hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
脳神経回路のリズム形成に関与する切り替え機序の神経薬理学的解明

脳幹呼吸中枢神経回路によるリズム形成における最重要プロセスである吸息オフスイッチ(IOS)機序および吸息オンスイッチ(IonS)機序の解明を目的とて、除脳、無麻酔、非動化、人工呼吸下ネコを用いて延髄呼吸中枢ニューロンの細胞内記録により検討し、以下の事実が明らかとなった。1.正常呼吸リズムは、迷走神経求心路ならびに橋pneumotaxic centerからの入力を断っても、下位脳幹部の呼吸中枢ニューロン回路で形成される。3. IOS時のaug-I neuronへの最終の抑制性伝達には、GABA-A受容体機構が関与している。4.迷走神経刺激によるIOS時あるいはIonS時には、呼吸ニューロンに同様の反射性のシナプス後電位が誘発される。これは、迷走神経刺激によって誘発されるIOSとIonSが少なくとも一部は、同一の神経回路を共有していることを示唆している。5.非活動相から活動相への移行時に呼吸ニューロンに発現するrebound depolarizationには、Ca電流が関与しており、このCa電流がIonS時の呼吸ニューロンの脱分極および活動に重要な役割を果たしていると考えられる。脳幹呼吸中枢神経回路によるリズム形成における最重要プロセスである吸着オフスイッチ機序解明を目的として、late inspiratory(late-I)neuronおよびpostinspiratory(PI)neuronの役割、吸息オフスイッチ機序におけるNMDA受容体およびGABA-A受容体機構の関与、ならびに肺迷走神経および橋(pneumotaxic centerからの入力の影響について、除脳、無麻酔、非動化、人工呼吸下ネコを用いて細胞内記録法により検討した。(1)吸息相後半にlate-Ineuronが突発的な脱分極と活動電位発射を起こしてaugmenting inspiratory(aug-I)neuronを可逆的に抑制する。引き続いてPIneuronが活動することによりaug-Ineuronを非可逆的に抑制することにより吸息相から呼息相に移る。このメカニズムは、自発性ならびに迷走神経あるいは橋pneumotaxic center刺激誘発性IOS時においても同様である。(2)Late-IneuronおよびPIneuronの脱分極にはNMDA受容体機構が関与しており、この機構の遮断により、IOSの遅延が起こる。IOS時のaug-Ineuronへの最終の抑制性伝達には、GABA-A受容体機構が関与している。(3)正常呼吸リズムは、迷走神経求心路ならびに橋pneumotaxic centerからの入力を断っても、下位脳幹部の呼吸中枢ニューロン回路で形成される。以上より、正常呼吸リズムは延髄呼吸中枢ニューロン回路で形成され、吸息オフスイッチにはlate-IneuronおよびPIneurnがNMDA受容体機構を介して重要な役割を果していること、ならびにaug-Ineuronの抑制にはGABA-A受容体機構が働いていることが明らかとなった。本年度は、脳幹呼吸中枢神経回路のリズム形成における吸息オンスイッチ(IonS)機序について検討した。1.自発性IonS時、すなわち横隔神経の吸息性活動開始と同時にaug-I neuronは脱分極し、PIおよびE2neuronは過分極した。迷走神経刺激によるIonS時には、60-100msecの潜時ののち各ニューロンに自発性IonS時と同様の膜電位変化が起こった。この潜時の間に呼吸ニューロンに反射性のシナプス後電位が誘発された。Aug-IneuronにはIPSPとそれに続くEPSPが、PI neuronにはEPSPに続きIPSPが起こった。E2neuronにはIPSPのみが誘発された。これらの反応は、IonSが誘発されないときでも同様に誘発され、また迷走神経誘発吸息オフスイッチ(IOS)時における反応とも同じであった。2.呼吸ニューロンは、非活動相から活動相への移行時には、IPSPからの解放(disinhibition)によるrebound depolarizationを示す。このrebound depolarizationはCd^<2+>の投与により減少した。TetrodotoxinおよびTEAの処置後に、過分極パルス後の脱分極パルス適用時に誘発される内向き電流もCd^<2+>により減少した。この電流の活性化電位は約-100mVであり、不活性化電位は-60mVであった。脱分極パルスにより、呼吸ニューロンには内向き電流が誘発され、Cd^<2+>により減少した。

D-600の細胞内投与あるいはCd^<2+>の細胞外適用により、呼吸ニューロンの活動相脱分極は減少した。これらのことから、Ca電流はIonS時の呼吸ニューロンの脱分極ならびに活動に重要な役割を果たしていることが明らかとなった。
ヒトDNA修復遺伝子およびその蛋白の分子遺伝学的解析

色素性乾皮症(XP)A群の原因遺伝子をクローニングした(XPAC遺伝子)。XPACcDNAをプローブにして多数のA群XP患者のXPACゲノムおよびmRNAを調べた。サザンブロット解析では異常を認めなかったが、ノザンブロット解析では大部分の症例で著明なmRNA量の減少とサイズの異常を認めた。正常ヒト細胞より、EMBL3ベクターにXPACゲノムをクローニングし、エクソンの位置を決めた。XP2OSのA群XP細胞からもXPACゲノムをEMBL3にクローニングし、エクソンおよびエクソン・イントロン境界部の塩基配列を正常ヒト細胞のそれと比較した。その結果、XP2OSではイントロン3のスプライシングアクセプターAG__ーがAC__ーに点突然変異し、スプライシング異常がみつかった。しかも、AG__ー→AC__ー変異で新らしい制限酵素部位ができるので、この異常をサザンブロット解析で容易に調べることができる。その結果、20例の日本人A群XP患者のうち、19例がこの変異をもつことがわかつた。しかも、19例中16例は2つの対立遺伝子ともこの変異をもっていた。XP39OSではノザンブロット解析で正常のXPACmRNAが認められたが、cDNAの塩基配列の解析より、C__ーGA→T__ーGAのノンセンス突熱変異がホモで見つかった。そのため、短い(約80%長)XPAC蛋白がこの患者で生成されていることが予想された。XPACcDNAをT7ファージプロモーターを使用し、大腸菌内で大量生産させた。それをウサギに免疫し、XPAC蛋白に対するポリクローナル抗体を得た。蛍光抗体法で正常ヒト細胞を染色すると核が特異的に染色された。XP2OS細胞では核は染色されず、XPAC蛋白は生成されていないことがわかった。免疫沈降法では正常ヒト細胞で40ー42KDaのバンドが検出されたが、XP2OS細胞では認められなかった。
表層微小管機能を制御するシグナル伝達系

