hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
爬虫類の温度依存型性決定を制御する生体内シグナル因子の探索

本研究は爬虫類の温度依存型性決定(Temperature-dependent sex determination; TSD)に関わる分子機構、特に不透明な初期の外部熱刺激が個体の性分化を制御する分子機構の解明を目的として行われた。本研究はクサガメをTSDモデル生物として新たに開拓し、さらに採択者が過去に研究したアメリカアリゲーターで得られた研究成果との比較解析を行い、新たなTSD分子機構の理解を目指した。各発生ステージ、及び各温度条件で孵化されたクサガメの生殖腺が2016年の夏に採取され、秋には同サンプルを用いて基礎生物学研究所、生理学研究所との共同研究によりトランスクリプトーム、メタボローム解析が開始された。クサガメは公開されているゲノム情報があまり無いため、RNAseqをリード結果からTrinityを用いてde novoアセンブリーの構築が行われた。結果、今まで不明であった様々なクサガメの遺伝子の配列(TRPを含む)が推測され、遺伝子単離など今後の研究に活用できると思われる。また、初期結果であるが遺伝子発現変動の解析を行った結果、今までTSDとの関連が未報告であった数々の遺伝子の発現が温度依存的に変動する傾向が見られ、TSDに関わる新たな候補遺伝子として検出された。今後は、アメリカアリゲーターで行った同様のトランスクリプトーム解析の結果と比較し、種特異的、または温度条件特異的な遺伝子発現を調べる予定である。メタボローム解析に関しては、CE-MSを用いて雌雄差が見られる代謝物質を網羅的に探索している最中である。現在、予備実験は無事に成功し、近々にCE-MSの解析報告が入る見通しである。採択者は残念ながら、海外の研究室への異動により翌年度を辞退せざるを得ない。しかし、今年度のみの研究で十分に成果が得られたので、上記の予定されたデータ解析が終了次第、論文の執筆を予定する。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
FLT3分子の糖鎖修飾と細胞内局在に基づく標的阻害効果増強法の検討

FLT3分子の糖鎖修飾機構の阻害により、正常FLT3分子の細胞表面発現量は著明に低下し、STAT分子の活性化抑制と高度の細胞死誘導が認められた。一方、変異FLT3発現細胞においては、その細胞死誘導効果は軽度であった。正常FLT3分子においては、糖鎖修飾が細胞内外からのFL刺激に対しての自己リン酸化に重要であること、変異FLT3分子においては、糖鎖修飾を受ける前にすでに細胞内で自己リン酸化しており、STAT分子のリン酸化を介して細胞増殖に寄与していることを明らかにした。本研究においては、正常及び変異FLT3分子が小胞体(ER)からゴルジネットワーク(GN)を経て糖鎖修飾を受け、細胞表面へ発現される分子機構の相違と、その結果生じている変異FLT3分子の細胞内局在部位の同定をリン酸化状態と活性化シグナル伝達機構との関連性を考慮する中で明らかにし、糖鎖修飾、細胞内局在の相違に基づき、変異FLT3分子に対するキナーゼ阻害剤の標的効果を増強する併用療法のコンセプトを確立することを目的としている。今年度は下記の研究成果を得た。1.正常及び変異FLT3分子を細胞内で区別するために、それぞれのC末端にMYCまたはFLAGタグを付加した発現ベクターを構築し、これにより正常FLT3、変異FLT3分子単独および正常・変異FLT3分子共発現細胞を樹立した。更に細胞外領域を欠失させた変異FLT3分子単独および、正常FLT3分子と細胞外領域欠失変異FLT3分子の共発現細胞を樹立した。2.また、骨髄ニッチにおける細胞外からの持続的なリガンド(FL)刺激による影響を評価するために、膜結合型FL発現Cos7細胞を樹立した。3.可溶性のFL存在下では、正常および変異FLT3共発現細胞に対するFLT3阻害剤による増殖抑制効果は減弱されるが、膜結合型FL発現Cos7細胞上での共培養系では、この阻害抑制効果がより顕著にみとめられるとともに、FLT3に対して選択性の高い阻害剤ほどその抑制が強いことが明らかとなった。上記の結果により、変異FLT3分子は主として細胞内で活性化し、FL刺激の影響が少なく、正常FLT3分子のリガンド刺激に基づく活性化シグナルが阻害剤の効果減弱に関与していることが明らかとなった。この活性化シグナルは糖鎖修飾を阻害により回避されることから、詳細な局在と活性化機構との関係について更に検討を進めている。1. FLT3遺伝子変異と高頻度で重複するNPM1、IDH2遺伝子変異が、FLT3阻害剤による増殖抑制機構へ及ぼす影響を評価するために、正常及び変異NPM1、IDH2との共発現細胞を樹立した。2.変異IDH発現細胞では、citrateからαKGへの変換酵素活性が著明に低下していることが確認され、これにより、細胞内2HGの増加が生じていると考えられた。4. FLT3-ITD/Mt-NPM1/Mt/IDH2発現細胞においては、FLT3阻害剤添加後、MAPKの脱リン酸化が抑制されており、このことが細胞増殖抑制効果の減弱に関与していると考えられた。5.本来核小体に存在するNPM1分子に対し、変異NPM1分子は細胞質内に局在変異が生じているため、細胞質内で糖鎖修飾を受けずに活性化しているFLT3-ITD分子と変異NPM1分子の相互作用と変異IDH分子によるクエン酸回路代謝異常によってMAPKの脱リン酸化機構への影響が示唆された。これらの現象は、糖鎖修飾を受けない変異FL3分子の存在が誘因と考えられ、糖鎖修飾阻害のみならず、新たな治療標的との併用により阻害剤活性を増強させることが可能であると考えられた。本研究においては、正常及び変異FLT3分子が小胞体(ER)からゴルジネットワーク(GN)を経て糖鎖修飾を受け、細胞表面へ発現される分子機構の相違と、その結果生じている変異FLT3分子め細胞内局在部位の同定をリン酸化状態と活性化シグナル伝達機構との関連性を考慮する中で明らかにし、糖鎖修飾、細胞内局在の相違に基づき、変異FLT3分子に対するキナーゼ阻害剤の標的効果を増強する併用療法のコンセプトを確立することを目的としている。・タンパクのERからGolgiへの移動を阻害し、GolgiからERへの移動は阻害しないBrefeldin A(BFA)処理により、FLT3分子の細胞表面発現量をフローサイトメーターで定量した。正常FLT3発現細胞では、細胞表面発現量が著明に低下したが、変異FLT3分子の減少量は僅かであった。

・BFA処理後、正常FLT3発現細胞では、FLT3下流の標的分子であるSTATI,STAT3,STAT5の活性化抑制が認められたが、変異FLT3発現細胞においてはこれら分子の活性化抑制は認められなかった。一方、AKTおよびERKの活性化は、正常FLT3発現細胞においてもBFAによる抑制を受けなかった。・BFAの正常および変異FLT3発現細胞に対する増殖抑制効果をMTT法にて評価した。正常FLT3発現細胞においては、FLによる細胞死抑制効果をBFAは著明に阻害し、高度に細胞死を誘導した。一方、変異FLT3発現細胞においてはBFAによる細胞死誘導は軽度であった。以上の結果により、正常FLT3分子においては、その複合糖鎖修飾が細胞内外からのFL刺激に対しての自己リン酸化に重要であること、変異FLT3分子においては、複合糖鎖修飾を受ける前にすでに自己リン酸化しており、STAT分子のリン酸化を介して細胞増殖に寄与していることが明らかとなった。
月面探査ローバーの走行性評価と走行最適化制御システムの開発

