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皮膚紫外線発癌における表皮角化細胞Stat3シグナルの関与

近年、皮膚癌をはじめとする多くのヒト悪性腫瘍でStat3シグナルの活性化が明らかにされている。我々は、Stat3が恒常的に活性化されているマウスに紫外線誘発性皮膚癌を発生させ、Stat3シグナル阻害剤であるSTA21を塗布した。その結果、STA21塗布により紫外線誘発性皮膚癌の発生や進行が抑制されることが示された。Stat3シグナル阻害剤は、紫外線により誘発されるヒト日光角化腫や有棘細胞癌の新たな治療法となる可能性がある。〔1〕紫外線発癌系における表皮角化細胞Stat3の役割〔2〕表皮Stat3活性型マウス(K5.Stat3C)を用いた紫外線発癌実験正常マウスとK5.Stat3Cマウス(表皮角化細胞のStat3が恒常的に活性化状態にあり、化学発癌ではより早期に腫瘍が出現する)を用いた。マウス背部を剃毛し、紫外線(UVB)2kJ/cm2照射を週3回施行した。K5.Stat3Cマウスでは、照射12週頃より背部皮膚および耳介に皮膚腫瘍が発生し、14週16週頃より皮膚癌に明らかに進展した。腫瘍を病理学的に検索しスタット3活性化を伴う皮膚癌であることを確認した。一方、正常マウスでは紫外線を28週照射しても腫瘍は発生しなかった。以上より、紫外線照射による発癌機構はinitiation, promotionいずれも兼ねており、2段階化学発癌系と同様に紫外線発癌系においても表皮角化細胞のStat3の活性化が必要であることが示唆された。Stat3下流の分子、例えばc-Myc、cyclinD1,Bcl-xLなどのレベルについては解析中である。〔3〕化学・紫外線発癌系(クロスオーバー実験)臨床的によく見られる日光角化症、ボーエン病、有棘細胞癌は日光露光部に好発する傾向があるため、mutagenとしての化学物質の曝露がまずあり(initiation)、その後tumor promoterとして紫外線刺激が働くと考える。マウス皮膚にまずDMBA(7,12-dimethylbenzanthracene)塗布を行ったのち紫外線を反複照射して発癌する過程を再現した〔クロスオーバー発癌実験〕。上記同様に、正常マウスとK5.Stat3Cマウス背部を剃毛し、紫外線(UVB)2kJ/cm2照射を週3回施行した。腫瘍の発生は上記とほぼ同時期であり、進展した皮膚癌はスタット3活性化を伴っていた。〔1〕紫外線発癌系における表皮角化細胞Stat3の役割〔2〕表皮Stat3活性型マウス(K5.Stat3C)を用いた紫外線発癌実験昨年度の研究にて、K5.Stat3Cマウスに紫外線(UVB)2kJ/m^2を週3回照射すると14-16週頃に耳介に皮膚癌が発生することが示された。そこで、紫外線照射により発生させた耳介の皮膚癌および前癌病変にSTAT3シグナルを阻害する小分子STA21を週3回塗布した。塗布していない対側の耳介において有意に皮膚癌の進展および発生がみられ、STA21による紫外線誘発皮膚癌の進行抑制効果が示唆された。しかし、同時に組織RT-PCRによりStat3下流の分子(c-Myc、cyclinD1,Bcl-xL)の発現レベルを解析したが、個体差が大きく一定の傾向を見いだせなかった。さらに、STA21塗布と紫外線照射を平行して行ったところ、発癌抑制効果が示唆される結果が得られた。一方、正常マウスでは紫外線30週照射にて約40%の個体に耳介腫瘍(spindle cell tumor)が発生することが明らかとなった。これら腫瘍の一部でStat3活性化を確認し、Stat3シグナルが関与した腫瘍であると推測した。K5.Stat3Cマウスと同様に、STA21塗布と紫外線照射を平行して行ったところ、STA21を塗布した耳介に腫瘍は発生しなかったが、塗布していない対側の耳介に有意差を持ってspindle cell tumorが発生した。つまり、正常マウスにおいても紫外線によりStat3シグナルが関与する腫瘍が発生し、STA21塗布によりその発生が抑制されることが明らかとなった。(1)紫外線発癌系における表皮角化細胞Stat3の役割正常マウスにおいても紫外線によりStat3シグナルが関与する腫瘍が発生し、Stat3シグナルを阻害する小分子STA21塗布によりその発生が抑制されることが昨年度までに明らかとなった。本年度は、紫外線反復照射にて発生した腫瘍にSTA21を週3回塗布し、その治療効果を検討したが、有意な腫瘍の消退は得られなかった。腫瘍細胞の性質について免疫組織化学的に詳細な検討を行ったとにろ、腫瘍細胞におけるStat3活性化の程度に個体差があり、それが治療効果の個体差に反映されたのではないかと考えた。(2)表皮Stat3活性型マウス(K5.Stat3C)を用いた紫外線発癌実験

このマウスに紫外線(UVB)2kJ/m^2を週3回照射すると、正常マウスに比べより早期に皮膚腫瘍が発生し皮膚癌に進展することが示された。本年度、このマウスに発生した皮膚癌から腫瘍細胞株を樹立した。そして、この細胞に対するSTA21による増殖抑制効果をMTS assayにて検討したところ、STS21濃度依存性に増殖が抑制された。さらに、異なる照射期間で得られた種々ステージのマウス耳介の早期皮膚癌および前癌病変にSTA21を週3回塗布し、STA21の発症予防および治療としての有用性を検討した(昨年度、皮膚癌の進行抑制効果は示した)。STA21塗布と紫外線照射を平行して行った予防実験では、発癌抑制効果が示唆され、組織RT-PCRによるStat3下流の分子(c-Myc、cyclinD1,Bcl-xL)の発現レベルの解析ではBcl-xLの発現が有意に増強していた。前癌病変および早期皮膚癌にSTA21を塗布する治療実験では、一定の進行抑制効果は得られたが、病変を消退させるには至らなかった。同時に組織RT-PCRによりStat3下流の分子の発現レベルを解析したが、個体差が大きく一定の傾向を見いだせなかった。
微小硬度法による多層薄膜の機械的性質の評価システムの確立