phs1-1半優性変異株をEMS突然変異処理して得られた複数のextragenicサプレッサー系統のうち、野生型形質への復帰程度が強いものから順にマッピングを試みたが、一群の系統については通常のメンデル遺伝様式を示さず、通常の方法ではマッピングができなかった。他の系統については、チューブリンのミスセンス変異であることが判明した。全長PHS1(野生型とphs1-1変異型)をbaitとして用いてアラビドプシスcDNAライブラリーをスクリーニングしたが、ポジティブなクローンは得られなかった。PHS1の脱リン酸化活性に必須のアミノ酸残基を変化させて植物体で発現させると、ドミナント・ネガティブ的に表層微小管を強力に脱重合させることを見出した。この効果はPHS1に特異的であり、アラビドプシスの他の4種のMAPKフォスファターゼの変異型を同様に発現させても、微小管に影響はなかった。また、PHS1は積極的な機構で細胞質に保持されており、この細胞質保持には脱リン酸化活性ドメインを含まないC末端部分が必要充分であった。恐らく、PHS1は細胞質で微小管関連因子を脱リン酸化しているものと考えられる。一方、PHS1の下流リン酸化因子の検索の程で、βチューブリンのセリン172がリン酸化されること、CDKがin vitroでこのリン酸化を触媒すること、アラビドプシスのTON2 PP2Aフォスファターゼ変異株ではこの部位をリン酸化されたβチューブリンが顕著に増大していることを見出した。<MAPKリン酸化経路>(1)phs1-1サプレッサー変異株の原因遺伝子のクローニング複数のextragenicサプレッサー系統のうち、野生型形質への復帰程度が強いものから順にマッピングを試みたが、一群の系統については通常のメンデル遺伝様式を示さず、通常の方法ではマッピングができなかった。(2)酵母2ハイブリッド(Y2H)法によるPHS1相互作用分子の同定全長PHS1(野生型とphs1-1変異型)をbaitとして用いてアラビドプシスcDNAライブラリーをスクリーニングしたが、ポジティブなクローンは得られなかった。(3)リン酸化プロテオミクスによるPHS1下流因子の検索phs1-1変異株の根端部位においてリン酸化状態が野生型と異なるタンパク質をリン酸化蛋白質の濃縮後、二次元電気泳動により調べ、一部の候補蛋白質をMS分析により同定した。(1)恒常的活性化型Ropを用いた下流微小管制御因子の変異株スクリーニング根の伸長領域や暗所胚軸で特異的に発現するプロモーターを用いてCA-Rop2を細胞特異的に発現させ、伸長する表皮細胞でねじれや肥大などの微小管異常形質を示す選抜系統を確立した。(2)微小管に局在するRopGEFの検索アラビドプシスRopGEFを代表するRopGEFのcDNAをストックセンターから入手、またはPCRによりクローニングした。CaMV35S::RopGEF-GFP発現ベクターを作製し、形質転換アラビドプシス系統を作製した。<MAPKリン酸化経路>PHS1の脱リン酸化活性に必須のアミノ酸残基を変化させて植物体で発現させると、ドミナント・ネガティブ的に表層微小管を強力に脱重合させることを見出した。また、PHS1は積極的な機構で細胞質に保持されており、この細胞質保持には脱リン酸化活性ドメインを含むC末端部分が必要充分であった。

一方、PHS1の下流リン酸化因子の検索の過程で、βチューブリンのセリン172がリン酸化されること、CDKがin vitroでこのリン酸化を触媒すること、アラビドプシスのTON2 PP2Aフォスファターゼ変異株ではこの部位をリン酸化されたβチューブリンが顕著に増大していることを見出した。アラビドプシスRopGEF-YFPを恒常的に発現する形質転換アラビドプシス系統を逐次作製中である。その中で、RopGEF9を発現させた表皮細胞はネック領域の微小管形成が阻害され、ジグゾーパズル様の細胞が丸みを帯びた細胞形態に変化した。また、根毛分岐が異常であった。これらの表現形はRopGEF9が下流のRopを活性化し、微小管構築に影響を与えていることを示唆している。
腹部大動脈瘤の病態形成における好中球細胞外トラップの役割解明と治療への応用

好中球は、好中球細胞外トラップ(Neutrophil extracellular traps: NETs)とよばれる網目状の構造物を形成し、効率よく細菌を捕捉して分解除去することが知られている。NETsは感染防御に有効である一方、本来細胞内にあるべき成分を細胞外に放出するため、自身の組織を攻撃する、あるいはそれ自体が自然免疫系に対する内因性リガンドとして作用し、炎症を増強させている可能性が考えられる。本研究では腹部大動脈瘤(AAA)において、好中球がAAAの病態形成に重要な役割を果たしており、AAAにおけるNETsの役割を検討した。Apo EノックアウトマウスのAAAモデルにおいてAAA病変の好中球浸潤部位にNETsを認め、AAAの病変部に集積する好中球がNETsを介して炎症反応を増悪させた。好中球にNETs産生をin vitroで誘導し、NETsの構成成分であるDNAやエラスターゼ、ヒストンがToll様受容体(TLR)を介して自然免疫を活性化することを明らかにした。DNA分解酵素を腹腔内投与するとin vivoでNETs形成が抑制されることが報告されており、DNA分解酵素によるNETs阻害によりAAAの炎症反応は抑制され、瘤径の拡大進行の抑制と生存率が改善した。本研究遂行によりAAAの病態形成にNETsの関与が明らかにされて、NETsを標的とする新規治療法開発への基礎的研究となることが期待される。平成28年度の目標は、1マウス腹部大動脈瘤(AAA)モデルにおける好中球細胞外トラップ(NETs)形成と炎症反応の証明、2NETsが自然免疫活性化を介し炎症を惹起するメカニズムの証明を行なう事である。1ApoEノックアウト(KO)マウスへのAngiotensin-IIを4週間持続投与する浸透圧ポンプを背部皮下に埋植した施術4週後に採材し、AAAモデルを作製し、AAA組織標本を作製した。細胞外に放出されたDNADNA網はSYTO13により染色し、その他、抗ヒストン蛋白抗体・抗好中球エラスターゼ・DAPI染色を組合せ、蛍光顕微鏡により観察したところ、AAA組織に好中球の浸潤部位に一致してNETsの産生を認めた。核の破壊を伴う独特の細胞死(NETosis)が惹起された好中球と、自己のDNAと抗菌性タンパク質を成分とする網目状の構造物(NETs)の形成を確認した。2マウスの脾臓から分離した好中球にPMA刺激を加えてNETs産生を誘導し、同様に分離してきた樹状細胞またはマクロファージと共培養し、それらの細胞の活性化を培養上清中のサイトカイン産生量(IL-1β、IL-6、TNF-α)をELISA法で、細胞の活性化表面マーカー(CD80、CD86、ICAM-1)の発現をflow cytometryで評価し、どのような経路でNETsが自然免疫を活性化させているかを検討中である。また、樹状細胞やマクロファージにおける各種TLRをsiRNAによるノックダウン、あるいは中和抗体を用いて機能を欠失させ、どのような経路でNETsが自然免疫を活性化させているかを検討していく。ApoEノックアウト(KO)マウスへのAngiotensin-IIを4週間持続投与によるAAAモデルを作製し、AAA組織に好中球の浸潤部位に一致してNETsの産生を認めた。NETsが自然免疫活性化を介し炎症を惹起するメカニズムの証明を行なう予定であったが、どのような経路でNETsが自然免疫を活性化させているかを検討中である。平成29年度の目標は、1NETsが自然免疫活性化を介し炎症を惹起するメカニズムの証明を行なうこと2NETs形成不全によるAAAの炎症や瘤径の拡大進行に対する影響を明らかにすることである。1マウスの脾臓から分離した好中球にPMA刺激を加えてNETs産生を誘導し、同様に分離してきた樹状細胞またはマクロファージと共培養し、それらの細胞の活性化を培養上清中のサイトカイン産生量(IL-1β、IL-6、TNF-α)をELISA法で、細胞の活性化表面マーカー(CD80、CD86、ICAM-1)の発現をflow cytometryで評価し、どのような経路でNETsが自然免疫を活性化させているかを検討した。IL-1β、IL-6、TNF-αなどのサイトカインの上昇、CD80、CD86、ICAM-1の増加がみられた。また、樹状細胞やマクロファージにおける各種TLRをsiRNAによるノックダウン、あるいは中和抗体を用いて機能を欠失させ、どのような経路でNETsが自然免疫を活性化させているかを検討した。ノックダウンのターゲットが生体内の樹状細胞・マクロファージであるため、各種TLRに対するsiRNAによるノックダウン効果が十分に得られなかった。2好中球エラスターゼは好中球内でヒストンを分解し、クロマチン凝集を促進することでNETs産生に重要な働きを示し、好中球エラスターゼ欠損マウス(Elane遺伝子欠損マウス)はNETsを産生しないことが報告されている。そこでElane遺伝子欠損マウスとApoE遺伝子欠損マウスのElane/ApoEダブルノックアウト(DKO)マウスを作製し、Elane/ApoE DKOとApoE KOマウスにAngiotensin-IIを4週間持続投与しAAAを作製し、Elane/ApoE DKOマウスは炎症が抑制されることを証明する検討を行っている。ノックダウンのターゲットが生体内の樹状細胞・マクロファージであるため、各種TLRに対するsiRNAによるノックダウン効果が得られにくいため、TLR2・TLR4・TLR9の各KOマウスから細胞を採取して使用を行なって実験をしている。

