hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
離断性骨軟骨炎の病態:罹患関節による相違と病変の組織学的機序解明

離断性骨軟骨炎の罹患関節による病因・病態の相違を組織学的に検討した。手術を受けた肘・膝・足関節の病変部から採取された骨軟骨円柱標本を用いた。肘での分離は早期では関節軟骨深層で進行すると軟骨下骨が優位であった。軟骨・骨両方への微小外傷が主因と考えられた。膝は同様に微小外傷による変化と考えられるが、虚血性骨壊死像を呈する症例が少数あり、単一ではなく複合した病因と考えられた。足関節では軟骨損傷の関与は少なく、骨軟骨骨折の遷延が病因と考えられた。本研究では患者から手術時に採取された離断性骨軟骨炎病変部の骨軟骨標本を用い組織学的解析を行う。当施設で行われてきた手術症例をレトロスペクティブに手術ファイル、病理診断ファイルをもとに収集した。平成19年3月現在、64例があり、罹患関節別では、肘が33例、膝が22例、足関節が9例であった。各症例の診療録、X線写真、MRI画像、関節鏡写真を検討し、発生部位、病期分類などの臨床情報、画像所見を記録・分類している。発症機転については有意な違いではないが一定の傾向があり、肘はスポーツ活動、膝はスポーツ活動と原因不明、足関節は捻挫の既往があることが多い。一方、骨軟骨円柱標本では、各症例それぞれについて、ヘマトキシリン・エオジン染色像から検討する。肘については既に組織学的変化を報告しているが(Kusumi T, etal. Osteochondritis dissecans of the elbow:histopathologicassessment of the articularcartilageand subchondral bone with specialemphasis on their damage and repair. Pathol Int. 2006;56:604-12)、他の関節についても同様に、関節軟骨と軟骨下骨の変性・損傷・修復の所見、軟骨・骨組織間の離開様式について記録・分類する。膝では軟骨下骨の壊死を示唆する症例があり、外傷stressのみではない機序が示唆される。今後、組織像をコンピュータで画像解析を行い、数値化・定量化を試みる予定である。また、免疫組織化学法を行い、骨・軟骨の形成・修復に関与する因子、アポトーシス、虚血に関与する一酸化窒素合成酵素(NOS)、軟骨分解に関与するマトリクスメタロプロテアーゼ、骨のリモデリングに関してのRANKL、オステオプロテジェリンなどの発現・分布・変化を検討する本研究では患者から手術時に採取された離断性骨軟骨炎病変部の骨軟骨標本を用い組織学的解析を行った。1997年から2008年まで病理組織検体として提出された関節遊離体は69例であり、35例(50%)が離断性骨軟骨炎であった。ほぼ同時期の離断性骨軟骨炎の検体は98人100肢であり、そのうち骨軟骨円柱標本の得られた75人(77肢)を対象とした。罹患関節別では、肘が42人(42肢)、膝が22人(23肢)、足関節が11人(12肢)であった。肘は平均13歳で全例がスポーツ選手とくに野球選手であった。膝は平均15歳で全例がスポーツ選手であった。足関節は平均18歳で10人がスポーツ活動を行っていたが、6人では明らかな外傷機転があった。肘については骨軟骨円柱標本の組織学的変化を既に報告しており(Kusumi T, et.al. Osteochondritis dissecans of the elbow : histopathologic assessment of the articularcartilageand subchondral bone with special empbasis ontheir damageandrepair. Pathol Int. 2006 ; 56:604-12)、他の関節についても関節軟骨と軟骨下骨の変性・損傷・修復の所見、軟骨・骨組織間の離開様式について検討した。膝は肘に比較すると軟骨下層よりも軟骨下骨levelでの離解例が多く、骨損傷が主体と考えられた。また、2例のみであったが、軟骨下骨の虚血性壊死を示唆する症例があり、外傷stressのみではない機序が示唆される。足関節は全例が軟骨下骨levelの離解であり、外傷機転を有する例が多かったことからも、骨折により生じると考えられた。軟骨分解に関与するHMP-3および-13は、肘と同様に膝・足関節でも再生線維軟骨の細胞に発現していたが、残存関節軟骨での変性細胞には発現が少なかった。
標高は本当に自殺のリスクなのか？-ヒマラヤ高齢者のうつ病に関する医療人類学的研究

近年、標高と自殺率には強い正の相関があるとの報告が相次いでおり、標高の高い地域にはうつ病が多いと考えられている。しかしながら、私たちはヒマラヤやアンデスの高地に住む高齢者にはうつ病が少ないということを報告してきた。本研究ではヒマラヤ高地のラダック地方において、宗教観やソーシャルサポート、幸福度、性格特性などがうつ病の発症にどう影響しているのか明らかにするために文化的背景まで踏み込んで調査を行った。過去にうつ病と診断した住民2名のフォローアップ調査からは、ソーシャルサポートや信仰心はうつ病の発症に抑止的に働くだけでなく、うつ病を発症したあとの経過にも良好な影響を与えている可能性が示唆された。申請者らは高地環境に対する人間の医学生理的適応について調査してきた。近年、標高と自殺率には強い正の相関があるとの報告が相次いでいるが、申請者はヒマラヤやアンデス地域に住む高齢者にはうつ病が少なく、また自然災害後の外傷後ストレス障害(PTSD)の発症頻度が低いということを報告した。宗教観や地域共同体の結びつきなどがうつ病やPTSDなどの精神障害の発症に抑止的に働いている可能性があり、本研究はその要因を医療人類学的見地から明らかにすることを目的としている。インドの高山地帯であるラダック地方のドムカル村をフィールドワークの場とし、初年度である平成28年度には88人の住民に対して検診をおこなった。平成20年から26年まで現地の医療スタッフとともにうつ病の予備的調査を実施しており、検診はスムーズに行うことができた。検診では生活習慣病に焦点を当て、身長・体重測定、血圧測定、血液検査による糖尿病や脂質異常症のチェックを行いつつ、宗教に対する信仰心やソーシャルサポートに対する質問紙表を用いてアンケートを実施した。平成29年度も同様の調査を行い、高所環境で生活する住民の低いうつ病有病率に影響を与えている因子について検討する予定である。初年度である平成28年度は検診で十分な数の住民を集めることができなかった。平成29年度は現地スタッフとの連携をより密にし、事前の広報を十分に行う予定である。宗教観や地域共同体の結びつきなどがうつ病やPTSDなどの精神障害の発症に抑止的に働いている可能性があり、本研究はその要因を医療人類学的見地から明らかにすることを目的とした。インドの高山地帯であるラダック地方のドムカル村をフィールドワークの場とし、2年目である平成29年度には204人の住民が検診に参加した。現地の医療スタッフの協力もあり、スムーズに検診を行うことができた。検診では身長・体重測定、血圧測定、血液検査による糖尿病や脂質異常症のチェックを行い、宗教に対する信仰心やソーシャルサポート、性格特性に対するアンケートも実施した。今回の調査では、用いた質問紙による測定法の限界もあるかもしれないが、敬虔な信仰心、ソーシャルサポート、性格特性はうつ病の発症に抑止的に働くと統計学的には示すことはできなかった。その理由として病気の発症を個人の特質に還元しようとする考え方ではなく、コミュニティそのものがうつ病に抑止的に働いている可能性が示唆された。今後はコミュニティのうつ病抑止力について検討していくために、質的研究もおこないつつ、量的研究をすすめていきたい。生活習慣病のある住民に対しては地元の医療機関と相談し、生活指導や薬物療法により適切な介入を行う。家庭訪問やチベット医の診療所訪問も行い、どのような医療ニーズがあるか、また、チベット医によってどのような医療が提供されているか調査する。以上のデータを分析し、うつ病の有病率を明らかにし、文化とメンタルヘルス、QOLや幸福度との関連をみる。うつ病の有病率が低い要因を抽出し、高地の人々の幸せな老いとよりよいQOLを追求する。また、うつ病によってどのような機能障害があるのか、その他の社会生活上にはどのような悪影響が引き起こされているのか、援助要請のパターンはどうなっているのか、についても明らかにし、それに関連する要因についても検討する。さらに、孤独死や自殺が問題となっている我が国のライフスタイルや老人のケアに逆照射する。心療内科医療人類学検診で当初の予定人数より集まらなかったため。また、検診で使用する予定だった心電計が故障し、消耗品費が不要となったため。今年度は検診の参加者を増やし、心電計を複数個持っていく予定である。
溶融モールドフラックスの変形応用測定