近い将来の実現が検討されているい月・惑星探査計画では、無人で広域の探査を行う探査ローバーの開発が急務とされている。本研究では、地盤力学や地盤-車輪系力学相互作用(テラメカニクス)の観点から1)車輪と月面地盤との相互作用に関する力学モデル(スリップ率予測モデル)を構築し、2)砂質不整地で沈下やすべりを起こしにくい走行方法を提案するとともに、3)それを実現するためのフィードバック制御を実装した6輪型移動ロボットを開発した。近い将来の実現が検討されている月探査計画において、無人で広域の探査を行なう探査ローバーの開発が急務とされている。本研究では、探査ローバーへの実践的貢献を目的に、1)車輪と月面地盤との相互作用に関する力学モデルを構築し、2)沈下やすべりを起こしにくい車輪構造を提案するとともに、3)十分な走行性を確保するためのフィードバック制御法を開発し、そのシステムを次期月探査計画(SELENE-2)に提案しようとするものである。本年度(平成21年度)に実施した研究の主な成果は以下の通りである。・月面土(レゴリス)の化学組成や物理特性を模擬した人工模擬土を用いて、月面を想定した超低拘束圧条件下での三軸圧縮試験等を行なった。その結果、月面土には強度定数や変形定数に強い応力依存性がみられ、また、地上の標準的な砂試料に較べて大きなダイレイタンシー挙動を示す可能性のあることが明らかとなった。・低重力環境下における車輪の走破性について実験的研究を行い、重力が走破性に及ぼす影響とメカニズムを明らかにした。検討の結果、月面などの低重力環境下では、地盤内の流動性が増加し、トラクションが低下して走行性が悪化することなどが判明した。・車輪下に作用する応力分布(地盤反力分布)を知ることは走行の「状態(スリップ率・沈下量等)」のリアルタイムモニタリングやすべりを起こしにくい車輪を開発する上で重要なこととなる。ここでは、月探査実現時のローバー実装を前提にしたシンプルな構造による土圧分布計測システムの開発検討を行なった。・一輪の車輪走行模型装置を用いて様々な地盤・車輪走行の条件のもとで走行実験を行い、車輪のスリップ率予測モデルを構築した。このスリップ率モデルは、その学術的価値のみならず、より良い状態の走行あるいは状態維持を自律的に実現するためのフィードバック制御モデルとして応用される。本研究では、探査ローバーへの実践的貢献を目的に、1)車輪と月面地盤との相互作用に関する力学モデルを構築し、2)沈下やすべりを起こしにくい車輪構造を提案するとともに、3)十分な走行性を確保するためのフィードバック制御法を開発し、そのシステムを次期月探査計画(SEENE-2)に提案しようとするものである。本年度(平成22年度)に実施した研究の主な成果は以下の通りである。・不整地における車輪型探査ローバーの走行性を確保を図るための「車輪荷重等分配制御法」を提案し、機構解析シミュレーションによってその有効性を確認した。ここに、車輪荷重等分配制御とは、各車輪に作用する荷重が常に等分配(車体全体荷重/車輪数)されるように走行中の地盤性状に応じて車輪を上下させる制御法であり、地盤表層の凹凸等による一部の車輪への荷重集中とそれに起因する走行性悪化を回避することができるようになると考えられる。・上述した車輪荷重等分配制御を可能にする車輪型移動ロボットを試作した。本モデル機には、6個の剛性車輪が配置されており、各車輪に取り付けられたステッピングモータによって、また、車輪に連結されたリニアアクチュエータによってそれぞれ回転と上下運動(フィードバック制御)が車輪毎に独立して行えるようになっている。・提案する走行制御法の有効性を確認するために、人工的に凹凸形成した砂地において走行実験を行った。その結果、制御なしの状態では、地盤凸部に遭遇した車輪に大きな沈下が発生し、結果として車両全体の走行が途中で困難になったのに対し、制御を施した場合にはスリップすることなく滑らかに走行し、提案する制御法による砂質不整地における走行性の改善効果を確認することができた。
東日本大震災被災地域における地学学習内容の検証と再構築

東日本大震災被災地における小中学校理科の地学領域の学習状況について調査した結果、震災前後の学習内容の実態や震災による変化が明らかとなった。現行学習指導要領に基づく地震動、津波、断層などの学習項目ばかりでなく、地盤変動、液状化、プレート運動の項目を加え、さらに被災地特有の地理的位置、リアス海岸や丘陵ー平野の地形、古期硬岩や沖積層軟弱地盤の地質も取り入れて統合した学習内容を組み立てた。これにより児童・生徒が、複合した地学的事象として、大震災をより科学的に身近に捉えることができる。被災地でこの学習内容を展開するために、教材・教具を開発するとともに、教員への普及と支援を行った。本研究は,東日本大震災被災地域の小中学校における地学の学習内容について検証し,被災地に適合し改訂した学習内容として再構築して実践的に普及することを目的とする。平成25年度は,以下の点が実績としてあげられる。1.被災地域における地学学習内容について,平成24年度に実施した中学校理科担当教諭に対するアンケート調査の集約と分析を行った。その結果,大震災の前後において,地学学習指導内容や授業改善意識,及び地域の地学特性の再認識に対する強い要望が認められた。2.岩手県・宮城県の内陸部における地盤災害の被災状況と今後必要とすべき地学学習教材を検討した。特に,仙台地域を例とした丘陵部平野部の地下地質ボーリング資料や各種地質情報について,その教育的活用方法について検討し,一部を公表した。また,児童・生徒が大震災をもたらした津波や液状化を理解するための教具を作成した。3.岩手県・宮城県の沿岸被災地では,地学学習として,津波のほか,地震動・液状化・地盤沈下の事象とともに,太平洋プレートの沈み込み域に面した地形特性(特に沈降海岸)や地質特性(南部北上帯),さらには各地域に応じた防災学習まで連関した内容の展開が必要である。関連する資料の収集を平成24年度に続いて行うとともに,学習内容の整理と展開方法について検討した。4.宮城県の沿岸被災地域において,小中学校理科担当教諭を対象とした研修会・講習会を実施し,地域の地形・地質特性と今後の地学学習内容の展開方法について解説するとともに,教師の実践に向けた学習指導内容について吟味した。また,研修会の内容をコンテンツとした配信用資料の作成に着手した。さらに,検討した新たな地学学習内容に基づいた社会教育教材を検討し,ジオパーク活動や出前講座などを通じて,一般市民を対象とした学習内容項目について検討した。本研究は,東日本大震災被災地域の小中学校における理科・地学の学習内容について検証し,被災地に適合し改訂した学習内容として再構築して実践的に普及することを目的とする。平成24年度は,以下の研究を実施した。1被災地に立地する学校において地学学習に関するインタビュー調査を実施した。その結果,大震災直後の休校等により,特に中学校理科(第2分野)の地学に関する学習の中断や学習進度の遅れなどが生じた実態が明らかとなった。また,被災地域における地学学習内容について,特に中学校理科担当教諭に対するアンケート調査を実施した。回答の集約・分析の結果,大震災の前後において,地学学習指導内容や授業改善意識に対する変化が認められた。2過去の類例として兵庫県南部地震,及び今後の類例として想定される南海地震の各被災地域において,主に防災の学習内容を視察し,東日本大震災被災地で今後必要とすべき地学学習教材を検討した。特に震災遺構等の社会教育施設等の活用が有効であることが確認された。3東日本大震災を引き起こした地学現象と中学校理科の学習内容を検証した結果,被災地では,地震・災害の一般的学習内容を発展させて,特に被害の大きかった津波に加えて,地震動,液状化,地盤沈下などの現象,さらには,被災地が位置する太平洋プレートの沈み込み域に面した沈降海岸(リアス海岸)といった諸条件を含めて,一連の地学現象として捉える学習内容が重要であることが明らかとなった。これは,現存の理科教科書の記述内容を改訂し発展させる必要性を意味する。4被災地域の3ヶ所において,各地域の小中学校理科担当教諭を対象とした研修会・講習会において,大震災に関わる地学現象や教材の取扱いについて解説した。本研究は,東日本大震災被災地域の小中学校における地学の学習内容について検証し,被災地に適合し改訂した学習内容として再構築して,実践的に普及することを目的とする。平成26年度は,以下の点が実績としてあげられる。1.被災地域の小中学校における地学学習内容について,平成25年度から引き続き、担当教員からの聞き取り調査を行い、地域の地学特性の再認識に対する強い要望が認められた。2.仙台地域を例として、研修会などで要望の多かった活断層(長町ー利府線断層)に関する教材を検討した。児童・生徒が活断層の動きと地震の発生を理解するためのアニメーションを試作した。