1.有限要素法による三角錐圧子の多層弾塑性押込み解析プログラムを開発した.2.ダイナミック超微小硬度計を用いて二層薄膜の荷重負荷除荷曲線を測定し,さらに,外挿法を用いて弾性変形の成分のみを抽出することにより,二層薄膜の各層のヤング率を定量的に評価する方法を考案した.そして,本科学研究費補助金で導入されたダイナミック超微小硬度計を用いて,磁気テープ(薄膜磁性層の厚さ1.6μm,ポリエチレンテレフタレート基層の厚さ6.6μm,バインダ樹脂配合量23wt%)の薄膜磁性層および基層のヤング率を測定した.この結果は,有限要素によってえられた二層薄膜の微小三角錐押込みにおける弾性押込み荷重-変位の関係を満足している.3.ダイナミック超微小硬度計を用いて二層薄膜の各層のヤング率を定量的に評価する場合,荷重速度が小さいとクリープ変形や振動などの外乱の影響のためヤング率を過大評価する傾向があることを明らかにした.4.AFM超微小硬さ試験機を用いて単結晶タングステンの荷重負荷除荷曲線を求めたところ,試料の表面を電解研摩した場合とバフ研摩のままの場合で結果が大きくことなることを示した.特に,電解研摩後の結果は負荷除荷曲線に不連続点があるが,それより小さい荷重領域では有限要素法による数値解析で得られた弾性負荷除荷曲線と良く一致しており,電解研摩した単結晶タングステンは超微小硬さ試験における標準物質として利用できる可能性がある.(1)ダイナミック超微小硬度計の導入を完了し、正確に作動することを確認した。(2)有限要素法による三角錐圧子の多層弾塑性押し込み解析プログラムを開発した。(3)本プログラムの精度と信頼性を確認するために、ダイナミック超微小硬度計を使用して、DAT(ディジタルオ-ディオテープ)への三角錐圧子微小押し込みを行い、実験値と解析値を比較した。その結果、磁気層(表面から数十ナノメータ)と母材の界面付近で押し込み荷重一変位曲線の傾きが変化することが実験的にも解析的にも確認された。(4)ダイナミック超微小硬度計を使用して実機使用環境上重要であるDAT磁気層の機械的性質の湿度による変化を調べた。また、DAT磁気層とヘッドの摺動による磁気層の摩耗損傷を微小硬度の測定結果から評価する新しい方法を考案した。1.有限要素法による三角錐圧子の多層弾塑性押込み解析プログラムを開発した.2.ダイナミック超微小硬度計を用いて二層薄膜の荷重負荷除荷曲線を測定し,さらに,外挿法を用いて弾性変形の成分のみを抽出することにより,二層薄膜の各層のヤング率を定量的に評価する方法を考案した.そして,本科学研究費補助金で導入されたダイナミック超微小硬度計を用いて,磁気テープ(薄膜磁性層の厚さ1.6μm,ポリエチレンテレフタレート基層の厚さ6.6μm,バインダ樹脂配合量23wt%)の薄膜磁性層および基層のヤング率を測定した.この結果は,有限要素によってえられた二層薄膜の微小三角錐押込みにおける弾性押込み荷重-変位の関係を満足している.3.ダイナミック超微小硬度計を用いて二層薄膜の各層のヤング率を定量的に評価する場合,荷重速度が小さいとクリープ変形や振動などの外乱の影響のためヤング率を過大評価する傾向があることを明らかにした.4.AFM超微小硬さ試験機を用いて単結晶タングステンの荷重負荷除荷曲線を求めたところ,試料の表面を電解研摩した場合とバフ研摩のままの場合で結果が大きくことなることを示した.特に,電解研摩後の結果は負荷除荷曲線に不連続点があるが,それより小さい荷重領域では有限要素法による数値解析で得られた弾性負荷除荷曲線と良く一致しており,電解研摩した単結晶タングステンは超微小硬さ試験における標準物質として利用できる可能性がある.1.ダイナミック超微小硬度計を用いて二層薄膜の荷重負荷除荷曲線を測定し,さらに,外挿法を用いて弾性変形の成分のみを抽出することにより,二層薄膜の各層のヤング率を定量的に評価する方法を考案した.そして,昨年度本科学研究費補助金で導入されたダイナミック超微小硬度計を用いて,磁気テープ(薄膜磁性層の厚さ1.6μm,ポリエチレンテレフタレート基層の厚さ6.6μm,バインダ樹脂配合量23wt%)の薄膜磁性層および基層のヤング率を測定した.この結果は,有限要素法によって得られた二層薄膜の微小三角錐押込みにおける弾性押込み荷重-変位の関係を満足している.2.ダイナミック超微小硬度計を用いて二層薄膜の各層のヤング率を定量的に評価する場合,荷重速度が小さいとクリープ変形や振動などの外乱の影響のためヤング率を過大評価する傾向があることを明らかにした.3.AFM超微小硬さ試験機を用いて単結晶タングステンの荷重負荷除荷曲線を求めたところ,試料の表面を電解研摩した場合とバフ研摩のままの場合で結果が大きくことなることを示した.特に,電解研摩後の結果は負荷除荷曲線に不連続点があるが,それより小さい荷重領域では有限要素法による数値解析で得られた弾性負荷除荷曲線と良く一致しており,電解研摩した単結晶タングステンは超微小硬さ試験における標準物質として利用できる可能性がある.
液体中におけるイオンの振動・回転拡散に関するラマン散乱実験と理論的研究

液体中における振動緩和の分子論的描像を得るために,frozenfield,local mode,一粒子近似におけるOH^-イオンの,LiOH融体中での時間依存の振動ポテンシャルを,剛体回転子モデルにおける古典的MD計算の軌跡に従って配列させた原子位置に対するMO計算から見積った。その結果,この系においては振動子の感ずる場のゆらぎは200cm^<-1>にも及び、またその時定数は約30f_sと極めて速いものであることが示された。この時間依存のポテンシャルに基づいて,固有関数展開形式での時間依存のシュレディンガ-方程式を数値的に解き,振動の基準座標の時間相関関数の期待値を様々な振動子と様々な時刻基準間での平均を求め,このフ-リエ変換としてラマン散乱における振動スペクトルを得た。これにより,液体中における振動スペクトルは,振動子が様々な場の中におかれていることに起因する不均一ひろがりと,場の速い変化によるmotional narrowingのふたつの概念でもっと理解できることが示された。また,ここで解いた非断熱方程式においては,振動子が基底状態から励起状態へ,また励起状態から基底状態へと状態間を遷移していく様子をシミュレ-トし,それを確率論的に把握することが可能であることも示された。一方で,実験的研究においては,本年度はラマン分光器の改造を行い,高腐食性の溶融水酸化物に対する測定を効率的に行えるようにした。これにより,OH^-イオンの振動・回転緩和の同位体効果や温度依存性に関しての一連の実験を行い,これら緩和過程における物質の慣性量と運動エネルギ-のかかわりを,上記分子論的描像に照らしながら検討した。
生理的条件下と障害下では小腸粘膜アポトーシス実行機序に差がある

