hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
尿路悪性腫瘍と可移植腫瘍における臨床的、実験的研究(プラスマフィブロネクチンを中心として)

2)保存的治療中の患者群におけるpFN値。保存的治療中の患者群におけるpFN値腫瘍の進行が遅い群と速い群におけるpFN値は、各々、372μg/ml、287μg/mlであり、有意差を認めた。よって、pFN値と腫瘍の進展、予後との関連性が示唆された。2.担癌マウスにおけるpFN値。当科で継代し得た尿路悪性腫瘍株を、ヌ-ドマウスに1×10^7個を皮下移植し、pFN値の測定を行った。コントロ-ル群、移植腫瘍の長径が2cm以下、2cm以上のマウスにおけるpFN値はそれぞれ、921μg/ml、1369μg/ml、1671μg/mlであり、担癌状態ではpFM値がコントロ-ルに比べ有意に高値を示し腫瘍が大きい程高値であった。しかし、末期状態では、pFN値がやや下降する傾向がみられた。3.温熱療法について。教室で継代し得た尿路悪性腫瘍の組織培養を施行し、至適温度における培養癌細胞の生存率をコロニ-アッセイ法を用い経時的に求めた。43°Cにおいて6080分加温後の生存率は、いずれも加温前の細胞数の10^<ー1>前後で我々の用いた培養癌細胞は、熱感受性があると考えられる。今後抗腫瘍剤との併用の効果や担癌動物での温熱療法の効果を検討する。1.ヒトにおけるPlasma Fibronectin(pFN)の測定。正常人24名、尿路悪性腫瘍患者61名において免疫比濁法によるpFN値の測定を行った。1)治療前におけるpFN値。正常人のpFN値は、平均379μg/ml、患者群では、356μg/mlであり、有意差を認めなかった。転移の有無によってもpFN値に有意差を認めなかった。予後良好群と不良群では、各々410μg/ml、300μg/mlであり、有意差を認めた。腫瘍の進行が遅い群と速い群におけるpFN値は、各々372μg/ml、287μg/mlであり、有意差を認めた。よって、pFN値と腫瘍の進行、予後との関連性が示唆された。3)各種治療に於けるpFN値の変動。化学療法中は7例中3例でpFN値の低下(50180μg/ml)を認めた。少数例ではあるが、温熱療法、放射線療法、IFN療法では変動はみられなかった。移行上皮癌、腎細胞癌、乳癌細胞株をヌ-ドマウスに皮下移植し、pFN値を測定した。1)各細胞株により差はなかった。2)controlのpFN値は712μg/ml、移植後2、4、9、14週では各々652、844、902、730μg/mlであり多少の変動はみられるものの有意差はなかった。転移の有無、悪液質状態の有無によっても差はなかった。マウスの場合測定値のばらつきが大きく、その原因として、FN測定キットがロットによりFN活性に差があり、マウスでは検体量が限られ複数回の測定ができない場合があった事、血清に近い検体があった事などがあげられる。これが、臨床例との相違の一つの要因であろう。今後は測定法の改良、他のパラメ-タ-を加えての総合的な検討が必要である。継代した膀胱癌細胞において、至適温度における生存細胞数は加温前の10^<ー1>前後で熱感受性はあると思われた。ヌ-ドマウス移植腫瘍に対するTHERMOTRON・RF・I.Vを用いたRF加温実験では、マウスの死亡等により複数回の加温が困難であり、今後の課題と思われた。
雪害リスクを生活情報として提供するための研究

積雪地域における人身雪害の発生件数は,防雪技術や除排雪技術が向上した現在でも過去の豪雪害と変わっていないのが現状である.これまで対策は,住民に対する除排雪作業における注意喚起や除排雪の支援制度,ハード面における雪害対策や整備などいわゆる共助・公助が中心であり,防災における最も基本的な自助に対する方策はほとんど見られない.本研究では,自助による雪害対策を促進するため,雪害事故の発生要因を解明し,住民に直接作用する『雪害指数』を構築した.既往の研究における雪害事故の分類は,警察資料の分類に倣い「工作物等からの落氷雪による事故」や「屋根等からの転落による事故」などとしていた。しかし,これらの事故の詳細をみると,例えば,落氷雪事故では,「軒下で除雪作業をしていた際に,落氷雪により負傷」した場合と,「軒先に発生した雪庇を除去中に落下してきた雪塊により負傷」した場合が同義の事故として扱われている。これらの分類では,人身雪害を予防するための分析を行うには不適切である。このことから,事故発生時の被害者の行動から,「除雪作業に従事していた場合」と「除雪作業とは異なる行動をしていた場合」とに分類し,さらに,事故の原因を詳細に4分類した。まず,除雪作業に従事していた場合では,事故の原因となった雪氷に直接手を加えたか否か,あるいは,事故そのものには雪氷が関与していない,つまり,雪下ろしのために屋根に上る途中梯子から転落したなどに分類した。また,除雪作業とは異なる行動をしていたものは,事故の原因が雪氷であるものの,偶発的に発生した事故となる。次に,被害者の年齢別事故発生件数を分析した結果,雪害事故は60歳代以上が全体の50%を占め,高齢者の被害が非常に多い。また,時間帯別事故発生件数は,二つの特徴的な時間帯が見られる。一つは気温の上昇する11時から14時に多発すること,もう一つは食事時間帯の直後に多発することである。朝食時(79時),昼食時(12時)および夕食時(20時)の直後に上昇していることが分かる。このことから雪害事故は人の生活行動に非常に密接に関わっていることが明らかとなった。雪害事故の発生した市区町村に対応した気象観測点における気象データを整理し,事故発生と気象履歴の因果関係を分析した.気象データの分析は,各観測点における月報データから,日最高気温,日最低気温,日降雪量を抽出し,連続する数日間の積算値を算出した.これらの積算値から気象履歴の特性について主成分分析を用いて解析した.分析の結果より,冬期間毎日の主成分得点を『雪害ポテンシャル』としてあらわすことができた.雪害ポテンシャルとは,各日が持っている「温かさ」,「寒さ」,「降雪」による影響度合いを表し,その大小を雪害の発生を予測するためのファクターとしている.次に,雪害ポテンシャルと平成26年度に分類した雪害事故パターンとの関係について傾向を分析した.この分析から,雪害事故パターン毎の気象履歴の特徴を割り出し,雪害事故発生予測手法の基礎とした.さらに,雪害事故発生予測手法を開発するため,特に注視しなければならない雪害ポテンシャルについて,実際の気象履歴との関係について重回帰分析を用いて解析した.分析の結果より,気象データを用いた『雪害指数』の算出式を検討した.雪害指数は,雪害ポテンシャル,つまり,主成分分析から求められた主成分得点は,雪害発生を予測する際,気象データから直接算出できるものではないため,雪害ポテンシャル(=主成分得点)を目的変数,気象データを説明変数として重回帰式を用いて表現した.平成27年度の研究計画は,雪害事故の発生した市区町村に対応した気象データから事故発生と気象履歴の因果関係を分析し,平成26年度に分類した雪害事故パターンとの関係につについて分析することができた.また,雪害発生を予測するために用いる関係式の考案もできたため,平成28年度の研究計画である雪害発生予測を公表する方法について検討することが可能と考える.北海道における雪害事故の発生状況について,北海道警察本部まとめによる「雪害事故発生状況」(平成927年)から分析した.積雪の多寡による増減はあるものの年平均100件前後の事故が発生している.特に,約14%が札幌市で発生している.北海道全域における被害者の年齢は,60歳代を最大に高齢者が約半数を占め,死亡,重症者数は70歳代が最も多く,事故の発生ならびに重症化の危険性が高い.雪害事故は,911時および1314時に多く発生している.つまり,一般的には朝食後および昼食後の時間に事故が発生していることとなり,住民の生活パターンにリンクするといえる.これらは,注意喚起の情報を発出するタイミングにとって重要な要素となる.雪害事故の態様を見ると「雪下ろし中の事故」および「落氷雪事故」が全体の約7割を占めている.これらを詳細に分析すると,被害者の行動は「除雪作業に従事していた」もしくは「除雪作業とは異なる行動をしていた」場合に分けられる.さらに,除雪作業中の事故における要因は,「事故の要因となった雪氷に対して手を加えた」か否か,「梯子からの転落など雪氷が関与していなかった」に分類することができた.北海道内で最も発生数の多い札幌市について,札幌市消防局まとめによる「救急出動データ」(平成1727年)を基に雪害事故を抽出した.

