hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
抗炎症剤による消化管粘膜障害の機構解明:フリーラジカルによる細胞障害

HPRとの反応でピロキシカムのスペクトルは著しく変化し、ピロキシカムラジカルのESRスペクトルは直接的には検出できなかったものの、GSH存在下ではグルタチオニルラジカルが容易に検出できた。好気的条件下でADHの阻害が顕著に現れるので、おそらく、ピロキシカムペルオキシラジカルまたはO_2-あるいはその両方がADHのSH基を酸化して不活性化を引き起こしているものと考えられる。以前、インドメタシンを用いて、インドメタシンラジカルと過酸化水素が反応してO_2-が生成することを示したが、ピロキシカムの場合もインドメタシンの場合と同様に、ピロキシカムラジカルと、過酸化水素の反応でO_2-が生成しているものと考えられる。(2)一方、メフェナム酸の場合は、ピロキシカムの場合とは異なって、好気的及び嫌気的条件下において酵素の不活性化に差が現れないので、HRPによって活性化されたメフェナム酸が直接クレアチンキナーゼを攻撃して不活性化を引き起こしているものと考えられる。おそらく、2つのフェニル基にはさまれたイミノ基が酸化されてイミノカチオンラジカルとなって、酵素のSH基を攻撃して不活性化を引き起こしているものと考えられる。これまでに、ペルオキシダーゼによって抗炎症剤は1電子酸化されることによって活性化されてラジカルとなり、それによってさまざまな障害が誘発されてくることを明らかにしてきた。しかしながら、抗炎症剤の構造が多様であるように、フリーラジカルの発生を介した障害の機構は、各抗炎症剤で非常に異なるものであった。2003年度までにインドメタシン、フェニルブタゾン、メフェナム酸について明らかにしてきたので、2004年度は抗炎症剤としてピロキシカム及びアスピリンの場合について検討した。アスピリンは生体中ですみやかにサリチル酸に分解されるので、サリチル酸を用いて検討した。これまでのところ抗炎症剤による各種酵素の阻害には、酸素が関与する場合と、酸素が関与しない場合があることが明らかになってきた。ピロキシカムの場合は、酸素が関与する例であり、サリチル酸の場合は酸素が関与しない例になる。それぞれの場合のユニークな点について、以下にのべる。(1)ピロキシカムの場合ピロキシカムは酸素がある場合により広範な障害を誘発するので、ペルオキシルラジカルが主として障害を引き起こすものと考えた。しかしながら、ピロキシカムによるアルコール脱水素酵素(ADH)の阻害は、Superoxide dismutase(SOD)がきわめて高い防御効果を発揮した。SODによる防御作用はインドメタシンによる脂質過酸化の場合においても観察された。いずれの場合においてもスーパーオキシドを介して障害が起こっていることを示している。ピロキシカム(P)の作用機構として、下に示すようにペルオキシラジカル(POO・)と過酸化水素が反応して発生したスーパーオキシドによっているものと考えた。(2)サリチル酸の場合サリチル酸の場合は酵素としてクレアチンキナーゼ(CK)を用いた。ペルオキシダーゼによって活性化されたサリチル酸は、これまでに調べた抗炎症剤と同様に、酵素SH基を酸化してCKの不活性化を引き起こした。
触媒電極表面におけるイオンの電荷交換の高効率化

本研究の目的は、触媒材料表面に正イオンを入射した際に電荷交換によって脱離する負イオンのエネルギー分布の精密測定を行うとともに、表面反応の詳細を議論することを通じて、負イオン生成の高効率化を行うことである。平成28年度は、イオン銃および静電フィルターと磁気フィルターを備えた負イオン数測定系を構築した。ヘリウム正イオンビームを試料表面に入射させ、表面から脱離した2次生成物から負イオンのみを取り出し、その数およびエネルギー分布の精密測定を行うことに成功した。本技術を用いてアルゴンイオンを照射した二硫化モリブデンの表面物性の変化を測定した結果を論文として発表した。平成29年度は、試料表面の仕事関数測定系を構築した。試料表面に波長180400nmの光を照射し、試料に流れる電流値の変化から仕事関数を算出した。さらに銀基板への水の吸着量を調整して仕事関数を変化させた場合の負イオン生成量を計測した。結果として仕事関数が低くなるほど負イオン生成量が増加することが確認できた。以上の成果を10月につくば市で開催された国際会議において発表した。また、平成29年度から最終年度にかけては、表面反応の実際を知るため、銀基板表面に水分子が吸着した系について第一原理計算を行った。基板表面とヘリウムイオンとの近接系で生成される共鳴状態を通して基板から電子が供給され、負イオンが生成されることが分かった。基板表面に水分子層が存在する場合に負イオン生成量が低下するという実験結果は、基板の波動関数の遮蔽によるものであることを明らかにした。最終年度はさらに計算を進めて水分子が吸着した場合の銀基板のエネルギー状態などについて詳細な議論を行い、ヘリウム原子と銀基板とが作る共鳴状態の生成メカニズムを明らかにすることができた。以上の結果を国際会議で発表し、さらに学術雑誌に投稿中である。今日、半導体製造過程や核融合プラズマにおいて高出力の負イオン源が不可欠となっている。負イオンはプラズマ中の体積生成過程および表面生成過程により生成される。このうち表面生成過程は、専ら仕事関数の低いアルカリ金属試料表面に正イオンを照射することにより負イオン生成を行い、小型の装置で十分な量の負イオンが生成できるという利点を持つ。本研究は、触媒電極表面に正イオンを入射させ、荷電交換によって脱離する負イオンのエネルギー分布の精密測定を行うとともに、表面反応の詳細を議論することを通じて、負イオン生成の高効率化を行うことを目的とする。平成28年度は、イオン銃を備えた装置を建造し、低仕事関数の試料表面から脱離した2次生成物の量とエネルギーの精密測定系の開発を行った。本装置を用いてアルゴンイオンを照射した二硫化モリブデンの表面物性の変化をラマン分光法を用いて評価した結果を論文として発表することができた(S. Bae他、Phys. Rev. Applied 7, 024001 (2017))。試料表面と荷電粒子検出器の間に静電フィルターおよび磁場フィルターを設け、負イオンのみを弁別可能にした上で負イオン量の測定を行った。さらに試料表面の仕事関数測定系を構築した。試料表面にキセノンランプから放出される波長180400nmの光を照射し、試料に流れる電流値の変化から仕事関数を算出できることを確認した。銀薄膜への水の吸着量を変化させて仕事関数を制御し、同時にヘリウム正イオンを試料表面に入射させ、脱離して出てきた負イオンの量を計測した。仕事関数と負イオン検出量との対応をとったところ、仕事関数が低くなるほど負イオン生成量が増加する結果が得られた。以上の実験により、負イオン生成量と仕事関数の相関を明らかにすることができた。実施計画段階で計画していた以下の3項目について述べる。(1)イオンカウントシステム改良について:開口径が広く応答の速いマルチチャンネルプレート(MCP)を取り付け、システム性能の向上を図ったが、MCP駆動用の電源の故障などから活用には至らなかった。そこで現有のチャンネルトロンで荷電粒子の検出を行った。また、高速サンプリングの可能なオシロスコープを購入することで、負イオンのパルスカウントを確実なものとすることができたため、当初の実施計画どおりに研究が進んだといえる。(2)触媒表面の生成と仕事関数の測定について:キセノンランプを用いた光電分光系を構築し、仕事関数の測定に成功した。これにより、試料表面の仕事関数と負イオン生成量との相関を議論することが可能となった。この項目に関しては研究2年目に実際の測定を行う予定であったが、計画に先んじて実施することができた。また、負イオン生成のための触媒表面として、まず銀薄膜表面に水を吸着させたものを用意し、仕事関数の変化を確認することができた。(3)負イオンのエネルギー計測について:試料表面と荷電粒子検出器の間に、磁場フィルターと静電フィルターにより、負イオンのみを検出器に導くよう最適化した。このとき磁場構造や電位分布を数値シミュレーションによって見積り、検出器に到達するのが負イオンのみであることを確認した。負イオンエネルギー分布を測定できることは確認したが、より精密な測定が今後必要である。本研究は、低い仕事関数を持つ触媒電極表面に正イオンを入射し、電荷交換を経て脱離・散乱する負イオンのエネルギー分布の精密測定を行うとともに、表面反応の詳細を議論することを通じて、負イオン生成の高効率化を行うことを目的としている。前年度までに正イオン入射系、散乱粒子数の測定系、光電分光による触媒電極の仕事関数測定系を備えた装置を立ち上げた。