小腸はターンオーバーの速い臓器であり,増殖が盛んなだけではなくてアポトーシスが容易に誘導される。今までの研究の多くが小腸の増殖機構に焦点をあてていたが、我々は今回の一連の研究で小腸粘膜アポトーシスの発現機序について解明してきた。生理的条件下では管腔内に遊離されたアポトーシス細胞は様々な細胞質内酵素をもっており摂取された食物の解毒に重要である可能性、障害時のアポトーシスの発現によりそれ以上の細胞障害を受けないようにするための自己防衛的に作用している可能性、等を示した。小腸のアポトーシスの研究自体が独創的であるが,違う条件下でのアポトーシスの発現の機構と意義に注目して研究を目標として今年度の研究をすすめた。得られた結果を簡単にもまとめると,障害時は障害を受けたミトコンドリアを介してアポトーシスが実行されるのに対して、生理的条件下ではミトコンドリアを介さない経路を介してアポトーシスが実行されるということが判明した。中枢神経系と消化管は生体の代謝調節に重要な臓器である。両者の関連については,消化管運動,内分泌機能,外分泌機能であり,消化吸収に最も重要な小腸の機能との関連に焦点をあてた研究はすくない。我々は小腸粘膜の形態に及ぼす視床下部諸核を中心とする中枢神経系の関与を明らかにしてきた。今回はさらに小腸粘膜アポトーシス実行機序に焦点をあてて実験をおこなった。中枢神経系が小腸粘膜の形態維持に重要であること証明し,さらに生理的条件下での小腸アポトーシスの実行に中枢神経系の関与することが判明した。小腸はターンオーバーの速い臓器であり,増殖が盛んなだけではなくてアポトーシスが容易に誘導されることも要因である。本年度で得られた結果を簡単にもまとめると,障害時は障害を受けたミトコンドリアを介してアポトーシスが実行されるのに対して、生理的条件下ではミトコンドリアを介さない経路を介してアポトーシスが実行されるということが判明した。結果の予測は容易ではないが,中枢神経系が小腸粘膜の形態維持に重要であることは既に証明しており,生理的条件下での小腸アポトーシスの実行に中枢神経系の関与を証明することは両臓器の関連を明確にするものと予想され、次年度の課題である。小腸はターンオーバーの速い臓器であり、増殖が盛んなだけではなくてアポトーシスが容易に誘導される。

生理的条件下では管腔内に遊離されたアポトーシス細胞は様々な細胞質内酵素をもっており摂取された食物の解毒に重要である可能性、障害時のアポトーシスの発現によりそれ以上の細胞障害を受けないようにするための自己防衛的に作用している可能性、等を示した。小腸のアポトーシスの研究自体が独創的であるが、違う条件下でのアポトーシスの発現の機構と意義に注目して研究を目標として今年度の研究をすすめた。得られた結果を簡単にもまとめると、障害時は障害を受けたミトコンドリアを介してアポトーシスが実行されるのに対して、生理的条件下ではミトコンドリアを介さない経路を介してアポトーシスが実行されるということが判明した。中枢神経系と消化管は生体の代謝調節に重要な臓器である。両者の関連については、消化管運動、内分泌機能、外分泌機能であり、消化吸収に最も重要な小腸の機能との関連に焦点をあてた研究はすくない。我々は小腸粘膜の形態に及ぼす視床下部諸核を中心とする中枢神経系の関与を明らかにしてきた。今回はさらに小腸粘膜アポトーシス実行機序に焦点をあてて実験をおこなった。中枢神経系が小腸粘膜の形態維持に重要であること証明し、さらに生理的条件下での小腸アポトーシスの実行に中枢神経系の関与することが判明した。
３座配位子を持つ金属オキソ錯体の創製：補助配位子を活用する不斉酸化反応の開発

本研究では補助配位子の添加により反応性の制御を行う不斉酸化触媒を設計した。酸化触媒として鉄ポルフィリン錯体が知られているが、その構造上不斉反応への応用は困難であった。今回、ポルフィリンの部分構造を踏襲するCAZBOX配位子に着目した。その結果、鉄(cazbox)錯体が不斉エポキシ化反応を触媒することを見いだした。詳細な検討により、ポルフィリン配位子と類似の反応性を有することを明らかにした。また配位子の置換基効果の検討により、不斉発現には基質と配位子の間の電子的相互作用の効果が大きいことを明らかにした。本研究を通じて、ポルフィリンの特異な反応性を踏襲する不斉配位子を開発することに成功した。平成24年度にはオキサゾール環を基盤とする3座配位子(CAZBOX配位子)が、ポルフィリン配位子のような挙動を不斉エポキシ反応において示し、ポルフィリン代替配位子として機能する可能性を示唆する結果を得た。その研究過程で、補助配位子の添加による触媒能の調整が可能であることを見いだした。平成26年度ではこの鉄(cazbox)錯体のエポキシ化反応反応機構解明を目的とし、配位子の置換基効果に詳細に検討を行った。様々な置換基を有するCAZBOX配位子を合成すべく、いくつかの新たな合成ルートを開発した。合成したCAZBOX誘導体を用いた不斉エポキシ化反応の検討を行ったところ、生成物のエナンチオ選択性が配位子と基質の芳香環部位の電子密度に大きく依存することを明らかにした。通常不斉反応の選択性は立体的な影響を大きく受けるが、本反応ではむしろこの効果は小さいことがわかった。このことは、立体的に小さい(Z)-アルケンを用いた不斉エポキシ化ではエナンチオ選択性が低かったことと矛盾しない。この結果は、不斉発現の過程に電子的相互作用が強く働いていることを示しており、サレン配位子など既存の不斉配位子と異なる性質を有しており、非常に興味深い結果である。今後計算化学などの手法を用いて、詳細な相互作用を明らかにする予定である。またこの結果を受けて、さらに高いエナンチオ選択性を示す不斉配位子の創製を現在検討している。これらの研究から見いだされた不斉配位子を用いて、不斉エポキシ化以外の不斉酸化反応へと研究を展開させていく。本研究の目的は複数の配位子の組み合わせにより全く新たな触媒を創製することにある。すでに1,8-bis(oxazolinyl)carbazol配位子(CAZBOX配位子)と補助配位子の組み合わせにより不斉エポキシ化の反応性の変化を確認しているが、この知見を深めるべく研究を継続した。その結果、不斉エポキシ化反応においては事前に鉄(cazbox)錯体を調製し、これとN-ヘテロサイクリックカルベン配位子を組み合わせることにより、非常に高いエナンチオ選択性で対応するエポキシドを得ることができた。また補助配位子の存在下においては生成物の収率も高いことが確認できた。反応機構の考察により、補助配位子が鉄中心のLewis酸性を減少させるとともに、遷移状態に立体的な摂動を加えていることが推測された。この結果は、複数の配位子を組み合わせることにより触媒の性能の調整が可能であることを示している。さらに鍵中間体と思われる鉄オキソ錯体を紫外可視光スペクトル、並びにEPRスペクトルで観測したところ、鉄中心と配位子がそれぞれ一電子酸化を受けた、鉄(IV)オキソカチオンラジカル種であることが強く示唆された。この構造は鉄ポルフィリン錯体の高酸化状態であるオキソ錯体と形式的に同じ構造である。すなわち、CAZBOX配位子が酸化条件においてポルフィリン配位子の代替となる可能性を示した。以上の結果は論文としてアメリカ化学会誌に報告した。(J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 13538.)平成24年度はアルケンの不斉エポキシ化反応の開発と、その詳細な反応機構の解明を並行して行う計画であったが、これらは順調に達成したといえる。特に補助配位子の網羅的なテストとその考察により、補助配位子の役割はある程度明らかになったと言える。これに加えてCAZBOX配位子の特異な性質を発見することができた。すなわちポルフィリンのような特徴的な構造を持つ配位子の模倣体として適用できる可能性を示すことができ、配位子設計における新たな指針を得ることができた。従って、本研究は当初の計画以上に進展していると判断できる。