さらに,事故発生の背景について同期間の気象資料を分析した.これらの結果から,雪害事故の発生には,事故発生当日を含めた4日前からの積算暖度および寒度,同7日および2日の累積降雪量が影響を及ぼしていた.これらの要素から,雪害発生の危険性を示す「雪害指数」の算出方法を考案し,それぞれの事故態様における閾値を得た.本研究結果を活用し北海道における雪害発生の危険性を特に高齢者が取得しやすい方法で公開することで雪害事故の発生を減少させることが可能であると考える.積雪地域における人身雪害の発生件数は,防雪技術や除排雪技術が向上した現在でも過去の豪雪害と変わっていないのが現状である.これまで対策は,住民に対する除排雪作業における注意喚起や除排雪の支援制度,ハード面における雪害対策や整備などいわゆる共助・公助が中心であり,防災における最も基本的な自助に対する方策はほとんど見られない.本研究では,自助による雪害対策を促進するため,雪害事故の発生要因を解明し,住民に直接作用する『雪害指数』を構築した.平成26年度の研究計画は,雪害事故データから雪害事故の発生要因を分析することを目標としていた.現在までに事故データから雪害事故発生に係わる要因を抽出することができ,かつ,事故の発生時刻など生活パターンに関する知見を得ることができた.これらを基に平成27年度の研究計画である気象要素との因果関係文政期につなげることが可能であると考える.平成28年度は,雪害事故発生予測手法を用い,気象データおよび翌日の予測データを基にした雪害事故危険度の指数化および公開方法を検討する.また,情報の公開に先立ち,気象予報などをはじめとする生活情報に関するニーズを把握するため,住民に対し除雪行動や生活情報の入手・活用に関するアンケート調査を行う.この結果から,どのような媒体に,どのようなタイミングで情報発信することが有効であるかを検討する.雪氷防災平成27年度は,事故の発生した市区町村に対応した気象観測点における気象データを整理し,事故発生と気象履歴の因果関係を分析する。気象データの分析は,各観測点における月報データから,日最高気温,日最低気温,日降雪量を抽出し,連続する数日間の積算値を算出する。これらの積算値から気象履歴の特性について主成分分析を用いて,雪害発生への影響度合い「雪害ポテンシャル」を解析する。雪害ポテンシャルとは,各日が持っている「温かさ」,「寒さ」,「降雪」による影響度合いを表し,その大小を雪害の発生を予測するキーとする。次に,雪害ポテンシャルと第一段階で分類した雪害事故パターンとの関係について傾向を分析する。この分析から,雪害事故パターン毎の気象履歴の特徴を割り出し,雪害事故発生予測手法の基礎とする。経費削減のため,打ち合わせ等に関する旅費を使用せずメールおよび郵送等で資料のやり取りおよび相談を行った.また,アルバイトを使用しなかったため当初計画より少ない支出で済ませた.経費削減のため,打合せ等に関する旅費を使用せずメールおよび郵送等で資料のやり取りおよび相談を行った.また,アルバイトを使用しなかったため当初計画より少ない支出で済ませた.平成28年度の主な研究費の使途は,アンケート返信用封筒の印刷やWeb回答フォームのサーバーレンタル料を予定している.平成27年度の主な研究費の使途は,雪害事故発生市町村および区に該当する地域の気象資料の購入である.その他は,翌年度のアンケート調査に向けて返信用封筒の印刷も検討している.
地盤の内部侵食に伴う水みちや空洞の生成・進展機構の解明及び陥没危険度の評価

地中空洞の生成・拡大メカニズムを解明し、生成要因や成長速度など個々の空洞特性に応じた合理的探査方法を提案するとともに、空洞の陥没危険度を定量的に評価することにより、適切な対策を提案することを目的とする。内部侵食や空洞形成・進展現象を要素試験、模型実験、数値解析、現場調査等で体系的に解明する他、得られた知見をとりまとめて都市の陥没ポテンシャルマップを開発し、空洞に適した補修方法を提案するなど実務的にも有用性の高い成果を目指す。
大学保健体育科目の教育評価に関する研究-相互評価方法の検討を中心に-

