hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
近世陣屋の景観復原と類型化

全国各地に残る「陣屋」の遺構を整理しながら、「陣屋」および付帯する集落の景観復原を行うことを目的とした研究である。研究の進め方として、地図上で「陣屋」の地理的位置を確認しながら立地の問題を考察し、また、「陣屋」に付帯する集落との位置関係を検討していった。その後、形態的な特徴を整理分類し、陣屋の構造について検討した。その施設配置からみた形態や構造、陣屋と付帯する集落との位置関係などはいくつかのパターンに分けられることがわかった。陣屋にもたせる機能によってタイプ別に整理できるのではないかと考えて整理した結果、政策または地域性の相違が景観にあらわれていることがわかった。平成25年度は、旧出羽国および旧上野国の近世陣屋の絵図ならびに関連する史料の収集をおこなった。同時に収集した絵図を整理しながら現地での確認も実施した。具体的な成果をまとめておく。(1)支城的な陣屋(館を含む)に注目して絵図の収集に努めた。1秋田藩においては支城的な役割を果たしていた館が領内に数ヵ所あったことがわかっているが、その館の形態や規模を示す絵図の所在を確認することができたことから撮影ならびに複写をした。2庄内藩に関しては、支藩の陣屋ならびに飛地領の陣屋に関する史料調査をおこなった。絵図が数点残されていることがわかり、その絵図の閲覧と撮影をおこなった。とくに飛地領の陣屋を描いた図は他に類例が少なく貴重な資料のひとつと考えられる。ほかの飛地領の陣屋を検討していくためにも有用な史料と位置づけたい。(2)旧上野国には小藩や旗本の陣屋が各所に構築されていた。その旧態をとどめる事例も散見されることから、絵図とともに関連する史料の調査を実施した。群馬県立文書館には陣屋の建物配置を示す図のほか、明治期の陣屋と周辺の町を描いた図(地租改正地引絵図)が残されており、それらを撮影ならびに複写した。収集した史料を検討した結果、ひとまず小幡陣屋(群馬県甘楽郡甘楽町)と周辺集落の範囲を対象にして復原図の作成に取りかかった。現段階では概略図にすぎないが、地筆界の再検討をおこないながら精緻な地図に仕上げる予定である。小幡陣屋以外にも対象を広げて個々の陣屋ならびに付帯する町地を小幡陣屋同様の精度で地図化していく。平成26年度は、平成25年度に引き続き旧出羽国(おもに、現山形県)と旧上野国の近世陣屋の絵図ならびに関連する史料の収集ならびに現地の確認をおこなった。また、あらたに越後国(現新潟県下越地方)の陣屋に関して、基礎資料の収集ならびに現地確認をおこなった。なお、この地域については平成27年度に悉皆調査をおこなう計画である。以下の点に注目して地図上で陣屋の形態復原をめざした。(1)近世大名織田氏が幕藩体制下に構築した小幡陣屋(旧上野・現群馬県甘楽郡甘楽町)、高畠陣屋(旧出羽国・現山形県東置賜郡高畠町)、天童陣屋(旧出羽国・現山形県天童市)を研究対象とした。平成25年度から引き続き収集した絵図や明治期の地租改正地引絵図、地形図に基づいて各陣屋の復原図を作成した。精度の問題は残されているが、当初の計画通り、比較検討ができる水準に至った。(2)過去の研究蓄積をふまえて再検討を行い、前掲の陣屋と比較検討をおこなった。陣屋移転を契機にして、陣屋プランの見直しが行われていたと推察できる。(3)出羽国(とくに現山形県内)の幕府直轄領および藩領(飛地領)ならびに陣屋に関する基礎資料の収集と陣屋の現地確認を実施した。これらの陣屋は、織田氏の陣屋と比較すると異なる形態をしていたことが明らかになりつつある。ただし、復原に不可欠な絵図等の史料が乏しいことが、詳細な部分において比較検討を困難している原因になっている。(4)現新潟県下越地方にもいくつか陣屋が存在したが、良好な遺構は少ない。史料等の収集や聞き取り調査によって復原図の作成に努める。平成27年度は、旧出羽国(主として現山形県内)・越後国の諸藩ならびに幕府直轄領の変遷について注目しながら、陣屋の設置、移管、廃止の経緯を整理した。山形県の北部は山形藩領と隣接する諸藩領ならびに幕府直轄領、さらに他国に拠点をもつ藩の飛地領が錯綜する地域であり、陣屋が各領域に置かれ、在地を管轄する役所としての機能を果たしていた。その陣屋は、既存の街道集落や農村集落に付帯するように新設される例が多かった。陣屋の敷地は交通路(道路、河川)を意識した場所に求められ、集落と一体化した小規模な城下町、つまり陣屋町の体裁が整えられた事例もみられた。過去の研究において、事例としてとりあげた美作国とよく似た傾向をもつ地域である。陣屋と一体化した集落が小領域の中心となっており、現山形県北部はそのような小領域が集中する地域とみなすことができよう。陣屋の規模や形態を知る手がかりとなる絵図の残存状況は良好とはいえない。しかし、限られた絵図を手がかりに現地調査をおこなった結果、おおむねその規模や形態を推測するに至った事例もあり、一定の成果を得た。個々の陣屋・集落形態を検討していくと、陸奥国や出羽国においては、畿内やその周辺における陣屋・集落形態(つまり、「陣屋町)」)とは異なる点が見出せる。

