hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
大都市における事業系一般廃棄物の固形燃料の実用化に関する研究

本研究は資源循環型社会システムを構築する手段の一つとして、廃棄物の固形燃料化による熱エネルギーの有効利用が注目される中で、大都市において事業系一般廃棄物の中で、リサイクルできない可燃物の固形燃料化の可能性と廃棄物の減量効果について検討した。1年目は固形燃料を生産する側の安定供給と品質管理を把握するため、福岡市をモデルに固形燃料の原料となる事業系一般廃棄物の質的・量的調査を実施した。その結果、事業系一般廃棄物中のリサイクルできない可燃物を、固形燃料の原料として確保できる量は1日当たり約75t/日であり、事業系一般廃棄物の1/4が固形燃料の原料として回収可能であった。また、その組成はリサイクルできない雑紙や廃プラスチックを主体とした、固形燃料の原料が確保できることが示唆された。2年目は固形燃料を利用する側の諸条件について検討した。固形燃料の利用施設として、ボイラー等を使用している一般企業や公共施設等へのアンケート調査と固形燃料利用施設へのヒアリングを実施した。固形燃料を燃料として使用する意志がある事業所は5%と極めて少なく、基本的には既存のボイラー施設で固形燃料使用が可能であり、燃焼後の焼却残渣の市町村への受入れが求められていた。一方、固形燃料を利用しない理由として、固形燃料を使用する施設がない点や、施設の改造によるコスト問題,労力と人件費の上昇,工場周辺への気遣い及び固形燃料の保管方法等への懸念があった。以上、大都市での固形燃料化の可能性について検討してきたが、廃棄物を固形燃料化は減量効果が認められるが、固形燃料の需要先の確保には熱エネルギー収支と事業コストバランス等を解決することが必要であった。廃棄物の固形燃料化は大都市において家庭系収集ごみの質的問題から計画が進んでいない。そこで、ごみ質に偏りのある事業系一般廃棄物を対象に、固形燃料化の可能性を検討した。平成10年度は福岡市を対象に、事業系一般廃棄物の中で特にリサイクルできないごみ(紙・プラスチック)を固形燃料の原料と想定し、原料の回収方法として(1)直接焼却施設に持ち込む不特定多数を対象,(2)大量に排出する特定事業所からの回収を対象とした場合の2通りについて、基礎調査を実施しごみの量的・質的な排出特性を検討した結果をまとめた。(1)清掃工場に直接搬入される不特定多数の事業系一般廃棄物の中から、固形燃料の高品質化を想定した場合、運送車と一般車を対象に約34t/日程度が回収可能であった。(2)ホテルやオフィスビル等の事業所(排出量が25t/年以上を対象)から大量に発生する廃棄物の中で、段ボール,新聞紙等のリサイクルごみを回収した後に、排出されるリサイクルできない雑紙を対象した結果、1日当り約41t/日に相当する量が、固形燃料の原料として確保できる可能性が明らかとなった。これらの結果から、(3)福岡市における事業系一般廃棄物の中から固形燃料の原料として確保できる量は、1日当り約75t/日のリサイクルできない紙・プラスチックの確保が可能である事がわかった。また、その組成割合は新聞紙・雑誌5.1%,段ボール4.7%,書類13.9%,その他雑紙65.1%,プラスチック11.2%となり、リサイクルできない雑紙を主体とした固形燃料の原料が確保できる可能性が示唆された。しかしながら大都市でのごみの固形燃料化には(1)原料の安定供給の確保,(2)製造した固形燃料の高品質化,(3)需要先の確保,(4)固形燃料利用後の残渣処理,(5)大都市におけるエネルギー収支と事業コストのバランス等を解決することが必要になる。

大都市圏における固形燃料の利用の可能性を検討するため,福岡市をモデル都市として固形燃料の利用形態の可能性と問題点について、アンケート及び固形燃料利用状況等から検討した。固形燃料の利用施設として、ボイラー等を使用している一般企業や公共施設等を中心にアンケート調査と固形燃料利用施設へのヒアリング及び文献調査を実施した。固形燃料の利用条件には(1)大量に長期的に利用する施設,(2)RDFを使用するための専焼ポイラや他の燃料と混焼可能なボイラを所有する施設及び燃焼炉の新設又は改造計画のある施設,(3)利用先でのRDFの燃焼に伴う排ガス等の環境対策が十分可能な施設等が挙げられる。本年度の調査で、現在固形燃料を利用している施設での問題点は、固形燃料の安定供給とトラブル発生時のバックアップ用ボイラーが必要であること及び、残渣の処理と環境対策であった。また、実施したアンケート調査は福岡市内の病院,熱供給業,製造業,教育機関,ホテル業,ビル管理業等でボイラー(規模150l/日以上)を所有する事業所にRDFへの関心と使用の可能性について実施(アンケートの回収率44%)した。(1)事業所の72.7%が固形燃料を知っていた。(2)条件次第で燃料として使用する意志がある事業所は極めて少なく、ほとんどの事業所で固形燃料を使用する意志がなかった。(3)固形燃料を使用するための条件は、基本的にはコストの係らない既存施設対応型での固形燃料使用可能な事や、焼却残渣の市町村の受入れが求められていた。(4)固形燃料を使用する意思がない理由として固形燃料を使用する施設がない点や、施設の改造によるコスト問題,労力と人件費上昇,工場周辺への気遣い及び固形燃料の保管方法等があった。
大学から社会への情報発信の研究

大学における情報発信、広報の現状を把握することを目的として、2回の研究会を開催した。また、21世紀COEプログラム採択大学を中心に対象を縛り、約500大学研究科を対象としたアンケート調査を行った。1)研究会は、代表者分担者に加えて、学外の報道関係者、中日新聞、NHK、電通等の参加を得て行い、その記録を2冊の研究会報告にまとめた。主に、広報の問題点と今後の広報の方向性について広い観点から討論を行った。また、今年度の調査活動として、2)に述べるアンケート調査を行うことを決めた。2)電通リサーチの協力を得て3回の会合でアンケート調査項目を検討し、9-12月に郵送によって調査を実施した。アンケート調査の回収率は54%と高く、大学関係者の情報発信への関心の高さをうかがわせた。調査結果の速報を1月段階でとりまとめ、記者発表を行って全国規模で発信した。3)以上の研究調査活動によって、大学の広報の関心度の高さが実証され、同時に人員、予算等の不足が広報の阻害要因であることが明らかになった。4)今後、2005年度に公開シンポジウムを行って、アンケート結果の広報を進める予定である。
記憶の弁別性を規定する神経回路基盤の解析