本研究の目的は、大学教育における保健体育科目の教育評価システムを開発することである。2002年度は、国内における自己点検・評価様式に関する調査と、アメリカ合衆国におけるアクレディテーションやファカルティ・ディベロップメントに関する聞き取り調査を行った。それらの結果を踏まえて「相互評価モデル」を作成した。2003年度は、「相互評価モデル」を用いて16大学を対象として相互評価活動を実施した。16大学は7グループに分けられ、各グループごとおかれた世話人が相互評価を推進した。相互評価終了後に実施した対象者と世話人への聞き取り調査の結果は以下の通りである。1)相互評価のグループ編成と「自己点検・評価シート」の分量は、妥当であったと回答された。2)3名の回答者から記述しにくい項目としてファカルティ・ディベロップメント活動の項目が挙げられた。また、より詳細な資料の添付の必要性が指摘された。3)世話人から、評価活動への介入は評価結果の客観性を高めることにつながる点が指摘された。以上の結果から、本研究の「相互評価モデル」は、ファカルティ・ディベロップメント活動プログラムとして有用性があること、大学保健体育のための第三者評価プログラムに発展する可能性をもつことが明らかとなった。大学保健体育科目に関する実用性の高い「多元的評価システム」を構築することを研究の目的として、研究計画にしたがい研究活動を遂行したところ、以下の成果が得られた。1)国内資料収集の実施研究分担者全員により白書や自己点検・評価結果報告書の提供依頼を行ったところ、42大学から協力をえた。2)海外資料収集の実施奈良・小林の2名が、米国ウェスト・バージニア州を訪問し、州教育局及び現地の3大学を中心にインタビューを実施して、第三者評価やファカルティ・ディベロップメントに関する資料を得た。3)自己点検・評価に関する実施状況の調査山田が中心となり500大学を対象に自己点検・評価に関する実施状況を調査したところ、95大学から回答を得た。4)資料の分析得られた国内外の資料・回答を、担当者ごとに集計・分析した。5)相互評価要領素案の作成上記4)の分析結果を参考にして相互評価の項目や視点、方法を明記した相互評価要領素案を討議しながら作成した。6)相互評価参加校の決定作成した相互評価要領素案を提示して、保健体育カリキュラムの実験的な相互評価への参加を各大学に呼びかけたところ、予定を上回る18大学から参加同意をえた。平成15年度は、今年度作成した相互評価要領素案に基づき18大学を対象に大学間の相互評価を実験的に実施し、その分析結果と各大学における教育評価に関する環境の分析結果から「評価システムモデル」を構築する。大学保健体育科目に関する実用性の高い「多元的評価システム」を構築することを研究の目的として、研究計画にしたがい研究を遂行した。平成15年度は、前年度に作成した相互評価モデルに基づき評価活動を実験的に実施した。相互評価活動の参加に同意した18大学を対象に評価資料となる「自己点検評価シート」の記入提出を求めたところ16大学がこれに応じた。そこで、2校及び3校によるグループ編成し、世話人を配置して、提出された「自己点検評価シート」を相手校の評価担当者に送付した。評価担当者は世話人と相談しながらそれを分析し、「評価結果」を提出し、世話人による校閲を経て相手校に送付された。相手校評価担当者は、それをみて「相手校からの評価結果に対するコメント」を記述し、世話人を通して相手校に送付した。以上の相互のやり取りの過程で感じたこと気づいたことについて、評価担当者及び世話人を対象に事後アンケート及び事後座談会を実施し、回答を求めた。得られた結果は以下の通りである。1)グループ編成については学部の特色や学校規模を考慮したことが評価された。2)「自己点検・評価シート」の項目については、項目数は「適当」という回答が多かったが、記述しにくい項目としてFD活動が挙げられた。また、詳細な資料の添付の必要性が指摘された。3)世話人の積極的介入により評価結果の客観性が高められた点が指摘された。4)評価の過程については事後アンケートと座談会で評価担当者同士が直接面会して意見交換する方法等が提案された。

以上の結果から、大学保健体育科目に関する相互評価活動は、今回のモデルに、記入例の充実や、選択回答項目の追加、補足資料の添付、面談方式の採用など、若干の修正を加えることによって自己点検・評価と他者評価の視点を兼ね備えた「多元的評価システム」として実用可能であること、また、世話人の関わり方や結果の取り扱い方によって、第三者評価に発展する可能性をもつことが明らかとなった。
落雷予測のための高精度３Ｄ地形モデルと超高速ＧＰＵクラスタによる雷放電電磁界解析

落雷により生じる電磁界の伝搬を,高速かつ実際の地形や構造物を考慮した高精度モデルで解析するために,本研究では電磁界解析で広く使用されているFDTD法を拡張したWM-FDTD法の3次元かつCPUやGPUで並列計算するプログラムを開発した。実際に地形モデルだけではなく,ビルや住宅等の構造物をモデル化した実際の問題に近いモデルの解析として,仙台市のモデルを考え,山間部で生じた落雷による電磁界が都市部の都市構造で大きく変化することを解析で明らかにし,実際の問題により近い問題で雷放電電磁界を解析できることを示した。落雷予測システムを開発することを目的に,GPUを用いたMW-FDTD法とJAXAによる全球高精度デジタル3D地図(ALOS World 3D)を用いた高速・高精度な雷放電による電磁界の伝搬解析システムを開発した。平成27年度は以下の実施した。(2) JAXAによる全球高精度デジタル3D地図(ALOS World 3D)を(1)で開発したプログラムで使用できるように数値モデル変換プログラムを開発し,実際に全球高精度デジタル3D地図を用いて仙台市における雷放電電磁界解析を実施した。(3)全球高精度デジタル3D地図は比較的高価であるので,局所的に高精度な数値モデルを構築するためのUAVによる空撮とSfMによるFDTD数値モデル構築システムを開発した。当初予定していなかった局所的に高精度な数値モデルを構築するためのUAVによる空撮とSfMによるFDTD数値モデル構築システムを開発した。落雷で生じる電磁波の長距離伝搬を解析するために,(1)高速な画像処理用プロセッサGPUを複数台ネットワーク接続したGPUクラスタを用いて,電磁波解析でよく用いられるFDTD法を長距離伝搬でも解析できるように改良したMW-FDTD法のGPUクラスタ向けプログラムを開発した。(2)実際にJAXAの全球高精度ディジタル3D地図などを用いて,また無人航空機UAVによる空撮画像を用いて局所的にディジタル3D地図およびFDTD数値モデルを作成するUAV-SfMプログラムを開発した。(3)さらに,長距離伝搬の解析においてFDTD法で生じる数値分散誤差を定量化する簡易式を導出し,所定の精度で解析できるパラメータ決定の指針を示すことができるようになった。以上のように,広域の雷放電電磁界伝搬を高速で解析できるGPUクラスタによるMW-FDTDプログラム,実地形からFDTD解析用数値モデルを作成するプログラムおよび局所的なFDTD数値モデルをUAV-SfMにより作成するプログラム,解析精度を保証する解析パラメータ提示プログラムにより,これまで困難であった実際の雷放電で生じる広域の電磁界伝搬を所望の精度で解析することができるようになった。平成28年度は以下を実施予定である。(1)全球高精度デジタル3D地図によるDSM/DTMモデルによる地上構造物の影響解析等,様々なパラメータによる雷放電電磁界解析(2) UAVによる空撮とSfMによるFDTD数値モデル構築システムの評価および高精度化(3)他への応用として,地質モデルを用いた地中伝搬特性の解析電磁波工学・計算電磁気学
急性拒絶反応の分子レベルでの早期診断法の開発に関する実験的研究