過去の研究において「城下町」に対する「陣屋町」として使用されてきた用語の問題、また、一括りに「陣屋」・「陣屋町」で済ますことができない形態上の分類について再検討を要することがしだいに明らかとなってきた。陸奥国および出羽国における陣屋の位置を示した分布図はおおむね作成することができ、分布の特徴をとらえることができるようになった。また、藩領や幕府直轄領の錯綜状態も理解できるようになった。陸奥国と出羽国の小藩や幕府領に置かれた陣屋ならびに大藩である仙台藩の要害・所・在所、秋田藩や盛岡藩の舘は、小領域の拠点として機能を果たしているが、形態上、両者は異なる点がみられる。これらを比較検討するためには必要な同じ精度の復原図を作成する必要があるが、資料の制約上、当初計画よりも作業が遅れている。平成28年度内は、予定していた現地調査を実施することができなかった。したがって、平成25から27年度までの間に進めてきた現地調査の成果から整理するにとどまった。幕藩体制下の陸奥・出羽2ヵ国における諸藩ならびに幕府領を動態的にとらえるなかで、陣屋分布の変遷を把握することができた。また、個々の陣屋について、陣屋と集落の相対的な位置関係から陣屋の敷地をめぐる場所について検討することができた。村山郡内(現山形県)では、藩領から幕府領への転換のなかで、藩の飛地領も設定されることになった。幕府領および藩の飛地領には、それぞれの領域内において陣屋が構築された。このような経緯は、すでに報告済みである美作国の地域性と類似していることがわかった。小領域の中心地機能を有した陣屋町は、陣屋と集落が一体化しながら計画的な町割がみられた。しかし、村山郡のような場合、既存の集落に付帯するように陣屋が構築されたために初期の計画的な町割はほとんどみられない。それぞれの領域内において、陣屋構築の場所は主要街道に沿った集落付近に選定されていることもわかってきたが、今後、これらについては再度検討していく課題が残された。一方、陸奥・出羽2ヵ国には城・城下町とみなされていなかった支城的な拠点が数多くみられた。仙台藩、秋田藩、盛岡藩、庄内藩などでは、それぞれ「要害」「所」「在所」「御休」「館」などと称され、名称はそれぞれの支配機構のなかで位置付けられていたが、その形態は小城下町の体裁を呈していた。これらのうち小規模な都市的集落に置かれたものは、前掲の陣屋と類似していることもわかりつつある。今後は、これらを包括的にみていき、小地域における陣屋形態ならびに機能を考察していく必要があろう。平成28年度内は学内業務による諸般の事情によって、計画通りの調査研究を行うことができなかった。近世陣屋および陣屋町の形態を整理分類することが研究目的である。近世陣屋は城に比べて全国各地に多数あったことが知られている。数が多いがゆえにその施設配置からみた形態や構造、集落との位置関係などは多様である。多様であっても、陣屋にもたせる機能によってタイプ別に整理できるのではないかと考えてきた。これまで東日本を主な対象地域として事例を集めてきた。飛地領において構築される陣屋は、城と異なり、一時的な領域を統括するために設置されていることが多く、その建物と付帯する施設の配置からみるとその構造は簡易である。飛地領の陣屋の立地や分布ならびの存続期間について、西日本各地に多くみられる大名が構築した陣屋と比較しながら検討をおこなった。
鶏胚を用いた病態モデル(特に眼疾患)の開発と薬効評価系の確立

白内障罹患者は高齢者人口の増加とともに増えることが確実視されている。しかし発症機作は未解明で、白内障治療薬や予防薬も無いのが現状である。私共はグルココチコイド(GC)療法中に副作用の1つとして発症するGC誘発白内障に興味をもち、動物モデルの開発、発症機作の解明、発症抑止薬の検索などの研究を行なった。その結果、鶏胚(15日齢)にヒドロコルチゾンなどのGCを過剰投与すると48時間後にはほとんどすべての鶏胚に白内障が発症し、種々の実験から他の白内障と同様に白濁過程に酸化傷害が介在することが判明し、さらに組織化学的研究、レーザーラマン分光分析などて本白内障の特性が明らかになった。そしてGCの水晶体への直接作用よりむしろ肝などへの多岐多彩な作用が異常亢進し、リスクファクターが産生され、血中へ流入しこれが水晶体に影響している可能性を示唆した。以上の知見を基にラジカルスカベンジャーのアスコルビン酸、トコフェロール、チオプロニンの効果を調べたところいずれも発症を抑制した。また白内障発症の誘因がGCの肝での糖代謝の異常亢進作用によるものと考え、肝機能を代謝中間体の投与で修整し白内障発症を抑制することを試みた。その結果TCAサイクル中間体であるイソクエン酸が顕著な抑制効果を示した。以上の発症抑制効果を示した化合物はGC投与で誘起される水晶体成分(グルタチオンの低下、過酸化脂質の上昇)、血中成分(ブドウ糖分、脂質、過酸化脂質の上昇)変化を抑制した。PQQも白内障予防効果を示した。本研究は白内障の動物病態モデルを確立し、抗白内障薬開発のための1つのスクリーニング法として利用できる可能性を示した。また、白内障の発症機作を全身レベルから究明しその予防法のほかGC誘起副作用を減少させる方法の基礎データとして貢献し得た。病態モデルを開発することは医療の進歩と医薬品の創製にとって重要である.本研究は私共の開発した鶏胚グルココルチコイド(GC)誘起白内障モデルを用いて,白内障発症機作の解明と抗白内障薬の開発及び薬効評価系としての確立を企図することを目的としている.1.ヒトにおけるGC誘起白内障研究用モデルとしての有用性:既報に従い受精鶏卵(15日齢)に各種GCを投与し調べたところ強力なGC活性を示すもの程(デキサメタゾン,ベタメタゾン等)白内障惹起能が高いことが判明した.これら及び他の結果より本モデルはGC誘起白内障の研究には極めて有用であることが示唆された.2.発症機作の解明(1)白内障水晶体中のグルコース惹増機作:GC投与後水晶体の白濁化に伴って生ずるグルコースの著増は血糖上昇に起因する房水グルコース値の上昇(15mM以上)に依ることが明らかとなった.この結果は本症と糖尿病性白内障の発症機作における類似性を示唆し興味ある知見である.また房水グルコース蓄積機構を解明することはGC誘起緑内障発症機作を究明することになり現在研究中である(2)レーザーラマン分光分析による解析:本白内障は水晶体タンパク(主にδクリスタリン)の高次構造変化によるphase separationで誘起されることが示唆され,この結果は電子顕微鏡写真から得られた知見との関係でも興味深く更に研究を遂行している.(3)血液成分からの分析:

本白内障発症時,血糖の増加に加え,トリグリセリド,コレステロールの著増が認められ,高脂質血症が白内障発症のリスクファクターの1つとして疑われることとなった.3.抗白内障薬の検索:既報の線に沿ってラジカルスカベンジャーを中心に検索したが著効を示す化合物は見い出されず,またタウリン系薬物からも見い出されなかった.以上が今年度の成果であるが,生化学的解析を更に進め発症機作の解明にむけ鋭意研究中です.昨年度に引き続き眼疾患とくにグルココルチコイド(GC)誘発白内障の発症機作の解明と抗白内障薬の検索を行なった。GC誘発白内障はGCの水晶体への直接作用よりむしろ肝などへの多岐多彩な作用が異常亢進し、リスクファクターが産生され血中へ流入しこれが水晶体へ影響することによって発症することが考えられる。そこで代謝中間体を投与し肝機能を修整することにより白内障発症を予防することを試みた。その結果TCAサイクル中間体であるイソクエン酸が白内障の発症を抑制しまたGCで誘発される肝成分、血中成分の変化を抑止した。実験方法は既報に従った。すなわち鶏胚(15日齢)の気室上部よりヒドロコルチゾンコハク酸ナトリウム(HC:0.25μmol/egg)を投与し、48時間後水晶体、血液、肝などを採取し種々の分析を行なった。その結果1.白内障発症抑止効果と水晶体成分変化への影響:(1)HC単独投与群では約94%の水晶体が白内障となったがイソクエン酸(IC)の3回投与(HC投与後3、10、20時間に15μmol投与)で白濁は顕著に抑止され約78%は透明であった。(2)白内障水晶体中のグルタチオン量は対照群の約1/2となるがIC投与でこの低下は抑制された。(3)水晶体白濁化に伴なうNa/K比の上昇、Caの上昇、ブドウ糖の上昇、過酸化脂質の上昇はIC投与で防止された。2.肝成分の変化:HC投与後肝グルタチオンは24時間で対照群の1/2、また過酸化脂質は48時間後約8倍となるがこれらの変化もIC投与で抑制された。3.血液成分の変化:HC投与後血中トリグリセリド、コレステロール、過酸化脂質、糖の上昇が誘起されるが、いずれの上昇もIC投与で有意に抑止された。GCの過剰投与は糖代謝(糖新生)の異常亢進を誘起しTCAサイクルの不調をもたらすことが考えられる。おそらくICはこの不調を修整し多くの波及する異常代謝を抑制することによって作用したと考える。
多孔性配位錯体における吸着誘起結晶構造転移の機序解明と柔軟ナノ空間設計への展開

