hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
睡眠・概日リズム障害に関与する遺伝素因の探索

睡眠・概日リズム障害に関与する遺伝因子の探索・同定のために、患者-対照研究法による遺伝子関連解析を行った。まず、代表的な睡眠障害であるナルコレプシーを対象とした関連解析を行い、睡眠誘導物質としての働きも合わせ持つサイトカイン遺伝子、Tumor necrosis factor-alpha(TNF-α)遺伝子、とナルコレプシーとの有意な関連、そしてTNF-αの受容体の一つであるTNF-α受容体2(TNFR2)遺伝子とナルコレプシーとの有意な関連を見いだし報告した。もう一つのTNF-α受容体であるTNF-α受容体1(TNFR1)遺伝子についてもナルコレプシーとの関連を調べた。しかしながら、TNFR1遺伝子とナルコレプシーとの間には有意な関連が認められなかった。以上の結果から、TNF-α-TNFR2シグナル伝達系がナルコレプシーの病態や発病に関与している可能性が示唆された。また、ナルコレプシーと有意な関連を示すTNF-αプロモーター内の-857SNPについて、TNF-α(-857T)アリルを含む配列に転写因子であるOCT-1がアリル特異的に結合することをゲルシフトアッセイを用いた解析で実証した。このことから、転写因子OCT-1がTNF-α(-857T)アリルの転写調節に関与している可能性が示唆された。その他の成果としては、HLA-DRB1^*1502-DQB1^*0601ハプロタイプがナルコレプシーとネガティブな関連を示すことを発見した。概日リズム障害については、睡眠相後退症候群、非24時間睡眠覚醒症候群を対象とする遺伝子関連解析を行ったが、有意な関連を示す遺伝子を同定することはできなかった。平成12年度では、まず、睡眠障害としてナルコレプシーを対象とした関連解析を行った。我々の以前の研究結果から、Tumor necrosis factor-alpha(TNF-α)遺伝子とナルコレプシーとの有意な関連が示唆されている。TNF-αは免疫系で働く代表的なサイトカインであり、また、睡眠誘導物質としても働いている。このTNF-αと結合し、そのシグナルを細胞内に伝える受容体には二種類あり、一つはTNF-α受容体1(TNFR1)であり、もう一つは受容体2(TNFR2)である。既に、遺伝子変異解析の結果から、TNFR2遺伝子内にアミノ酸置換を伴う単一塩基多型(SNP)の存在が知られている。そこで、今回、このSNPを指標に用いた遺伝子関連解析を試みた。患者群として149名のナルコレプシー患者、対照群として204名の健常者を用いて解析を行った。その結果、患者群においてTNFR2-196R(196番目のアミノ酸がアルギニン)アリル頻度が、対照群のそれと比べて有意に上昇していることが観察された。更に興味深いことに、以前の研究でナルコレプシーと有意な関連が観察されたTNF-α(-857T)アリルとTNFR2-196Rアリルとの組み合わせについて検討してみると、TNFR2-196RとTNF-α(-857T)両方のアリルを持つことで、疾患のリスクがさらに上昇することが観察された。これらの結果は、TNF-α-TNFR2シグナル系がナルコレプシーの病態や発病に関与している可能性を強く示唆している。その他の遺伝子に関しては、まず、もう一つのTNF-α受容体であるTNFR1遺伝子について関連解析を行う必要がある。この解析については、平成13年度中に実施する予定である。更にその他の障害についても、今現在、解析が進行中である。

睡眠・概日リズム障害に関与する遺伝因子の探索、同定のために、患者-対照研究法による遺伝子関連解析を行った。前年度(平成12年度)までに、睡眠障害としてナルコレプシーを対象とした関連解析を行い、Tumor necrosis factor-alpha(TNF-α)遺伝子とナルコレプシーとの有意な関連、そしてTNF-αの受容体の一つであるTNF-α受容体2(TNFR2)遺伝子とナルコレプシーとの有意な関連を観察した。これらの結果から、TNF-α-TNFR2シグナル系がナルコレプシーの病態や発病に関与している可能性が示唆された。平成13年度では、もう一つのTNF-α受容体であるTNF-α受容体1(TNFR1)遺伝子についてナルコレプシーとの関連解析を行った。まず変異解析を行った結果、TNFR1遺伝子内に4つの単一塩基多型(SNP)が観察された。次にそれらのSNPを指標に用いてナルコレプシーとの関連解析を行った。しかしながら、それらのSNPと疾患との間には有意な関連が観察されなかった。以上の結果をまとめると、次のような仮説が導かれる:ナルコレプシーの病態や発病に関与するのは、TNF-α-TNFR1シグナル伝達系ではなくTNF-α-TNFR2シグナル系であると考えられる。実際の患者脳内においてこれらの伝達系が関与しているのかどうかは今後の課題である。もう一つの注目すべき結果は、以前の解析でナルコレプシーと有意な関連を示したTNF-αプロモーター内の-857SNPについて、このTNF-α(-857T)アリルを含む配列に転写因子であるOCT-1がアリル特異的に結合することがゲルシフトアッセイを用いた解析で示された。この結果から、転写因子OCT-1がTNF-α(-857T)アリルの転写調節に関与している可能性が示唆された。
ヘインズ・ショックレイ法による半導体のドリフト移動度自動測定システムの構築

目的:安定な測定、測定精度の向上、現象の視認性向上のためにパソコンを用いた学生実験用半導体のドリフト移動度自動測定装置のシステムを検討し、教育方法の改善を図ることを目的とした。試料のエミッタ(E)に短パルス(正)を与え、小数キャリアである正孔を注入する。長さ方向に電界Exを加えると正孔はコレクタ(C)に到達し、流れ込む。注入されたキャリアは半導体中を移動していき、オシロスコープ上で波形を得る(Λtの測定)。E-C間の距離Lを測定しておけば、Λt=L/μ_pExの関係からドリフト移動度μ_pが得られる。研究方法:1.最初に試料の作製を行った。n型シリコンウェハー(抵抗率約10Ωcm、厚さ0.5mm)を短冊状(長さ20mm、幅5mm)に切り出し、長さ方向の両端に電界用電極を超音波はんだでオーム性接触をさせた。(両端抵抗は室温で約1KΩ)2.予備実験の一環として、ファンクションジェネレータを用いて、注入用の正極性パルス(周期1ms、パルス幅19μs振幅14V)を発生させ、試料に印加して従来のリレー式パルス発生方法との比較を行ったが誤差の範囲で一致していた。3.当初目的の自動化の端緒として、パソコンを使用した少数キャリア注入用短パルスを発生させるため、DAコンバータ(コンテック社ADA16-8/2(LPCI)L)から周期0.5ms、パルス幅20μs、振幅+10Vの方形パルスを発生させ、ピエゾアンプ(増幅度30倍、周波数特性DC100KHz)で増幅し、試料に印加した。試料には、直流電界(1764V/m)を予めかけておき、ディジタルオシロスコープで波形観測を行ったが、試料に短絡電流が流れ込み、これの解決に時間を要した。(測定装置、増幅器、パソコンの接地ラインが共通となっていたためフローティングにした。)4.増幅されたパルス(無負荷で振幅150V)を試料に印加すると、出力電流が増幅器の取出せる50mAを超過してしまい、抵抗を直列に挿入して過電流制御をしたが、振幅が40Vまで低下した。この状態で試験をしたが、パルスの立下りで出力波形のピークが出て正しい正規分布波形が得られていない(原因不明)。5.30μRタングステン針をプローブとして使用したが、接触が不安定で接触状態の確認が欠かせなかった。また、少数キャリア注入パルスは、電圧パルスだけでなく、光パルスの導入も考えておく必要がある。研究成果等:自動化の実施は達成されていないが、今後もシステムの完成を目指して引き続き研究を行う。
層状酸化物のレーザー励起分子層変調エピタキシ-と新超伝導体の探索