好中球は、好中球細胞外トラップ(Neutrophil extracellular traps: NETs)とよばれる網目状の構造物を形成し、効率よく細菌を捕捉して分解除去することが知られている。NETsは感染防御に有効である一方、本来細胞内にあるべき成分を細胞外に放出するため、自身の組織を攻撃する、あるいはそれ自体が自然免疫系に対する内因性リガンドとして作用し、炎症を増強させている可能性が考えられる。本研究では腹部大動脈瘤(AAA)において、好中球がAAAの病態形成に重要な役割を果たしており、AAAにおけるNETsの役割を検討した。Apo EノックアウトマウスのAAAモデルにおいてAAA病変の好中球浸潤部位にNETsを認め、AAAの病変部に集積する好中球がNETsを介して炎症反応を増悪させた。好中球にNETs産生をin vitroで誘導し、NETsの構成成分であるDNAやエラスターゼ、ヒストンがToll様受容体(TLR)を介して自然免疫を活性化することを明らかにした。DNA分解酵素を腹腔内投与するとin vivoでNETs形成が抑制されることが報告されており、DNA分解酵素によるNETs阻害によりAAAの炎症反応は抑制され、瘤径の拡大進行の抑制と生存率が改善した。本研究遂行によりAAAの病態形成にNETsの関与が明らかにされて、NETsを標的とする新規治療法開発への基礎的研究となることが期待される。DNA分解酵素を腹腔内投与するとin vivoでNETs形成が抑制されることが報告されている。DNA分解酵素によるNETs阻害によりAAAの炎症反応は抑制され、瘤径の拡大進行の抑制と生存率が改善することを示し、NETsをAAAに対する新規の抗炎症薬のターゲットとしての可能性を探る。本年度に予定した実験が終了しなかったため、次年度に行なうために繰り越しました。
NETosisを介した歯周炎症の病態解明と治療戦略の開発

好中球は、活性化に伴いネット状のDNAを放出する。これは細胞死の結果であるが、核の凝集やDNAの断片化がおこらず、核膜と細胞膜の崩壊を伴うという特徴を有することから、アポトーシスやネクローシスと区別してExtracellular trap cell death (ETosis)と呼ばれる。この細胞死は重要な自然免疫機構である一方、適切にETosisをコントロールすることは炎症疾患の治療戦略になっていくと考えられる。歯周炎は中高年層の70%以上が罹患している口腔常在菌による慢性炎症疾患であり、脳血管障害や糖尿病をはじめ様々な疾患との関連から、その制御が重要視される。また、近年では、ビスフォスフォネート製剤や抗RANKL抗体製剤などの骨修飾薬や分子標的薬による顎骨壊死の報告が多数散見する。本研究では、歯周炎をはじめとした歯性感染症の病態形成における好中球のETosis (Neutrophil ETosis)の関与を明らかにし、新しい治療戦略の提唱を目指すことである。臨床サンプルを用いて、炎症局所におけるNETsの局在と性状を評価、ヒト末梢血分離好中球を用いて、好中球のETosisの誘導因子、メカニズムの解明と分離好中球から誘導させたNETsによる各種培養細胞への影響について検討。歯周炎や顎骨骨髄炎等の歯性感染症患者の臨床検体を用いた検討を行っているが、サンプルの保存や処理条件の設定、実験プロトコールはある程度確立した。グラム陰性菌の構成成分LPSやIL-1、IL-8、TNF-αなどの炎症性サイトカインとNETosisとの関係を検討。ETosisを誘導させた好中球を用いて破骨細胞や骨芽細胞、線維芽細胞などの培養細胞との共培養を行い、ETosisによって産生される液性因子、遊離顆粒やDNAなどによる影響について、ELISA法により測定し、現在解析中である。本研究では、歯周炎をはじめとした歯性感染症の病態形成における好中球のETosis (Neutrophil ETosis; NETosis)の関与を明らかにし、新しい治療戦略の提唱を目指すことである。研究計画は、臨床サンプルを用いて、炎症局所におけるNETsの局在と性状を評価、ヒト末梢血分離好中球を用いて、口腔内における好中球のETosisの誘導因子、メカニズムの解明と分離好中球から誘導させたNETsによる各種培養細胞への影響について検討することである。臨床サンプルの検討に関しては、保存や処理条件の検討を行っているが、サンプル数不足により、進達状況はやや遅れている。ヒト末梢血分離好中球に関しては、末梢血からの好中球分離にはすでに手技は確立している。これまでの好酸球での研究を基盤として、好中球と好酸球のETosisの差異について、引き続き検討を進めていく予定である。歯周炎や顎骨骨髄炎等の歯性感染症患者の臨床検体を用いた検討を行っているが、適切な対象症例の不足により、サンプルの保存や処理条件の設定段階にとどまっている。また、細胞株を用いたvitro研究に関しては、細胞株の準備や立ち上げに想定外に時間を要している。ヒト末梢血分離好中球の分離を含め、実験プロトコールはある程度確立している。グラム陰性菌の構成成分LPSやIL-