平成13年度では、比較的低温で広い液相領域を持つNa_2O-NaF-SiO_23元系を選び、NaFの添加量、試料温度、塩基度などを変化させた試料のRaman分光測定を行い、そのスペクトル変化から、Fが融体構造に及ぼす影響を検討し、NaFが増えるにつれ見かけ上polymerizationが進行することを明らかにした。H14年度ではこれらの組成に対応したフラックスの分子動力学シュミレーションによる検討を行った。その結果、Raman分光で得られた結果と同様に、動力学計算においてもNa_2O-SiO_22元系にNaFを添加することにより、融体のpolymerizationが進行することを示した。さらに、計算によりFのSiに対する配位数が約0.1程度の値を持つ結果を得た。これは10個に1個程度のSi4面体に1個のFイオンが配位していることが計算から明らかになったが、これらのFはいずれも非架橋の位置に配意しており、polymerizationには関与しないことを明らかにした。これらの結果により、Fはフラックス中では希釈剤として働く、つまり、Naイオンのnetwork modifierとして働きを阻害することを明確にした。H14年ではRaman分光の実験と同時に開発を進めていた微少応力測定装置を用い1400から1600°Cの範囲においてCaO-SiO_2-Al_2O_3-CaF4元系試溶融体の応力評価を行い、Al_2O_3が増加すると変形応力が増大し、またFが増大すると、応力が低下する結果を得た。CaO-SiO_2系スラグへのAl_2O_3やCaFの添加は共に溶融スラグのpolymerizationを増大させる働きがあるが、応力に及ぼす影響はまったく異なることを示している。この事はAlとFイオンが融体中における構造への影響やその役割が本質的に異なることを明らかにした。モールドフラックスの力学的特性を理解するにはその融体構造との対応が必要である。モールドフラックスの構造はそれに含まれるFが大きな影響を与えていると言われている。よって第1段階として、比較的低温で広い液相領域を持つNa_2O-NaF-SiO_2 3元系を選び、NaFの添加量、試料温度、塩基度などを変化させた試料のRaman分光測定を行い、そのスペクトル変化から、Fが融体構造に及ぼす影響を検討した。その結果、NaFが約25mol%程度まではNaFが増えるにつれ見かけ上polymerizationが進行する、つまりnetwork formerとして働くが、それ以上では、むしろnetwork modifierとしても働きがあることが分かった。これはF濃度が低いときは、電気的中性条件を満たせないためFがSi四面体の非架橋酸素と置き換わることが出来ず、NaF複合体としてしか存在できないためであり、このことは塩基度を一定にして、NaFを加えてもRamanスペクトルが変化しなかった事からも明らかである。Fが所定の量以上になると、電気的中性条件を容易に満たせるため、酸素とに置換が可能となり、NaFがnetwork modifierとして働いたと考えられる。構造評価と平行して、微少応力測定装置を開発し、それによる溶融体の応力評価の可能性を確認するため、低融点のNa_2O-SiO_2 2元系試料を用いて600°C程度のガラス相状態から1200°Cでの液相状態までの温度範囲において変形速度(0.010.1mm/sec)を変数として圧縮試験を行った。その結果、接触面積変化による応力変化、変形応力速度による応力の変化が確認でき、本システムにより、モールドフラックスの力学的特性評価が可能な事を確認した。

今後は本応力-歪み計測システムによるモールドフラックスの変形応力測定とその構造との対応の評価検討を進める予定である。モールドフラックスの変形応力はその構造に大きな影響を受ける。またモールドフラックスの構造はそれに含まれるFが大きな影響を与えている。平成13年度では、比較的低温で広い液相領域を持つNa_2O-NaF-SiO_23元系を選び、NaFの添加量、試料温度、塩基度などを変化させた試料のRaman分光測定を行い、そのスペクトル変化から、Fが融体構造に及ぼす影響を検討したが、H14年度ではこれらの組成に対応したフラックスの分子動力学シュミレーションによる検討を行った。その結果、Raman分光で得られた結果と同様に、NaFが増えるにつれ見かけ上polymerizationが進行することを明らかにした。さらに、計算によりFのSiに対する配位数が約0.1程度の値を持つ結果を得た。これは10個に1個程度のSi4面体に1個のFイオンが配位していることを示すが、これらのFはいずれも非架橋の位置に配意しており、polymerizationには関与しないことを明らかにした。これらの結果により、Fはフラックス中では希釈剤として働いていると結論できる。H13年度に開発した微少応力測定装置により溶融スラグの応力測定が可能なことを確認したのでH14年が微少応力測定装置を用い1400から1600°CのにおいてCaO-SiO_2-Al_2O_3-CaF4元系試溶融体の応力評価を行い、Al_2O_3が増加すると変形応力が増大し、またFが増大すると、応力が低下する結果を得た。Al_2O_3やCaFの添加は共に溶融スラグのPolymerizationを増大させる働きがあるが、応力に及ぼす影響はまったく異なることを示している。この事はAlとFイオンの働きが本質的に異なることを示しており、変形応力とその構造との対応に関し、今後、これらの役割の評価検討をさらに進める必要があると思われる。
乳幼児期における保育中の動きのおかしさの発達的変化と関連要因に関する縦断的研究