一部計算化学による考察がまだ不足しているが、現在進行している配位子の置換基効果と言った実験的事実の積み重ねにより仮説を立て、仮説の妥当性を今後計算化学で見ることにより充分目標を達成できると考えられる。平成25年度は大きく二つの柱を立てて研究を継続、かつ展開する。一つ目は当初の計画通りCAZBOX配位子の特異な性質を駆使し、sp3炭素ー水素結合の直接水酸基化、ならびにアルケンのジヒドロキシ化に挑戦する。すでに前者については反応が進行することを確認しており、今後基質の一般性の検討、反応条件の最適化を経て、本戦略の有用性を明らかにしていく。さらに、平成24年度における鍵中間体の精査により、配位子自身が一電子酸化する特異な性質が酸化反応に有用である知見を得た。配位子自身の酸化を促すには配位子のHOMOが高いことが条件として挙げられる。この情報を配位子の設計指針として採用し、三座配位子のみならず二座配位子にも適用し、酸化反応の形式の拡大を試みる。これらの設計指針に基づく配位子の組み合わせにより、従来には見出すことのできなかった高性能酸化触媒を効率よく創出していく。次年度も引き続き試薬代に多くの研究費を用いる予定である。配位子の設計指針が本研究の鍵となるので、多様な配位子の創出には多様な構造の配位子の合成が不可欠である。また平成24年度の情報からまとめ、国際会議などでの発表を考えている。これによる旅費の増加が予想される。
群の相対的双曲構造

可算とは限らない群Gの,部分群たちからなる族を2つとり, HとKとおく. (つまり, HとKの元はGの部分群である.)ただし, Kの任意の元に対し,それを含むHの元が必ず存在しているとする.すなわち, AをKの元とすると,それはGの部分群であり, Aを含むGの部分群Bであって, BはHの元であるようなものが存在しているとする.このとき, GがHに関して相対的双曲性をもち,さらに, GがKに関しても相対的双曲性をもつための必要十分条件を以前与えた.より詳しくは, GがKに関して相対的双曲性をもつとき, Hの元に関していくつかの条件をつけることによって, GはHに関しても相対的双曲性をもつことを明らかにした.反対に, GがHに関して相対的双曲性をもつとき, Hの任意の元はKのある部分集合に関して相対的双曲性をもち,さらにHの有限個を除く任意の元がKのある元たちの自由積に分解されるならば, GはKに関しても相対的双曲性をもつことを証明した.また,ある部分群の族に関して相対的双曲性をもつ,可算とは限らない群に対して,その部分群が相対的に擬凸であることの定義を,以前,研究代表者が青山学院大学の松田能文氏,愛媛大学の尾國新一氏との共同研究により与えていた.この定義を元に, GがHに関して相対的双曲性をもち,さらに, GがKに関しても相対的双曲性をもつとき, Gの部分群LがHに関して相対的に擬凸であることとLがKに関して相対的に擬凸であることの関係性を以前考察した.本年度は,(分岐)ランダムウォークやポアソン境界など本研究に利用できそうな分野の勉強を続けながら,それらを本研究へ利用しようと研究を続けていた.群Gを可算とは限らない群とする.現在まで, GがHに関して相対的双曲性をもち,さらに, GがKに関しても相対的双曲性をもつための必要十分条件を与えた.それに加えて,群GがHに関して相対的双曲性をもち,さらに, GがKに関しても相対的双曲性をもつとき, Gの部分群LがHに関して相対的に擬凸であることとLがKに関して相対的に擬凸であることの関係性を考察した.有限生成とは限らない群Gが,その部分群の族Aに関して相対的双曲性をもつとする.このとき,族Aを群Gの相対的双曲構造(relatively hyperbolic structure, RHSと表記する)とよぶ.相対的双曲性をもつ群に対し,そのRHSを用いた, Osinによる群の自由積への分解定理が知られている.しかし,この分解定理は一意的な自由積への分解ではない.なぜならば,一般に相対的双曲性をもつ群のRHSは一つとは限らないからである.そこで, RHSを用いては,それ以上分解できないという意味で一意的な,群の分解があるときのRHSを普遍相対的双曲構造(universal RHS, URHSと表記する)とよぶことにする.そして,与えられた群がURHSをもつための必要十分条件を与えることを最終的な目標とする.ところで,有限表示ではない,有限生成群においてURHSをもたない群の実例が知られている.一方で,有限表示群においてはURHSをもたない群の実例は今のところ知られていない.しかし,残念ながら,申請当初の研究実施計画にあった,「有限表示群ならばURHSをもつ」ということを証明するまでに至っていない.「有限表示群ならばURHSをもつ」ということを証明するために, (分岐)ランダムウォークやそのポアソン境界を用いて「有限表示群ならばURHSをもつ」ということを証明するという目標を達成しようと考えている.その理由は,今まで自分が行ってきた研究とは異なる新たな視点から「有限表示群ならばURHSをもつ」ということを研究していかないと研究が進まないと考えたからである.実際,(分岐)ランダムウォークを用いて,群の性質を捉えたという結果は数多く存在しており,研究代表者が証明しようとしていることにもうまく応用できるのではないかと期待している.具体的には, (分岐)ランダムウォークを用いて,相対的双曲性をもつ(有限表示)群に対して,その(ポアソン)境界の様相を調べる.つまり,相対的双曲性をもつ(有限表示)群が,良い性質をもって作用する空間の境界の様相を調べる.境界の様相を調べるということは,(分岐)ランダムウォークが時間を進めるとどのような状態に収束するのかを調べることである.特に,分岐ランダムウォークの境界と分岐しないランダムウォークの境界を比較することにより, RHSを用いた群の自由積への分解へとつながるような群の代数的な性質を引き出すことができるのではないかと予想している.さらにそれによって,「有限表示群ならばURHSをもつ」ということを証明することができるのではないかと予想している.Gを可算とは限らない群とする.さらに群Gの部分群たちからなる族A, Bをとる.ただし, Bに属するGの任意の部分群Hに対し, Aに属するGの部分群であって, Hを含むものが必ず存在しているとする.このとき,群Gが族Aに関して相対的双曲性をもつことと,群Gが族Bに関して相対的双曲性をもつことの間にある関係を明らかにするのが平成27年度の目標であった.上記の関係は群Gが可算であるときはすでに明らかにされているが,可算とは限らない群に対する結果は知られていなかった.