本年度は、昨年度までに立ち上げた海馬CA1領域のin vivoイメージングの系を利用して、空間探索中のマウスの挙動と海馬の神経活動の相関について基礎的データを収集した。その結果、数日にわたって特定の場所を探索した際のマウスの海馬CA1領域の神経活動は、前日の神経活動の痕跡をわずかに残してはいるものの、日をまたぐことによって大きく変化し、数日後には初日の空間探索時に強く活動した細胞で強い再活性化は見られなくなってしまった。これは、これまでの記憶痕跡の研究の結果から考えられている記憶学習に伴う強固で安定的な神経回路の形成という概念からはかけ離れている結果となった。しかしながら、今回観察している神経活動は細胞内カルシウム濃度の変化であるため、今後膜電位センサーなどによる解析を行い、同様の結果が得られるか確かめる必要がある。また、学習によって形成された神経回路の活動性・構造の経時的変化を調べるために、これまで試みてきたTTCによる逆行性のシステムの他に、光遺伝学を用いて神経回路の活動性を調べるための実験系の確立を試みた。しかしながら、光刺激系及び観察系の試作は進んだものの、アデノ随伴ウイルスによるチャネルロドプシンの発現系がうまく機能しなかった。今回、遺伝子発現にはtTAプロモーターを使用したが、EF1aなど他のプロモーターではチャネルロドプシンの発現は確認できるため、tTAプロモーターと今回用いたチャネルロドプシンの相性に問題がある可能性が考えられる。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。本年度は、1.特定の記憶学習に使われた神経回路の標識法の確立、2.通常よりも空間弁別性の高い恐怖記憶を形成するための行動実験課題の作製、3. in vivoカルシウムイメージングの系の確立の3点について研究を行った。1の特定の記憶学習に使われた神経回路の標識法の確立については、シナプスを介して神経細胞間を逆行性に輸送されるGFP-TTCを用いて、狙った神経回路の標識・可視化が可能か検証実験を試みた。ヒトシナプシンプロモーターの下流でGFP-TTCが発現するようなアデノ随伴ウイルスを作製し、マウス脳への投与を行い、23週間の後にGFP-TTCの発現を解析した。結果、ウイルスによるGFP-TTCの発現は確認出来たものの、逆行性輸送の効率が想定よりも低く、また細胞体の標識が明瞭でなかったため、この方法による神経回路の標識は有効ではないと判断し、現在は別の方法による神経回路標識法の確立に取り組んでいる。2の行動実験課題の作成については、年度途中で実験装置の入れ替えなどがあったため、現在条件の再検討・確認を行っている。3のin vivoカルシウムイメージングについては、本年度は海馬を対象領域として系の確立を試みた。結果、小型内視顕微鏡を利用して、アデノ随伴ウイルスによって発現させたGCaMP6の蛍光強度の経時変化を自由行動下のマウスから取得することが可能となった。また、行動実験装置と顕微鏡の同期など、装置面にも必要な改良を行った。本年度は、TetOプロモーターの下流でGFP-TTCを発現するアデノ随伴ウイルスを作製し、c-Fosプロモーターの下流でtTAを発現する遺伝子改変マウスに投与することによって、特定の記憶学習時に活動した神経回路を標識することをひとつの目標としていた。しかしながら、GFP-TTCによる神経回路の標識が予想よりも明瞭にはならなかったため、別の手法の開発が必要となった。しかしながら、TetOプロモーターを含むアデノ随伴ウイルスについてはいくらかの改良を加え、これまで問題となっていた漏れの遺伝子発現をほとんど抑制することが可能になった。行動実験の確立については、所属機関の異動などに伴い、行動実験装置の入れ替え等があったため、条件検討に遅れが出てしまっている。現在、新たにセットアップされた行動実験装置において条件検討を急いでいる。小型内視顕微鏡を用いたin vivoカルシウムイメージングの系の確立には一定の進捗があり、自由行動下のマウスの海馬から神経細胞における細胞内カルシウム濃度の経時的変化を捉えられるようになった。こちらについては、GCaMP6を発現させるためのウイルスの濃度の最適化や行動実験装置と顕微鏡のシステムの同期等、いくつかの点について条件検討・セットアップが順調に行えている。現在は、基本的な行動実験課題について試験的にデータの収集・解析を行い、今後の研究に必要な情報を得ようとしているところである。

しかしながら、光刺激系及び観察系の試作は進んだものの、アデノ随伴ウイルスによるチャネルロドプシンの発現系がうまく機能しなかった。今回、遺伝子発現にはtTAプロモーターを使用したが、EF1aなど他のプロモーターではチャネルロドプシンの発現は確認できるため、tTAプロモーターと今回用いたチャネルロドプシンの相性に問題がある可能性が考えられる。神経回路の標識法の確立については、今後は、GFP-TTCの代わりにCre-TTCによるCre-loxPシステムを利用した組換え系を用いた方法について検討していく。この方法を用いれば、TTC配列による逆行性輸送が量的に充分にいかなくとも、上流の神経細胞の標識が可能になることが期待される。懸念事項として、TetOプロモーターからの洩れによって上流細胞での組換えに充分な量のCre-TTCが発現してしまうことが挙げられるので、早い段階で詳細に検討を行っていく。また、行動実験の確立については、行動実験装置のセットアップが完了したため、なるべく早く確立することを目指す。in vivoカルシウムイメージングの系については、手術方法などについては今年度の段階でかなり改良を加えた状態で確立出来たため、今後は行動中のマウス神経細胞の基本的な発火のパターンについて解析を行っていく予定である。また、小型内視顕微鏡によるイメージングでは取得出来るデータのサイズがかなり大きくなるため、効率的なデータの解析法等についても検討を進めていく。本年度は海馬CA1領域を中心にカルシウムイメージングに必要な技術の確立などを行ってきたが、本研究課題においては今後、前頭前野での神経活動の長期的な記録も必要になってくるものと思われるため、前頭前野の神経細胞からも神経活動を取得出来るように手術の方法の確立を行っていく予定である。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
結晶の空間反転対称性に着目した強相関化合物の超高圧下における新奇量子現象の探索