超格子構築による新超伝導体創製をめざして、その重要な要素技術である酸化物薄膜の原子層制御の最適化を行った。また(1)RHEEDその場観察による薄膜成長過程の解析、(2)CAICISS(同軸型イオン散乱分光)による基板最表面構造の同定、を検討した。その結果を以下にまとめる。(1)レーザーMBE法によるBaCuO2無限層薄膜の堆積中において、2次元エピタキシャル成長に基づくRHEED強度振動を初めて観測した。さらにBaCuO2へのNa^+(p-type)及びCe^<4+>(n-type)を使った、δドープ、分子層変調ドープにおいて、キャリアー注入が有効に行われることを確認した。特にNaドープBaCuO2層とノンドープBaCuO2層からなる分子層レベルでのキャリアードープ変調超格子においては、各単層膜が半導性であるにもかかわらず、金属的電導挙動に変化することを見出した。(2)酸化物の共蒸着成膜の場合、2次元エピタキシャル成長の際の成長単位層は、電荷中性条件を満足する最小繰り返し原子層の組み合わせとなることを見出した。(3)SrTiO3(001)面の終端面構造は、次のように決定することができた;(a)市販基板(TiO2面が90%以上)、(b)高温アニール基板(TiO2面100%で終端したテラス面と4Aの分子層ステップ)、(c)ホモエピタキシャル膜(SrO面100%)。
ダブルコルチン様キナーゼによる神経回路形成制御

Dclk1およびDclk2は、脳神経回路の形成において神経細胞の軸索や樹状突起の形成において機能する。Dclk1およびDclk2は、ADHD(注意欠如・多動症)などの発達障害と関連することが報告され、一方、我々はこれまでに、Dclk1/Dclk2ダブル欠損マウスは網羅的な行動解析の結果、ADHDの症状の一つである衝動性の亢進(断崖回避テストにおいて台からの飛び降り行動の頻度が増加)を示すことを明らかにしている。また、ダブル欠損マウスは、野生型マウスと比較し、前頭前皮質におけるチロシンヒドロキシラーゼ陽性神経線維が減少しており、ドーパミン神経細胞の前頭前皮質への投射の減少が示唆された。そこでドーパミン神経系の機能に異常があるかを調べるために、本年度は、ドーパミンなどのモノアミンおよびその代謝物の脳各部位(前頭前皮質、側坐核、線条体、海馬)における量をHPLCにより測定した。57ヶ月齢の野生型(雄10匹、雌6匹)およびダブル欠損マウス(雄3匹、雌3匹)を用いて測定を行った。その結果、有意差の見られたものとして、1線条体(吻側)におけるドーパミン量の増加、2前頭前皮質におけるドーパミンに対するドーパミン代謝産物のモル比(DOPAC+HVA/ドーパミン)の増加、つまりドーパミンのturnoverの増加、3前頭前皮質におけるセロトニン量の減少が明らかになった。今後さらに個体数を増やし、得られた結果の信頼性を高める必要はあるが、今回の結果は、前頭前皮質において見られたドーパミン神経線維の減少とは一見異なり、前頭皮質においてドーパミン神経機能はむしろ亢進していることが示唆された。さらに今回初めて、ダブル欠損マウスにおいてドーパミン神経系だけでなく、セロトニン神経系の異常が示唆された。本年度は、ダブル欠損マウスを得るのに苦労し、遅れていた脳のモノアミン量測定についに着手することができ、ドーパミンだけでなくセロトニン神経系にも異常があることが明らかにできた。よって本年度は、研究課題は計画通りに進んだと言える。さらなるデータ数の増加は必要だが、その後も順調にダブル欠損マウスが得られており、一連のモノアミン量測定の結果は、次年度には決着をつけることができる。一方、Dat-Creマウスを用いたドーパミン神経細胞特異的なコンディショナルノックアウトマウスの作製にはマウスの掛け合わせが順調には進んでおらず、遅れている。今後はモノアミン量の測定データ数を増やすとともに、今回新たに示唆されたセロトニン神経系の異常についても解剖学的な解析を行い、セロトニン神経の前頭前皮質への投射や、縫線核におけるセロトニン神経の数や配置などを調べる。またこれまでに得られたドーパミン、セロトニン神経系の異常がダブル欠損マウスにおける衝動性の亢進を引き起こしているのかを明らかにするために、ドーパミン神経伝達を抑制するような薬や、セロトニン神経伝達を亢進するような薬を投与した際に、断崖回避テストの結果が改善されるのかを明らかにする。ダブルコルチンキナーゼDCLK1及びDCLK2は、ADHD(注意欠陥・多動性障害)や統合失調症などの発達障害や精神障害と関連することが示唆されている。一方、私の作製したDclk1/Dclk2ダブル欠損マウスは網羅的行動解析の結果、野生型マウスに比べ、台からの飛び降り行動の頻度が増加(衝動性が亢進)していることが示唆されていた。本研究ではDCLK1/2がどのようにして高次脳機能の制御や病態に関わるのかを明らかにすることを目指す。衝動性の制御には、ドーパミンなどのモノアミン神経系の関与が示唆されている。これまでに前頭前皮質においてドーパミン神経線維の染色(チロシンハイドロキシラーゼ(TH)に対する抗体による免疫染色)により、ダブル欠損マウスでは神経線維の密度が減少しているというプレリミナリーなデータを得ていた。今年度はこのデータを確証するために、行動解析に用いたものと同年齢(67ヶ月齢)の雄マウスの野生型3匹、ダブル欠損マウス3匹より、脳の固定サンプルを準備し、詳細に解析を行った。まず前頭前皮質におけるTHの染色を行った結果、ダブル欠損マウスでは野生型に比べ、神経線維の密度が70%に減少していることが明らかになった。さらに中脳の腹側被蓋野、黒質緻密部においてドーパミン作動性神経細胞の数を調べたところ、ダブル欠損マウスでは野生型に比べ、有意な差は見られなかった。以上の結果から、DCLK1/2がドーパミン作働性神経細胞の他の脳部位への軸索の伸長に関与していることが予想された。また、一つの可能性としてドーパミン神経系の異常が、ダブル欠損マウスの行動異常に関与するかもしれないことが考えられた。同腹のDclk1/Dclk2ダブル欠損マウスおよび野生型の雄を得るために、ダブルヘテロマウス同士をかけ合わせていたために、予想以上に時間がかかった。そこで現在は、同腹の仔を得るようなかけ合わせとともに、より多くのダブル欠損マウスを得ることが可能なかけ合わせ(Dclk1-/- ;Dclk2+/-とDclk1+/-; Dclk2-/-、Dclk1-/-; Dclk2-/-とDclk1+/-; Dclk2+/-)を行い、サンプルの産出確率を上げている。