また,可算群が相対的双曲性をもつことの定義はいくつか知られており,それらは互いに同値であることが知られている.そして,それぞれの定義は,証明したい群の性質に対して,より適した定義を選択することができるという点ですべて重要である.ところで,可算とは限らない群が相対的双曲性をもつことの定義は一つしか知られていなく,その定義から出発して申請者の目標を達成するのは非常に困難であった.そこで可算群が相対的双曲性をもつことの定義を拡張する形で,可算とは限らない群が相対的双曲性をもつことの定義をする必要があった.それはすでに青山学院大学の松田能文氏と愛媛大学の尾國新一氏との共同研究で行い,論文として発表済みである.それをもとに,両氏との共同研究で,群Gが族Aに関して相対的双曲性をもつことと,群Gが族Bに関して相対的双曲性をもつことの必要十分条件を与えた.さらに,群Gが族Aに関して相対的双曲性をもち,かつ群Gが族Bに関しても相対的双曲性をもつとき,群Gのある部分群Lが族Aに関して相対的に擬凸であることと,部分群Lが族Bに関して相対的に擬凸であることの必要十分条件も与えた.可算とは限らない群Gに対し, Gの部分群たちからなる族A, Bをとる.ただし, Bに属するGの任意の部分群Hに対し, Aに属するGの部分群であって, Hを含むものが必ず存在しているとする.可算とは限らない群が,相対的双曲性をもつことの定義は一つ存在していたが,その定義から出発して申請者の平成27年度の目標を達成するのは非常に困難であった.一方,可算群が相対的双曲性をもつことの定義はいくつか知られており,それらは互いに同値であることも知られている.このいくつかの同値な定義を拡張した形で,可算とは限らない群が相対的双曲性をもつことの定義を,青山学院大学の松田能文氏と愛媛大学の尾國新一氏との共同研究ですでに行っていた.これらの拡張された定義を用いることによって,可算とは限らない群Gが族Aに関して相対的双曲性をもつことと,群Gが族Bに関して相対的双曲性をもつことの必要十分条件を松田氏,尾國氏との共同研究により得た.このことにより,平成27年度の研究目標を達成することが出来た.さらに,可算とは限らない群Gが族Aに関して相対的双曲性をもち,かつ群Gが族Bに関しても相対的双曲性をもつとき,群Gのある部分群Lが族Aに関して相対的に擬凸であることと,部分群Lが族Bに関して相対的に擬凸であることの必要十分条件も両氏との共同研究により与えることができた.研究結果として一区切りついたので,以上の結果をまとめ,雑誌に投稿する準備をしている.Gを可算とは限らない群とする.さらに群Gの部分群たちからなる族A, Bをとる.ただしBに属するGの部分群Hに対し, Aに属するGの部分群であって, Hを含むものが必ず存在しているとする.このとき,群Gが族Aに関して相対的双曲性をもつことと,群Gが族Bに関して相対的双曲性をもつことの必要十分条件を与えたのが平成27年度の成果であった.さらに,ある部分群の族に関して相対的双曲性をもつ,可算とは限らない群に対して,その部分群が相対的に擬凸であることの定義を,申請者と青山学院大学の松田能文氏,愛媛大学の尾國新一氏との共同研究により与えていた.これはある部分群の族に関して相対的双曲性をもつ可算群において,その部分群が相対的に擬凸であることの定義の拡張になっている.この定義をもとに,群Gが族Aに関して相対的双曲性をもち,かつ族Bに関しても相対的双曲性をもつとき,群Gのある部分群Lが族Aに関して相対的に擬凸であることと,部分群Lが族Bに関して相対的に擬凸であることの必要十分条件を与えたのも平成27年度の成果であった.
繊維表面に形成させた高分子鎖の柔軟な立体構造を利用するSr-90分析材料の開発