さらに、銀薄膜表面に水分子を吸着させることで仕事関数を連続的に変化させ、仕事関数と負イオン生成量に相関がある様子を示すことに成功した。以上の成果を平成29年10月につくば市で開催された国際会議The 8th International Symposium on Surface Scienceにおいて発表した。平成29年度は、高速応答プリアンプの改良を行って信号ノイズを低減させる工夫を施し、詳細なデータを取得した。水分子が1層程度吸着すると、仕事関数が減少するにも関わらず、負イオン生成量も減少した。一方、多層吸着を行うと負イオン生成量が増加した。この現象を解明する為に、銀表面に水分子が吸着した系について第一原理計算を行った。初期吸着では水分子は酸素原子を銀表面側にして物理吸着するので[K. Bange et al., Surf. Sci.183 (1987) 334]、真空側を向いている水分子の双極子モーメントが、ヘリウムの中性状態とイオン化状態とが共鳴するエネルギー交差を阻害する。一方、多層吸着では水分子層内部で基板とHeの共鳴負イオン状態が変化すると推測され、そのために負イオン生成量が増加すると考えられる。以上の結果を学術雑誌に投稿中である。実施計画段階で計画していた以下の3項目について述べる。(1)触媒の仕事関数の直接測定について:キセノンランプを用いた光電分光系を構築し、既に仕事関数の測定に成功している。現在のところ、触媒電極として水を吸着させた銀表面を使用しており、吸着量を変化させることによって仕事関数を連続的に変化させることも可能になった。(2)差動排気型測定室の設置および励起種引出:差動排気を行うための真空排気系の購入が出来なかったため設置を見送ったが、第一原理計算の結果と実験結果を比較検討し、触媒電極表面において水分子による共鳴効果で負イオンの生成率が増加することを示した。また、電荷交換による負イオン生成に関わる電子状態を明らかにすることができた。本研究の目的は、触媒材料表面に正イオンを入射した際に電荷交換によって脱離する負イオンのエネルギー分布の精密測定を行うとともに、表面反応の詳細を議論することを通じて、負イオン生成の高効率化を行うことである。平成28年度は、イオン銃および静電フィルターと磁気フィルターを備えた負イオン数測定系を構築した。ヘリウム正イオンビームを試料表面に入射させ、表面から脱離した2次生成物から負イオンのみを取り出し、その数およびエネルギー分布の精密測定を行うことに成功した。本技術を用いてアルゴンイオンを照射した二硫化モリブデンの表面物性の変化を測定した結果を論文として発表した。平成29年度は、試料表面の仕事関数測定系を構築した。試料表面に波長180400nmの光を照射し、試料に流れる電流値の変化から仕事関数を算出した。さらに銀基板への水の吸着量を調整して仕事関数を変化させた場合の負イオン生成量を計測した。結果として仕事関数が低くなるほど負イオン生成量が増加することが確認できた。以上の成果を10月につくば市で開催された国際会議において発表した。
微小隙間流れを用いる次世代磁気ディスク潤滑技術の構築