f電子を持つ希土類・アクチノイド化合物は,磁気秩序や異方的超伝導など特色ある量子物性の宝庫である.本研究課題では,結晶構造に空間反転対称性がない物質,幾何学的フラストレーションを持つ構造など特徴的な結晶構造をもつ化合物にフォーカスして結晶構造に由来した物性を調べることを目的としている.本年度はキラルな結晶構造を持つ複雑な反強磁性体Ce5Si4、菱面体晶を持つ超伝導体CeIr3、結晶構造に反転対称性を持たないウラン化合物反強磁性体UIrSi3、希土類化合物で初めて見つかったスキルミオン相候補物質であるEuPtSiなどを中心に、様々な物質の電子状態の研究を極低温、強磁場、高圧力という複合極限環境下において行なってきた。Ce5Si4では結晶構造を反映していると思われる複雑な磁性状態が確認された。またCeIr3の超伝導は基礎物性測定からは従来型のs波による超伝導が示唆されているが、上部臨界磁場の異常な角度依存性などが見られており、非従来型超伝導の可能性も排除できないということがわかった。UIrSi3で見られた非対称なヒステリシスを持つ奇妙なメタ磁性について、ホール効果などの測定を進め、1次相転移から2次相転移へ変わる三重臨界点における電子状態の変化について詳細に調べた。Eu化合物に関する特筆すべき成果は、EuCu2(Si(x)Ge(1-x))2での物理的圧力や元素の置換による化学的圧力を加えた場合に、磁気転移温度ははじめ圧力とともに増加するが、他の多くのEu化合物と異なりピークを示した後減少に転じ、消失していった。4f状態が比較的に局在していると考えられるEu化合物においては珍しい現象であり、CeやYb化合物などで見られる遍歴4f電子状態との類似性からも注目される。ただし、EuCu2Ge2の磁気的な量子臨界点における極低温での電気抵抗測定からは超伝導の兆候は見られていない。結晶構造に反転対称性を持たないUIrSi3の単結晶育成に成功したが、非対称なヒステリシスを示す奇妙なメタ磁性の解明のためのUIrSi3の磁気構造の決定はとても重要である。2018年度にフランスのラウエランジュバン研究所で中性子回折実験を行う予定であったが、課題採択時期の関係で、この実験が2019年度以降にずれ込むことになった。また作成したUIrSi3の純良単結晶について奇妙なメタ磁性やフェルミ面の性質の解明のため量子振動測定などさらなる実験が必要であるが、実験施設のマシンタイムの関係やウラン試料の国家間の移送手続きに時間がかかり、実験を行う日程が2019年度になった。また新たに見つかったウラン化合物の新奇超伝導体UTe2の超伝導機構の解明は急務であるが、極低温、強磁場、高圧力のいわゆる複合極限環境下での実験が必要である。これらの実験は多大な時間が必要であるため本プロジェクトの分担者や研究協力者、国際共同研究により効率的に進めている。さらに反転対称性を持たない超伝導体LaNiC2のミクロ物性研究(臨界磁場, μSR)も年度内に行う予定であったが多量の単結晶試料の作成が必要となった。上記のようなことから研究期間の延長を申請している。UIrSi3の電子状態の解明のため低温、磁場下における中性子回折実験、量子振動実験を行う。現在、国内の研究炉は停止中であり、大強度陽子加速器施設(J-Parc)はウラン化合物の取扱許可がないことから国内でウラン化合物の中性子回折実験を行うことはできない。これによりフランスのラウエ=ランジュバン研究所の研究炉での中性子回折実験を行う予定である。UIrSi3の量子振動測定はフランス国立強磁場研究所のI. Sheikin主任研究員とフランスGrenobleの強磁場施設(LNCMI-G)で行う予定であるが、まずはドイツのDresdenにある強磁場研究所Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf(HZDR)で予備実験を行うこととした。ここで現在の単結晶試料により量子振動が観測されればより強磁場を用いることのできるLNCMI-Gでフェルミ面の詳細について研究を行い、大きなスピン軌道相互作用を持つウラン化合物の反転対称性欠如によるフェルミ面の分裂について明らかにする。また、新奇超伝導体UTe2の超伝導相図やスピン三重項超伝導のメカニズムを明らかにするため、強磁場・高圧下における物性実験を進めていく。強磁場実験は、海外の強磁場施設HZDR、LNCMI-G、フランスToulouseの強磁場施設LNCMI-T、と国内の東京大学物性研究所、及び東北大学金属材料研究所の強磁場施設にて、また圧力下実験はフランスGrenobleのフランス原子力庁と東北大学金属材料研究所において申請者が主導して研究を進めていく。f電子を持つ希土類・アクチノイド化合物は、磁気・電荷・多極子秩序、異方的超伝導など特色ある量子物性の宝庫である。本研究課題では、結晶構造に空間反転対称性がない物質、カゴ状化合物、幾何学的フラストレーションなど特徴的な結晶構造をもつ化合物にフォーカスして結晶構造に由来した物性を調べること、およびその物性測定手段を開発することを目的としている。測定手法としては、ストレインゲージ法による熱膨張・磁歪測定システムを構築した。初年度の実績は以下の通りである。1、結晶構造に空間反転対称性のないUIrSi3の高圧下における電気抵抗測定を行い、反強磁性転移温度が2.5K/GPaで増加することがわかった。2、UIrSi3と同じ結晶構造を持つThRuSi

