hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
インド洋のホット・スポット火山の活動とその起源に関する研究

その結果、この島の東部と西部では地質構造がやや異なり、火山活動の中心が西部から東部に移動した形跡のあることが明らかになった。岩脈は北東南西方向が卓越していた。溶岩は斜長石や角閃石斑晶に富み、同じ構成物質からなる斑れい岩捕獲岩が所々で能集していた。角閃石斑晶は溶融を受けており、地下に存在すると予想される斑れい岩質沈積岩に由来したものと予想される。この沈積岩は、現在のロドリゲス火山の前に低い部分溶融の程度で生じたアルカリ玄武岩から沈積したものと考えられるので、その起源はホット・スポットないし海嶺がら離れた部分における火山活動と関連したものである。3.IPGPの研究者らと行った火山物理学的研究では、最近約5年間にレユニオン島で起きたやや遠地の地震から火口直下で発生した地震の波を用いてコーダQの解析を行った。コーダQによって現在まで得られた結果として、全体的なコーダQの周波数依存性があることが明らかになっている。ピトン・ド・ラ・フルネ-ズ火山周辺のコーダQは、島弧や衝突帯などの活動地域の値と一致していることが分かった。カルデラの中と外とで系統的に異なった値が得られた地震もあった。またピトン・ド・ラ・フルネ-ズ火山と伊豆大島、三宅島、富士山などの火山の比較研究の一つとして、噴火の時系列解析を行った。噴火の発生時期の集中度を現すクラスター一次元と、噴火の発生要因の自由度と関係するアトラクター次元を求めた結果、クラスター次元に関しては伊豆大島、三宅島に比べてピトン・ド・ラ・フルネ-ズ火山や富士山は噴火時期に比較的偏りが少なく、より単純な過程で噴火のリズムが決まっているということが明らかになった。4.採取した各島の岩石についてはそれぞれ顕微鏡観察用の薄片を作成し、現在、構成鉱物、岩石組織の観察、化学・同位体組成分析、年代測定などを行っている。各島の岩石からかんらん石斑晶を取り出してEPMAで分析した予備的な結果は、分析した試料のすべてがMg#-FeO図ではきれいな直線上に並んだ。ロドリゲスの試料はMg#がやや低いところに分布しており、分化の過程が進行している。ピトン・ド・ラ・フルネ-ズ火山の試料は分化しているものから未分化のものまでの広い範囲を示した。一方でピトン・ド・ネージュ火山の試料は高いMg#を示し、比較的未分化であることを示している。K-Ar法による年代測定結果としてはレユニオン島及びモ-リシャス島の試料に対して数万年から数十万年の値が得られているが、これは各島の地域毎に異なることが予想され、現在更に測定を続けているところである。またSr、Nd、Pb、希ガスなどの同位体比測定のための予備的な分析を行っている。5.本研究においては、平成7年度11月に採取した岩石が分析用の試料として主要な部分を占めているので、それらについての各データが揃った時点で全体的なモデルの構築が可能となる。本年度は、先ず調査地域であるレユニオン島の火山観測所を管轄しているパリ地球物理学研究所を訪れ、火山観測所で得られている地球物理学的データなどに基づく情報を得た。また調査に必要な地形図、地質図等に関しても十分な情報を得ると共に、可能な限りそれらを手にいれることを行った。レユニオン島においては、火山観測所において得られている生データを検討すると共に、各火山の調査に必要なルートに関する情報、ヘリコプターの手配などを火山観測所の所員の協力で行うことができた。レユニオン島全体の火山地形の観察、また車での調査可能なルートを確認するために、ヘリコプターによる空中からの観察を行った。
プロセシングプロテアーゼ,SPC4の構造,活性調節,生理学的基質の同定

SPC4(PACE4以後この名称を使用)は、サチライシン様触媒ドメインを有するCa依存性セリンプロテアーゼ(SPC)である。SPCファミリーは現在7種類がほ乳類で同定され、ペプチドホルモンや分化因子が活性化される際のプロセッシングサイトに見られるRXRR,RXXR,RR,KR等の配列(塩基性アミノ酸対)のC末側を加水分解することから、これらの活性化に関与していると考えられている。分化因子等細胞間シグナリング分子の活性化機構とその調節を解明するためには、各SPCの機能分担、生理学的基質等を明らかにする必要があるが、特にPACE4はその中で最も研究が遅れ、不明な点が多かった。辻らは今までPACE4の組織分布、アイソフォームの生成機構、遺伝子構造について研究を行ってきた。本研究では、PACE4の生理機能を明らかにすることを最終目標として、1:PACE4活性化機構、2:AntisenseRNAによるPACE4の阻害と血清蛋白プロセシングに及ぼす影響、3:PACE4の酵素学的性質と特異阻害剤の開発、4:転写調節、につき研究を進めた。1では、分子内自己活性化によるPACE4活性化機構(業績1)、2では肝臓のPACE4はアルブミン、C4等の前駆体の塩基性アミノ酸対のプロセシングに関与していることを明らかにした(業績2)。3の研究ではCos細胞に遇剰発現したPACE4を免疫的手法により精製し、その酵素学的性質を明らかにした。またPACE4を阻害するα1-antitrypsin変異体の作製を行い、発生過程におけるPACE4の役割の一つはBMP4の活性化であることが判明した。4では、PACE4遺伝子5^`-上流域に存在する複数のE-box配列が正、負のエンハンサーとして機能していることが判明した。E-box配列は、発生過程で細胞分化に重要なbHLH型転写因子が結合する配列であり、本酵素の生理機能を知る上で極めて有用な手がかりが得られた。本年度は,1.SPC4(PACE4)の酵素学的性質の解明,2.接着因子L1のプロセシングとSPC4の関与,3.HepG2培養細胞におけるアンチセンスRNAによるSPC4発現の抑制と分泌タンパクプロセシングに及ぼす影響の3点につき焦点をしぼり,その解析を行った.1の研究では,SPC4を過剰発現するCos細胞の培養液から,分泌された活性型SPC4をSPC4のC末端領域に対するモノクローナル抗体を用いて免疫学的に分離,精製し,特異的にSPC-4活性を合成基質を用いて測定する系を確立した.この方法を用いて基質特異性,阻害剤の効果について明らかにし,第71回日本生化学会大会,ゴードンカンファレンス(Hormonal and Neural Peptide Biosynthesis)で発表した.2の研究は,神経細胞の増殖,分化に重要な役割を有する細胞接着因子L1のSPC4によるプロセシングについて研究したもので,L1はモノマーとして合成された後,塩基性アミノ酸対でSPC4によりプロセスされ二量体になることを明らかにし,国際神経化学会にて発表した.3は,特に血清タンパクの生合成と分泌過程におけるプロセシングへのSPC4の関与を,アンチセンスRNAを用いた実験によって解析したものである.SPC4のアンチセンスRNAを安定発現するHepG2培養細胞の分泌タンパクを放射能で標識後,二次元電気泳動で解析すると,プロアルブミンの増加が認められた.

