hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
圧-利尿関係の高血圧症における役割と制御機構の解明

正常血圧ラットおよび実験的高血圧ラット(高血圧自然発症ラット、Dahl食塩感受性ラット、DOCA-salt高血圧ラット)を用い、正常食および高ナトリウム含有食をそれぞれ1週間続けた時の尿量をメタボリックケージを用いて測定し、同時にtail-cuff法を用いて血圧を測定して圧-利尿曲線を作成した。正常血圧ラットに比較して、いずれの実験的高血圧ラットにおいても圧-利尿曲線は右方に変位していたが、高血圧自然発症ラットの圧-利尿曲線の傾きが正常血圧ラットのそれと同程度であったのに対し、Dahl食塩感受性ラットとDOCA-salt高血圧ラットの圧-利尿曲線の傾きは低下していた。高血圧自然発症ラットに各種降圧薬を経口投与したところ、アンジオテンシン変換酵素阻害薬は圧-利尿曲線の傾きを低下させたが、アンジオテンシンtype I(AT_1)受容体拮抗薬およびカルシウム拮抗薬は圧-利尿曲線の傾きを変化させる事なく曲線自体を左方へ変位させた。また高ナトリウム含有食およびAT_1受容体拮抗薬を1週間摂取させた高血圧自然発症ラットを麻酔下に腎機能の測定を行い、これらの指標に対するAT_2受容体拮抗薬の影響を検討した所、通常状態では観察されないAT_2受容体を介した利尿作用が認められた。一方。ラット腎臓初代培養細胞を作製しAT_2受容体の機能を検討したところ、ERKのリン酸化を促進する結果を得、今後のAT_2受容体の役割の解明が注目される。一方。正常血圧ラットおよび実験的高血圧ラット(高血圧自然発症ラット、Dahl食塩感受性ラット、DOCA-salt高血圧ラット)を用い、正常食および高ナトリウム含有食をそれぞれ1週間続けた時の尿量をメタボリックケージを用いて測定し、同時にtail-cuff法を用いて非観血的に血圧を測定する事により、圧-利尿曲線を作成した。正常血圧ラットに比較して、いずれの実験的高血圧ラットにおいても圧-利尿曲線は右方に変位していたが、高血圧自然発症ラットの圧-利尿曲線の傾きが正常血圧ラットのそれと同程度であったのに対し、Dahl食塩感受性ラットとDOCA-salt高血圧ラットの圧-利尿曲線の傾きは低下しており、食塩感受性である事が確認された。高血圧自然発症ラットに各種降圧薬を経口投与したところ、アンジオテンシン変換酵素阻害薬は圧-利尿曲線の傾きを低下させたが、アンジオテンシンtype I受容体拮抗薬およびカルシウム拮抗薬は圧-利尿曲線の傾きを変化させる事なく曲線自体を左方へ変位させた。また、Dahl食塩感受性ラットではアンジオテンシン変換酵素阻害薬は圧-利尿曲線の傾きを変化させる事なく曲線自体を左方へ変位させ、DOCA-salt高血圧ラットでは圧-利尿曲線の有意な変位は観察されなかった。以上の結果より、高血圧症の成因の違いにより圧-利尿曲線の形状や降圧薬の影響が異なる事が明らかになった。同じレニン-アンジオテンシン系に作用するアンジオテンシン変換酵素阻害薬とアンジオテンシンtype I受容体拮抗薬とで圧-利尿曲線への影響が異なった点が興味深い。正常血圧ラットおよび高血圧自然発症ラットを用い、高ナトリウム含有食をそれぞれ1週間続けた後にthiobutabarbital麻酔下に側腹切開し、尿採取および腎血流量の測定を行い、これらの指標に対する腎潜流圧の影響を測定し、急性庄-利尿曲線を作成した。正常血圧ラットに比較して高血圧ラットでは庄-利尿曲線は右方に偏位していたが、アンジオテンシン(Ang)変換酵素阻害薬またはAng type I受容体括抗薬の静脈投与により、いずれのラットにおいても庄-利尿曲線の傾きが上昇した。また、尿浸透圧、糸球体濾過量、腎血流量には、両薬物とも明確な作用を示さなかった。これらの結果は前年度に得られた慢性的庄-利尿曲線に与えた両薬物の効果とは異なっており、薬物投与形態とその検出方法による差異を考慮する必要性を示唆している。

一方、高ナトリウム含有食およびAng type I受容体括抗薬を1週間摂取させた高血圧自然発症ラットを麻酔下に尿採取および腎血流量の測定を行い、これらの指標に対するAng type II受容体括抗薬の影響を検討した所、通常状態では観察されないAng type II受容体を介した利尿作用が認められた。このtype II受容体の尿細管における役割を明確にするため、ラットの腎尿細管初代培養細胞のAng受容体発現量を確認したところ、mRNAレベルではその発現が確認されるものの、受容体結合実験ではAng type I受容体の10分の1程度の発現と算出された。そこでより高発現している出産後5日の新生仔ラットの腎臓より初代培養細胞を作製し、Ang type II受容体の機能を検討したところ、extracellular signal-regulated kinaseのリン酸化を促進する結果を得た。今後、このシグナル伝達経路の庄-利尿関係への影響の解明が期待される。
配電系電圧・電流波形計測用一体型センサに関する実験的研究

平成12年度では,ポリアセタール樹脂(エンジニアリングプラスチック)に電極板対とサーチコイルを埋め込み,配電線の電圧波形並びに電流波形を非接触で計測する「樹脂一体型電圧・電流センサ」を考案し,有限要素法に基づく数値電磁界解析を展開した。その結果,本センサには,構成が単純になる半面,電極の寸法・配置・構成,サーチコイルの配置に応じて,検出波形に位相ずれが生ずることが理論的に解明された。一方,センサ出力の位相ずれは,高力率時,低力率時に拘らず,有効・無効電力の評価に大きな影響を及ぼすため,本センサの位相ずれ現象の原因究明,対策法は,本センサの実用化の適否に極めて重要であることが分かった。また,この位相ずれは,各センサの配置,形状のみならず,配電線の配置,落雷防止のために設けられている架空地線の位置等にも大きく依存することも理論的に判明した。平成13年度では,横引き一般配電系において,上記のセンサに採用してしていた単一の電流サーチコイルに生ずる電流波形の位相ずれを改善する目的で,その電流サーチコイルを等分割し,起磁力が互いに逆向きになるように直列接続し,配電線中心軸対称位置に配置する分割配置型サーチコイル方式を導入し,三相横引き配電系並びに縦引き配電系に設置した場合を想定した有限要素法に基づく電磁界シミュレーションを実施し,その有効性を理論的に確かめた。また,縦引き配電系においては,電圧センサの配置を再検討し,上記シミュレーションを行った。更に,平成13年度では,上記の設計に基づいて,ポリアセタール樹脂内に逆直列センサーコイル対,円弧型電極対からなる電圧センサを配置した樹脂一体型電圧電流センサを本研究費で試作し,更に,研究担当者等の研究室内に,本年度備品で計上,購入したダウントランスを介して,最大300Aの相電流を流すことができる模擬三相配電系を掣作,本センサを配置し,実負荷状態の電流を流すことで,単コイルに比べて二倍の出力を得,電流位相ずれ補償の効果を得ることができることが実験で証明でき,実用化に目処が付いた。平成10年度,平成11年度科学研究費補助金(課題番号10650283)の支援を受けて,試作した電流電圧センサ内蔵がいしは,単体でリアルタイムに力率測定を可能にする画期的なセンサ方式であるが,がいしの焼結処理を伴うため,電極やサーチコイル配置位置の自由度が低く,大量生産には向くが,設計の自由度の観点から,実用的には,若干の問題点を残していた。そこで,本年度は,電極並びにサーチコイルの配置をモジュール内で自由にとれる,樹脂一体型電圧・電流センサを提案した。このセンサでは,高絶縁性・加工性に富むポリアセタール樹脂の採用を予定し,上下に分割できる樹脂筐体内に,電極並びにサーチコイルをかなりの自由度で配置でき,上下分割構造から,停電を伴わない活線工事をならしめることを企図した。この際,がいし内蔵型センサで電流位相ずれに有効な補償効果が得られた逆位相直列接続型二連コイルを採用し,サーチコイルを用いた電流波形計測で問題となる位相ずれの克服を図った。本年度は,本センサを横引き配電系に配置した際の電磁界シミュレーションを有限要素法に基づいて実施し,本シミュレーションの結果を考慮して理論設計を行った。