Dclk1およびDclk2は、ADHD(注意欠如・多動症)などの発達障害と関連することが報告され、一方、我々はこれまでに、Dclk1/Dclk2ダブル欠損マウスは網羅的な行動解析の結果、ADHDの症状の一つである衝動性の亢進(断崖回避テストにおいて台からの飛び降り行動の頻度が増加)を示すことを明らかにしている。また、ダブル欠損マウスは、野生型マウスと比較し、前頭前皮質におけるチロシンヒドロキシラーゼ陽性神経線維が減少しており、ドーパミン神経細胞の前頭前皮質への投射の減少が示唆された。そこでドーパミン神経系の機能に異常があるかを調べるために、本年度は、ドーパミンなどのモノアミンおよびその代謝物の脳各部位(前頭前皮質、側坐核、線条体、海馬)における量をHPLCにより測定した。57ヶ月齢の野生型(雄10匹、雌6匹)およびダブル欠損マウス(雄3匹、雌3匹)を用いて測定を行った。その結果、有意差の見られたものとして、1線条体(吻側)におけるドーパミン量の増加、2前頭前皮質におけるドーパミンに対するドーパミン代謝産物のモル比(DOPAC+HVA/ドーパミン)の増加、つまりドーパミンのturnoverの増加、3前頭前皮質におけるセロトニン量の減少が明らかになった。今後さらに個体数を増やし、得られた結果の信頼性を高める必要はあるが、今回の結果は、前頭前皮質において見られたドーパミン神経線維の減少とは一見異なり、前頭皮質においてドーパミン神経機能はむしろ亢進していることが示唆された。さらに今回初めて、ダブル欠損マウスにおいてドーパミン神経系だけでなく、セロトニン神経系の異常が示唆された。本年度は、ダブル欠損マウスを得るのに苦労し、遅れていた脳のモノアミン量測定についに着手することができ、ドーパミンだけでなくセロトニン神経系にも異常があることが明らかにできた。よって本年度は、研究課題は計画通りに進んだと言える。さらなるデータ数の増加は必要だが、その後も順調にダブル欠損マウスが得られており、一連のモノアミン量測定の結果は、次年度には決着をつけることができる。一方、Dat-Creマウスを用いたドーパミン神経細胞特異的なコンディショナルノックアウトマウスの作製にはマウスの掛け合わせが順調には進んでおらず、遅れている。今後、ダブル欠損マウスで異常の見られたドーパミン神経回路部位においてドーパミン伝達に異常があるか調べるために、各脳部位におけるドーパミン量を測定する。さらに、やはり衝動性に関与しているとされているセロトニン神経系についても同様に解剖学的、生化学的解析を行い、ダブル欠損マウスで起きている神経回路の変化の有無を明らかにする。また衝動性の亢進がドーパミン神経系の異常によるものなのか明らかにするためには、ドーパミン作動性神経細胞特異的にDclk1やDclk2を欠損させる必要がある。そのためにDat-Creマウス(ドーパミン作働性神経細胞で特異的にCreを発現する)およびDclk1のコンディショナルノックアウトマウスのかけ合わせを開始する。行動解析についてはまだダブル欠損マウスでしか行っておらず、もしDclk1欠損マウスやDclk2欠損マウスにおいて同様の行動異常や神経回路の異常がみられるのであれば、実験も比較的簡単になるので、それぞれの欠損マウスで衝動性の亢進がみられるか検証を行う。今後はモノアミン量の測定データ数を増やすとともに、今回新たに示唆されたセロトニン神経系の異常についても解剖学的な解析を行い、セロトニン神経の前頭前皮質への投射や、縫線核におけるセロトニン神経の数や配置などを調べる。
乳牛の栄養状態と潜在性疾病を検知する代謝性ホルモン感受性マーカーの探索

反芻動物においてGLP-1は,インスリンおよびグルカゴンを介さずに,血漿中のTG,総コレステロール,NEFA,乳酸およびケトン体濃度に影響し,血中において,GLP-1はインスリンと逆に作用した。また,肝臓および骨格筋のメタボローム解析によってGLP-1は,肝臓での解糖系・糖新生経路,ペントースリン酸経路,TCA回路,ピリミジン代謝,プリン代謝に関わる代謝物を増加させ,組織の代謝反応においてもGLP-1はインスリンと逆の作用を示す可能性が考えられた。以上の血漿および肝臓代謝物の結果から,反芻動物においてGLP-1は,グルカゴンを介さずに,インスリンが示す作用とは逆に作用することが明らかとなった。高泌乳化の進む乳牛で,泌乳初期に過大な負のエネルギーバランスとそれに伴う栄養代謝障害が多発している。これらの問題を解決するには,乳牛の栄養状態や潜在性疾病を的確に把握し,周産期の新たな飼養管理法の開発が必要となる。本研究では,周産期ホメオレシスの代謝調節に重要なインスリン・GH,および末梢性食欲調節因子であるGLP-1・グレリンに焦点を絞り血中メタボロミクス解析を行い,栄養代謝調節因子である代謝性ホルモンの感受性をバイオマーカーで検知することによって,乳牛の栄養状態や潜在性疾病を的確かつ簡易的に把握することを目的とする。本年度は,代謝性ホルモンの感受性マーカーの探索に必要となる乳牛の栄養状態と血漿代謝産物との関係,および周産期での網羅的な血漿代謝産物の変動解析を実施した。試験には,305日乳量が10,000kgを超える乳牛を用い,乾乳期間を60日とし,前期(40日)と後期(20日)に分けて,乾乳前期の栄養水準を要求量に基づき130%区(高栄養区)および80%区(低栄養区)の2処理区を設け,各処理区は3頭になるように供試牛を配置した。乾乳後期は全ての処理区において要求量の100%とした。採血は,乾乳前期最終日およ'び分娩後1週目,10週目に実施した。血漿中メタボローム解析はキャピラリー電気泳動一飛行時間型質量分析計(CE-TOFMS)を用いて実施した。この結果154のピークが検出され,これらピークをHMT代謝物質データベース(HTMDB)と照合し代謝物質を特定した。これら154物質の相対面積値を標準化し,それに基づきクラスター解析を実施,周産期で変動しているクラスターを選抜した。それにより91の代謝物質を選抜した。選抜後,主成分解析を行った結果,第1主成分得点の寄与率は52.5%,第2主成分得点は寄与率23%であった。因子負荷量から,周産期の代謝変動および栄養状態を反映するバイオマーカーを35物質選抜した。選抜された物質の多くは,メチル基転移代謝に関連した物質であった。2012年度の結果から,ヒツジへのGLP-1投与により,肝臓での解糖/糖新生経路,ペントースリン酸経路の抑制が見られ,それに伴うATPなどの高リン酸化合物の増加が認められた。以上のことから,GLP-1は,肝臓において糖新生を抑制しエネルギー基質の産生を促進する一方で,エネルギー利用を抑制する作用を有する可能性が考えられた。GLP-1はインスリン分泌を促進することから,得られた結果には,インスリンの関与も考えられた。そこで本年度は,インスリンとGLP-1の肝臓での作用および血漿代謝産物との関連性を詳細に検討した。試験にはサフォーク種去勢ヒツジ4頭を用い、ユーグリセミッククランプを実施した。インスリン注入開始時を0分とし、注入開始60分後にGLP-1注入を開始した。GLP-1注入開始30分後にインスリン注入を止め、その後60分間はGLP-1のみを注入した。血糖値維持のために20%グルコース溶液を可変的に注入した。肝バイオプシーは、インスリン注入開始から0分(対照)、60分後(インスリン)、GLP-1注入開始30分後(インスリン+GLP-1)、90分後(GLP-1)の計4回実施し、肝臓組織片を採取した。得られた肝臓組織片採取をキャピラリー電気泳動/飛行時間型質量分析を用いたメタボローム解析に供した。メタボローム解析によって検出された代謝産物(246物質)を,直交部分最小二乗法を用い因子負荷量0.8以上の代謝産物40物質を選抜した。解糖系、糖新生経路、ペントースリン酸経路、TCA回路、ピリミジン代謝、プリン代謝に関わる代謝物およびグルタミン酸はインスリン注入により減少したが、GLP-1注入により増加した。GLP-