磁気ディスク装置の記録密度向上に必須な極薄保護膜および潤滑膜を保持するための機構として、ディスクとハブの間に潤滑剤を保持させて供給するリザーバ方式を提案し、その実現に必要な潤滑剤の微小隙間流れの挙動およびそれらの流れに影響する保護膜および潤滑膜分子構造、およびそれらの界面構造を明らかにすることを試みた。その結果、パーフロロポリエーテル潤滑剤のナノスケールの微小隙間における流速は、隙間量の2乗に比例して減少することが分かった。また潤滑分子はフォスファゼンからなる官能基で下地表面に吸着していることが表面増強ラマン散乱により明らかになった。次世代高密度記録磁気ディスクにおける潤滑剤の枯渇を防止するために、ディスクハブ内に設けたリザーバからの潤滑剤の流動による潤滑剤供給機構の開発を目指している。今年度は潤滑剤の流動に大きな影響を及ぼす保護膜(ダイヤモンドライクカーボン(DLC)膜)、パーフロロポリエーテル潤滑膜、およびその表面・界面の化学構造に関して、超高感度分子センサーを用いてラマン散乱分光法を主体とした測定および解析を行った。その結果、次世代磁気ディスクに必要なサブナノメートル厚のプラズマCVD・DLC膜は有機物やグラフェンクラスター構造から形成されていることを世界で初めて見いだした。本成果は、応用物理学会での発表に於いて大きな反響を得た。また、1ナノメートル厚の潤滑膜のラマンスペクトルを測定することに成功し、潤滑分子が有する官能基(水酸基、フォスファゼン等)が下地に吸着していることを明らかにした。さらに、DLC膜と潤滑剤を強固に結合するために、紫外線照射をすることが一般に行われているが、これによって潤滑分子のラマンスペクトルが大きく変化することを見いだした。この変化は特に官能基のスペクトルに強く見られ、官能基とDLC膜表面の化学結合が生じていることが示唆される。なお、前期超高感度分子センサーを用いて、DLC膜あるいはハブ表面の表面改質に用いる4オングストローム厚のシスタミン自己集積化単分子膜(SAM)の分子構造測定にも成功した。次に、潤滑剤の流動の計測法について、全反射法によりガラス板で挟んだ潤滑膜の拡散が観察できることを確認した。これらの成果は、潤滑剤の流動の制御および流動解析における重要なデータとなる。次世代高密度記録磁気ディスクにおける潤滑剤の枯渇を防止するために、ディスクハブ内に設けたリザーバから、ハブとディスク間の微小隙間を通して、ディスク回転による遠心力により潤滑剤を流動させて潤滑剤を供給させる機構の開発を目指している。今年度は、まずプラズモンアンテナ型表面増強ラマン散乱(SERS)センサを用いて、界面と潤滑膜の分子間相互作用の詳細な解析を行った。磁気ディスクの潤滑膜(1ナノメートル厚)のラマンスペクトルは、バルクのスペクトルと比べて極性官能基、特にフォスファゼン環中のフェニル基が固体界面に近づき、逆にフッ素系の疎水性主鎖が表面側に配向していることを明らかにした。また、磁気ディスクの潤滑剤の下地層であるダイアモンドライクカーボン(DLC)保護膜の膜厚方向の組成分布を測定し、潤滑剤界面近傍の組成が、最近の磁気ディスクに対応する5nmレベルの薄膜では、潤滑剤との結合に有利な有機物およびグラファイト状構造を多く含み、下地基板に近いほどより多く含むことを明らかにした。次に、潤滑剤の流れを調べるための流路の設計と製造方法の開発を行い、流路の試作を行ってその動作を確認した。また、実際に流路内でのパーフロロポリエーテル潤滑剤の流動状態をラマン散乱スペクトルにより測定することに成功した。これにより、リザーバ中の潤滑剤の流動特性を潤滑剤の分子構造レベルで測定することが可能になった。また微小隙間における流体の固体界面との相互作用を考慮した流体の流れ方程式を導出し、数値解析により計算できることを確認した。以上の成果により、リザーバからディスクへの潤滑剤の供給量の試算を実験および計算で可能とする基本技術が確立された。次世代高密度記録磁気ディスクにおける潤滑剤の枯渇を防止するために,ディスクハブ内に設けたリザーバから,ハブとディスク間の微小隙間を通して,ディスク回転による遠心力により潤滑剤を流動させて潤滑剤を供給させる機構の開発を目指している。今年度は,50nm以上の深さの流路を試作して磁気ディスクの潤滑剤(フォスファゼン環修飾パーフロロポリエーテル)の流動を確認すると共に,より微小な隙間を得るために円柱または球面レンズと平面石英基板を接触させ,両者の隙間が連続的に変化する状態において上記潤滑剤の流動を観察することに成功した,その結果隙間がナノスケールになるほど流動が指数関数的に遅くなることを確認した.また隙間における潤滑剤のラマンスペクトルを表面増強ラマン散乱法(SERS)で観察することに成功し,そのピークの解析を分子軌道法(密度汎関数法)により正確に同定した.

これによりナノスケールで薄い潤滑膜は基板との分子間相互作用により,厚膜に比べスペクトルが低波数側にシフトすることを見いだし,ナノスケール隙間において流動が急激に遅くなるメカニズムを明らかにした.また潤滑剤の下地保護膜に用いられている2nm以下の膜厚のダイヤモンドライクカーボン(DLC)膜のラマンスペクトル観察に成功し,薄いほどピークが高波数側にシフトすることから結晶構造が膜厚により変化することを見いだした.この結果は,潤滑剤との相互作用が変化することを示唆しており,潤滑剤の流動に与える影響が予想される.以上の成果により,リザーバからディスクへの潤滑剤の供給制御の基本技術が確立された.
オートファジーを介した黄色ブドウ球菌排除の分子基盤解明

PRIP(PLC-related catalytically inactive protein)を介したオートファジーによる細菌増殖調節の分子メカニズム解明が目的の研究である。マウス胎児繊維芽細胞(MEF)にサルモネラ菌感染モデルを用いた結果、オートファゴソーム(SCVs)内の細菌数は、Pripノックアウト(Prip-KO) MEFで野生型よりも増加していた。さらに、SCVのautophagic fluxは、Prip-KOで野生型よりも抑制されていた。以上より、PRIPはSCVの成熟を促進させる分子であることが示唆された。オートファジーは細胞内へ侵入した細菌の排除において重要な役割を担っている。本研究では、PRIPを介したオートファジーによる細菌増殖調節の分子メカニズムを明らかにするため、サルモネラ菌(Salmonella Typhimurium)感染モデルも同時に用いて検討した。サルモネラ菌を感染させたマウス胎児繊維芽細胞(MEF)では、細胞内の細菌数・LC3陽性オートファゴソーム様小胞(SCVs: Salmonella containing vacuoles)内に含まれる細菌数は、ともにPripノックアウト(Prip-KO)MEFで野生型MEFよりも増加していた。さらに、SCVsのautophagic fluxを測定したところ、Prip-KO MEFで野生型よりもfluxが抑制されていることが分かった。また、Prip-KO細胞では、オートファゴソーム上膜形成時に重要な役割を担うPI3P分子の代謝が変調している可能性が示唆された。これまで代表者が取り組んできた黄色ブドウ球菌だけでなく、宿主細胞内でのオートファジーによる排除機構が明らかとなっているサルモネラ菌を用いた実験系を立ち上げ、分子メカニズムを解明しやすい環境になった。今後はオートファゴソーム膜におけるPRIPの機能についてターゲットを絞り、研究を進める予定である。オートファジーは、アミノ酸飢餓刺激などで生じるcanonical autophagyでは、イノシトールリン脂質PI(3)Pの合成がオートファゴソームの形成段階できわめて重要である。さらに最近になって、オートファゴソーム近傍に合成されたPI(3)Pの脱リン酸化などの代謝過程が、形成後のオートファゴソームが次のステップへ移行するのに重要であることが明らかとなりつつある。しかし、細菌感染時のオートファジー系においてのPI(3)Pを含めたイノシトールリン脂質代謝については、不明な点が多く、明らかとなっていない。我々は、オートファジー系を介した細胞内細菌排除機構の分子メカニズムにおけるPRIP(PLC-related catalytically inactive protein)の役割解明を目的として研究を進めてきた。その中でこれまで使用していた黄色ブドウ球菌に加えて、サルモネラ菌を用いた実験系を用いて、菌を内包するオートファゴソーム膜近傍に存在する分子の変化を調べた。これまでの我々の研究では、PRIPノックアウト(Prip-KO)細胞では未成熟なオートファゴソームが野生型よりも多く含まれ、オートファゴソーム上のPI(3)Pが蓄積していることが分かったが、さらに今回Prip-KO細胞では、オートファゴソーム膜状のPI(3)P代謝、特に脱リン酸化の過程が野生型と比較して変調している可能性が示唆された。しかし、どの酵素系・どのステップが変調しているかなどについては不明な点が多く、今後も研究を進めて解明していく。研究代表者の転籍により、研究環境が大幅に変化した。本研究では、PRIPを介したオートファジーによる細菌増殖調節の分子メカニズムを明らかにするため、サルモネラ菌(Salmonella Typhimurium)感染モデルを用いて検討した。SCVsのautophagic fluxを測定したところ、Prip-KO MEFで野生型よりもfluxが抑制されていることが分かった。さらに、オートファゴソーム上のホスファチジルイノシトール3リン酸を検出したところ、Prip-KO MEFではPI3P陽性オートファゴソームが増加していた。以上より、Prip-KO細胞では、オートファゴソーム上膜形成時に重要な役割を担うPI3P分子の代謝が変調している可能性が示唆された。PRIPによってオートファジー系が調節されることにより、黄色ブドウ球菌だけでなくサルモネラ菌も細胞内での増殖が抑制されることが分かった。オートファゴソームとリソソームとの融合過程で機能するSNAREタンパク質とPRIPについて実験を行っていた。しかし、それらとPRIPとの関連は見いだせず、より前の段階であるオートファゴソーム膜形成過程の中において、PRIPが機能する可能性が高いことが分かった。今後はこれら分子メカニズムを明らかにするとともに、より臨床に近い内容を含んだ分野に研究を展開していきたい。平成28年度は、設備のセットアップ・実験系の立ち上げにほとんどを費やした。それでも実施予定