平成3年度に予定された研究は以下の如く順調に達成されると同時に新たな知見せ得られた。(1)パ-フォリンインヒビタ-(PーI)の精製ラット血清を濃縮後、研安沈澱を行ない更にHPLCおよびHydroxy lapatiteから59にて順次精製を行った.その精製度はHPLCにて22、O/mgと精製を重ねるにつれて、PーIの力価が強くなった。その推定分子量はSDSゲル電年泳動で500KDであるモノマ-であることが明らかとなったが、これはHPLCカラムの465KDのピ-クに一致した。(2)PーIの機能的検討パ-フォリンによる細胞傷害性を次の二段階で検討した。1)結合反応への影響:PーIはパ-フォリンの膜結合を5vg/mlの濃度以上で100%抑制した。2)孔形成反応への影響:PーIはパ-フォリンの孔形成を2.5vg/mlの濃度にて抑制したが、5vg/ml以上の濃度においても約20%抑制しか得られなかった。(3)PーIによる移植腎生着への延長効果LEWラットをレシピエントとし、BNをドナ-とした同種腎移植術を行い、PーIを術後7日間静脈内投与したところ、2mg/kg/day投与群では14、5土2、5日、4mg/kg/day投与群では22、9土7、2日と無処置コントロ-ル群の7、9土1、7日に比較して、有意に生着日数の延長が認められた。また合併症も無かった。これらのことより、精製されたPーIは移植腎の生着日数延長を有することが明らかとなった。BUF(RTー1^b)からLEW(RTー1^1)への同種腎移植を受けたラットを無処置群(NT群)、シクロスポリン投与群(CyA群)に分けそれぞれの脾臓内T細胞に誘導されるTSE,パ-フォリン(PFP),細胞傷害活性を細胞質のPercoll超遠心分画法を用いて各分画について比較検討した。細胞質の抽出には、それぞれの活性を温存する目的でParr社のCell Disruption Bombを用いた。次に各種のクロマトグラフィを用いてNT群のPercoll分画の高密度領域からTSEを精製し、その生化学的特徴、生物学的機能を検討した。超遠心分画で得られたNT群の高密度領域にはCyA群の同領域と比較して高いTSE活性(90120U/ml)と細胞傷害活性(27.8±4.5%)が検出されたが、PFP活性は2つの群のどのPercoll分画に於いても検出できなかった。精製されたTSEは中性付近(6.557.35)に等電点を有し、pHが8.0で最大活性を示す分子量6万のモノマ-であり、その活性はセリンエステラ-ゼやトリプシンのインヒビタ-によって抑制されたが免疫抑制剤の影響は受けなかった。またカゼイン、フィプロネクチンといった高分子タンパクに対する分解活性は有するものの細胞傷害活性は精製前の活性に比べて低値(5.0±3.8%)を示した。これらの所見より拒絶反応時、レシピエントの脾臓内T細胞には高活性のTSEが産生、誘導されるが免疫抑制下においてはその産生が強く抑制されると考えられる。また精製された分子量6万のTSEは単独では標的細胞に対して細胞傷害活性を示さなかったが、高密度領域に発現される傷害活性を考えるとTSEはPFP以外の未知の攻撃分子(Effector molecule)と強く関連して働きこの分子の補助的な役割を果たしていると推察される。

(1)パ-フォリンインヒビタ-(PーI)の精製ラット血清を濃縮後、研安沈澱を行ない、更にHPLCおよびHydroxy Iapatiteから9にて順次精製を行った。その精製度はHPLCにて22.0/mgであったが、Hydroxy Iapatiteカラムにより38.3u/mgと精製を重ねるにつれて、PーIの力価が強くなった。その推定分子量は、SDSゲル電年泳動で500KDであるモノマ-であることが明らかとなったが、これはHPLCカラムの465KDのピ-クに一致した(2)PーIの機能的検討パ-フォリンによる細胞傷害性を次の二段階で検討した。1)結合反応への影響:PーIはパ-フォリンの膜結合を5Vg/mlの濃度以上で100%抑制した。2)孔形成反応への影響:PーIはパ-フォリンの孔形成を2.5Vg/mlの濃度にて抑制したが、5Vg/ml以上の濃度においても約20%抑制しか得られなかった。(3)PーIによる移植腎生着への延長効果LEWラットをレシピエントとし、BNをドナ-とした同種腎移植術を行い、PーIを術後7日間静脈内投与したところ、2mg/kg/day投与群では14.5±2.5日、4mg/kg/day投与群では、22.9±7.2日と無処置コントロ-ル群の7.9±1.7日に比較して、有意に生着日数の延長が認められた。また合併症も無かった。これらのことより、精製されたPーIは移植腎の生着日数延長効果を有することが明らかとなった。
計算機誤差の影響を受けない頑強な形状モデリング

形状モデリングシステムにおいて,計算機誤差によるモデリングの不安定さを解消し,頑強なシステムとするため,まず,面ベースデータ構造を導入して多面体に対するアルゴリズムを確立し,これを曲面立体に拡張した.多面体に関して開発したアルゴリズムでは,幾何と位相で矛盾した判定が行われるのは点,線,面などの幾何要素が近接し退化したケースで起こりやすいと考え,この一致判定を平面方程式よりなる行列式を用いて得られる四面体の最小高さを評価基準として判定した.これを組み合わせることにより,頂点,稜線,面同士の一致パタンの判定法を導いた.頂点一致部では,交差する面分に対するセクタテストを実施して次の干渉線を求め,大域的情報より立体間の干渉処理(集合演算,フィーチャ演算)により位相情報を決定した.この結果,4面以上の面が集まる頂点部での誤差による曖昧形状について,誤差の累積を押さえ位相的な整合性を管理するため,微小面を作らない木構造として局所位相構造を決定するアルゴリズムを開発した.曲面立体では,四面体の最小高さを行列式で計算できず,3面でできる交点より第4面に垂線を下ろしこの距離で判定することや,面同士が接触したり交線が境界線と接する場合を考慮することが必要となる.このため,3面交点計算,点より面への垂線計算,面間の距離が極値となる点の計算,交線と境界線との距離が極値となる点の計算のアルゴリズムを開発し,これらを組み合わせることにより退化のケースの判定法を導いた.退化の場合には,誤差のため干渉線が閉じたループとならないことが発生し,この検出と接続法を検討した.また,干渉計算結果で誤差により曖昧となる領域については,多面体の場合と同様に局所位相構造を決定する方法を示した.今後は,これらのアルゴリズムに基づいてシステムを作成し,頑強性の確認を実施していく.形状モデリングシステムにおいて,計算機誤差によるモデリングの不安定さを解消し,頑強なシステムとするため,まず,面ベースデータ構造を導入して多面体に対するアルゴリズムを確立し,これを曲面立体に拡張した.多面体に関して開発したアルゴリズムでは,幾何と位相で矛盾した判定が行われるのは点,線,面などの幾何要素が近接し退化したケースで起こりやすいと考え,この一致判定を平面方程式よりなる行列式を用いて得られる四面体の最小高さを評価基準として判定した.これを組み合わせることにより,頂点,稜線,面同士の一致パタンの判定法を導いた.頂点一致部では,交差する面分に対するセクタテストを実施して次の干渉線を求め,大域的情報より立体間の干渉処理(集合演算,フィーチャ演算)により位相情報を決定した.この結果,4面以上の面が集まる頂点部での誤差による曖昧形状について,誤差の累積を押さえ位相的な整合性を管理するため,微小面を作らない木構造として局所位相構造を決定するアルゴリズムを開発した.曲面立体では,四面体の最小高さを行列式で計算できず,3面でできる交点より第4面に垂線を下ろしこの距離で判定することや,面同士が接触したり交線が境界線と接する場合を考慮することが必要となる.このため,3面交点計算,点より面への垂線計算,面間の距離が極値となる点の計算,交線と境界線との距離が極値となる点の計算のアルゴリズムを開発し,これらを組み合わせることにより退化のケースの判定法を導いた.退化の場合には,誤差のため干渉線が閉じたループとならないことが発生し,この検出と接続法を検討した.また,干渉計算結果で誤差により曖昧となる領域については,多面体の場合と同様に局所位相構造を決定する方法を示した.今後は,これらのアルゴリズムに基づいてシステムを作成し,頑強性の確認を実施していく.形状モデリングシステムにおいて,計算誤差によるモデリングの不安定さを解消し頑強なシステムとするための研究を行い、以下の成果を得た。1.多面体に対する面ベースのデータ構造の導入新しいCAD/CAMシステムの枠組みとして,設計者の意図や生産における形状の特性を表現するために,面の名前で管理するテーブル形式のデータ構造を考案し,システムとして構築した。精度管理の基礎データは平面の方程式とし,誤差を含む頂点データは使用しない。面,稜線,頂点の一致テスト立体同士の集合演算において,交差した形状の面,稜線,頂点が一致しているかや,交点が面や稜線の内部にあるかの判定を,演算順序によらないように四面体の最小高さとする方法を新たに確立した。これを用いて幾何要素が一致した場合の交差パタンを明らかにするアルゴリズムを開発した。曖昧部の局所位相構造の決定多数の面が交差する頂点回りの位相構造を,その周辺の大域構造(面の並びと稜線の凹凸)より決定するアルゴリズムを開発した。これにより,数値計算誤差のため曖昧形状となる部分の位相を一意に決定することができる。今後は,多面体に対する処理を自由曲面を含む曲面立体に拡張し,高精度な内外判定法の研究を実施する。形状モデリングシステムにおいて,計算機誤差によるモデリングの不安定さを解消し,頑強なシステムとするため,平成6年度に確立した多面体に対するアルゴリズムを曲面立体に拡張し,以下の成果を得た.多面体に関して開発したアルゴリズムでは,幾何と位相で矛盾した判定が行われるのは点,線,面などの幾何要素が近接し退化したケースで起こりやすいと考え,この一致判定を平面方程式よりなる行列式を用いて得られる四面体の最小高さを評価基準として判定した.これを組み合わせることにより,頂点,稜線,面同士の一致パタンの判定法を導いた.頂点一致部では,交差する面分に対するセクタテストを実施して次の干渉線を求め,大域的情報より立体間の干渉処理(集合演算,フィーチャ演算)により位相情報を決定した.

