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高波浪時における波群・長周期波の伝播変形とその予測手法の開発

本研究は,深海から中間水深を経て浅海へと伝播していく波群の変形特性を明らかにするため,波群長の数倍の伝播距離に相当する沖合数kmにわたって設置した波高計により台風通過時の水位変動・流速を観測し,相対水深kh=1.36前後の水深から浅海域における波群の伝播変形特性について調べようとするものである.現地観測により得た主要な結論は以下の通りである.1.波群個々波の有義波の伝播に伴う波高変化は,浅水変形・屈折変形・波高減衰から予測される波高比より小さくなるケースがあり,波の方向集中度性に加えて,波の非線形性に起因する変形特性が見られる.有義波高のピーク値付近では,平均的に見ると波群個々波の振幅の変動は小さくなり,波群包絡波はやや扁平化する.2.長周期波の分離では,反射成分の方が入射成分よりも大きくなる時間帯が見られ,その時間帯では長周期流速が間欠的に大きくなることがあった.さらに本研究では,入射波の波形勾配を種々に変化させた規則波および2成分合成波を用いた造波水槽実験を行い,鉛直壁前面における波の周期・波長および波形変形について詳しく調べ,強非線形波の反射特性について明らかにした.実験を通して得た主要な結論は以下のようである.1.入射波と反射波の重なり合う重複波浪場では波長は短くなり,周期はわずかながら増大し,その結果,波速は減少する.入射波の波形勾配がak>0.24と大きくなると,鉛直壁前面では振幅変調により波高の大きな波が発生する。2.重複波動場では波群の最大波付近で入射波の角周波数よりわずかながら減少する.入射波の波形勾配が最も大きいケースでは,入・反射波の相互干渉により鉛直壁面前面での波高が4.5倍に達する.本研究は,深海から中間水深を経て浅海へと伝播していく波群の変形特性を明らかにするため,波群長の数倍の伝播距離に相当する沖合数kmにわたって設置した波高計により台風通過時の水位変動・流速を観測し,相対水深kh=1.36前後の水深から浅海域における波群の伝播変形特性について調べようとするものである.現地観測により得た主要な結論は以下の通りである.1.波群個々波の有義波の伝播に伴う波高変化は,浅水変形・屈折変形・波高減衰から予測される波高比より小さくなるケースがあり,波の方向集中度性に加えて,波の非線形性に起因する変形特性が見られる.有義波高のピーク値付近では,平均的に見ると波群個々波の振幅の変動は小さくなり,波群包絡波はやや扁平化する.2.長周期波の分離では,反射成分の方が入射成分よりも大きくなる時間帯が見られ,その時間帯では長周期流速が間欠的に大きくなることがあった.さらに本研究では,入射波の波形勾配を種々に変化させた規則波および2成分合成波を用いた造波水槽実験を行い,鉛直壁前面における波の周期・波長および波形変形について詳しく調べ,強非線形波の反射特性について明らかにした.実験を通して得た主要な結論は以下のようである.1.入射波と反射波の重なり合う重複波浪場では波長は短くなり,周期はわずかながら増大し,その結果,波速は減少する.入射波の波形勾配がak>0.24と大きくなると,鉛直壁前面では振幅変調により波高の大きな波が発生する。2.重複波動場では波群の最大波付近で入射波の角周波数よりわずかながら減少する.入射波の波形勾配が最も大きいケースでは,入・反射波の相互干渉により鉛直壁面前面での波高が4.5倍に達する.高波浪時の現地海岸における波群特性や長周期波の存在形態について検討するため,傾斜海浜上を伝播する種々のスペクトル形状をもつ波群の変形をまず水理実験により調べた.高波浪時の波群を想定し,波群中の最大振幅aについての波形勾配kaが0.2以上となるような入射波群を主として用いた.斜面各点の波群形,包絡波形,長周期成分,振幅スペクトルおよび最大振幅の変化の様子を詳細に調べ,斜面上を伝播する波群変形に及ぼす非線形性,分散性の影響について整理した.3次オーダーのZakharov方程式を用いた系統的な数値計算を行い,斜面上を伝播する波群変形に対する非線形波動モデルの適用性についても調べた.本研究で得られた主要な結論は次の通りである。1.初期波形勾配の大きい波群はすべての実験ケースにおいて浅海域(個々波が砕波するより前)で扁平化し,それに伴い最大波高の変動は有限振幅波理論の浅水変形にも従わなくなる.2.扁平化の度合いは波形勾配が大きいケースほど著しいが,初期スペクトルの形状による差異は比較的小さい.初期スペクトルよる差異は,個々の成分の位相差に現れ,その結果,見かけ上の振幅変調が小さく現れる場合がある.3.長周期帯のスペクトルを比較すると,初期波形勾配(初期最大波高)とともに増加するが,ある程度以上の波形勾配になると逆に減少する.4.Zakharavo方程式による計算結果は,全てのケースにおいて砕波点付近までのスペクトル変動をよく再現している.しかし,相対水深が非常に小さくなると計算は発散して,強非線形の波に対しては数値解を得ることはできなかった.波群・長周期波の空間スケールは大きく,室内実験での再現は精度上限界があることから,現地観測データを用いたより詳細な検討が不可欠であり,観測システムの準備作業を行った.