実験系の一部は実現が難しい部分がある。よって、今後は順次生菌を使わない実験系で代用するなど、一部実験系を変更しながら進めていく予定である。歯科薬理学平成27年度に予定の黄色ブドウ球菌感染実験を一部、サルモネラ菌感染モデルを用いて行うことにより、コストがかかる細胞への遺伝子導入実験を行わず実験をすすめることが出来た。さらに在籍教室にある顕微鏡を使用することが出来たため、学内共同研究施設の利用費を抑えることが出来た。以上の結果より、未使用額が生じた。異動により、実験設備のセットアップに時間がかかり、実験開始が遅れたため。新たな環境で研究を進める必要が生じたので、未使用額はその経費と学内共同研究施設の利用費に使用する計画である。異動先において、in vitro実験系については同様の実験が可能になったので、今後は細胞を用いた実験系中心にPrip-KO細胞におけるオートファジー系変調メカニズムの解明にターゲットを絞り、進めていく予定である。
分子状水素吸入による人工心肺後の脳障害軽減・血管内皮グリコカリックス保護効果

人工心肺(Cardiopulmonary Bypass:CPB)は心臓・大血管手術において必須の手技であるが様々な有害な副反応を引き起こす。特に脳組織障害は微小であっても、機能障害は患者さんにとっては深刻な問題である。ラットCPBモデルを用いてCPB後のグリコカリックス損傷に対して分子状水素吸入が保護効果を示し、CPB後の脳障害に効果を示すかどうかを明らかにする。
住民協働による学童期からの高齢者虐待一次予防プログラムの開発

【計画】昨年度、民生委員及び小学校・中学校の教諭を対象に高齢者虐待予防に関する意識調査を行った。その結果より、その必要性は多く支持され、教育の時期として小学生低学年、または高学年の時期からという意見が多くを占めた。今年度は、小学生を対象としたプログラム開発を地域の人々と共同開発を行い、試行し修正を加え、評価を含めたプログラムモデルを示すことであった。【結果】昨年度の民生委員及び小学校・中学校の教諭の調査結果を受けて、虐待という言葉の子供に与える影響や内容のむずかしさを指摘する意見が多数あった。さらに調査対象地域の一つA地域1では小学校の「いのちの教育」の取り組みの中で、この13年間毎月「いのちを考える集会」を行っており、このことは住民の中にも深く浸透しており、この学習の一環として取り入れる案が多く出されていた。したがって第一に小学校及び中学校の学習指導要領の高齢者に対する捉え方、考え方の分析、第二にA地域における「いのちを考える集会」の概要の理解、第三に高齢者虐待予防に関する教育プログラムの検討のそれらの視点で、共同研究者間で教育内容を検討した。1.学習指導要領の中では(1)弱者としての視点(2)豊かな体験と生活を支えてきた人としての視点で捉えている。命の教育では、「限りある命」「連続する命」「魂としての命」など、時間軸と空間軸の中での広がりを持った視点で命を捉えている。これらをふまえ、小学生が自分の祖父母とどのような経験を通して高齢者を理解するのかを中心に、5種類のプログラムを作成した。今年度は、地域で実践展開するまでには至らなかった。【計画】本年度は以下の2点について実施した(1)国内の高齢者理解や虐待予防に関する小学校、中学校(以下小・中学校と記す)の教育プログラムの分析(2)モデル地域においてどのように小・中学校の教育プログラムに介入したらよいか検討【結果】(1)国内の小・中学校の学校指導要領の分析および実践報告の分析教科の中では小学校では、道徳、特別活動、生活が最も多く取りあげられ、総合的な学習の時間、家庭でもわずかに取りあげられていた。中学校では、特別活動で最も多く取りあげられ、道徳、総合的な学習の時間、家庭、そしてわずかではあるが社会で取りあげられていた。共通点は、高齢者について長年生活を支えてきた尊敬すべき対象としている。しかし、高齢者を幼児や障害者と並べて弱者として取りあげている。しかし、人間の発達段階やライフサイクルの中で高齢者を考える視点が見あたらなかった。(2)モデル地域での教育プログラムの試行の方向性の検討(1)認知症サポーター養成の活動と合同で行う方向性の決定虐待を受けている人は60%が認知症であるということや、すでに試行的に地域の人が認知症サポーター養成を小・中学校で今年度初めて実施したこと等から方向性を決定した。(2)キャラバンメイト(サポーター養成の講師)にヒアリングを実施し明確になったこと年齢に応じた授業展開の難しさ、メイトになることで関心が深まり教育することの必要性の気づき、授業の受講前後で生徒の意識の変化にやりがい、教員の意識の変化等【計画】高齢者虐待予防教育プログラム開発のためには、地域の民生委員さんや地域の学校の先生が要になるとの前提に立ち、今年度は民生委員及び小・中学校の教諭を対象に実態調査を行った。【結果】1.岐阜県下2市の全民生委員1063名を対象に調査票を配付し564名回収した。(回収率53.1%)現在集計中である。2.岐阜県下の小・中学校11校の全教諭262名を対象に調査表を配付し140名から回答を得た。(回収率53.4%)以下教諭アンケートの結果のみ簡単に述べる。1)高齢者虐待予防教育の必要背に関して地域で高齢者虐待について支援することについて8割強の人が必要施あると回答し、さらに児童生徒に虐待予防の教育は8割今日の人が必要であると回答した。その理由として子どもが高齢者と接する機会が減少していることが最も多く、子どものいじめと関連がある、大人になってから教育しても考え方を変えるのは難しいという順であった。教育の時期は、小学校1・2年が最も多く次いで小学校5・6年であり、中学校、高校という回答は少なかった。教育機会として授業の中、休暇中の地域の中の順に多かった。教育を担う中心は、社会福祉協議会(55%)、小中学校の教員(39%)であった。教育する上での問題点として、指導方法が確立されていない(78%)教育する時間的余裕がない(52%)教育できる人材がない(50%)であった。地域の中で予防教育の役割を担って協力したいと回答したもの、難しいと回答したものはそれぞれ27%であった。2)虐待に関する知識について法律や相談窓口を知らないと回答したものが約50%であり虐待事例の正解率は平均41%であった。さらに虐待発生の関連要因に関する問では「男性介護者」「介護者に過去に虐待経験があること」「住環境」「宗教」について関係があると回答したものは50%を下回った。【結果】