福島第一原子力発電所の事故によって発生した汚染水には、高濃度のSr-90を含むものもあり、汚染状況の迅速な把握が求められている。しかし、現行分析法は煩雑な前処理操作を含み、分析設備の汚染させる可能性があるため、高放射性試料の分析には不適切である。本研究では、Sr-90分析の単純・迅速化を目的とし、ジシクロヘキサノ18-クラウン-6(DCH18C6)を担持した繊維状吸着体を作製した。吸着体の作製にはグラフト重合法を利用し、繊維表面にDCH18C6を担持した疎水性界面を形成させ、Sr抽出相を創出した。得られた吸着体は市販材料に比べて100倍程度速くSrを吸着できることを実証した。福島第一原発の事故を受け、喫緊の課題となっている放射性廃棄物の処理処分を進めるためには、放射性核種の分析が不可欠である。廃棄物処分の安全評価対象核種のうちSr-90は、Cs-137と同様に発生量が多く、特に高濃度のSr-90を含んだ試料の分析ニーズが急増している。しかしながら、現行法では分析1サイクルに1ヵ月程度を要するだけでなく、煩雑な分析前処理操作が必要であることから、被ばく低減や汚染対策の観点から高濃度試料の分析には不適切であり、緊急時にも対応できる迅速簡便なSr-90分析法開発が急務となっている。本研究では、クラウンエーテル(18-crown-6、以下18C6)誘導体によるストロンチウムイオンの分離・濃縮をベースとした新規な分析用固相抽出材料を作製する。具体的には、市販のナイロン繊維の表面にグラフト重合法によって疎水性高分子鎖を付与し、18C6誘導体を安定に保持するための固体抽出相を創出する。本材料作製では、繊維に付与する高分子鎖と18C6誘導体の最適な組み合わせを決定することが第一歩となる。まず、繊維表面へグラフト重合するためのモノマーとしてエポキシ基をもつグリシジルメタクリレート(GMA)を選択した。GMAから成る高分子鎖中のエポキシ環と疎水基(長鎖アルキル基)をもつ分子とを反応させることによって、高分子鎖中へ多種多様な疎水性基を導入でき、高分子鎖の疎水性バランスの制御が可能となる。担持する試薬としては、最も入手しやすい18C6誘導体であるジシクロヘキサノ18-クラウン-6エーテルを選択した。さらに、実証試験で使用予定であるSr-90を含む試料溶液について、主要な化学組成および核燃料を起源とする放射性核種の濃度や同位体比を定量し、β線計測装置やICP-MS測定において妨害となる元素および同位体をスクリーニングした。廃棄物処分の安全評価対象核種のうちSr-90はCs-137と同様に発生量が多く、分析ニーズが急増している。しかしながら、現行法では煩雑な分析前処理操作が必要であることから、被ばく低減や汚染対策の観点から高放射性試料の分析には不適切である。本研究では、クラウンエーテル(18-crown-6、以下18C6)誘導体によるSrイオンの分離・濃縮をベースとした新規な分析用固相抽出材料を作製することによるSr-90分析の迅速化を目指す。今年度は、昨年度の成果に基づき、まず、グラフト重合によって繊維表面に付与した高分子鎖に、種々のアルキル鎖長を持つアルキルアミノ基(CnH2n+1NH-、n=8,12,18、以下CnNH-)を結合させ、高分子鎖を疎水化した。つぎに、繊維表面に付与した高分子鎖に、疎水性相互作用を利用して、ジシクロヘキサノ18C6(以下、DC18C6)を担持した。C18NH-導入繊維では、導入率26%で担持密度が最大となり、高C18NH-導入率繊維では担持密度が低下する結果となった。他のCnNH-導入繊維でも同様の傾向が確認されたことから、疎水性の強さ以外にも担持できる空間の広さが担持密度に影響することがわかった。C8NH-またはC12NH-導入繊維における最大担持密度は0.3-0.5 mmol/gと市販のSr吸着材料の抽出剤担持密度と同程度であり、実用上十分なSr吸着容量を有すると期待される。なお、Sr-90以外の核種(Np-237およびZr-93)についても、別途類似の手法で作製した材料における吸着性能評価を実施し、材料の応用範囲拡大を図った。さらに分析用材料の作製に加えて、固体に吸着した金属イオンを溶出せずに分析する手法の開発にも着手した。福島第一原子力発電所の事故を受け、喫緊の課題となっている放射性廃棄物の処理処分を進めるには、放射性核種の分析が不可欠である。本研究では、クラウンエーテル(18-crown-6、以下18C6)誘導体によるSrイオンの分離・濃縮に基づいた新規な分析用固相抽出材料を作製しSr-90分析の迅速化を目指す。固相抽出材料の作製法は、高分子表面の改質法の1つであるグラフト重合法をベースとし、繊維表面に疎水性高分子鎖を密に配置することによって形成される疎水性界面に18C6誘導体を担持する。

今年度は、本研究で作製する吸着体の特徴である繊維形状を生かした新しい測定方法の提案を目指し、レーザーアブレーション(LA)-ICP-MSへの適用性の検討を開始した。LAは、ICP-MSの試料導入部に接続する固体試料導入装置であり、固体試料の表面を微粒子化して検出部まで輸送することで、溶液化処理などの前処理なしで固体中の特定成分を質量分析できる方法である。繊維は細長い形状であるため、繊維の長軸方向に沿ってアブレーション(LA:Nd-YAG 213、周波数:20 Hz、スポット径:30 μm、スキャンスピード:5 μm/sec)すると、Srのシグナルを長時間効率よく検出できた。さらに、アブレーションによって繊維構造が破壊されることなく、十分な強度のシグナルが安定して得られた。したがって、従来材料とは異なり、繊維に濃縮したSrを溶出させる必要がない新しい分析法提案できる見込みが得られた。また、派生研究として、H26年度、本研究と類似の調製法で作製したグラフト重合法に基づく分離材料に関する性能評価結果をまとめて論文とし、Analytical Chemistry誌に掲載された。昨年度までに検討した条件で作製したDC18C6担持繊維は、(1) Sr吸着容量が市販材料に比べて低い、(2)繊維が酸性溶液に弱い、といった欠点があった。これを克服するため、今年度は、DC18C6が最も効率よくSrと結合する条件である“8 M硝酸溶液"での吸着を実現する繊維の作製に取り組んだ。まず、耐酸性を強めるため、出発物質となる基材繊維の材質を、ナイロンからポリエチレンに変更し、これに伴いグラフト重合条件から見直すことになった。その結果、8 M硝酸中でも繊維の変形・変質がなくなり、Sr吸着性能は大幅に向上した。しかしながら、吸着体作製の初期条件から全てを変更したために、当初の予定よりは遅れる結果となった。福島第一原子力発電所の事故によって発生した汚染水には、高濃度のストロンチウム-90(Sr-90)を含むものもあり、汚染状況の迅速な把握が求められている。しかしながら、現行分析法は、煩雑な分析前処理操作が必要であり、実験設備の汚染を引き起こす可能性があるため、高放射性試料の分析には不適切である。本研究では、Sr-90分析の単純・迅速化を目的とし、クラウンエーテル誘導体(ジシクロヘキサノ18-クラウン-6、DCH18C6)を担持した繊維状の分析用固相抽出材料を作製した。以下、Sr吸着繊維と呼ぶ。材料の作製には、高分子表面改質法の1つであるグラフト重合法を利用した。グラフト重合法によって、繊維表層部に疎水性基をもつ高分子鎖を密に結合でき、その結果として疎水性界面が形成される。そこへDCH18C6を担持し、ストロンチウム抽出相を創出した。得られたSr吸着繊維のSr吸着性能を市販材料(Sr Resin)と比較した。Sr Resinは、不活性の多孔性高分子に4′,4′′(5′′)-ジ-tert-ブチルシクロヘキサノ-18-クラウン-6(DtBDCH18C6)を担持した球状の吸着体である。Sr吸着繊維のSr吸着量は、500 μg-Sr/mL(1 M硝酸)に浸漬した場合、2 mg-Sr/g-fiberとなり、同一条件におけるSr ResinのSr吸着量と同程度となった。また、Sr吸着繊維では、吸着平衡に達するまでの時間はSr Resinに比べて100倍程度短く、吸着速度が速いことがわかった。
高二酸化炭素環境での植物の窒素利用と、その生態系の窒素循環への影響