深海から中間水深を経て浅海へと伝播していく波群の変形特性については,主に狭帯スペクトルを持つ単一方向の波について理論的に調べられており,個々波の波形勾配が大きく非線形性の強い波群は,相対水深kh<1.36の海域ではスペクトルの広帯化とともに包絡波が扁平化することなどが明らかにされている.しかし,実際の現地データを用いて調べた研究例は少なく,ごく限られたものになっている.本研究は,波群長の数倍の伝播距離に相当する沖合数kmにわたって設置した波高計により台風通過時の水位変動・流速を観測し,相対水深kh=1.36前後の水深から浅海域における波群の伝播変形特性について調べようとするものである.2006年8月3日から10月25日までの期間に,愛知県渥美半島赤羽根港沖6km(Station-1,水深h=26m),1km(Station-2,h=13m)および0.78km(Station-3,h=11m)の3箇所に波高計を設置し水位変動と底面流速を計測した.台風接近により有義波高が3mを越える日が,8月に2回,9月と10月にそれぞれ1回ずつあった.波群の解析にあたっては,有義波周波数をfsとして0.51.5fsの基本周波数帯の波成分に対してヒルベルト包絡波形を求め,その振幅の平均値を基準水位としてゼロアップクロス法により波群振幅と波群周期を定義した.主要な結論は以下の通りである.1.波群個々波の有義波の伝播に伴う波高変化は,有義波周期が8sより大きいとき,浅水変形・屈折変形・波高減衰から予測される波高比より小さくなるケースがあり,波の方向集中度性に加えて,波の非線形性に起因する変形特性が見られる.有義波高のピーク値付近では,平均的に見ると波群個々波の振幅の変動は小さくなり,波群包絡波はやや扁平化する.2.長周期波の分離では,反射成分の方が入射成分よりも大きくなる時間帯が見られ,その時間帯では長周期流速が間欠的に大きくなることがあった.波形勾配が大きい非砕波の強非線形波が鉛直壁により反射するとき,鉛直壁前面の重複波動場における波の緒元について水理実験により再検討した。波形勾配が比較的緩やかな弱非線形波の重複波については有限振幅波理論でうまく説明できる。しかし,波形勾配がさらに大きくなると,入射波の波列は一様でも鉛直壁前面の重複波動場では非周期性の波列が現れる。また越波を伴うとき,規則波実験であっても非周期の不規則波的な越波現象が生じることもよく知られている。本研究では,入射波の波形勾配を種々に変化させた規則波および2成分合成波を用いた造波水槽実験を行い,鉛直壁前面における波の周期、波長および波形変形について詳しく調べ,強非線形波の反射特性について明らかにした。入射波と反射波の重なり合う重複波浪場では波長は短くなり,周期はわずかながら増大し,その結果,波速は減少することが明らかとなった。入射波の波形勾配がak>0.24と大きくなると,鉛直壁前面では振幅変調により波高の大きな波が発生することがわかった。波群個々波の角周波数を測定したところ,重複波動場では波群の最大波付近で入射波の角周波数よりわずかながら減少することがわかった。入射波の波形勾配akが最も大きいケースでは,入、反射波の相互干渉により鉛直壁面前面での波高が4.5倍に達する。入射波の非線形性を3次のオーダーまでとった4波干渉理論を用い,実験条件の振幅,周期から決まる波数を与え,規則波および2成分合成波の実験結果の再現を試みた。弱非線形の理論であるのにかかわらず,計算結果は非砕波時の実験結果をよく再現するものになっている。
高齢者における生活の質(QOL)の特性とその関連要因の検討

本研究の主たる目的は,高齢者のQOLの特徴とその関連要因を明らかにすることであった.先ず,高齢者のQOLを捉えるために生活満足度,モラール,および抑うつの3つの構成概念を取上げ,それらの評価尺度の有効性を検討した.次いでQOLの各構成概念に関連する要因を性別,年代別等,種々の観点から詳細に検討した.既存のQOL評価尺度の妥当性および信頼性を検討し,尺度の有効性について言及した.その中で,新たな生活満足度尺度を作成し,提案した.生活満足度の特徴とその関連要因について検討した.主な結果は次のとおりである.後期女性高齢者の満足度は男性よりも低かった.体力および健康度自己評価,運動実施状況,ボランティア活動,規則正しい食事および親友の多さは,身体的健康に関する満足度および日頃の過ごし方に関する満足度と関連すると考えられた.モラールの特徴とその関連要因について,様々な観点から検討した.主な結果は次のとおりである.後期高齢者よりも前期女性高齢者のモラールが高かった.経済状態に対する満足度,女性における配偶者の存在,体力および健康度自己評価,規則正しい食事,親友の数が高齢者のモラールと関連した.抑うつに関する検討結果は次のとおりである.後期女性高齢者の抑うつは前期女性高齢者や男性よりも高かった.男性高齢者および後期女性高齢者において,非就労者は就労者よりも抑うつが高かった.経済状態に対する満足度が高い者ほど抑うつが低く,その傾向は後期高齢者よりも前期高齢者において顕著であった.体力および健康度自己評価,運動の実践,ボランティア活動および親友の数は,性および年代に関わらず抑うつと関連が認められた.以上,在宅高齢者のQOLは,その背景に多様な生活状況要因の複合的影響を受けて成立しており,QOLを高めるためには性および年代を考慮した生活状況の質的改善が望まれる.本研究の主たる目的は,高齢者のQOLの特徴とその関連要因を明らかにすることであった.先ず,高齢者のQOLを捉えるために生活満足度,モラール,および抑うつの3つの構成概念を取上げ,それらの評価尺度の有効性を検討した.次いでQOLの各構成概念に関連する要因を性別,年代別等,種々の観点から詳細に検討した.既存のQOL評価尺度の妥当性および信頼性を検討し,尺度の有効性について言及した.その中で,新たな生活満足度尺度を作成し,提案した.生活満足度の特徴とその関連要因について検討した.主な結果は次のとおりである.後期女性高齢者の満足度は男性よりも低かった.体力および健康度自己評価,運動実施状況,ボランティア活動,規則正しい食事および親友の多さは,身体的健康に関する満足度および日頃の過ごし方に関する満足度と関連すると考えられた.モラールの特徴とその関連要因について,様々な観点から検討した.主な結果は次のとおりである.後期高齢者よりも前期女性高齢者のモラールが高かった.経済状態に対する満足度,女性における配偶者の存在,体力および健康度自己評価,規則正しい食事,親友の数が高齢者のモラールと関連した.抑うつに関する検討結果は次のとおりである.後期女性高齢者の抑うつは前期女性高齢者や男性よりも高かった.男性高齢者および後期女性高齢者において,非就労者は就労者よりも抑うつが高かった.経済状態に対する満足度が高い者ほど抑うつが低く,その傾向は後期高齢者よりも前期高齢者において顕著であった.体力および健康度自己評価,運動の実践,ボランティア活動および親友の数は,性および年代に関わらず抑うつと関連が認められた.以上,在宅高齢者のQOLは,その背景に多様な生活状況要因の複合的影響を受けて成立しており,QOLを高めるためには性および年代を考慮した生活状況の質的改善が望まれる.本研究の目的は,第1に高齢者のQOLを捉える指標を作成すること,第2に高齢者のQOLに影響を及ぼすと考えられる種々の要因(年齢,性別,家族構成,経済状態,疾病の有無,社会的活動の有無,趣味の有無,日常生活活動(ADL)能力水準,等)を身体的,精神的,社会的要因から総合的に取り上げ,これらの要因とQOLとの関係を明らかにすることであった.今年度は,QOLの構成要素のうち生活満足度を中心に研究を行った.在宅高齢者の生活満足度は,QOLの上位概念であり,これを適切に捉え,評価することが重要である.先ず,第1の目的である高齢者のQOLを捉える指標の作成を試みた.すなわち,在宅高齢者を対象とする新たな生活満足度調査票を作成した.「家族」,「日頃の過ごし方」,「身体的健康」,「対人関係」,「環境」,および「生活設計」の6つの仮説構造から理論的妥当性を考慮し,生活満足度調査項目14項目を選択した.1320名(男性665名,女性655名)の在宅高齢者を対象に調査を実施した.生活状況との関連,内的一貫性,および因子妥当性の観点から調査項目の有効性を検討した結果は,次の3点に集約される.