昨年度の民生委員及び小学校・中学校の教諭の調査結果を受けて、虐待という言葉の子供に与える影響や内容のむずかしさを指摘する意見が多数あった。さらに調査対象地域の一つA地域1では小学校の「いのちの教育」の取り組みの中で、この13年間毎月「いのちを考える集会」を行っており、このことは住民の中にも深く浸透しており、この学習の一環として取り入れる案が多く出されていた。したがって第一に小学校及び中学校の学習指導要領の高齢者に対する捉え方、考え方の分析、第二にA地域における「いのちを考える集会」の概要の理解、第三に高齢者虐待予防に関する教育プログラムの検討のそれらの視点で、共同研究者間で教育内容を検討した。1.学習指導要領の中では(1)弱者としての視点(2)豊かな体験と生活を支えてきた人としての視点で捉えている。命の教育では、「限りある命」「連続する命」「魂としての命」など、時間軸と空間軸の中での広がりを持った視点で命を捉えている。これらをふまえ、小学生が自分の祖父母とどのような経験を通して高齢者を理解するのかを中心に、5種類のプログラムを作成した。今年度は、地域で実践展開するまでには至らなかった。
内科治療知識データベースの作成と評価

今年度の実績として,1.ワークステーションを購入し,使用できるソフトウェアの調査を行った上で,内科治療知識の電子化のためのプログラムの開発を行った.2.電子化する教科書の選定を行い,文字情報の入力を開始した.3.従来からの医学知識データベース及び,患者データを有する,病院の計算機システムとの接続実験を行い,最少限の通信を行うソフトウェアの開発を行った.今後の予定として,1.図及び表の入力用ソフトウェアの開発を次年度早期に完了し,図表の入力を開始する.2.京大病院のネットワーク上で情報が利用できるよう,ソフトウェアを拡充する.3.医学知識データの拡充を続行する.4.作成したデータベースのワークステーション上,及び京大病院計算機ネットワーク上での評価を行う.今年度の実績として,1.ワークステーションを購入し,使用できるソフトウェアの調査を行った上で,内科治療知識の電子化のためのプログラムの開発を行った.2.電子化する教科書の選定を行い,文字情報の入力を開始した.3.従来からの医学知識データベース及び,患者データを有する,病院の計算機システムとの接続実験を行い,最少限の通信を行うソフトウェアの開発を行った.今後の予定として,1.図及び表の入力用ソフトウェアの開発を次年度早期に完了し,図表の入力を開始する.2.京大病院のネットワーク上で情報が利用できるよう,ソフトウェアを拡充する.3.医学知識データの拡充を続行する.4.作成したデータベースのワークステーション上,及び京大病院計算機ネットワーク上での評価を行う.
高血糖の脳虚血白質傷害における最終糖化産物受容体の関与とその治療に関する研究

急性糖負荷によるラット急性高血糖モデル(2g/kgのブドウ糖液を腹腔内投与)を用いて、5分間の心肺停止・蘇生を行い2週間後に脳スライスを作成した。心肺停止・蘇生により2週間後までに、海馬CA1領域にミクログリアの活性化、神経細胞の傷害、神経軸索の傷害と最終糖化産物受容体(RAGE :receptor foradvanced glycation end products)の発現が認められた。が、非糖負荷群との有意差は確認できなかった。また神経学的機能検査でも、シャム手術群や非糖負荷群と糖負荷群との間に差異は認められなかった。その理由として、十分な標本数でないことや糖負荷をしなくても心肺停止・蘇生のみで血糖がかなり上がること、などが考えられる。慢性高血糖ラット作成)雄ウィスターラットを用い、糖尿病ラットはストレプトゾシンを皮下投与し作成した。毎日血糖変化を観察し、投与一週間後に高血糖ラットとして使用した。ラット心肺停止モデル)ラットをイソフルラン麻酔下に気管内挿管し人工呼吸に乗せ、尾静脈・大腿動脈にカニュレーションを行った。ロクロニウム投与し、人工呼吸停止とエスモロール投与により一過性に心臓を停止させた。5分後に100%酸素換気し、ヘパリン、重炭酸、エピネフリンの混合液を注入し心拍を再開させた。心肺停止3日後、1週間後と2週間後に脳スライスを作成し、HMGB1およびRAGEの観察を行った。灰白質傷害の評価としてはクレシルバイオレット染色とMAP2免疫染色、神経軸索病変はβamybid precursor protein(β-APP)の免疫組織染色で観察した。糖尿病ラットは、血糖値が有意に高く体重の減少が認められた。心肺蘇生後1週間で海馬CA1の神経細胞傷害が認められたが,2週間後にさらなる傷害の進行は認められなかった。神経軸索傷害は2週間後に認められた。糖尿病ラットは、虚血前にすでに正常血糖ラットに比べて、脳のHMGB1とRAGE発現の増加傾向が認められた。慢性高血糖により、虚血前にすでに脳傷害の進行している可能性が示唆された。急性高血糖ラット作成)オスウィスターラットを用いて、心肺停止導入1時間前に2g/kgブドウ糖を腹腔内投与した。ラット心肺停止・蘇生モデル)正常血糖ラット群と急性高血糖ラット群の2群に分けた。ラットをイソフルラン麻酔下に気管挿管し人工呼吸を行い、尾静脈.大腿動脈にカニュレーションを行った。ロクロニウムを静注し、呼吸停止とエスもロール投与により一過性に心臓を停止させ、5分後に蘇生を行った(100%酸素換気、ヘパリン、重炭酸、エピネフリン混合液を大動脈内へ注入)。心拍停止・蘇生3日後、1週間・2週間後に脳スライスを作成し、HMGB1およびRAGEの観察を行った。また、運動機能の評価も行った。灰白質傷害としては、クレシルバイオレット染色とカスパーゼ3染色、神経軸索病変は6 amyloid precursor protein(β-APP)の免疫染色で観察した。心肺蘇生御1週間で海馬CA1の神経細胞傷害が認められたが、高血糖ラットの方が、傷害の範囲と程度が強い傾向が認められた。Β-APPの発現も、高血糖ラットの方が多い傾向が認められた。HMGB1発現は両群で有意差は認められなかった。運動機能も両群に差は認められなかった。全脳虚血に際しては、高血糖により脳灰白質・白質ともに傷害が強くなると考えられたが、この高血糖による脳障害に、HMGB1が直接関与しているかどうかは判断できなかった。高血糖状態では酸化ストレスが進行している。本研究の目的は、ラット全脳虚血(心肺停止)モデルを用いて、高血糖状態では正常血糖に比べ脳傷害が重篤かどうか、さらにそのメカニズムを調べることである。特に、これまでは灰白質傷害を調べることにのみ重点が置かれていたが、脳機能に深く関与し脂質の多い白質(活性酸素に対しより脆弱であることが予想される)傷害にも焦点をあて、その高血糖による傷害に最終糖化産物(Advanced glycation end products: AGEs)やHMGB1 (High mobility group box 1)、およびその受容体であるRAGE (receptor for AGEs)の関与があるかどうかを調べることである。オスウィスターラット(250-300 g)を用いて、正常血糖シャム手術群、正常血糖心肺停止蘇生群、急性高血糖シャム手術群、急性高血糖心肺停止蘇生群(心肺停止導入1時間前に2g/kgのブドウ糖液を腹腔内へ投与)の4群に分けた。

