非侵襲的に画像上で診断するために、血液中滞留時間が長い高分子共重合体を利用して、不安定化した動脈硬化部位にのみ集積する磁気共鳴画像診断(MRI)用造影剤を開発し、その有用性を評価する。(方法と実験)鉄コロイドはMRI撮像における重要な造影剤の一つであるが、我々は球状である鉄コロイドの形をスピンドル型に変え、さらに表面コーティング剤としてドラッグデリバリーシステムに応用されている高分子共重合体を用いて新規スピンドル型造影剤を作成し、血管病変への応用を試みた。塩化第二鉄水溶液より、多段階の調製条件を用いてスピンドル型め鉄コロイドを作成した。調製条件を変えることにより、粒子径は20nm-200nmに変えることができた。この鉄コロイドに対して、ポリエチレングリコールとポリアミノ酸からなるブロックコポリマーを表面コーティング剤として用して新規造影剤を作成した。フォガティ・バルーン・カテーテルを用いてラットの頚動脈損傷を行い、4週間後にMRIの撮像を行った。市販されているフェリデックスと光学的半径がおなじ大きさの新規スピンドル型鉄造影剤を準備し、鉄として0.56mg/kgをラット尾静脈より投与を行った。フェリデックスでは損傷を行った頚動脈の造影効果は認められなかったが、新規スピンドル型造影剤は投与24時間後にT2強調画像撮像にて損傷した頚動脈が造影された。(結果)頚動脈損傷後の動脈硬化性病変に対して新規スピンドル型造影剤は造影効果を認め、不安定動脈硬化巣を特異的に造影できる可能性が示唆された。
加齢に伴う狭隅角化の機序の解明

前年度の超音波生体顕微鏡を用いた研究結果から、人眼における狭隅角化は加齢による毛様体萎縮および毛様体襞部の前方回転によって生じることを明らかにした。本年度はさらにこれを発展させ実際に動物眼に毛様体萎縮を生じさせて毛様体襞部の前方回転や狭隅角化が生じるかどうか実験を行った。実験には家兎を用いた。まず初めに人眼と同様に家兎眼でも毛様体が観察できることを超音波生体顕微鏡で確認をした。麻酔下にて毛様体を半導体レーザーで経強膜的に凝固することで毛様体の萎縮を生じさせた。毛様体の様子は超音波生体顕微鏡によって処置前及び処置後に観察した。毛様体は半導体レーザーによる凝固で直後は炎症と浮腫で肥厚していたものの、その後徐々に萎縮し菲薄化が認められる事がわかった。また毛様体襞部は処置前より前方回転しており隅角は狭くなっていた。これらの結果は、前年度の人眼による狭隅角化の機序として毛様体菲薄化に伴う毛様体襞部の前方回転が原因であるという結論と一致するものと考えられた。以上の結果から毛様体の萎縮による菲薄化が毛様体襞部の前方回転を生じさせ、その結果として狭隅角になるということが証明できた。本年度は人眼において狭隅角化が毛様体萎縮に伴って生じることを証明した。最初の研究として網膜色素変性症の患者と年齢性を一致させた正常眼をもつボランティアにインフォームドコンセントした後、A-モードエコーと超音波生体顕微鏡検査を施行(狭隅角=前房深度の減少)。得られた前房深度、水晶体厚、毛様体厚を両群で比較したところ有意に網膜色素変性症眼では前房深度が小さく水晶体は厚く毛様体は萎縮して薄かった。さらに毛様体厚と水晶体厚と前房深度の間には有意な相関が認められた。これらの結果より網膜色素変性症眼では毛様体の萎縮に伴い前房が浅くなっていることがわかった。次に狭隅角眼(閉塞隅角緑内障を含む)に対して同様の研究を行った。その結果、狭隅角眼は正常眼と比較して有意に前房は浅く水晶体は厚く毛様体は萎縮して薄いことがわかった。さらに毛様体厚と水晶体厚および前房深度の間には有意な相関関係が認められた。これらの結果から狭隅角眼の発生には毛様体萎縮が関係していることが分かった。
集団活動を通した不登校防止の取組に専門家の指導をいかす学校体制のあり方