1注入はバリン、ロイシン、イソロイシン、BHBA、リジン代謝産物、メチオニン代謝産物を増加させたが、インスリン注入による影響は見られなかった。以上のことから、肝臓の代謝反応ではGLP-1はインスリンとは逆の作用を示す可能性が考えられた。本研究では,周産期ホメオレシスの代謝調節に重要なインスリン・GH,および末梢性食欲調節因子であるGLP-1・グレリンに焦点を絞りメタボロミクス解析を行い,栄養代謝調節因子である代謝性ホルモンの感受性をバイオマーカーで検知することによって,乳牛の栄養状態や潜在性疾病を的確かつ簡易的に把握することを目的とする。本年度は,育成牛を用いて,グレリンおよびGLP-1の感作試験を行い,感作後の肝臓および血液における代謝産物の変動解析を実施した。試験には,ホルスタイン種去勢牛3頭(平均体重400kg)用いた。試験は,頸静脈より生理食塩水を投与する対照区,0.5μg/kg・BWのグレリンを投与するグレリン区,および同容量のGLP-1を投与するGLP-1区の計3処理区を設け,3×3ラテン方格法で実施した。各溶液投与後30分に,採血および生検針を用いて肝臓組織片を採取し,メタボローム解析を行った。メタボローム解析はキャピラリー電気泳動ー飛行時間型質量分析計(CE-TOFMS)を用いて実施した。結果,肝臓では203,血漿では137の代謝産物が検出された。グレリン区は対照区と比べ,代謝産物の変動に違いは認められなかった。GLP-1区は対照区と比べ,肝臓では,Glucose 1-phosphate,Glucose 1-phosphate,Fructose 6-phosphateなどが低値を示し解糖/糖新生経路の抑制が見られた。また,同様にペントースリン酸経路も抑制されていた。それに伴い,ATP,ADP,GTP,GDPなどの高リン酸化合物は,対照区と比較し高値を示し,血中のATP濃度の増加も認められた。以上のことから,GLP-1は,肝臓において,糖新生を抑制し,エネルギー基質の産生を促進する一方で,エネルギー利用を抑制する作用を有するかもしれない。平成25年度の結果から,反芻動物の肝臓代謝反応において,GLP-1はインスリンとは逆の作用を示すことが明らかとなった。そこで本年度は,明らかとなったGLP-1による肝臓代謝反応が肝臓特異的な現象であるかどうかを検討するために,末梢組織として骨格筋に着目し,メタボロミクス解析を実施して,骨格筋におけるGLP-1の代謝作用を検討した。試験には,サフォーク種去勢羊4頭を用いた。処理区として,生理食塩水を頸静脈より90分間注入する対照区,GLP-1(0.5μg/kgBW)を連続注入するGLP-1区,インスリン(0.5IU/kgBW)を注入するインスリン区および混合注入区を設け,4×4ラテン方格法で実施した。また,試験を通してグルコース溶液を注入し,正常血糖を維持した。注入90分後後に骨格筋組織片の採取,また,経時的に採血を実施し,骨格筋でのGLP-1による代謝変化をキャピラリー電気泳動/飛行時間型質量分析を用いたメタボローム解析により解析した。血漿インスリン濃度は,インスリン区で高濃度を維持した。また,GLP-1および混合区で注入開始後,血漿インスリン濃度の一過性の増加が認められたが,注入90分後には基礎値まで減少していた。メタボローム解析の結果,処理区間で差が認められた代謝産物は16であった。昨年度の肝臓での結果と同様に,骨格筋においても,GLP-1はインスリンとは逆の作用を糖代謝およびアミノ酸代謝で示し,解糖系やTCA回路の抑制,アミノ酸の異化促進を示す傾向にあった。
三叉神経刺激による歯根膜血管拡張反応について

歯根膜は、歯髄および歯周組織における炎症のpathwayとして臨床に深く関わりを持つ組織である。しかしながら歯根膜は歯と歯槽骨の間に挟まれ、容積が小さいためにこの組織の血流動態を検索することは因難とされていた。そこで本研究では、まず歯根膜における血流動態の測定法を検討し、次にこの測定法を応用して歯根膜における血管拡張反応について検討した。結果:(1)歯根膜血流の測定にレ-ザ-ドプラ-血流計の応用を試み、ネコを用いて歯肉を剥離し歯槽骨を削除して歯根膜を露出させ、血流を持続的にモニタ-する方法を確立した。(2)歯を押したときの歯根膜血流の反応を検討するために、キャリブレ-ションされた一定の荷重を種々の方向から歯に加えた。この結果、歯根膜血流の瞬時の反応が明確に観察され、歯根膜血流を変化させるための荷重の閾値および変化量の最大値などが明らかになった。さらに、歯根膜の外力に対する反応は、歯頚部と根尖部で異なり、また荷重の方向によっても異なることが明瞭に観察された。(3)三叉神経を逆伝導性に刺激したときの歯根膜血流の変化を検討するために、中枢端を切断した上歯槽神経を逆伝導性に電気刺激した。この結果、歯根膜血流は、減少、増加およびそれらの複合という3つのパタ-ンとして観察された。この結果から、歯根膜血流は交感神経による血管収縮、感覚神経の逆伝導による血管拡張により支配されていることが示唆された。以上の結果から、レ-ザ-ドプラ-血流計は、歯根膜の血流動態の観察に有用であり、今後さらに歯根膜血流の神経調節機構について詳細に検討していきたいと考えている。
新しい作用機序を有する経口血糖降下剤の開発と糖尿病治療への応用-膵β細胞電位依存性カルシウムチャネルに作動する薬剤-