1、IL-8、TNF-αなどの炎症性サイトカインとNETosisとの関係を検討。ETosisを誘導させた好中球を用いて破骨細胞や骨芽細胞、線維芽細胞などの培養細胞との共培養を行い、ETosisによって産生される液性因子、遊離顆粒やDNAなどによる影響について、ELISA法により測定し、現在解析中である。当初の計画通り、臨床サンプルと細胞株の2方面からの研究を並行して行う計画である。組織や分泌液、バイオフィルム中の好中球の形態は免疫蛍光染色(抗Histon抗体)、共焦点顕微鏡を用いて、検討を行う。計画通りNETsの評価ができない場合は、走査型電子顕微鏡、透過型電子顕微鏡により検討を行う。vitroの検討では、グラム陰性菌の構成成分LPSやIL-1、IL-8、TNF-αなどの炎症性サイトカインとNETosisとの関係を検討する。ETosisを誘導させた好中球を用いて破骨細胞や骨芽細胞、線維芽細胞などの培養細胞との共培養を行い、ETosisによって産生される液性因子、遊離顆粒やDNAなどによる影響について、フローサイトメトリーや各種サイトカインについてELISA法により測定する。研究が当初の予定より遅れているため、研究計画書で計上していたELISAキットや各種抗体の購入が次年度に繰り越しになる見込みである。
X線フレームカメラによる軽イオンビーム・ターゲット爆縮過程の高時間分解計測

我が国最大の出力定格を持つ本学設置の大強度パルス軽イオンビーム発生装置"ETIGOーII"(3MV,460kA,1.4TW,50ns,73kJ)を用いて, 1.TW/cm^2程度の高電力密度を達成し, 2.これによりイオンビーム・ターゲット相互作用実験の高時間分解計測技術の確立を目的として実験を行った.1.イオンビームの高電力密度化"プラズマ・フォーカス・ダイオード"(PED)と命名した全く新しい自己磁場絶縁型のダイオードを開発し,これを用いて極めて高い電力密度を達成した.これは,ダイオード電流によって自己磁場を生成して電子を磁気的に絶縁するものである.ラザフォード散乱ピンホールカメラを用いて計測したイオンビームの空間的プロファイルから,ビームエネルギー1.4MeVの時,(1)イオンビームが0.36mm(直径)に収束していること,(2)電力密度は0.2TW/cm^2に達すること(国内最大値),等が判明した.比較的低エネルギーで,この様にイオンビームの大電力密度が達成されたのは極めて意義深い成果であると自負している.2.高時間分解X線フレームカメラの開発MCPーII(Microchannel PlateーImage intensifier)とイメージファイバーを組み合わせて,全く新しい高時間分解X線ピンホールカメラを開発した.これは,ビームをターゲットに照射したとき発生する内殼励起軟X線をプラスチックシンチレーターを経て光学像に変換し,イメージガイドを通してMCPーIIへ伝送し,ここで増倍してカメラで撮影するものである.本装置の特色は, (1)イメージファイバーを使用したので,ピンホールカメラ部と撮影部が分離出来,制動硬X線の影響が低減され, 2)MCPーIIを短パルス駆動することによって10nsの高時間分解能が得られたことである.本システムにより上記PFDからの高収束イオンビームをアルミニウムに照射した時に生成されるK_a線を計測し,明瞭なX線像を得た.我が国最大の出力定格を持つ本学設置の大強度パルス軽イオンビーム発生装置"ETIGOーII"(3MV,460kA,1.4TW,50ns,73kJ)を用いて, 1.TW/cm^2程度の高電力密度を達成し, 2.これによりイオンビーム・ターゲット相互作用実験の高時間分解計測技術の確立を目的として実験を行った.1.イオンビームの高電力密度化"プラズマ・フォーカス・ダイオード"(PED)と命名した全く新しい自己磁場絶縁型のダイオードを開発し,これを用いて極めて高い電力密度を達成した.これは,ダイオード電流によって自己磁場を生成して電子を磁気的に絶縁するものである.ラザフォード散乱ピンホールカメラを用いて計測したイオンビームの空間的プロファイルから,ビームエネルギー1.4MeVの時,(1)イオンビームが0.36mm(直径)に収束していること,(2)電力密度は0.2TW/cm^2に達すること(国内最大値),等が判明した.比較的低エネルギーで,この様にイオンビームの大電力密度が達成されたのは極めて意義深い成果であると自負している.2.高時間分解X線フレームカメラの開発MCPーII(Microchannel PlateーImage intensifier)とイメージファイバーを組み合わせて,全く新しい高時間分解X線ピンホールカメラを開発した.これは,ビームをターゲットに照射したとき発生する内殼励起軟X線をプラスチックシンチレーターを経て光学像に変換し,イメージガイドを通してMCPーIIへ伝送し,ここで増倍してカメラで撮影するものである.本装置の特色は, (1)イメージファイバーを使用したので,ピンホールカメラ部と撮影部が分離出来,制動硬X線の影響が低減され, 2)MCPーIIを短パルス駆動することによって10nsの高時間分解能が得られたことである.本システムにより上記PFDからの高収束イオンビームをアルミニウムに照射した時に生成されるK_a線を計測し,明瞭なX線像を得た.
農業後継者問題への集落の対応

本研究は、農業後継者不足という問題について、集落がいかなる対応をしているのかという点の解明を目指していた。山形県庄内地方を主たる対象地として、自治体や農協での資料収集とインタヴュー、酒田市の北平田地区および鶴岡市京田地区の農家を主たる対象とした数次に渡る聴き取り調査を行った。その結果、次のことが分かった。庄内地方においては、むろん全体として農業後継者の不足は著しいのであるが、海岸砂丘部や丘陵地の畑作・果樹地帯では比較的若い後継者が就農している事例が多くみられる。しかし北平田・京田といった平野部の水稲単作地方では、若手の農業後継者の不在が顕著であった。その理由としては、稲作農業の将来性についての不安がもっとも大きく、ついで機械化の進行により稲作自体にあまり人手がかからず、規模拡大しない限り現在就農している中高年層で事足りているという点も大きい。いずれにせよ、庄内地方の稲作農民は、低米価・減反政策・自由化という稲作をとりまく厳しい環境の中で、現状維持的に農業を継続しつつ、なかなか自信を持って後継者を育成しバトンタッチする意欲をもてないでいる。そこにおいて集落は、受委託を可能にする人間関係形式の枠組みという役割を果たすことで後継者不足を補完するのみで、現状では後継者の確保や育成に積極的に関わることは少ない。なお、比較対象のために調査を行った新潟県柿崎町では、農業後継者層の有志が「いぶきの会」という団体を結成し、生産組織化するとともに、町内の農外就労している農業出身の青年たちをも含めて仲間作りを行い、集落との関係も強めている。今後の展開が注目される。
顆粒球の増殖、分化の分子機構