平成30年度は、平成26年度から平成28年度に実施した調査項目の縦断的検討を行った。「保育者が実感している動きのおかしさ」の質問項目について3年間の変化とつながりを検討した結果、「姿勢の悪さ」はすでに1歳の頃から保育者がそう感じる子どもがおり、その後も2歳時、3歳時の時点でも引き続き姿勢が悪いと感じられる傾向が高いことが確認された。また、2歳ごろ「両手を使う」ことが苦手に感じる幼児は、その後、4歳ごろにハサミの使用が苦手な傾向にあるなど、3歳未満時の運動課題のその後の影響について確認された。次に、3歳未満時の生活経験や遊び経験が、「保育者が実感している動きのおかしさ」と関連するか検討した結果、保育者が感じる「姿勢の良さ」と「ぶら下がる」「引っ張る」「投げる」「高ばい」などの上肢を使用する動作経験の豊富さや、手指を使う遊びの豊富さ、「就寝時刻」の早さとの関連などが認められた。「手指の器用さ(両手を使う、スプーン、箸、筆記具をうまく使うなど)」とは、「ぶら下がる」「引っ張る」などの上肢を使用すると共に手指の尺側を使用する動作経験の豊富さ、「片付けをする」「自分で果物の皮を剥いて食べる」「蛇口をひねる」など生活経験やセルフケアの自立過程の中で腕や手指を使う経験の豊富さと関連性が認められた。こうした研究結果をもとに、平成26年度から平成30年度の研究知見をまとめたリーフレットを作成し、調査協力者並びに全国の保育関係団体で保育者への配布を行った。現在、子どもの外遊びの時間は減少し、室内遊びの時間の増加が指摘されて久しい。ベネッセ次世代育成研究所(2010)の継続的調査では、1歳から年々テレビ視聴時間が増加し、遊び状況が変化していると報告している。このことを鑑みると時代とともに室内環境が変化し、姿勢保持の状態や一定の手指の操作スキルを必要とする遊びが減少していることから、身体への影響が示唆される。本研究では保育者が感じている「動きのおかしさ」の評価と分析を行い、なかでも、「姿勢保持」「手の巧緻性の低下」について0歳6歳児に調査を行い、今後の発達的変化を縦断的に検討すること、また「動きのおかしさ」と養育態度や生活状況との関連性についても検討し、3年間の幼児期からの望ましい運動発達に関わる要因を分析することを目的としている。調査は、保育者に子どもの動きのおかしさについてのアンケート調査及び保護者に姿勢に関わることや養育態度について約800名(0歳6歳)に行った。幼児の実施調査として「姿勢保持」調査は椅子に自由に座らせビデオ撮影による姿勢分析、「手の巧緻性」については手内操作スキル(1移動2シフト3単純回転4複雑回転)及び食具の使い方をビデオ撮影し分析している。また、上肢の発達を見るために握力及び糸巻実施調査を行った。結果、保育現場で実感されている運動課題(カテゴリー5つ)の年齢別指摘件数の割合から体のおかしさを抽出できた。「手の巧緻性」については手内操作スキル14項目の判定基準を作成し、動画分析を行っている途中である。今後、今年度と同じ調査項目でよいかを検討し、H27年度の調査依頼を行う予定である。H25年度調査で、保育士が実感している乳幼児期の運動課題に、姿勢保持と手指の不器用さが多かった。そこで、「姿勢」「手内操作スキル」に着目し、今年度は幼児期の手内操作の現状を明らかにし、保育現場で実感される手指の不器用さと関連性の検討を行った。手操作スキル実技調査は、1移動運動2複雑回転3転換と2年間連続で実施した。今年度は、2014年度実施した調査の分析から検討を行った。手内操作スキル実技調査の結果は、1移動運動2歳児の時点で約8割の幼児が掌のコインを手首を返しながら指先に持ち替えることができることが確認された。2複雑回転2歳児クラスでは9割近い幼児が片手での課題遂行できなかった。3歳児クラスで約5割の幼児が5指全てを使用しながら鉛筆を回転させるようになり、4歳5歳児クラスではそれが8割以上であった。しかし、母指、示指、中指の3指のみで回転させることができる幼児は5歳児クラスで2割程度であった。3転換2歳児クラスでは約5割の幼児が片手での課題遂行できなかった。約4割の幼児は順手か逆手の持ち方で5指全てを使用しながら鉛筆を転換させることができた。3歳児クラスになると鉛筆の持ち方としてはトリポッド把握等の持ち方で、5指全てを開閉させて対象物を移動させることができる幼児が約5割であった。一方、母指と榛側の手指の3指のみで転換させることができる幼児は4歳5歳児クラスで1割程度であった。手内操作スキルと保育士の実感する不器用さとの関連は、3歳児クラスでは2複雑回転では、反対側の手を使用してしまう群が「鉛筆の扱い」及び「ハサミの扱い」で有意に不器用の程度が高いことが確認された。4歳児・5歳児クラスそれぞれ、3転換において、鉛筆の持ち方が順手などの把握群や反対の手を使う群が「箸の扱い」「鉛筆の扱い」「ハサミの扱い」の全ての項目で有意に不器用の程度が高いことが確認された。