3.岩手県・宮城県の沿岸被災地において,地学学習内容に加えるため,津波のほか,地震動・液状化・地盤沈下とともに、地形特性(特に沈降海岸)や地質特性(南部/北部北上帯),さらには各地域に応じた防災学習に関する資料の収集を平成24年度から継続して行った。代表的な地質特性を示す気仙沼地区の石灰岩の学術資料を論文としてまとめて公表した。4.宮城県の沿岸被災地域において,小中学校理科担当教諭及びジオパーク担当者を対象とした研修会・講習会を実施し,地域の地形・地質特性と今後の地学学習内容の展開方法について解説した。5.仙台市でのこれまでの復興の歩みを紹介するDVD(仙台市中学校長会・宮城教育大学教育復興支援センター)の制作に協力し、被災地域における地学学習モデルの中から、特に地震や津波の発生と地形特性に関する学習内容を盛り込んだ。このDVDは、仙台市内全小中学校と宮城県内全中学校に配布され、平成26年3月の東日本大震災鎮魂行事に合わせて、各校で上映紹介された。また、平成26年3月14-18日に仙台市で開催された第3回国連防災世界会議のパブリックフォーラムのブースで上映紹介された。理科教育当初計画として平成24年度から継続された1地学学習内容のアンケート調査と分析に加えて,2学習モデルコンテンツ作り,3教材資料の収集の3項目は全てほぼ計画通り実施され,4学習モデルの紹介と普及の一部が実施された。さらに,平成26年度に予定している5学習モデルの吟味は,被災地の理科担当教員ばかりでなく,一般市民に対しても実際に解説・普及を行うことによって進んだ状況にある。しかし,4学習モデルのコンテンツの配信紹介は,コンテンツ資料の著作権が発生するので,当初の予定通りには進んでいない。当初計画として平成24年度の研究内容である,1地学学習内容のアンケート調査と分析,2インタビュー調査,3類似例の調査,4教材資料の収集の4項目は全てほぼ計画通り実施された。ただし,1の分析は,アンケート調査の実施が3.11前後に設定したことにより回収後の集計分析が平成25年度初めまでずれた。また,教材資料の収集は,現地での収集活動時期を考慮して平成25年度まで継続される。平成25年度に行った地学学習内容の整理と学習モデル作りに引き続き,平成26年度には被災地により適合した学習モデルの構築とそれを利用した普及や実践支援の研究を進める。1.平成25年度に引き続き,被災地での地学学習内容の項目整理とコンテンツの作成を行う。2.宮城教育大学で実施している「地(知)の拠点整備事業」と連動させて,被災地での地学学習コンテンツを紹介し,クラウド上での利用を試みる。3.被災地の理科担当教諭を対象として,学習モデルの紹介と利用の普及を図るとともに,希望する教員の実践にあたって支援を行う。平成24年度の検証作業に引き続き,平成25年度には被災地に適合した地学学習モデルの再構築をめざして以下の研究を進める。1平成24年度実施のアンケート調査の分析と,回答した教諭へのインタビュー調査を行う。2東日本大震災被災地での地学教材となる資料収集を継続し,学習材として精選・加工し整理する。
非鉛系圧電セラミックスの剪断モードつ電物性の機構解明と応用

当該研究では、これまでに行ってきた新規材料開発の成果を、実デバイスに応用することを目的としています。去年度、非鉛圧電材料のシエアモードを利用した超音波モーターを設計した。シミュレーション(ANSYS)を行って、シエアモードを利用した振動子の回転運動を得られる屈曲振動が存在することを確認し、同時に周波数特性解析から、最適寸法を決定し、最も効率良く回転運動を取り出せることを明らかにした。次にモータに用いる圧電セラミックスの合成、および材料特性評価を行なった。材料としては、High Qm特性を持つと比較的大きな圧電d定数を持つ材料を選択した。上記の結果を踏まえ、実際のモータの作製を行なうこと行なった。作製したモータについてインピーダンスの周波数依存性を測定した。そして、実際に駆動回路を組み、共振周波数の交流電圧を印加したところ、駆動することが確認できた。これら2つの材料を用いて作製したモータ、LKNNCu-USM、LFBF0.4-USMについて駆動特性の詳細な測定を行なった。その結果、両者とも駆動周波数域は、インピーダンス共振点周辺であるものの、LFBF0.4-USMの方が、広い駆動周波数域を持つことが分かった。モータの圧電材料としては、低誘電率で、kの大きさで圧電d定数を上げる材料が必要であり、シェアモード振動の利用はこれを満たす有効な手段といえる。一方で、シェアモード振動を利用する際には脱分極への対策が不可欠であることも分かった。本研究では非鉛圧電セラミックスのシェアモード振動を利用した新規超音波モータを開発することには成功した。その上、非鉛圧電セラミックスのシェアモード振動を用いたデバイスでの駆動特性の詳細な評価はほとんどなされておらず、材料開発の指針が得られたことは、今後の材料、デバイス開発において重要であると考えている。本研究では,非鉛系圧電材料であるニオブ酸カリウムナトリウムの示す大きな剪断方向の圧電定数d_<15>(約200pC/N)を利用したデバイスを作製することを目的としている.本年度は作製するデバイスとして超音波モーターを選択した.まず,有限要素法を用いて,モーターの振動モードと駆動原理のモデリングを行った.この計算から最適な寸法と回転運動の得られる共振周波数を求めた.その結果,2セットの厚み滑り振動子を,分極方向が垂直になるように配置し,それぞれに位相差90°の2つの交流電界を印加することにより,ステーター上部に首振り振動による回転運動が得られ,共振周波数が20.4kHz(1次),57.3kHz(2次)であることが分かった.またモーターに使用する圧電セラミックスとして,ハード系非鉛圧電セラミックス(Li,K,Na)NbO_3+CuOを通常の固相法で合成した.セラミックス,および金属部分を加工し,導電性エポキシを用いて接着した.作製したモーターについて,非接触回転計を用いて回転数を,ロードセルを用いた糸巻き法を用いてトルク測定した.オシロスコープを用いた電圧・電流測定から,効率の計算を行なった.実際に作製した超音波モーターにおいては,シミュレーションによる共振周波数よりやや大きい20.8kHz,70Vrmsの交流電圧を印加することで,最大回転数238rpmの回転数が得られた.20.8kHzにおいては,駆動電圧7Vrmsで駆動することが確認された.当該研究では、これまでに行ってきた新規材料開発の成果を、実デバイスに応用することを目的としています。
異種金属の複合利用による電子移動制御と高効率合成反応の開発