その結果,分割した二個の電流センサの間に配電線を挟む格好の方式においては,良好な位相ずれ補償が得られるだけではなく,誘導起電力がコイル単体の場合の二倍になることも理論的に明らかにした。また,配電線近傍だけに一対の平板電極と半円筒電極を配置し,配電線から離れた位置に逆位相直列接続型二連コイルを配置した場合においては,電流センサ出力は若干減少するが,良好な位相ずれ補償特性は維持されることが判明した。以上の成果を踏まえて,電極,サーチコイルの配置位置について,最適な位置を理論的把握にすることができたので,既に,次年度の試作に向けて樹脂材料の選定を行い,更に,本年度の研究費を用いて,模擬配電系の構築,波形観測装置等の準備も完了した。平成10年度,平成11年度科学研究費補助金(課題番号10650283)の支援を受けて,試作した電流電圧センサ内蔵がいしは,単体でリアルタイムに力率測定を可能にするセンサ方式であるが,がいしの焼結処理を伴うため,電極やサーチコイル配置位置の自由度が低く,大量生産には向くが,設計の自由度,特性改善の観点から,実用上,若干の問題点を残していた。そこで,平成12年度では,電極並びにサチコイルの配置をモジュール内で自由にとれる,樹脂一体型電圧・電流センサを提案した。本センサでは,高絶縁性・加工性に富むポリアセタール樹脂を採用し,上下に分割できる樹脂筐体内に,電極並びにサーチコイルをかなりの自由度で配置でき,上下分割構造から,停電を伴わない活線工事をならしめることを企図した。この際,がいし内蔵型センサで電流位相ずれに有効な補償効果が得られた逆位相直列接続型二連コイルを採用し,サーチコイルを用いた電流波形計測で問題となる位相ずれの克服を図った。平成13年度は,上記センサモジュールを試作すべく,センサ構成要素である,電流サーチコイル並びに電極構造を,横引き並びに縦引き一般配電系において電磁界シミュレーションすることによって設計した。その際,上記逆位相直列接続型二連コイルの導入によって,良好な位相ずれ補償効果が得られることをシミュレーションで確認することができた。なお,実用化を想定して,縦引き配電系においては,電圧センサ電極の構成並びに配置を再検討し,最適電極構成並びに配置位置を決定した。更に,上記の設計に基づいて,ポリアセタール樹脂内に逆直列センサーコイル対,円弧型電極対からなる電圧センサを配置した樹脂一体型電圧電流センサを本研究費で試作し,更に,研究担当者等の研究室内に,本年度備品で計上,購入したダウントランスを介して,最大300Aの相電流を流すことができる模擬三相配電系を製作,本センサを配置し,実負荷状態の電流を流すことで,単コイルに比べて二倍の出力を得,電流位相ずれ補償の効果を得ることができることが実験で証明でき,実用化に目処が付いた。
「めし」の形態学的構造の解明による大量炊飯のテクスチャーコントロール

「めし」の少量炊飯に関する調理科学研究では、おいしさの向上を主眼に客観的評価や主観的評価による分析と評価が多く報告されているが、大量調理、特にスチコンを使用した大量炊飯における「めし」のおいしさ研究は十分に進んでいない。また、「めし」のおいしさを決定づける要因として貢献度の高いテクスチャーは、組織レベルでの違いが関係していることが明らかとなっている。そこで、当該研究では炊飯の過程で生じるでんぷんの膨張度や細胞壁の崩壊など各炊飯方法における組織形態の違いを明らかにし、その上で組織形態とテクスチャーとの関連性を解析することを目的としている。当該研究の最終目標は、近年給食施設において普及率の高いスチコンを使用したおいしい「めし」の炊飯方法の解明である。少量調理用IH炊飯ジャー、大量調理用ガス自動炊飯器、およびスチコン(150°C、170°C)の炊飯中の温度を測定したところ、IH炊飯ジャーおよびガス自動炊飯器と比較してスチコン炊飯は上昇速度が速く、沸騰時間も長いことが明らかとなった。同4種類の方法にて炊飯した「めし」について嗜好型官能評価をおこなったところ、スチコン炊飯はともに“におい"の評価が低く、“やわらかさ"や“ねばり"といった物性に関する質問では有意な差があった。また、“好ましさ"について有意差はなかった。組織観察では、各「めし」組織の細胞壁やアミロプラストの膨張度、および外側面における細胞壁の部分崩壊やでんぷんの流出に違いが認められた。このことから、特に“やわらかさ"や“粘り"といった物性には、組織レベルでの違いが関係していることが推察され、「めし」組織は炊飯時の沸騰上昇速度や沸騰継続時間が関係している可能性を示した。本年度は、少量調理用IH炊飯ジャー、大量調理用ガス自動炊飯器、およびスチコン(150°C、170°C)について組織染色をおこない、更に細胞壁や外側面のでんぷん流出面積について計測・数値化し比較することを計画していた。組織観察による比較をおこなったところ、炊飯方法の違いによって組織形態に違いがあることが明らかになったが、数値化には至っていない。しかし炊飯時温度計測や嗜好型官能評価をおこなったことで「めし」のテクスチャーと組織形態との関連性について明らかにし、今後組織観察において測定すべき項目をより具体的に決定づけた。平成30年度の計画のうち未遂行である、組織形態の数値化と解析をおこない、その他の分析結果と合わせて組織形態と「めし」のおいしさとの関連性について検討する。また平成30年度におこなった実験の結果、スチコン炊飯について150°Cより170°Cでよりおいしい「めし」ができる可能性が示された。そこで今年度はスチコン炊飯の温度や炊飯時間について研究をおこない、よりおいしいスチコン炊飯の「めし」の炊飯方法を明らかにする。また官能評価の結果、テクスチャー以外のおいしさ要因であると考えられる“におい"と“色"についても有意な差が認められたことから、機器による分析をおこない、組織形態と“におい"や“色"との関連性について研究を行う。