好中球は多能性幹細胞から、種々の中間段階の細胞を経て生成される。G-CSF(顆粒球コロニー刺激因子)は、この好中球の増殖と分化を調節する因子であり、その前駆細胞に作用し、種々の遺伝子発現を誘導させることにより、細胞を増殖、分化させる。本研究はG-CSF受容体cDNA、骨髄性白血病細胞株などを用いて、好中球の増殖、分化系を再構築することを目的とした。単離したG-CSF受容体をマウス骨髄性白血病細胞FDC-P1やL-GMに導入したところ、両者ともG-CSFに応答し、増殖した。そして、G-CSF受容体とGH(growth hormone)受容体のキメラを発現する細胞の解析から、G-CSF受容体は2量体として機能することが示された。ところで、L-GM細胞では、G-CSFとの培養後、5日目から増殖能は低下し、核の分葉など好中球特異的な形態変化が観察されたのに対し、FDC-P1では長期にG-CSFにより増殖した。この結果は、G-CSF受容体は、好中球への増殖、分化両者のシグナルを伝達する能力があること、ある細胞ではその両者のシグナル系が備わっているが他の細胞では備わっていないことを示している。ついで、G-CSF受容体に種々の変異を導入し、増殖シグナルには、膜貫通領域より約80アミノ酸のみで十分であるのに対し、分化のシグナルには受容体の細胞質領域全体が必須であることを示した。ところで、好中球の分化過程では、種々の好中球特異的酵素の遺伝子発現が誘導される。そこで、ミエロペルオキシダーゼ(MPO)に注目し、そのプロモーター領域を解析した。その結果、G-CSFに応答して、転写を誘導するエレメントが同定され、この領域に結合する二種の転写因子の存在が認められた。また、G-CSF受容体からのシグナル伝達系には種々のチロシンキナーゼの関与していることも示唆された。好中球は,白血球の大きな分画を占める血球細胞であり,骨髄に存在する多能性幹細胞から由来する。顆粒球コロニー刺激因子(G-CSF)は,好中球前駆細胞に作用し,その増殖と分化を特異的に促進するサイトカインである。G-CSFによる増殖や分化のシグナルは,好中球前駆細胞上に存在するG-CSF受容体を介して細胞へ伝達される。私達はこれまでにG-CSF,G-CSF受容体の遺伝子を単離し,その構造を解析した。本研究では,これら単離したG-CSF,G-CSF受容体を用いて好中球の増殖と分化を再構成し,そのシグナル伝達系を解析することを目的とした。まず,G-CSF受容体cDNAをマウスIL-3依存骨髄性白血病細胞に導入したところ,この細胞はIL-3非存在下,G-CSFに依存して増殖した。この際,好中球酵素であるミエロペルオキシダーゼや白血球エラスターゼmRNAの発現も誘導され,G-CSF受容体には骨髄性白血病細胞の増殖ばかりでなく,分化をも誘導する作用が存在することが示された。この分化誘導作用は,G-CSF受容体に特異的であり,GM-CSFやIL-3受容体にはその作用はなく,むしろG-CSFによる分化のシグナルを阻害した。ついでG-

CSF受容体に種々の変異を導入することにより,その増殖のシグナルは膜貫通領域直下の約75アミノ酸残基が,分化のシグナルはC-末端側約100アミノ酸の領域が必須であることが示された。ついで,G-CSFによるタンパク質のチロシンリン酸化を検討したところ,G-CSF刺激数分後から,G-CSF受容体ばかりでなく,IL-3受容体beta-鎖のチロシンリン酸化も観察された。このようなcross-phosphorylationは,G-CSFに特異的であり,IL-3受容体を介してG-CSF受容体がリン酸化されることはなかった。今後は,G-CSFにより活性化されるチロシンキナーゼを同定するとともに,その活性化機構,及びその標的タンパク質を同定する必要があろう。好中球は多能性幹細胞から、種々の中間段階の細胞を経て生成される。G-CSF(顆粒球コロニー刺激因子)は、この好中球の増殖と分化を調節する因子であり、その前駆細胞に作用し、種々の遺伝子発現を誘導させることにより、細胞を増殖、分化させる。本研究はG-CSF受容体cDNA、骨髄性白血病細胞株などを用いて、好中球の増殖、分化系を再構築することを目的とした。本年度は以下のような成果が得られた。単離したG-CSF受容体をマウス骨髄性白血病細胞FDC-P1やL-GMに導入したところ、両者ともG-CSFに応答し、増殖した。しかし、L-GM細胞では、G-CSFとの培養後、5日目から増殖能は低下し、核の分葉など好中球特異的な形態変化が観察されたのに対し、FDC-P1では長期にG-CSFにより増殖した。この結果は、G-CSF受容体は、好中球への増殖、分化両者のシグナルを伝達する能力があること、ある細胞(L-GM)ではその両者のシグナル系が備わっているが他の細胞(FDC-P1)では備わっていないことを示している。ついで、G-CSF受容体に種々の変異を導入し、そのシグナル伝達能力を検討した。その結果、増殖シグナルには、膜貫通領域より約80アミノ酸のみで十分であるのに対し、分化のシグナルには受容体の細胞質領域全体が必須であった。ところで、好中球の分化過程では、種々の好中球特異的酵素の遺伝子発現が誘導される。そこで、その一つの酵素であるミエロペルオキシダーゼ(MPO)に注目し、そのプロモータ領域を解析した。その結果、MPO遺伝子の転写開始点より約1kb上流に、G-CSFに応答して、転写を誘導するエレメントが同定された。この領域には、骨髄性細胞にのみ存在する転写因子と、種々の細胞で普遍的に存在する因子、二種の転写因子の存在が認められた。前者はG-CSFの刺激により消滅することから負の転写因子、後者は正の転写因子と考えられる。
ファジィ関係式の理論および応用研究