本研究では、高二酸化炭素が植物の活動を介して、生態系の窒素動態をどのように変化させるのかを明らかにすることを目的として研究を遂行した。まず、国内に存在する天然の高二酸化炭素ガス噴出地と、それに隣接する通常の二酸化炭素濃度のサイトからそれぞれ土壌を採取して、窒素の安定同位体である15Nを用いた方法で総無機化速度、総硝化速度、およびアンモニアや硝酸の消費速度、微生物による不動化速度など、窒素動態を測定した。また、さらに土壌中の全炭素や全窒素濃度、無機態窒素(アンモニア態と硝酸態)や微生物バイオマスなどを測定した。高二酸化炭素域と通常二酸化炭素域の土壌の測定値の比較から、高二酸化炭素に長期間に渡って晒された生態系の土壌では、全炭素および全窒素濃度が高くなることが明らかになった。また、高二酸化炭素条件では、植物が気孔を閉じ気味にして気孔コンダクタンスを小さくするために、蒸散が抑えられる。このため、高二酸化炭素区の土壌の水分濃度が高いことが分かった。これらの化学的な性質の違いは、植物の活動が大きくなる光環境の良い斜面上部で顕著に見られた。また、無機化速度や硝化速度などの土壌窒素動態も高二酸化炭素の影響を受けて変化することを明らかにした。この結果は、現在論文にまとめ、投稿中である。さらに、本研究では植物の窒素利用も調査し、窒素の安定同位体を用いた吸収試験やその後の追跡調査を行った。その結果、用いた植物12種の間で、窒素利用と成長戦略の関係を明らかにし、さらに土壌への安定同位体の移行の追跡を行った。その結果、植物の体内で、動き易い画分に含まれる窒素の量は、土壌中での無機化速度をよく説明することを明らかにした。現在、この結果を論文にまとめるべく、詳細な解析を行っている。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、高二酸化炭素濃度が植物の活動を介して、生態系の窒素動態をどのように変化させるのかを明らかにすることを目的として研究を遂行した。まず、国内に存在する天然の高二酸化炭素ガス噴出地と、それに隣接する通常の二酸化炭素濃度のサイトからそれぞれ土壌を採取して、窒素の安定同位体である15Nを用いた方法で、総無機化速度、総硝化速度、およびアンモニアや硝酸の消費速度、微生物による不動化速度など、窒素動態を測定した。高二酸化炭素域と通常二酸化炭素濃度域の土壌の測定値の比較から、高二酸化炭素に長期間に渡って晒された生態系の土壌では、全炭素および全窒素の濃度が高まることが明らかになった。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
文化と景観およびその保護手法の研究－農業景観・里地里山景観の保全管理の課題

1.国際機関による農業景観の保全にかかる施策の補足調査:国際機関が行う農業景観・里地里山景観の保全に関連する施策に関するインタビューや文献調査による情報収集を、平成29年度に継続して行った。2.諸外国の施策及び主要な農業景観の保全管理の状況調査:上記国際機関の施策調査に並行して、諸外国の農業景観・里地里山景観の保全について調査を実施した。平成29年度に行った欧州における主要各国の施策の補足調査を行うとともに、北米のカナダ及びアメリカ合衆国、アジアではインドネシア及び中国、南米ではペルーの施策について調査を行った。生業としての農業、コミュニティとその文化の維持などとの関係などの観点からの情報収集に努め、特に世界遺産とGIAHSの双方の認定の枠組みがかかっているフィリピンと中国の事例については、これらの認定・支援制度を運営する国際機関とその専門家の関わり方、支援の仕組みの流れ、連携あるいは競合の実態と程度、またこうした国際的な支援の仕組みと、当該国の文化・自然遺産の保護制度及び食糧農業政策との関係、関係省庁のデマケーションの問題について調査し、自国の制度整備が追い付かない状況で国際機関が保護に関与する場合の保全管理の課題について情報を得るように努めた。3.農業景観・里地里山景観の保全に関する文献調査及び国内比較調査:本研究の基礎資料として必要となる農業景観・里地里山景観の施策、保全管理に関する文献調査を行った。また国内の農業景観について比較研究のための事例調査(京都府内漁村景観)を継続して行った。農業景観・里地里山景観の保全に係る国際機関の施策に関する情報収集は、おおむね順調に進展している。各国調査について北米、アジア、南米を開始し、これもおおむね順調に進展している。平成30年度までに行った国際機関及び諸外国の施策調査を継続するとともに、外国人専門家を招聘してこれらの成果を検証する国際会議などの機会を設けて、研究成果をまとめる。1.国際機関による農業景観の保全にかかる施策の調査:ユネスコの世界遺産条約やMAB計画、ICCROMの自然と文化の連携に関する各種プログラム、FAO(国連食糧農業機関)が行うGIAHSプログラムなど、農業景観・里地里山景観の保全に関連する施策についてインタビューや文献調査による情報収集を行った。これら地域を定めずに事業を行っている国際機関について、制度の目的、選定すなわち価値づけの方法、支援施策の有無や程度とその内容、国際機関相互の連携の有無、あるいは競合の問題点などについて調査を行った。2.欧州の主要国の施策及び主要な農業景観の保全管理の状況調査:上記国際機関の施策調査に並行して、農業景観・里地里山景観の保全について注目される施策を展開しているフランスおよびイタリアの施策及び事例(シャンパーニュ地方他)について調査を実施した。特に農業遺産の保全に伴う各種問題点への取り組みの有無、すなわち異なった目的のもとに制度が重複する農業遺産の問題点、例えば農業の維持・振興にかかる各種課題への配慮がどのようになされているのか、その有無と程度について重点的に明らかにすることに務めた。また国内の農業景観について比較研究のための事例調査(京都府内漁村景観・熊本県内草地景観)を行った。各国調査についてフランスとイタリアを終了し、これもおおむね順調に進展している。国際機関の施策調査に関して平成30年度は、IUCN、欧州連合及び欧州評議会に関する調査を行うとともに、平成29年度に行ったユネスコ、ICCROM、FAOの補足調査を継続する。各国調査について対象をオランダ、スイス等について行い、平成31年度に予定している非欧州圏の調査に継続する予備調査を行う。農業景観・里地里山景観の保全に関する情報収集を着実に継続していく。

平成30年度までに行った国際機関及び諸外国の施策調査を継続するとともに、外国人専門家を招聘してこれらの成果を検証する国際会議などの機会を設けて、研究成果をまとめる。
水浸法による実験的低重量下におけるヒトの交感神経活動のニューログラム解析