また平成30年度におこなった実験の結果、スチコン炊飯について150°Cより170°Cでよりおいしい「めし」ができる可能性が示された。そこで今年度はスチコン炊飯の温度や炊飯時間について研究をおこない、よりおいしいスチコン炊飯の「めし」の炊飯方法を明らかにする。また官能評価の結果、テクスチャー以外のおいしさ要因であると考えられる“におい"と“色"についても有意な差が認められたことから、機器による分析をおこない、組織形態と“におい"や“色"との関連性について研究を行う。学会発表をポスターで予定していたため印刷費用を計上していたが、平成30年度は口頭にておこなったため、ポスター印刷費が不要となった。また、組織染色のための実験試薬やガラス器具類の使用量がわずかで済んだため、次年度使用額が生じた。本年度は昨年度おこなう予定であった組織レベルでの測定と解析のため、昨年度購入できなかった統計解析ソフトの購入を予定している。
訪問看護ステーション等の地域における看護事業所の制度的基盤整備に関する研究

地域共生社会に向けて、看護専門職は、高齢者のみならず、難病患者や医療的ケアを必要とする障害者・児を支えることが期待されている。既に、医療・介護・障害・児童制度を横断的に活動している看護専門職であるが、訪問看護に従事する看護職は3%以下である。看護専門職が地域で働くようにするには、看護事業所に関する制度上の位置づけや、基準や報酬等の見直しが必要なのではないかと考える。本研究では、看護事業所の基準や報酬、管理者要件等について、他事業所や制度間での比較分析を行う。また、実際の経費についても分析する。本研究は、これらを明らかにするとともに、看護事業所の基盤整備を推進するため具体的な政策提言を策定する。
脂質過酸化による特殊なPKC活性化と細胞傷害の分子機構

本研究では、過酸化DAGが特定のPKCアイソザイム(δ)の活性化を介して病変を引き起こすことを厳密に検証し、その分子機構をシグナル伝達経路の各ステップで精査し、更に、過酸化DAGによる情報伝達異常、細胞傷害作用を抑制しうる防御因子の探索を試みた。その結果、以下の成果を得た。(1)PKCδアイソザイムを発現せず過酸化DAGにより変性・細胞死を起こさなかったラット胎児大脳初代培養神経細胞に、PKCδ遺伝子を組み込んだ組換えアデノウイルスベクターを感染させPKCδ高発現細胞を作成した。この細胞に過酸化DAGを作用させたところ神経突起のビーズ状の変性をともなった神経細胞変性・細胞死が引き起こされたが、δを発現していない初代培養神経細胞をはじめとすると、種々のコントロール細胞では、全く細胞傷害は認められなかった。このことから過酸化DAGによる神経細胞傷害はδアイソザイムが依存性であることが判明した。(2)δ高発現細胞を用い、過酸化DAGにより誘導されるPKCδ過剰活性化による情報伝達異常の分子機構を解析した結果、過酸化DAGによりRaf→MEK→Erk(MAPKpathway)のカスケードが活性化され、最終的にはtau蛋白の過燐酸化が誘導されることが判明した。(3)生体内脂質過酸化防御因子であるグルタチオンペルオキシダーゼ(GSH-PO)およびGSH-PO様活性を有する薬剤が、過酸化DAGによる神経細胞傷害を有意に抑制することが明らかとなった。これらの実験結果から、過酸化DAGは、特定のPKCアイソザイム(δ)を活性化することにより、Raf→MEK→ErkのMAPキナーゼカスケードを活性化し、最終的にはTau蛋白を過燐酸化することにより神経細胞傷害・細胞死を起こすことものと結論された。また、この神経細胞傷害作用は、抗酸化酵素、抗酸化物質により抑制され、生体中における抗酸化酵素の重要性が明らかになるとともに、外来性の抗酸化物質による酸化ストレスの抑制、防御が可能であることが示唆された。プロテインキナーゼC(PKC)は、イノシトール燐脂質情報伝達系のkey enzymeであり、種々のlipid mediatorの中でもジアシルグリセロール(DAG)によって活性化されることにより様々な細胞応答に重要な役割を果たしている。我々はDAGが過酸化されることによりnative DAGの約3倍のPKC活性化作用を持つ強力な活性化物質に変質することを証明し、機能性脂質(DAG)の過酸化によるPKC過剰活性化と蛋白リン酸化反応の異常亢進による病変発生の可能性を示唆してきた。また、生体内に存在する約11種のPKCアイソザイムの中でもPKCα、δを特異的に強く活性化するという非常にユニークな特性を持つことを見いだしている。更に、PKCδを発現しているラット副腎髄質褐色細胞腫由来のPC12細胞と、δを発現していないラット胎児大脳初代培養神経細胞(PCN)の2種類の神経系の細胞に過酸化DAGを作用させた結果、PC12細胞(δ(+))は過酸化DAGにより傷害されるのに対し、初代培養神経細胞(δ(-))では傷害作用は殆ど起こらないことが判明し、病変発生において特にδ分子種の重要性が指摘されている。平成12年度は、過酸化DAGが特定のPKCアイソザイム(δ)の活性化を介して病変を引き起こすことを厳密に検証し、その分子機構をシグナル伝達経路の各ステップで精査した。研究成果1:PKCδ

isoformを発現せず過酸化DAGにより変性・細胞死を起こさなかったPCN細胞に、PKCδ遺伝子を組み込んだ組換えアデノウイルスベクターを感染させPKCδ高発現細胞とした後、この細胞に過酸化DAGを作用させたところ、δ分子種を高発現するPCN細胞では神経突起内の微小管の崩壊とともに、その微小管によって輸送される神経内分泌顆粒の顕著な貯留が引き起こされることが明らかとなった。しかし、PKCαあるいはPKCδkinase negative(kinase活性のないmutant)の高発現細胞では、DAG-OOHによる傷害作用は全く観察されなかった。研究成果2:過酸化DAGにより誘導されるPKCδ過剰活性化による情報伝達異常の分子機構をδ高発現細胞を用いて検討した結果、DAG-OOH刺激により、Raf、MEK(MAP kinase kinase)、ERK(MAP kinase)、tauの燐酸化が亢進していることが証明された。初年度(平成12年度)の研究により、脂質過酸化により生じると考えられる過酸化ジアシルグリセロール(過酸化DAG)によって、PKCδを特異的に強く活性化することによりMAPキナーゼカスケードの過剰活性化が誘導され、最終的には微小管結合蛋白質であるtauの過燐酸化とともに微小管の崩壊が引き起こされることが神経細胞を用いた実験から明らかとなった。本年度(13年度)は、この過酸化DAGによる神経細胞傷害を抑制する因子としての抗酸化酵素(グルタチオンペルオキシダーゼ:GSH-PO)の意義を追求した。PKCδ高発現細胞をセレン添加あるいは欠乏状態で培養することによりGSH-PO(+)および(-)の細胞群を作製し(GSH-POの発現はセレン依存性)、過酸化DAGの細胞傷害作用を検討した。その結果、GSH-POを発現する細胞(セレン添加細胞)では過酸化DAGによる細胞生存率の減少は有意に抑制された。また、過酸化DAGによる神経突起のビーズ状の変性も殆ど認められなくなった。しかし、セレン欠乏細胞(GSH-PO(-))では過酸化DAGにより著明な神経細胞傷害が引き起こされた。また、GSH-PO様活性を有する薬剤(Ebselen)を培地中に添加することにより、GSH-PO(-)細胞においても過酸化DAGの傷害作用は著明に抑制された。これらの結果から、生体内に存在する抗酸化酵素の役割が明らかとなるとともに、外来性の抗酸化物質による[酸化ストレス→情報伝達異常]の抑制・防が可能であることが示唆された。
糖鎖プロファイルによるアルツハイマー病の理解と診断