プロアルブミンは分泌過程でN末のへキサペプチドが除去され,アルブミンに変換後,血中に分泌されるが,今回の結果は,初めて肝臓のSPC4が血清タンパクのプロセシングに関与することを証明した.同じファミリーに属するFurin,PC8についても同様な実験を行い,それぞれアルブミンのプロセシングに関与していることを明らかにし,アルブミンは少なくともSPC4,Furin,PC8によって分担してプロセスされることを示した.この結果も第71回日本生化学会大会にて発表した.また,SPC4の生合成過程の活性化機構についても研究を進めた.本年度は下垂体細胞、神経細胞におけるSPC4(PACE4)の生理学的基質となる前駆体蛋白を同定するため、特にPACE4特異的発現調節機構、及びPACE4特異阻害蛋白の作用機序に焦点を絞り解析を行った。転写調節に関する研究では下垂体由来GH4C1細胞と神経芽細胞種Neuroblastomaを用い、ルシフェラーゼリポータージーンアッセイ、ゲルシフトアッセイによってPACE4遺伝子5'-上流域の転写調節領域を同定した。PACE4遺伝子5'-上流域には、おなじファミリーに属する他のプロテアーゼ遺伝子には見られないE-box配列(CANNTG)が多く存在するのが特徴であるが、これらのE-box(E1-E12)のうち、E4-E9のE-boxクラスターは負の、E10,E11は正のエンハンサーとして機能していることが判明し、PACE4の発生過程における発現変化や中枢神経系での発現分布は、E-boxに結合するbHLH型転写因子により制御されている可能性を示した。更にNeuroblastomaを用いた実験ではbHLH型神経分化因子であるhASH-1によっていPACE4はダウンレギュレーションされることが判明し、神経の分化に関わるTGFβスーパーファミリーに属する因子群の活性化にPACE4は寄与していると推定された。一方血清プロテアーゼインヒビターであるα1-antitrypsinのリコンビナント変異体を作製し、PACE4に対する作用を解析したところ、α1-antitrypsinの活性部位をRXXR,RXRRに換えた変異体はPACE4とアシル結合を介した複合体を作り、その活性を阻害した。RXXR型はツメガエル卵で発現させるとBMP-4の活性化が抑制され発生異常が起こることから、BMP-4の活性化はPACE4により行われることが示唆された。これらの成果は論文発表、及び第72回日本生化学会、6thCGGHシンポジウムで学会発表された。
アルカリ土類酸化物微粒子表面と気体一酸化炭素間の酸素同位体交換機構の研究

本研究では高真空熱処理したアルカリ土類酸化物粉末にCO^<18>ガスを吸着させると昇温脱離ガスにCO^<16>が高い比率で含まれることを発見し,吸着COと酸化物微粒子表面の間の酸素同位体交換機構について次の点を明かにした。1.MgOからのCO脱離ピ-クは約200K,400K,600Kに現われ,それらでの同位体交換率(R=CO^<16>ピ-ク強度のCO^<16>とCO^<18>両ピ-ク強度の和に対する比)は低温ピ-クで0.65,室温以上で0.80.9である。ただしCO^<18>露出量が3000L(1L=1×10^<ー6>Torr.s)を超えるとRは急減し,その減少開始は熱処理温度が低いと早い。一方,電子顕微鏡観察及び回像からは,高い熱処理温度は表面構造の複雑化をもたらすことが分った。2.非経験的分子軌道法によるモデルクラスタ-のエネルギ-計算からは,MgO(001)面点欠陥上ではCOとの酸素交換は起り得ず,Mg(111)面とO(111)面の〈011〉方向ステップ境界上の酸素空格子点で可能であり,そこではCO_3型架橋結合中間種が生成されることを見出した。3.CaO,SrOの場合,CO脱離ピ-クの分布はMgOの場合とやや異るところがあるが、Rの値は同程度である。比較のためTiO_2,ZnO,NiOについてる実験したところ,結晶形の異なる前2者では同位体交換がほとんど起らず(ただしZnO高温ピ-クはR【approximately equal】0.75),岩塩型NcOではアルカリ土類酸化物の場合とほぼ同じRを得た4.以上の結果から,研究課題とした酸素同位体交換は,d軌道の関与によって,あるいはバンドギャップの大小に影響されて起きる過程ではなく,酸化物表面の立体的欠陥サイトでの構造的変化によって起きる過程であると結論した。本研究では超高真空で熱処理したMgO粉末にCO^<16>ガスを吸着させると昇温脱離過程にCO^<16>ガスのピ-クの現れることを発見し、MgO表面と吸着COの間の酸素同位体交換機構について次の諸点を明らかにした。1.O^<16>-O^<18>の交換はCOの3つの主な脱離ピ-ク温度(約200、400、600K)の何れにおいても起きる。2.同位体交換率R(=CO^<16>脱離ピ-ク強度のCO^<16>とCO^<18>の脱離ピ-ク強度の和に対する比)は真空熱処理温度とガス露出量に依存する。1170K5時間処理の試料では3000Lまでの露出量(1L=1×10^<-6>Torr.s)では200Kピ-クはR=0.65、400、600Kピ-クはR=0.80.9であり、これ以上の露出量で急速に減少する。970K処理の試料ではR減少は500Lから始まる。この結果は熱処理温度が低いとき交換活性サイト濃度が低いことを示している。透過型電子顕微鏡観察(JEMー100、京都工芸繊維大学)によれば、970K処理