第三世代の多孔性配位錯体(MOF)は,ゲスト吸着に誘起された構造変化により,吸着等温線に鋭い立ち上がりを示すため,吸蔵材や分離材としての応用が期待されている。本研究課題では,ジャングルジム型MOFやスタックレイヤー型MOFなどについて,分子シミュレーションに基づいた自由エネルギー解析を行うことで,その吸着誘起構造転移の機序を解明することに成功した。本研究では,近年特に,材料合成やナノ構造形成の学理-やや理学的な観点-から注目を集めつつある「第3世代」の柔軟な多孔性配位錯体について,その吸着誘起構造転移の機序を解明・モデル化することで,多孔性錯体を構成する原子構造と吸着分子の物性から吸着/構造転移挙動を定量的に予測できる工学的手法の構築を目指している。H21年度では,錯体構成原子をあらわには扱わずにそれらをLemard-Jones粒子の連続体として表現した「原子太さロッド」から構成した単純系(相互貫入ジャングルジム(JG)型)について,まず,分子シミュレーション/自由エネルギー解析を通じてその構造転移機序を明らかとし,それをモデル化することに成功した。この成果はいくつかの国内および国際学会において発表し,大きな注目を集めている。また,極低圧領域を含む3つの圧力センサーを搭載した高精度ガス・蒸気吸着量測定装置に,温度制御が可能な極低温クライオスタットを組み合わせた吸着測定装置の設計・開発を終え,現在,櫛状のモチーフが相互に組み上がった「インターデジテート(ID)型」錯体に対するアルゴン吸着等温線の測定を開始している。さらに,ID型の多孔性配位錯体の単結晶構造を元に,Atomistic系(理想実験系)モデルに対する分子シミュレーションコードの開発を完了し,この理想実験系で得られた転移モデルを実測の吸着等温線に適用することによってその検証を行う段階に至っている。本研究では,近年特に材料合成やナノ構造形成の学理-やや理学的な観点-から注目を集めつつある「第3世代」の柔軟な多孔性配位錯体について,その吸着誘起構造転移の機序を解明・モデル化することで,多孔性錯体を構成する原子構造と吸着分子の物性から吸着/構造転移挙動を定量的に予測できる工学的手法の構築を目指している。H22年度では,錯体構成原子をあらわには扱わずにそれらをLennard-Jones粒子の連続体として表現した「原子厚さレイヤー」から構成した単純系(スタックレイヤー(SL)型)について,分子シミュレーション/自由エネルギー解析を通じてその構造転移機序を明らかとし,それをモデル化することに成功した。この成果は,H21年度に検討を進めた単純系(相互貫入ジャングルジム(JG)型)に対する成果と共にいくつかの国内および国際学会において発表し,大きな注目を集めている。また,H21年度に開発を完了した温度可変ガス吸着量測定装置を用いて櫛状のモチーフが相互に組み上がった「インターデジテート(ID)型」錯体に対するアルゴン吸着等温線を測定し,特異な吸着ゲート効果が発現することを明らかにした。尚,この吸着ゲート効果が吸着誘起構造転移に起因するものであることをin situ粉末X線回折測定(SPring8, BLO2B2)によって明らかにすることに成功した。さらに,ID型錯体の単結晶構造を元にAtomistic系(理想実験系)モデルを構築し,本モデルに対する分子シミュレーションを実施することで,その吸着誘起構造転移機序の一端を明らかにすることに成功した。各種多孔性配位錯体-「相互貫入ジャングルジム(JG)型」錯体,2次元的な格子が積み重なった「スタックレイヤー(SL)型」錯体,および,櫛状のモチーフが相互に組み上がった「インターデジテート(ID)型」錯体-を対象とし,以下の要領で研究を実施した。1.単純系での解析及び「最小限物理モデル」の構築(ステップ1):各種多孔性配位錯体-JG型,SL型,ID型錯体-を対象とし,その構成原子をあらわには扱わずにLennard-Jones粒子の連続体として表現した単純系モデルによる「最小限物理モデル」の構築を行なった。2.Atomistic系での解析及び構造転移モデルの構築(ステップ2):単純系と同様に分子シミュレーションに基づく自由エネルギー解析を行い,その転移機序の解明に成功した。Atomistic理想実験系の構築では,実在系の結晶構造を参考とし,分子力学法および密度汎関数理論法を用いた。また,構造転移モデルの構築では,転移前後の二種の骨格配置について系の化学ポテンシャルに対する二つの自由エネルギー変化を計算し,それらの交点を定式化する手法を採用した。3.実在系実験データ取得(ステップ3):京都大学・北川進教授よりID系サンプルの提供を受け,クライオスタット組込吸着装置による吸着等温線測定を行った。これまでに,特異な吸着ヒステリシスを有するID型錯体を見出すことに成功し,SPring8でのX線回折測定によって吸着誘起構造転移が生じていることを確認することができた。また,ステップ2におけるAtomistic理想実験系の構造転移モデルを本実在系に適用し,実在系における吸着誘起構造転移挙動を良好に再現することができた。

すなわち,本研究により得られた「構造転移モデル」は十分な汎用性を有しており,多孔性配位錯体の応用のための工学的モデル化に適用可能であることを明らかにすることができた。
角化細胞の自己分泌増殖抑制因子とがん化に関する研究