アルツハイマー病、認知症、骨粗鬆症を糖タンパク質品質管理に係る糖鎖プロセシング変化で理解すべく、合成糖鎖基質と疾患モデル動物由来の小胞体画分を反応させ、再構成した糖鎖プロファイルの比較を行った。その結果、構造異性体によってシグナル機能が異なるM8型糖鎖の生成比率が疾患によって大きく変化することを見出した。これらの糖鎖はそれぞれ糖タンパク質の分泌および廃棄を司るシグナルであり、疾患によってタンパク質品質管理機構が有意に影響を受けることが明らかとなった。本研究の目的は,アルツハイマー病に代表される認知症をタンパク質品質管理にまつわる糖鎖構造多様性パターン「糖鎖プロファイル」の変化で理解することにある。そこで独自のデザインの蛍光糖鎖基質と健常およびアルツハイマーモデル動物由来の小胞体画分を反応させ,細胞内糖鎖プロセシングを再現したのち、反応液の分析によって得られる「再構成糖鎖プロファイル」の比較を行う。本年度は独自の蛍光糖鎖基質をマウスの脳や肝臓由来の小胞体画分と反応させ、糖鎖プロファイルの再構成を試みた。その結果、タンパク質品質管理に係る糖鎖プロセシングのみをシンプルに抽出できることが分かった。このようにして再構成した糖鎖プロファイルを正常老化マウスと認知症を発症した老化促進マウス間で比較したところ、両者に明確な差異を見出すことができた。この糖鎖プロファイルの変化パターンは認知症に特有のものであり、例えば同じくフォールディング病の一種である糖尿病モデルラット由来の糖鎖プロファイルの変化パターンとは異なっていた。このことは糖鎖プロファイルが認知症に特有のパターンをもつことを示しており、これを疾患評価に利用できる可能性を示すものである。さらにこれらの糖鎖プロファイルパターンの変化原因を調べるために、糖鎖プロセシングを司る酵素群の発現状況をウェスタンブロッティングによって比較したところ、酵素発現状況と糖鎖プロセシング状況に相関がある箇所も認められた一方、一部に両者に相関が認められない箇所があることが分かった。この結果は疾患が糖鎖プロセシング酵素の比活性にも影響を与えている事を示すものと考えている。本年度は昨年度に確立した再構成糖鎖プロファイル法を用いて、いずれも加齢に伴う疾患であるアルツハイマー、認知症および骨粗鬆モデルマウスに対して疾患の評価を行った。その結果、3者の間で糖鎖プロセシング状況が異なることが分かった。とくに一見似ているが構造異性体の関係にある糖鎖の生成比率が疾患によって大きく変化することを見出した。これらの糖鎖はそれぞれ糖タンパク質の分泌および廃棄を司るシグナルであり、疾患によってタンパク質生合成に係る品質管理機構が有意に影響を受けることが明らかとなった。一方、糖鎖の生成に関わる酵素の発現状況を検討したところ、それらの発現の増減は必ずしも実際の糖鎖生成パターンを良く説明する結果ではなく、代謝産物を直接分析する本手法の有効性が確認された。本研究では、各糖鎖プロセシング酵素の個別の活性についても併せて検討し、酵素発現、酵素活性および酵素によって生成する代謝産物情報を横断的に解析することで、これまでにない情報量の多い疾患評価手法を提唱することができたものと考えている。
非軸対称トーラスプラズマにおける三次元MHD平衡・安定性と高エネルギー粒子

トカマクやヘリカル系などのトーラスプラズマにおいて、アルファー粒子のような高エネルギー粒子とプラズマのMHD特性との関係を調べることは、制御熱核融合炉を実現するために不可欠であり、重要な意義を持っている。本研究では非軸対称トーラスプラズマにおける三次元MHD平衡・安定性と高エネルギー粒子との相互作用に関して次のような理論・数値的解析を行った。(1)LHD装置のアルヴェン連続固有スペクトルギャップ内に存在する離散固有モードをステラレータ近似に基づくグローバルコードで調べ、TAEモードのモード構造や周波数が有限ベータによる回転変換分布の変化によって大きく変化することを明らかにした。現在、得られたTAEモードに対する高エネルギー粒子の影響を摂動論的に調べている。(2)近年問題となっているヘリカル系に特有のバルーニングモードに対して、WKB近似による局所解析と三次元MHD安定性解析コードCAS3Dによる大域的解析の詳細な比較検討を行い、近似の妥当性に問題が指摘されていた局所解析の有用性を始めて示した。この結果を踏まえて、このバルーニングモードに運動論的効果がどのように影響するかを評価するため、運動論的バルーニングモード方程式を用いた局所解析を行い、有限ラーマ半径効果が短波長モードを強く安定化すること、圧縮性効果が長波長モードの安定化に有効であることを示した。(3)運動論的効果を粒子の観点から評価することを最終的な目標として、モンテカルロコードの開発を始めた。まず最初のステップとしてヘリカル系装置ヘリオトロンJにおける新古典輸送を調べている。現段階では、定量的議論は難しいが、以前の解析で示された磁場のバンピー成分と径電場による新古典輸送の抑制をモンテカルロコードで確認した。(4)リップルトカマクの解析では、コイル磁場計算コードKMAGと三次元MHD平衡解析コードVMECを用いて、トロイダルコイルの離散性を考慮した自由境界平衡を求め、磁場リップルの有限ベータ依存性を調べるとともに、それが高エネルギー粒子のリップル損失に及ぼす影響を明らかにした。本研究では、ヘリカル系プラズマやトロイダルリップルを持つトカマクプラズマなどの非軸対称トーラスプラズマにおける三次元MHD平衡・安定性と高エネルギー粒子との相互作用について理論・数値的に解析し、新しい知見を得ることを目的としている。本年度の研究実績の概要は以下の通りである。1.ヘリカル系プラズマの低モード数アルヴェン連続固有値のスペクトル構造とスペクトルギャップに存在する離散固有モードを調べ、非軸対称性に起因するトロイダルモード結合が、高周波数領域にギャップを作るだけでなく、アルヴェン周波数帯の固有モードの周波数シフトをもたらすことを明らかにした。2.ヘリカル系プラズマの高モード数アルヴェンモードを調べるために、三次元平衡を用いてバルーニングモード方程式を解く計算コードを作成した。これを用いてヘリオトロンJプラズマのバルーニングモードに関する詳細な解析を行った。結果はPhysics of Plasma(6月号)に掲載予定である。3.コイル磁場計算コードと三次元MHD平衡解析コードを用いて、トロイダルコイルの離散性を矛盾なく考慮したトカマクプラズマの自由境界三次元MHD平衡を求め、トロイダルリップルの有限ベータ依存性を詳細に調べた。その結果、トロイダルリップルは高ベータ時に減少する傾向があることが分かった。4.上で得られた、リップルトカマクの三次元平衡を用いて高エネルギー粒子の軌道計算を行い、リップル損失の有限ベータ依存性を調べた。リップル損失は磁気軸のシャフラノフシフトによりベータ値とともにある程度増大するが、更にベータ値が上昇すると逆に減少することが分かった。