3単結晶をブリッジマン法により作製した。この単結晶による研究から、この物質はTsc=0.55Kの超伝導体であることがわかった。3、局所的に空間反転対称性のない結晶構造を持つ新物質U2Ir3Si5の単結晶育成に成功した。電気抵抗、比熱、帯磁率測定から、この物質がTN=36Kの反強磁性体でありT0=26Kで磁気構造変化に伴う1次相転移を示すがわかった。4、カゴ状の結晶構造を持つ新物質UPd2Cd20の純良単結晶育成に成功した。電気抵抗、比熱、帯磁率測定から、この物質がTN=5Kの反強磁性体であることがわかった。またドハースファンアルフェン効果測定を行い、量子振動の観測に成功した。初年度は、測定手法開発としては本研究課題の遂行に必要な主要装置の一つである熱膨張・磁歪測定システムの構築を終えた。結晶育成と圧力による物質探索としては、いくつかの特徴的な結晶構造をもつ新しい化合物の育成に成功しており、圧力下物性測定や量子振動の観測を行うことができ、次年度以降につながる結果が得られた。従って、研究は概ね順調に進んでいるといえる。f電子を持つ希土類・アクチノイド化合物は,磁気・電荷・多極子秩序,異方的超伝導など特色ある量子物性の宝庫である.本研究課題では,結晶構造に空間反転対称性がない物質,カゴ状化合物,幾何学的フラストレーションを持つ構造など特徴的な結晶構造をもつ化合物にフォーカスして結晶構造に由来した物性を調べること,およびその物性測定手段を開発することを目的としている.今年度の研究実績は以下の通りである.1. f電子系化合物で最もポピュラーな結晶構造ThCr2Si2型正方晶をもつEu化合物(EuT2X2)の圧力下での電子物性研究を系統的に行った.Eu化合物は磁気秩序を示す2価のEu(2+)や非磁性の3価のEu(3+)そしてその中間的な価数を持つものなど多彩な基底状態を示す.EuT2X2では比較的低圧下で圧力誘起価数転移が起こると報告されているEuRh2Si2,EuNi2Ge2の単結晶を用いた高圧下電気抵抗測定をおこない,反強磁性状態が一次の価数転移となりその後臨界終点を迎え価数クロスオーバーの状態へ移りかわる様子を詳細に捉えた.得られた圧力ー温度相図はEu化合物のユニバーサルな相図として理解できる.2.結晶構造に空間反転対称姓のないBaNiSn3型正方晶を持つUIrSi3の純良単結晶育成に世界ではじめて成功した.この物質はTN=42Kの反強磁性体であるが25K以下でc軸方向に磁場をかけると磁気構造が変化するメタ磁性転移を示すことがわかった.詳細な物性については現在測定中である.3.局所的に空間反転対称性のない結晶構造を持つU2Ir3Si5やUPtGeの単結晶育成に成功し,強磁場磁化測定をおこなって多段のメタ磁性転移が発生することを明らかにした.この結果は磁気構造や強磁性超伝導体の電子状態に関する知見を与える.Eu化合物の圧力下における電子状態の研究は,これまで明らかでなかった磁気秩序から非磁性への電子状態の移り変わりを明確に捉えており多彩な基底状態を示すEuT2X2化合物の物性を理解する上での大きな指針を与えた.
極細かつ高アスペクト比レーザ穴あけの研究

申請者らが見いだした小径かつ深穴あけが可能となる条件を明らかにすることを目的としている.穴内部のビームのエネルギ分布を測定した結果,穴内部のビームプロファイルは深さに関係なく常に同様な傾向となり,そのプロファイルはガウス分布に類似していた.さらにプラズマの挙動を観察した結果,プラズマの発生はレーザ光照射から20ns後までで,その移動速度は20km/s以上だと明らかにした.申請者らが見いだした小径かつ深穴あけが可能となる条件を明らかにすることを目的としている.穴内部のビームのエネルギ分布を測定した結果,穴内部のビームプロファイルは深さに関係なく常に同様な傾向となり,そのプロファイルはガウス分布に類似していた.さらにプラズマの挙動を観察した結果,プラズマの発生はレーザ光照射から20ns後までで,その移動速度は20km/s以上だと明らかにした.紫外線パルスレーザを照射した時,ある条件で,ガラス,シリコン,金属に対して従来に比べ約半分の細さ(φ7μm)で約2倍の高アスペクト比(100以上)の穴あけが可能になる現象がある.この現象について,ビームプロファイルの解析,溶融飛散物の観察などを通して,そのメカニズムを明らかにし,アスペクト比をより高めることを目的としている.本年は,加工中の様子の観察を行った.高速度カメラを用いて,観察用の光学系を構築した.自発光するプラズマの状況の観察を行い,生成するプラズマの領域,時間などを明らかにした.その結果,プラズマの発光はレーザ照射後1マイクロ秒程度の間確認できた.また,穴の深さが異なる場合の発光の強度,領域などを明らかにした.さらに自発光しない溶融飛散物の観察のために,光源用レーザの光学系のセッティング,同期用の回路作製などを行った.しかし,現状溶融飛散物の観察は実現出来ていない.光源用のレーザの同期タイミング,観察用カメラの倍率など調整し,観察を行うことが来年度の課題である.さらに,発光分析を行った.加工中の発光をレンズで集光,光ファイバを使ってポリクロメータをセットし,レーザ光と同期させ計測を行った.その結果,穴が浅く,プラズマが穴開口部出て大きく拡がっている場合と,穴が深く,プラズマが穴の内部に閉じ込められている場合とで,発光スペクトルを比較し,このスペクトルから温度や密度などを推定した.紫外線パルスレーザを照射した時,ある条件で,ガラス,シリコン,金属に対して従来に比べ約半分の細さ(φ7μm)で約2倍の高アスペクト比(100以上)の穴あけが可能になる現象がある.この現象について,ビームプロファイルの解析,溶融飛散物の観察などを通して,そのメカニズムを明らかにし,アスペクト比をより高めることを目的としている.本年はプラズマの観察と溶融飛散物観察を行った.本実験ではNd:YVO_4レーザの第四高調波を使用し,試料には穴内部におけるプラズマの観察ができる透明なホウ珪酸ガラスを用いたプラズマの観察では,プラズマの発生はレーザ光照射後20nsの時点で終了していることがわかった.穴内部においては,20ns間で475um拡散しているため,拡散速度は約24km/sだった.穴加工時に発生する溶融飛散物を試料側面方向から観察した.飛散物に対して照明用のレーザ光を照射し発生する散乱光を高速度ビデオカメラにより観察した.照射回数1100から1500パルスの範囲で溶融飛散物が観察できた.加工が停止するのは照射回数1500パルス前後であるため,加工用レーザ光照射位置近傍に溶融飛散物が観察できたタイミングと一致した.よって,溶融飛散物が観察できた照射回数において飛散物によるレーザ光の遮蔽が発生し,その結果加工が停止したと推定できる.さらに,貫通穴通過後におけるビームプロファイルの測定を行った.その結果,穴内部においてはプロファイルの違いは認められなかった.
水中および陸上環境下での長時間運動時の生理的諸反応に関する比較研究