ファジィ関係式に基づいた画像圧縮・再構成法(ICF)の性能向上および応用研究として3つの研究を展開した。また、ICF拡張のための基盤技術に関する研究も展開した。1.YUV色空間をICFに適用し、再構成画像品質に影響の少ないUV空間の情報量を削減することで効率的な画像圧縮・再構成を実現した。UV空間の効率的な圧縮のために、不変的な符号器設計指標「ファジィ集合のオーバラップレベル」を提案した。(国際会議ISIS2002およびFSKD2002において成果を発表)2.ICFを利用した電子透かし技術の開発を展開した。透かしの埋め込み強度と再構成画像の劣化の対応関係、およびファジィ関係式の可解性と透かしの埋め込み強度との対応関係を明らかにした。(国際会議Fuzz-IEEE 2002において成果を発表)3.電子割り印(画像を用いた認証技術)を、ファジィ関係分割最適化問題として定式化、およびその高速近似解法を提案した。ファジィ関係理論におけるSchein Rankと認証精度との対応関係を調査し、Schein Rankが高いほど認証精度が向上することを明らかにした。(国際会議RASC2002において成果を発表。国際論文誌Soft Computingに論文を投稿中)4.ICFを動画像圧縮・再構成に拡張するために、非一様分布型符号器の設計手法を開発した。本研究の成果をまとめたものを、各種国際会議(ICNNSC2002、InTech/VJFuzzy'2002)等の基調講演および招待講演において報告した。
薬物輸送蛋白質の発現からみた薬物排泄の肝腎臓器相関の解明

1)閉塞性胆汁うっ滞(OJ)時におけるABCトランスポーターの発現の臓器相関:ラットに胆管結紮を行い経時的な血清生化学検査および肝、腎、小腸におけるABC transporterの発現を観察した。MRP2の発現は肝において1日目から低下したが、腎においては1日目には上昇し、3日目以降に低下した。小腸においては7日目において発現は著増した。MRP3の発現は肝において著増したが腎、小腸においては有意は変動はみなかった。BSEPは肝において有意は変動はみなかった。MDR1bは肝において発現増加を見なかった。OJ群の血清胆汁酸(BA)は1日目に上昇したが、3日目以降には1日目に比して低下した。肝臓におけるFxr,Shp,Lrh-1,Pxr,Carの発現は変化しなかったが、小腸においては、Shp発現は低下した。OJにより尿へのpara-aminohippurate(PAH)排泄およびBA排泄は著増しており、3日目以降のBA濃度減少は腎からのBA排泄増加によると考えられているが、本検討における小腸MRP2発現の増加は小腸におけるBA排泄も寄与している可能性がある。2)肝内胆汁うっ滞時におけるABC transporterの発現の臓器相関:肝内胆汁うっ滞モデルはラットにethinylestradiol(EE)投与を行った群(EE群)、EE投与に加えdiosgenin投与を行った群(DE群)により作成した。血清生化学パラメーター、胆汁中へのビリルビン,BA排泄により、DE群はEE群に比して胆汁うっ滞の程度は増強されている事が明かとなった。MRP2の発現は肝、小腸においてEE群、DE群ともcontrolに比して有意差はなかった。結紮1日目から低下したが、MRP3の発現は肝においてEE群、DE群とも著増しており、小腸においても両群とも軽度増加していた。MDR2は肝臓においてDE群に、おいて発現増加を見た。3)まとめ:胆汁うっ滞時には尿へのPAH排泄およびBA排泄は著増しており、血清BA濃度減少は腎からのBA排泄増加によると考えられているが、小腸MRP2発現の増加は小腸におけるBAを含む有機陰イオン排泄も寄与している可能性を示唆している。肝病態時の薬物代謝の臓器相関を明らかにする為、閉塞性胆汁うっ滞時および肝内胆汁うっ滞時におけるABC transporterの発現の変動を研究した(なお計画書段階では肝臓、腎臓、における検討を行うとしたが、小腸のABCトランスポーターの発現に関しても併せて検討した)。1)閉塞性胆汁うっ滞(OJ)時における肝臓、腎臓、小腸のABCトランスポーターの発現ラットに胆管結紮を行い経時的な血清生化学検査および肝臓、腎臓、小腸におけるABC transporterのmRNA発現を観察した。MRP2の発現は肝臓において結紮1日目から低下した(-32%)が、腎臓においては結紮1日目には上昇し、3日目以降に低下した。小腸においては結紮7日目において発現は著増した(+222%)。

MRP3の発現は肝臓において著増した(結紮7日目には+508%)が、腎臓、小腸においては有意は変動はみなかった。Bile salt export pump (BSEP)は肝臓において有意は変動はみなかった。MDR2は肝臓において発現増加を見なかった。2)肝内胆汁うっ滞時における肝臓、小腸のABC transporterの発現OJ群の血清胆汁酸は結紮1日目に上昇したが、3日目以降には結紮1日目に比して低下した。3日目以降の胆汁酸濃度減少は腎臓からのbile acid排泄増加によると考えられているが、本検討における小腸MRP2発現の増加は小腸における胆汁酸排泄も寄与している可能性を示唆している。1)閉塞性胆汁うっ滞(OJ)時におけるABCトランスポーターの発現の臓器相関:ラットに胆管結紮を行い経時的な血清生化学検査および肝、腎、小腸におけるABC transporterの発現を観察した。MRP2の発現は肝において1日目から低下したが、腎においては1日目には上昇し、3日目以降に低下した。小腸においては7日目において発現は著増した。MRP3の発現は肝において著増したが腎、小腸においては有意は変動はみなかった。BSEPは肝において有意は変動はみなかった。MDR1bは肝において発現増加を見なかった。OJ群の血清胆汁酸(BA)は1日目に上昇したが、3日目以降には1日目に比して低下した。肝臓におけるFxr,Shp,Lrh-1,Pxr,Carの発現は変化しなかったが、小腸においては、Shp発現は低下した。OJにより尿へのpara-aminohippurate(PAH)排泄およびBA排泄は著増しており、3日目以降のBA濃度減少は腎からのBA排泄増加によると考えられているが、本検討における小腸MRP2発現の増加は小腸におけるBA排泄も寄与している可能性がある。2)肝内胆汁うっ滞時におけるABC transporterの発現の臓器相関:肝内胆汁うっ滞モデルはラットにethinylestradiol(EE)投与を行った群(EE群)、EE投与に加えdiosgenin投与を行った群(DE群)により作成した。血清生化学パラメーター、胆汁中へのビリルビン,BA排泄により、DE群はEE群に比して胆汁うっ滞の程度は増強されている事が明かとなった。MRP2の発現は肝、小腸においてEE群、DE群ともcontrolに比して有意差はなかった。結紮1日目から低下したが、MRP3の発現は肝においてEE群、DE群とも著増しており、小腸においても両群とも軽度増加していた。MDR2は肝臓においてDE群において発現増加を見た。3)まとめ:胆汁うっ滞時には尿へのPAH排泄およびBA排泄は著増しており、血清BA濃度減少は腎からのBA排泄増加によると考えられているが、小腸MRP2発現の増加は小腸におけるBAを含む有機陰イオン排泄も寄与している可能性を示唆している。
市民性における人権意識の涵養に資するサービス・ラーニングモデル構築に関する研究