この結果,4面以上の面が集まる頂点部での誤差による曖昧形状について,誤差の累積を押さえ位相的な整合性を管理するため,微小面を作らない木構造として局所位相構造を決定するアルゴリズムを開発した.曲面立体では,四面体の最小高さを行列式で計算できず,3面でできる交点より第4面に垂線を下ろしこの距離で判定することや,面同士が接触したり交線が境界線と接する場合を考慮することが必要となる.このため,3面交点計算,点より面への垂線計算,面間の距離が極値となる点の計算,交線と境界線との距離が極値となる点の計算アルゴリズムを開発し,これらを組み合わせることにより退化のケースの判定法を導いた.退化の場合には,誤差のため干渉線が閉じたループとならないことが発生し,この検出と接続法を検討した.また,干渉計算結果で誤差により曖昧となる領域については,多面体の場合と同様に局所位相構造を決定する方法を示した.今後は,これらのアルゴリズムに基づいてシステムを作成し,頑強性の確認を実施していく.
高温超伝導体中の相変態の電顕内その場観察

目的:高温超伝導体YBa_2Cu_3O_7-xは、低温では超伝導性を持つ斜方晶(o)、高温では超伝導性をもない正方晶(t)構造である。相変態界面の構造は、斜方晶/正方晶(o-t)変態の構造を知るうえで重要である。そこで高分解能電子顕微鏡法を用いて相変態過程のその場観察を行なった。方法:YBa_2Cu_3O_7-X焼結体より、イオンミリングにより電顕試料を作成した。この試料を雰囲気試料室(本年度購入)を備えた電子顕微鏡中で加熱し斜方晶/正方晶変態を起こさせ、その過程を高分解能電子顕微鏡法を用いてその場観察した。結果:試料は、常温では多数の双晶構造を持つ斜方晶であった。試料を加熱すると、250°C付近から双晶が消失しはじめ、約300°Cで全体が正方晶になった。冷却過程では、250°C付近から双晶の再成長が観察され、約200°Cで全体が斜方晶なった。斜方晶・正方晶界面において、不連続な界面や転位などの欠陥が観察されなかった。このことより、この2相は完全に整合な相界面を形成していることが推測される。また、変態温度は加熱冷却を繰り返すと、低下する傾向が見られた。また、高分解能電子顕微鏡観察結果から、格子定数a/bの変化を斜方晶/正方晶界面の両側における(100)面と(010)面格子縞間の角度θの変化より求めたところ、斜方晶相と正方晶相の界面を横切る部分で、a/b値は急激な変化を示さず、約50nmの幅をもって緩やかに減少していることが分かった。このYBa_2Cu_3O_7-xの斜方晶/正方晶間の相界面の高分解能電子顕微鏡観察結果をBaTio_3中の立方晶相と正方晶相間の相界面について提唱されたモデルと比較して考察した。
二光子高速レーザ顕微鏡を用いた洞房結節細胞間シグナリングの画像化