平成28年度は19府県33市町教育委員会の協力を得て80中学校で個別調査を行い、33市町教育委員会及び46中学校関係者へのヒアリング調査を行った。29年度は17府県23市80中学校への個別調査と23中学校関係者へのヒアリング調査を行った。これら調査から明らかになったことは、教員と専門家の視点の違いである。教員は常に集団全体に意識を置きながら個別支援の必要な生徒を抽出するのに対して、専門家は個別支援の必要な生徒の視点から集団全体の動きを見つめる。この両者の視点は協働すれば、状況に応じた不登校の取組を総合的に推進することが可能となる。専門家の活用については、現状では「前年度不登校であった生徒」への対応が優先され、次に「当該年度に新たに不登校となった生徒」への対応が続いている。これは、専門家が「集団指導」や「不登校の防止」に関われていない状況の表れともいえる。こうした分析結果から、新たな不登校生徒を抑制する取組と、特定の生徒へのきめ細やかな支援の順番性を以下の通りまとめた。1新たな不登校生徒の出現を抑制するには、「集団指導」(魅力ある授業づくりや自治活動等の推進)を点検・見直す必要がある。2その一方で欠席が目立ち始めた生徒への個別支援の充実も状況の重篤化及び二次被害を抑制するために必要である。3専門家(SC、SSW)の活用は、現時点でも不登校生徒の30%以下にしか対応できていない状況を踏まえると、引き続き不登校生徒への支援を進めながら、上記1よりも2に集中することが現実的である。この13に基づき不登校対策を総合的に進めるためには「2つの組織」が必要となる。一つは、教務主任・生徒会担当教員を中心とした「集団指導」に関する組織(上記1に対応)、もう一つは、不登校担当教員を中心とした「個別指導」に関する情報収集・専門家の関与の決定を円滑に行う組織(上記23に対応)である。(1)調査の状況事前調査(中1中2不登校生徒数調査)...11府県11市教育委員会所管115中学校に対し、27年度の中1中2不登校生徒数を調査した。その中から、学校規模、地域性、専門家の配置・派遣状況を勘案して39中学校を抽出し研究対象とした。1ヒアリング調査...研究対象校数が当初予定よりも多くなったため、市教育委員会より研究対象中学校の状況について聞き取った上で9中学校を訪問先に選定し、訪問時に管理職や生徒指導主事、専門家へのヒアリングを行った。2学年調査...115中学校の各学年に対して年3回(7・12・3月)実施した。具体的には、学期ごとに基準とした欠席日数(47月は10日以上、412月は20日以上、43月は30日以上)を上回った生徒のうち、「前年度も不登校であった生徒数」と「前年度は不登校でなかった生徒数」を調べた。3個別調査...39中学校の全学年で、年3回(7・12・3月)実施した。具体的には、学期ごとに基準とした欠席日数(2参照)を上回った全生徒の欠席日数、担任以外の教員の関与状況、専門家や関係機関との連携状況を調べた。4海外調査...アメリカ合衆国ニューヨーク州にある中学校と高校を訪問し、管理職及び専門家から生徒指導及び進路指導に関する専門家の役割を事例も含めて聞き取った。(2)研究体制づくり5調査委員会...11市教育委員会指導主事を委員とする調査委員会を設置。上記調査23についてデータ提供を受けるとともに、まとめたデータを交流し、専門家の活用のあり方について、年2回協議した。6分析検討会議...当初は管理職や専門家が一堂に会した会議の設置を試みたが、日程が合わず、個別や小集団での実施となった。上記1の結果や23調査のデータ分析、上記5での意見を踏まえ、今後の研究のあり方について協議や確認を行った。(1)調査について本調査研究に必要なのは、一定基準以上欠席した生徒の学期ごとの欠席日数や専門家の対応状況の追跡である。そうした内容については、当初予定よりも多くのデータを収集することができている。(2)研究体制について調査委員会は、予定では年1回であったが、さらにもう1回行うことで協議を深めることができた。分析検討会議については、当初は年1回を予定していたが、日程の調整がつかず委員と考えていた人が一堂に会する会議は開催できなかった。次善策として、日程に都合がついた管理職や専門家と小集団で協議を行ったり、個別に意見聴取を行う等の手立てをとった。結果としては、期間を限定せず、時々の疑問や確認点について、広範囲の関係者からの意見聴取ができ、研究内容に反映することができている。(1)調査の状況1ヒアリング調査...新規群抑制につながる取組を調査するため研究対象校を訪問。関係者(管理職・生徒指導主事・SC及びSSW・教育委員会指導主事)に対して、28年度に得たデータも紹介しながら、集団指導における専門家活用の可能性・集団指導と個別指導のバランスについて、ヒアリング調査を行った。2不登校生徒調査...19府県28市教育委員会(一部協力市の変更あり)の協力を得ながら、28年度と同様の規模で調査を行った。

3学年調査...19府県28市教育委員会の協力を得ながら、計画通り調査を行った。4海外調査...イギリス教育省及びロンドンやその近郊の学校を訪問し、教員の果たすべき役割や専門家の活用、学校評価について取材を行った。(2)研究体制づくり5調査委員会...28年度の11市教育委員会指導主事を委員とする調査委員会を設置。上記調査23についてテータ提供を受けるとともに、まとめたデータを交流し、専門家の活用の在り方について、全体で1回、個別に各委員と1回協議した。6分析検討会議...管理職や専門家が一堂に会した会議の設置を試みたが日程が合わず、個別や小集団での実施となった。個別協議においては、限定した内容での踏み込んだ協議が可能となり、数回にわたったり、ゲストを迎えた協議へと発展したりした。(1)調査について本研究で重要なのは、設定した基準以上欠席している生徒の学期ごとの欠席日数の推移や専門家の対応状況の追跡である。そうした内容について、19府県28市教育委員会87中学校の協力を得て当初予定よりも多くのデータを収集することができている。(2)研究体制について調査委員会は全体では1回だったが、併せて個別に各委員と1回協議をすることができた。分析検討会議については、当初は年1回を予定していたが、日程の調整がつかず委員が一堂に会することはできなかった。次善策として、日程に都合がついた管理職や専門家と小集団や個別に協議を行った。結果としては、期間を限定せず、時々の疑問や課題、確認すべき点について、広範囲の関係者からの意見聴取ができ、研究内容に反映することができている。平成28年度は19府県33市町教育委員会の協力を得て80中学校で個別調査を行い、33市町教育委員会及び46中学校関係者へのヒアリング調査を行った。29年度は17府県23市80中学校への個別調査と23中学校関係者へのヒアリング調査を行った。これら調査から明らかになったことは、教員と専門家の視点の違いである。教員は常に集団全体に意識を置きながら個別支援の必要な生徒を抽出するのに対して、専門家は個別支援の必要な生徒の視点から集団全体の動きを見つめる。この両者の視点は協働すれば、状況に応じた不登校の取組を総合的に推進することが可能となる。専門家の活用については、現状では「前年度不登校であった生徒」への対応が優先され、次に「当該年度に新たに不登校となった生徒」への対応が続いている。これは、専門家が「集団指導」や「不登校の防止」に関われていない状況の表れともいえる。こうした分析結果から、新たな不登校生徒を抑制する取組と、特定の生徒へのきめ細やかな支援の順番性を以下の通りまとめた。1新たな不登校生徒の出現を抑制するには、「集団指導」(魅力ある授業づくりや自治活動等の推進)を点検・見直す必要がある。2その一方で欠席が目立ち始めた生徒への個別支援の充実も状況の重篤化及び二次被害を抑制するために必要である。3専門家(SC、SSW)の活用は、現時点でも不登校生徒の30%以下にしか対応できていない状況を踏まえると、引き続き不登校生徒への支援を進めながら、上記1よりも2に集中することが現実的である。この13に基づき不登校対策を総合的に進めるためには「2つの組織」が必要となる。一つは、教務主任・生徒会担当教員を中心とした「集団指導」に関する組織(上記1に対応)、もう一つは、不登校担当教員を中心とした「個別指導」に関する情報収集・専門家の関与の決定を円滑に行う組織(上記23に対応)である。
塩生植物における耐塩性機構の解明