金属あるいは金属錯体を有機合成反応に用いる場合には、有機化合物にそれらからどのように電子を渡すかという最初の段階が、反応進行の鍵を握ることが多い。本研究では微量の異種金属の、金属から有機化合物への電子移動に与える影響を基礎と応用の観点から調べた。研究期間の前半は、活性化メカニズムを明らかにするとともに、クロム(II)、タンタル(III)、アルミニウム(O)などの低原子価金属を用いる有機合成反応の開発を行なった。その研究の過程で、レニウム錯体触媒を用いるC-H結合活性化反応を見いだした。不活性な炭素-水素結合をうまく切断し、その切り口から炭素-炭素結合を形成していく反応は、原子効率の高い合成反応として重要である。そこで、後半はレニウム錯体を用いるC-H結合活性化を基盤とする研究に焦点をあてた。主な研究成果をあげる。1.触媒量のクロム、亜鉛(あるいはマンガン)金属、Me_3SiCIを1,1-ジハロアルカンに作用させてgem-ジクロム反応剤を調製し、アルデヒドからのE-アルケニルシラン、E-アルケニルホウ酸エステルを合成する方法を確立した。2.η^2-シリルアセチレン-タンタル錯体の配位子交換反応について研究するとともに、末端アルキンの触媒的環化三量化反応を開発した。3.クロム(II)と微量のニッケルの系に水を添加すると、アルキンとアルデヒドのカップリング反応が進行することを見いだした。4.レニウム錯体触媒を用いる、C-H結合の活性化を経由する新たな合成反応を開発した。(1)レニウム錯体触媒[ReBr(CO)_3(thf)]_2を用いる芳香族アルジミンとアセチレンとの反応によるィンデン誘導体の合成;(2)レニウム錯体触媒を用いる芳香族ケチミンとアルデヒドとの反応によるイソベンゾフラン誘導体の合成;(3)触媒量のアニリンとレニウム錯体を用いる芳香族ケトンとα,β-不飽和カルボニル化合物との形式的[3+2]型付加環化反応によるインデン誘導体の高原子効率合成。五塩化タンタルや三塩化クロムを亜鉛で還元すると低原子価のタンタル(III)やクロム(II)が得られる。このような低原子価前周期遷移金属を、有機ハロゲン化合物や電子吸引基の置換した不飽和結合に作用させると、それら有機化合物への電子移動-すなわち還元が進行する。この電子移動挙動をいくつかの有機化合物の還元とその反応性を指標にして観察した。第1の指標は1,1-ジハロアルカンである。1,1-ジハロアルカンに低原子価クロムを作用させると、ハロゲン2つが還元され、gem-ジクロム反応剤が生成する。この際、とくに他の金属の添加は必要ない。この点は、亜鉛を用いる1,1-ジヨードメタンの還元反応と大きく異なる。後者では、微量の鉛の添加が必要である。gem-ジクロム反応剤を、触媒量のクロムと、亜鉛金属あるいはマンガン金属、Me_3SiClを用いて調製し、アルデヒドからのE-アルケニルシラン、E-アルケニルホウ酸エステルを合成する方法を確立した。第2の指標はアルキンである。低原子価タンタルとトリメチルシリルアセチレンとの反応により得られる、タンタル中心にアルキンがη^2で配位したタンタル錯体を単離し、単結晶X線構造解析により構造決定するとともに、配位子の反応性を調べた。

その結果、η^2で配位したシリルアセチレンは、内部アルキンと分子間で配位子交換反応を起こすことがわかった。一方、末端アルキンをこのシリルアセチレン錯体に作用させると、発熱とともに末端アルキンの環化三量化反応が触媒的に進行し、トリアルキルベンゼンが定量的に生成した。低原子価金属からの有機化合物への電子移動が微量の異種金属の添加により促進されるという効果について、とくに応用面をクロム(II)と微量のニッケルの系を中心に検討した。この系を用いるとハロゲン化アルケニルからアルケニルクロム反応剤が調製できるが、クロム反応剤が微量の水の添加では加水分解されにくいことを利用し、アルキンとアルデヒドのカップリング反応を開発し、2003年に速報として報告した(Org.Lett.2003,5(5),653-655)。この反応における水の添加効果などをさらに検討し、本論文としてTetrahedron Symposia-in-Printのニッケル特集号に投稿し、掲載が予定されている。上記の研究と平行して、低原子価の金属錯体を用いる触媒反応の開発に取り組んだ。その結果、これまであまり有機合成に用いられてこなかったレニウム錯体を触媒として用いる、C-H結合の活性化を経由する新たな合成反応を開発した。主な研究成果をあげる。1.芳香族アルジミンとアセチレンとの反応によるインデン誘導体の合成:レニウム触媒[ReBr(CO)_3(thf)]_2存在下、芳香族アルジミンと内部アセチレンを反応させることにより、イミンのオルト位のC-H結合の活性化がおこり、アセチレンの挿入が進行することを見いだした。さらにイミンへの分子内求核的環化反応と還元的脱離が進行し、インデン誘導体が得られた。2.芳香族アルジミンとイソシアナートとの反応によるフタルイミジン誘導体の合成3.芳香族ケトンとα,β-不飽和カルボニル化合物との反応によるインデン誘導体の合成低原子価金属からの有機化合物への電子移動が微量の異種金属の添加により促進されるという効果について、とくに応用面をクロム(II)と微量のニッケルの系を中心に検討した。この系を用いるとハロゲン化アルケニルからアルケニルクロム反応剤が調製できるが、クロム反応剤が微量の水の添加では加水分解されにくいことを利用し、アルキンとアルデヒドのカップリング反応を開発し、2003年に速報として報告した。この反応における水の添加効果などをさらに検討し、本論文としてTetrahedron Symposia-in-Printのニッケル特集号に掲載(Tetrahedron 2006,62(32),7534-7539)された。タンタルを亜鉛で還元して得られる低原子価タンタルをアルキンに作用させるとタンタル-アルキン錯体が生じる。とくにシリルアセチレンのタンタル錯体の配位子交換反応について研究した(Organometallics 2007,26(1),173-182)。その結果、これまであまり有機合成に用いられてこなかったレニウム錯体を触媒として用いるC-H結合の活性化を経由する新たな合成反応をいくつか開発した。主な研究成果をあげる:(1)レニウム錯体触媒[ReBr(CO)_3(thf)]_2を用いる芳香族アルジミンとアセチレンとの反応によるインデン誘導体の合成;(2)レニウム錯体触媒を用いる芳香族ケチミンとアルデヒドとの反応によるイソベンゾフラン誘導体の合成;
持続的潜在性心筋障害は一般健常集団における心血管リスクとなるのか?