不整脈の原因において洞房結節の変化が占める割合は大きい。しかし、多数の結節細胞がお互いにどのように関与して一つのリズムが生まれてくるかなど洞房結節には未だ解決されていない問題が数多く残っている。それは多数の細胞が三次元的構造をもって配列し機能を営んでいる組織をそのまま生体に近い状態で観察する方法がこれまでなかったことに起因する。これを解決するため、従来のレーザ走査顕微鏡に生きた組織を通過しやすい近赤外域のレーザによる二光子励起を組み込み、これまで観察することが困難であった生きた組織をそのまま観察できる装置を作ることを本研究の目的とした。以上の目的に沿って、高速性に優れたタンデム走査を採用し、ニポウデスクには明るさが求められるためマイクロレンズアレイを組み込んだものを使用した。蛍光は高感度イメージインテンシファイヤ付きのCCDカメラで捉えた。このシステムに近赤外域レーザによる二光子励起を組み込み、二光子励起や高速での観察適した蛍光プローブの選択と染色方法の開発、さらに効率の良い光路系の構築を検討した。二光子励起に用いたのはモードロック・チタニウム・サファイアパルスレーザである。また、効率よく励起される蛍光プローブの選択し負荷条件を検討した結果、ランゲンドルフ灌流した心臓の心室筋をこれまで以上に明るく染色することが可能となった。その結果、まだ十分な解像度は得られていないものの、心臓内における[Ca2^+]i動態をビデオレートで観察でき、カルシウム波が細胞内を伝播していく様子や興奮収縮連関時の[Ca2^+]i動態を捉えることができた。本研究が提案した方法によって、これまで困難であった厚い組織や細胞塊においても断層像がとれるようになり、洞房結節でのリズム生成をはじめ生命現象解明の基礎的技術を提供できた。洞房結節の数十万のペースエーカー細胞から一つのリズムが生まれる機序については未知の状態である。それは多数の細胞が三次元構造を作り機能を営んでいる組織をそのまま観察する手法がなかったことに起因する。本研究の目的は、生体を通過しやすい近赤外域レーザによるに光子励起を目指したレーザ顕微鏡に高速走査に優れたマルチピンホール式走査装置を組み込み、高い空間・時間分解能で観察できるシステムを得ることである。そこで今年度は小さな穴を多数開けた円盤を共焦点の位置に置き、照明系スポットと受光系ピンホールの役目をさせるマルチピンホール式走査型の共焦点顕微鏡システムを構築するとともに、二光子励起で得られる蛍光は微弱であることが予想されるため、高速度CCDカメラに適した極めて高感度のイメージインテンシファイア及びニポウデスクの回転数に応じてCCDカメラのフレームレートを変化させる必要があるため外部トリガに追従できフレームあたり4から8ミリ秒の高速度で観察可能なCCDカメラを組み込み調整した。このシステムを使用して以下の実験を行った。若年成獣ラットを麻酔状態に導入されたのを確認してから胸腔を開き、心臓を素早く摘出、灌流装置を大動脈にカニュレーションする。fluo-3/AMを負荷後2、3-Butanedione 2-oximeを含む4.5mM Ca^<2+>Tyrode液を灌流した後、心臓をチャンバーに固定、心電図及びペーシング用ワイヤを装着し観察する。心臓内に生じたカルシウム波が細胞内を伝播していく様子を、ビデオレート(30フレーム画像/秒)で連続したデジタル画像として観察できた。数十万のペースメーカ細胞からなる洞房結節から統一されたリズムが生まれる機序は不明である。この検討を可能とするため、多数の細胞が三次元構造を作り機能を営んでいる組織をそのまま観察できる顕微鏡システムの開発を試みた。

生体を通過しやすい近赤外域レーザによる二光子励起を目指したレーザ顕微鏡に高速走査に優れたマルチピンホール式走査装置を組み込み、高い空間・時間分解能で観察できるシステムを試作した。照明系スポットと受光系ピンホールの役目をさせる小さな穴を多数開けた円盤を共焦点の位置に置きこれを回転させることによって時間分解能の点で優位にあるマルチピンホール式走査型の共焦点顕微鏡システムを昨年度に組み立てた。さらに、二光子励起で得られる蛍光は微弱であることが予想されるため、高速度CCDカメラに適した極めて高感度のイメージインテンシファイア及びフレームあたり4から8ミリ秒の高速で観察可能なCCDカメラを組み込み調整した。本年度はこのシステムに近赤外域レーザによる二光子励起を組み込み、二光子励起であることや高速での観察を目的としているため、適当な蛍光プローブの選択と染色方法の開発、さらに効率の良い光路系の構築を検討した。今回二光子励起に用いたのはアルゴンイオン・レーザによってポンピングされるモードロック・チタニウム・サファイアパルスレーザであり、これによって効率よく励起されるカルシウム蛍光プローブはfluo-3であった。また、ランゲンドルフ灌流した心臓にこの蛍光プローブを負荷するときの温度や濃度などを検討することによって心室作業筋をこれまで以上に明るく染色することが可能となった。その結果、まだ十分な解像度は得られていないが、心臓内に生じたカルシウム波が細胞内を伝播していく様子を、ビデオレート(30フレーム画像/秒)で連続したデジタル画像として入力することができた。
反応性イオンエッチング法によるポリマー表面のモフォロジー制御とその応用

本研究では,ポリマー基板の表面形態を平滑面からグラス表面まで制御できる反応性イオンエッチング法を開発し,表面形態がマイクロマスク濃度に依存するメカニズムを解明した。本技術にコロイダルリソグラフィを応用し,配列した微粒子をエッチングマスクとして用いることにより,マイクロ・ナノ構造アレイの形成技術を開発した。更に,円錐アレイ構造を用いたプロテインチップの試作を行い,微細構造がタンパク質検出に有効であることを示した。ポリマーに,サブミクロンオーダの微細構造を精密に構築することで,表面の濡れ性や吸着性を制御でき,マイクロ流体デバイスの複雑な流体制御や生体高分子の高感度分析への展開が可能になる。磁場支援型エッチング装置を用い,アクリル基板を75mol%O_2-CF_4ガスでプラズマ処理したところ,1.5Pa以上の高圧下でナノグラスが形成されることを見出したが,そのメカニズムについて,SEM-EDXにより調査した。0.5Pa以上の圧力下では,ステージ材質であるアルミが検出され,アルミとナノグラスの位置が一致することから,ナノグラスが金属クラスターによるマイクロマスクで形成されることを解明した。また,0.2Pa以下では未処理のアクリル基板に匹敵する平滑加工面が得られたが,この表面にはアルミが検出されず,金属クラスターが高エネルギーイオンにより除去されていることが分かった。ナノグラスがマイクロマスクに因るものであるという知見から,微粒子をエッチングマスクに用いたナノ構造アレイ形成法を着想した。アクリルとエッチング速さの近いポリスチレンは,円錐アレイ構造の形成に適しており,エッチング速さが大きく異なるシリカにおいては,高アスペクト比円柱構造が容易に加工できることを明らかにした。粒径0.5μmのポリスチレン微粒子を用いた場合,直径300nm,高さ1μm(アスペクト比3.3)の円錐アレイ構造が形成され,直径3μmのシリカ微粒子を用いたとき,直径2.8μm,高さ12μm(アスペクト比4.3)の円柱アレイ構造が得られた。更に,幅1mm,深さ15μmの直線流路を平滑加工条件で形成したアクリル基板について流路の一部をステンシルマスクにより露出させ,グラスサーフェイスの形成条件でプラズマ処理することにより,直径300nm,高さ3μmのグラスサーフェイスを局所に持つマイクロ流路を形成することが可能になった。アクリル基板及びPFA基板の反応性イオンエッチングに,直径0.5μmから3.0μmのポリスチレン微粒子及びシリカ微粒子をエッチングマスクとして用いた場合の,エッチング形状のエッチング時間依存性について評価を行った。ポリスチレン微粒子は,基板とエッチング速さが近いため,円錐台,円錐の形成に適していた。アクリル基板においては,全ての微粒子について,アスペクト5以上,PFA基板についてはアスペクト比10以上の円錐アレイを形成することが可能になった。一方,シリカ微粒子はエッチング速さが極めて遅いため,円柱構造の形成に適していた。アクリルにおいては,アスペクト比3以上,PFAについては6以上の円柱アレイを形成することができた。アクリル基板上の大面積に微粒子を配列する手法として,マイクロモールディング法を採用した。高さ5μm,幅30μm500μmの直線流路を形成したPDMSダイアフラムをモールドに用い,アクリル基板上に直径3.0μmのポリスチレン微粒子を1mm以上の長さで単層配列することが可能になった。移流集積法により,直径3mmの領域に直径3.0μmのポリスチレン微粒子を単層配列させたアクリル基板について,円柱から円錐までの形状を形成し,純水に対する濡れ性と可視光に対する透過特性について評価を行った。濡れ性は,アクリルが親水材料であるにも関わらず,濡れのピン留め効果により,エッチング時間に比例して接触角が増加する現象を見出した。透過率については,5分のエッチング時間までは,母材に近い透過率を示し,それ以後は,微細構造の側壁粗さに起因して,エッチング時間の増加に従って,減少した。マイクロ流体素子の基材として期待されるポリマー基材上に,サブミクロンオーダーの微細構造を精密かつ局所的に構築できれば,吸着性や濡れ性を制御でき,複雑な流体制御や機能性タンパク質を利用した高感度分析への展開が可能となる。本研究は,ポリマーの表面モフォロジー制御を可能とする新規な反応性イオンエッチング法を提案し,そのメカニズムを解明することにより,ナノからサブミクロンオーダーの微細構造を形成する手法を開発し,さらにそれを流体チップ製造技術に発展させ,プロテインチップへの応用例を提示し,この加工法の優位性を示すことにある。本年度は,撥水特性を持つPFA基板上にシリカを成膜し,PS微粒子をΦ3mmの範囲で単層配列する手法を開発し,これをエッチングマスクとして加工することにより,円錐アレイ構造を形成することが可能になった。この円錐アレイの接触角は,156°の超撥水性を示し,微細構造を形成することで濡れ性を劇的に改善できることを明らかにした。