一般の植物は高塩環境におかれると植物体内への塩類の集積や水分吸収能力の低下によって生育は低下し萎凋、枯死に至る。近年、海水利用,塩類集積土壌の耕地化などの見地から高塩類濃度が植物に及ぼす影響に関心が払われ、また耐塩性品種育種の必要が説かれている。しかし耐塩性という形質を与える機構は末だ明らかにされていない。そこで海浜,塩田跡地に自生しうる耐塩性を持った塩生植物の耐塩性機構を明らかにすることを目的として本研究を開始した。アカザ科の塩生植物ホソバノハマアカザを供試し水耕栽培を行い、初年度は以下の結果を得た。1.体内-価カチオン濃度を0.5から0.6Mに保つことで生育が促進され、その効果はNaCl,【Na_2】【SO_4】,【K_2】【SO_4】のいずれでも与えられること。2.50mM以上のNaCl,KClを与えた時には、NaCl区では500mMでも開花結実するのに対し、KCl区では250mMでも処理後2週間で枯死する。その原因は、ホソバノハマアカザの体内塩類濃度の調節がK塩に対しては十分働かず、K塩を過剰吸収してしまうためであること。第2年次はホソバノハマアカザ細胞内でのNa,K,Cl,ベタインの分布を検討するために、海水の塩分濃度の1/2に相当する250mMNaCl存在下で栽培した植物体緑葉よりプロトプラストを経由して液胞を調製しその溶質濃度を測定した。緑葉のNa,K,Cl濃度は500,35,168mMであった。単離したプロトプラスト、液胞の【^3H】【H_2】OスペースあたりのNa,K,Cl,ベタイン濃度は、それぞれ582,13.7,25.4,15.9mMと569,17.0,260,0.241mMであった。これらの比較からNa,Clはほとんど液胞に、一方ベタインはほとんど細胞質に存在することが示され、ホソバノハマアカザではNaClを液胞にとじこめる能力の高い事が耐塩性に深く関係していることが示された。
神経・内分泌・免疫軸を利用した自己免疫性疾患の治療戦略

神経・免疫・内分泌軸は互いに相互作用を及ぼし,生体の恒常性の維持に重要な役割を果たしていることが明らかになっている。自己免疫疾患においてもその病態の増悪にストレスや天候,妊娠・出産などが関与していることが,経験的に知られており,神経・内分泌系が自己免疫の病態に関与していることが示唆されてきた。そこで本研究では関節リウマチの滑膜や全身性エリテマトーデス患者のリンパ球を用いて,自己免疫疾患に関わるホルモン,神経ペプチドの関与を解析した。関節リウマチの滑膜組織においてプロラクチンの発現は充進しており,特にTリンパ球からの産生が顕著であった。マクロファージ様滑膜細胞や線維芽細胞様滑膜細胞からもプロラクチンは産生され,一方これらの細胞はプロラクチンのレセプターも発現していた。滑膜細胞にプロラクチンの分泌を抑制するプロモクリプチンを添加し,EUSA法でその培養上清を測定した結果,滑膜から産生されるTNFαやIL-1β、IL-6などのサイトカインの産生にプロラクチンは関与していた。滑膜細胞にプロラクチンを添加することで,これらサイトカインの産生は亢進し,また細胞増殖も増強された。さらに関節リウマチの滑膜組織において神経ペプチドの発現を検討した。VIPの発現は亢進していたが,CGRPの発現は低下が認められた。これはこれまでの滑液中の神経ペプチド測定の報告結果に合致する所見であった。また全身性エリテマトーデス患者末梢血ではプロラクチンの産生が増加していることが知られている。全身性エリテマトーデス患者から樹立した自己反応性T細胞クローンにプロラクチン、神経ペプチドを添加し、増殖反応を検討したが、増殖には影響はなかった。プロラクチンは成長ホルモン(GH)、インスリン成長因子(IGF)と共にネットワークを形成し、免疫細胞の成熟/分化に作用することが知られている。そこで自己免疫疾患(関節リウマチ、全身性エリテマトーデス、血管炎)患者および健常者の血清中のこれらの因子の濃度を測定した。プロラクチンは健常者に比べ自己免疫疾患(関節リウマチ、全身性エリテマトーデス、血管炎)で高い傾向にあった。成長ホルモンも健常者に比べ自己免疫疾患(関節リウマチ、全身性エリテマトーデス、血管炎)で高い傾向にあった。SLEで1名成長ホルモンが高値であった。IGF-1は血管炎の患者で健常者や関節リウマチ、全身性エリテマトーデスに比べ低下傾向であった。IGFBP-3は1名血管炎で高値をとるものが認められた。

そこで本研究では関節リウマチの滑膜や全身性エリテマトーデス患者のリンパ球を用いて,自己免疫疾患に関わるホルモン,神経ペプチドの関与を解析した。関節リウマチの滑膜組織においてプロラクチンの発現は亢進しており,特にTリンパ球からの産生が顕著であった。マクロファージ様滑膜細胞や線維芽細胞様滑膜細胞からもプロラクチンは産生され,一方これらの細胞はプロラクチンのレセプターも発現していた。滑膜細胞にプロラクチンの分泌を抑制するブロモクリプチンを添加し,ELISA法でその培養上清を測定した結果,滑膜から産生されるTNFαやIL-1β,IL-6などのサイトカインの産生にプロラクチンは関与していた。滑膜細胞にプロラクチンを添加することで,これらサイトカインの産生は亢進し,また細胞増殖も増強された。さらに関節リウマチの滑膜組織において神経ペプチドの発現を検討した。VIPの発現は亢進していたが,CGRPの発現は低下が認められた。これはこれまでの滑液中の神経ペプチド測定の報告結果に合致する所見であった。今後さらに滑膜細胞の機能に対するこれらホルモン・神経ペプチドの関与を検討する予定である。また全身性エリテマトーデス患者末梢血ではプロラクチンの産生が増加しいることが知られている。全身性エリテマトーデス患者末梢血リンパ球にプロラクチンを添加し,細胞増殖やサイトカイン産生に与える効果を現在検討中である神経・免疫・内分泌軸は互いに相互作用を及ぼし,生体の恒常性の維持に重要な役割を果たしていることが明らかになっている。自己免疫疾患においてもその病態の増悪にストレスや天候,妊娠・出産などが関与していることが,経験的に知られており,神経・内分泌系が自己免疫の病態に関与していることが示唆されてきた。また全身性エリテマトーデス患者末梢血ではプロラクチンの産生が増加していることが知られている。全身性エリテマトーデス患者から樹立した自己反応性T細胞クローンにプロラクチン、神経ペプチドを添加し、増殖反応を検討したが、増殖には影響はなかった。プロラクチンは成長ホルモン(GH)、インスリン成長因子(IGF)と共にネットワークを形成し、免疫細胞の成熟/分化に作用することが知られている。
大規模データ処理に向けたアルゴリズム設計理論の展開