末梢血中高感度トロポニンT(hsTnT)は持続性潜在性心筋障害を反映すると示唆されている。一般住民コホートである田主丸健診において、hsTnTと心血管危険因子・心血管疾患サロゲートマーカーの相関関係を検討した。その結果、一般健常人2,100名中、約40%強にhsTnTが検出された。単変量解析では、年齢、腎機能、高血圧、IMT、尿酸値などがhsTnTの有意な規定因子であったが、多変量解析の結果、独立したhsTnTの規定因子は年齢(p<0.001)のみであった。宇久島循環器健診コホート(226名)では、hsTnT増加と心房細動有病率は有意に正相関を示した。本研究の目的:一般健常人において持続的潜在性心筋障害(ongoing myocardial damage : OMD)の意義については、現在知られていない。本研究では、申請者の所属する久留米大学心臓・血管内科が50年間追跡研究中である田主丸コホートにおいて、(1)高感度TnTの規定因子、特に他の心血管危険因子との関係、(2)心血管疾患サロゲートマーカー(心エコー収縮能、頸動脈エコーIMT)との関係、(3)3年次に予後追跡調査を行い、縦断的研究により心不全発症・心血管疾患発症・死亡との関係を明らかにすることである。以上、横断的研究(1)(2)および縦断的研究(3)を通じて心不全・心血管リスクとしての意義を明らかにすることを具体的目標とする。平成22年度は、田主丸住民健診のデータベース構築・基礎解析、ならびに高感度測定キットを用いた血中TnT測定を開始した。1.田主丸健診:平成21年5月11月に大健診を10年間隔で定期施行した。一般住民健診に参加した約2,100名の一般健診、採血、栄養聞き取り調査、心電図、心エコー図、頸動脈エコー図、血圧脈波測定augmentation indexなどのデータを整理、入力し健診データベースを構築した。受診者が多く、入力項目が多いためこの作業に予想を上回る労力・経費が必要であった。2.高感度TnT測定法:凍結保存した各被検者のサンプルを高感度TnT測定キットを用いて測定した。本研究の目的:一般健常人において持続的潜在性心筋障害(ongoing myocardial damage:OMD)の意義については、現在知られていない。本研究では、申請者の所属する久留米大学心臓・血管内科が50年間追跡研究中である田主丸コホートにおいて、c高感度TnT(hsTnT)の規定因子、特に他の心血管危険因子との関係、(2)心血管疾患サロゲートマーカー(心エコー収縮能、頸動脈エコーIMT)との関係、(3)3年次に予後追跡調査を行い、縦断的研究により心不全発症・心血管疾患発症・死亡との関係を明らかにすることである。平成23年度は、1.田主丸住民健診のデータベース構築・基礎解析を終了した。ならびに高感度測定キットを用いた血中hsTnT測定を開始した。2.宇久島健診われわれが年1回の循環器健診を施行している宇久島コホートにおいて、心房細動発症と血中TnT測定値の関連を検討するため、血中hsTnT測定を開始した。また、健診の際の心電図、心エコー図、臨床データの整理を行った。本研究の目的は一般健常人において持続的潜在性心筋障害(ongoing myocardial damage:OMD)の意義を、申請者の所属する久留米大学心臓・血管内科が50年間追跡研究中である田主丸コホートにおいて、1高感度TnTの規定因子、特に他の心血管危険因子との関係、2心血管疾患サロゲートマーカー(心エコー収縮能、頸動脈エコーIMT)との関係、33年次に予後追跡調査を行い、縦断的研究により心不全発症・心血管疾患発症・死亡との関係を明らかにすることであった。高感度トロポニンT(hsTnT)測定キットを用いて凍結血清サンプルを解析した。前年度までに基礎解析を終了したた検診データおよび臨床データより作成したデータベースを基に、SPSS統計ソフトを用いて、血中hsTnT濃度の規定因子、その他の古典的心血管危険因子、メタボリックシンドローム関連因子、心エコー図・頸動脈エコー図・血圧脈波検査(PWV, AI)などの心血管サロゲートマーカーと血中hsTnTとの相関関係を解析した。一般住民において、hsTnTが測定感度以上であったものは、約40%強であった。

単変量解析の結果、年齢、腎機能、高血圧、IMT、尿酸値などが有意な因子であったが、多変量解析の結果、独立したhsTnTの規定因子は年齢(p<0.001)のみであった。心房細動に関しては心房細動有病がhsTnTの独立した危険因子であった。本コホートにおける横断研究では、OMDの可能性を示唆する高感度hsTnTを約40%の一般健常人において検出することができた。しかしながら、多変量解析では年齢のみが独立した規定因子であり、古典的心血管危険因子、心血管疾患サロゲートマーカーとの関係は明らかに出来なかった。今後、縦断研究により一般健常人における高感度hsTnTの意義、OMDの可能性を検討したい。健診データ解析、サンプル測定は順調に進んでいる。24年度が最終年度であるため、記入しない。血中hsTnTと心血管イベントについて大規模観察研究が海外で公表された。心不全の背景疾患として高血圧性心臓病が多い日本人において、冠動脈疾患が多い欧米人とは異なる可能性もあるので、引き続き研究を続ける。一方、脳卒中のみならず全死亡の危険因子である心房細動発症と血中hsTnTの関連はこれまで報告されたことがないので、われわれの別のコホートである宇久島健診コホートにおいてpilot解析を行い、有意性がのぞまれたら田主丸研究で横断的・縦断的検討を行う。
口腔癌細胞のマウス同所移植モデルにおける腫瘍リンパ管新生と前転移ニッチ形成