本研究では、ヘリカル系プラズマやトロイダルリップルを持つトカマクプラズマなどの非軸対称トーラスプラズマにおける三次元MHD平衡・安定性と高エネルギー粒子との相互作用について理論・数値的に解析し、新しい知見を得ることを目的としている。本年度の研究実績の概要は以下の通りである。1.LHD装置のアルヴェン連続固有スペクトルギャップ内に存在する離散固有モードをステラレータ近似に基づくグローバルコードで調べ、TAEモードのモード構造や周波数が有限ベータによる回転変換分布の変化によって大きく変化することを明らかにした。現在、得られたTAEモードに対する高エネルギー粒子の影響を摂動論的に調べている。2.ヘリカル系プラズマのバルーニングモードに対する運動論的効果を調べる前段階として、ヘリオトロンJプラズマの理想バルーニングモードに関する詳細な解析を行い、これがトカマクにおけるバルーニングモードと異なる性質を持つことを示した。3.トロイダルコイルの離散性を矛盾なく考慮したトカマクプラズマの自由境界三次元MHD平衡を得た。これを用いて高エネルギー粒子の軌道計算を行い、リップル損失の有限ベータ依存性を明らかにした。粒子軌道はシャフラノフシフトの影響を受けるだけでなく、有限ベータによりリップル井戸構造が変化するため、プラズマ表面近傍ではリップル損失は減少するが、中心領域では逆にストカスティック・リップル損失が増える。本研究ではヘリカル系プラズマやトロイダルリップルを持つトカマクプラズマなどの非軸対称トーラスプラズマにおける三次元MHD平衡・安定性と高エネルギー粒子との相互作用について理論・数値的に解析し、新しい知見を得ることを目的とする。1.リップルトカマクの解析では、コイル磁場計算コードKMAGと三次元MHD平衡解析コードVMECを用いて、トロイダルコイルの離散性を考慮した自由境界平衡を求め、磁場リップルの有限ベータ依存性を調べるとともに、それが高エネルギー粒子のリップル損失に及ぼす影響を明らかにした。今年度はとくに負磁気シア・トカマク配位に対する解析を行い、中心領域の安全係数が大きいことがリップルへの有限ベータ効果を大きくすることを示した。2.近年問題となっているヘリカル系に特有のバルーニングモードに対して、WKB近似による局所解析と三次元MHD安定性解析コードCAS3Dによる大域的解析の詳細な比較検討を行い、近似の妥当性に問題が指摘されていた局所解析の有用性を始めて示した。この結果を踏まえて、このバルーニングモードに運動論的効果がどのように影響するかを評価するため、運動論的バルーニングモード方程式を用いた局所解析を行い、有限ラーマ半径効果が短波長モードを強く安定化すること、圧縮性効果が長波長モードの安定化に有効であることを示した。
多種類イオンプラズマ中の不安定性

多種類のイオンが存在するプラズマでは、1種類イオンプラズマにはない様々な現象が見られる。その最も興味深いものの一つとして、太陽フレアー時に発生する高エネルギー粒子の中で^3Heの存在量が増大する、^3He過剰現象があげられる。これは、^3He粒子が何らかの理由で選択的に加速された結果であるとみなされている。その^3He粒子の選択的加速において、電流不安定性は重要な役割を果たすものと考えられている。本研究は、多種類イオンプラズマ中の電流不安定性について、粒子シミュレーションを行ない、特に各種イオンへのエネルギー輸送を明らかにすることを目的としている。そして、それ基に^3He過剰フレアーをもた2らすような、ある種のイオンにだけ専らエネルギーが輸送されるようなことが可能であるのかを明らかにすることを目指している。本年度は、シミュレーションコードを開発し、多種類イオンプラズマ中の電流不安定性についての研究を開始した。コードは3次元の静電粒子コードであり、高速化に必要なコードの並列化を行なった。水素とヘリウム(^4He)の2種類のイオンと電子からなるプラズマ中を、磁場に沿って平行に流れる電子電流による不安定性について、シミュレーションを行なった。イオン音波不安定性について調べたところ、水素だけではなくヘリウムについても粒子加熱が観測された。現在、その機構については詳しく解析をすすめている。今後は、今年度開発したシミュレーションコードを使用して、イオン音波やイオンサイクロトロン波不安定性における多種イオンの効果を明らかにすること、^3He粒子を含めたシミュレーションを行なって、^3He過剰フレーとの関連を調べること等を進めていく予定である。
全身麻酔薬による睡眠障害とＤ体アミノ酸代謝との関連解析