1. TGF-β特異型SMAD,Smad2とSmad3の機能解析:Smad2Δexon3というスプライス変異体が存在した。Smad3によって発現が強く誘導されるp3TP-luxをレポーターとした場合、この変異体はSmad3と同等の発現誘導能を示した。さらにこのプロモーター領域にはSmad3は結合できるがSmad2は結合できない配列があるが、Smad2Δexon3はこの配列に結合能し、exon3によってコードされた30アミノ酸がSmad2とSmad3のDNA結合能の違いを決めていた(文献1)。また、角化細胞株HaCaTにおいて、TGF-βはSmad2とSmad3の両者を強く活性化したが、アクチビンは主にSmad3を活性化した(文献3)。2.変異SMADによるTGF-βシグナルの抑制:大腸癌でSmad2に見いだされた変異と相同な変異をSmad3に導入したSmad3D407EはTGF-βシグナルに優性抑制作用を示した。この変異Smad3を角化細胞株HaCaTに発現すると、TGF-βによる増殖抑制作用に抵抗性となった(文献2)。さらに、TGF-βに抵抗性を獲得した角化細胞は浸潤性増殖能を獲得していた。3.がんにおけるTGF-βの異常:甲状腺乳頭癌は、免疫組織化学的検索によるTGF-βの染色性が高い症例に転移が多かった(文献4)。4. TGF-βシグナルの標的遺伝子:TGF-βによる角化細胞の増殖抑制においてc-mycがSMADの標的遺伝子になっていた。また角化細胞におけるTGF-βの初期応答遺伝子のcDNA配列を決定した。この遺伝子は分子量19kDa、等電点10.9の新規塩基性核蛋白をコードしていた。5. TGF-βシグナルの生理機能:ラット角膜の創傷治癒モデルにおいて、TGF-βが角化細胞の遊走に関与することが示唆された(文献5、6)。重層扁平上皮組織の維持には、角化細胞の自己分泌性増殖抑制因子による増殖調節が必須の役割を担っている。本研究は増殖抑制に関与する分子の同定とがん細胞における反応性消失の機序を解明することを目的とし、本年度は以下の点を明らかにした。(1)Transforminggrowthfactor-β(TGF-β)type IレセプターアンチセンスRNAの発現により、TGF-βに不応答となった角化細胞株が樹立された。この細胞を3次元培養すると正常の分化過程を消失し表層付近でも細胞分裂を示す上皮内癌様の構造を形成した。(2)TGF-β刺激はSmad2とSmad3のリン酸化を誘導した。アクチビンAはTGF-βのファミリー分子だが角化細胞に対する増殖抑制活性は弱い。このアクチビンAでは、主にSmad3がリン酸化され、Smad2のリン酸化の程度は弱く、さらにSmad蛋白の核移行の程度も弱い。(3)大腸癌細胞で見つかったSmad2のミスセンス変異を相同な部位に導入したSmad3D407Eは、増殖抑制シグナルをブロックした。この変異Smad3はTβRIに結合するがリン酸化されずレセプターから解離できないために、共存する野生型のSmad2とSmad3のリン酸化も抑制した。(4)TGF-βはHaCaTのc-myc遺伝子の発現を抑制したが、この細胞にc-myc遺伝子を強制発現させるとTGF-βによる増殖抑制がかからなくなることから、c-myc発現の低下にいたるシグナル経路が角化細胞の増殖抑制に必須であることが示唆された。(5)扁平上皮癌細胞株15株でレセプターの欠損株は1株のみであった。また、これらの細胞の多くはSmad2遺伝子にも異常がないことが報告された。

しかし、レセプターにもSmad2にも異常が認められない扁平上皮癌細胞株において、TGF-β刺激によりSmad2の核移行が認められず、Smad2の核移行にはレセプターとその直接の基質であるSmad2のみならず、何らかの因子が必要であり、扁平上皮癌においては、この分子に異常をきたしている可能性が示唆された。1. TGF-β特異型SMAD,Smad2とSmad3の機能解析:Smad2Δexon3というスプライス変異体が存在した。Smad3によって発現が強く誘導されるp3TP-luxをレポーターとした場合、この変異体はSmad3と同等の発現誘導能を示した。さらにこのプロモーター領域にはSmad3は結合できるがSmad2は結合できない配列があるが、Smad2Δexon3はこの配列に結合能し、exon3によってコードされた30アミノ酸がSmad2とSmad3のDNA結合能の違いを決めていた.(文献1)。また、角化細胞株HaCaTにおいて、TGF-βはSmad2とSmad3の両者を強く活性化したが、アクチビンは主にSmad3を活性化した(文献3)。2.変異SMADによるTGF-βシグナルの抑制:大腸癌でSmad2に見いだされた変異と相同な変異をSmad3に導入したSmad3D407EはTGF-βシグナルに優性抑制作用を示した。この変異Smad3を角化細胞株HaCaTに発現させると、TGF-βによる増殖抑制作用に抵抗性となった(文献2)。さらに、TGF-βに抵抗性を獲得した角化細胞は浸潤性増殖能を獲得していた。3.がんにおけるTGF-βの異常:甲状腺乳頭癌は、免疫組織化学的検索によるTGF-βの染色性が高い症例に転移が多かった(文献4)。4. TGF-βシグナルの標的遺伝子:TGF-βによる角化細胞の増殖抑制においてc-mycがSMADの標的遺伝子になっていた。また角化細胞におけるTGF-βの初期応答遺伝子のcDNA配列を決定した。この遺伝子は分子量19kDa、等電点10.9の新規塩基性核蛋白をコードしていた。5. TGF-βシグナルの生理機能:ラット角膜の創傷治癒モデルにおいて、TGF-βが角化細胞の遊走に関与することが示唆された(文献5、6)。
疾患感受性を規程する牛サイトカイン遺伝子の多型解析

病気にかかりにくい、かかりやすいは環境要因とともに宿主の遺伝的要因があげられる。ヒトでは各種疾患における免疫応答性の差が人種や家系によって異なっていることが確認されており、これらは個々の免疫応答制御遺伝子が多型に富むことが理由であるとされている。このような免疫制御因子の一つであるサイトカインは多くの疾患と密接に関係し、その発現の差によって病態の予後を左右している。しかしながら、サイトカインの発現には個体差があり疾患感受性に大きく影響を与えており、サイトカイン遺伝子の多型解析から各サイトカインの発現個体差、さらには感染症をはじめ癌、自己免疫疾患、移植後免疫など疾患感受性を規定する一つの因子であることが明らかとなってきた。疾患感受性の差は家畜でも認められ、品種間や系統間での差、いわゆる個体差の存在は明らかである。しかし、畜産領域における抗病性に関する遺伝子レベルでの報告は少なく、サイトカイン遺伝子の多型解析は行われていない。そこで、疾患感受性が遺伝子レベルで明らかにならば、未だ原因が明らかになっていない疾患の発症機序の解明や抗病性家畜の開発において大きな発展をもたらす可能性があると考え本研究に至った。申請者らは、これまでに牛白血病ウイルス(BLV)感染症においてサイトカインが病態進行に密接に関与し、とくに腫瘍壊死因子(TNF-α)がウイルス増殖を助長していることを突き止めた。しかし、羊を用いた感染実験から、ワクチン接種の有無に関係なく感染初期にTNF-αの発現が亢進した個体はウイルスを排除し白血病発症に抵抗性を示したのである。すなわち自然抵抗動物の存在である。そこで、自然宿主である牛のTNF-αの遺伝子多型解析を行なったところ、TNF-αのプロモーター領域に多型が存在し、-824番目の塩基がG(グアニン)かC(シトシン)であるかによってBLV感染の病態進行に深く関与していることが示唆された。すなわち、白血病発症した牛では同領域がGである個体が多くTNF-αのプロモーター活性が低かった。一方、感染後、ウイルスの増殖を認めず無症状キャリアーで経過した牛の同プロモーター領域はCでありその転写活性がGである場合に対し高かった。このことから、プロモーター領域の遺伝子多型がTNF-αの発現の差をもたらしBLV感染後の病態の予後を左右していると考えられた。一方、アフリカ-ザンビア共和国において行なった致死性原虫疾患を引き起こすタイレリアパルバ(T.parva)の感染調査を行なった結果、ザンビア共和国の土着牛であるサンガ種は、いわゆる外来種(ホルスタインーフリージャン種)の感染実験で認められた致死的原虫数に感染しても、病態進行に抵抗性を示すことが明らかとなった。さらに、フィリピン土着水牛においてもウイルス感染症や原虫感染症に対し疾患抵抗性を示し、外来種(ブルガリアン)よりも病原体排除に関与するIFN-γやTNF-αの発現能が高いという知見を得た。現在、病原体感染後に両品種においてサイトカインの推移に差が認められるか否かについて解析を行なっている。すなわち自然抵抗性動物の存在である。すなわち、白血病を発症した牛では同領域がGである個体が多くTNF-αのプロモーター活性が低かった。一方、感染後、ウイルスの増殖を認めず無症状キャリアーで経過した牛の同プロモーター領域はCであり、その転写活性がGである場合に対し高かった。