粉末はNaCL型構造と回折像を示すが、1220K処理粉末にはひげ構造と強い(111)回折線が現れ、1170K処理粉末では回折像の歪みが見られた。3.一方非経験的分子軌道法によるモデルクラスタ-計算から、(001)面上点欠陥へのCO吸着エネルギ-は小さく、同位体交換は起こりえないことが判明した。前項の結果は異種構造境界での活性サイト生成を示唆するので、Mg(111)画と0(111)面の<001>方向ステップ境界に酸素空格子点を含めたモデルクラスタ-について計算した結果、交換に必要な吸着エネルギ-と反応経路を推定することができた。4.以上よりアルカリ土類酸化物表面とCO分子間の酸素同位体交換は次の2過程の連続的な進行によって可能となると結論できる。(1)上記ステップサイトのような低配位酸素原子と酸素空格子点の組み合わされたサイトでのCO_3型架橋結合中間種の生成。(2)上の中間種の異性化によるCO酸素の酸素空格子点への取り込み。本研究では、MgO粒末にCO^<18>ガスを吸着させ昇温脱離時に交換率0.70.95で格子酸素と交換したCO^<16>が現れることを見いだし、前年度までに次のような交換機構を推定することができた。即ち、Mg及びOの各(111)面の〈111〉方向ステップ境界上で低配位酸素原子と酸素空格子点が組み合わされたサイトの分布が考えられ、そこへ飛来したCOとの架橋結合によりCO_3型中間種が生成し、その異性化を通じてCO_<16>が生成される。本年度は上記機構の検証のため、MgO単結晶、CaO及びSrO各粒末に対し同様な吸着脱離実験を行い次の結果を得た。1.MgO単結晶では温度110Kをピ-クとする物理吸着の脱離のみ起こり、酸素同位体交換は起こらない。単結晶表面は大部分(001)型であって上記モデルサイトを存在させる欠陥構造を欠くためと解釈できる。2.CaOではCO^<18>の物理ピ-クは微弱であったがCO^<16>の交換率はMgOの場合同様約0.7であり、500Kを中心とするブロ-ドピ-クでは約0.9であった。SrOでの交換率もほぼ同じであるが物理吸着ピ-クはCaOよりも少し強い。なお比較のためTiO_2、NiO_2粒末についても酸素交換を調べたところ、これらでは低温高温各ピ-クとも交換率は0.10.3程度でアルカリ土類酸化物の場合より小さい。同位体交換率はこれら酸化物のエネルギ-バンドギャップに依存しているとは言えず、このことも上の交換機構を間接的に支持しているといえる。
不均質系アパタイトの合成設計と生体材料への応用

これまでの研究は、均質系の現象に主眼をおいていたが、自然界や生体内でのアパタイトの結晶成長を探求していくと、不均質な現象に気づくことが少なくない。我々は、このような不均質系(heterogeneous)アパタイト生成のメカニズムを物理化学的立場から探求しようと研究を進めて来た。前年度までの研究では、独自に考案した2ステップ方式による合成法を採用し、2層構造を有する2種類のフッ素化アパタイト(H-FAp,F-HAp)の生成を確認し、さらには結晶内に傾斜性を有するBoundary-1essフッ素化アパタイト(FGFAp)の合成手法を確立した。このFGFApの溶解度は、HApに比べて非常に抑制されており、う蝕予防(溶解抑制)の観点からすると非常に好都合である結果を得た。今年度は最終年度でもあり、このシステムをさらに発展させることにより内部は安定な、外部は骨とよく馴染む代謝性を有する傾斜機能性炭酸アパタイトの合成を試みた。ESCAによる表層分析では、各結晶の平均化したデータとは言え、結晶表面から内層に向かって負の炭酸濃度の勾配が観察され、結晶内の傾斜性が示唆された。この粉末試料とアテロコラーゲンとを混合することにより複合体を作成し、ラット頭蓋骨骨膜下に埋入したところ、生体親和性は良好で骨との接合も良好であった。以上この研究を通じ、ハイブリッド型生体材料の合成設計を構築することができた。
加賀太キュウリの苦味果の発生制御に関する研究

加賀太キュウリの苦味物質の本体であるククルビタシンCは、その生合成の中間過程、HMG-CoAからメバロン酸に転換する過程、に作用し、この過程のキー酵素はHMG-CoA reductaseである。また、細胞分裂およびタンパク質合成が活発な果実の初期の発育時期では、HM-CoA reductaseの活性が高まる。先の報告書で、苦味果の発生が高い植物体では、窒素代誘が活発でアミノ酸含量が高いことを明らかにした。これらの結果を考え合わせると、苦味果の発生の高い植物体ではタンパク質合成が活発となる緒果、HMG-CoA reductaseの活性が高まり、ククルビタシンCが多量に生成される結果、苦味が発現するものと推察した。以下、これらの調査を行った。第1番目に、苦味果が多発する、低温下でのあるいは窒素肥料を多く施与した条件下で栽培した株あるいは苦味果が多発する系統の株の葉あるいは苦味のある果実では、タンパク質の含量が大きくなった。第2番目に、苦味果が多発する株、あるいは苦味のある果実ではHMG-CoA reductaseの活性が高くなった。これらの結果から、窒素代謝が活発化する苦味果が多発する条件下では、タンパク質の含量が大きくなり、HMG-CoA reductaseの活性が高くなる結果、ククルビタシンCが多量に生成され、苦味果が多発するものと考えられる。従って、苦味のない高品質の加賀太キュウリを生産するためには、窒素代謝をやや抑制し、タンパク質の含量が大きくならないようにすれば、HMG-CoA reductaseの活性が高くならず、その結果ククルビタシンCの生成が阻害され、苦味果が発生しなくなるものと考えられる、実際栽培では、1)定植時期を遅らせ低温に遭遇さないようにする、2)促成栽培ではビニルハウスを暖房する、3)窒素量を適宜適量施用する、ことが必要と考えられる。苦味のない高品質の'加賀太'キュウリの栽培体系を確立するために,苦味の発現と窒素代謝および苦味物質であるククルビタシンCの生合成に関与する酵素活性について検討した.1.苦味果では無苦味果に比べ,全窒素・アミノ酸態窒素・タンパク質含有率およびHMG-CoAレダクターゼ(ククルビタシンCの合成に関与する酵素の一つ)活性は高かった.2.葉の苦味は上位葉では下位葉より強く,全窒素・アミノ酸態窒素・タンパク質含有率およびHMG-CoAレダクターゼ活性は高かった.3.苦味系統では無苦味系統に比べ,低温条件下で生育するとそうでないものに比べ,また窒素施肥量2倍区では窒素量慣行区に比べ,苦味果の発生率は高く,葉中の全窒素・アミノ酸態窒素・タンパク質含有率およびHMG-CoAレダクターゼの活性は高かった.以上の結果,苦味果,苦味を有する葉および苦味果の発生する株の葉では,苦味のないものに比べて,硝酸還元が活発に行われ,アミノ酸,タンパク質の生合成などの窒素代謝が活発となり,それにともなって苦味物質であるククルビタシンCの生合成に関与する種々の酵素がより多く生成されるために,苦味が強く発現するものと考えられる.現在までに'加賀太'キュウリの苦味果あるいは苦味果の多発する株では,窒素代謝が活発化することを明らかにした.