手術後日々の体重変化および、手術2週間後に神経学的行動検査を行った後に過剰量の麻酔下にラット脳を取り出し、脳スライスを作成した。Kluver-Barrera染色を行い、神経細胞と髄鞘の傷害程度を調べるとともに、軸索傷害のマーカーであるβ-APPの免疫染色を行った。4群間に体重変化に差は無く(摂食に差は無い)神経学的行動検査にも差は認められなかった。シャムの両群では神経細胞の傷害は認められなかった。心肺停止群では海馬CA1細胞の傷害が認められ、高血糖群では正常血糖群より傷害程度が重篤である傾向が認められた。神経線維の傷害程度の差はとβ-APPの発現には軽度の違いが認められたが、今後の課題となった。科研費申請後に他施設に移動したため、研究物品の整備に時間がかかってしまった。心肺停止・蘇生モデル作成技術習得には時間がかかるが、このためにかなりの時間が費やさされてしまったため、次のステップである脳白質・灰白質傷害の同定があまりできていない。24年度が最終年度であるため、記入しない。全脳虚血モデル作成の技術はある程度向上してきたため、サンプル数を増やし、当初の計画通りに研究を進めていくつもりである。
フェムト秒レーザーパルス光における波形整形システムの構成

フェムト秒レーザーパルス光の波形を任意に整形、制御できる光学システムを構成することを最終目的として、システム中で安定に動作する回折光学素子の設計、製作および回折特性の評価を行った。光誘起屈折率効果(フォトリフラクティブ効果)を付加した多重量子井戸構造デバイスは、フーリエ領域合成の原理に基づいた波形整形システム中で利用可能であることが分かった。異なった共鳴周波数を示す量子井戸構造を重ねて製作することによって、デバイスとしては広い波長範囲に対応できる、広帯域の空間光変調素子を構成できた。応答光波長の帯域は、820840nmで、ほぼ均一な効率を実現できた。このデバイスに、パルス継続時間、約100fsecのレーザーパルス光を入射した時、入射レーザーパルス光間の干渉効果の結果、回折格子を形成し、形成された回折格子により、入射光自身が回折する現象を観測した。この回折レーザーパルス光のスペクトル特性やパルス継続時間の測定により、空間光変調素子のフェムト秒レーザーパルス光への応答特性を評価できることを明らかにできた。超短レーザーパルス光の継続時間や波形の評価に通常用いられる、時空間相関関数を、今回製作した、多重量子井戸構造デバイスを用いれば、可動部無しに測定可能であることの見通しを得た。相関関数を求めたい二つのパルスを一定時間間隔を持たせて同じ分光計に入射することで、分光計のスペクトル面に配置した量子井戸構造デバイスの変換特性を用いて、読み出し光波に空間変調を与え、光学的逆フーリエ変換を可能にすることで、可動部無しに相関関数がもとまる。実験的検証が期待される。最終的に、開発したデバイスを用いて波形整形可能なシステムを実現するまでには至らなかったが、実現できる見通しが得られたと結論できる。フェムト秒レーザーパルス光の波形を任意に整形、制御するシステムを構成することを最終目的として、システム中で安定に動作する回折光学素子の製作と回折特性の評価を行った。回折光学素子は、光誘起複屈折効果(フォトリフラクティブ効果)を付加した多重量子井戸構造デバイスを用いた空間光変調素子によって構成した。多重量子井戸構造は、特定の波長の光に対して共鳴して効果を発現することが知られている。パルス幅100fsecのレーザパルスは、スペクトル幅にして約10nm(@850nm)の波長幅を持っている。したがって通常の量子井戸構造デバイスでは、超短パルス対応の回折光学素子としては利用できない。そこで、異なった共鳴波長を示す量子井戸構造を重ねて製作し、デバイスとしては、広い波長幅に対応できる多重量子井戸構造を作成した。多重量子井戸構造デバイスの製作は、パデュー大学(米国)のノルテ教授の研究グループに依頼して行った。本年は、井戸層の厚さ/障壁層の厚さが、56.6Å/100Å、59.4Å/100Å、67.9Å/100Å、そして70.8Å/100Å、の四種類の量子井戸構造をそれぞれ15周期ずつ重ねて育成したデバイスを作成した。作成したデバイスは、研磨、化学エッチング後、金を真空蒸着してデバイスとして作成した。作成したデバイスの電界吸収効果を変調分光法によって測定し、効果を示す波長幅が10nm以上あることを確認した。その後、実際にフェムト秒レーザによって、デバイスに干渉縞を書き込み回折実験を行った。中心波長によって、回折が発生する波長幅が変化することを確認した。そして、中心波長830nmでパルス幅80fsecのフェムト秒レーザパルスを回折させて波長幅、13nmを確認した。パルス幅については、今だ測定できてはいないが、おそらく100fsec以下であることを予想している。

フェムト秒レーザーパルス光の波形を任意に整形、制御できる光学システムを構成することを最終目的として、システム中で安定に動作する回折光学素子の設計、製作および回折特性の評価を行った。光誘起屈折率効果(フォトリフラクティブ効果)を付加した多重量子井戸構造デバイスは、フーリエ領域合成の原理に基づいた波形整形システム中で利用可能であることが分かった。異なった共鳴周波数を示す量子井戸構造を重ねて製作することによって、デバイスとしては広い波長範囲に対応できる、広帯域の空間光変調素子を構成できた。応答光波長の帯域は、820840nmで、ほぼ均一な効率を実現できた。このデバイスに、パルス継続時間、約100fsecのレーザーパルス光を入射した時、入射レーザーパルス光間の干渉効果の結果、回折格子を形成し、形成された回折格子により、入射光自身が回折する現象を観測した。この回折レーザーパルス光のスペクトル特性やパルス継続時間の測定により、空間光変調素子のフェムト秒レーザーパルス光への応答特性を評価できることを明らかにできた。超短レーザーパルス光の継続時間や波形の評価に通常用いられる、時空間相関関数を、今回製作した、多重量子井戸構造デバイスを用いれば、可動部無しに測定可能であることの見通しを得た。相関関数を求めたい二つのパルスを一定時間間隔を持たせて同じ分光計に入射することで、分光計のスペクトル面に配置した量子井戸構造デバイスの変換特性を用いて、読み出し光波に空間変調を与え、光学的逆フーリエ変換を可能にすることで、可動部無しに相関関数がもとまる。実験的検証が期待される。最終的に、開発したデバイスを用いて波形整形可能なシステムを実現するまでには至らなかったが、実現できる見通しが得られたと結論できる。
ラジカル表面励起法を用いた室温原子層堆積法の研究