1.「今後の生活設計に満足している」,「居住環境に満足している」および「家族や親戚との行き来に満足している」は内的一貫性の点あるいは因子妥当性の点から有効と判断されず,残る11項目が最終的に選択された.2.在宅高齢者の生活満足度の因子構造は,「家庭環境」,「身体的健康」,「周辺環境」および「友人関係」から構成される.3.最終的に選択された11項目は,信頼性および妥当性の点から,高齢者の生活満足度を捉える有効な項目と考えられる.なお,この結果は「教育医学」誌上において既に公表した(後述研究発表参照).次に,第2の目的である高齢者のQOLに影響を及ぼすと考えられる種々の要因を検討した.生活満足度の性差および年代差を明らかにすることを目的に分析を行った.その結果,次の諸点が明らかとなった.1.家族及び身体的健康に関する生活満足度は女性よりも男性において高い.2.前期高齢者(75歳未満)の生活満足度は高く,男性では特に身体的健康に対して,女性では全要因に対してその傾向が認められる.一方,後期高齢者(75歳以上)の女性の生活満足度は男性に比べて全要因に対して低く,身体的健康や対外的友人に対する生活満足度において顕著である.3.生活満足度の性差や年代差は要因により異なり,要因ごとの把握が望ましい.なお,この結果は論文誌「体育学研究」に投稿中である.また,生活満足度と生活状況との関係を検討した結果,次の諸点が明らかとなった.1.対人関係に関する満足度は,男女とも親友の数,男子においてはボランティア活動と関連が認められた.2.生活状況要因が満足度に及ぼす影響は,身体的健康に関する満足度において最も高く,また,親友の数は,いかなる内容の生活満足度に対しても影響が大きいと考えられた.これらのことから,在宅高齢者の満足度の背景には多様な生活状況が存在し,生活満足度の内容毎に影響を及ぼす生活状況要因が異なると推測された.なお,この結果は論文誌「日本公衆衛生雑誌」に投稿中である.QOLの重要な構成要素であるモラールに焦点をあて,関連する要因を検討し,高齢者のモラールの特徴を明らかにした.地方在住在宅高齢者男女1269名を対象に,PGCモラールスケールと14の関連要因に関する質問紙調査を実施した.その結果,次の諸点が明らかとなった.高齢者のモラールに顕著な性差はない.男性よりも女性の方がモラールと関連する生活要因が多い.配偶者がいる女性のモラールは高い.経済状態に対する満足度,食事の規則性,ボランティアの参加経験および親友の存在とモラールは関連する.仕事,喫煙,飲酒,およびスポーツの実施頻度はモラールと関連しない.なお,この結果は,論文誌「日本衛生学雑誌」に受理された(研究発表,雑誌論文欄参照).次に,上述のアプローチに加え,前期高齢者と後期高齢者の差異を詳細に検討した.その結果,次の諸点が明らかとなった.モラールに年代差が認められ,特に後期女性高齢者のモラールは低い.規則正しい食事をしている高齢者のモラールは,後期女性高齢者を除き高い.経済状態に対する満足度は年代に関わらずモラールと関連がある.ボランティア活動は前期男性高齢者においてモラールと関連がある.性および年代差に関わらず,身体あるいは健康に対する認知的評価および親友の存在はモラールを高める上で重要である.なお,この結果は,論文誌「教育医学」に掲載された(研究発表,雑誌論文欄参照).高齢者のモラールに関連する要因として,年齢,ADLおよび生活満足度をより詳細に検討した結果,次の諸点が明らかとなった.
水牛における脂質代謝に関する研究

本試験では牛と水牛の脂質代謝の違いを調査するため、肥育試験を16週間行った。その結果、血漿中のコレステロール濃度および胸最長筋とその周囲脂肪のコレステロール含量は牛に比べて水牛が有意に低い値を示した。飼料摂取量に両動物種間で差は認められず、飼料中から摂取するコレステロール含量に違いはないと考えられ、コレステロールの体内での合成量が牛に比べて水牛は少ないことが示唆された。また胸最長筋の脂肪酸組成において、水牛の方が牛と比べて不飽和脂肪酸の割合が高いことが明らかとなった。これまでの試験から、水牛の血中レプチン、インスリンおよびコレステロール濃度が牛の二分の一から三分の一程度であることがわかっており、牛と水牛で脂質代謝に違いがあることが示唆されている。本試験では牛と水牛の糖質・脂質代謝の違いを明らかにするため、グルコース、インスリンおよびノルアドレナリンを静脈内に投与してその反応を調査した。実験動物として、牛および水牛を5頭ずつ供試した。牛と水牛は2週間馴致させた後、グルコース(0.2g/kg体重)、インスリン(0.1U/kg体重)およびノルアドレナリン(0.01mg/kg体重)をそれぞれ投与した。静脈内へのグルコース負荷後のグルコース濃度の低下速度には品種による差は認められなかったが、グルコース負荷後のインスリン濃度は牛で高い値を示した。インスリン投与では、投与後両種ともグルコース濃度は低下したが、水牛と比べて牛ではその低下濃度は低く、インスリン感受性が水牛と比べて牛の方が低かった。グルコース負荷によるインスリン分泌の亢進やインスリンの感受性の低下はヒトでの肥満の進行に伴って増加するため牛の方が水牛と比べて脂肪、特に内臓脂肪が多いかもしれない。ノルアドレナリン投与により、血漿中TGおよびNEFA濃度に品種間差は認められなかった。本研究においてグルコース投与によるインスリン濃度の違いやインスリンの感受性の違いが牛と水牛みられたことから、今後さらに、脂質代謝における品種間差をみるため脂肪細胞の大きさの違いや脂肪組織でのレプチンやSCD-1(Stearoyl-CoA Desaturase-1)の発現の違いについて調査する。昨年度の実験では水牛および牛にグルコース、インスリンおよびノルアドレナリンを投与しその反応を調査したが、グルコースおよびノルアドレナリン投与では品種間に差は認められなかったが、インスリン投与ではインスリン感受性が水牛と比べて牛で低いことが示された。インスリン感受性の低下はヒトで肥満の進行に伴って増加し、脂質代謝と深くかかわっていることから、本年度の試験ではさらに牛と水牛の脂質代謝の違いを明らかにするため、脂肪細胞の数や大きさの品種間での違い、脂肪細胞でのレプチンや飽和脂肪酸を不飽和脂肪酸に変換する脂肪酸不飽和化酵素Stearoyl-CoA desaturase-1 (SCD-1)や肝臓でのコレステロール合成の律速酵素であるHMG-CoA reductaseなどのmRNAの発現量の品種問での違いを調べる目的で水牛と牛を用い4ヶ月間の肥育試験を行った。2月に肥育試験が終了し、と殺直後の動物から脂肪組織、肝臓などのサンプルを採取した段階であり、今後採取したサンプルの分析を行い、実験のまとめを行う予定である。これまでの試験から、牛よりも水牛の方が消化率が高いこと、水牛の血中レプチン、インスリンおよび、コレステロール濃度が牛の1/2から1/3程度であるという結果が得られ、牛と水牛で消化性および脂質代謝に違いがあることが示唆されている。昨年度において、牛および水牛に同じ飼料を給与した16週間の肥育比較試験を行い、本年度は、昨年度行った肥育試験のサンプルを用いて、牛と水牛の消化性および脂質代謝の違いについて明らかにするための分析を行った。牛および水牛において、試験期間中の飼料摂取量や日増体量に差は認められなかったが、試験開始8週目に行った消化試験では乾物、有機物および粗タンパク質の消化率は水牛において高かった。また、消化試験期間中に採取したルーメン液について、DNAを抽出し、繊維分解菌であるFibrobacter Succinogenesのクローンライブラリーを構築し、多様性解析を行った。それぞれ50クローンの塩基配列を解読し、アミノ酸配列の進化距離に基づきoperational taxonomic units (OTUs)に分類し、LIBSHUFF解析を行った結果、これらのライブラリーは動物種間で有意に異なっていることが示された。また、脂質代謝の違いについて、試験期間中の血漿中コレステロール濃度はこれまでの試験と同様に水牛は牛に比べて有意に低い値を示し、屠殺時に採取した胸最長筋のコレステロール含量も水牛が牛に比べて低い値を示した。