本研究では、ヒト口腔扁平上皮癌細胞株をヌードマウス舌に移植し、癌細胞による脈管新生誘導と脈管侵襲・リンパ節転移の促進に働く癌細胞ー間質間相互作用について検索した。移植により、リンパ節転移病巣由来株OSC19, HSC2, OSC20はリンパ節転移病巣形成率100%(高転移性)、原発巣由来株KOSC2, HO-1-u-1では40%未満(低転移性)となることを突き止めた。免疫組織学的検索では癌細胞形質変化に加え、高転移性株の癌胞巣内外間質における脈管密度の上昇を捉えた。さらに3次元構築と組織要素の比較定量により細胞株毎に異なる癌微小環境(血管・リンパ管の分布と走行パターン)を明らかにした。近年、癌細胞の増殖・浸潤・転移などの悪性形質に影響を与える“癌微小環境"として癌実質・間質要素間の相互作用が注目されている。本研究では、口腔癌の早期リンパ節転移メカニズムの解明を長期目標として、ヒト口腔癌細胞株のヌードマウス同所移植モデルを用いて、癌細胞によるリンパ管新生誘導と脈管侵襲・リンパ節転移の促進に働く癌細胞ー間質間相互作用の解明を目指す。初年度の今回、腫瘍脈管間質の構造特性を知る目的で、ヒト口腔癌細胞株(リンパ節転移病巣由来OSC19, HSC2, OSC20、原発巣由来KOSC2, HO-1u1)を移植したマウス舌試料を対象として、最大組織割面(直径2 mm超の腫瘍胞巣)に相当するパラフィン包埋試料から薄切切片を作成し、サイトケラチン(CK)等の癌形質マーカーとPECAM/Lyve1等の血管・リンパ管内皮マーカーの多重免疫染色を施して組織観察・形態計測を行った。使用癌細胞株の特徴として、移植個体でのリンパ節転移巣形成率に基づくと、転移巣由来株3種はすべて形成率100%であったため高転移性株、原発巣由来株2種は形成率が50%に満たないため低転移性株として区別できた。移植による担癌状態の舌組織について、腫瘍内外間質のリンパ管密度(間質領域におけるLyve1陽性内皮の面積率)の計測結果では、高転移性株で有意に上昇していることがわかった。血管密度では、癌細胞移植により上昇傾向を示し、腫瘍分化度と相関が高いことも判明した。さらに、連続切片の多重免疫標識データに基づいて組織立体構築し、2次元画像で得られなかった腫瘍周囲および内部間質空間での脈管走行を確認した。この解析では胞巣周囲でのリンパ管腔の拡張および腫瘍増殖圧による圧平形状を捉えるとともに、舌下部の拡張したリンパ管腔でCK陽性癌細胞が栓塞する様子も確認できた。今回、脈管間質の病理形態観察と定量解析により、癌胞巣環境における脈管間質形成パターンと癌細胞株の形質との関連を評価できた。近年、癌細胞の増殖・浸潤・転移などの悪性形質に影響を与える“癌微小環境"として癌実質ー間質要素間の相互作用が注目されている。本研究では、口腔癌の早期リンパ節転移メカニズムの解明を長期目標として、ヒト口腔扁平上皮癌細胞株のヌードマウス同所移植モデルを用いて、癌細胞による脈管新生誘導と脈管侵襲・リンパ節転移の促進に働く癌細胞ー間質間相互作用の解明を目指す。前年度(初年度)においては、癌細胞株を移植したマウス個体でのリンパ節転移巣形成率を指標として、ヒトリンパ節転移病巣由来株OSC19, HSC2, OSC20では形成率100%(高転移性)、原発巣由来株KOSC2, HO-1u1では50%未満(低転移性)を区別した。また、マウス担癌舌組織の最大組織割面(直径2 mm超の腫瘍胞巣)に相当するパラフィン包埋試料から薄切切片を作成し、サイトケラチン(CK)・E-カドヘリン・CD44等の癌形質マーカーとPECAM/Lyve1等の血管・リンパ管内皮マーカーの多重免疫染色を施して癌形質変化の観察および脈管間質の定量解析を実施した。成果として、癌環境における脈管間質形成パターンと癌細胞形質との関連を評価し、特に高転移性株の腫瘍内外間質における血管・リンパ管密度(間質領域におけるマーカー陽性内皮の面積率)の上昇傾向所見を得た。本年度では、形態計測を継続するなかで、特に脈管間質の空間局在に注目して、病変組織の連続薄切切片の多重免疫染色情報に基づいた組織立体構築を進めた。この解析では癌胞巣周囲で増生する血管網、リンパ管腔の拡張と癌細胞塞栓を捉えるとともに、腫瘍内外間質の境界部での血管・リンパ管進入状況を定量・比較した。この3次元組織構造解析により、2次元画像で得られなかった癌実質ー周囲間質境界領域における脈管分布と腫瘍伸展との関連(移植癌細胞株間の差異)を評価できた。癌細胞の増殖・浸潤・転移に影響を与える“癌微小環境"として癌実質ー間質要素間の相互作用が注目されてきた背景から、本研究では、口腔癌の早期リンパ節転移メカニズムの解明を長期目標として、ヒト口腔扁平上皮癌細胞株のヌードマウス舌移植モデルを用いて、癌細胞による脈管新生誘導と脈管侵襲・リンパ節転移の促進に働く癌細胞ー間質間相互作用について検索した。前年度までのヒト口腔癌細胞株5種のマウス舌移植実験では、リンパ節転移病巣由来株OSC19, HSC2, OSC20ではリンパ節転移病巣形成率100%(高転移性)、原発巣