H26年度の実技調査を行った手内操作スキルの動作分析での判定基準の作成と約300名の動作分析に時間が費やされ、今年度は前年度(H26年度)の動画分析がほぼ終了したところである。また、姿勢についても同様に分析に時間を費やし、H26年度がほぼ終了したところである。保護者アンケートについては、縦断的調査のため、H26年度・H27年度のデータ入力は終了し、2年間の個人対応できるように並び替えをしている。また、「養育態度」「生活状況」「姿勢」と実技調査(H26年度)との関連性の分析ができるようになっている。保育者へのアンケートについてはH26年度・H27年度の入力は終了している。この研究は、保育現場で実感されている動きのおかしさについて、なかでも手の巧緻性と姿勢について0歳5歳の発達的変化を3年間の縦断的な質問紙調査及び実技調査によって動きのおかしさを感じる特長及び原因を明かにすることが目的である。手の不器用さを確認するために「手内操作スキル1移動運動・2複雑回転・3転換」の実技調査、姿勢については立位を動画撮影している。それにかかわる質問紙調査として、遊びの頻度や養育態度等についてアンケートを行った。手内操作スキルの実技の結果から、幼児の手の不器用さには、2歳以降、ものを操作する上で、拇指を使用していないなど、道具の操作時における拇指対向性に課題があることが考えられた。加えて、複雑回転スキルや転換の結果から、5歳ごろまで課題時に5指すべてを使用する姿が多く、橈側と尺側の機能分離が進んでいないことが影響の1つと推測された。また、遊び状況からの関連は、23歳ごろは構成遊びや様々な道具操作の経験が基本的な手指機能の向上に大切であると考えられる。今後は、3年間の縦断的な発達的な変化と遊びの頻度や養育態度等との関連について検討を行う。姿勢においては、幼児の立位姿勢の分類をおこなった。結果、小児の不良姿勢の特徴は、顕著な腰椎の湾曲・頭部前方移動・肩甲骨の突出・平坦姿勢と先行研究と同様の傾向であった。また、学年・性別・身長との関連では、形態的な発育が立位姿勢の類型化の要因であることが示唆された。今後、幼児の姿勢の類型ごとの運動能力・運動習慣・生活状況との関連性についても検討を行う。3年間の質問紙調査については入力・整理は終了しているが、実技調査の分析に時間を必要とし遅れている。現在、平成26年度の手内操作スキルと姿勢の実技分析は終了している。平成27年度平成28年度の実技調査(手内操作スキル・姿勢)の分析は途中であり、早急に分析を終了させる。そして、今後は実技調査の分析と「遊び頻度」「養育態度」等との関連性の分析を随時行う。本研究は、保育現場で実感されている動きのおかしさについて、なかでも巧緻性と姿勢について0歳5歳での発達的変化を26年度27年度28年度と3年間、縦断的に遊びや生活に関わる質問紙調査及び実技調査によって動きのおかしさを感じる特徴及び要因を明らかにすることが目的である。当該年度は、予定では最終研究年度であったため目的を明らかにし、論文発表及び調査実施園への啓発プリントの配付をする計画であったが、分析が捗らず、分析ができたところでの結果発表を行った。分析結果として、巧緻性では、手内操作スキルの実技を1移動運動2複雑回転3転換と3種類の調査を行った結果とアンケートと照らし合わせると、遊び内容と手内操作スキルとの関連があり、特に5歳児では自然物で遊ぶ(虫をつかまえる・植物で遊ぶ)ことにより、手内操作スキルの3転換に影響があることが明らかになった。すなわち、3転換という手内操作スキルは、鉛筆を適切な長さの位置で持つことや様々なものを掴む時の力の入れ具合などに関連していることが示唆された。
現在施行の心肺蘇生法は脳の再還流傷害にならないか?

目的:心肺機能停止患者に対する心肺蘇生法の究極は脳保護であるが、現在スタンダードとされている心肺蘇生法は、虚血再還流により脳傷害を増悪させる可能性がある。本研究では心肺停止後比較的時間が経過した症例では、心肺蘇生法と同時に(可能であれは直前に)free radical scavengerを投与することの有用性を明らかにすることを目的とした。方法:雄性Spraugue-Dowleyラットを用い、当初、脳表においた白金脳波電極をBISモニターで観察することを計画したが、安定したSQI、EMG、EEG波形の観察は困難であったため、まずは、臨床に則した心肺停止蘇生モデルにての全身での酸化、抗酸化動態を観察することとした。ネンブタール40mg/kg麻酔下に頸動脈にカニュレーションし、血圧、脈拍(尾動脈)を測定。5mlずつヘパリン加に脱血、血圧を20-30mmHgとした後、返血、血圧、脈拍を観察した。(1)脱血前、(2)5ml脱血時、(3)10ml脱血時、(4)返血後に採血、血漿分離後、血漿の酸化能(d-ROMs : reactive oxygen metabolites)、抗酸化能(BAP : biological antioxidant potential)をフリーラジカル測定装置にて測定した。また、麻酔、カニュレーションのみで、脱血・返血はしないラットをコントロールとした。考察と結語:脱血・返血モデルにおいては、予想に反し酸化能の増加は観察されず、抗酸化能の低下が観察された。心肺機能停止・蘇生においては、酸化能とともに、抗酸化能も低下し、immunocompromisedとなることが考えられた。目的:心肺機能停止患者に対する心肺蘇生法の究極は脳保護であるが、現在スタンダードとされている心肺蘇生法は、心肺停止後比較的時間が経過した症例では虚血再還流傷害により脳障害を増悪させている可能性がある。本研究では心肺停止後比較的時間が経過した症例においては、心肺蘇生法と同時に(可能であれは直前に)free radical scavengerを投与することの有用性を、実験動物において脳機能の観察により明らかにすることを目的とする。平成17年度においては、小動物における脳波測定の可能性につき検討した。方法:12週齢の雄性Spraugue-Dowleyラット(200250g相当)を用い、ケタタール20mg/kg、セレクタール20mg/kg筋注による全身麻酔下にて、腹臥位にて、頭皮をはく離、頭蓋骨に3ケ所電気ドリルにて小孔をあけ径0.02mmの白金脳波電極を刺入、脳表面に白金脳波電極の先端が位置すると思われる位置でゴム粘土で固定する。白金脳波電極は固定部位より約2cmで切断、この切断部近傍をBISモニターと接続するラインの付いたクリップで挟み白金脳波電極とBISモニターとを接続させ、BISモニターで脳波を観察した。その要因として、・クリップの重さのため安定性に問題がある(電極の固定を強固とする)。・全身麻酔下であるため脳波は存在しても小さく観察が難しい(将来的にも全身麻酔によるBIS値低下とショック・脳虚血によるBIS値低下とを区別する必要があり、一度は覚醒させ、その後にショック・脳虚血状態を付加する必要がある)。・電灯などからの環境電磁波のアーティファクト(確実なアースをつける)・脳表面への白金脳波電極挿入における技術的問題(ベストな挿入位置を見つける)などが考えられた(括弧内は対応策)。結果:脱血・返血ラットでは、d-ROMs:(1)611U.CARR、(2)548、(3)476、(4)467、BAP:(1)2489μmol/l、(2)2866、(3)1984、(4)1286と、酸化能、抗酸化能ともに経過とともに低下した。コントロールラットでは、d-ROMs:(1)408U.CARR、(2)395、(3)479、(4)360、BAP:(1)2585μmol/L、

(2)2537、(3)2551、(4)2640と、酸化能は漸減したが、抗酸化能は維持されていた。考察と結語:脱血・返血モデルにおいては、予想に反し酸化能の増加は観察されず、抗酸化能の低下が観察された。心肺機能停止・蘇生においては、酸化能とともに、抗酸化能も低下し、immunocompromisedとなることが考えられた。
哺乳類の出生が大脳形成過程に果たす生理的機能およびその破綻の解析