試験期間中の飼料摂取量に差は認められず、コレステロール摂取量に差はないと考えられ、動物種間のコレステロール濃度または含量の違いは体内でのコレステロール合成量の違いによると考えられる。胸最長筋の飽和脂肪酸に対する不飽和脂肪酸の割合は水牛が牛に比べて高かった。本試験により牛と水牛でルーメン内の繊維分解菌の種構成が異なり、この種構成の違いが牛と水牛の消化性に違いをもたらしている可能性があること、コレステロールや脂肪酸などの脂質代謝が異なることが明らかとなった。
新しく見い出された"生成物固定化"現象の応用に関する研究

最近、見い出された"生成物の固定化"現象(不溶性多糖類の酵素分解時に生成物が多糖と共沈)には重要な利点がある(生成物を容易かつ低エネルギー下に回収できる。優良な低分子化合物を多糖類に包接できる)。本研究は、この現象自体の基礎的知見をさらに集積し、利用方法が未開発・低利用な多糖類の食品産業への応用を意図して計画され、次に述ベる研究成果が得られた。(1)セルロースi)セルラーゼを作用させ、生成物固定化現象を確認した(反応初期に約50-70%の生成物が基質とともに沈殿)。ii)沈殿中の生成物は、可溶性の短鎖オリゴ糖であった。iii)反応液にエタノールを加えると、沈殿中の生成物量が増加した。反応後にアルコール濃度を下げることで、沈殿画分からオリゴ糖を容易に回収できた。iv)本手法を用いて、オリゴ糖の調製を試みた。エタノール存在下で酵素分解を行い、上清を除き、沈殿物に水を加えることで鎖長の異なるオリゴ糖を得た。分離をゲル濾過法とHPLC法で行った。(2)キチンとキシランi)生成物固定化現象が認められたが、セルロースや澱粉粒の場合に比べ、高い保持量が得られなかった。ii)エタノール存在下や低温で処理すると、固定化量が向上した。(3)澱粉多孔体(包接体)i)分解酵素を各種植物起源の澱粉粒に作用させ、多孔体の調製を行った。起源により多孔体になるもの(コムギなど)とならないもの(馬鈴薯など)が存在した。ii)酵素量や処理時間で孔径の大きさを調節できた。iii)孔径の異なる多孔体を用いて、短鎖や長鎖のオリゴ糖に対する包接能を比較した。小孔径の多孔体は短鎖オリゴ糖を包接でき、長鎖のものは大孔径の多孔体に包接された。iv)アスコルビン酸は粒内部に移行・包接され、酸化から保護された。包接後、水溶液中に放置すると徐々に遊離し、大孔径の多孔体は保持率が低かった。最近、見い出された“生成物の固定化"現象(不溶性多糖類の酵素分解時に生成物が多糖と共沈)の重要な利点がある(生成物を容易かつ低エネルギー下に回収できる。本研究は、この現象自体の基礎的知見をさらに集積し、食品産業への応用を意図して計画された。本年度は、結晶性・不溶性多糖類のうち、セルロースを選び、その加水分解酵素(セルラーゼ)を作用させ、次に述べる研究成果が得られた。セルラーゼは、入手が容易で高活性なAspergillusniger起源のものを用いた。本酵素サンプルは多成分であることが知られている。が、応用を意図し、低分子を除く程度の軽微な精製にとどめ、完全精製を敢て行わなかった。酵素を結晶性セルロースに経時的に作用させ、経時的に反応液の一部を回収した。

遠心分離後の上清および沈殿画分の還元力を測定した。反応初期に約50-70%の生成物が基質とともに沈殿することが見い出された。反応時間の推移とともに沈殿画分中の生成物量が減少したが、分解作用が一定に達した後でも、約10-20%の生成物がセルロースとともに沈殿した。沈殿中の生成物は、可溶性の短鎖オリゴ糖であり、生成物の固定化現象を確認した。セルラーゼは反応の初期にセルロース中に存在する非結晶性領域を主に分解すると考えられている。このようなアモルファスな構造領域であっても生成物を固定化できると想像できる。反応液にアルコール(エタノール)を加えたところ、沈殿中の生成物量が増加した。従って、反応後にエタノール濃度を下げることで、沈殿画分からオリゴ糖を容易に回収できる。最近、見い出された"生成物の固定化"現象(不溶性多糖類の酵素分解時に生成物が多糖と共沈)の重要な利点がある(生成物を容易かつ低エネルギー下に回収できる。優良な低分子化合物を多糖類に包接できる)。本研究は、この現象自体の基礎的知見をさらに集積し、特に、利用方法が未開発・低利用な多糖類の食品産業への応用を意図して計画された。本年度は、次に述べる研究成果が得られた。1)昨年度、セルロースに対する生成物固定化条件が最適化されたので、実際に、オリゴ糖を調製した。セルロースにアルコール(エタノール)存在下でセルラーゼを作用させ、上清を除き、沈殿物に水を加えることで鎖長の異なるオリゴ糖を得た。それらの分離をゲル濾過法とHPLC法で行った(後者が分離と定量性に優れていた)。2)可溶化させたキチンとキシランに対し酵素処理を行ったが、結晶性多糖類であるセルロース(セルラーゼ作用)やデンプン(イソアミラーゼ作用)の場合に比べ、高い生成物固定化量が得られなかった。現在、固定化条件の検討を行っている。3)各種植物起源のデンプン粒を調製後、グルコアミラーゼとα-アミラーゼを作用させ、多孔体(包接体)の調製を行った。得られた酵素処理デンプン粒を走査型電子顕微鏡で観察した。コムギ、トウモロコシ、オオムギ、タピオカ由来のものに多孔の存在を確認したが、高い酵素量が必要であった。モチコムギは低酵素量で多孔体となった。但し、馬鈴薯、ショーティ、高アミロースコムギのデンプンは多孔が観察されなかった。最近、見い出された"生成物の固定化"現象(不溶性多糖類の酵素分解時に生成物が多糖と共沈)には重要な利点がある(生成物を容易かつ低エネルギー下に回収できる。1)キチンとキシランにアルコール(エタノール)存在下や低温で酵素処理を行った。若干の生成物固定化量の向上が見られたが、結晶性多糖類であるセルロース(セルラーゼ作用)やデンプン(イソアミラーゼ作用)の場合に比べると、保持量は低かった。2)モチコムギとトウモロコシ起源のデンプン粒を選び、グルコアミラーゼを作用させ、多孔体(包接体)の調製を行った。酵素量が少ない場合や反応時間が短い場合には孔径の小さな多孔体となり、高酵素量や長時間の処理では大きな孔径の多孔体となった。すなわち、酵素量や処理時間で孔の大きさを調節できることが認められた。3)孔径の異なる多孔体を用いて、分子量の異なるオリゴ糖に対する包接能を比較した。孔径の小さな多孔体は短鎖のオリゴ糖を包接でき、長鎖のオリゴ糖は孔径の大きな多孔体に包接された。4)アスコルビン酸の包接を試みた。アスコルビン酸は粒内部に移行したが、水溶液中に放置すると、徐々に遊離し、約20%程度の保持となった。
哺乳類チトクロムPー450の電子伝達に伴うコンホメ-ションと基質受容性の変化の研究