このことから,苦味果あるいは苦味果の多発する株では苦味物質であるククルビタシンCの合成に関与する種々の酵素がより多く生成されているものと考え,酵素形成に重要であるアミノ酸,タンパク質含量および関連酵素の一つであるHMG-CoAレダクターゼの活性について調査した.(1)無苦味系統と苦味系統の比較:苦味果の発生が高い苦味系統で,下位葉,上位葉中のアミノ酸含量,タンパク質含量はいずれも高かった.HMG-CoAレダクターゼ活性は苦味系統で下位葉,上位葉いずれも高くなった.(2)窒素肥料の影響:慣行区より慣行の窒素施与量の2倍を施与した2倍区で,苦味果の発生は高く,アミノ酸含量は下位葉,上位葉ともに高く,タンパク質含量は上位葉で高くなった.HMG-CoAレダクターゼ活性は2倍区で高くなった.(3)低温の影響:ビニルハウスを加温した加温区より無加温区で,苦味果の発生は高く,葉中のアミノ酸,タンパク質含量は高く,HMG-CoAレダクターゼ活性も無加温区の上位葉では加温区より高くなった.(4)無苦味果と苦味果の果皮の比較:アミノ酸,タンパク質含量は苦味果で無苦味果より高くなった.HMG-CoAレダクターゼ活性は苦味果で無苦味果より高くなった.このように,植物体(葉)内におけるアミノ酸,タンパク質含量が増大すると,苦味物質であるククルビタシンCの生合成に関与するHMG-CoAレダクターゼ活性が高くなり,その結果苦味の発現が促進されるものと考えられる.加賀太キュウリの苦味物質の本体であるククルビタシンCは、その生合成の中間過程、HMG-CoAからメバロン酸に転換する過程、に作用し、この過程のキー酵素はHMG-CoA reductaseである。また、細胞分裂およびタンパク質合成が活発な果実の初期の発育時期では、HM-CoA reductaseの活性が高まる。先の報告書で、苦味果の発生が高い植物体では、窒素代誘が活発でアミノ酸含量が高いことを明らかにした。これらの結果を考え合わせると、苦味果の発生の高い植物体ではタンパク質合成が活発となる緒果、HMG-CoA reductaseの活性が高まり、ククルビタシンCが多量に生成される結果、苦味が発現するものと推察した。以下、これらの調査を行った。第1番目に、苦味果が多発する、低温下でのあるいは窒索肥料を多く施与した条件下で栽培した株あるいは苦味果が多発する系統の株の葉あるいは苦味のある果実では、タンパク質の含量が大きくなった。第2番目に、苦味果が多発する株、あるいは苦味のある果実ではHGG-CoA reductaeの活性が高くなった。これらの結果から、窒素代謝が活発化する苦味果が多発する条件下では、タンパク質の含量が大きくなり、HMG-CoA reductaseの活性が高くなる結果、ククルビタシンCが多量に生成され、苦味果が多発するものと考えられる。従って、苦味のない高品質の加賀太キュウリを生産するためには、窒素代謝をやや抑制し、タンパク質の含量が大きくならないようにすればHMG-CoA rductaseの活性が高くならず、その結果ククルビタシンCの生成が阻害され、苦味果が発生しなくなるものと考えられる、実際栽培では、1)定植時期を遅らせ低温に遭遇さないようにする、2)促成栽培ではビニルハウスを暖房する、3)窒索量を適宜適量施用する、ことが必要と考えられる.
RBL-2H3細胞における即時型アレルギー反応に及ぼす多価不飽和脂肪酸の影響

ラット好塩基球白血病細胞(PBL-2H3細胞)を用いて、細胞の培養条件(脂質栄養条件)の変化によるアレルギー反応への影響について検討を行い、次の結果を得た。1.n-6系多価不飽和脂肪酸としてリノール酸、n-3系多価不飽和脂肪酸としてalpha-リノレン酸を選び、RBL-2H3細胞に取り込ませる条件を検討した。RPMI-1640培地に3%FCSおよび0.2%BSAを含有したMediumを培養フラスコに入れ、細胞がMonolayerとなるまで増殖させた。ここでMediumを除去後、リノール酸、alpha-リノレン酸を添加したMediumに変えて、細胞の増殖に及ぼす影響について調べた。両脂肪酸3mug/ml含有Mediumでは3日後までは細胞の増殖に影響を与えず、その後7日後まで徐々に増殖を阻害し細胞数は7日後で約2/3となった。また、両脂肪酸10mug/ml含有Mediumでは2日後以降著しく細胞増殖を阻害した。なお、両脂肪酸ともエタノールに溶解してMediumに添加したが、エタノールは細胞の増殖に何ら影響を与えなかった。この結果から、脂肪酸3mug/ml含有Mediumを用いて細胞に多価不飽和脂肪酸を取り込ませた。RBL-2H3細胞に多価不飽和脂肪酸を取り込ませた後の細胞の脂質脂肪酸組成を経日的に測定した。リノール酸を取り込ませた細胞は、コントロール細胞に較べてリノール酸は約10倍増加し、これに呼応してジホモ-gamma-リノレン酸が著しく増加したが、アラキドン酸は変動しなかった。また、alpha-リノレン酸を取り込ませた場合にも、細胞はコンスタントにalpha-リノレン酸を取り込み、これに呼応してエイコサテトラエン酸が著増しエイコサペンタエン酸も増加した。さらに、両脂肪酸を取り込ませた細胞は、コントロールに較べてオレイン酸、パルミトレイン酸が減少した。
電子エネルギー損失分光法を用いたフリーラジカルと半導体表面の相互作用の研究

本研究では、半導体デバイスプロセスに用いられる気相-固相反応の中でも、特にシリコン表面におけるラジカルの反応に着目し、高分解能電子エネルギー損失分光(HREELS)装置を用いて、その反応過程を明らかにした。超高真空中で熱清浄化したシリコン表面を原子状水素に晒して作製した水素終端シリコン表面では、分子状酸素による酸化が表面の脱離にともなって進行するのに対して、原子状酸素による酸化は水素の有無に関わらずシリコンのバックボンドに直接吸着することが明らかとなった。この結果から、酸化が進行する際に表面の未結合手が酸素分子の解離サイトとして働くと考えられる。水を飽和吸着させたシリコン表面は未結合手がSi-HおよびSi-OH結合で覆われており、室温における酸素分子の曝露では酸素の吸着は観測されなかった。それに対して酸素原子の曝露では、水素終端面と同様、シリコンバックボンドへの吸着が見られた。この結果は、未結合手を終端することがシリコンの自然酸化を防ぐ本質であることを示している。また、水を飽和吸着させたシリコン表面を原子状水素雰囲気に晒すことにより、表面のSi-OH結合中の酸素原子がシリコンバックボンドへ移動する過程が観測された。この事実は、水素を用いた反応が酸化温度の低温下および酸化過程の制御に対して有効な手段の一つであることを示唆している。
アンモニア酸化反応に関与する新規な金属酵素中の活性点構造とその性質に関する研究