従来からの経口血糖降下剤とは異なる作用機序を有する薬剤として、電位依存性Ca^<2+>チャネル(VDCC)に直接作動する薬剤を開発する目的で、糖尿病状態下の膵β細胞におけるVDCC活性を、電気生理学的手法のpatch-clamp法により直接的に検討した。新生児期にストレプトゾトシンを投与して作製した実験的インスリン非依存型糖尿病(NIDDM)モデルのNSZラットあるいは遺伝性NIDDMモデルのGKラットより得た単一膵β細胞を用いて、patch-clamp法のwhole-cell recordingにより脱分極刺激に対するL型ならびにT型VDCC活性を測定した。ブドウ糖刺激に対する膵ラ氏島からのインスリン分泌は、NIDDM群で対照に比し明らかな低下を示したが、ブドウ糖以外の脱分極刺激ではむしろ亢進を認めた。-45mVのholding potentialよりの脱分極刺激に対して、NIDDM群では対照に比して明らかに増大した内向き電流の存在を認めた。各々の細胞での電流量をmembrane capacitanceで徐して細胞表面積あたりの電流密度を算出し、-20から+30mVまでの種々の脱分極刺激について両群間で比較したところ、NIDDM群で明らかに増大しており、L型VDCC活性の亢進が認められた。同様にT型VDCC活性もNIDDM群で明らかな増大を認めた。ラット膵β細胞VDCCα1 subunit cDNAを単離し、膵ラ氏島での遺伝子発現をGKラットと対照で比較検討したところ、GK群で増加が認められた。以上の結果より、NIDDM状態下での膵β細胞では、VDCC活性は対照に比して亢進を認めたことから、このチャネルに特異的に直接作動する薬剤を開発することにより、NIDDMの経口血糖降下剤として現在広く臨床的に用いられているsulfonylurea剤に対してすでに無効となった症例においても、その治療が可能となり得ることが十分に考えられた。従来からの経口血糖降下剤とは異なる作用機序を有する薬剤として、電位依存性Ca^<2+>チヤネル(VDCC)に直接作動する薬剤を開発する目的で、糖尿病状態下の膵β細胞におけるVDCC活性を、電気生理学的手法のpatch-clamp法により直接的に検討した。

以上の結果より、NIDDM状態下での膵β細胞では、VDCC活性は対照に比して亢進を認めたことから、このチヤネルに特異的に直接作動する薬剤を開発することにより、NIDDMの経口血糖降下剤として現在広く臨床的に用いられているsulfonylurea剤に対してすでに無効となった症例においても、その治療が可能となり得ることが十分に考えられた。糖尿病患者の大多数を占めるインスリン非依存型糖尿病(NIDDM)患者の治療には、従来より経口血糖降下剤としてsulfonylurea(SU)剤が広く用いられている。しかしながら、そのかなりの症例でSU剤に対する二次無効が生じ、血糖コントロールが困難になるため、新たな作用機序を有する経口血糖降下剤の開発が望まれる。NIDDMの膵β細胞ではブドウ糖刺激に対するインスリン分泌不全が認められるものの、一方ではブドウ糖以外の分泌刺激に対しては分泌はむしろ亢進していることが知られている。そこでインスリン分泌機構において重要な地位を占めている細胞内Ca^<2+>の流入口である電位依存性Ca^<2+>チャンネル(VDCC)活性についてPatch clamp法を用いて直接的な検討を加えたところ、NIDDNモデル動物のGKラットより得た膵B細胞において脱分極刺激に対する内向きCa^<2+>電流の増大を認めた。一方過剰なCa^<2+>loadingは細胞のprogrammed deathを助長する可能性が考えられているため、次いで、electrically permeabilized isletsを用いて人為的に細胞内Ca^<2+>濃度を制御する系をにより、細胞内Ca^<2+>上昇以降の分泌過程の変化について検討を加えた。その結果NIDDMの膵β細胞では、この過程の機能亢進が認められ、VDCC活性の脱分極刺激に対する増大と合わせて、ブドウ糖以外の脱分極刺激に対するインスリン分泌の亢進のmolecular basisを形成しているものと考えられた。以上より新しい作用機序をするインスリン分泌増強剤として、VDCCアゴニスト以外に細胞内Ca^<2+>上昇以降の分泌過程を増強し得る薬剤の開発が望まれる。その一つの可能性として、Ca^<2+>感受性増感剤である心不全治療薬のpimobendanが細胞内Ca^<2+>濃度に変化を与えることなくインスリン分泌を増強させることが明らかとなった。この範疇に入る薬剤が、β細胞に負担を与えることなくインスリン分泌増強を生じる新たな糖尿病治療薬となり得ることが期待される。
多面体の全曲率を用いた無限遠での構造に関する研究