「出生」は哺乳類の一生で最も劇的な環境変化を伴うが、出生の脳神経系形成過程における生理的重要性は不明な点が多い。出生により発現制御される遺伝子スクリーニングを行ったところ、大脳皮質神経細胞における転写因子Sox11の発現量が出生を契機として減少することを見出していた。そこで本研究課題では、出生→Sox11発現低下→神経細胞成熟というカスケードがあるとの仮説を立て検討した。1、形態的解析子宮内電気穿孔法を用いた大脳皮質神経細胞へのSox11過剰発現により大脳皮質神経細胞の形態的成熟、即ち樹状突起・軸索の成熟が抑制されることを見出した。さらにshRNA用いたSox11発現抑制の解析から、樹状突起・軸索の進展が著しく促進された。これらの結果は、出生後のSox11発現低下が大脳皮質神経細胞の成熟に必要であることを示唆している。2、分子的解析神経細胞成熟・未成熟マーカーを用いてSox11-K0マウスの神経細胞成熟を検討した結果、Sox11-KOマウスでは野生型マウスと比較して、成熟マーカーであるNeuNの発現上昇が促進され、一方で未成熟マーカーのDCXの発現が低下していた。また、Sox11強制発現神経細胞では、成熟マーカーであるNeuNの発現増加が抑制され、一方で未成熟マーカーのTuj1, DCXの発現が維持されていた。これらの結果を総合して、生後のSox11発現低下が大脳皮質神経細胞の成熟に必要であることを示唆している。26年度が最終年度であるため、記入しない。「出生」は哺乳類の一生で最も劇的な環境変化を伴うが、出生の脳発生における生理的機能は不明な点が多い。出生により発現制御される遺伝子スクリーニングを行ったところ、大脳皮質神経細胞における転写因子Sox11の発現量が出生を契機として減少することを見出している。そこで本研究課題では、出生→Sox11発現変化→神経細胞成熟というカスケードがあるとの仮説を立て、検討する。本年度はSox11の神経細胞成熟における機能解析を中心に行った。我々は、出生後のSox11発現低下が神経細胞の成熟を制御している可能性を見出していた。そこで、Sox11発現低下の神経細胞成熟における機能的重要性を、形態・分子レベルで詳細に検討した。具体的には、子宮内電気穿孔法を用いて、大脳皮質神経細胞へのSox11の強制発現によるSox11の発現維持を行い、以下の結果を得た。1:形態的解析GFPを共導入することで神経細胞の形態を可視化した結果、Sox11強制発現神経細胞では生後の大脳皮質神経細胞で進行する形態的な成熟、即ち、細胞体肥大・樹状突起複雑化・軸索分枝形成・スパイン形成、の何れもが著しく抑制されていた。2:分子的解析神経細胞成熟・未成熟マーカーを用いて神経細胞成熟を検討した結果、Sox11強制発現神経細胞では、成熟マーカーであるNeuNの発現増加が抑制され、一方で未成熟マーカーのTuj1, DCXの発現が維持されていた。以上、形態・分子レベルの解析結果は、生後のSox11発現低下が大脳皮質神経細胞の成熟に必要であることを示唆している。そこで本研究課題では、出生→Sox11発現低下→神経細胞成熟というカスケードがあるとの仮説を立て検討している。即ち、Sox11発現低下の神経細胞成熟における機能的重要性を形態レベル及び分子レベルで検討した。具体的には、shRNAおよびSox11・KOマウスを用いて大脳皮質神経細胞のSox11をknockdownすることにより、Sox11の発現低下が神経細胞の成熟に及ぼす影響を解析した。形態および分子マーカーを用いて解析した結果、出生後のSox11の発現低下が大脳皮質神経細胞の成熟に必要である事が示唆された。また、出生が個体の行動の発達過程に及ぼす影響を検討した。新生仔マウスの体性感覚発達を解析するために、新生仔マウスが母親マウスの乳首へ到達する時間「nipple attachment latency」の変化を計測した。出生後、新生仔のnipple attachment latencyは1週間で低下すること、体性感覚遮断操作によりnipple attachmentには体性感覚入力が必要であること、nipple attachment latencyは早産マウスの方が正期産マウスより早く低下する事を見出し、出生が体性感覚系の機能的発達も制御していることを示唆された「出生」は哺乳類の一生で最も劇的な環境変化を伴うが、出生の脳神経系形成過程における生理的重要性は不明な点が多い。

さらにshRNA用いたSox11発現抑制の解析から、樹状突起・軸索の進展が著しく促進された。これらの結果は、出生後のSox11発現低下が大脳皮質神経細胞の成熟に必要であることを示唆している。2、分子的解析神経細胞成熟・未成熟マーカーを用いてSox11-K0マウスの神経細胞成熟を検討した結果、Sox11-KOマウスでは野生型マウスと比較して、成熟マーカーであるNeuNの発現上昇が促進され、一方で未成熟マーカーのDCXの発現が低下していた。また、Sox11強制発現神経細胞では、成熟マーカーであるNeuNの発現増加が抑制され、一方で未成熟マーカーのTuj1, DCXの発現が維持されていた。これらの結果を総合して、生後のSox11発現低下が大脳皮質神経細胞の成熟に必要であることを示唆している。26年度が最終年度であるため、記入しない。当初の計画通りに、出生後の神経細胞成熟におけるSox11発現低下の必要性を明らかにすることができ、今後の順調な発展が見込めるから当初の計画通りに、出生後の神経細胞成熟におけるSox 11発現低下の必要性を明らかにしたことに加え、出生の体性感覚系の機能的発達における役割も見出し、今後の順調な発展が見込めるからSox11発現低下の神経細胞成熟における十分性を検討するため、Sox11ノックアウトマウスおよびshRNAを用いたSox11の機能欠損実験を行う。我々は既にSox11ノックアウトマウスを入手しており、スライス培養・初代培養を用いて神経細胞成熟を検討する。続いて、Sox11の発現低下を制御する出生要因を、in vitro、in vivoの実験系を併用して同定を目指す。これまでに、Sox11発現低下の神経細胞成熟における必要性・および十分性を明らかにしてきた。今後は、Sox11の発現低下を制御する出生要因を、in vitro、in vivoの実験系を併用して同定を目指す。
小学校の体育授業における学習者の成功体験に関する研究

本研究の目的は,体育授業の「成功体験」を概念的・構造的に明らかにした上で,学習者が成功体験を味わうプロセスモデルを実践的に明らかにすることである.本研究の課題は以下の3点である.1つ目は,わが国の体育授業における「成功体験」概念の歴史的過程を明らかにする.2つ目は,体育授業における学習者の成功体験の構造を明らかにする.3つ目は,学習者が成功体験を味わうプロセスモデルを明らかにする.これらの課題の達成を通して,本研究では,学習者が体育授業の成功体験を味わうプロセスモデルを提案する.本研究の目的は,体育授業の「成功体験」を概念的・構造的に明らかにした上で,学習者が成功体験を味わうプロセスモデルを実践的に明らかにすることである.本研究の課題は以下の3点である.1つ目は,わが国の体育授業における「成功体験」概念の歴史的過程を明らかにする.2つ目は,体育授業における学習者の成功体験の構造を明らかにする.3つ目は,学習者が成功体験を味わうプロセスモデルを明らかにする.これらの課題の達成を通して,本研究では,学習者が体育授業の成功体験を味わうプロセスモデルを提案する.
内視鏡外科医に求められるノンテクニカルスキルはなにか？