Dアミノ酸酸化酵素欠損マウスは野生型に比べて血中D-アラニン量が高いことを明らかにした。また、血中D-アラニン量は明期(休眠時)に高く暗期(活動時)に低い概日変動を示すことを明らかにした。Dアミノ酸酸化酵素欠損マウス視床下部のマイクロダイアリシス灌流液中のD-アラニン量は野生型に比べて有意に高いこと、D-アラニン量は明期(休眠時)に高く暗記(活動時)に低い概日変動を示すことを明らかにした。全身麻酔薬(プロポフォール、デクスメデトミジン)が脳内時計遺伝子発現を変化させることが報告されている。NMDA受容体拮抗薬のケタミンはNREM睡眠を減少しREM睡眠を増加させ、睡眠を変調することが知られている。近年、NMDA受容体内在性リガンドであるD-アラニンが睡眠のリズムに作用することが示された。本研究では、D-アラニン代謝関連酵素遺伝子の改変動物などを用いて、D-アラニン代謝、時計遺伝子発現変化、全身麻酔薬による睡眠障害との関連性を明らかにすることを目的とした。D-アラニン定量法は、これまでに蛍光検出器を用いた解析法が主に用いられてきた。しかし、本研究には極めて高い検出感度が必要なため新たな解析法を検討した。超高感度検出器である電気化学検出器を用いてfmol単位でD-アラニンの選択的に検出する系を開発することが出来た超高感度検出器である電気化学検出器を用いてfmol単位でD-アラニンの選択的に検出する系を開発することが出来た全身麻酔薬(プロポフォール、デクスメデトミジン)が脳内時計遺伝子発現を変化させることが報告されている。D-アラニン定量法は、これまでに蛍光検出器を用いた解析法が主に用いられてきたが、申請者は超高感度検出器である電気化学検出器を用いてfmol単位でD-アラニンの選択的に検出する系を開発することが出来た。本研究ではモデル動物としてDアミノ酸酸化酵素欠損マウスを用いて解析した。Dアミノ酸酸化酵素はD-アラニンを含むD体アミノ酸を基質としてケト酸と過酸化水素を発生する。概日リズムを統括する背内側視交叉上核のD-アラニン量を測定した結果、Dアミノ酸酸化酵素欠損マウスは野生型に比べて有意にD-アラニン量が高いことを明らかにした。本結果によりDアミノ酸酸化酵素欠損マウスは全身麻酔薬による睡眠障害解析モデルとして用いることが出来ることが期待された。次年度では、Dアミノ酸酸化酵素欠損マウス、野生型マウスを用いてNMDA受容体拮抗薬による睡眠の変調作用に対する作用を解析する予定である。NMDA受容体拮抗薬ケタミンがREM睡眠を増加させ、睡眠を変調させることが知られている。近年、NMDA受容体内在性リガンドであるD-アラニンが睡眠のリズムに関与することが示された。本研究では、D-アラニン代謝と全身麻酔薬による睡眠障害との関連性を明らかにすることを目的とした。D-アラニンはDアミノ酸酸化酵素によってケト酸に分解される。本研究ではモデル動物としてDアミノ酸酸化酵素欠損マウスなどを用いて解析した。。背内側視交叉は概日リズムを統括する。背内側視交叉の投射先である視床下部のin vivoマイクロダイアリシスを行い、細胞外液中のD-アラニン量を測定した。D-アラニン分析は前年度で条件検討した電気化学検出器による高感度分析法を用いた。Dアミノ酸酸化酵素欠損マウスは野生型に比べてマイクロダイアリシス灌流液中のD-アラニン濃度が有意に高いこと、D-アラニン量は明期(休眠時)に高く暗記(活動時)に低い概日変動を示すことを明らかにした。本研究結果によりDアミノ酸酸化酵素欠損マウスは全身麻酔薬による睡眠障害モデルとして用いることが出来ることが期待された。

本年度に開発した電気化学検出器によるD-アラニン選択的高感度検出法を用いて全身麻酔薬(プロポフォール、デクスメデトミジン)による睡眠障害モデルのDアラニン量変化について解析するDアミノ酸酸化酵素欠損マウス、野生型マウスを用いてNMDA受容体拮抗薬による睡眠の変調作用に対する作用を解析する予定である。麻酔科学サーカディアンリズム解析用機器の整備が不十分であったためDアミノ酸酸化酵素欠損マウスの系統維持が困難であったため、当初の予定よりも解析が遅れてしまったため。サーカディアンリズム解析用機器整備に使用する予定Dアミノ酸酸化酵素欠損マウスの系統維持に使用する
フラクタル解析による歯科材料のキャラクタリゼーション

歯科医学の領域において,CTやX線フィルムに写し出された形態変化の情報から臨床診断を下すのと同様に,歯科理工学の分野でも,電子顕微鏡や光学顕微鏡を用いて歯科材料における微細組織の形態変化を捉える事は重要な研究手段である。本研究はこのような形態的情報を定量化し,新しい評価法に結び付けようとするものである。試料として,1.陶材焼付用高カラット金合金(Au-11wt%Pt),2.金銀パラジウム合金(Ag-25wt%Pd-20wt%Au-10wt%Cu)を用いた。試料1については溶体化処理後、450°Cで2000min,10000min,50000min等温時効処理したもの,試料2については溶体化処理後,1°C/minの定速で昇温時効処理を行い,345°C,370°C,395°C,419°C,442°C,476°C,500°Cまで加熱したものに対して,その微細組織を光学顕微鏡観察し,撮影した。モノクロネガフィルムをスキャナで読み込み,ノジュール部分を抽出するための画像加工を行った後,ボックスカウンティング法を基に作成されたフラクタル解析システムによって解析を行い,時間または温度の変化によるノジュール成長過程のフラクタル次元と被度を算出した。試料1ではノジュールの広がりに伴なってフラクタル次元は1.49から1.67へ,被度は12.2%から24.6へと変化した。試料2においてもフラクタル次元は1.06から1.89へ,被度は1.8%から99.5%へと増加したが,単なる面積比である被度の変化が現れるよりも低温側でフラクタル次元の大きな変化が現れており,ノジュール内部の組織の変化が面積の変化よりも低温側で起きていることが明らかになった。歯科医学領域においては顕微鏡観察やレントゲンフィルム撮影等でデータを獲得する、いわゆる形態学と言う分野が非常に発達し、外形上の変化による臨床診断は現在においても重要な役割をはたしている。本研究は形態的情報を定量化し、より詳細な解析を行なって多様な情報を得ることを目的とした。まず、歯科材料における形態的特徴を定量化するために、box counting法ならびにstick yard法により、フラクタル次元を算出し、その評価方法を検討した。等原子比合金CuAuにPtを添加すると結晶粒が微細化することが知られている。微細化された結晶粒界の形態をフラクタル解析した。試料として(CuAu)_<1-x>Pt_x(X:0,0.25,0.51,0.76,0.97,2.48,6.92at%)を作製した。均質化処理後、1073K×1時間の溶体化処理を施し、不規則固溶体を得た。エメリー研磨ならびにバフ研磨により鏡面仕上げを行なった試料を化学腐食し、結晶粒界を出現させた。組織を光学顕微鏡で撮影し、1000倍の写真上の100×100mm^2の領域で解析を行なった。Pt添加により結晶粒径が39.5μmから9.5μmまで変化した。フラクタル次元は結晶粒の減少と共にD=1.05からD=1.46まで増加した。すなわち、Pt添加により、フラクタル次元は2に近くなり、結晶粒界の形態がより複雑になっていくことが明らかになった。なお、フラクタル次元の算出に際してはJISの標準粒径パターンを利用して結晶粒径そのものの影響を除く配慮をした。