1.最小コスト木被覆問題・有向シュタイナー木問題・有向木被覆問題・b辺支配集合問題などのNP困難なグラフやネットワーク上での組合せ最適化問題に対し,新たに近似アルゴリズムを設計し,従来からの近似保証を改善した.2.侵入者と守衛の間で行われるグラフ護衛ゲームにおいて,最小の守衛数を求める問題に対し,従来手法を拡張し,侵入者が木上を移動する場合でもΘ(log n)倍以下で近似可能であることを示した.3.多状態スキーレンタル問題について,いかなるインスタンスに対し最適戦略をとっても,競合比はe/(e-1)より小さくできないことを示した.1.最小コスト木被覆問題とは,辺コスト付き連結グラフGを入力とし,張られる頂点の集合がGの頂点被覆となるような部分木の中でコスト最小なものを計算する問題である.これまで,一様コストの場合の2倍近似アルゴリズムか,一般コストの場合の低速3倍近似アルゴリズムしか知られていなかったのに対し,本研究では,一般コストにおける高速2倍近似アルゴリズムを開発した.同アルゴリズムは,最小コスト全域木から何枚かの葉を刈り取ることで高精度近似解を計算するが,主双対法と局所比法を組合わることで,刈り取る葉の決定を可能にしている.1.侵入者と守衛の間で行われるグラフ護衛ゲームでは,予め決められた領域(グラフ)に複数人の守衛を配置し,侵入者のいかなる戦略に対しても,領域への進入を防ぐことが求められる.グラフ護衛問題とは,同ゲームで必要となる最小の守衛数を求める問題であるが,本研究では,侵入者の動作領域を従来より拡張しても,高精度な近似計算が可能であることを示した.2.多状態スキーレンタル問題は,例えばノートPCのように,複数の省電力モードを備えた機器のモード間の自動遷移戦略を理論的に考察する枠組みである.Damaschkeは省電力モード数が任意にとれる場合について競合比の下界を示したが,本研究ではDamaschkeの手法を拡張し,省電力モード数を入力とするスキームを設計し,初めて省電力モード数が5以上の個々の場合についての競合比の下界を証明した.3.逐次与えられる単位重みを円周上になるべくバランス良く配置する問題を考察した.バランスは,配置した単位重みの重心と原点との間のユークリッド距離で評価している.この問題は遠心分離器や洗浄機の設計,および人工衛星の軌道計画に応用がある.本研究では競合差基準での最適配置戦略を与え,さらに配置先が円周n等分点に限定される場合について,競合差の保証を備えた簡潔な戦略を設計した.4.ビンパッキング問題は,均一の容量のなるべく少ない数のビンを用い,与えられるアイテム全てを詰める問題であり,永く理論計算機科学における重要なトピックである.本研究では,各ビンに詰められるアイテム数が高々2に制限される場合について,既存の競合比下界を改良した.またそのアイテム数制限を入力とし競合比下界を導くスキームを設計し,アイテム数制限が4, 5および10から41までの場合について既存の競合比を改良した.1.最小コスト木被覆問題・有向シュタイナー木問題・有向木被覆問題・b辺支配集合問題などのNP困難なグラフやネットワーク上での組合せ最適化問題に対し,新たに近似アルゴリズムを設計し,従来からの近似保証を改善した.2.侵入者と守衛の間で行われるグラフ護衛ゲームにおいて,最小の守衛数を求める問題に対し,従来手法を拡張し,侵入者が木上を移動する場合でもΘ(log n)倍以下で近似可能であることを示した.3.多状態スキーレンタル問題について,いかなるインスタンスに対し最適戦略をとっても,競合比はe/(e-1)より小さくできないことを示した.1.基本オンライン問題である古典的スキーレンタル問題を一般化した多状態スキーレンタル問題について,与えられたインスタンスに対し達成可能な最適戦略の競合比を最適競合比として定義する.本研究では,この最適競合比の下限は,プレーヤーの選択肢の数をk+1個とすると(k+1)**k/((k+1)**k-k**k)であり,よって,いかなるインスタンスに対し最適戦略をとっても,競合比はe/(e-1)より小さくできないことを示した.また,状態数を3つに限定すると上限は2.47であり,選択肢を4つに限定すると上限は2.75であることも示した.2.無向グラフ上で警官と泥棒の間でプレイされる,グラフ守衛問題に関する最適化問題について考察し,泥棒が木上を移動する場合について,既存結果を拡張し,Θ(log n)倍以下で近似可能であることを示した.3.任意のSteiner tree Tは,根と葉以外にターミナルを含まない極大部分木に一意に分解できるが,それらのいずれもが高さL以下であるとき,TをL制限Steiner treeという.本研究では,有向グラフ上のSteiner tree (DST)問題に対するグリーディ近似解法を新たに提案した.同解法は,最小L制限SteinertreeのコストをOPTLとして,コストがO(Llog n)·OPTL以下のDSTを出力し,Lが定数であれば多項式時間であることを示した.更に,同解法を用いることで,有向グラフ上のTree cover (DTC)問題がO(log n)倍近似可能であること示した.1.ネットワーク上の最小シュタイナー木を計算する問題は,実用上重要なネットワーク最適化問題として広く知られているが,その計算困難性のため,近似アルゴリズムやヒューリスティックに関して盛んに研究されている.