本研究の目的は、人権意識の涵養に特化したサービス・ラーニングモデルを構築することである。その成果を活用し、将来的には市民性(シティズンシップ)の資質能力の項目ごとに整理されたもモデル集(プロジェクトモデル)を作成するパイロットプログラムとして位置付ている。2018年度においては、九州共立大学の学生ボランティアが、福岡県岡垣町の小学校5年生及び中学校2年生のすべての児童生徒を対象に人権意識調査を実施し、その結果を分析して報告書にまとめた。本研究では学生のサービス・ラーニング(社会貢献学習)の活動において、人権教育に関するボランティアに特化した場合の学習効果を検証するため、人権関係以外の内容で実施した他のサービス・ラーニングの学習効果との比較検討をアンケート調査等で実施した。本研究では、一般的な市民性の資質項目に関する学習効果の検証だけでなく、人権意識を「認識」と「行動意図」に整理し、それぞれに6つの視点(生命尊重、自己認識、協調協働、労働観、科学的認識、国際理解)で学生の学習効果を検証している。特に人権意識に関する資質能力について、人権関係以外のサービス・ラーニングの参加学生と比較して人権意識に関する学習効果が顕著に表れている資質項目がみられた。これらの資質項目と人権関係のサービス・ラーニングの具体的活動内容の関係について、例えばサービス・ラーニング日誌やインタビュー、参与観察等を通じて検証して明らかにした。2018年年度においては、計画していた人権意識調査(アンケート調査の作成を含む)の実施、分析報告書の作成を完了し、その活動のプロセスの中で人権意識に涵養をアンケート調査等で検証した(比較対象のサービス・ラーニングとの検証を含む)。2019年度は、分析報告書の中で人権意識に課題があると考えられる児童生徒やクラスの改善として学習指導案の作成と授業実践をする予定である。現在、福岡県岡垣町教育委員会との協議で、2019年10月に小学校で九州共立大学の学生が授業実践することで話を進めている。2019年度においては、2018年度に作成した人権意識調査に基づく分析報告書をもとに、その改善に資する教材を開発し提供する。その際、人権意識の6つの視点(生命尊重、自己認識、協調協働、労働観、科学的認識、国際理解)に関して学習指導案及び資料等を作成する。また作成した学習指導案を活用して、実際に学生ボランティアが福岡県岡垣町の小学校で人権教育の授業実践をする予定である。以上の活動を通じて、人権教育の涵養に特化したサービス・ラーニングの学習効果の検証をさらに進めたい。
Parkinとミトコンドリア機能不全に着目した慢性痛の新規治療戦略

ミトコンドリア機能不全は活性酸素の蓄積やインフラマソームの活性化により慢性疾患を引き起こす。Parkinはマイトファジーを制御して老朽化ミトコンドリアを除去し、ミトコンドリア機能の維持に働くことが知られているが、ミトコンドリア機能不全と慢性痛の関連については知見がない。本研究は、Parkinとミトコンドリア機能不全を標的とした慢性痛治療の妥当性を検証し、有効な慢性痛治療戦略と新たな創薬シーズを提案することを目的とする。本年度はマウス糖尿病モデルを用い、一次知覚神経におけるParkinおよびParkinの発現を制御すると言われるp53を免疫組織化学法とウェスタンブロッティング法を用いて解析した。その結果、モデル動物ではParkinの発現が低下し、p53の発現が増加していた。このことから、p53はParkinの発現を抑制性に制御する可能性が示された。これを証明するため、p53阻害剤ピフィスリンをモデル動物に投与したところParkinの発現低下は抑制された。次に、p53の発現増加が疼痛の発現にあたえる影響を確認するためピフィスリンを投与したモデル動物における痛覚過敏の程度についてピフィスリンを投与していない動物と比較した。その結果、ピフィスリン投与によってモデル動物の痛覚過敏は減弱した。このことから、p53の発現増加がparkinを抑制することで慢性疼痛が発現するメカニズムが明らかとなった。初年度の研究目的についてはほぼ達成することができている。一次知覚神経におけるミトコンドリア機能を定量し、慢性疼痛モデル動物におけるミトコンドリア機能の変化を観察する。ピフィスリンを投与したモデル動物におけるミトコンドリア機能も同時に評価し、慢性疼痛モデル動物におけるミトコンドリア機能とp53-Parkinの機能変化の関連性を明らかにする。
沈み込み帯の流体学：海洋―スラブ―マントル系での塩水の移動と化学組成

1)東北日本弧一ノ目潟火山のレルゾライト捕獲岩には、炭酸塩鉱物と塩水からなる流体包有物が存在し、塩水は3.7±0.8%の塩濃度を持つ。2)マグマと水流体の間の微量成分元素分配のその場観察実験を行った。火山弧の下で海洋プレートからマントルウェッジに加わる超臨界流体は塩素を含み、上昇過程で塩水とメルトに分離することで島弧玄武岩の化学的特徴を説明する仮説を提案した。3)マントルウェッジに塩水をどう運ぶかに制約条件を与えるために、スラブを構成する高圧変成岩中の流体包有物を研究対象とした。特に、蛇紋岩メランジュに含まれるヒスイ輝石岩に注目し、複数の変成帯の岩石中に塩水を含む流体包有物を発見した。今年度は以下の研究成果を得た。一部は論文として公刊し、その他は、学会発表した。今後、論文投稿にこぎつけていきたい。1高温高圧実験によって、高Mg安山岩と水系、堆積岩と水系における臨界終端点の圧力条件を決定した。その結果が沈み込み帯のマグマ生成論に与える意義を考察し、沈み込み帯のマグマ成因論における新しい作業仮説を提案する論文を公刊した。2フィリピンのルソン弧にあるピナツボ火山のマントル捕獲岩の液体包有物の塩濃度と岩石記載を行い、沈み込み帯のマントルウェッジに炭酸ガスを含む塩水が存在することを確認した。塩濃度は海水と同じ程度である。現在、論文を投稿中である。3蛇紋石の高圧相であるアンティゴライトとH2Oを共存させ、高温高圧条件でその場観察を行い、蛇紋岩の脱水分解反応で生成される水流体の化学的性質を解明した。4カムチャッカ(ロシア国)のアヴァチャ火山のマントル捕獲岩に含まれる流体包有物の塩濃度を測定した。その結果を、これまでの研究によりわかっている捕獲岩のマントル交代作用との関連を考察した。5ペリドタイト-水系の高温高圧実験の急冷回収物を電子顕微鏡で観察し、急冷回収組繊のマグマと流体、そして超臨界流体の化学組成を決定した。その結果、圧力が高くなるに従い、マグマと水流体中に含まれる珪酸塩成分の化学組成が変化していることを初めて突き止めた。26年度は2種類の研究において次の成果を得ることができた。1流体包有物に関して。東北日本弧の背弧側に位置する秋田県男鹿市の一ノ目潟火山に産出するマントルレルゾライト捕獲岩を観察した。その結果、炭酸塩鉱物と塩水からなる流体包有物の存在をラマン分光法とマイクロサーモメトリー法により確認した。塩水は3.7%プラスマイナス0.8%の塩濃度を持つことがわかった。結果は、熊谷ほかの著者によって雑誌に出版した。2高温度高圧力実験に関して。マグマと水流体の間の微量成分元素の分配を知るためのその場観察実験に成功した。実験はフランス人研究者の協力のもと、フランスの放射光実験設備で行った。その結果、元素分配に与える圧力の効果を理解したほか、マグマと共存する水流体の塩濃度が分配に与える影響を見積もった。沈み込み帯の火山弧の直下ではスラブから超臨界流体がマントルウェッジに加わると考えているが、その超臨界流体には塩素が含まれていて、水流体とマグマに分離する際に、水流体には塩素に加え鉛などのイオン半径の大きな不適合元素が濃集する可能性があると提案した。そう考えると、沈み込み帯に産出する火山岩の化学組成の特徴である「マグマ(メルト)的要素」と「塩水的要素」を旨く説明することができる。結果は、川本ほかの著者によって雑誌に出版した。マントルウェッジ中の流体包有物で塩水の流体包有物を発見したのみならず、高温度高圧力条件下で元素分配に与える塩濃度の影響を理解することに成功した。さらには、高圧変成岩中の流体包有物中に塩水を発見し、その塩濃度は海水に似ていることを示した。本研究の当初目標は前年度までにほぼ終了したので、本年度はスラブ内の流体の塩濃度を研究対象とした。前年度まで、マントルウェッジの岩石に塩水と炭酸塩鉱物からなる流体包有物を発見し、記載、報告していた。それらは、これまでに例のない報告であった。また、高温度高圧力実験を行なうことによって、沈み込み帯のマントルウェッジで生成されるマグマには、スラブからの塩水の供給が重要であることを確認するのに成功していた。平成27年度は、マントルウェッジに塩水をどう運ぶかに制約条件を与えるために、スラブを構成する高圧変成岩中の流体包有物を研究対象とした。特に、蛇紋岩メランジュに含まれるヒスイ輝石岩に注目した。その結果、複数の変成帯の岩石中に塩水を含む流体包有物を発見した。結果は、現在投稿準備中である。実は、これまでにも、高圧変成岩中の塩水は珍しくなかった。しかし、幅広い塩濃度を持つ報告が多く、その成因は複雑であると考えられていた。しかし、ヒスイ輝石岩のように単純な岩相で圧力温度履歴も単純と考えられるものは、海水に似た塩濃度の値を持つことが多いことがわかった。これは、スラブ中の含水鉱物は海水とスラブの反応によって形成されることを示していると考えている。平成27年度の発表論文としては、これまでの研究結果を日本語総説でまとめ、また、沈み込み帯の水流体に関する特集号を編集した。