さらに、近年アフリカ・ザンビア共和国において行なった致死性原虫疾患を引き起こすタイレリア・パルバ(T.parva)の感染調査を行なった結果、ザンビア共和国の土着牛であるサンガ種は、いわゆる外来種(ホルスタイン-フリージャン種)の感染実検で認められた致死的原虫数に感染しても、病態進行に抵抗性を示すことが明らかとなった。現在、T.parva感染後に両品種においてサイトカインの推移に差が認められるか否かについて解析を行なっている。病気にかかりにくい、かかりやすいは環境要因とともに宿主の遺伝的要因があげられる。ヒトでは各種疾患における免疫応答性の差が人種や家系によって異なっていることが確認されており、これらは個々の免疫応答制御遺伝子が多型に富むことが理由であるとされている。このような免疫制御因子の一つであるサイトカインは多くの疾患と密接に関係し、その発現の差によって病態の予後を左右している。しかしながら、サイトカインの発現には個体差があり疾患感受性に大きく影響を与えており、サイトカイン遺伝子の多型解析から各サイトカインの発現個体差、さらには感染症をはじめ癌、自己免疫疾患、移植後免疫など疾患感受性を規定する一つの因子であることが明らかとなってきた。疾患感受性の差は家畜でも認められ、品種間や系統間での差、いわゆる個体差の存在は明らかである。しかし、畜産領域における抗病性に関する遺伝子レベルでの報告は少なく、サイトカイン遺伝子の多型解析は行われていない。そこで、疾患感受性が遺伝子レベルで明らかにならば、未だ原因が明らかになっていない疾患の発症機序の解明や抗病性家畜の開発において大きな発展をもたらす可能性があると考え本研究に至った。申請者らは、これまでに牛白血病ウイルス(BLV)感染症においてサイトカインが病態進行に密接に関与し、とくに腫瘍壊死因子(TNF-α)がウイルス増殖を助長していることを突き止めた。しかし、羊を用いた感染実験から、ワクチン接種の有無に関係なく感染初期にTNF-αの発現が亢進した個体はウイルスを排除し白血病発症に抵抗性を示したのである。すなわち自然抵抗動物の存在である。そこで、自然宿主である牛のTNF-αの遺伝子多型解析を行なったところ、TNF-αのプロモーター領域に多型が存在し、-824番目の塩基がG(グアニン)かC(シトシン)であるかによってBLV感染の病態進行に深く関与していることが示唆された。すなわち、白血病発症した牛では同領域がGである個体が多くTNF-αのプロモーター活性が低かった。一方、感染後、ウイルスの増殖を認めず無症状キャリアーで経過した牛の同プロモーター領域はCでありその転写活性がGである場合に対し高かった。このことから、プロモーター領域の遺伝子多型がTNF-αの発現の差をもたらしBLV感染後の病態の予後を左右していると考えられた。一方、アフリカ-ザンビア共和国において行なった致死性原虫疾患を引き起こすタイレリアパルバ(T.parva)の感染調査を行なった結果、ザンビア共和国の土着牛であるサンガ種は、いわゆる外来種(ホルスタインーフリージャン種)の感染実験で認められた致死的原虫数に感染しても、病態進行に抵抗性を示すことが明らかとなった。さらに、フィリピン土着水牛においてもウイルス感染症や原虫感染症に対し疾患抵抗性を示し、外来種(ブルガリアン)よりも病原体排除に関与するIFN-γやTNF-αの発現能が高いという知見を得た。
非酵素的糖付加反応による生体蛋白の修飾とその老化における意義

糖尿病の病態が加齢現象に特徴的な多くの変化と酷似しており、老化のモデルと考えられる。糖尿病では高血糖に伴い種々の生体タンパク質が非酵素的糖付加反応(メイラード反応)を受ける。これはアルデヒドであるグルコースがタンパク質のアミノ基と反応し、シッフ塩基、アマドリ転移反応の前期反応を経て、蛍光及び褐色変化を特徴とする後期段階生成物に至る反応である。特に後期段階生成物が血管内皮障害及び神経組織の脱髄などの糖尿病合併症並びに老化現象に関係していると考えられている。しかし、修飾タンパク質の構造変化と組織障害との関係は不明である。二年間の本課題研究において、我々はメイラード反応後期生成物(AGE)に対する生体認識系の存在を見い出し、又、後期生成物の同定を試み、以下の結果を得た。(I)アルブミン、ヘモグロビンをグルコースと保温して調整したメイラード反応後期生成物に対する細胞膜レセプターを、ラット、マウス及びヒトのマクロファージに見い出した。本レセプターは、これまで我々がその存在を主張してきたアルデヒド修飾タンパク質に対するレセプターと同一であった。(II)米国のセラミ博士らはAGEの中のFFI(フロイル・フラニル・イミダゾール)がレセプター認識のシグナルになっていると提唱した。しかし、化学合成したFFIはリガンドとして認識されなかった。(III)FFIの免疫学的定量法並びに高速クロマトグラフィーによる定量法を用いた実験から、FFIは酸加水分解によって生じた人工産物であり、AGE標品中には存在しないことが判明した。(IV)AGEタンパク質(アルブミンやヘモグロビン)の主要蛍光物質はリジン誘導体から調整したAGE産物の蛍光物質と同一であった。以上の結果は、メイラード反応の後期生成物中には、共通の修飾構造が存在し、レセプターによる認識機構に関係していることが強く示唆される。糖尿病の病態は加齢現象に特徴的な多くの変化と酷似しており,老化のモデルと考えられる.糖尿病では高血糖に伴い多くの生体蛋白が非酵素的糖付加反応(メイラー反応)を受け,生じた修飾蛋白は血管内皮障害及び神経組織の脱随など糖尿病特有の併発症の発症因子として機能し得る.しかし,修飾された如何なる構造が組織障害に関与しているか全く不明である.本研究は長期にわたるメイラー反応の結果生じる蛍光物質や褐色変化産物の構造の固定並びに,これら修飾蛋白質に対する生体認識系の解明を目指している.本年度は特にメイラー反応の主要産物として提唱されたフロイル・フラニル・イミダゾール(FFI)の存在の可能性及びFFIがマクロファージ系細胞から特異的レセプターを介して認識されるかに関して検討した.(I)フリルグリオキサル水和物をアンモニア縮合し,高速液体クロマト法にてFFIを分離精製した.またアミノカプロン酸を同時に反応させFFIカプロン酸誘導体を合成し,これを水溶性カルボジイミドによってアルブミンと結合させ, FFIアルブミン結合体を調製した. (II)牛血清アルブミンをグルコースと37°Cで2カ月間保温して得たブラウン化アルブミンを放射ヨードで標識した.このリガンドはラット肝類洞細胞及び腹腔マクロファージに特異的に結合し,エンドサイトーシスされライソゾーム内で分解される.