特に無向ネットワークにおいては,近似保証が継続的に改善され,現在,1.36以下となることがわかっている.それに対し,より一般的な有向ネットワークにおける近似保証は,長らくlog nの定数乗が可能と予想されながら,未だ実現していない.本研究では,log n倍近似が可能であると従来から知られていたネットワークのクラスを拡張し,擬二部グラフにおけるシュタイナー木問題や有向グラフ上の木被覆問題がO(log n)近似可能であることを示した.2.グラフの辺支配集合問題を多重支配版に拡張したものを,b辺支配集合問題といい,各辺eはb(e)回以上支配される必要がある.本研究では,b(e)の最大値が2,もしくは3の場合に対し,b辺支配集合問題を2倍近似するアルゴリズムを設計し,近似保証を従来の8/3から改善した.更に,最小b辺支配集合数と局所最適なマッチングの大きさ,もしくは,線形計画緩和の最適地との間に,近似的な最小最大関係が成り立つことを示した.計算機科学本年度も前年度に引き続き,「数理計画法による系統的設計法の開発」および「入力情報の局所的アクセスと確率的サンプリング」というテーマに着手した.その中で,よく知られた未解決問題として,有向グラフのシュタイナー木問題の近似可能性があるが,従来からよく知られた貪欲アプローチをより柔軟に適用するように拡張した手法により,いくつかの関連問題に対し,厳密な意味で最良な近似精度を初めて達成することができた.また,主双対法と局所比法は,いずれも確立された最適化手法であるが,両者を組合わせることで初めて従来精度を上回ることが可能であることを,本研究で示すことができた.更に,主双対法による最適化手法の可能性とその理解を深化させるべく,より高度なアルゴリズムで双対解を計算するアプローチについて検討中であり,現時点では部分的であるもののその可能性を示唆する結果も得られている.本年度は,前年度からの「数理計画法による系統的設計法の開発」および「入力情報の局所的アクセスと確率的サンプリング」に加えて,「部分入力情報から高速計算可能な問題の構造解析」というテーマに着手した.その中で,「グラフ護衛ゲーム問題」,「多状態スキーレンタル問題」,「円盤状のオンライン配置問題」,「オンラインビンパッキング問題」に取り組み,「研究実績の概要」で述べたような成果を上げることができた.更に,線形計画緩和に基づく主双対法による最適化手法の可能性とその理解を深化させるべく,「グラフの辺多重支配集合問題」に対して,より高度なアルゴリズムで双対解を計算するアルゴリズムの開発に成功したが,年度内に本成果の取りまとめを完了することができなかったため,研究期間を延長し,次年度早々に取りまとめを終え,国際会議にて成果発表となる予定である.本年度は,「数理計画法による系統的設計法の開発」および「入力情報の局所的アクセスと確率的サンプリング」というテーマに着手する予定であった.その中で,貪欲解法は計算困難な最適化問題に対する最も基本的アプローチであるが,グラフ上のゲーム問題に対しても同アプローチの有効性を示すことができた.また,よく知られた未解決問題として,有向グラフのシュタイナー木問題の近似可能性があるが,従来からよく知られた貪欲アプローチをより柔軟に適用するに拡張した解法により,いくつかの関連問題に対し,厳密な意味で最良な近似精度を初めて達成することができた.
がんタンパク質Idの細胞内局在制御

転写因子bHLH(basic helix-loop helix)タンパク質の生理的機能抑制因子であり、哺乳類で4種類(IdlId4)同定されているIdタンパク質ファミリーは、細胞の分化抑制と増殖促進活性を示し、実際に腫瘍化した細胞や種々のがん組織で転写レベル、及びタンパク質レベルでの発現の亢進が確認されている。また最近では分化の程度や、がんの悪性度によってIdタンパク質の細胞内局在が異なることが報告されており、その制御の重要性が予想されるが、分子機構については、これまであまりよくわかっていなかった。研究代表者は最近、Idファミリーの1つであるId2タンパク質のC末端領域に核外排出(nuclear export signal=NES)配列を同定し、実際に核と細胞質問を積極的に行き来するnucleo-cytoplasmic shuttling活性を持つことを報告した。またIdファミリーはすべて、HLH領域とC末端領域の境界付近にNES様配列を持つが、その配列に由来する活性を持つのはId1だけであることを見いだした。そこで本研究では、Id3タンパク質のNES様配列が活性を示さない理由について検討した。その結果、Id3のNES様配列は、通常機能しない(マスクされた)状態にあり、ある条件下においてのみ、Id3タンパク質を細胞質に局在させることを見いだした。また同時に、何故、Idlタンパク質のNES配列が通常の状態においてマスクされていないのかを検討し、その理由の1つを明らかにした。本研究によって、Idタンパク質の細胞内局在は、ファミリー間でも異なる制御を受けていることが明らかとなり、Idの発現亢進だけでなく、細胞内局在制御の異常が、ある種のがんの原因となることが示唆された。転写因子bHLH(basic helix-loop helix)タンパク質の生理的機能抑制因子であり、哺乳類で4種類(Id1Id4)同定されているIdタンパク質ファミリーは、細胞の分化抑制と増殖促進活性を示し、実際に腫瘍化した細胞や種々のがん組織で転写レベル、及びタンパク質レベルでの発現の亢進が確認されている。研究代表者は最近、Idファミリーの1つであるId2タンパク質が、核と細胞質の間を積極的に行き来するnucleo-cytoplasmic shuttling活性を持つことを見いだし、C末端領域に核外排出(nuclear export signal=NES)配列を同定した。また、Id1タンパク質もId2と同様の活性を持つものの、Id2とは異なる領域にNES配列があることを示した。そこで本研究では、GFP(green fluorescence protein)との融合タンパク質を用いた欠失体、及び点変異体を作成することにより、Id1タンパク質のNES配列の同定を行った。その結果、HLH領域とC末端領域の境界にId1タンパク質のNES配列があることが明らかになった。また、この配列をGFPに直接融合させても、NES配列として機能することがわかった。Id1とId2タンパク質は、同じ細胞や組織でも、種類によっては異なる局在を示し、生理活性も違う場合があることが報告されており、本研究は、その理由を解明する手がかりになると期待される。
Rabによるエフェクター分子分解機構の解明