次世代の原子スケールでの半導体デバイスを実現するために、サーマルバジェットを極限まで抑えた酸化物薄膜の室温原子層堆積法を構築した。このために、原料ガスの吸着および酸化過程を多重内部反射赤外吸収分光を用いて観察し、成長表面をハイドロキシル化する工程が室温での反応律速になることを証明し、これを促進させるために、プラズマ励起水蒸気が有効であることを明らかにした。この技術により、室温でのSiO_2の堆積を実証し、製造温度の低温化が望まれているGeMOS構造を室温で製作することに成功した。次世代の原子スケールでの半導体デバイスを実現するために、サーマルバジェットを極限まで抑えたHigh-k絶縁膜の室温原子層堆積法の構築を目的に、表面化学修飾法によるシリコン酸化膜上のハイドロキシル化を行うための励起OHラジカル源を作製した。これは、室温で酸化膜の持続的堆積を可能にする、原料ガス(トリメチルアミノシラン:TDMAS)の吸着確率を高めるための装置である。その効果を確かめるために多重内部反射赤外吸収分光装置を組み込んだ原子層堆積装置を完成させた。H21年度では、この装置を用いて、室温でのSi酸化膜表面でのハイドロキシル化を赤外吸収分光で調査した結果、室温でもハイドロキシル化が可能であることがわかったが、弊害としてOHラジカルを形成するための原料である水において、励起源で解離しきれなかった分が、酸化膜表面に堆積して吸着水となり、返って原料ガスの吸着を阻害することを明らかにした。吸着水の堆積を防止するため、さらに原料の解離効率の高いOHラジカル源を考え、その設計を行った。また近室温の170°Cでは、先の吸着水の問題が効果的に解消できることを見出し、その温度で50サイクルの原子層堆積を実施し、毎回0.3Åの製膜速度を得たほか、311MV/cm程度の絶縁電界強度をもつMOS用酸化膜を形成できることを明らかにした。この酸化膜を用いて作製したMOSキャパシタ-では、良好なC-V特性が得られ、そのヒステリシスは0.2V以下と高特性を得た。またHigh-k絶縁膜での製膜用原料ガスのトリエチルメチルアミノハフニウムについても、Si及びSi酸化膜表面への吸着特性を赤外吸収分光を用いて調べ、室温原子層堆積を実施するための条件設定のためのデータを取得した。次世代の原子スケールでの半導体デバイスを実現するために、サーマルバジェットを極限まで抑えたHigh-k絶縁膜の室温原子層堆積法の開発を行った。この研究では、表面化学修飾法によるシリコン酸化膜上のハイドロキシル化を行うための励起OHラジカル源を作製し、それを用いて原子層堆積装置としての構築を進めた。H21年度では、水蒸気源を開発し、原子層堆積装置に組み込み、SiO_2膜形成試験でその有効性を確かめた。そこからH22年度では、LSI用途で実現が期待されているHfO_2膜について形成試験を試み、プロセス条件を抽出するに至った。研究において、HfO_2膜の原子層堆積の素過程解析をおこなった。その結果、トリメチルハフニウムを原料として用い、室温での照射量と吸着量の関係を詳細に取得し、吸着確率を明らかにするとともに、吸着に必要なサイト数、吸着反応モデルを明らかにすることができた。また原子層堆積の素過程の一つであるオゾンによる酸化についても、酸化に必要な照射量を明らかにすることができた。堆積膜の品質に大きく影響する未反応として残留する炭化水素の抑制方法についても検討を行った。吸着反応を維持するための、表面のハイドロキシル化について、前年度開発を行った温度制御を行った水蒸気処理がHfO_2についても有効であることを確認することができた。これら研究成果に基づいて、high-k膜を用いたMOsデバイスを低温で試作するためのプロセス条件表の整備を行い、デバイス評価試験の準備を行った。次世代の原子スケールでの半導体デバイスを実現するために、サーマルバジェットを極限まで抑えたHigh-k・絶縁膜の室温原子層堆積法の開発を行った。最終年度であるH23年度では、上記技術を用いて開発した低温(160°C)ALD技術を用いてMOSデバイスを試作し、デバイス特性に基づいて、上記技術の有効性をあきらかにした。その結果、SiO_2を用いたMosデバイスでは、絶縁耐圧として311MV/cmで、C-V特性のヒステリシスも0.2V以内と良好な特性を得ることに成功した。

以上開発した160°CALD法をさらに低温化するために、水蒸気プラズマを用いることを考案し、その試作試験を行った。その結果、室温でも表面酸化およびハイドロキシル化が可能であり、160°Cからさらに室温まで低温化できる可能性を見出した。上記研究の過程で、ALD反応の素過程として、原料となるテトラメチルアミノシラン、テトラエチルメチルアミノハフニウムのSi表面への吸着反応モデル、およびオゾンによる酸化反応について明らかにすることができ、ALD設計のための反応速度に関するデータを収集することができた.
医療・保健・福祉のナレッジ・マネジメント