局所有限な2次元複体の構造を持つ多面体であって、各2次元単体上にそれぞれあるリーマン多様体上の三辺形と等長的な距離が定められているものを、区分的なリーマン計量を持った2次元多面体(piecewise Riemannian 2-polyhedron)という。本研究では、特に非コンパクトな場合のこの空間の構造を曲率(特に全曲率)の見地から特徴づけることを目的としている。主たる研究成果は、次の3つの論文である。今後は、平坦な場合に続いて、定曲率の多面体について研究を進めていきたい。また、多面体の理想境界についてはあまり研究が進んでいないが、超極限を利用することにより無限遠の大きさを記述し、それを用いて、全曲率とオイラー標数から決まる量との差を表したい。この研究では、研究の対象を2次元多面体(リーマン多様体上の測地三辺形を貼り合わせて出来る局所有限な複体の構造を持つ完備な多面体)と定め、特に非コンパクトな場合についてその幾何構造を全曲率を用いて特徴付けることを目指している。町頭氏と研究代表者(大塚)との共著の論文では、離散的位相特異点をもつ比較的扱いやすい曲面に対し、全曲率(この論文ではtotal excessと呼んでいる)を定義し、その性質および特徴付けについての成果が発表されている。現在、この成果を更に拡張して、より一般の2次元多面体に対しても、その全曲率が自然に定義できることがわかった。しかし、対象が多面体であることにより、曲面の場合とは異なる現象も現れており、その差異を表す例を構成することもできた。これについては、研究分担者の伊藤仁一氏との共著の論文として発表したいと考えている。また、全曲率を用いての多面体の分類も研究の目的の一つであるが、多面体の位相構造は非常に自由度が大きいために、分類問題を考えるためには、何に着眼するのかが非常に重要となる。そこで、まず各点での正則曲率・特異曲率がともに0となるような場合を考え、その構造を調べている。さて、比較定理の意味での曲率が定義されている空間として、アレキサンドロフ空間がある。2次元非正曲率を持つ単連結なアレキサンドロフ空間(2次元アダマール空間)は、多面体の構造を持つが、各点での特異曲率は必ずしも非正とは限らない。その意味で、アダマール空間との関連に注意しながら、平坦な多面体の構造を明らかにすることは興味深いことである。これについても、成果をまとめていきたい。本研究は、piecewise Riemannian Polyhedron(局所有限な2次元複体の構造を持つ多面体であって、各2次元単体がそれぞれあるリーマン多様体上の三辺形と等長的となるような距離が定められているもの)を研究対象として、この空間の構造を曲率(特に全曲率)の見地から特徴づけることを目的としている。本年度は特に、平坦(各点での正則曲率・特異曲率が0)である多面体の特徴付けを行ったが、それについては、2002年8月20日28日に北京で開催された国際数学者会議(International Congress of Mathematicians 2002,Beijing)において発表を行った。実際、強い平坦性を仮定すると、完備単連結な多面体は、木(tree)と実数との直積空間となることが示される。内容については、平坦についての定義のしかたなどについて、さらに熟考するなどして、現在論文として纏めているところである。また分担者の伊藤仁一氏は、多面体の研究の一環として、ドイツ(Dortmund大学)のZamifirescu氏と鋭角三角形(acute triangle)による多面体の三角形分割についての論文を発表している。さらに、大嶋秀明氏は、基本的なリーマン多様体のモデルである古典型単純リー群のホモトピー類についての論文をArkowtz氏・Strom氏と共同で発表している。今後、多面体のホモトピー構造についても研究していきたいので、この成果が今後の研究に関して、ある指針を与えてくれることが期待される。2次元多面体に関する伊藤仁一氏と研究代表者(大塚富美子)との共著の論文については、現在投稿中である。今後は、定曲率の多面体の構造をテーマに研究を進めたいと考えている。局所有限な2次元複体の構造を持つ多面体であって、各2次元単体にそれぞれあるリーマン多様体上の三辺形と等長的となるような距離が定められているものを、区分的にリーマン計量を持った2次元多面体(piecewise Riemannian 2-polyhedron)という。本研究では、この空間の構造を曲率(特に全曲率)の見地から特徴づけることを目的としている。

研究代表者:大塚富美子と分担者:伊藤仁一氏による共著の2次元多面体に関する論文及び、平坦な2次元多面体についての論文は、現在投稿中であるが、本年度も昨年度に引き続き定曲率の多面体の構造をテーマに研究を進めている。特に、平坦な場合に続いて、正の定曲率の場合を考察することにしたのであるが、そのために、正定曲率曲面のモデルである球面についての考察を深めることとした。球面についての研究に関連して、分担者の伊藤仁一氏は東京理科大学の榎本一之氏と共同で球面上の曲線の全絶対曲率についての論文を発表予定である。また伊藤仁一氏は、昨年に引き続き、多面体の研究の一環として、ドイツ(Dortmund大学)のZamifirescu氏と鋭角三角形(acute triangle)による多面体の三角形分割についての論文を発表予定である。さらに、大嶋秀明氏も、昨年に引き続き、基本的なリーマン多様体のモデルである古典型単純リー群のホモトピー類についての論文を発表している。また、研究の途上で、曲面上の測地線の振る舞いについても話題となり、非コンパクトな曲面上の閉測地線の個数について、伊藤仁一氏・Zamifirescu氏と共同で研究を行っているところである。局所有限な2次元複体の構造を持つ多面体であって、各2次元単体上にそれぞれあるリーマン多様体上の三辺形と等長的な距離が定められているものを、区分的なリーマン計量を持った2次元多面体(piecewise Riemannian 2-polyhedron)という。本研究では、特に非コンパクトな場合のこの空間の構造を曲率(特に全曲率)の見地から特徴づけることを目的としている。
光学活性な疎水性金属錯体の特異的二相分離水溶液の性質と構造

トリス(2,2'-ビピリジン)ロジウム(III)錯体[Rb(bpy)_3]^<3+>を(+)_<589^->トリス[L-ムシスチンスルフィナト(2-)-SN]コバルト(III)酸錯体(+)_<589>[Co(L-cysu)_3]^<3->を用いて光学分割し、得られたΛ(+)_<405>[Rhl(bpy)_3]^<3+>錯体の塩化物と1-ナフタレンスルホン酸銀(Ag1-NS)との複分解により目的塩Λ(+)_<405>[Rh(bpy)_3](1-NS)_3を合成した。このΛ錯体の塩の水溶液はラセミ錯体の場合と同様、室温において特定の組成領域で二液相に分離することがわかり、錯体-水の混合組成と二相分離する温度(曇点)の関係を調べその相図を作成した。その結果、臨界共溶温度T_cが67°C(無水塩が約29wt%の組成のとき)にあることが明らかになった。この温度はラセミ錯体の場合に比べ約7°C低く、また、濃厚溶液相の水の溶解度も増大していることが分った。これは相分離現象に錯体間相互作用が関与しており、また、錯体と1-ナフタレンスルホン酸イオンの1対3会合体が形成されても光学活性錯体の場合には自己集合能力が相対的に低いことを示唆している。ラセミ錯体の2-ナフタレンスルホン酸塩の場合と比較すると、Λ錯体の1-ナフタレンスルホン酸塩のT_cは約4°C高いにもかかわらず、濃厚溶液相の水の溶解度は同等以上であった。これは、1-ナフタレンスルホン酸塩の方が2-ナフタレンスルホン酸塩より疎水性が大きく、より安定な錯体と陰イオンの1対3会合体を形成することによりT_cが高くなるが、光学活性錯体の自己集合能力が相対的に弱いため、より多くの水が溶解できることによると考えることができる。[Co(phen)_3]^<3+>および[Rh(bpy)_3]^<3+>の光学分割剤であるK_3(+)_<589>[Co(L-cysu)_3](cysu=L-cysteine-sulphinato(2-)-SN)の合成を文献による方法で行った。すなわち、[Co(NH_3)_6]Cl_3からK_3[Co(L-cys)_3]を合成し、これを過剰の過酸化水素水と反応させて配位子を酸化して、K_3(+)_<589>[Co(L-cysu)_3]を合成した。当初、目的物の収率が極めて悪かったため、反応条件を色々変えて検討を行った結果、過酸化水素水との反応温度が文献による10°C以下では反応が十分進行していないことが判明した。検討の結果、反応は2025°Cで行うのが最も適切であることが分かった。得られたK_3(+)_<589>