〔目的〕無重量下における体液移動の制御に交感神経性の機構がどのように関与するのかを明らかにするために、水浸法による実験的低重量下におけるヒトの交感神経活動をニューログラム法により導出し、体液移動および、循環動態と内分泌動態の変化と対比して解析した。一方、この制御機構は加齢による影響を受けることも考えられるため、加齢が水浸時におけるヒトの交感神経反応に及ぼす影響についても検索した。〔方法〕18歳から62歳までの健康成人延べ30名を対象とした。水浸タンク内に被験者を起立させ、膝窩部で脛骨神経から筋交感神経活動をタングステン微小電極による導出、同定した後、頚の高さ迄の段階的な水浸時(34°C)におけるその活動性の変化を経時的に解析した。同時に体液移動の指標としての下腿と大腿の容積変化と、循環動態及び内分泌動態の変化を観察した。〔結果〕立位での頚の高さ迄の段階的な水浸により、水位の上昇と共に全ての被験者で脛骨神経から記録した筋交感神経活動が顕著に抑制された。しかし、この抑制反応には被験者の年齢に依存する個人差がみられ、比較的高年齢の被験者では、若年被験者に比し、この抑制反応が低下した。水浸時には、水位の上昇に応じて、下腿・大腿容積と心拍数が減少し、心拍出量、とくに一回拍出量が増加した。血圧には有意な変化は認められず、総末梢血管抵抗値は、水位の上昇と共に低下した。頚迄の水浸により血漿カテコールアミン(エピネフリンとノルエピネフリン)、抗利尿ホルモン、レニン活性、アルドステロン、アンギオテンシン、I・IIが減少し、心房性ナトリウム利尿ホルモンは顕著に増加した。〔結論〕水浸法による実験的な低重量下では、頭部方向への体液移動を制御して、循環動態の恒常性を維持するために、内分泌性の反応と共に、交感神経活動の抑制反応が出現する。この反応は高年者では低下する。〔目的〕無重量環境下での人体の自律神経性反応と適応の機序を明らかにすることを本研究の目的とした。〔方法〕名古屋大学環境医学研究所設置の準無重量実験装置を用いて水浸法による実験的低重量下におけるヒトの交感神経活動を、循環動態の変化と共に観察した。健康人を対象として、立位で首の高さまでの水浸時における交感神経活動、循環動態の各種パラメータ(心拍数、心拍出量、一回拍出量、血圧、総末梢血管抵抗、下腿容積)及び血漿カテコールアミン濃度の変動を観察した。交感神経活動は脛骨神経からタングステン微小電極を用いたニューログラム法により抗重力筋(下腿三頭筋)支配の筋交感神経活動として記録した。心拍出量及び一回拍出量はインピーダンス・プレチスモグラム法により測定した。下腿容積はストレンゲージ・プレチスモグラム法またはインピーダンス・プレチスモグラム法により記録した。血漿カテコールアミン濃度は高速液体クロマトグラフィー法により測定した。〔結果〕立体で首の高さまで水浸すると、水位の上昇に応じて、下腿三頭筋支配の交感神経活動が顕著に抑制され、血漿ノルアドレナリン濃度が低下した。

同時に、心拍数、総末梢血管抵抗、下腿容積が低下し、心拍出量と一回拍出量が増加したが、収縮期及び拡張期血圧はほぼ一定に保たれた水浸時時における筋交感神経活動の変化は、心拍数、総末梢血管抵抗、下腿容積との間に有意な正の相関を、心拍出量、一回拍出量との間に有意な負の相関を示した。〔結論〕以上の結果から、水浸時法による実験的低重量下では筋交感神経活動の顕著に抑制されることが明らかとなった。水浸時における筋交感神経活動の抑制は、主に静脈血量を反映する下腿容積の減少を伴ったため、おそらく体液、とくに静脈血の頭部方向への移動により引き起こされ、上半身における循環血液量の増加、心拍出量の増加などを代償して、循環動態の恒常性に関与すると思われる。〔目的〕無重量環境下でのヒトの神経性適心の機序を解明することを本研究の目的とした.昨年度は立位で頚までの段階的な水浸時には,水位の上昇に応じて筋交感神経活動の抑制されることを明らかにした.本年度は比較的長時間の持続性の水浸時における交感神経活動の変化を検索した.〔方法〕水浸法による実験的低重量下におけるヒトの筋交感神経活動を,循環動態の変化と共に観察した.健康人の立位または椅坐位で頚まで最長150分間水浸し,筋交感神経活動,循環動態の各種パラメータ(心拍数,心拍出量,一回拍出量,血圧,下腿容積)及び血漿カテコールアミン濃度の変動を経時的に観察した.筋交感神経活動は脛骨神経からタングステン微小電極を用いたニューログラム法により記録して解析した.心拍出量及び一回拍出量はインピーダンス・プレチスモグラム法により,下腿容積はストレンゲージ・プレチスモグラム法により記録した.血漿カテコールアミン濃度は高速液体クロマトグラフィー法により測定した.〔結果〕首の高さまでの水浸直後には,筋交感神経活動が顕著に減少したが,その後30分までに徐々に回復し,30150分ではほぼ定常値を示した.しかし,150分後においても水浸前値よりも低値を示した.同時に心拍数も減少したが,その減少の程度は筋交感神経活動よりも軽度であった.心拍出量と一回拍出量は頚までの水浸直後に増加し,その増加は120分後まで持続した.平均血圧は水浸直後から120分後まで軽度に上昇し,下腿容積は120分後まで時間経過と共に減少し続けた.血漿カテコールアミン濃度は30120分の間,持続的に低下した.〔結論〕水浸時の実験的低重量下では,頭部方向への体液移動に伴う心拍出量の増加を代償するために,筋交感神経活動が顕著に抑制される.この抑制は,水浸負荷の初期にとくに強く,約30分後にはある程度の順応を示すが,水浸負荷中,少なくとも150分間は抑制が持続する.〔目的〕無重量下における体液移動の制御に交感神経性と内分泌性の調節機構がどのように関与するのかを明らかにするために、水浸時の実験的な低重量下においてヒトの交感神経活動をニューログラム法により記録し、体液移動および、内分泌動態の変化と対比して解析した。一方、この機構は加齢による影響を受けることも考えられるため、本研究では加齢が実験的低重量下におけるヒトの交感神経性活動に及ぼす影響についても検索した。〔方法〕18歳から62歳までの健康な被験者を水浸タンク内に起立させ、膝窩部で脛骨神経から筋交感神経活動をタングステン微小電極により導出、同定した後、頸の高さ迄の段階的な水浸時(水温約34°C)におけるその活動性の変化を観察した。同時に体液移動の指標としての下腿と大腿の容積変化と、血漿ホルモン値を経時的に測定した。〔結果)立位での頸の高さ迄の段階的な水浸により、水位の上昇と共に全ての被験者で脛骨神経から記録した筋交感神経活動が顕著に抑制された。この抑制反応には被験者の年齢に依存する個人差がみられ、比較的高年齢の被験者では、若年被験者に比し、水浸時における筋交感神経活動の抑制反応が低下した。同時に測定した下腿と大腿の容積は水位の上昇と共に減少した。