また,PMMA基板上にPSコートしたシリカ微粒子をマイクロモールディング法により単層配列させ,それをエッチング加工したところ,PSコートの膜厚の2倍を間隙幅(0.6μm)とするマイクロピラーアレイ構造を形成することができた。次に,マイクロモールディング法で円錐アレイ構造を形成したアクリル基板と,直線マイクロ流路と液体の入出力口を形成したPDMSメンブレンを用い,マイクロ流体チップ製造技術へと発展させた。最後に,このチップをタンパク質の検出用チップとして応用した。金コートした円錐アレイ構造部分に架橋剤(DTSSP)を担持させ,蛍光プローブ付タンパク質(BSA)を検出したところ,円錐アレイ構造のないチップに比して,2倍程度の蛍光強度を得ることができた。これにより,微細構造がプロテインチップとして有用なツールとなりうることを明らかにできた。アクリル基板及びPFA基板について,微粒子の材質と直径が及ぼすエッチング形状の影響について詳細に検討し,アスペクト比の高いナノ構造アレイを形成するプロセスを確立した。また,アクリル基板については,微粒子を大面積で単層配列する手法を開発し,この基板をエッチングすることにより,アクリル微細構造の光学特性ならびに濡れ性を評価することが可能になった。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究について,今後は次の3つの点における推進を考えている。1.ポリマーナノピラーアレイ構造形成プロセスの開発PFA基板上に,微粒子を大面積で配列する手法を確立し,PFAの微細構造アレイについて濡れ性の評価を行う。また,アクリル基板上に,狭間隙の高アスペクト比ピラーアレイ構造を形成するプロセスについて検討する。2.ナノ構造形成プロセスを利用したマイクロ流体チップの開発所望の領域に微細アレイ構造を形成したアクリル基板と,PDMSダイアフラムを用い,試薬の漏洩がないマイクロ流体チップの開発を行う。3.ナノ構造アレイのバイオチップへの応用と評価2で開発したチップを,タンパク質の検出等に応用し,ナノ構造の有無による検出感度の差異について評価する。
カプサイシン、ジンゲロールによる高血圧発症・進展予防とその機序

カプサイシン、ジンゲロールは、少量急性投与した場合バニロイド受容体を介し血管弛緩を伴った血圧低下を生じる可能性があることから、カプサイシンやジンゲロール含有生姜抽出物を腎血管性高血圧モデルラットに一定量継続的に経口摂取させ、血圧及び動脈の形態・機能を観察した。その結果、それぞれの摂取群では血圧上昇抑制とともに動脈の中膜肥厚や弛緩反応低下の緩和が認められ、この種の高血圧に対する発症・進展予防効果が示唆された。唐辛子に含まれるカプサイシン、および生姜に含まれるジンゲロールは、バニロイドレセプター(VR1)を刺激し、知覚神経末端から血管拡張性神経ペプチドを遊離する。我々は先に、ラットへの低濃度のカプサイシン、ジンゲロール点滴静注が、VR1を介したこの神経ペプチドの遊離により血圧を低下させることを観察した。本研究では、腎血管性高血圧(2K1C)ラットにおいて、カプサイシン、ジンゲロールの慢性経口摂取が血圧上昇を抑える可能性について検討した。雄ラットに対照食(CTL)、0,01%カプサイシン添加食(CAP)またはジンゲロールを高濃度に含む生姜抽出物食(GE)をpair-feeding法により5週齢時より7週間経口摂取させ、収縮期血圧(SBP)を測定した。途中6週齢時に各餌群それぞれにSHAM controlと2K1Cを導入した。各餌投与期間終了時、麻酔下平均血圧(MAP)の測定、腹部大動脈を用いたacetylcholine(ACh)・sodium nitroprusside(SNP)のマグヌス法での血管弛緩反応、胸部大動脈の血管壁厚を観察した。その結果、2K1C-CTL群のSBP、MAPはSHAM-CTL群に比べて有意に上昇した(ともにP<0.05)が、2K1C-CAP群、2K1C-GE群ではこのSBPの上昇を有意に抑制(P<0.05)し、さらにMAPを低下させる傾向を示した。マグヌス法において、ACh、SNPによる2K1C-CTL群の弛緩率はSHAM群と比べてそれぞれ有意に低下した(ともにP<0.05)が、2K1C-CAP群は2K1C-CTL群と比べて、AChでは弛緩率の有意な差を示さなかったのに対し、SNPでは弛緩率の低下を有意に緩和した(P<0.05)。つまりカプサイシン食は内皮よりもむしろ平滑筋細胞による弛緩率低下を緩和する可能性があり、このことが血圧上昇抑制につながっている可能性が示唆される。さらに血管壁厚については、血管径/全径比が2K1C群ではSHAM群と比べて有意に増加し(P<0.05)、CAP食はCTL群と比べて、SHAM群、2K1C群に関わらず有意に血管径/全径比を低下させた。なお生姜抽出物食群については、マグヌス法、血管観察各々において、カプサイシン食群と同様の傾向を認めるものの、検体数が未だ限定的でばらつきが大きい為有意差の確認に至らず、現在さらに検討を進めているところである。われわれはラットを用いた過去の研究によって、食品中辛味成分カプサイシンおよびジンゲロールを多量に摂取した場合には血圧上昇につながるが、少量摂取した場合バニロイド受容体を介し、CGRP、サブスタンスPを放出させ、NO活性を刺激して、血管弛緩を伴った血圧低下につながる可能性があるということを急性投与実験において明らかにした。本研究では、それらの知見をもとに、食品中の辛味成分カプサイシン、ジンゲロールを日常的に少量摂取することによって、高血圧の発症・進展を予防することが可能であるか否かを動物実験により検討している。具体的には、正常血圧ラットおよび高血圧モデルラットを用いて、カプサイシン、ジンゲロールの慢性経口投与が血圧および大血管の弛緩性に与える影響を調べているが、平成21年度までの研究によって、一定量のカプサイシン、ジンゲロールの慢性経口投与は、ともに正常血圧モデルラットの血圧には影響を与えないが腎血管性高血圧モデルラットの血圧上昇を抑制すること、またカプサイシンの慢性経口投与は高血圧モデルラットの大血管弛緩性低下および中膜肥厚を抑制することなどを確認している。平成22年度は、ジンゲロールの慢性経口摂取によってもカプサイシンと同様にこの高血圧モデルラットの大血管弛緩性低下や中膜肥厚を有意に抑制することを観察した。さらに腎血管性高血圧モデルラットにおいて、NOS遮断薬L-NAMEの継続的投与が、カプサイシン慢性経口投与による血圧上昇抑制などの効果をほぼ消滅させることを観察したことから、カプサイシン慢性経口投与による効果の機序においても、急性投与の場合と同様にNOが関与している可能性が示された。われわれはラットを用いた過去の研究によって、食品中辛味成分カプサイシンおよびジンゲロールを多量に摂取した場合には血圧上昇につながるが、少量摂取した場合バニロイド受容体を介し、CGRP、サブスタンスPを放出させ、NO活性を刺激して、血管弛緩を伴った血圧低下につながる可能性があるということを、急性投与実験において明らかにした。