由来株KOSC2, HO-1u1では50%未満(低転移性)であることを突き止め、免疫組織学的検索により高転移性株の腫瘍内外間質における血管・リンパ管密度の上昇所見を得た。最終年度では、リンパ管内皮誘導能の顕著であったOSC19癌細胞株に注目し、腫瘍分泌シグナルとして特に組織浸潤・リンパ節転移に関わる分子について検索した。OSC19腫瘍塊のパラフィン包埋組織切片における免疫組織学的検索では、リンパ管新生誘導に関わるVEGF-Cや-Dタンパク発現レベルは腫瘍胞巣内外で低く留まっていることが判明した。凍結切片でのマイクロダイセクション・遺伝子発現解析の結果においてもVEGFファミリー分子の発現変動はみられなかったが、VEGFのコレセプターであり近年癌幹細胞形質との関連が注目されるNRP1およびNRP2が移植によって発現亢進していることを突き止めた。これらの成果から、OSC19におけるVEGF非依存的なリンパ管新生・間質相互作用が示唆された。このOSC19癌細胞形質と関連する分子についてマイクロアレイ・パスウェイ解析にて検索したところ、OLFM4およびDEFB1が顕著に発現亢進していることを明らかにできた。本研究では、ヒト口腔扁平上皮癌細胞株をヌードマウス舌に移植し、癌細胞による脈管新生誘導と脈管侵襲・リンパ節転移の促進に働く癌細胞ー間質間相互作用について検索した。移植により、リンパ節転移病巣由来株OSC19, HSC2, OSC20はリンパ節転移病巣形成率100%(高転移性)、原発巣由来株KOSC2, HO-1-u-1では40%未満(低転移性)となることを突き止めた。免疫組織学的検索では癌細胞形質変化に加え、高転移性株の癌胞巣内外間質における脈管密度の上昇を捉えた。さらに3次元構築と組織要素の比較定量により細胞株毎に異なる癌微小環境(血管・リンパ管の分布と走行パターン)を明らかにした。癌環境の3次元構造解析については、CK陽性情報の画像演算(バーチャルスライドデジタル画像記録→NIH ImageJとRATOC TRI-SRF2ソフトウェアによる画像統合処理)に基づいて癌実質と胞巣内外間質領域を分画する予備検討を初年度から継続し、2年目となる本年度までに連続薄切切片(4μm厚、200枚)から構築した3次元組織空間での脈管間質の構造特性について詳細な解析を進めることができた。本解析の特長として3次元空間での陽性シグナル連結性に基づく微細な血管網を再現できたが、視覚表現では立体組織全体での超高密度の血管分布・走行の理解は困難であった。この経験から、視野中で連続する血管あるいは腫瘍間質内へ陥入する血管のみを分画・表示する観察手法を試行し、血管サイズや局在に基づく分類・比較に至っている。また、腫瘍最大割面での立体構築では癌胞巣と宿主間質との境界が細い帯状の円周面に限局されるため、周囲組織から癌胞巣内部へ進入する脈管形状を捉えにくい事実にも直面した。癌ー宿主間質境界面情報を最大限に得る方策として、腫瘍塊の半側端部全域(本解析では円錐状に拡大伸展する腫瘍の舌尖側を選択)を立体構築することにより、半円形ドーム状に拡がる癌胞巣表面での血管・リンパ管貫通部の観察・密度計測も達成できた。この立体構築部位では浸潤拡大する腫瘍形状を把握することが可能となり、特にHO-1u1癌細胞株では神経線維束(ニューロフィラメント;NFP陽性)に沿って伸展する傾向が強いことも明らかにできた。本年度では形態解析に係る画像処理アルゴリズム改善を優先し、計画課題としていた腫瘍伸展に関わる分子動態の解析、OSC19癌細胞株のリンパ管新生誘導能を活用した腫瘍リンパ管内皮細胞プロファイルの解析については最終年度での実施を予定している。
無機多孔体と金属クラスターからなる新規な複合機能を有する触媒反応場の開発

本研究は、無機多孔体の表面特性を利用して金属クラスターや金属イオンを表面に固定化し、新規な機能を有する触媒反応場の開発を目的とした。平成10年度の研究では、アニオン性粘土土鉱物であるハイドロタルサイトの基本層に金属イオンや金属ポルフィリン錯体を固定化し、アルコール類の酸化反応やオレフィン類のエポキシ化反応に対する触媒特性を検討した。さらに、酸化チタンなどの金属酸化物の表面にパラジウム巨大クラスターを固定化し、アルコール類の酸化反応を行った。1、ハイドロタルサイト(HT)を調製する際に目的とする金属イオンを混合することにより、マグネシウムとアルミニウムから構成されるHTの基本層に第3成分が固定化される。この様に調製したルテニウム含有HTは、分子状酸素を酸化剤とする各種アルコール類の酸化反応に良い不均一系触媒であることを見出した。さらに、Pu-HTの同一層内にコバルトやマンガンを共存させると、触媒活性が著しく向上し、芳香族炭化水素のC-H結合酸化反応にも優れた触媒作用を示すことも見出された。この時、CoとRuイオンとの酸化還元的相互作用によってRuイオンが高酸化状態にあることを分光学的手法にて明らかにした。また、HTの層間に固定化されたマンガンポルフィリン錯体は各種オレフィン類のエポキシ化反応に触媒活性を示し、HTの層間が触媒反応場として利用できることを示した。2、酸化チタン表面に固定化したパラジウム巨大クラスターは、酸素分子を酸化剤とするアルコール類の酸化的脱水水素反応に優れた触媒作用を示すことを見出した。この固定化パラジウムクラスターのSEM、TEM、XAFSによるキャラクタリゼーションの結果、パラジウムクラスターは元の大きさと構造を保持したまま酸化チタン表面に非常に均一に分散していることを明らかにした。これらの触媒は、反応終了後、容易に反応溶液から分離でき、かつ活性・選択性を落とすことなく再使用が可能であるという優れた特徴を有することを明らかにした。本研究により、環境調和型酸化反応プロセスの開発において、ハイドロタルサイトや金属クラスターの特性を利用した不均一系触媒の設計が有効であることを明らかにした。本研究は、無機多孔体の表面特性を利用して金属クラスターを表面に固定化し、新規な機能を有する触媒反応場の開発を目的とした。平成9年度の研究では、アニオン性粘土鉱物であるハイドロタルサイトの基本層に金属イオンを固定化し、ケトン類のバイヤービリガー酸化反応に対する触媒特性を検討した。さらに、酸化チタンに代表される金属酸化物の表面にパラジウム巨大クラスターを固定化し、アルコール類の酸化反応を行った。1、ハイドロタルサイトを調製する際に目的とする金属イオンを混合することにより、マグネシウムとアルミニウムから構成されるハイドロタルサイトの基本層に第3成分(鉄イオンや銅イオン)が固定化される。この時、異種金属を基本層に導入しても、ハイドロタルサイトの層間距離が保持された。これらの触媒を用いて、酸素-アルデヒドを酸化剤とするケトン類のバイヤービリガー反応を行ったところ、金属イオンの導入により触媒活性が飛躍的に向上することを見出した。次に、操作性の向上を目的とし、金属含有ハイドロタルサイトのセルロース繊維への固定化を試みた。その結果、セルロース繊維に固定化した金属含有ハイドロタルサイトは元の構造と触媒の性能を維持したままであり、触媒が非常に容易に反応溶液から分離でき、かつ再使用が可能であるという優れた特徴を有することが明らかとなった。2、パラジウム巨大クラスターを酸化チタン、酸化マグネシウムなどの金属酸化物の表面に固定化し、酸素分子を酸化剤とする種々のアルコール類の酸化的脱水素反応に用いた。その結果、固定化パラジウムクラスターは、均一系と同様、各種アルコール類の酸化反応に優れた触媒作用を示すことを見出した。また、固定化触媒においては、触媒の再使用が可能であるという特徴を有していた。固定化パラジウムクラスターにおいては、元のクラスターの大きさを保持したまま固体表面に非常に均一に分散していることがSEM観察により明らかになった以上、本研究により、種々の金属種が優れた性質を保持したまま固体の内部や表面に固定化でき、温和な反応条件下での炭化水素の選択的酸化反応において優れた不均一触媒となることが明らかとなった。

また、HTの層間に固定化されたマンガンポルフィリン錯体は各種オレフィン類のエポキシ化反応に触媒活性を示し、HTの層間が触媒反応場として利用できることを示した。2、酸化チタン表面に固定化したパラジウム巨大クラスターは、酸素分子を酸化剤とするアルコール類の酸化的脱水水素反応に優れた触媒作用を示すことを見出した。この固定化パラジウムクラスターのSEM、TEM、XAFSによるキャラクタリゼーションの結果、パラジウムクラスターは元の大きさと構造を保持したまま酸化チタン表面に非常に均一に分散していることを明らかにした。これらの触媒は、反応終了後、容易に反応溶液から分離でき、かつ活性・選択性を落とすことなく再使用が可能であるという優れた特徴を有することを明らかにした。本研究により、環境調和型酸化反応プロセスの開発において、ハイドロタルサイトや金属クラスターの特性を利用した不均一系触媒の設計が有効であることを明らかにした。
アジア近代史における民衆意識の比較研究