本研究では、硝化細菌Arthrobacter globiformisからのアンモニアモノオキシゲナーゼ、ヒドロキシアミン酸化酵素、亜硝酸酸化酵素の単離精製を試みた。培養に用いたArthrobacter globiformisは、発酵研究所(IFO)より購入した。本菌は、コハク酸ナトリウム、酢酸ナトリウムを炭素源、硫酸アンモニウムを窒素源とし、その他に硫酸マグネシウム、塩化カリウム、塩化カルシウム、塩化銅、塩化鉄、塩化亜鉛を含む倍地において良好な生育を示した。培養は、バッフル付き三角フラスコに上記の培地を仕込み、好気的条件下、30度で行った。培養終了後、遠心分離により菌体を集め、50mM Tris-HCl緩衝溶液(pH8.0)に懸濁する。超音波処理により菌体を破壊した後、遠心分離、超遠心分離を行い可溶性画分を得た。このようにして調製した可溶性画分のアンモニアモノオキシオナーゼ、ヒロドキシアミン酸化、および亜硝酸酸化活性を測定したところ、比較的強い亜硝酸酸化活性が観測された。亜硝酸酸化活性の測定は、電子受容体としてフェリシアン化カリウムあるいは酸化型チトクロームcを用いて行った。アンモニアモノオキシゲナーゼ、ヒドロキシアミン酸化活性は、ほとんど検出されなかった。これは、これらの酸素が酸素に対して不安定であるため、可溶性画分調製段階において失活してしまったのではないかと考えられる。次に、可溶性画分をイオン交換カラムに添加し、亜硝酸酸化酵素の精製を試みたが、現在のところ、精製には成功していない。
アジア太平洋戦争期から国共内戦期の上海紡績業に関する経済史的研究

本研究は、アジア太平洋戦争勃発から国共内戦期にいたる時期(年代でいうと1942-1948年前後)の上海経済と企業経営に焦点を当て、激動の時代において企業家がどのような生き残りを模索しながら経営活動をしていたのか、ということを具体的に明らかにしようという目的を持っている。2018年度は主に、上海を代表する産業であった中国資本綿紡織業のうち、大手企業であった永安紡織印染公司の経営動向に関心をもち、関連史料を集め、分析する作業を行っており、本報告書の記入時点でも継続中である。従来の歴史学では、日本の敗戦による占領地経済の崩壊をもって一つの歴史の画期とすることが多かったが、上海、台北での史料調査で得られた成果をもとに、この時期の企業動向を一企業レベルで連続的にとらえられることができると考えられ、財務諸表の作成・分析を行っている。本研究の1年目から2年目(2018年度)の前半にかけは、両親の介護・他界が連続し、十分な時間を取ることができなかったが、、2018年度の後半には海外において(台北および上海)も文献調査を実施することができた。論文の作成・発表にまではいたらなかったものの、作成の目処は立っていることから(2)を選択した。すでに永安紡織の財務諸表作成の基礎となる史料は入手し、データの分析や他の史料との照合などを継続する。分析時期の始点として、本研究では「アジア太平洋戦争期」から(1941年末)としたが、1937年の日中戦争開戦時期にまでに視野を広げて検証を行う予定である。日中戦争からアジア太平洋戦争期の上海企業についての調査とそのまとめにとり組むとともに、学会報告をおこなった。具体的には・以前入手していた上海の紡績企業・永安紡織の内部史料分析を会計帳簿を中心にすすめた。・上海復旦大学において、戦時期の上海経済に関する学会発表をおこない、参加者と意見交換をおこなった。また、中国における最近の日中戦争史研究、日本占領地研究の動向や昨今進展している一次史料の電子化の状況について、両国の情報交換をおこなった。身内の介護と他界、およびその後の自身の心身の不調が原因で進行が計画よりも遅れている。海外調査の期間短縮や渡航自体の断念もあったが、学会報告や手元にある資料の整理などは継続したので最低限のことは実施したと考えている。夏季休暇を利用して上海へ資料調査へ赴く予定。また、日中戦争史に関する研究会で研究報告を行う予定。当初計画していた出張・調査が延期されたため。また、消耗品が予定より安く購入できたため。2018年5月25日に父が他界しその前後において介護および死後の諸手続き等の負担があり、出張予定ができなかったことが大きい。2019年度において、あらためて海外出張に出向き、文献調査の費用として利用したいと思っている。
キャリア濃度制御に基づく有機トランジスタのデバイス設計とスケーリング則の確立

有機電界効果トランジスタ(OFET)の高性能化に向けて、分子性ドーパントによる電荷ドーピングを活用した新しい素子構造を提案し、デバイスシミュレーション及び実験の両面からその有用性を実証した。また、デバイススケーリング則の確立に向けて、現実のOFETデバイスに必ず存在するキャリア注入障壁(ショットキー障壁)を考慮したデバイスシミュレーションを新たに実施すると共に、単一素子の電気特性のみを用いて、ゲート電圧に依存した接触抵抗やチャネルパラメータ(電界効果移動度など)を分離抽出して評価する方法を新たに考案した。まず、有機電界効果トランジスタ(OFET)の単一素子における電気特性から、ゲート電圧に依存するコンタクト抵抗や電界効果移動度を分離抽出する方法を新規に提案した。OFETにおける接触抵抗やキャリアトラップを考慮した、より正確な動作モデルの構築を行い、素子ばらつきによる評価誤差を回避できる形にした。開発した新手法を用いてOFET素子の評価を行い、スタッガード型の素子構造を有するデバイスに対しては、本手法の適用が原理的に可能であることを示した。更に、ショットキー障壁が存在する現実のOFET素子を想定し、キャリア注入モデルとして熱励起した電子のトンネル注入機構(熱電子電界放出)を取り入れたデバイスシミュレーションを新たに実施した。その結果、OFETでよく見られる電流ー電圧曲線における非線形特性を再現でき、短チャネル化やドーピングによるデバイス特性変化の予測やキャリア注入障壁の評価にも有用である事を示した。また、ケルビンプローブ原子間力顕微鏡による局所表面電位観察を行い、OFETの電極/有機半導体界面に局所電荷ドープ層を設けることでトランジスタ動作中のコンタクト電極近傍の電位降下が著しく減少し、デバイスシミュレーション結果と定性的に一致する結果を得た。以上より、本研究全体の成果として、電荷ドーピングが高性能なOFETデバイスの設計と作製において極めて有効な手段であることを理論及び実験の両面から実証した。また、ショットキー障壁を考慮したデバイスシミュレーションや新規デバイスパラメータ抽出法を考案し、それらの有用性を示すことで、将来のスケーリング則の確立に向けた重要な成果が得られた。有機電界効果トランジスタ(OFET)に対して、従来の「キャリア移動度」や「有機半導体/金属界面」の制御ではなく、「キャリア濃度」制御という新しい視点でのデバイス研究開発を実施した。まず、ボトムゲート・ボトムコンタクト(BGBC)型OFETのコンタクト電極領域における分子ドーピングによってドレイン電流が増加する現象について、デバイスシミュレーションに基づき、キャリア濃度・ポテンシャル・電流分布を詳細に計算し議論を行った。その結果、高濃度ドープ層からOFETのチャネル部へキャリアが供給されることでドレイン電流の増加につながることが示され、研究代表者が以前に見出していた諸現象の起源についての理解を深めることができた。また、異なる有機半導体材料を用いたBGBC型OFETに対してコンタクト領域へのドーピングによるドレイン電流増加を、実験的に確認するに至った。これらの成果により、高濃度キャリア半導体層の導入によって、OFETの最高性能を引き出す汎用的な素子構造・プロセスの決定手法を確立するための重要な指針が得られた。更に、コンタクト領域へのドーピング効果を、原子間力顕微鏡によるOFETチャネル上の表面電位観察によって追跡する実験に着手した。また、有機トランジスタのゲート絶縁膜表面修飾に用いられる高分子絶縁バッファ層に対して分子ドーピングを行う手法を開発し、本手法でデバイスのしきい値電圧制御が可能である事を示すと共に、導入されたドーパントが伝導キャリアに対して与える影響(キャリアドーピングやキャリアトラップ効果)について電気化学的な視点で評価を行った。以上のように、分子ドーピングを積極的に活用した新しいOFET素子構造を提案し、分子ドーピングがデバイス特性制御において極めて有効な手段であることを理論・及び実験の両面から実証した。当初の計画では、平成24年度はOFETデバイスにおける有機半導体のキャリア制御に関する指針を得るための理論・実験研究が主な課題であった。実際にミクロンスケールのチャネル長を有するOFETに対して、高キャリア濃度層の挿入位置とデバイス特性との相関性を実験と理論の両面から明らかにできた点、また、分子ドープされたゲート絶縁バッファ層を有するOFET素子に対して、電界効果移動度・しきい値電圧の変化を詳細に調べ、電気化学的視点からのキャリアドーピング及びキャリアトラップに関する理解を深めることができた点については、概ね研究計画に沿った成果であると言える。また、平成25年度に行う予定であった原子間力顕微鏡を用いたOFETチャネル上での表面電位観察については、既に前倒しで実験に着手している。これらの事由により、本研究課題は概ね順調に進展していると判断できる。平成24年度に得られた成果の適用範囲を拡大すべく、チャネル長がμmからサブミクロンオーダーの短チャネル有機トランジスタに対して高キャリア濃度層の導入を実施する。各種リソグラフィー技術によりソース・ドレイン電極チップを形成した後、その上に高キャリア濃度層を有するOFET素子を作製し、コンタクト抵抗、ショットキー障壁を介したキャリア注入、短チャネル効果などのOFET特有の現象を追跡すると共に、高キャリア濃度層の位置、キャリア濃度及びその他のデバイスパラメータの違いが短チャネルFETのデバイス特性に与える影響を明確にする。また、原子間力顕微鏡を用いた試料表面形状像と表面電位/ドーパント濃度像の同時観察により、OFETデバイスの動作時において、チャネル直上及びその周辺部の表面電位やキャリア濃度の2次元マッピングを行う。