病院や福祉施設における経営をナレッジ・マネジメントの視点から分析する研究をおこない、次の論文・総説を発表した。概要を付して報告とする。・知識創造としての情報システム開発(医療経済学会会報)医療機関では、メーカー主導によるコンピュータの導入が業務上の混乱を招いている。本稿では、病医院における情報化を成功へと導く含意を導出するために、特別医療法人財団董仙会の事例を調査・分析し、得られた発見事項をアクターモデル、プロセスモデル等による理論的・実務的含意にまとめた。・医療経営白書2004年版(ヘルスケア総合政策研究所)医療機関の経営について、ナレッジ・マネジメントの視点から解説した。・福祉・医療分野における情報システムの構築(福祉情報研究)福祉・医療分野における情報化を促進する鍵となる理論的・実務的含意を提示するために、野中郁次郎らによる組織的知識創造理論を導入して、三重県中央児童相談所、社会福祉法人寿楽園、特別医療法人財団董仙会における、情報システムの構築を軸とする組織変革プロセスを調査・分析した。その結果、情報化プロセスにおける作業内容、作業間の順序関係、実践主体としてのアクター、アクター間の関係までを包括する含意を得た。・ナレッジ・マネジメントの視点からみる成功する委員会活動の条件(がんばる!介護リーダー2004)介護現場における委員会活動では、スタッフ個々人が保有する専門の知識・技術、経験から得られるコツやノウハウが持ち寄られ、対話・製作・訓練などの営みをつうじて、業務の改善や技能の向上が図られる。本稿では、この事象を「知の創造」と定義して、ナレッジ・マネジメントの視点から、成功する委員会活動の条件を整理し解説した。上記のほか、東京都福祉人材センター主催の「社会福祉施設のための情報化研修(2004年11月26日・東京都)」において講師を勤めて、研究成果を広く公表した。過去2年間に引き続いて、今年度も、病院や福祉施設における経営を、ナレッジ・マネジメントの視点から分析する研究をおこなった。また、ソーシャルワーカーなどの福祉プロフェッショナルの知識に関する研究・実践活動を並行させた。その結果次の成果を論文として発表することができた。「介護施設における接遇モデルに関する一提案(介護施設管理誌)」では、介護施設において、社会福祉士や介護福祉士といった福祉プロフェッショナルが、どのようにサービス利用者との関係を構築すれば良いのかに関して、既存の知見を整理し、実践の礎になり得る理論的モデルを提言した。「医療・福祉のナレッジ・マネジメント-特別医療法人財団董仙会のケース・スタディ-(ユニベール財団調査研究報告書)」では、特別医療法人財団董仙会という医療福祉複合体の経営改革に焦点をあてたケース・スタディから、病院や福祉施設におけるナレッジ・マネジメントの実態を分析し、サービスの向上に役立つ知識の創造過程を理論的モデルとして提示し、いくつかの実務的な提言をおこなった。「知識創造としての情報システム開発(日本医療経済学会会報)」では、特別医療法人財団董仙会という医療福祉複合体における情報システムの開発・導入に焦点をあてたケース・スタディから、病院や福祉施設の情報化プロセスのあり方を説明する理論的モデルと、実践に向けたいくつかの示唆を提示した。「実習指導者養成システムの構築に向けたアクション・リサーチ-ソーシャルワークの暗黙知を形式知化する試みとして-(金城大学紀要)」では、金城大学ならびに石川県内ソーシャルワーク実務者4団体との共同アクション・リサーチとして、過去3年間にわたって実施してきたソーシャルワーカーを養成するための仕組みづくりの実践をとりまとめ、一連の活動からもたらされた成果と今後の課題を統計的な分析により評価した。
II型肺胞上皮細胞の脂肪酸組成変化による肺線維化発症機構の解明

本研究では、II型肺胞上皮細胞におけるElovl6の機能を明らかにする研究を行った。Elovl6欠損マウスの肺における脂質組成として、飽和脂肪酸であるパルミチン酸の増加、一価不飽和脂肪酸であるオレイン酸の著明な減少を認めた。さらに、野生型マウスにブレオマイシンを投与した肺線維症モデルマウスの肺では、Elovl6の発現低下のみならず、脂肪酸の不飽和化に関与するSCDやFADSの発現も著明に減弱し、肺における脂肪酸分画もElovl6欠損マウスに近い組成を示した。したがって、飽和・不飽和脂肪酸のバランスが肺の構造と機能維持に深く関わっていることが示唆された。II型肺胞上皮細胞は自己再生するとともに、I型肺胞上皮細胞に分化する能力ももつことから、II型肺胞上皮細胞は、肺幹細胞である。私たちは、サーファクタント合成が活発なII型肺胞上皮細胞に着目して、II型肺胞上皮細胞における脂肪酸代謝の異常が病態形成にどのように関係するか解析した。その結果、特発性肺線維症患者(IPF)のII型肺胞上皮細胞においてElovl6の発現が減少していること、Elovl6欠損マウスの肺ではパルミチン酸やステアリン酸などの飽和脂肪酸優位の組成に変化しており、この組成の変化が酸化ストレスやアポトーシスを誘導して肺線維症の増悪に寄与する可能性を見出した。また、Elovl6欠損マウスの肺組織では肺胞径の著明な拡大や弾性線維の破壊を認め、生下時から肺気腫を呈していることを観察した。さらに、Elovl6欠損マウスの肺組織において、KLF4の発現が著明に低下することを観察した。KLF4の発現低下は、肺気腫標本におけるII型肺胞上皮細胞においても確認され、それに伴ってアポトーシスが誘導されること、および、肺線維症マウスの肺組織ではKLF4の発現が増加することを見出した。これらの結果は、II型肺胞上皮細胞における脂肪酸組成の変化は、KLF4の発現を増減させ、それに伴ってII型肺胞上皮細胞の分化度や細胞死に影響することで、肺線維症、肺気腫の病態形成に重要な役割を持つ可能性がある。Elovl6欠損マウスのin vivoでの解析はほぼ順調である。Elongation of long-chainfatty acidsfamily member 6 (Elovl6)は脂肪酸鎖長の伸長作用を有する酵素であり、II型肺胞上皮細胞に発現し、肺サーファクタントを構成するリン脂質の脂肪酸組成を調節する酵素として重要な役割を果たしていると考えられる。本研究では、肺線維症の病態におけるElovl6の関わりについて検討を行った。ブレオマイシン(BLM)肺臓炎マウスではElovl6の発現低下を認めた。また、Elovl6欠損マウスにBLMを投与すると、野生型マウスと比べて肺線維症の増悪が認められた。次に、Elovl6欠損マウスの肺から脂質を抽出し脂肪酸分画を測定したところ、C16飽和脂肪酸であるパルミチン酸の増加およびC18不飽和脂肪酸であるオレイン酸、リノール酸の減少が認められた。さらに、野生型マウスにBLMを投与すると、Elovl6欠損マウスに近い脂肪酸分画の変化が認められた。パルミチン酸はアポトーシスを誘導することが知られていることから、Elovl6欠損マウスの肺におけるTUNEL染色、酸化ストレスの程度およびCaspase3タンパクの発現を検討した。その結果、II型肺胞上皮細胞にTUNEL陽性細胞およびROS産生の増加が認められ、活性型Caspase3が有意に増加した。また、線維化に密接に関与するTGF-β1発現の増加も認めた。さらに、培養マウスII型肺胞上皮細胞(LA-4)にElovl6をノックダウンさせると、Elovl6欠損マウスと同様の脂肪酸組成の変化、アポトーシスの亢進、TGF-β1発現の増加および酸化ストレスの亢進が認められた。以上の結果から、Elovl6は肺線維症の発症・進展に深く関与していると考えられ、肺における脂質代謝および脂肪酸分画のバランスが肺のホメオスタシスの維持に重要であることが示唆された。次の2点の検討を進める1.AMPKのリン酸化がKLF4発現を誘導する機序の解析KLF4の発現調節機構はこれまでほとんど明らかにされていない。AMPKを活性化するAICAを添加し、mRNAおよび蛋白レベルでKLF4の発現を調べる。また、AMPK活性化阻害剤(compound C)がElovl6欠損細胞あるいはElovl6ノックダウン細胞でのKLF4発現誘導を抑制するか否かを検討する。2.Elovl6欠損が血管平滑筋細胞の形質変換機序の解析循環器内科学