この特異的結合および分解反応は同様な非酵素的糖付加反応によって修飾したヒトアルブミンやヘモグロビンによって効果的に競合される.しかしFFIアルブミン結合体は全く影響しなかった.以上の結果は長期にわたるメイラー反応によって修飾された蛋白を特異的に認識する細胞膜レセプターがマクロファージ系細胞に存在すること,しかし,リガンド中のFFI部分はレセプター認識には関与しておらず,この他の修飾された構造が重要であることを示唆している.糖尿病の病態が加齢減少に特徴的な多くの変化と酷似しており、老化のモデルと考えられている。糖尿病では高血糖に伴い多くの生体タンパク質が非酵素的糖付加反応(メイラード反応)を受ける。この反応はアルデヒドであるグルコースがタンパク質のアミノ基と反応し、シッフ塩基、アマドリ転移反応の前期反応を経て、蛍光、褐色変化、分子架橋形成等を特徴とする後期段階生成物に至る反応である。特に後期段階生成物が血管内皮障害及び神経組織の脱髄などの糖尿病合併症の発症に関係していると考えられている。しかし、修飾タンパク質の構造と組織障害との関係は不明である。本研究において、我々はメイラード反応後期生成物(AGE)に対する生体認識系の存在を見い出し、これを契機として後期生成物の同定を試み、以下の結果を得た。(I)牛血清アルブミンをグルーコースと37°Cで2カ月保温して得たメイラード反応後期生成物(AGE化アルブミン)はラット肝臓類洞細胞及び腹腔マクロファージから活発に取り込まれ、ライソゾーム分解を受ける。この現象の特異性を担う細胞膜レセプターはこれまで我々がその存在を主張してきたアルデヒド修飾タンパク質に対するレセプターと同一であった。(II)米国のセラミ博士らはこのレセプター認識に蛍光性のFFI(フロイル・フラニル・イミダゾール)が関与していると提唱した。しかし、化学合成したFFIアルブミン複合体は全くリガンドにならなかった。(III)FFIの免疫学的定量法を用いた実験の結果、FFIは酸加水分解による人工産物であり、AGE標品中には存在しないことが判明した。(IV)AGEアルブミンの主要蛍光物質はリジン誘導体から得たAGE産物の蛍光物質と同一であることが、免疫生化学的実験から明らかになった。以上の結果は、メイラード反応の後期生成物には共通の修飾構造が存在し、それがレセプターによる認識に関係していると考えられる。
光照射シリコン表面の走査トンネル顕微鏡による電子励起格子緩和の研究

本研究の目的は、固体への光照射によって生じうる電子励起誘起原子移動を、特に固体表面において、直接に観察を試みることである。固体表面に注目する利点は、表面の原子サイズの凹凸が観察可能な走査トンネル顕微鏡(STM)が利用できる点である。私は、現有の超高真空STM装置を用いて、手始めに、シリコン(111)表面への赤外光半導体レーザー(hw0.95eV、4mW)照射時における原子移動の有無を調べた。バルクシリコンのバンド・ギャップ・エネルギー(Eg1.11eV)よりも低い光子エネルギーを選んだ理由は二つある。一つは、バルク光吸収による光起電力効果をなくすため、もう一つは、バルクに対するこの透過光を試料の裏側から入射させ、試料表側の観察表面に照射することを可能にするため、である。この系では、バンドギャップ中の表面電子準位が赤外光によって励起されることが、期待できる。私は以下の手順で実験を行った。まず、レーザーを照射しながら、100Å×100Å程の領域のSTM画像を得、すぐにレーザーをオフにし、同様のSTM画像を得る。この操作を繰り返した。異なる試料バイアス電位においても同様に繰り返し測定した。熱ドリフトの影響があるため、連続したSTM像は部分的にしか重ならないが、重なっている領域について、レーザー照射に対する同一原子の位置の相対変化について調べた。その結果、表面占有電子準位の凹凸を調べた場合、各原子の相対的な位置変化は観測されなかった。表面空電子準位については、表面テラス上の複数の原子が垂直方向に若干移動しているように観測された。また、統計数が少なく、具体的にどの条件の原子サイトが移動するのかについては不明である。しかしながら、その特定の原子に光が影響を与えていることが直接観察できた点は、本研究の成果である。今後、さらに明確な実験を行うために、一つのSTM画像中でレーザーのオン、オフを繰り返し、同一原子の相対位置変化の比較が容易に行えるようにする予定である。
山くずれの周期性を適用した山・崖くずれの広域ハザードマップの作成

わが国のように温暖湿潤の気候下では、山崖くずれはその跡地における植生の回復と表層物質の再生成を通して周期的に繰り返し起こっている。この性質を山ぐすれの周期性または山くずれの免疫性という。本研究は、こうした山くずれの性質を適応して、わが国の斜面災害の大半を占める風化花崗岩地域や火山砕屑物地域における山崖くずれ発生場の広域予測図作成手法の開発を目的として実施したものである。この手法による山崖くずれ危険斜面とは、その跡地形成後長期間が経過し、崩壊材料となる表層土の再生成が進んだ斜面部位をいい、崩壊の危険性が極めて高い所である。縄文海進期の海食崖に由来するしらす急斜面地域と紫尾山風化花崗岩地域を対象にして、山崖くずれの確認と表層土厚の計測、植生調査、空中写真による植生判読等一連の作業を行った。いずれの地域とも山崖くずれは発生しやすい条件下にあり、その周期は短い所である。得られた成果は次のように要約される。1.山崖くずれは斜面の同じ部位で一部または大部分重複し、繰り返し発生している。斜面の中・下腹部で発生する表層滑落型山崖くずれと上腹部で発生する表層落下型山崖くずれにはそれぞれ違った周期性が認められる。斜面中・下腹部においては、表層土厚と崖くずれの履歴はよく対応している。2.地形測量や表層土厚の計測など細かな作業を要するが、表層滑落型山崖くずれは表層土厚を、表層落下型山崖くずれは斜面傾斜をそれぞれ指標として危険斜面が予測できる。3.斜面の植生と表層土厚はよく対応しており、現地調査あるいは空中写真判読によって得られた植生を指標として山崖くずれ危険斜面の広域予測が可能である。
代数幾何の手法による可積分系の研究