実験結果とデバイスシミュレーションで得られるOFET素子内部の電位/ドーパント濃度分布との比較を行い、チャネル内に存在する有機半導体分子間や分子内でのキャリア移動、チャネル内での局所不純物ドーピングの影響などOFETの動作機構の解明につながる知見を得る。本測定で得られる結果をデバイス作製プロセスにフィードバックさせ、デバイスシミュレーションを通じてOFET素子構造の更なる最適化を図る。最後に、様々なチャネル長、キャリア濃度、酸化膜厚を有するOFETに対する実験結果を集約することで、「有機半導体におけるキャリア濃度制御とシミュレーションにより最適化したデバイス構造を用いることにより、OFETの微細化に対してもデバイス性能を維持できる」ことを示すと共に、短チャネル効果を防ぐためのスケーリング則の確立を目指す。平成24年度は当初の支出予定よりも少ない金額で研究を推進することができた半面、平成25年度は研究計画に沿った成果を挙げる上で当初予定よりも支出が多くなる見込みとなった。まず、OFETの電気特性評価系を充実させるため、微小電流メータを購入する予定である。消耗品費としては、OFET素子作製に必要な試薬類、真空機器メンテナンス用の部品、電極パターン作製用のフォトマスク、金属マスクと各種レジスト類、原子間力顕微鏡測定用カンチレバーなど、頻繁に使用される物品を、研究計画に合わせて適切な時期に購入できるように配慮した。旅費については、国内及び国外での各学会で1、2回の発表を行う予定で、その費用を考慮した。外国旅費については、アメリカまたはヨーロッパで開催される学会に一度、参加する際に必要な渡航費と滞在費を概算している。また、研究の進行状況によって、他の研究グループの研究者または技術者による実験の補助を必要とする場合を想定して、研究補助費(謝金)を計上している。最後に、本研究計画で得られる成果を発表する際の学会参加費や論文投稿料については、その他の費用項目で計上した。
心筋細胞の肥大核におけるエピジェネティック修飾とその病態的意義の探索