近年,ノンテクニカルスキルが手術に影響するという結果が明らかになっている。本研究は効率の良い内視鏡外科手術におけるノンテクニカルスキルのトレーニング法を構築することを目的とした。その結果術者の空間認知能力がもっとも内視鏡外科手術技術に影響を及ぼすことが明らかとなった。そこで空間認知能力を向上させるトレーニング法を開発した。この開発法を用いることで,約110%の空間認知能力の向上が認められた。またこの空間認知能力の向上によって内視鏡外科手術の鉗子操作の正確性が向上することが明らかとなった。現在このトレーニングは紙ベースであるため,今後タブレットなどで操作できるアプリケーションを開発する。本年度は内視鏡外科手術に必要なノンテクニカルスキルの同定を行った。まず,文献研究から内視鏡外科手術技術に直接的に関わることが示唆される,ノンテクニカルスキルを抽出した。文献研究からPlaying computer games,Sewing,Playing musical instruments,Usingchopsticks,Using scissors,Riding a bicycleの6つの変数を抽出した。そこで,まずは医学部学生を対象として,この6つのノンテクニカルスキルと内視鏡外科手術技術と関連があるかHUESAD(Hiroshima university endoscopic surgical skill assessment device)によって評価を行った。その結果,コンピュータゲームの経験が高いもの,箸を使うのが得意なもの,ハサミを使うのが得意なもの,自転車によく乗るものが内視鏡外科手術技術の向上と関連していることが示唆された。これらは先行研究と一致した結果だと言える。近年,特にコンピュータゲームは内視鏡外科の空間認知能力と関連していることが多くの研究で示唆されている。しかし,コンピュータゲームと空間認知能力,そして内視鏡外科手術技術の関連は明らかになっていない。そこでさらに追加解析としてコンピュータゲームと空間認知と内視鏡外科手術の関連を明らかにするために,構造方程式モデリングを用いて検討を行なった。その結果,コンピュータゲームは空間認知能力を高めることによって,内視鏡外科手術技術が向上していることを明らかにした。次に,内視鏡外科手術に重要だと思われるノンテクニカルスキルについて内視鏡外科医6名に対して,半構造化面接を行い検討した。外科医には技術認定医2名が含まれていた。得られたインタビューをテキストマイニングの手法を用いて抽出した。直接技術に関するノンテクニカルスキルを予定通り抽出することが可能であったこと,さらに構造方程式モデリングを用いて,ノンテクニカルスキルがどのように内視鏡手術に影響を及ぼしているか検討できたことは。予定通り進行していると言える。このことは学会発表,学会誌に報告する。しかし直接技術に関連しないノンテクニカルスキルについては,対象者が少ない可能性があるので,対象者をさらに増やして検討を行う必要があると考えられる。本研究は,内視鏡外科医に求められるノンテクニカルスキルはなにかを同定し,トレーニングシステムを構築することであった。そこでまず,文献研究から内視鏡外科手術技術に直接的に関わることが示唆される,ノンテクニカルスキルを抽出した。まず医学部学生を対象として,抽出したノンテクニカルスキルと内視鏡外科手術技術と関連があるかHUESADによって評価を行った。その結果,コンピュータゲームの経験年数が多い,箸・ハサミを使うことが得意,自転車によく乗る者などが内視鏡外科手術技術と関連していることが示唆された。これらの変数は我々の先行研究より術者の空間認知能力に影響をしていると考えられた。特にコンピュータゲームは内視鏡外科の空間認知能力と関連していることが多くの研究で示唆されている。これまでの結果から,空間認知能力が術者の技術に大きな影響を及ぼすノンテクニクカルスキルであることが示唆された。しかし内視鏡外科に対する有効な空間認知能力トレーニングはいまだに確立されていない。そこでまず空間認知能力トレーニングを開発し,術者の空間認知能力が向上するか検討を行った。その結果,空間認知トレーニングが術者の空間認知能力を向上させ,内視鏡外科手術の向上が認められた。以上から本研究では外科医に求められるノンテクニカルスキルを空間認知能力と考え,空間認知能力トレーニング方法を開発した。このトレーニングによって術者の内視鏡外科手術技術に良い影響を及ぼすことを明らかにした。科学的根拠に基づくトレーニングが確立されれば,より安全な手術が提供できると考えられる。今後は,技術に直接関連しないノンテクニカルスキルをテキストマイニングによって抽出し,技術に直接関連しないノンテクニカルスキルが患者のQOLにどのような影響を及ぼすのか検討を行う予定である。テキストマイニングを用いてノンテクニカルスキルを抽出する。テキストマイイングとは大量のテキストデータから「隠れた」情報や特長,傾向,相関関係を探し出す技術である。現在「日々の勉強」「新しい術式の検討」といった知識を増やすことが主な項目として抽出されている。

しかし先行研究などで抽出されている「態度」「リーダーシップ」といった,医師の態度などは抽出されてなかった。本研究では,6名と対象者が少なかったことから多彩な意見が抽出できなかった可能性がある。また技術認定医が2名含まれていた。この2名は「態度がいいというのは当たり前」と語っており,技術認定医と一般外科医の考え方の違いが大きく影響した可能性がある。まずは,調査対象者を増やしてノンテクニカルスキルを抽出していくことが必要になると思れる。低侵襲外科学
Dystrophic endballを誘導する神経細胞膜表面機構の解明