歯科医学の領域において,CTやX線フィルムに写し出された形態変化の情報から臨床診断を下すのと同様に,歯科理工学の分野でも,電子顕微鏡や光学顕微鏡を用いて歯科材料における微細組織の形態変化を捉える事は重要な研究手段である。本研究はこのような形態的情報を定量化し,新しい評価法に結び付けようとするものである。試料として,1.陶材焼付用高カラット金合金(Au-11wt%Pt),2.金銀パラジウム合金(Ag-25wt%Pd-20wt%Au-10wt%Cu)を用いた。試料1については溶体化処理後、450°Cで2000min,10000min,50000min等温時効処理したもの,試料2については溶体化処理後,1°C/minの定速で昇温時効処理を行い,345°C,370°C,395°C,419°C,442°C,476°C,500°Cまで加熱したものに対して,その微細組織を光学顕微鏡観察し,撮影した。モノクロネガフィルムをスキャナで読み込み,ノジュール部分を抽出するための画像加工を行った後,ボックスカウンティング法を基に作成されたフラクタル解析システムによって解析を行い,時間または温度の変化によるノジュール成長過程のフラクタル次元と被度を算出した。試料1ではノジュールの広がりに伴なってフラクタル次元は1.49から1.67へ,被度は12.2%から24.6へと変化した。試料2においてもフラクタル次元は1.06から1.89へ,被度は1.8%から99.5%へと増加したが,単なる面積比である被度の変化が現れるよりも低温側でフラクタル次元の大きな変化が現れており,ノジュール内部の組織の変化が面積の変化よりも低温側で起きていることが明らかになった。
透明な角膜実質形成にかかわる角膜実質細胞.VI型コラーゲンの役割についての研究

角膜実質組織においてVI型コラーゲンはbeaded filamentとしてコラーゲン線維間の間隙を埋め、角膜実質細胞を介してコラーゲン線維の規則正しい配列を規定することにより角膜の重要な機能である「透明性」の維持に関与していることが推察されるが、平成6年度の実験で、コンドロイチナーゼABCを用いて角膜実質のプロテオグリカンを消化してみたところ、角膜は白濁し、その超微形態を観察してみると、beaded filamentとコラーゲン線維が解離し、コラーゲン線維の間隙が広がっている像が観察された。一方、20mMのATP溶液でマウス角膜実質のincubationを行い、電子顕微鏡観察をするとbeaded filamentが互いに集合し、コラーゲン線維に並行して100nm周期細線維が形成されている所見がみられるが、これを横断面で観察してみると、beaded filamentの集合にともない、コラーゲン線維が寄り集まっている像がみられる。ところが、プロテオグリカンを消化した後、100nm周期細線維を形成させた場合、その横断面をみてもコラーゲン線維の寄り集まった像はみられない。したがって、コラーゲン線維とbeaded filamentの接着に何らかのプロテオグリカンが関わっていることが考えられる。ここで、プロテオグリカンのひとつであるデコリンに着目して、眼内腫瘍により摘出にいたったヒト眼球の強角膜に抗デコリン抗体を作用させて電子顕微鏡観察したところ、beaded filamentとコラーゲン線維の間にデコリンが介在していることが明らかとなった。すなわち、角膜実質組織の構築にはコラーゲン線維、VI型コラーゲン(beaded filament)、デコリンを含むプロテオグリカンが関わっていることがわかった。今後、これらに角膜実質細胞がどう関わってくるのかを明らかにしてゆきたい。
微小体動検知システムによる脊髄損傷者の自律神経機能評価と社会生活支援に関する研究

尿意感知が困難となった脊髄損傷者の膀胱内尿量増加や尿意/代償尿意(以下、尿増加)を反映した生体情報の検出を試みた。男性脊髄損傷者10名を対象に、2時間を限度とした実験中の膀胱内尿量、尿意等の主観的訴え、背部体表脈波(車いす背もたれに検知器を設置)、心拍R-R間隔を測定した。背部体表脈波から2方法で算出したゆらぎ周波数の傾き時系列データから、ある超/極低周波数領域の3パワースペクトル比を算出した。6パワー比を用い、ある設定した条件を満たした時間帯は9名で尿増加と同期した。背部体表脈波から、脊髄損傷者の膀胱内尿量増加を反映した生体信号変化を検出できる可能性を示すことができた。脊髄損傷者の導尿前後のVDT作業中の自律神経機能および膀胱内尿量の変化を観察することを目的に、平成24年9月11月にかけて11名の脊髄損傷者を対象に本実験を行った。被験者には実験前に導尿してから環境制御室にてVDT作業を行ってもらい、その間の心拍、自律神経活動、血圧、膀胱内尿量、主観的評価(尿意、疲労感、空腹感、眠気、仕事の集中度)を観察した。また、シート型体圧測定器による坐面の体圧変化も記録した。VDT作業は30分間連続で実施し、5分程度の休息を入れるサイクルを4回繰り返した。実験中に尿意が強くなった時点、あるいはVDT作業時間120分で実験終了とした。この結果は現在解析中であるが、健常者の場合と同様に、いずれの被験者も時間の経過に伴って膀胱内尿量が増加し尿意あるいは代償尿意、疲労感の自覚が高まった。体表脈波から導出した、ULF・VLF領域の特定周波数成分では、尿意、疲労感、膀胱内尿量の増加に伴って特性に変化が認められた。脊髄損傷者は中枢神経障害により尿意が欠如し排尿機序が変更されるため、その多くが清潔間欠自己導尿にて尿路管理を行っている。しかし日常生活において、適切なタイミングで導尿を行うことは難しい。そこで本研究では、脊髄損傷者の車いすバックレストにエアパック式圧力センサーを装着する背部体表脈波検知システムを用いて、脊髄損傷者の膀胱内尿量増加や尿意/代償尿意を反映した生体情報の検出を試みた。平成23年度に、予備実験として健常者8名に、2時間のVDT作業中の膀胱内尿量の変化と自律神経機能の変動を観察した。その際、実験時間中に膀胱内尿量の増加と、相応した自律神経活動の変化を感知できる可能性がみられた。そこで平成24年度男性脊髄損傷者10名に、自己導尿後、休憩を挟んだ2時間のVDT作業を依頼し、その間のバイタルサイン、膀胱内尿量、自覚症状(尿意、疲労感、空腹感、眠気)、心拍、背部体表脈波を測定した。全被験者において時間経過により膀胱内尿量が増加、尿意/代償尿意の自覚がある者はそれが高まった。また、背部体表脈波の各ゼロクロスおよびピーク点を検出し算出した周波数の傾き時系列データから、0.0017Hz、0.0035Hz、0.0053Hzのパワースペクトルの比を解析し、ある条件を満たした時間帯と膀胱内尿量の増加あるいは尿意/代償尿意の自覚の有無を突き合わせた。ある被験者において、膀胱内尿量の増加時間帯、かつ/または、尿意/代償尿意の増大時間帯に、ゼロクロス検出法の0.0035Hzパワー比が急激に増加し、かつ、0.0017Hzおよび0.0053Hzパワー比が減少することが観察された。そこで、これらの条件を満たした時間帯を抽出する解析アルゴリズムを作成し、全被験者結果について解析したところ、10名中9名について条件に一致する現象が認められた。以上のことから、背部体表脈波のデータを利用して、脊髄損傷者の膀胱内尿量増加を反映した生体信号変化を検出できる可能性が示唆された。本研究では、車いすのバックレストにエアパック式圧力センサーを装着した微小体動検知システムで自律神経活動の変化をリアルタイムに捉えることにより、脊髄損傷者が疾病によって知覚困難となった排泄に関する身体感覚を、代替的に感知することが可能であるかを検証する。このシステムが実用化できれば、脊髄損傷者が正確な排尿のコントロールができ、それによって尿路感染症の発症や、それに伴う身体の苦痛および就労等の社会活動上の支障が解消されることが期待できる。平成23年度は予備実験を行い、実験中に尿意の増量と自律神経機能のデータを測定できる実験方法の調整を行った。