本研究では、Varp-ANKR2結合タンパク質としてRab40Cを同定し、メラノサイトにおけるTyrp1の輸送に対するRab40Cの関与を解析した。メラノサイトにRab40Cを過剰発現したところ、そのSOCSボックス依存的にVarpがプロテアソーム依存的に分解を受け、Tyrp1シグナルを劇的に減少させた。さらに、メラノサイトにおけるRab40CのノックダウンがVarpの量を増加させることを示し、興味深いことに、Rab40CのノックダウンはTyrp1シグナルの減少も引き起こすことを見出した。これらの結果、Rab40CがVarpの分解を制御しTyrp1輸送を制御する新規調節因子であると示唆された。VPS9-ankyrin-repeatprotein (Varp)は、活性化型Rab32/Rab38と結合するエフェクター分子として機能し、メラニン合成酵素のメラノソームへの輸送を制御する。Varpには、2つのアンキリンリピートドメインが存在し、N末側のANKR1がRab32/Rab38との結合に重要な役割を果たす。しかしながら、C末側のANKR2の機能は不明であった。VarpのANKR1とANKR2は、比較的アミノ酸配列の相同性が高いことから、ANKR2はANKR1とは別のRabと結合するのではないかと予想された。そこで、VarpのANKR2と60個にも及ぶ各Rabアイソフォームとの結合を検討したところ、新たにVarp-ANKR2が活性化型Rab40サブファミリー分子(Rab40A/Rab40B/Rab40C)と結合することを見出した。Rab40サブファミリー分子は、suppressor of cytokine signaling (SOCS)ボックスをもつユニークなRabで、Cullin-5との結合を介してユビキチンリガーゼ複合体と結合する。本研究では、メラノサイトに特異的に発現するRab40CがVarpと結合することによりVarpの分解を制御するのではないか、との仮説をたて、それを実証するためにRab40C過剰発現メラノサイトにおけるVarpの発現レベルを細胞生物学的・分子生化学的手法により検討した。その結果、Rab40C発現によりVarpのmRNAレベルには変動が認められないものの、Varpタンパク質の発現量が顕著に低下することを見出した。また、SOCSボックスを欠失した変異型Rab40Cを発現させたメラノサイトでは、このようなVarpの減少は認められなかった。さらに、VarpをRab40Cと共に細胞に発現させると、Varpのポリユビキチン化が亢進し、逆にRab40CをノックダウンするとVarpの発現量が顕著に増加することを見出した。これらの結果は、VarpがRab40C依存的にユビキチン化を受け、分解を受けることを意味している。さらに検証を続けた結果、Rab40CはVarpの発現量を減少させることにより、メラニン合成酵素の輸送を抑制することも明らかになった。VarpとRab40Cの結合がVarpの発現量を顕著に減少させることを、多面的なアプローチから証明することに成功した。さらに、VarpとRab40Cの結合がメラノサイトに対してどのような意味をもっているのかについてアプローチしたところ、Rab40C依存的なVarpの発現量減少がメラニン合成酵素輸送の阻害に結び付くとの結果を得た。以上の結果より、本研究課題は順調に進展しているものと考えられる。活性化型Rab32/Rab38のエフェクター分子であるVPS-ankyrin-repeat protein (Varp)は、チロシナーゼなどのメラニン合成酵素をメラノソームへと輸送する過程に必須の役割を担う。VarpにはANKRは2つ存在し、そのうちANKR1は活性化型Rab32/Rab38の結合領域として重要な役割を担うことをすでに明らかにしていたが、本研究により、はじめてANKR2がRab40サブファミリー分子に結合することを見出していた。そして、メラノサイトに高発現しているRab40Cに着目し、Rab40CとVarpの関係について解析したところ、Varpは活性化型Rab40Cと結合することでユビキチン依存的に分解されることを見出した。さらに、Rab40Cを過剰発現させたメラノサイトではVarpの分解が促された結果、メラニン合成酵素の輸送が阻害され、メラノサイト内のメラニン合成酵素量が顕著に減少することを見出していた。一方で、Rab40Cをノックダウンしたメラノサイトでは予想通りVarpの発現量が増加したが、興味深いことに、Rab40Cを過剰発現させたときと同様、メラニン合成酵素の輸送が阻害された。この結果は、Varpを単独でメラノサイトに過剰発現させたときに、メラニン合成酵素の輸送が阻害されることによっても確かめることができた。つぎにRab40CをノックダウンしたメラノサイトにRab38を過剰に発現させたところ、メラニン合成酵素の輸送が回復したことから、我々は、VarpとRab32/Rab38の発現量の適切なバランスが、メラニン合成酵素の輸送に必須ではないかと結論付けた。Rab40C依存的なVarpタンパク質の分解機構の詳細についての解明を進めることができた。さらに、Rab40CによるVarpタンパク質量の適切な維持が、メラニン合成酵素のメラノソームへの輸送に極めて重要であることを見出すことができ、おおむね順調に進展していると考えられる。VPS-ankyrin-repeat protein(Varp)には、Rab32/Rab38のエフェクターとして機能するANKR1ドメインの他に、ANKR