本研究は、各種水温下(23、28、33°C)での水泳と陸上でのトレッドミ歩行による長時間運動時の生理的諸反応について比較検討し、次のような結果を得た。1.直腸温は、23°Cおよび28°C下では経時的に低下し、33°C下では水泳開始時に数分間の潜伏期を経てやや上昇し、その後は負荷終了までほぼ定常状態を維持した。陸上歩行時では、水泳開始約60分間までは数分間の潜伏期を経て経時的に上昇し、各種水温下に比較し有意に高値を示した。2.平均皮膚温は、23°Cおよび28°Cでは水泳開始直後の数分間は一過性に低下し、33°C下および陸上歩行時では水泳開始後、約30分までは有意に上昇し、その後は負荷終了までほぼ定常状態を維持した。3.酸素摂取量は、23°C下では、他の水温条件下ならびに陸上歩行時に比べて最も高値を示した。心拍数は、23°Cおよび33°C下に比べて、28°C下で最も少なく、陸上歩行時で最も高値を示した。4.血中乳酸は、23°C下では、他の水温条件下ならびに陸上歩行時に比べて最も高値を示した。ノルアドレナリンは、23°C下および陸上歩行時では、他の水温条件下に比べて高値を示した。これらの結果は、長時間の運動が低強度で負荷される場合、水中運動時と陸上運動時では、熱産と放熱機構に差異がみられ、特に低水温条件下では、水の伝導や対流による熱損失が大きく、体温調節の側面から低水温よりむしろ28°C以上で33°C以下であることが望ましいことが示唆された。水泳部に所属する男子大学生6名を対象に、回流水槽を用いて、水温は23°、28°および33°C下で、低強度負荷による長時間水泳時での水温と体温調節反応、呼吸・循環応答、血液生化学的指標およびホルモン応答との関係を検討し、次のような結果を得た。1.直腸温は、33°C下では水泳開始時の潜伏期を経てやや上昇し、その後は負荷終了時までほぼ平衡状態を維持した。23°および28°C下では、水泳開始約30分間は一過性に下降し、その後は経時的に低下傾向を示した。2.平均皮膚温は、33°C下では水泳開始約15分後までは経時的に上昇し、その後は負荷終了までほぼ定常状態を維持した。23°および28°C下では、水泳開始直後の数分間は一過性に下降し、その後、負荷終了までほぼ定常状態を維持した。3.23°および33°C下での心拍数は、28°C下に比較して高値を示した。4.23°C下での酸素摂取量および酸素脈は、28°および33°C下に比較して高値を示した。5.23°C下での血中のノルアドレナリンおよび乳酸濃度は、28°および33°C下に比べて、いずれも高い傾向を示した。これらの結果は、遠泳などの長時間水泳やその他の水泳運動が低強度で実施される場合には、低水温よりもむしろ28°C以上の水温が望ましいことを示唆している。本年度は、前年度と同一被験者を対象に、水泳運動と同程度の運動強度による常温環境下でのトレッドミル歩行を2時間実施した。前年度実施した各種水温下(23、28、33°C)での水泳時と今回の陸上でのトレッドミル歩行時との差異を比較検討し、次のような結果を得た。1)直腸温は、23°Cおよび28°C下では経時的に低下し、33°Cではほぼ定常状態を維持した。

陸上歩行時では経時的に上昇し、各種水温下に比較し有意に高値を示した。平均皮膚温は、23°Cおよび28°Cでは低下し、33°C下および陸上歩行時では有意に上昇した。2)心拍数は、23°Cおよび33°C下に比べて、28°C下で最も少なく、陸上歩行時で最も高値を示した。3)酸素摂取量は、23°C下では、他の水温条件下ならびに陸上歩行時に比べて最も高値を示した。4)血中乳酸は、23°C下では、他の水温条件下ならびに陸上歩行時に比べて最も高値を示した。ノルアドレナリンは、23°C下および陸上歩行時では、他の水温条件下に比べて高値を示した。これらの結果は、長時間の運動が低強度で負荷される場合、水中運動時と陸上運動時では、熱産と放熱機構に差異がみられ、特に低水温条件下では、水の伝導や対流による熱損失が大きく、体温調節の側面から低水温よりむしろ28°C以上で33°C以下であることが望ましいことが示唆された。
天然物生合成における特異な変換反応を触媒するラジカルSAM酵素の機能解析

本年度は、ホスホマイシンの生合成に関わるラジカルSAM酵素の機能解析について検討した。ホスホマイシンはStreptomyces属やPseudomonas属によって生産される抗生物質であり、その幅広い抗菌活性から臨床医学において広く利用されている。ホスホマイシンは天然物の中でも比較的小さな分子でありながら、オキシラン環にホスホン酸ユニットが直接結合しているというユニークな構造を持つことから、その構築機構に興味が持たれ、古くから生合成研究が精力的に行われてきた。そこで、本年度ではStreptomyces属におけるホスホマイシン生合成中の、コバラミン依存ラジカルSAM酵素Fom3の機能解析を行った。まず、fom3遺伝子と鉄硫黄クラスター生合成マシナリーを大腸菌にて共発現させ、金属アフィニティークロマトグラフィーによりほぼ純粋な組換え酵素を得た。嫌気条件にて、精製Fom3の鉄硫黄クラスターを再構成した後、メチルコバラミン、ジチオトレイトール、NADH、メチルビオローゲン存在下にてS-アデノシル-L-メチオニンとシチジリル化された2-ヒドロキシエチルホスホン酸を混合したところ、メチル化生成物が確認できた。さらに、メチル化の立体化学を検証するため、シチジリル化された2-ヒドロキシエチルホスホン酸のキラル重水素化体を用いて酵素反応を検討したところ、酵素反応過程で5'-デオキシアデノシルラジカルがシチジリル化された2-ヒドロキシエチルホスホン酸2位のPro-R水素原子を引き抜き、立体反転でメチル化が進行することを明らかにした。さらに、Fom3の生成物であるシチジリル化された2-ヒドロキシプロピルホスホン酸の加水分解をこれまで機能未知であったFomDが行うことを明らかにし、これによりホスホマイシンの全生合成経路を解明するに至った。本年度では、広範な抗菌活性を示す抗生物質であるホスホマイシンのC-メチル化に関わるラジカルSAM酵素の機能解析について明らかにした。さらに原核生物の膜脂質成分の一つであるホパノイドの生合成過程に関わると推定されているラジカルSAM酵素の発現にも成功している。ホパノイドは五環構造を有するトリテルペノイドであり、原核生物の細胞膜の安定性を調整する役割を担う。その構造的特徴として、側鎖部分に糖に由来する炭素5員環を有する。Burkholderiaにおいてホパノイドの生産を止めることで薬剤耐性がなくなることが報告され、近年、創薬ターゲットとして注目されつつある。現在、ホパノイドの生合成全容を明らかにすべく、このラジカルSAM酵素の機能解析に取り組んでいる。この様に、着々と新たな知見が得られている段階にあり、これらを考えるとほぼ予定通りに研究計画が進んでいると考えられる。来年度以降も引き続き、機能未知のラジカルSAM酵素の機能解析を進めていく。種々の天然物の生合成遺伝子クラスターにコードされているラジカルSAM酵素には、バクテリオホパン、マクロラクタム抗生物質インセドニン、アミノグリコシド抗生物質デオキシブチロシンおよびトブラマイシン、抗腫瘍抗生物質パクタマシンなどの生合成遺伝子クラスターに含まれるラジカルSAM酵素があり、これらの酵素の機能は、化学構造と類似の抗生物質の生合成経路等から推定できるものの、詳細な反応機構は、何が基質であるかを含めて未解明であり、非常に興味深いものである。本研究では、着々と機能未知のラジカルSAM酵素機能解明を進めており、今後も精力的に進めていく所存である。