中枢神経軸索の伸長に関する2つの硫酸化糖鎖、へパラン硫酸およびコンドロイチン硫酸について、その受容体PTPσとの結合に必要な最小機能ドメインを決定した。両者とも4糖が結合可能な最小単位であったが、コンドロイチン硫酸においてはその出現頻度は稀であったが、へパラン硫酸においてはその出現頻度は極めて高いことが明らかとなった。このことから、両硫酸化糖鎖がPTPσを全く正反対に制御している仕組みが明らかになった。本研究計画は、中枢神経損傷後軸索再生阻害因子である、ケラタン硫酸・コンドロイチン硫酸キメラ型プロテオグリカン・Phosphacanの作動様式を解析するものである。Phosophacan上の糖鎖のうち、コンドロイチン硫酸については受容体としてPTPσおよびLARが同定されていたが、ケラタン硫酸についてはその意義が不明であったため、平成26年度は研究計画に則り、これら受容体とケラタン硫酸との相互作用を表面プラズモン共鳴(SPR)により解析した。この結果、ケラタン硫酸もこれら受容体と相互作用すること、またこのとき、硫酸化程度の低いケラタン硫酸が結合に必要であることを明らかにした。さらに興味深いことに、ケラタン硫酸はコンドロイチン硫酸とは別領域に結合した。この結果は、Phosphacan上のケラタン硫酸とコンドロイチン硫酸とが、それぞれ独立に受容体に認識されるというモデルを支持するものと考えている。さらにコンドロイチン硫酸についても詳細な解析を加えた。多様なその硫酸化パターンのうち、E構造が特異的に受容体に結合できること、さらにこのとき最小4糖が結合に必要であることを明らかにした。この時の解離定数は15nMと非常に強固であった。E構造は全コンドロイチン硫酸鎖の3%を占める。へパラン硫酸もまたPTPσ・LARを受容体とするが、ケラタン硫酸・コンドロイチン硫酸とは逆に軸索伸長に促進的に働く。そこでへパラン硫酸についても解析を行ったところ、全へパラン硫酸鎖のうち、50%を占める構造が結合に関与していることが明らかとなった。コンドロイチン硫酸鎖およびへパラン硫酸鎖のうち、受容体との結合に必要なドメインの頻度の違いが、軸索伸長における真逆の形質を説明できると考えている。前年度までにPTPσに結合する糖鎖として、コンドロイチン硫酸4糖・へパラン硫酸4糖を同定した。そこで、本年度はこれら糖鎖のPTPσ細胞内シグナル系に与える影響を調べたところ、これら4糖はPTPσの酵素活性を上昇させた。一方これら糖鎖を8糖まで伸ばすと、PTPσの酵素活性は抑制された。この結果は、4糖はPTPσを単量体化させ、8糖はPTPσを多量体化させることを意味する。さらに、4糖はPTPσを介してオートファジー流を阻害した。これはPTPσ阻害剤で抑制されたことから、PTPσの酵素活性に依存していることがわかった。またこのPTPσ阻害剤はDystrophic endballをレスキューし、軸索再生を促進した。以上の結果から、1、グリア性瘢痕に関連したコンドロイチン硫酸はPTPσを単量体化させる、2、この結果PTPσのチロシンフォスファターゼ活性が上昇する、3、未知の基質が脱リン酸化され、オートファジー流が完遂できなくなる、4、オートファゴソームが異常蓄積する、ことがDystrophic endballの形成機構であることが示唆された。一方、へパラン硫酸は複数のPTPσと結合し、そのクラスタリングを介してオートファジー流を促進し、軸索伸長に促進的に働くことが示唆された。実際に化学合成したへパラン硫酸8糖もDystrophic endballをレスキューし、軸索再生を促進した。本研究は、Dystrophic endballを形成する細胞膜表面機構に重点を置く計画であったが、その詳細がわかったことにより、細胞内部の機構にまで踏み込めることができ、予想以上の成果を挙げることができたと考えている。本結果は論文投稿準備中である。今後はPTPσの基質の同定などを通して、本研究をさらに深く展開していきたい。平成26年度は研究実績の概要で述べた通り、当初研究計画で行う予定であったケラタン硫酸に加えて、コンドロイチン硫酸およびへパラン硫酸についても詳細な解析を行うことができた。この結果、1低硫酸化ケラタン硫酸もPTPσ・LARのリガンドであること、2コンドロイチン硫酸結合時の最小機能ドメイン、3へパラン硫酸結合時の最小機能ドメイン、を決定することに成功した。またこの成果より、4ケラタン硫酸、コンドロイチン硫酸が協調して受容体に結合すること、5最小機能ドメインの頻度が受容体ステータスを決定し、異なるシグナルを伝搬する、というモデルを提唱することができ、現在このモデルの証明に取り組んでいる。このことから本研究計画は当初期待以上の成果を挙げていると考えている。一方、受容体型

チロシンフォスファターゼ(RPTP)の単量体・二量体化の可視化については当初研究計画について若干の修正を施し、RPTPの細胞外ドメインと上皮成長因子受容体(EGFR)の細胞内ドメインの融合タンパク質を作製した。リガンドによるRPTPの重合・解離をEGFRのチロシンキナーゼ活性(TK)に変換して検出しようというものである。そしてこれまでのところ予備的ではあるが、ケラタン硫酸およびコンドロイチン硫酸はRPTPを解離させ、へパラン硫酸はRPTPを重合させる、という結果を得ており、本研究項目についてもおおむね順調であると考えている。生化学平成27年度も研究計画に則り、研究を実施していく。Dystrophic endballの細胞学的性質については、平成26年度にも新しいデータが得られた。Dystrophic endball内にオートファゴソームが見出されたことはすでに報告したが、これがオートファジーの誘導によるものではなく、むしろオートファジーフラックスの阻害によるものであることを明らかにした。実際に健常な神経軸索において、オートファジーフラックスをクロロキンなどを用いて薬理学的に阻害すると、Dystrophic endball様の変性構造を誘導でき、このとき、軸索伸長は著しく阻害される。今後は、本結果を、SNAREタンパク質などをターゲットとした遺伝学的実験を加えてさらに検証するとともに、受容体からオートファジーフラックスの阻害に至るpathwayと主要な分子について考察していきたい。In vivoにおけるDystrophic endballの解析についても計画通り行う。現在マウス脊髄半切モデルと、皮質脊髄路のトレーシング・可視化技術を用いて、損傷軸索先端部の解析を行っているが、再現性の高いモデルの作成が可能となってきた。また再生阻害軸索が主題していることも確認できている。必要であれば、オートファゴソーム可視化マウスなども利用した実験を追加していく。さらに平成26年度に新しく見出すことができた、「最小機能ドメインの頻度が受容体ステータスを決定し、異なるシグナルを伝搬する」というコンセプトについても検証していく。
昆虫の社会行動を司る生理機能をモデルとした移動知研究