まず実験1として、健常者に対する、排尿後2時間のVDT作業中の自律神経機能および膀胱内尿量の変化を観察する実験を4回実施した。実験では排尿し膀胱内を空にした状態から環境制御室にてVDT作業を行ってもらい、その間の心拍、自律神経活動、血圧、膀胱内尿量、主観的評価(尿意、疲労感、空腹感、眠気、仕事の集中度)を観察した。作業は30分間連続で実施し、5分程度の休息を入れるサイクルを4回繰り返した。それにより、2時間の実験時間の中で着実に膀胱に蓄尿されて尿意の自覚が高まり、それに応じて自律神経活動の変化が生じている可能性が示唆された。しかし同時にVDT作業に伴う疲労も時間経過に応じて強くなっている為、自律神経活動の変動が疲労蓄積に影響されていることも考えられた。次に、実験2として健常者に対する、排尿前後のVDT作業中の自律神経機能および膀胱内尿量の変化を観察する実験を4回実施した。ここでは実験前に排尿せずに環境制御室にてVDT作業を行ってもらい、その間の心拍、自律神経活動、血圧、膀胱内尿量、主観的評価(尿意、疲労感、空腹感、眠気、仕事の集中度)を観察した。この結果は現在解析中である。予定していた本実験を期間内に完遂し、データ収集ができた。実験中の生体データは健常者で実施した予備実験の結果とほぼ同様の変化を示しており、追加実験の必要はないと考える。従って、今後は得られたデータ解析をさらに進め、研究予定期間内に研究成果を公表できると判断している。平成23年度の研究計画は、目的である「脊髄損傷者が疾病によって知覚困難となった排泄に関する身体感覚を、代替的に感知することが可能であるかを検証する」ことにさきがけ、微小体動検知システムの尿意検知の可能性の検討を健常者5名に対し実施することであった。予定では5名の実験であったが、データの精度を上げるために実験計画の修正を行い、追加実験を行ったので計8名の実験を現在終えている。この結果で特徴的な自律神経機能の変化を周波数変動として捉えており、研究のアルゴリズム作成において順調に成果を上げていると考える。実験結果の検討を行い、脊髄損傷者の膀胱内尿量増加と自律神経活動の関連性についてまとめる。研究の成果は順次学会等で発表するとともに、脊髄損傷者の全国団体に向けて報告しホームページや機関紙などの媒体に掲載する。また、この研究で検証した方法を簡易に使用できるように、小型かつ軽量の表示ツールの実用化に向けて検討していく。予備実験の解析を詳細に行うことと同時に、本実験として脊髄損傷者10名に対し実験を開始し、健常者で確認できた自律神経機能の変化を脊髄損傷者で観察できるかを確認していく。そのために脊髄損傷者の患者会の責任者に研究に関する概要説明を行い、許可を得て会員に対する研参加のリクルートを実施する。本実験は平成24年度秋に開始し、この年度内にデータ収集を終えて結果の解析に入る予定である。該当なし主な実験機械の購入は平成23年度に終了したので、被験者に対する謝金、データ収集のために用いている微小体動検知システムの所有企業(所在地:広島)との会議のための旅費、結果をまとめ発表するための学会参加費等に計上している。
ゲノム、プロテオーム解析による後天性真珠腫シグナル伝達ネットワークの解明

後天性真珠腫は、角化扁平上皮Keratinocyteの異常増殖により側頭骨に生じる境界明瞭な非腫瘍性病変である。後天性真珠腫は局所浸潤性で中耳破壊の原因となり、頭蓋内合併症により死亡する可能性がある。これまで多数の研究が行われてきたにもかかわらず、後天性真珠腫の発症原因は未だ明確にされておらず、依然として根本的治療は外科的治療のみである。真珠腫は腫瘍ではないが新生物に類似した臨床的特徴を示す。これまでの報告から、真珠腫は細胞過剰増殖へとバランスが変化し、浸潤・骨溶解作用が増強された、制御不能な細胞増殖の一例であると考えられている。細胞増殖の調整不全には、細胞内部のゲノム異常やエピジェネティックな変化や外部刺激が関与していると考えられ、この反応には細胞内外の様々なシグナル伝達カスケードが関与すると考えられる。本年度は、Notchシグナル伝達経路に着目し、リアルタイムPCRを用いて中耳真珠腫におけるNotchシグナル関連遺伝子の発現解析を行った。その結果、中耳真珠腫上皮は正常外耳道上皮に比べて、有意にNOTCH1の発現低下を認め、その標的遺伝子であるHES1の発現低下傾向も認めた。しかしながら、中耳真珠腫上皮、および正常外耳道上皮において、免疫染色にてNotch1の発現を確認したところ、いずれの上皮においても強い発現が認められた。ただし、1検体あたりから採取できるサンプルが非常に小さいため、十分な免疫染色サンプルを確保することができず、免疫染色によるNotchシグナル関連分子の発現については、今後の検討課題としたい。また、中耳真珠腫上皮、および正常外耳道上皮において、免疫染色にてEGFRの発現を確認したところ、いずれの上皮においても一定の発現が認められた。本年度は、後天性真珠腫の性質とMRI画像との関連について解析を行った。その結果、真珠腫はnon-echo planar拡散強調画像で93.5%が高信号を示した。拡散強調像で高信号を示した真珠腫のうち、T1強調画像で高信号を示したものは5%しかなく、真珠腫はT1強調画像で高信号を示すことは少ないことが判明した。一方、拡散強調画像で高信号を示した真珠腫以外の慢性炎症像は、全例T1強調画像で高信号を示していた。真珠腫で認められる局所浸潤性は一般的な慢性中耳炎にはみられず、これらの性質とMRI画像の関連について、分子生物学的性質と合わせて今後検討を行う予定である。本年度は、実験器具、試薬などの準備に時間がかかり、真珠腫検体における核酸、タンパク質の発現解析のデータ収集に予定より時間を要している。本年度は、得られた真珠腫検体のHE染色標本を作成し、検体の保存状態などを確認した。いくつかの免疫染色を行い、データーを収集中である。また、本年度は当科における後天性真珠腫の臨床的な側面からの検討も行った。その結果、EAONO/JOSステージングシステムに従ってステージを分類すると、真珠腫術後の聴力成績はステージが進行する程、聴力成績が悪化するという負の相関が認められることが判明した。また、術前の乳突蜂巣の発育程度がよいこと、術中のあぶみ骨周囲の状態がよいことが、術後聴力改善に有利な因子であることが判明した。真珠腫に対する手術後の聴力成績と、分子生物学的性質との関係についても今後検討を行う予定である。