ホパノイドは五環構造を有するトリテルペノイドであり、原核生物の細胞膜の安定性を調整する役割を担う。その構造的特徴として、側鎖部分に糖に由来する炭素5員環を有する。Burkholderiaにおいてホパノイドの生産を止めることで薬剤耐性がなくなることが報告され、近年、創薬ターゲットとして注目されつつある。現在、ホパノイドの生合成全容を明らかにすべく、このラジカルSAM酵素の機能解析に取り組んでいる。この様に、着々と新たな知見が得られている段階にあり、これらを考えるとほぼ予定通りに研究計画が進んでいると考えられる。来年度以降も引き続き、機能未知のラジカルSAM酵素の機能解析を進めていく。種々の天然物の生合成遺伝子クラスターにコードされているラジカルSAM酵素には、バクテリオホパン、マクロラクタム抗生物質インセドニン、アミノグリコシド抗生物質デオキシブチロシンおよびトブラマイシン、抗腫瘍抗生物質パクタマシンなどの生合成遺伝子クラスターに含まれるラジカルSAM酵素があり、これらの酵素の機能は、化学構造と類似の抗生物質の生合成経路等から推定できるものの、詳細な反応機構は、何が基質であるかを含めて未解明であり、非常に興味深いものである。本研究では、着々と機能未知のラジカルSAM酵素機能解明を進めており、今後も精力的に進めていく所存である。
太陽活動が海洋変動と気候に与える影響の解明

本研究では観測された海洋および気象データと、計算機上で太陽黒点周期変動として想定される太陽放射等の変動で駆動した地球大気海洋の運動を模した精密なモデルによる数値実験から、太陽活動の海洋変動と気候への関係を明らかにすることを目的とする。その目的のため、平成29年度は下記の項目について研究を行った。1、気象研で開発した地球システムモデルを用いて、850年から2000年までの過去再現実験を用い、そのうち11年周期変動が顕著である1700年から2000年までのデータを用いて太陽活動11年周期変動に対応する気候への影響の解析を行った。この数値実験では、観測から推定される太陽放射のスペクトル強度の変化に加えて、軌道要素や火山噴火に伴うエアロソル量や温室効果ガス濃度を時間の関数としてモデルに入れて積分を行うことで過去を再現するランとなっている。太陽活動11年周期変動に対する応答の解析は全放射強度の11年周期変動に対する回帰として計算した。その結果、東西平均東西風の変動については観測と同様に上部成層圏から対流圏へと極夜ジェット振動(PJO)のような形で降りてくる変動が見いだされた。但し、西風偏差が下りて北大西洋域に正の北大西洋振動が形成されるタイミングは、最近の観測でみられるような太陽活動のピークあたりではなく、むしろ太陽活動の極小期に近いタイミングであった。太平洋域でも同じく太陽活動の極小期に近いタイミングでアメリカ西方北太平洋域で正極となるPNA的な信号が現れた。また、熱帯太平洋では、信号は弱いものの、太陽活動のピークから遅れる形でラニーニャ的変動が現れた。2、太陽活動の影響は成層圏極渦の変調を通して、北大西洋の海洋循環を変調し北大西洋変動に遅延した影響を与えることの他に、熱帯域ではエルニーニョ・南方振動との相互作用を通じ非線形な応答が生じる可能性を示した。29年度が最終年度であるため、記入しない。その目的のため、平成28年度は下記の項目について研究を行った。1、太陽活動指数F10.7を用いて、観測された全球の700メートル深度までの冬季における北太平洋および北大西洋域の海洋水温データに対するラグ単回帰解析を行った。まず、北太平洋域での海面水温(SST)について調べたところ、SSTパターンはかなり明瞭であり、太平洋十年規模変動(PDO)によく似たパターンが4年遅れてピークになる形で現れていた。変動の中心の一つである日本東方域で平均して深度とラグの関係を調べると、ラグ0年(太陽活動のピーク年)で正の信号のピークとなり、それがさらに2年ほどの遅れをもって海面から深部方向に伝搬していく様子が解析された。他方北大西洋域でのSSTパターンを調べると、それは弱いNAO的3極子変動であり、最北の作用中心で平均した深度とラグの関係は、負のピークが太陽活動のピークから2年遅れて現れ、それが深部に向かって3-4年遅れる形で伝搬していくことが分かった。2、11年太陽黒点周期に対応した地上気温、海洋表面温度について、歴史的データ、および最近の気象再解析データを用いて調べた。その結果、海上においては大気と海洋の結合の強い、海洋前線帯で大気により強制された変化が増幅し記憶されることが分かった。昨年度立てた計画に従って、地球システムモデルの1,000年ランが完了し、観測データの解析およびモデルデータの解析も今のところ順調に進展している。