本研究では心筋細胞の肥大核におけるDNAメチル化をまずヒトの心筋生検標本にて検討し新機能など病態との関連を調べさらに動物の心不全モデルにてDNAメチル化阻害薬によるエピジェネティック介入を行い心不全に対する治療の可能性を探索することを目的とした。まずヒト心不全における心筋細胞核肥大びおいてエピジェネティック変化(DNAメチル化の頻度と核内分布)を検討し心機能・心筋病理など病態との関連を調べた。すなわち心不全を呈する拡張型心筋症75症例、心不全のないコントロール20症例の心筋生検標本を用いて5-methylcytosine(メチル化DNA)の免疫染色ならびに免疫電顕を施行したところメチル化DNA陽性細胞の頻度が心不全で有意に増加していたが、増加がみられたのは心筋細胞に限定されておりその他の非心筋細胞においては心不全とコントロールで差が見られなかった。免疫電顕ではメチル化DNAの局在はヘテロクロマチンに集中していた。さらにメチル化DNA陽性心筋細胞の頻度は左室リモデリングの程度と正の相関を左室機能と負の相関を示した。次に動物実験にてDNAメチル化の心不全における病態生理学的意義について調べた。モデル動物としてδ-Sarcogycan欠損心筋症マウスを用いた。本動物は繁殖力が弱く実験開始に手間取ったものの最近ようやくDNAメチル化阻害薬投与による生存率の変化を調べることができた。10週令のマウスに5-azacytidine 1 mg/kg/dayを投与したところ、6週後の生存率は無治療群では69%(11/16)に対し治療群で100%(4/4)と有意差は無いものの上昇した。現在治療群の動物数を増やしかつ心筋組織を病理学的並びに生化学的に解析中である。本研究では心筋細胞の肥大核におけるDNAメチル化をまずヒトの心筋生検標本にて検討し心機能など病態との関連を調べ、さらに動物の心不全モデルにてDNAメチル化阻害薬によるエピジェネティック介入を行い心不全に対する治療の可能性を探索することを目的とする。平成28年度は本目的の前半部すなわちヒト不全心における心筋細胞核肥大においてエピジェネティック変化(特にDNAメチル化の頻度と核内分布)を検討し心機能や心筋病理など病態との関連を明らかにする計画のもと研究を遂行した。岐阜大学循環器内科と岐阜ハートセンターにて施行された心筋生検症例287例をサーベイし病態ごとに分類整理した。うち心機能低下例を抽出し、光顕切片にてまず心筋細胞肥大、核肥大、変性、線維化、細胞浸潤等の一般病理学的再評価を行った。次にエピジェネティック変化について、メチル化DNAを抗5-メチルシトシン(5-methylcytosine;5-mC)抗体にて免疫染色中である。電子顕微鏡下での一般的超微形態の再評価は施行中であるが、メチル化DNAの超微形態的局在は予備研究通り免疫電顕により一部の標本で確定、すなわちヘテロクロマチンへの集積を確認した。今後、核肥大の程度ならびにメチル化DNA陽性心筋細胞核の頻度と、病態(心機能ならびに病理変化)との関連について付き合わせが必要であるが、それにはさほど時間は要せず、その後平成29年度計画の動物実験にスムースに移行できる予定である。おおむね研究計画に沿って研究が進んでいる本研究では心筋細胞の肥大核におけるDNAメチル化をまずヒトの心筋生検標本にて検討し心機能など病態との関連を調べ、さらに動物の心不全モデルにてDNAメチル化阻害薬によるエピジェネティック介入を行い心不全に対する治療の可能性を探索することを目的とする。うち心機能低下例を抽出し、光顕切片にてまず心筋細胞肥大、核肥大、変性、線維化、細胞浸潤等の一般病理学的再評価を行い、エピジェネティック変化について、メチル化DNAを抗5-methylcytosine(5-mC)抗体ならびに抗DNAメチルトランスフェラーゼ抗体にて免疫染色を施行した。電子顕微鏡下でメチル化DNAの超微形態的局在は免疫電顕によりヘテロクロマチンへの集積を確認した。メチル化DNA陽性心筋細胞核の頻度と心機能間に負の相関を確認した。平成29年度の後半より動物実験に移行している。δ-Sarcoglycan欠損心筋症マウスを用い詳細な心機能評価ならびに心筋病理評価を行っている。今年度も動物実験を継続し、本モデル動物に対しDNAメチル化阻害薬によるエピジェネティック介入を行う予定である。おおむね研究計画に沿って研究が進んでいる。

免疫電顕ではメチル化DNAの局在はヘテロクロマチンに集中していた。さらにメチル化DNA陽性心筋細胞の頻度は左室リモデリングの程度と正の相関を左室機能と負の相関を示した。次に動物実験にてDNAメチル化の心不全における病態生理学的意義について調べた。モデル動物としてδ-Sarcogycan欠損心筋症マウスを用いた。本動物は繁殖力が弱く実験開始に手間取ったものの最近ようやくDNAメチル化阻害薬投与による生存率の変化を調べることができた。10週令のマウスに5-azacytidine 1 mg/kg/dayを投与したところ、6週後の生存率は無治療群では69%(11/16)に対し治療群で100%(4/4)と有意差は無いものの上昇した。現在治療群の動物数を増やしかつ心筋組織を病理学的並びに生化学的に解析中である。研究計画書に添い、動物実験に移行する。物品費で端数が生じたため。物品費に使用する。
高等学校におけるシステム思考力の育成と形成的アセスメントの可視化

本研究の主目的は,システム思考力の育成である。生徒の学習過程と成果について,形成的アセスメント視点もって評価を行った。今年度を,平成27年度から29年度の3カ年研究の最終年次と位置付けた。対象教科科目は高等学校「生物」および「総合的な学習の時間」で,単元は「生態系と生物の多様性」である。総合的な学習の時間の内容と連動させ,教科横断的な教材となるようにした。システム思考力の育成を図るアセスメントツールとして,因果ループ図(CLD)を取り入れた。個人による活動,グループによるピア・アセスメント,さらにグループによるCLDの作成活動がアセスメントサイクルである。学習過程における自己・相互評価は学習意欲の向上に大きく影響を及ぼしていることが事後の質問紙調査,インタビューの内容から確認された。CLDを学習に取り入れることで,現在学校現場に求められている「深い学び」に繋がる可能性があると考える。今後も他教科でも活用できるような汎用性の高い本質的な問いの設定及びCLDの活用方法の改善に取り組んでいく必要がある。
胎生期の栄養環境による糖尿病の栄養センシング機構の解明とポリフェノールによる制御