チトクロムPー450は一種のヘム・タンパク質で,2原子酸素分子を活性化し,さまざまな有機化合物に酸素原子を添加する一原子酸素添加酵素である。自然界に広く存在し,現在までのところ168種の分子種の単離,アミノ酸配列決定がなされている。しかし,緑膿菌から単離されたチトクロムPー450cam(CYP101)を除き,これら一群のチトクロムPー450類の立体構造は不明であった。われわれの研究グル-プは“類似機能を有する一群のタンパク質の立体構造は互いに類似している"と假定し,研究分担者のメリ-ランド大学(現在カリフォルニア大学ア-バイン校)教授ト-マス・エル・ポ-ロス博士が決定したCYP101の全原子座標と一群のチトクロムPー450類のアミノ酸配列上の相互類似性(相同性;ホモロジ-)を基礎とし,ラット肝ミクロソ-ム・チトクロムPー450α(CYP1A2)について分子設計を行ない,遺伝子組換え技術により約400種の変異体を調製した。1.平成2年度の研究業績上にのべた假定の妥当性を実証した。チトクロムPー450の活性点であるヘムまわりの各化学基間の相対配置はほとんど同じであることを我々の研究グル-プは明らかにした(Biochemistry,28巻,6848頁6857頁(1989)等)。さらに,上記の假定の実証を深めていくにつれて,CYP1A2のN末端から318番目のグルタミン酸残基の重要性が明らかとなった。この318番目のグルタミン酸残基が活性点のヘムの上部に接近して存在することが次の実験により証明された。すなわち,この318番目のアミノ酸残基がグルタミン酸残基であると,2ーフェニルイミダゾ-ルが直接ヘムへ配位できないが,アスパラギン酸残基の場合には2ーフェニルイミダ-ルが直接ヘムへ配位できる(Biochemistry,30巻,1490頁1496頁(1991)等)。このことは上記の假定をさらに実証した。チトクロムPー450の一原子酸素添加酵素としての機能は,NADPHからの電子供与によって進行する。この電子供与はチトクロムPー450に接触しているチトクロムPー450還元酵素を経由して行なわれる。この還元酵素に接触するチトクロムPー450内のアミノ酸残基を特定するため,多くのリシン残基,アルギニン残基をロイシン残基,グルタミン酸残基に変換し,還元酵素からチトクロムPー450への電子移動速度,酵素活性を測定し,N末端から94番目,99番目,105番目,440番目,453番目,463番目のリシン残基,135番目から137番目のアルギニン・クラスタ-,455番目のアルギニン残基がこの電子伝達に関与していることを発見した(J.Biol.Chem.,266巻,3372頁3375頁(1991)等)。2.平成3年度の研究業績CYP1A2のN末端から318番目のグルタミン酸残基をアラニン残基へ変換すると,ヘム単位は高スピン型から低スピン型へ変化することを発見した(Biochemistry,30巻,11206頁11211頁(1991)等)。このことも上記の假定の正しさを実証するものである。基質の添加,還元酵素の添加によりCYP1A2中の活性点であるヘムまわりのアミノ酸残基のゆらぎは抑えられる(Biochemistry,30巻,4659頁4662頁(1991)等)。また,ヘムまわりのアミノ酸残基の親水性側鎖を疎水性側鎖に変換すると,CYP1A2の一原子酸素添加反応に付隨する過酸化水素生成反応は極度に抑制される(Biochemistry,31巻,1528頁1531頁(1992)等)。本研究課題である“電子伝達に伴うコンヘメ-ションと基質受容性の変化"を追跡するための超微量ストップドフロ-分光システム,ナノ秒超高感度分光システム,フラッシュ・ホトリシス分光システムの設置,調整も終了し,目下詳細な研究を進めている。また,CYP1A2は膜結合性タンパク質であり,X線結晶解析が成功していない。このX線結晶解析が成功すれば,上記の假定の正しさが,実証できる。清水透助教授,廣谷功助手および学生2名をカリフォルニア大学ア-バイン校へ派遣し,CYP1A2のX線結晶解析の成功へと努力している。