2、太陽活動の影響は成層圏極渦の変調を通して、北大西洋の海洋循環を変調し北大西洋変動に遅延した影響を与えることの他に、熱帯域ではエルニーニョ・南方振動との相互作用を通じ非線形な応答が生じる可能性を示した。平成29年度は、以下の項目について研究を推進する予定である。1、地球システムモデルの過去再現の長期ランを解析することにより、太陽活動の海洋と気候に及ぼす影響について調べる。2、これまでは、太陽活動の影響について、活動に比例した大気の変動について調べてきたが、さらに大気ー海洋の相互作用により生ずる非線形の応答について調べる。3、太陽活動の海洋と気候への影響についての研究成果についてまとめる。29年度が最終年度であるため、記入しない。
衛星リモートセンシングデータを用いた市街地木造率の推定手法開発に関する研究

木造建物の多い我が国では地震災害の中でも地震火災による市街地延焼火災がもたらす被害のウェイトが大きい。ところが都市は年々変化するため防災計画立案などに必須となる市街地構造データベースの構築・維持更新には膨大な時間と費用が必要である。本研究は衛星リモートセンシング技術を用いて高分解能の市街地木造率を簡易・安価・高精度に推定する手法を開発し、防災計画立案に資すること等を目的とするものである。ここで木造率とは単位面積あたりの木造建物水平投影面積の割合とした。本研究の木造率推定手法は木造建物が他の建物と熱容量が小さく表面温度の経時変化パターンが他の建物構造と異なることに着目したものである。昼夜の2時期観測を行うランドサットTMのデータを用いて表面温度の変化パターンを捉え、地表面の熱容量分布推定図を作成し、市街地内建物群の表面温度変化パターン特性を比較検討することにより木造率を求めるというものである。解析対象とした神戸市において昼夜の表面温度指標の差から木造率の推定を行ったところ、自治体が実地調査などにより整備していた町丁目別市街地構造統計値との比較では全体に比較的良い推定精度が得られた。しかし植生の割合が大きい地区では表面温度変化を実際より小さく見積もってしまう問題や、工場などに見られる熱容量の小さな構造耐火鉄骨造建物を木造と誤判別する例なども見られた。またリモートセンシングの解析では行政の町丁目別市街地構造統計値よりもきめ細かい情報が得られた。町丁目別市街地構造統計値などを用いた調査ではこれまで平均化などの統計処理の中で見落とされてしまうような小さな危険地域の発見などにも役に立つものと期待される。都市構造に関する情報のうち、市街地の密集の状況や可燃性を示す指標である「木造率」は、防災計画立案において重要である。本研究は木造率の分布情報を衛星リモートセンシングデータから取得することを目的として、平成10年度は下記の準備作業を行った。(1)土地被覆状況の調査として、本年度は主に阪神・淡路大震災で大きな被害のあった兵庫県芦屋市を中心とした、空中写真から読み取られた緑地、建物、空地、その他の土地被覆情報を収集した。(2)建物種別による市街地の分類に関する研究を行っているスイス、バーゼル大学のパーロウ教授に研究計画のレビューを頂いた。建物の構造別熱容量の差異に着目した本研究の手法のほか、日影の影響から建物規模、建物高さ、空地の地域特性も加味すべきとの示唆を頂いた。(3) 1994年に研究代表者が行った熱環境実測調査の結果から、新たに建物構造別表面温度経時変化に関するデータベースを作成した。また解析に用いる衛星データをPCでの解析を行うため、MTからCD-Rへ記録媒体の変換を行い整理した。木造建物の多い我が国では地震災害の中でも地震火災による市街地延焼火災がもたらす被害のウエイトが大きい。

しかし植生の割合が大きい地区では表面温度変化を実際より小さく見積もってしまう問題や、工場などに見られる熟容量の小さな構造耐火鉄骨建物を木造と誤判別する例なども見られた。またリモートセンシングの解析では行政の町丁目別市街地構造統計値よりもきめの細かい情報が得られた。町丁目別市街地構造統計値などを用いた調査ではこれまで平均化などの統計処理の中で見落とされてしまうような小さな危険地域の発見などにも役に立つものと期待される。
癌細胞特異的・血中滞留型及び徐放型siRNAデリバリー超分子システムの構築