[Co(L-cysu)_3]は再結晶を繰り返して精製し、[Co(phen)_3]Cl_3と[Rh(bpy)_3]Cl_3の光学分割に用いた。分割方法は、それぞれの水溶液をモル比1対2で混合し、ロータリーエバポレータで減圧濃縮を行い析出してくる結晶を分別回収する。最初の方で回収される溶解度のより低いジアステレオ異性塩、(+)_<546>-[Co(phen)_3](+)_<589>-[Co(L-cysu)_3]および(+)_<546>-[Rh(bpy)_3](+)_<589>[Co(L-cysu)_3]、の光学純度を上げるため繰り返し再結晶を行う。しかし、いずれの塩も溶解度が非常に低いため、一回の再結晶で取り扱える量は限られており極めて効率の悪い遅々とした実験となった。光学分割した錯体の純度は、吸収スペクトルと旋光度を測定することにより行うが、手持ちの自動旋光計が目的の波長領域での測定ができないこと、購入から18年経過しており精度が低下していたことから、急遽、日本分光製の旋光度測定装置を購入し対処することとなった。今後,光学純度の高いジアステレオ異性塩を大量に合成し、(+)_<546>-[Co(phen)_3]^<3+>および(+)_<546>-[Rh(bpy)_3]^<3+>の塩化物を得るため(+)_<589>[Co(L-cysu)_3]^<3->を除去し、更に、最終的な目的物であるナフタレンスルホン酸塩を得る予定である。1.本研究の目的を達成するための最初のステップは、[Co(phen)_3]^<3+>(phen=1,10-phenanthroline)錯体あるいは[Rh(bpy)_3]^<3+>(bpy=2,2'-bipyridine)錯体を光学分割し、その1-ナフタレンスルホン酸塩を合成することであったが、その光学分割が考えていた以上に難しく時間を要し、また、光学分割した[Co(phen)_3]^<3+>錯体が不安定でラセミ化しやすかったことから、研究期間中に目的塩を得ることはできなかった。以下には、実際に行った光学分割実験とその結果、および、今後の研究計画を記述する。2.K_3(+)_<589>-[Co(L-cysu)_3](cysu=cysteine-sulphinato(2-)-SN)を用いて、難溶性のジアステレオ異性塩(+)_<546>-[Co(phen)_3](+)_<589>-[Co(L-cysu)_3]を合成し、これを濃厚塩化ナトリウム熱水溶液から再結晶した。Cl型陰イオン交換樹脂により(+)_<546>-[Co(phen)_3]Cl_3に変換する段階で、実質的な旋光度の減少が起こり純粋な目的塩を得ることができなかったため、1-ナフタレンスルホン酸塩に変換しても、その過程でラセミ化が進行する可能性が強いと判断し、これ以上の実験は打ち切った。3.[Rh(bpy)_3]^<3+>錯体についても、同様の方法でジアステレオ異性塩を合成し、熱水から再結晶精製した。これを陰イオン交換樹脂で塩化物に変換した。混在していた黄緑色の不純物は、錯体を過塩素酸塩として分離し除去した。得られた(+)_<546>-[Rh(bpy)_3(ClO_4)_3は安定でラセミ化することはなかった。現在、この過塩素酸塩の合成を繰り返し量産している。今後、イオン交換樹脂を用いて塩化物に変換し、更に、1-ナフタレンスルホン酸銀との複分解により量終目的物をつくり、その溶液の性質、機能、構造について調べる。
エンドトキシン肺障害に対する一酸化窒素の効果

ウサギ18例を3群(S,E,E-NO群)に分け気切後40%酸素で人工換気を開始した。E群及びE-NO群ではエンドトキシン(ET)100mg/kgを1時間かけて静注し約6時間人工換気を継続した。S群ではETのかわりに生食を投与した。E-NO群ではET投与開始直後から20ppmのNOを吸入させ屠殺時まで持続投与した。実験終了時の血漿Nitrate+Nitite濃度、メトヘモグロビン濃度はE-NO群で一番高くexogenousのNOが肺胞に到達していた。E群ではET投与直後より肺動脈圧は著明に上昇しその後徐々に基礎値に戻った。NO吸入はこの肺動脈圧上昇を抑えた。体血圧は有意な変化はなく3群間に差はなかった。E群ではPaO2が時間とともに低下したがE-NO群ではその定価が軽度だった。末梢白血球数や血小板数はE群、E-NO群ともに激減し6時間後には2群間に差はなかった。NO吸入では白血球や血小板の凝集、接着をほとんど防げなかったものと思われた。実験終了時のコンプライアンスはNO投与群において高値傾向を示した。肺内血管外水分量を示す肺の乾湿重量比はE群に対してNO吸入群で低値傾向だった。気管支肺胞洗浄液ではE群で多形核白血球が全細胞数の11%を占めた。NO吸入群との間に有意差は認めなかった。光顕組織像ではE群、NO投与群とも炎症細胞浸潤、肺胞壁の肥厚、肺出血が認められた。NO吸入はETによる早期の肺高血圧を軽減し酸素化改善の効果を示した。今回のデータからは酸素化改善の効果がNOによる血小板や好中球の凝集抑制に基づくものとは考えにくく、NOによる肺内シャントの低下や換気血流比の不均等改善などpost-treatmentのNO吸入と同様の機序によるものと考えられた。
アジアの農村における"開発"の導入と農民の対応-地域発展の固有論理を求めて

本研究の目的は、アジア農村での開発の導入過程を総合的に分析するための枠組を模索することであった。特に、開発というものを西欧社会をモデルとして構成されてきた言説として捉える視角(視角A)と、そのような開発概念を前提として、実体的な開発導入過程の分析という視角(視角B)の統合を模索してきた。そのため、この1年間で4回の研究会を行ない、多彩な研究交流を行なってきた。まず視覚Aに関しては、次のような論点が明らかになった。(1)開発言説における戦前の植民思想的な側面、(2)開発言説に見られる発展という「普遍的」な語りと、国民国家形成のための「ナショナル」な語り(「地域の固有性」)とが作り出す特異なループ、(3)このような特異なループにみられる「普遍」としての発展と、地域の固有性としての「文化」という対立を回避するために、新たな文化論としての異種混交論の提起など。また、このような視角Aにたいして、視角Bからの論点も以下のような明らかになった。(1)大きな時空間比較(アジアの6つのデルタにおける発展)の有効性、(2)国民国家単位(インドネシア、日本、バングラディシュ、フィリピン)の発展の比較検討の枠組みなど。なお、本研究では、2つの視角の統合に成功したわけではないが、多くの論点が明らかになった。今後はこの研究で到達した論点を詳細に記した成果報告書を平成7年度に出版する予定である。
低酸素環境におけるマンガンのバイオミネラリゼーション