われわれの研究グル-プは“類似機能を有する一群のタンパク質の立体構造は互いに類似している"と假定し,研究分担者のメリ-ランド大学(現在カリフォルニア大学ア-バイン校)教授ト-マス・エル・ポ-ロス博士が決定したCYP101の全原子座標と一群のチトクロムPー450類のアミノ酸配列上の相互類似性(相同性;ホモロジ-)を基礎とし,ラット肝ミクロソ-ム・チトクロムPー450α(CYP1A2)について分子設計を行ない,遺伝子組換え技術により約400種の変異体を調製した。1.平成2年度の研究業績上にのべた假定の妥当性を実証した。チトクロムPー450の活性点であるヘムまわりの各化学基間の相対配置はほとんど同じであることを我々の研究グル-プは明らかにした(Biochemistry,28巻,6848頁6857頁(1989)等)。さらに,上記の假定の実証を深めていくにつれて,CYP1A2のN末端から318番目のグルタミン酸残基の重要性が明らかとなった。この318番目のグルタミン酸残基が活性点のヘムの上部に接近して存在することが次の実験により証明された。すなわち,この318番目のアミノ酸残基がグルタミン酸残基であると,2ーフェニルイミダゾ-ルが直接ヘムへ配位できないが,アスパラギン酸残基の場合には2ーフェニルイミダ-ルが直接ヘムへ配位できる(Biochemistry,30巻,1490頁1496頁(1991)等)。このことは上記の假定をさらに実証した。チトクロムPー450の一原子酸素添加酵素としての機能は,NADPHからの電子供与によって進行する。この電子供与はチトクロムPー450に接触しているチトクロムPー450還元酵素を経由して行なわれる。この還元酵素に接触するチトクロムPー450内のアミノ酸残基を特定するため,多くのリシン残基,アルギニン残基をロイシン残基,グルタミン酸残基に変換し,還元酵素からチトクロムPー450への電子移動速度,酵素活性を測定し,N末端から94番目,99番目,105番目,440番目,453番目,463番目のリシン残基,135番目から137番目のアルギニン・クラスタ-,455番目のアルギニン残基がこの電子伝達に関与していることを発見した(J.Biol.Chem.,266巻,3372頁3375頁(1991)等)。2.平成3年度の研究業績CYP1A2のN末端から318番目のグルタミン酸残基をアラニン残基へ変換すると,ヘム単位は高スピン型から低スピン型へ変化することを発見した(Biochemistry,30巻,11206頁11211頁(1991)等)。このことも上記の假定の正しさを実証するものである。基質の添加,還元酵素の添加によりCYP1A2中の活性点であるヘムまわりのアミノ酸残基のゆらぎは抑えられる(Biochemistry,30巻,4659頁4662頁(1991)等)。また,ヘムまわりのアミノ酸残基の親水性側鎖を疎水性側鎖に変換すると,CYP1A2の一原子酸素添加反応に付隨する過酸化水素生成反応は極度に抑制される(Biochemistry,31巻,1528頁1531頁(1992)等)。本研究課題である“電子伝達に伴うコンヘメ-ションと基質受容性の変化"を追跡するための超微量ストップドフロ-分光システム,ナノ秒超高感度分光システム,フラッシュ・ホトリシス分光システムの設置,調整も終了し,目下詳細な研究を進めている。また,CYP1A2は膜結合性タンパク質であり,X線結晶解析が成功していない。このX線結晶解析が成功すれば,上記の假定の正しさが,実証できる。清水透助教授,廣谷功助手および学生2名をカリフォルニア大学ア-バイン校へ派遣し,CYP1A2のX線結晶解析の成功へと努力している。緑膿菌より単離されたチトクロムPー450camのX線結晶解析の成功(T.L.Poulos et al.,J.Biol.Chem.,260巻,p16122p16130(1985))は,160種も単離されている他のチトクロムPー450類の機能・構造相関・構造相関の研究に画期的な,しかも重要な指針を与えた。
白血病細胞増殖における神経栄養因子の役割の解明とその治療への応用

申請者は神経栄養因子の一つであるBDNFが白血病細胞株より恒常的に産生されていることを見出した。BDNFは免疫細胞(例えばマクロファージなど)のはたらきを抑制することで、白血病細胞が増殖しやすい環境を整えていることがわかった。特にCD3によりBDNFの受容体であるTrkBが誘導されること、またBDNFにより制御性T細胞が誘導されることは、抗腫瘍効果を考える上で非常に興味深い知見である。白血病細胞の生存、増殖に種々の液性因子,例えばサイトカインなどの関与が報告されている。しかしながら今までに報告のある因子による影響だけでは白血病細胞の活性化、異常増殖を完全に説明することはできない。申請者らは神経栄養因子の一つである,BDNFを白血病細胞株が恒常的に産生していることを見出した。本年度ではBDNFの免疫細胞に対する影響を中心に解析することを目的とした。1.白血病細胞株を用いた細胞増殖反応の検討白血病細胞株(MT-2,HUTIO2,Jurkat細胞株など)の培養液中にBDNF或いは抗BDNF抗体を作用させ,その増殖への影響を時間経過と共にAlamarBlueの呈色により評価した。抗BDNF抗体による顕著な細胞増殖阻害は認められなかった。これは抗体が中和抗体としての親和性が低かった要因も考えられるため,更なる検討が必要であると考えられた。2.BDNFの免疫細胞への影響の検討白血病細胞株から産生されたBDNFが正常免疫細胞に及ぼす影響をチオグリコレートで誘導した腹腔マクロファージを用いて解析した。まずこれら腹腔マクロファージがBDNFのレセプターであるTrkBを発現していることをウエスタンブロットにより確認した。マクロファージは抗腫瘍サイトカインを産生し(TNF-αやIL-12),抗腫瘍作用を発揮する免疫細胞である。腹腔マクロファージをBDNFで前処理するとLPSにより誘導されるTNF-α,IL-12の産生が有意に減少した。更にBDNFで前処理した腹腔マクロファージはA20細胞株に対する細胞障害活性能も低下していた。これらのことから白血病細胞株から産生されたBDNFがマクロファージに作用し抗腫瘍活性能を低下させることで,白血病細胞の増殖を促進している可能性が示唆された。白血病細胞の生存・異常増殖は複雑に制御されたメカニズムによる。種々の液性因子、例えばサイトカインなどの関与はその一つであるが、申請者らは神経栄養因子の一つであるBDNFを白血病細胞株が恒常的に産生していることを見出した。1.ヒト末梢血細胞を用いたBDNFの細胞増殖反応及びサイトカイン産生への影響ヒト末梢血細胞を調製し、細胞増殖反応を[^3H]-thymidineの取り込みによるDNA合成能により解析した。ConAにより誘導された増殖をBDNFは顕著に抑制した。またLPSで24時間刺激し、細胞上清中のサイトカイン産生をELISA法により測定した。IL-1β、IL-6、IL-10、IL-12p40が誘導され、BDNFはIL-12p40の産生を抑制した。2.BDNFのレセプターであるTrkB発現誘導の検討マウス脾臓細胞からCD4^+、CD8^+、B220^+細胞を磁気ビーズ法により分離し、抗CD3抗体或いはLPSで刺激し、24時間後にharvestした。その細胞溶解液を用いてウエスタンブロットを行った。CD4^+細胞を抗CD3抗体で刺激した場合に、TrkBの発現誘導が認められた。3.CD3刺激及びBDNFによる制御性T細胞の誘導の検討マウス脾臓細胞からCD4^+細胞を分離し、抗CD3抗体或はBDNFにより48時間刺激しharvestした。その細胞溶解液を用いて、ウエスタンブロットを行ったところ、抗CD3抗体及びBDNFにより、制御性T細胞のマーカーであるFoxp3の発現誘導が認められた。以上より、白血病細胞から産生されるBDNFは免疫システムに作用し、抗腫瘍効果を持つサイトカイン産生の抑制や制御性T細胞の誘導により、白血病細胞増殖の環境を整えている可能性が示唆された。
肺動脈におけるメカノトランスダクション機構の解明と肺高血圧症への実験治療学的応用