2ドメインが存在している。ANKR1ドメインは、メラニン合成酵素のメラノソームへの輸送促進に関わっていることがすでに明らかになっていたが、ANKR2ドメインの機能については不明であった。本研究のこれまでの成果から、このANKR2にはRab40ファミリー分子(Rab40A/B/C)が結合すること、そしてメラノサイトに発現が認められるRab40Cは、Varpのポリユビキチン化修飾を促すことで、Varpタンパク質の発現量を減少させることを見出し、Varpの発現量が適切に調節されることがメラニン合成酵素の輸送に不可欠であることが明らかになっていた。しかし、VarpがRab40Cによる制御から脱出し、Varp自身の発現レベルを保持する分子機構の解明が未知の課題として残されることになった。そこで、新たにVarpのANKR2ドメインに結合するタンパク質をスクリーニングしたところ、Receptor of activated protein C kinase 1(RACK1)を同定することに成功した。メラノサイトに内在するRACK1をノックダウンしたところ、Varpタンパク質の発現レベルの劇的な減少を引き起こし、さらに興味深いことに、RACK1をメラノサイトに過剰に発現させると、VarpとRab40Cの相互作用を阻害することで、Varpに対するRab40Cの負の効果を抑制することを見出した。これらの知見から、RACK1がVarpのANKR2ドメインに対する結合についてRab40Cと競合することで、Varpの安定化を促し、メラノサイトにおけるVarpの機能の保持することを明らかにした。本研究では、Varp-ANKR2結合タンパク質としてRab40Cを同定し、メラノサイトにおけるTyrp1の輸送に対するRab40Cの関与を解析した。メラノサイトにRab40Cを過剰発現したところ、そのSOCSボックス依存的にVarpがプロテアソーム依存的に分解を受け、Tyrp1シグナルを劇的に減少させた。さらに、メラノサイトにおけるRab40CのノックダウンがVarpの量を増加させることを示し、興味深いことに、Rab40CのノックダウンはTyrp1シグナルの減少も引き起こすことを見出した。これらの結果、Rab40CがVarpの分解を制御しTyrp1輸送を制御する新規調節因子であると示唆された。当初の予定通り研究計画を推進し、Rab40CによるVarpの分解機構の詳細な役割を明らかにする。さらに、Varpの発現量維持はメラニン合成酵素輸送に非常に重要であるため、Varpの発現量を維持する分子機構の存在が示唆される。そこで、VarpのANKR2に対するさらなる結合因子を同定し、本研究で明らかにしているRab40C依存的なVarp分解機構と、何らかのレベルで拮抗するような因子の同定や分子機構の発見を新たな研究課題として設定したい。Rab40CによるVarpの分解機構に拮抗する分子を新たに発見することに成功しており、Varpタンパク質量に維持とメラニン合成酵素輸送の関連性をより明らかにしていくことで、今後の研究の展開が期待される。細胞生物学
島国に適したサボニウス風車の基礎研究

《研究の目的》本研究は、風車内部の流れ場に変化を与えて、通常のサボニウス風車の性能を改善することを目的とする。すなわち、二枚羽根の風車中心及び内端近くに円柱を取り付けた場合について、それらの取付位置を種々に変化させることにより、その効果を実験的に検証したものである。《研究実施計画》実験装置では回流形風洞(噴出口径:1000×10001nm^2)を用い,風洞ノズル出口に上下間隔320mの2枚の平行な横1000mm,縦1000mmのアクリル平板からなるテストセクションを連結し,その中央部に縦軸の供試羽根車を設置した。通常のサボニウス風車(以下:normal)とし、羽根車は直径160mm、高さ160mm、羽根弦長90mm、オーバラップ比G=s/d_b=0.22(s:隙間幅)とする。円柱アルミ棒直径Φ3,10,13mmを風車中心に取付けた実験と直径8mmを各羽根内端近くに取付けた実験を行った。風車中心に円柱を取付けた場合の実験をし、表記をΦ3,10,13と示す。又、各羽根内端近くに円柱を取付けた位置は、風車の中心より、20,30,40,50,60,70mm離れた場所に設置し、表記をR20R70と示す。実験は、風速V=310m/s、Re=(310×10)^4の範囲で行った。normal風車に対して、羽根の内端近くから外端近くにかけて円柱の取付位置を種々に変化させた場合について、実験を行い以下の所見を得た。・円柱の取付位置が変化させることにより、出力係数とトルク係数が増加減少する。・円柱の取付位置が羽根の内端に接近すれば出力及びトルク係数が低下するが,羽根のほぼ中央から外端近くに取付けたとき、出力とトルク係数が最大約1015%増加する。今回の実験は、羽根の内端近くから外端近くにかけて円柱の取付位置を種々に変化させて実験を行い、ある程度の変化が確認できた。
皮膚アポトーシスに関与するstat3の解析

Stat3はシグナル伝達のみならず、細胞のアポトーシス抑制機能をも有している。我々は組織選択的に遺伝子をノックアウトする手技(Cre-loxP法)を用いて,Stat3を表皮特異的にノックアウトしたマウスを作成し,本分子の表皮角化細胞における機能を明らかにしてきた。このStat3ノックアウトマウスは正常に誕生し,皮膚および毛包などの付属器の発生に異常は見られないが,皮膚創傷治癒の遅延および第2毛周期の欠落を認めた。培養細胞を用いた実験によりこのマウスの角化細胞は成長因子依存性の遊走能に障害が認められた一方,増殖能は正常に保たれていた。以上の結果により,Stat3は角化細胞の遊走に関わるシグナルの伝達に関与し,毛包成長や創傷治癒などに必須の分子であることを示唆した。一方、Stat3破壊マウスに紫外線UVBを照射したところ正常対照群に比べアポトーシス細胞であるsunburn cellが多く生成された。この結果は,表皮角化細胞のStat3が紫外線ストレスによる細胞死に抵抗するanti-apoptoticな働きを担っていることを示唆した。Stat3のanti-apoptosis作用は下流分子であるBcl-xLにより担われているとの報告がある。我々は再びCre-loxP法を用いて、Bcl-xLの表皮角化細胞特異的ノックアウトマウス(K5. Bcl-xL-/-)を作製し詳細に解析した。K5. Bcl-xL-/-マウスは正常に生まれ、一見皮膚及び付属器に異常を認めない。しかし表皮に多数のアポトーシス細胞を認めたことより、角化細胞においてBcl-xLはconstitutiveな生存に必要であると示唆された。癌細胞ではしばしばStat3の活性化が認められ同時にBcl-xLの発現が亢進していることより、このノックアウトマウスを用いて発癌との関連を解析中である。我々は組織選択的に遺伝子をノックアウトする手技(Cre-loxP法)を用いて,EGFなどの刺激伝達に関与するシグナル伝達分子であるStat3を表皮特異的にノックアウトしたマウスを作成し,本分子の表皮角化細胞における機能を明らかにした。さらにこのマウスは加齢とともに皮膚に自然発症的に潰瘍を形成し,脱毛をきたす。以上の結果により,Stat3は魚化細胞の遊走に関わるシグナルの伝遼に関与し,毛包成長や創傷治癒などに必須の分子であることを示唆した。このStat3-/-角化細胞におけるfocal adheslon蛋白群につき詳細な検討を加えた結果adaptor分子であるp130casが過リン酸化していることがWestern blotで明らかになった。Stat3-adenovirus vectorのtransfectionで細胞遊走のみならず、リン酸化p130casの正常化を認めたことより、角化細胞のStat3はp130casのリン酸化turnoverに関与して細胞遊走を制御している可能性を示した。さらに我々は野生型マウス同様,Stat3-/-マウスにおいても抜毛やPMA塗布により毛包成長が起こることを見出し,毛包成長は少なくともStat3依存性および非依存性の2つの機構が存在することを示す。培養細胞の遊走実験より,Stat3非依存性の角化細胞