代数幾何的手法(代数曲線論、トロピカル曲線論)を用いて有限自由度をもつ離散・超離散可積分系を解析した。代数的完全可積分性の概念を初めてトロピカル幾何と区分線形写像の世界に拡張し、周期的境界条件を持つ超離散戸田格子の一般解を構成した。Mumford系の退化ファイバーを調べて有理関数解を構成した。また、表現論的手法(クラスター代数、クラスター圏の理論)を用いて量子可積分系に出自のある差分方程式(Tシステム,Yシステム)の周期性を証明した。代数幾何の手法を用いて有限自由度を持つ可積分系の研究を行い、今年度は大きく分けて以下の二つの成果を得た:1.トロピカル幾何の枠組みで可積分なセルオートマトン(超離散Toda格子、箱玉系)を記述することに成功し、代数幾何的な可積分性の概念をトロピカル幾何の世界に広げるという本研究課題の第一歩を踏み出した。特に、超離散Toda格子の一般等位集合があるトロピカル曲線のJacobi多様体と同型であることを予想し、低次元の場合の証明を与えた。この研究は大きな注目を集め、日本数学会2007年度総合分科会で特別講演を行った。2.超楕円曲線をスペクトル曲線に持つ代表的な可積分系であるMumford系について、スペクトル曲線が最も退化した場合の詳しい解析を行い、この特別なスペクトル曲線に付随する等位集合は一般化されたJacobi多様体のアフィン部分と同型であることを示した。さらに、この系とKdV方程式の関係からKdV方程式の有理解と一般化されたJacobi多様体との関係を明らかにした。この研究のため2007年11月から12月にかけてPoitiers大学(フランス)に約二週間滞在し、同大学のVanhaecke教授と活発な議論を行った。有限自由度を持つ可積分系の研究について今年度は以下の成果を得た。1.トロピカル幾何の応用:代数曲線に対するFayの恒等式のトロピカル幾何における類似を考察し、ある種の超楕円トロピカル曲線の場合にトロピカルRiemannテータ関数がFayの恒等式のトロピカル類似を満たすことを証明した。この恒等式を応用して超離散Toda格子の一般解を構成し、前年度に提唱した予想「超離散Toda格子の一般等位集合はトロピカルJacobi多様体に同型である」の証明に成功した。2. T-systemの周期性について:量子群の対称性を持つ可解格子模型の転送行列は、T-systemと呼ばれる差分方程式を満たすことが知られている。この方程式に関して1990年代に提唱された「ある境界条件の下でT-systemは周期性を持つ」という予想があるが、本研究ではA, C, D, E型の場合にこの予想を証明した。A, D, E型の場合には、T-systemがクラスター代数に含まれていること、クラスター代数とクラスター圏の関係とを用いて周期性を証明した。この方法はC型のようにDynkin図がsimply-lacedでない場合には素直に適用できないため、C型の場合には全く別の、行列式を使った方法で周期性を示すことに成功した。行列式の方法はA型の場合に予想の別証も与える3.前年度に引き続き、Mumfbrd系のスペクトル曲線が最も退化した場合の等位集合と一般化されたJacobi多様体、そしてKdV方程式の有理解との関係を解析した。この研究のため2008年6月にPoitiers大学(フランス)に約二週間滞在し、同大学のVanhaecke教授と議論を行った。代数幾何と表現論の手法を用いて有限自由度を持つ可積分力学系の研究を行い、今年度は以下の成果を得た:1.トロピカル幾何の超離散可積分系の解析への応用:複素代数曲線上とトロピカル曲線上でそれぞれ定義されているAbe1積分の間の関係を詳しく調べ、超楕円とは限らないトロピカル曲線のトロピカルテータ関数が満たすFayの三項間恒等式を導入した。この恒等式を一般化された超離散戸田格子方程式の一般解の構成に応用し、一般解に関する予想を提出した。この研究をさらに発展させるため、2009年2月から3月にかけてLoughborough大学(イギリス)に滞在し、同大学のVeselov教授と活発な議論を行った。2.クラスター代数の差分方程式の解析への応用:量子可解模型を解く際、対称性を記述するLie環毎にT-system、Y-systemと呼ばれる差分方程式が現れる。「この差分方程式の一般解はある境界条件の下で周期的になる」という予想が1990年代に提出されていた。一方、A、D、E型のLie環の場合に、箙の表現論で導入されたクラスター代数の生成関係式の中にこれらの差分方程式が含まれていることが指摘されていた。この視点を掘り下げ、さらにクラスター圏の手法を用いてB、G、F型を含む全ての有限時限単純Lie環の場合のT、Y-
インスリン抵抗性が歯周組織再生におよぼす影響とそのメカニズム

糖尿病や肥満が、歯周病の悪化に影響を及ぼし得ることは、多くの疫学的調査ならびに動物実験によって示されているが、その詳細なメカニズムは未だ明らかにはされていない。歯周組織も、糖尿合併症として血管障害がみられる臓器と同様に、糖尿病や肥満によるインスリン抵抗性の発現と、それに伴う血管内皮機能不全が起きていると考えられる。本研究では、歯周組織におけるインスリン抵抗性が歯周組織の治癒および再生療法に及ぼす影響について糖尿病モデル動物と臨床サンプルを用いて検討する。まず、歯周組織再生療法への影響をin vivoで評価するために、糖尿病モデルラットに外科的に作製した骨欠損モデルにエムドゲインを用い、歯周組織再生療法の効果を解析する。マイクロCTにより欠損部の治癒状態を3次元画像にて観察する。そして治癒過程にある欠損部組織でのeNOS,血管内皮成長因子(VEGF)などの血管新生関連マーカー、その他の成長因子や、I型コラーゲン,Runx2,OCN,Osxなどの骨代謝マーカーのmRNA発現レベルをリアルタイムPCRにて計測する。連続組織切片による組織学的評価ではセメント質の再生量の計測を行う。次に歯周組織でのインスリン抵抗性の発現と組織再生におよぼす因子を検討するために、ex vivoにて糖尿病モデルラットの血管を含んだ歯肉のインスリンシグナルを解析する。更に、実験動物での所見が人においても説明可能かを、糖尿病患者の歯肉線維芽細胞のインスリン抵抗性の解析と、エムドゲインによる細胞機能への影響について検討する。糖尿病モデル動物への歯周組織再生療法(エムドゲイン)の効果の検討をin vivoにて行い、さらに歯周組織におけるインスリンシグナルの解析を詳細にex vivoにて行うことで、糖尿病が歯周組織再生に影響を及ぼすメカニズムを解明するため、インスリン抵抗モデルとして確立しているストレプトゾトシン誘導型ラットを準備し、研究に用いることとした。・外科的歯周炎モデル:全身麻酔下で両側上顎第一臼歯近心に骨欠損(2×2×1mm)を作製し、露出根面のセメント質も除去。片側にはエナメルマトリックスデリバティブ(エムドゲイン&reg;ゲル)を塗布、片側は何も入れずに縫合閉鎖。・歯周組織再生の観察と血管新生・骨代謝マーカーの定量:4週間の観察期間中、マイクロCTにより欠損部の治癒状態を3次元画像にて観察する。また、1、2週目に治癒過程にある欠損部組織でのeNOS,血管内皮成長因子(VEGF)などの血管新生関連マーカー、その他の成長因子や、I型コラーゲン,Runx2,OCN,Osxなどの骨代謝マーカーのmRNA発現レベルをリアルタイムPCRにて計測する。4週目に安楽死を行った個体では、連続組織切片によるセメント質の再生量の計測を行った。実験動物での所見が人においても説明可能かを、糖尿病患者の歯肉線維芽細胞のインスリン抵抗性の解析と、エムドゲインによる細胞機能への影響について検討するために糖尿病患者の歯肉の線維芽細胞を用いて研究する。2つのインスリン経路(PI3Kinase-Akt経路とMAPK経路)にどの程度の阻害が歯肉に生じているか解析するため、Akt、Erk活性化にて評価し、歯周組織再生に関与しうる細胞の増殖能、遊走能を評価する。このいずれもAkt、Erkの活性の影響を受けるものであり、高血糖によるインスリンシグナルの阻害がヒトの歯周組織の細胞にも生じうるかを検証する。さらに、この培養歯肉線維芽細胞にエムドゲインによる刺激を加え、高血糖状態での増殖能、遊走能の変化を観察し、低下しているようであれば、その改善効果にPKC阻害剤などが有効か検討する。