力学刺激に対する心・血管系組織の反応は、高血圧や動脈硬化など血行力学刺激が亢進した循環系疾患での血管病態を説明しうる可能性がある。本研究では、肺動脈の力学刺激応答機構を標的にして、肺高血圧の薬物治療の新たな方向性を提案することを目指した。肺高血圧時に相当する過剰な機械的伸展(100→180%)を摘出肺動脈に負荷すると、メカノセンサーの一種インテグリン関連シグナルが活性化される一方で、一連の経路として理解されていたプロスタノイド生合成が、インテグリンに依存的(TXA_2,PGF_<2a>)、非依存的(PGH_2,PGI_2,PGE_2)の独立した経路として活性化されること、伸展誘発性の肺動脈収縮を誘導する主たる因子はインテグリン非依存性経路由来のPGH_2であることを明らかにした。インテグリン非依存的な伸展誘発性PG産生経路が分泌型ホスホリパーゼA_2(sPLA_2)で触媒されるものと推定し、sPLA_2特異的阻害薬インドキサム(塩野義製薬から供与)の効果を調べた。正常家兎肺動脈においては、比較対照の液性因子刺激であるアセチルコリン誘発性収縮に対して(IC_<50>=10.25μM)、伸展誘発性収縮(IC_<50>=0.513μM)は約20倍の効力比で阻害された。またこのとき非転換型PGH_2産生はほぼ完全に遮断された。MCT-PHラットの肺動脈では、11種の既知sPLA2アイソフォームのうち、X型の発現が特異的に増大しており、また、肺動脈の病的性質として律動性収縮を発生する際には非転換型PGH_2が高レベルで産生されていたが、インドキサムは同病態ラット肺動脈の律動性収縮も完全に消失させた。以上の結果から、肺動脈の伸展誘発性収縮の原因となる非転換型PGH_2は、肺高血圧発症時の肺動脈の収縮・緊張性異常にも関与し、X型sPLA_2がその治療標的となることが示唆された。高等動物細胞の力学因子感受性素子(メカノセンサー)として、細胞接着因子インテグリンが一つの候補とされている。肺動脈が関連する循環病態である肺高血圧症は、治療法が十分確立していない難治性疾患である。肺動脈は機械的伸展により即時的に収縮するが、これには内皮由来のプロスタノイド(PG)の関与が強く示唆されている。そこで、肺動脈の力学刺激に対する反応特異性を明らかにする目的で、同血管内皮からの伸展誘発性PG産生機構へのインテグリンの関与を調べた。その結果、(1)伸展により肺動脈においてインテグリン経路が活性化することが示唆された。また、(2)伸展誘発性のPG産生機構にはインテグリン依存性(TXA2,PGF2α)と非依存性(非転換型PGH2)の二経路が存在し、後者による非転換型PGH2が伸展誘発性収縮に寄与することを明らかにした。(業績1)前述の循環系疾患でのリモデリングの細胞内機構として、ERK-MAPキナーゼ系の活性化が指摘されている。この際、内因性病因物質として、様々な液性因子や血行力学因子が複合的に関与すると考えられている。

しかし、実際の循環病態に於ける内因性因子とERK活性化との対応については、未だ明らかではない。肺高血圧症では、肺循環組織リモデリングが起こる。そこで、低圧低酸素飼育により作製したマウス肺高血圧症モデルにおいて、肺循環組織のリモデリング過程でのERK活性化動態を明らかにし、ERK活性化へのアンジオテンシンII(AII)の関与を調べた。その結果、(3)右心室と肺では異なる時間経過でERK活性化が推移した。(4)右心室ではアンジオテンシノゲン(Ang)およびAH受容体(AT1R)のmRNAが減少したが、肺では増加した。(5)右心室でのERK活性化に対しては、AIIの持続投与は明確な効果を示さなかったが、肺におけるERK活性化は、AII投与により増強された。以上から、低圧性低酸素暴露による肺循環リモデリング機構において、ERK活性化は組織ごとに異なる役割を担い、AIIの関与のあり方も異なることが示唆された。(業績2)力学刺激に対する心・血管系組織の反応は、高血圧や動脈硬化など血行力学刺激が亢進した循環系疾患での血管病態を説明しうる可能性がある。本研究では、肺動脈のバイオメカニカル刺激応答反応の分子メカニズムを、治療法が確立していない難治疾患である肺高血圧症の新たな治療標的として捉え、その解明と具体的な薬物治療に結実させることを目標にしている。本年度までの研究過程で、肺動脈に対して高血圧時に相当する過剰な機械的伸展(100→180%)を与えることにより、(1)一連の生合成経路として理解されていたアラキドン酸カスケードが、メカノセンサーの一種インテグリンに依存的(TXA_2,PGF_<2α>)、非依存的(PGH_2,PGI_2,PGE_2)の独立した経路に分離されること、(2)伸展誘発性の肺動脈収縮を誘導する主たる因子はインテグリン非依存性経路由来のPGH_2であることを明らかにした。アラキドン酸カスケードの初段階酵素のPLA_2は細胞質性(cPLA_2+iPLA_2)と分泌性(sPLA_2)に大別されるが、cPLA_2がインテグリン依存的に活性化されることが報告されている。そこで、伸展刺激により活性化されるインテグリン非依存性のプロスタノイド産生経路はsPA_2により触媒されるものと推定し、国内製薬企業で開発中のsPLA_2特異的阻害薬の供与を受け、その効果を検討した。その結果、(3)肺動脈収縮の50%阻害濃度は、伸展誘発性収縮に対しては0.513μM、アセチルコリン誘発性収縮に対しては10.25μMであり、IC_<50>として約20倍の濃度比をもって、伸展誘発性収縮を選択的に阻害することが明らかになった。以上(1)(3)の成果に基づき、次年度はラットの肺高血圧実験モデルを用いて、病態発症過程での肺循環系でのsPLA_2の発現増大の有無、sPLA_2阻害薬の病態血管機能異常の改善効果および同病態の発症進展抑制の可能性について検討する予定である。循環系難治疾患である肺高血圧症では、肺動脈緊張性の増大と肺循環組織再構築に伴う慢性的な血行力学因子の変動を伴う。本研究の目標は、肺動脈の力学刺激応答機構を標的にした同病態の薬物治療に新たな方向性を提案することである。これまでの成果から、伸展誘発性のエイコサノイド産生に関してインテグリン依存性の違いがアラキドン酸カスケードの最上流酵素ホスホリパーゼ(PL)A_2分子種の違いによると想定した。そこで、正常家兎ならびにモノクロタリン誘発性肺高血圧(MCT-PH)ラットの肺動脈の伸展誘発性異常収縮に対する分泌型(s)PLA_2の関与を調べた。sPLA_2特異的阻害薬インドキサム(塩野義製薬)は、正常家兎肺動脈の伸展誘発性の非転換型PGH_2産生と収縮を消失させた。
アルコールによる肝再生抑制機序の性差について