本研究では、それらの知見をもとに、食品中の辛味成分カプサイシン、ジンゲロールを日常的に少量摂取することによって、高血圧の発症・進展を予防することが可能であるか否かを動物実験により検討した。すなわち、正常血圧ラットおよび高血圧モデルラットを用いて、カプサイシン、ジンゲロールの慢性経口投与が血圧および大血管の弛緩性に与える影響を調べた。平成22年度までの研究によって、一定量のカプサイシン、及びジンゲロールを高濃度に含む生姜抽出物の慢性経口投与は、ともに正常血圧モデルラットの血圧には影響を与えないが腎血管性高血圧モデルラットの血圧上昇を抑制すること、またカプサイシン、生姜抽出物の慢性経口投与は高血圧モデルラットの大血管弛緩性低下および中膜肥厚を抑制することを観察し、さらに腎血管性高血圧モデルラットにおいてカプサイシン慢性経口投与による血圧上昇抑制などの効果をほぼ消滅させることから、カプサイシン慢性投与による効果の機序においても、急性投与の場合と同様にNOが関与している可能性を示した。平成23年度においては、生姜抽出物のこれらの効果を再確認するとともに、新たにその摂取が高血圧予防のみならず一旦血圧上昇したラットの血圧を下げる、つまり少なくとも初期の高血圧に対して治療的効果があることを観察した。その上でNOの関与を含めたメカニズムの探索を行ったが、年度内においては確定的な結果を得るには至らず、現在も継続して検討を続けているところである。
アフリカツメガエル腺性下垂体の組織細胞構築と神経誘導(阻害)因子の同定

腺性下垂体は前葉と中葉からなる。このふたつの組織は,同じ発生学的な由来を持つにもかかわらず,視床下部からの上位調節の仕組みが大きく異なる。すなわち、前葉細胞は視床下部の神経分泌細胞で作られたホルモンにより,下垂体門脈系の血管を介して調節されている。中葉では,視床下部の神経分泌細胞の軸索が中葉組織まで伸び,直接黒色素胞刺激ホルモン(α-MSH)細胞を調節している。実際,前葉は血管系がよく発達している一方,中葉では血管はほとんどなく,かわりに多数の神経の進入が見られる。したがって,前葉には血管を誘導する因子が,中葉には神経を誘導する因子がある(あるいは逆に阻害因子がある)と考えられる。本研究では,これらの分子を同定をするために,視床下部組織から中葉方向へ神経の軸索が伸びる現象を定量・再現性のあるin vitroアッセイ系の確立を目指した。アフリカツメガエルのオタマジャクシから視床下部の視交叉上核を摘出し、同ステージあるいは成体から下垂体中葉組織片を切り出し,視交叉上核と重ねてコラーゲンゲルの中に埋め込み,並置培養を行った。一定期間培養後、視交叉上核から伸びだした軸索数と長さを顕微鏡下で計測し,神経細胞の成長度合いを観察した。培養条件の検討を行い,前葉と中葉の組み合わせによる違いを観察したが,定量的な解析をするまでには至らなかった。今後さらに培養条件を検討しアッセイ系の確立を行いたい。アフリカツメガエル下垂体中葉細胞の機能特性を解明する一環として,α-MSHの生合成の仕組みをプロオピオメラノコルチンのプロセシングとの関連から調べ,α-MSH合成にはプロホルモン変換酵素であるPC1とPC2が関与していることを明らかにした。すなわち,前葉細胞におけるホルモンの合成・放出は正中隆起に終末する視床下部の神経分泌細胞で作られたホルモンにより,下垂体門脈系の血管を介して調節されている。一方,中葉では,視床下部の神経分泌細胞の軸索が中葉組織まで伸び,直接黒色素胞刺激ホルモン(α-MSH)細胞にシナプスを形成し,α-MSHの合成・放出を調節している。実際,前葉は血管系がよく発達している。中葉では血管はほとんどなく,かわりに多数の神経の進入が見られる。したがって,前葉には血管を誘導する因子が,中葉には神経を誘導する因子がある(あるいは逆に阻害因子がある)という仮説が考えられる。この課題を解決するためには,腺性下垂体組織から神経成長(阻害)因子や血管誘導(阻害)因子を同定し,その分子を顕微鏡下に捉えながら前葉と中葉組織の成り立ちを分子・細胞レベルから再考することが肝要である。本年度は,アフリカツメガエルの視床下部組織と中葉組織を組み合わせ,カエルの水掻きに移植すると,視床下部組織から中葉方向へ神経の軸索が伸びることを示す予備実験を発展させ定量・再現性のあるin vitroアッセイ系の確立を目指した.すなわち,アフリカツメガエルのオタマジャクシから視床下部の視交叉上核を摘出し,同ステージあるいは成体から下垂体中葉組織片を切り出し,視交叉上核と重ねてコラーゲンゲルの中に埋め込み,並置培養を行った。一定期間培養後,視交叉上核から伸びだした軸索数と長さを顕微鏡下で計測し,神経細胞の成長度合いを観察し定量を試みた。