シロアリなどの社会性昆虫のコロニーには様々な機能を果たすカーストが存在し,複雑なコミュニケーションに基づく精巧な分業を行うことで社会行動を成立させている.また,メダカに見られるような群れ行動においても個体間の相互作用が重要な役割を果たす.我々は,動物にみられる組織的な行動とその分子基盤を明らかにすることで,生物社会の仕組みと進化を理解し,新たな生命システムを見いだすことを目的として,多角的に研究を進めている.本年度は,シロアリの分業を制御すると考えられるフェロモンの分析を精力的に行い,カースト特異的なタンパクや炭化水素の同定を行った.更に,社会行動の1つである防衛行動に焦点を当て,カーストによる行動の違いを見いだし,状況に応じて可塑的にカーストの行動が制御されていることを明らかとした.さらに,フェロモン分析が進展し,発生のゆらぎにより遺伝子ネットワークが構築されるというモデルの結果も得られた.更に魚の群れ行動についても行動学的および神経生物学的な知見が蓄積された.今後も引き続きそれらの知見や実験系を駆使し,社会行動の総合的な理解につなげたい.更に,包括的な社会システムの理解を目指し,新しい自律分散システムの設計など工学への応用に関しても貢献していきたい.本研究は,生物の社会システムの動作原理を探ることを最終目標に掲げ,社会性昆虫であるシロアリをモデルにして,社会組織化の仕組みを解明していくことを目的とし, 20年度は下記の成果が得られた.(1)カースト分化に伴う身体(形態)の改変:シロアリ個体が兵隊へと分化するのには,幼若ホルモン濃度の上昇が必要である. LC-MSによる定量を行うことに成功し,どのようなホルモン動態が分化を誘導するのかを評価することができた.また,インスリンなどの内分泌因子も,兵隊の形態形成に必要であることが,分子生物学的手法により明らかにされ,さらに, RNAiによる遺伝子の機能解析がシロアリにおいて有効であることが明らかとなった. 21年度はこれらの成果をもとに更なる解析を推進する.(2)カースト分化に伴う神経改変の分子機構:シロアリのカースト分化では,形態だけでなく行動も大きく変化する.兵隊では攻撃性の上昇がみられるため,脳内の生体アミンの定量を行った.その結果,オクトパミンの前駆体であるチラミンにカースト間の変異があることが認められ,免疫染色法により,それらを産性するニューロンが兵隊で肥大化することが明らかとなった.引き続き,神経系の特殊化と行動改変の解析を進めるが,その際に有効であると考えられる行動の定量化の方法も検討された.(3)フェロモン分子によるコミュニケーションの解析:シロアリの個体には様々な外分泌腺が存在し,個体間相互作用において重要な役割を担う.組織学的解析により,これらの外分泌腺のいくつかはカーストによって特殊化することが明らかとなった.また,我々の先行研究により発見されたSOL1タンパクは兵隊のみで外分泌されるリポカリンタンパクであり,何らかの個体間シグナルを担うことが示唆され,他種シロアリからの単離にも成功した.(4)社会統合の数理モデル構築:上記の項目で解析された要素を加味した社会進化・カースト分化のモデルをいくつか構築し,実際の観察結果と同様の挙動を示すことに成功した.シロアリなどの社会性昆虫のコロニーには様々な機能を果たすカーストが存在し,複雑なコミュニケーションに基づく精巧な分業を行うことで社会行動を成立させている.また,メダカに見られるような群れ行動においても個体間の相互作用が重要な役割を果たす.我々は,動物にみられる組織的な行動とその分子基盤を明らかにすることで,生物社会の仕組みと進化を理解し,新たな生命システムを見いだすことを目的として,多角的に研究を進めている.本年度は,シロアリの分業を制御すると考えられるフェロモンの分析を精力的に行い,カースト特異的なタンパクや炭化水素の同定を行った.更に,社会行動の1つである防衛行動に焦点を当て,カーストによる行動の違いを見いだし,状況に応じて可塑的にカーストの行動が制御されていることを明らかとした.さらに,フェロモン分析が進展し,発生のゆらぎにより遺伝子ネットワークが構築されるというモデルの結果も得られた.更に魚の群れ行動についても行動学的および神経生物学的な知見が蓄積された.今後も引き続きそれらの知見や実験系を駆使し,社会行動の総合的な理解につなげたい.更に,包括的な社会システムの理解を目指し,新しい自律分散システムの設計など工学への応用に関しても貢献していきたい.
膜型メタロプロテアーゼによる細胞外基質分解と細胞機能制御に関する研究

膜型マトリックスメタロプロテアーゼ(MT1-MMP)は基底膜の主要な細胞外マトリックス(ECM)であるラミニン5γ2を限定分解することで、γ2鎖の短腕部よりEGF様の断片を遊離すること、また、遊離したEGF様断片がパラクライン増殖因子として働き周囲の細胞のEGF受容体(EGF-R)を活性化することで細胞運動や増殖を亢進する。しかし、これまでの研究にはラットから精製されたラミニン5が用いられており、ヒトとラット間でのプロセシング部位の相同性が乏しいことから、本現象はラットのみで起こる現象である可能性が報告された。そこで、本研究において、ヒト・ラミニン5を単離・精製し、MT1-MMPによるプロセシングの有無について検討したところ、ヒト・ラミニン5γ2鎖はラットの部位より上流でMT1-MMPによるプロセシングを受けることが明らかとなり、また、このプロセシングによりEGFドメイン(ドメインIII)断片の遊離も起こることが明らかとなった。また、遊離したドメインIII断片はEGF受容体を高発現している乳癌MDA-MB-231細胞の運動を亢進した。さらに、ドメインIIIは足場非依存的に誘発される細胞死の制御に積極的に関わることも明らかとなった。以上、膜型MMPは細胞接着因子であるラミニン5γ2鎖を選択的にプロセシングすることで、細胞運動、MMP発現、細胞の生死などの重要な機能調節に関わることが明らかとなった。これまでに私達は膜型マトリックスメタロプロテアーゼ(MT1-MMP)が基底膜のECMであるラミニン5(Ln-5)の構成鎖であるラミニンγ2(Ln γ2)を限定分解することで、プロセスを受けたLn-5が種々の細胞に対して運動性を亢進すること、また、Ln γ2の癌組織における発現を検討した結果、Ln γ2モノマーが悪性癌の浸潤先端部に強く発現すること、さらに、MT1-MMPによるLn γ2のプロセシングが悪性黒色腫細胞による擬似血管新生(vascular mimicry ; VM)に重要であることを報告している。これらの知見はLn γ2のプロセシングが多様な細胞機能の発現に関与していることを示唆している。本研究ではMT1-MMPのプロセシングにより切り出されるLn γ2のN末端の断片(ドメインIII : DIII、ドメインIII-V : DIII-V)に注目し、Ln γ2のプロセシングの意義をについて詳細な検討を行った。まず、DIII、DIII-VはEGFドメインと類似した構造を持つため、これらドメインがEGF受容体(EGF-R)に結合する可能性について検討したところ、DIIIは濃度依存的にEGF-Rに結合したが、DIII-VはEGF-Rに結合しなかった。次にDIIIのEGF-Rとの結合が機能的であるか否かについて検討したところ、DIIIはEGF-Rの燐酸化を誘導し、また、種々の癌細胞に対して細胞運動能、浸潤能およびMMP発現を亢進した。次に、VM形成に対するDIIIの影響を検討したところ、VM非形成の黒色腫細胞にDIIIを添加すると、VM形成が誘導された。また、DIIIで誘導されたVMはEGF-Rの中和抗体、低分子EGF-R阻害剤で有意に抑制された。本知見はプロテアーゼによりプロセシングを受けたECMが新たな細胞機能調節を担う事例であり、Ln γ2モノマーおよびMT1-MMPを高頻度に共発現する浸潤先進部に於いて、MT1-MMPによるLn γ2のプロセシングは癌細胞の悪性形質の獲得に重要な役割を果たしている可能性を持つ膜型マトリックスメタロプロテアーゼ(MT1-MMP)は基底膜の主要な細胞外マトリックス(ECM)であるラミニン5γ2を限定分解することで、γ2鎖の短腕部よりEGF様の断片を遊離すること、また、遊離したEGF様断片がパラクライン増殖因子として働き周囲の細胞のEGF受容体(EGF-R)を活性化することで細胞運動や増殖を亢進する。