遊走はProtein kinase C(PKC)の活性化に依存して起こること,さらにStat3依存性,非依存性いずれの遊走もPhosopholnositide 3-kinase(PI3K)シグナル経路活性化の共存が必要であることが明らかになった。同様に,抜毛による毛包成長誘導もPKC依存性シグナル経路が関与している可能性がある。Stat3はanti-apoptosls分子としても重要なはたらきをしている事実が知られているため、Stat3破壊マウスに紫外線UVBを照射したところ、正常対照群に比べ著明なsunburn cellの形成をみた。この緒果は,表皮角化細胞のStat3が紫外線ストレスによる細胞死に抵抗するanti-apoptoticな働きを担っていることを示唆した。現在Stat3の下流のanti-apoptotic molecule, Bcl-xLの表皮角化細胞特異的ノックアウトマウスを作製し詳細に解析中である。我々は組織選択的に遺伝子をノックアウトする手技(Cre-loxP法)を用いて,EGFなどの刺激伝達に関与するシグナル伝達分子であるStat3を表皮特異的にノックアウトしたマウスを作成し,本分子の表皮角化細胞における機能を明らかにした。このStat3ノックアウトマウスは正常に誕生し,皮膚および毛包などの付属器の発生に異常は見られないが,皮膚創傷治癒の遅延および第2毛周期の欠落を認めた。培養細胞を用いた実験によりこのマウスの角化細胞は成長因子依存性の遊走能に障害が認められた一方,増殖能は正常に保たれていた。以上の結果により,Stat3は角化細胞の遊走に関わるシグナルの伝達に関与し,毛包成長や創傷治癒などに必須の分子であることを示唆した。Stat3マウスに紫外線UVBを照射したところ正常対照群に比べ著明なsunburn cellの形成をみた。この結果は,表皮角化細胞のStat3が紫外線ストレスによる細胞死に抵抗するanti-apoptoticな働きを担っていることを示唆した。さらにStat3の下流のanti-apoptotic molecule, Bcl-xLの表皮角化細胞特異的ノックアウトマウス(K5.Bcl-xL-/-)を作製し詳細に解析した。K5.Bcl-xL-/-マウスは正常に生まれ、一見皮膚及び付属器に異常を認めない。しかし表皮に多数のアポトーシス細胞を認めたことより、角化細胞においてBcl-xLはconstitutiveな生存に必要であると示唆された。一方紫外線(UV)B照射によるK5.Bcl-xL-/-マウス表皮のアポトーシス増加率は正常対象群のそれと同等であった。このことはBcl-xL以外の抗アポトーシスシグナルがUVB照射時に働きうることを示唆した。In vitroの系で、Bcl-xL角化細胞は成長因子を欠く培地で著明なアポトーシスを認めるもののHGFやEGFなどの成長因子の添加で細胞死が回避された。この効果はphosphoinositide 3-kinase(PI3K)の阻害剤であるワートマニンによって完全に阻害されたことよりBcl-xL-/-を欠損した角化細胞はPI3K/Aktグナル依存性にアポトーシスを回避できることを示唆した。
神経原性骨病変の発生に関する研究(2)不動化マウスと大理石病マウスを用いる研究

神経因性疼痛は難治性の疼痛であり,その原因については不明な点が多い。また,神経因性疼痛を合併する患者の中には骨萎縮が観察されるケースもある。本研究では,神経因性疼痛モデルマウスを使用して,骨萎縮の酵素組織化学的検討,マクロファージおよび腫瘍壊死因子(TNF-α)と熱過敏性の関係について行動学的,生化学的,免疫組織化学的検討を行った。骨萎縮の検討には神経因性疼痛群(CCI群),不動処置群(IMO群),CCIに不動処置を行った群(IC群)に対して,術後3週の時点でTRAP染色にて破骨細胞染色を行い,substance P(SP)抗体を用いてABC法による免疫組織化学染色を行った。TRAP染色後単位面積あたりの破骨細胞数を算出した。マクロファージおよびTNF-αと熱過敏性の関係の検討には,正常マウス(con群)と先天的にマクロファージが少ないosteopetrosis(op/op)マウス(op群)を用いて神経因性疼痛モデル(Seltzerモデル)を作成した。その後,光熱刺激に対する逃避反応時間の測定で熱過敏性の分析を,Western blotting法でTNF-αの分析を,免疫組織化学染色でマクロファージとTNF-αの観察を行った。結果として破骨細胞数では,術側破骨細胞数が非術側と比較して術後1週でCCI群とIC群,術後3週ではIC群で有意に増加した。また,術側破骨細胞数は術後1,3週とも3群間で有意差は認められなかった。SP染色像ではCCI群,IC群で濃染された組織像が観察されたが,非術側との明確な差は観察されなかった。マクロファージおよびTNF-αと熱過敏性の関係については,術後12時間の時点でop群よりもcon群が有意に熱過敏性を示し,その時のマクロファージとTNF-αはcon群よりもop群の方が少なかった。術後5日では両群とも熱過敏性を示したが,マクロファージとTNF-αは術後12時間と同様であった。以上のことから,CCI群における破骨細胞数の増加には不動化以外の要因が考えられる。今後は実際に骨萎縮をしているかについて検討するとともに,今回検討したSP以外のニューロペプチドとの関連についても検討する必要がある。マクロファージおよびTNF-αと熱過敏性の関連は,神経損傷後早期では何らかの関連がある可能性が考えられたが,時間経過とともにその関連は弱くなると考えられた。今後はより長期的な観察とともに,脊髄や脳といった中枢での変化について検討する必要がある。神経因性疼痛を合併する患者の中には骨萎縮が観察されるケースがあり、その神経因性疼痛の代表的動物モデルである紋扼性神経損傷(chronic constriction injury:以下CCI)モデルにおいても、術側の骨での骨萎縮が報告されている。