片側にはエナメルマトリックスデリバティブ(エムドゲイン&reg;ゲル)を塗布、片側は何も入れずに縫合閉鎖。・歯周組織再生の観察と血管新生・骨代謝マーカーの定量:4週間の観察期間中、マイクロCTにより欠損部の治癒状態を3次元画像にて観察する。また、1、2週目に治癒過程にある欠損部組織でのeNOS,血管内皮成長因子(VEGF)などの血管新生関連マーカー、その他の成長因子や、I型コラーゲン,Runx2,OCN,Osxなどの骨代謝マーカーのmRNA発現レベルをリアルタイムPCRにて計測する。4週目に安楽死を行った個体では、連続組織切片によるセメント質の再生量の計測を行った。糖尿病や肥満が、歯周病の悪化に影響を及ぼし得ることは、多くの疫学的調査ならびに動物実験によって示されているが、その詳細なメカニズムは未だ明らかにはされていない。歯周組織も、糖尿合併症として血管障害がみられる臓器(網膜、腎臓)などと同様に、糖尿病や肥満によるインスリン抵抗性の発現と、それに伴う血管内皮機能不全が起きていると考えられる。本研究では、歯周組織におけるインスリン抵抗性が歯周組織の治癒および再生療法に及ぼす影響について糖尿病モデル動物と臨床サンプルを用いて検討する。まず、歯周組織再生療法への影響をin vivoで評価するために、ストレプトゾトシン(STZ)の腹腔内注射で作製した糖尿病モデルラットの左右の上顎に外科的に作製した骨欠損モデルにエムドゲインを用い、歯周組織再生療法の効果を解析する。マイクロCTにより欠損部の治癒状態を3次元画像にて観察する。そして治癒過程にある欠損部組織でのeNOS,血管内皮成長因子(VEGF)などの血管新生関連マーカー、その他の成長因子や、I型コラーゲン,Runx2,OCN,Osxなどの骨代謝マーカーのmRNA発現レベルをリアルタイムPCRにて計測する。連続組織切片による組織学的評価ではセメント質の再生量の計測を行う。更に、実験動物での所見が人においても説明可能かを、糖尿病患者の歯肉線維芽細胞のインスリン抵抗性の解析と、エムドゲインによる細胞機能への影響について検討する。糖尿病モデル動物への歯周組織再生療法(エムドゲイン)の効果の検討をin vivoにて行い、さらに歯周組織におけるインスリンシグナルの解析を詳細にex vivoにて行うことで、糖尿病が歯周組織再生に影響を及ぼすメカニズムを解明するため、インスリン抵抗モデルとして確立しているストレプトゾトシン誘導型ラットを準備し、研究に用いることとした。・外科的歯周炎モデル:全身麻酔下で両側上顎第一臼歯近心に骨欠損(2×2×1mm)を作製し、露出根面のセメント質も除去。
HDL受容体(SR-BI)の発現調節機構とリポ蛋白代謝に及ぼす影響の検討

高比重リポ蛋白(HDL)には動脈硬化を抑制する作用があることが知られており、低HDL血症では虚血性心疾患の発症が増加することが知られている。血液中のHDL濃度を規定する因子としては、アポ蛋白A-I, A-II濃度、LCTA活性、CETP活性などが知られているが、HDL上のコレステロールエステル(CE)を異化する受容体(SR-BI)も重要な規定因子であることが近年明らかとなってきた。現在までに1)SR-BIはCETP欠損症で認められるコレステロールエステルに富むHDIを正常なHDLに転換する機構を持つこと、2)肝細胞のSR-BIは7α-hydroxlaseを誘導し胆汁酸分泌を亢進すること、を確認した。すなわち、1)CETP欠損症患者のコレステロールエステルに富むHDLは抗動脈硬化作用の弱いHDLと考えられ、SR-BIはそれを正常化すること、また2)SR-BIは胆汁酸分泌を亢進させるごとで血清コレステロール濃度を低下させていること、が示された。血液中のHDL濃度を規定する因子としては、アポ蛋白A-I,A-II濃度、LCTA活性、CETP活性などが知られているが、HDL上のコレステロールエステル(CE)を異化する受容体(SR-BI)も重要な規定因子であることが近年明らかとなってきた。現在までに本研究において、1)SR-BIはCETP欠損症で認められるコレステロールエステルに富むHDLを正常なHDLに転換する機構を持つこと、2)肝細胞のSR-BIは7a-hydroxlaseを誘導し胆汁酸分泌を亢進すること、を確認している。すなわち、1)CETP欠損症患者のコレステロールエステルに富むHDLは抗動脈硬化作用の弱いHDLと考えられ、SR-BIはそれを正常化する可能性があること、また2)SR-BIは胆汁酸分泌を亢進させることで血清コレステロール濃度を低下させていること、が示唆された。今後は肝臓のSR-BI発現を規定している因子に関しての解析をおこなう予定である。現在までに1)SR-BIはCETP欠損症で認められるコレステロールエステルに富むHDLを正常なHDLに転換する機構を持つこと、2)肝細胞のSR-BIは7a-hydroxlaseを誘導し胆汁酸分泌を亢進すること、を確認した。すなわち、1)CETP欠損症患者のコレステロールエステルに富むHDLは抗動脈硬化作用の弱いHDLと考えられ、SR-BIはそれを正常化すること、また2)SR-BIは胆汁酸分泌を亢進させることで血清コレステロール濃度を低下させていること、が示された。