本研究では、授乳期に摂取する緑茶抽出物(GTE)の生理的役割を明らかにするために、妊娠期や授乳期に低栄養に曝された母ラットの授乳期にGTEを与え、離乳後の仔ラットで1心臓中のAMP活性化プロテインキナーゼ(AMPK)の活性や炎症に及ぼすGTEの影響、2離乳後に高脂肪食を与えた仔ラットの腎障害に及ぼすGTEの影響を調べた。その結果、1では心臓中のAMPK活性の上昇や炎症細胞浸潤の軽減がみられた。2では高脂肪食摂取により増加した仔ラットのトリグリセリド濃度の低下や腎臓中の炎症細胞浸潤の軽減が認められた。以上から、授乳期に摂取したGTEは仔ラットの代謝や炎症に影響を及ぼすことが考えられた。胎生期や授乳期の低栄養により、成長後の児に糖尿病や肥満が高率に発症することがわかってきた。これまで、茶カテキンは、糖尿病や肥満を改善することが知られている。AMP活性化プロテインキナーゼ(AMPK)はエネルギー代謝に重要なセンサーとしての役割を果たしている。しかし、茶カテキンが成長後の仔ラットのAMPK活性に影響を及ぼすかはほとんど知られていない。そこで、胎生期や授乳期に起因する糖尿病や肥満における茶カテキンの生理的役割を明らかにするために、胎生期・授乳期にタンパク制限を受けた母ラットの授乳期に緑茶抽出物(GTE)を摂取させ、離乳後の仔ラットの糖・脂質代謝に及ぼすGTEの影響を検討した。Wistar系妊娠ラットに20%カゼイン食(C群)あるいは8%食(LP群)を出産まで摂取させた。出産日にLP群の母ラットを3群に分け、授乳期に離乳時まで0%(LPC群)、0.12%(LPL群)または0.24%(LPH群)のGTEを含んだ8%カゼイン食を摂取させた。C群には20%カゼイン食を与えた(CC群)。離乳時に雌性仔ラットから血漿を採取し、血液生化学検査を行い、さらに採取した肝臓中のAMPKの発現や活性をウエスタンブロット法により解析した。なお、雄性仔ラットには、高脂肪食を与えて45週齢まで飼育した。LPC群のグルコース濃度はCC群に比べてわずかに高い傾向がみられたが、LPH群では有意に低値であった。LPC群のインスリン濃度はCC群より低く、LPC群に比べてLPH群は有意に高値であった。肝臓ではLPC群に比べてLPH群のAMPKのリン酸化量は高値であった。これらの結果から授乳期に摂取するGTEは雌性仔ラットの肝臓中AMPKを活性化し、糖や脂質代謝に影響を及ぼすことが示唆された。なお、今後、雄性仔ラットの糖や脂質代謝に及ぼすGTEの影響を評価する。茶カテキン類は、成人や成獣を用いた動物実験で肥満や糖尿病を改善するというが、妊娠期・授乳期の低栄養に起因する糖・脂質代謝異常を軽減するかについてはよくわかっていない。そこで、妊娠期・授乳期に低蛋白食を負荷した母ラットの授乳期に緑茶抽出物(GTE)を摂取させ、離乳から45週齢まで高脂肪食を与えた雄性仔ラットの糖・脂質代謝に及ぼすGTEの影響を調べた。Wistar系妊娠ラットに20%カゼイン食(C群)あるいは8%食(LP群)を与えた。出産日にLP群を3つに分け、0%(LPC群)、0.12%(LPL群)、0.24%(LPH群)のGTE含有8%カゼイン食を授乳期のみに摂取させた。離乳後、仔ラットに通常食(C)または45%脂肪食(F)を与えた。CC-C、LPC-C、LPC-F、LPL-F及びLPH-Fの5群として45週齢まで飼育した。その結果、LPC-F群の血漿中トリグリセリド濃度は、LPC-C群に比べて増加したがLPH-F群では有意に減少した。次にAMP活性化プロテインキナーゼ(AMPK)はエネルギー代謝のセンサーとして知られているので、腎臓中のリン酸化したAMPK量を調べた。その結果、LPC-F、LPL-F及びLPH-Fの3群間では著しい差は見られなかった。脂質異常症は慢性腎臓病の危険因子のひとつなので、血漿中クレアチニン(Cre)濃度を測定した。その結果、LPC-F群のCre濃度は、LPC-C群に比べて増加傾向であったが、LPH-F群では有意に減少した。次に、炎症に関連するシクロオキシゲナーゼ-2の発現量を測定した結果、LPC-C群に比べてLPC-F群で高値であったが、LPH-F群では低値であった。以上から、当初の目的とは異なるが、授乳期に摂取したGTEは、離乳後の高脂肪食による腎障害を軽減するという可能性が見出された。授乳期に摂取する緑茶抽出物(GTE)の生理的役割を明らかにするために、胎生期・乳児期に低栄養に曝された雄性仔ラットの離乳から高脂肪食を負荷して、成長後の1血液生化学検査値に影響を及ぼすか、2AMPKシグナル伝達経路の鍵となる分子の発現や活性を制御するかを検討した。その結果、GTEした摂取した母ラットから産まれた仔ラットの血漿中インスリン濃度の減少傾向がみられた。しかし、腎臓ではAMPKの活性化はみられなかった。

一方、これとは別にGTEを摂取した仔ラットの腎臓で炎症関連酵素の発現量の抑制が認められた。この結果は、授乳期に摂取したGTEは離乳後の高脂肪食による腎障害を軽減するという生理的役割を示していた。なお、離乳直後の3週齢の雌性仔ラットの腎臓ではAMPK及びAktの発現や活性のアップレギュレーションがみられ、その成果を学会発表した。以上から、当初の目的とは異なる結果も得られたが、研究は概ね順調に進展したと判断した。長期にわたる高脂肪食の摂取は、腎臓において炎症や線維化を増強するという。一方、茶カテキン類は、成人や成獣を用いた動物実験で肥満を改善するが、妊娠期や授乳期の栄養環境に起因する肥満を軽減するかについてはよくわかっていない。今年度は、妊娠期および授乳期に低蛋白食に曝された母ラットが授乳期に摂取する緑茶抽出物(GTE)の生理機能を明らかにするために、離乳から高脂肪食を負荷し続けた45週齢雄性仔ラットの腎臓の炎症細胞の浸潤や線維化に及ぼすGTEの影響を検討した。その結果、授乳期にGTEを摂取せず、離乳後に高脂肪食を負荷した群(LPC-F群)では、高脂肪食を負荷しなかった群(LPC-C群)に比べて単位面積当たりの線維化面積率は有意に増加したが、授乳期にGTEを摂取し離乳後に高脂肪食を負荷した群(LPH-F群)では有意に減少した。また、LPC-F群に比べてLPH-F群では、線維化を増強するTransforminggrowthfactor-βの発現量が有意に減少していた。これらの結果は、授乳期に摂取したGTEは高脂肪食を摂取して拡大した線維化を軽減することを示していた。また、LPC-F群に比べてLPH-F群では、線維化の進展に寄与するマクロファージの陽性数や炎症性サイトカインの1つであるTumor necrosis factor-αのmRNA量が有意に減少した。これらのことは、授乳期に摂取したGTEは腎臓の炎症を抑制することを示していた。以上から、当初の目的とは若干異なるが、授乳期に摂取したGTEは腎臓の炎症や線維化を軽減することが示唆された。肥満の発症では、エピジェネティクスな働きが関与しているという。今後、妊娠期や授乳期に低栄養に曝された仔ラットに生じる肥満においてGTEがエピジェネティックな制御にどのような影響を及ぼすかを明らかにする必要がある。本研究では、授乳期に摂取する緑茶抽出物(GTE)の生理的役割を明らかにするために、妊娠期や授乳期に低栄養に曝された母ラットの授乳期にGTEを与え、離乳後の仔ラットで1心臓中のAMP活性化プロテインキナーゼ(AMPK)の活性や炎症に及ぼすGTEの影響、2離乳後に高脂肪食を与えた仔ラットの腎障害に及ぼすGTEの影響を調べた。その結果、1では心臓中のAMPK活性の上昇や炎症細胞浸潤の軽減がみられた。2では高脂肪食摂取により増加した仔ラットのトリグリセリド濃度の低下や腎臓中の炎症細胞浸潤の軽減が認められた。以上から、授乳期に摂取したGTEは仔ラットの代謝や炎症に影響を及ぼすことが考えられた。初年度では、胎生期・授乳期に低栄養に曝された仔ラットの成長後の糖や脂質代謝における茶カテキンの生理的役割を明らかにするために、授乳期に摂取する茶カテキンは、1血中のグルコースやインスリン濃度に影響を及ぼすか、2哺乳類ラパマイシン標的タンパク質(mTOR)/Akt/AMPKシグナル伝達経路の鍵となる分子の発現や活性を制御するかについて検討した。これまで、離乳直後の雌性仔ラットから採取した血漿を用いて血液生化学検査を終え、肝臓や腎臓を用いて、糖や脂質代謝のシグナル伝達経路において鍵となるAMPK及びmTORの発現や活性についてはウェスタンブロット法により順調に解析している。