慢性アルコール投与後の肝切後DNA合成が,雌ラットにおいては雄ラットよりも強く抑制されることが知られており,その機序解明のためポリアミン代謝を検討した.6週齢のWistar系雄性および雌性ラットをそれぞれ2群に分け,一方には総カロリーの36%をエタノールで置換した液体飼料で,他方には等カロリーのコントロール液体飼料で6週間pair-feeding後,肝部分切除を施行し,ポリアミン代謝を測定した.律速酵素であるornithine decarboxylase(ODC)の肝切後の誘導は,慢性アルコール投与の影響は見られなかったが,雌ラットの方が高値を示した.spermidine/spermine N^1-acetyltransferase(SAT)活性は肝切前,すなわち慢性アルコール投与6週目において,雌雄ともにアルコール投与群がコントロール群に比し高値を示し,雌雄の比較ではそれぞれの群において雌ラットの方が有意に高値を示した.肝切後4時間目のSAT活性も,アルコール投与群では雌ラットの方が有意に高値を示した.肝内ポリアミンのうち有意な変化がspermidine(SPD)とspermine(SPM)において観察された.SPDは肝切前と肝切後10時間目の雌ラットにおいてのみ,アルコール投与による低下が見られた.SPMは肝切前,肝切後4および10時間目において,雌雄ラットともアルコール投与による有意な低下が観察されたが,雌ラットの方が低下の程度が大きく,肝切後10時間目のアルコール投与群での雌雄を比較すると,雌ラット肝のSPM量は雄ラットに比し有意に低値を示した.以上より慢性アルコール投与による肝切後肝再生抑制効果に雌雄差が存在する機序のひとつとして,ポリアミンのアセチル化酵素であるSATの誘導に雌雄差があること,さらにSAT誘導に伴う肝内SPDとSPM量の低下が深く関わっている可能性が示唆された.慢性アルコール投与後の肝切後DNA合成が,雌ラットにおいては雄ラットよりも強く抑制されることが知られており,その機序解明のためポリアミン代謝を検討した.6週齢のWistar系雄性および雌性ラットをそれぞれ2群に分け,一方には総カロリーの36%をエタノールで置換した液体飼料で,他方には等カロリーのコントロール液体飼料で6週間pair-feeding後,肝部分切除を施行し,ポリアミン代謝を測定した.律速酵素であるornithine decarboxylase(ODC)の肝切後の誘導は,慢性アルコール投与の影響は見られなかったが,雌ラットの方が高値を示した.spermidine/spermine N^1-acetyltransferase(SAT)活性は肝切前,すなわち慢性アルコール投与6週目において,雌雄ともにアルコール投与群がコントロール群に比し高値を示し,雌雄の比較ではそれぞれの群において雌ラットの方が有意に高値を示した.肝切後4時間目のSAT活性も,アルコール投与群では雌ラットの方が有意に高値を示した.肝内ポリアミンのうち有意な変化がspermidine(SPD)とspermine(SPM)において観察された.SPDは肝切前と肝切後10時間目の雌ラットにおいてのみ,アルコール投与による低下が見られた.SPMは肝切前,肝切後4および10時間目において,雌雄ラットともアルコール投与による有意な低下が観察されたが,雌ラットの方が低下の程度が大きく,肝切後10時間目のアルコール投与群での雌雄を比較すると,雌ラット肝のSPM量は雄ラットに比し有意に低値を示した.以上より慢性アルコール投与による肝切後肝再生抑制効果に雌雄差が存在する機序のひとつとして,ポリアミンのアセチル化酵素であるSATの誘導に雌雄差があること,さらにSAT誘導に伴う肝内SPDとSPM量の低下が深く関わっている可能性が示唆された.
多分子担持型フタロシアニン固相担体を用いる固-液ハイブリッド合成法の開発

フタロシアニンは、塗料の原材料として利用される他、光記録材料、非線形光学材料、ナノデバイスなど機能性分子材料として盛んに研究されている分子である。しかし、有機合成化学においては、酸化反応触媒として利用された例などが少数知られているだけで、これまで殆ど注目されていなかった化合物である。本研究は、塩化メチレン、ベンゼン、トルエン、THFなどに溶けやすく、ヘキサンなどには不溶で、しかも、酸や塩基に対して比較的安定なことが知られるフタロシアニンを用いた多分子担持型固相担体の構築と、これを利用した新規な「固相-液相ハイブリッド合成法(液相中で反応を行い、反応の後処理は固相で行う合成法)」の開発を試みたものであり、フタロシアニンの化学に加え、これと密接に関連するポルフィリンの化学に関する事項を広範囲に検討し、以下の成果を得た。1.金属フタロシアニンCr(TBPC)OTfを回収・再利用可能なルイス酸触媒として用いるエポキシドのアルデヒドへの位置・立体選択的転位反応を明らかにした。2.金属ポルフィリン触媒Cr(TPP)Clを用いた脂肪族アリルビニルエーテルのZ選択的Claisen転位反応を開発した。3.シアノエチルZnBrをシアノ源として用いるシアノポルフィリンの合成法を開発した。4.シリルメチルリチウム反応剤を用いたポルフィリンのmeso-ホルミル化及びone-pot非対称官能基化反応を開発した。5.官能基化された炭素鎖を持つポルフィリンの合成法を開発した。6.対面型ポルフィリン二量体をホスト分子として用いる超分子CD励起子キラリティー法を開発した。本研究は、フタロシアニン分子をベースとする機能性固相担体の開発を目指すものであり、本年度は、金属フタロシアニン触媒のリサイクル性、及びフタロシアニンに密接に関連するポルフィリン分子の新規修飾反応について検討し、以下の新知見を得た。(1)金属フタロシアニン触媒Cr(pc)OTfが類似の金属ポルフィリン触媒Cr(tpp)OTfよりも高いルイス酸性を示し、Cr(tpp)OTfでは困難であったアルキル三置換エポキシドのアルデヒドへの位置・立体選択的な転位反応の触媒として有効であり、しかも、リサイクル性に極めて優れていることを見出した。すなわち、ジクロロエタン中、エポキシドにフタロシアニン触媒Cr(pc)OTfを作用させると、エポキシドの対応するアルデヒドへの位置・立体選択的転位反応が起こり、生成するアルデヒドと触媒との分離は、反応溶媒を留去後、残渣にヘキサンを加え、触媒を沈殿させるだけで容易に達成できることが判った。また、回収したフタロシアニン触媒は繰り返し使用することが可能で、5回程度使用しても再利用による触媒活性(収率及びee)の低下は殆ど認められず、本触媒の優れたリサイクル性が明らかとなった。これらの結果の一部を、「第3回次世代を担う有機化学シンポジウム、2005/5、東京」において報告した。(1)金属ポルフィリン錯体Cr(tpp)C1をルイス酸触媒として用いると、脂肪族アリルビニルエーテルのClaisen転位反応が進行し、通常の熱反応とは逆のE配置を持つγ,δ-不飽和アルデヒドが高収率で得られることを見出し、脂肪族アリルビニルエーテルのZ体選択的Claisen転位反応を初めて触媒的に達成した。(2)Pd(0)触媒存在下、meso位にハロゲンを持つポルフィリンとBrZnCH_2CH_2CNとの反応を行うと、予想されるカップリング反応ではなく、この亜鉛反応剤がシアノ源として働き、meso位のシアノ化が効率よく進行することを見出した。この反応は、シアノポルフィリンの一般合成法として利用できる。