嫌気条件下で、マンガン酸化真菌Paraconiothyrium sp.WL-2株を通常の培地に硝酸イオンを添加して培養したところ、嫌気中では、25日間たっても全くMn^<2+>の酸化が認められなかった。培養時間に応じて、嫌気雰囲気下で真菌と培養液を孔径0.22μmのメンブランフィルターにてろか分離し、ろ液を大気中で保管したところ、5日後に黒い沈殿を形成し、ろ液のMn度分析から、Mn^<2+>が酸化されていることが確認された。培地のpHは6.9±0.1であった。このpH領域ではMn^<2+>の化学的酸化は起こり得ない。すなわち、このマンガン酸化真菌Paraconiothyrium sp.WL-2株は嫌気条件下であっても、マンガン酸化酵素(マンガンペルオキシダーゼ)を産生することが明らかとなった。また、マンガン酸化酵素の産生と硝酸イオンの消費は関係が認められなかった。このことから、好気条件においてみられるParaconiothyrium sp.WL-2株のMn^<2+>の酸化プロセスを推定すると、マンガン酸化酵素(マンガンペルオキシダーゼ)の産生と酸素を使った酵素反応によって成り立っていると考えられる。嫌気的環境においてもこのマンガン酸化真菌Paraconiothyrium sp.WL-2株は酵素を産生し、それらが準表層環境に曝されたときに、酵素反応により鉱化作用が始まり、準表層環境におけるバイオレメディエーションに寄与すると考えられる嫌気雰囲気において、マンガン酸化真菌Paraconiothrium sp like-strainがマンガン(II)イオンを酸化する条件を検討した。窒素雰囲気において、マンガン(II)イオンを含み、酸素の代替電子受容体を添加した培地(pH6.5)で当該菌株を50日間250日間培養し、マンガンの濃度(原子吸光法またはICP-MS)、電子受容体濃度の経時変化を調べ、マンガンの鉱物化をモニタリングした。代替電子受容体として、硫酸イオンと硝酸イオンを試すために、マンガン(II)イオンの当該菌株による酸化過程において、陰イオンクロマトグラフィーによりこれらの濃度変化をモニタリングしたところ、250日間たったあとも硫酸イオンにはあまり明瞭な結果は得られなかった。一方、硝酸イオンではマンガン(II)イオンの初期濃度を50mg/Lとしたとき、50日間で200mg/Lの硝酸イオンの減少が見られ、マンガン(II)イオンの初期濃度を130mg/Lとしたときには、50日間で50mg/Lしか硝酸イオンの減少がみられなかった。嫌気雰囲気においては、好気雰囲気条件に比べて、マンガン(II)イオンに対する耐性も、酸化速度も低いことを示しているが、硝酸イオンがマンガン(II)イオンの酸化に利用されていることが観察された。肉眼でマンガン酸化物を確認できる酸化量には至らず、ICP-MSをもってしてもマンガン(II)イオン濃度の変化を追うことは困難であった。マンガン(II)イオンの減少量と硝酸イオンの減少量とを定量的に結びつけ、当該微生物によるマンガン(II)の嫌気酸化特性をあらわすには、実験系をさらに工夫する必要があると思われる。嫌気的環境においてもこのマンガン酸化真菌Paraconiothyrium sp.WL-2株は酵素を産生し、それらが準表層環境に曝されたときに、酵素反応により鉱化作用が始まり、準表層環境におけるバイオレメディエーションに寄与すると考えられる
脳刺激・脳活動同時測定系による可塑性誘導脳刺激の理解

脳科学の進歩により、脳を微弱な電気や磁気で刺激し、脳の機能を変化させることが可能になっている。しかし、脳刺激がどのような機序で脳機能を変化させるのかは良くわかっていない。そこで、脳刺激と機能的磁気共鳴画像法を組み合わせる技術を開発し、脳刺激が脳活動に与える影響を計測した。その結果、脳刺激が刺激された部位と連絡を持つ神経回路の機能を変化させていることが明らかになった。また、脳刺激の効果には個人差が大きく、その要因のひとつは個人の脳回路の構成の差によることが判明した。今後、脳刺激法が精神・神経疾患の治療法として確立されることを目指して、さらに研究を進めていく予定である。平成24年度には、以前3T MRI装置(Siemens Trio)を中核に開発したTMS-EMG-MRI同時計測システム(Hanakawa et al. 2009, Shitara et al. 2011)を、新型の3テスラMRI(Siemens Verio)においても確立した。MRIベッド上で運動野に対して可塑性誘導脳刺激を与える前後に、連続して運動野神経回路にTMSで誘発されるfMRI信号脳、安静時運動野ネットワークの機能連関、行動指標、運動誘発電位(MEP)の計測を行うことが可能である。可塑性誘導脳刺激の前後に行う計測として以下の3課題を用いている。1単発TMS-EMG-fMRI、2単純反応時間課題、3安静状態運動野ネットワーク解析。平成24年度は、可塑性誘導課題としてシータバースト刺激(TBS)と連合性対刺激(PAS)を可塑性誘導脳刺激として用いた実験を行い、基礎技術を確立した。PASについては予備実験を含めのべ15名の健常被験者からデータを取得した。PASは、末梢神経電気刺激(PNS)と一次運動野へのTMS刺激を一定の時間差で組み合わせた連合性対刺激を5-20秒間隔で90-250回繰り返す。PNSとTMSの時間関係を変更することで皮質興奮性の促進または制効果をもたらす。左一次運動野に対し、安静時運動閾値115%程度の刺激を計200対与えた。PNSとTMSの時間間隔としては、PAS25(刺激時間間隔25 ms、皮質興奮性促進)とPAS10(刺激時間間隔10 ms、皮質興奮性抑制)の二条件を用いている。さらに新型装置では予備的に運動野と頸髄のfMRI同時計測を開始した。結果は現在鋭意解析中である平成25年度には、17名の被験者において、連合性対刺激(PAS)を可塑性誘導脳刺激として用いた実験を行った。左一次運動野に対し、安静時運動閾値115%程度の刺激を計200対与える。PNSとTMSの時間間隔としては、PAS25(刺激時間間隔25 ms、皮質興奮性促進)とPAS10(刺激時間間隔10 ms、皮質興奮性抑制)の二条件を用いる。1単発TMS-EMG-fMRI、2単純反応時間課題、3安静状態運動野ネットワーク解析による評価を行った。fMRI中のEMG同時記録による運動誘発電位の計測では、既報告と合致する結果が得られた。fMRI解析は鋭意継続中である。また、結果の解釈に関わる基礎研究として、運動誘発電位と末梢神経刺激による誘発筋電図を定量化し、動きによる感覚入力がfMRIに与える影響について国際誌に論文を発表することができた(Shitara et al. 2013 Front Hum Neurosci)。すなわち、末梢神経刺激が筋活動を誘発する場合は、運動野にも誘発脳活動が見られるが、TMSによる脳活動はその影響を差し引いても十分大きく、誘発脳活動の70-90%がTMS由来と考えられた。この成果は、PAS前後のTMS-fMRI同時計測結果の解釈に寄与すると考えられる。TMS-EMG-MRI同時計測システムを拡張し、MRIベッド上で運動野に対して可塑性誘導脳刺激を与える前後に、運動野神経回路の脳活動、運動野ネットワークの機能連関、行動指標、MEPを測定する計測系を確立した。実験は3テスラMRI装置と標準の頭部コイル(現有)を用いて行った。MRI対応の8の字TMSコイルは専用装置でMRIベッド上に強固に固定した。MEPのモニタリング下に、MRIベッド上でTMSコイルの位置決めと安静時運動閾値の決定を行った。可塑性誘導脳刺激の前後に行う計測として以下の3課題を確立した。(1)単発