本研究の成果としては、次の点をあげることができる。第一に、本研究では民衆意識に着目するアジア史研究の台頭という状況をかなり明らかにすることができた。中でも、インドにおいて、従来の歴史学のエリート主義的歴史像を批判する中で台頭してきた『サバルタン・スタディ』グループなど、日本以外のアジア諸国内部の歴史学の新しい動向にふれることができたことは有益であった。このような動向が各国で成長することが、日本のアジア史研究者にも新しい世界を開き、異文化を背景にもつ我々が学問的な寄与をなせる領域を拡大することになるであろう。第二に、本研究では、「みろく信仰」の日本・韓国・中国でのあり方の比較、「イスラム信仰」の中央アジアから北アフリカまでの広がりの中での比較、キリスト教に対する中国や韓国の社会的対応の比較などを行ない、日本の「民衆史研究』が到達している成果を、アジアとの比較という視点から再検討することができた。
マグネシウムの鎮痛効果に関する研究

マグネシウムは多くの酵素活性や細胞内伝達系において重要な役割を担う生体内で4番目に多い陽イオンである。本研究の目的は、マグネシウムの鎮痛効果とその機序を明らかにすることである。1.種々の予定手術患者を対象に、周術期の血清イオン化マグネシウム濃度を測定し、術式、手術時間、輸液量、出血量、尿量との関連を検討した。血清イオン化マグネシウム濃度は手術時間の経過とともに減少し、手術終了後徐々に回復した。血清イオン化マグネシウム濃度の減少は、体表手術や開頭術に比べて開腹術で大きかった。また、長時間手術、輸液・出血・尿量の多い手術で減少の程度が大きかった。2.帝王切開術後患者と婦人科手術患者を対象に、マグネシウム投与の有無による術後鎮痛薬の必要量の差を検討した。いずれの群においてもマグネシウム投与患者は、非投与患者に比べて、術後鎮痛薬の必要量が少なかった。3.雄性Wistar系ラットを用い、Neurometer CPT/Cによる疼痛閾値に及ぼすマグネシウムの影響を検討した。C線維を介する疼痛閾値はモルヒネ2mg/kgの腹腔内投与によって上昇したが、マグネシウム2mM/kg及び4nM/kg単独投与では変化せず、モルヒネとマグネシウムの相互作用も認められなかった。4.雄性Wistar系ラットを用い、ヒスタミン刺激に腰髄後角のc-fos発現を指標として、マグネシウムの鎮痛機構を検討した。c-fos陽性細胞は、ヒスタミン刺激と同側の脊髄後角側部に多く、I、IIそしてX層に主に観察された。ヒスタミン刺激側脊髄でのc-fos陽性細胞数は、マグネシウム150及び300mg/kg投与によって減少した。以上の結果から、周術期にマグネシウムを投与することは臨床的に鎮痛効果があり、この鎮痛効果は脊髄後角の二次求心性神経の反応抑制によることが示唆された。マグネシウムは生体内で4番目に多い陽イオンであり、近年in vitroの研究でNMDA受容体の活性化を阻害することが明らかにされ、臨床的にもマグネシウムは麻薬の鎮痛効果を増強することが示されている。本研究の目的は、ラットのホルマリンによる炎症性疼痛モデルを用いて、血清マグネシウムイオン濃度と鎮痛効果の関連を明らかにすることである。SD系雄ラットに硫酸マグネシウムを15mmol/kg腹腔内投与し、血清マグネシウム濃度の経時的変化を測定した(n=6)。各投与量1,2,3,5mmol/kgでの血中濃度は前値0.61±0.06mmol/Lから、1時間後それぞれ0.72±0.14,0.81±0.28,1.12±0.29,1.43±0.33mmol/Lに上昇した。SD系雄ラットの後肢に5%ホルマリン50μlを皮下注する疼痛モデルにおいては、疼痛行動の出現回数は2相性の変化を示す。今回の研究では、疼痛行動の回数はホルマリン注入後3分および22分後に最高値を示し、それぞれ、1分当たり7±7回および9±12回であった(n=6)。また、ホルマリン皮下注1時間前にマグネシウム5mmol/kgを腹腔内投与した場合、第1相の疼痛行動は変化しなかったが、第2相の行動は前処置しない場合に比べ33±26%(567%)減少した。以上の結果、マグネシウムがホルマリンによる炎症性疼痛を抑制することが明らかとなった。しかし、今回の研究ではマグネシウム投与による疼痛抑制の程度に個体差が大きかった。

これは、マグネシウム投与後の血中濃度の個体差が大きかったことに関係があると考えられ、今後、マグネシウムの投与法を腹腔内から経尾静脈に変更し、マグネシウムの投与量と血中濃度および鎮痛効果の関連を再検討する予定である。Mgで痛覚閾値の上昇することが確認されたが、血中濃度による鎮痛効果の違いは明らかではなかった。モルヒネ単独に比べMg併用では、痛覚閾値が上昇する傾向が見られたが、有意差はなかった。マグネシウム(Mg)は多くの酵素活性や細胞内伝達系において重要な役割を担う生体内で4番目に多い陽イオンである。近年、この金属が術後痛を軽減し、麻薬の鎮痛効果を高めることが臨床的に報告され、鎮痛効果を示す機序として、in vitroでNMDA受容体活性を阻害する可能性が示唆されている。本研究の目的は、Mgの鎮痛効果とその機序を明らかにすることである。本年度は、Mgを投与したラットにおいて、一次求心性侵害受容神経に対する化学的刺激を与え、脊髄後角の二次求心性神経の反応をc-fosの発現を指標として検討した。雄性Wistar系ラット(BW200-300g)を、Mg投与群(Mg1群:30nM/kgおよびMg2群:300nM/kg、生食投与群(Ns群)の3群に分けた。ペントバルビタール麻酔下に、両足背を金属針で1520回軽く擦過した。左足背に10%ヒスタミン10μmlを含ませたゼラチンスポンジを乗せ、乾燥しないようにパラフィルムで15分間覆った。右足背には生理食塩水を含ませたゼラチンスポンジを置いた。刺激2時間後、左心室より経心臓性に4%パラホルムアルデヒド約250mlで灌流固定した。脊髄(L1-5)を取り出し、4%パラホルムアルデヒドにて後固定し、40μmの凍結薄切連続切片を作成した。切片を免疫組織化学染色し、腰髄後角のc-fos陽性細胞数を計測した。c-fos陽性細胞は、ヒスタミン刺激と同側の脊髄後角側部に多く、I、IIそしてX層に主に観察された。ヒスタミン刺激側脊髄でのc-fos陽性細胞数は、Ns群207±18、Mg1群192±14、Mg2群66±9(個)で、Mg2群はNs群、Mg1群に比べ有意に少なかった。以上の結果から、脊髄後角の二次求心性神経の反応抑制がMgによる鎮痛の機序の一つであることが示唆された。