さらに、新しい含水相についての紹介文が2016年5月に印刷される予定である。1)東北日本弧一ノ目潟火山のレルゾライト捕獲岩には、炭酸塩鉱物と塩水からなる流体包有物が存在し、塩水は3.7±0.8%の塩濃度を持つ。2)マグマと水流体の間の微量成分元素分配のその場観察実験を行った。火山弧の下で海洋プレートからマントルウェッジに加わる超臨界流体は塩素を含み、上昇過程で塩水とメルトに分離することで島弧玄武岩の化学的特徴を説明する仮説を提案した。3)マントルウェッジに塩水をどう運ぶかに制約条件を与えるために、スラブを構成する高圧変成岩中の流体包有物を研究対象とした。特に、蛇紋岩メランジュに含まれるヒスイ輝石岩に注目し、複数の変成帯の岩石中に塩水を含む流体包有物を発見した。高温高圧実験の成果に関して1つ論文を公表するのが遅れている。流体包有物の塩濃度分析については、沈み込み帯の変成岩中の観察が進んでいる。計画通り、実験的研究と記載岩石学の両面から、沈み込み帯での塩水の移動過程を研究する。27年度が最終年度であるため、記入しない。固体地球惑星科学流体包有物の塩濃度分析については、共同研究者によるマントルカンラン岩中のデータを公表していきたい。沈み込み帯の変成岩中の分析もすすめて行きたい。全体としては、当初の計画通り進んでいる。マントルウェッジ流体の化学組成に実験や観察から制約条件を与えつつある。カムチャッカの試料採集は相手国の研究者の事情もあり進んでいないが、すでに採集した試料の記載は着々と進展している。使用するラマン分光器の光学系が故障したので、ラマン分光法を用いた実験と流体包有物の記載が滞ってしまった。高温高圧実験での消耗品費が予定よりも低かったために予算が残った。ラマン分光器の光学系を直し、遅れていたラマン分光法を用いた実験と流体包有物の記載を行う。当初の予定通り進める。ロシア国のカムチャッカ半島、アヴァチャ火山への試料採集旅行、ならびに、フランスでの放射光実験のための旅行経費、いずれも年度初めにその年度に実施できるか定かではないが、機会があれば実施する。流体包有物の分析のための旅費に充当することで、より詳細に分析する予定である。外国への試料採集旅行と放射光実験の実施は、共同研究者の事情によりスケジュール通りには進まないため、変更する必要があった。今後、当初の予定通り進めたい。
環境における化学物質の移行尺度としての液-液分配係数の評価と有用性

種々の金属や有機化合物の生物体や環境への移行の機構は単純ではないが脂溶性の非電解質はより疎水的な環境に分配しやすいと考えられる。これまで医薬品の生物体への吸収の目安として1-オクタノールと水間の液一液分配係数が経験的に使われている。本研究では種々の化合物の液一液分配係数を1-オクタノールの他多くの溶媒を用いて測定し、溶液化学的な評価を行うとともにいくつかの化合物については生物体への濃縮と比較した。1.一連の有機化合物、1-クロロアルカン類並びにジクロロアルカン類のヘプタン/水とオクタノール/水間の分配係数を、電子捕獲型検出器付のガスクロマトグラフで測定した。また、スカンジウム、クロム、鉄などのトリス(アセチルアセトナト)錯体の分配係数を吸光光度法あるいは放射性トレーサ法を用いて測定した。一方、高性能液体クロマトグラフィーを用いた新しい分配係数の測定法も開発し、その精度・正確さを確認した。2.オクタノール系とヘプタン系の分配係数の比較から、クロロアルカン類では両者の値が近く、金属錯体ではオクタノール系の方がかなり高くなることを見い出した。scaled particle理論を用いた考察から、クロロアルカン類の分配係数は溶質の空孔形成エネルギーによって支配されており、オクタノールが特異な溶媒ではないことを明らかにした。一方、金属錯体の分配係数は錯体とオクタノールとの相互作用に影響されていることを示した。3.これまでの研究で取り上げたクロロ炭化水素のいくつかについてヘプタン/水及びオクタノール/水系の分配係数をこれらの物質の生物(魚)への濃縮係数と比べると、極めて良い相関関係が見い出された。一方、今後金属やその錯体についても各種の実試料への濃縮係数との比較討論が望まれる。