本研究の目的は、究極の分子標的薬として知られるsiRNAまたはshorthairpin RNA (shRNA)発現ベクターに徐放性/血中滞留性/癌細胞選択性を付与する新規超分子複合体デリバリーシステムを構築することにより、癌に対して効果的かつ副作用のない新規抗がん剤治療システムを構築することである。検討の結果、我々が新規に開発したPEG-Fol-α-CDE/γ-CyDとsiRNAとの複合体は、徐放性/血中滞留性/癌細胞選択性を付与する新規超分子複合体デリバリーシステムとして有用である可能性が示唆された。本研究の目的は、siRNAまたはshort hairpin RNA発現ベクター(以下、shRNA)に徐放性/血中滞留性/癌細胞選択性を付与する新規超分子複合体デリバリーシステムを構築することである。すなわち、本研究ではまず癌細胞特異的かつ血中滞留性を有するキャリアの構築を企図して、我々が遺伝子・siRNAキャリアとして独自に開発したスターバーストポリアミドアミンデンドリマー/α-シクロデキストリン結合体(α-CDE)にポリエチレングリコール(PEG)化葉酸を導入したPEG-Fol-α-CDEを調製することとした。平成20年度では、血液中における滞留性並びに腫瘍細胞への選択的なsiRNA・shRNAのデリバリーシステムの構築を企図して、PEG-Fol-α-CDEの構築に関する検討を行い、葉酸レセプターを高発現している細胞(KB細胞、RAW264.7細胞)において、α-CDEと比較して、レポーター遺伝子として用いたルシフェラーゼ遺伝子の発現をsiRNA配列依存的に抑制し、優れたRNAi効果を示すこと、また、PEG-Fol-α-CDEのRNAi効果は葉酸レセプターを発現していない細胞ではα-CDEよりも低下することを明らかにした。このように我々は、PEG-Fol-α-CDEが癌細胞選択的にsiRNAを導入し、RNAi効果を誘導できることを見出した。本研究の目的は、small interference RNA(siRNA)またはshort hairpin RNA発現ベクター(shRNA)に徐放性/血中滞留性/癌細胞選択性を付与する新規超分子複合体デリバリーシステムを構築することである。すなわち、本研究では、まず癌細胞特異的かっ血中滞留性を有するキャリアの構築を企図して、我々が遺伝子・siRNAキャリアとして独自に開発したPAMAMデンドリマー/α-シクロデキストリン結合体(α-CDE)にポリエチレングリコール(PEG)およびPEG化葉酸を導入したPEG-Fol-α-CDEを構築する。次に、徐放性を有するキャリアシステムの構築を目的にPEG鎖との相互作用により難水溶性の超分子複合体を形成するγ-シクロデキストリン(γ-CyD)をPEG-Fol-α-CDEに添加することにより、PEG-Fol-α-CDE/γ-CyD超分子複合体を形成について実施する。平成21年度では、我々はPEG-Fol-α-CDEに徐放性を付与することを目的に、PEG鎖と強く相互作用し、難水溶性の超分子複合体を形成すると予測されたγ-CyDとPEG化PAMAMデンドリマーとの超分子複合体を調製し、in vitroにおいてその徐放出特性について検討を行った。その際、γ-CyDの添加量や超分子複合体形成法を変化させて徐放速度の調節を行い最適な組成からなる超分子複合体の構築を行った。その結果、PEG化PAMAMデンドリマー溶液に、γ-CyD溶液を添加すると、溶液は白濁し、また赤外吸収スペクトルの結果から、この沈殿物は超分子複合体であることが確認された。また、この超分子複合体の水への溶解速度は、γ-CyD添加濃度依存的に遅延し徐放出パターンを示すことが認められた。さらに予備的検討により、PEG化α-CDEとγ-CyDもPEG化PAMAMデンドリマーの場合と同様に、超分子複合体を形成することを明らかにした。これらの結果から、γ-CyD超分子複合体は、核酸医薬の徐放出性キャリアとして機能する可能性が示唆された。すなわち、本研究ではまず癌細胞特異的かつ血中滞留性を有するキャリアの構築を企図して、我々がこれまで、遺伝子・siRNAキャリアとして独自に開発したPAMAMデンドリマー/α-シクロデキストリン結合体(α-CDE)に、さらにPEGおよびPEG化葉酸を導入したPEG-Fol-α-CDEを構築する。次に、徐放性を有するキャリアシステムの構築を目的に、PEG鎖との相互作用により難水溶性の超分子複合体を形成するα-シクロデキストリン(α-CyD)およびγ-シクロデキストリン(γ-CyD)をPEG-Fol-α-CDEに添加することにより、PEG-Fol-α-CDE/γ-CyD超分子複合体を形成する。

得られた超分子複合体の化学的性質、物理化学的性質、in vitroおよびin vivoにおけるRNAi効果等について検討し、基礎研究および臨床応用を企図した研究を行うことである。平成22年度においては、PEG-Fol-α-CDEに徐放性を付与することを最終目的に、PEG-Fol-α-CDEのRNAi効果および体内動態について検討を行った。さらに、α-CyDおよびγ-CyDとPEG-α-CDEとの超分子複合体を調製し、in vitroにおいて核酸の徐放出特性ならびに発現の持続性についてin vitro放出性、in vitro細胞培養系およびマウスを用いたin vivo系において種々検討を行った。その結果、PEG-Fol-α-CDEは静脈内投与後、腫瘍部位へ移行し、RNAi効果を示すこと、また、α-CyDおよびγ-CyDは核酸存在下でもPEG-α-CDEとの超分子複合体を形成し、核酸の徐放化および培養細胞内に導入できることを明らかにした。さらに、マウスの大腿部の筋肉内に注射後の発現が持続化できることを明らかにした。これらの結果は、PEG-Fol-α-CDE/γ-CyD超分子複合体からのsiRNAの持続性製剤としての可能性を示唆するものである。
熱中症の法医学的診断法の開発およびその病態生理に関する研究

熱中症診断の有効な所見として肺脂肪塞栓の有無が利用できるか否かを昨年度より解剖症例数を増やし検討した結果、肺脂肪塞栓は熱中症の陽性所見よりはむしろ生前の高温暴露を示唆する所見として有用である可能性が示された(現在投稿中)。これまでは熱中症診断は除外診断として行われてきたが、今回の結果より肺脂肪塞栓はこれまで死後の高体温でしか証明なしえなかった生前の高温暴露を示唆する所見として利用可能であり、熱中症診断の上で非常に有用な所見であると考える。一方、これまで肺脂肪塞栓の原因として指摘されていなかった病態においても肺脂肪塞栓が見られており、このことは肺脂肪塞栓が高温暴露以外にも死者の生前の状態を示唆する所見として利用できる可能性を示している。しかし、これらで見られた肺脂肪塞栓は致死的なものではなくいずれにおいても直接死因が肺脂肪塞栓であることは否定的である。肺脂肪塞栓が直接死因となるには実験的には60ml程度の脂肪の流入が必要であり、骨盤骨折など広範囲の骨折を生じるものではそれによって生じた肺脂肪塞栓症が直接死因の可能性もあることを示した。しかし、法医解剖事例では実際は20ml程度でも死亡しうるといわれており、この実験的肺脂肪塞栓との差は肺脂肪塞栓を生じる原因となった損傷や疾病によって引き起こされる炎症反応などの生体反応の状態に影響を受けていると仮説を立て、現在検証中である。法医解剖事例中、高温環境下で死した事例(死因:熱中症、急性心能不全、虚血性心疾患)とそれ以外の環境下で死亡した事例(死因または死亡の種類:病死、損傷死、窒息、焼死、覚醒剤中毒死)について、肺脂肪塞栓の有無、あればその程度を比較した。その結果、高温環境下で死亡した症例では、そのほとんどに肺脂肪塞栓症が認められた。一方で、従来から言われている骨折や火傷、糖尿病状態だけでなく、動脈硬化に起因した症例においても肺脂肪塞栓が認められることがわかつたが、急性心機能不全と診断された事例については肺脂肪塞栓を認めなかった。これらの結果から、肺脂肪塞栓は基礎疾患や死亡直前の状態を反映することが明6かとなつた。すなわち、肺脂肪塞栓の検索は死者の死への機序解明に有効である可能性があり、中でも熱中症の剖検診断における有効な方法であることを示した(現在、論文投稿中)。一方、肺におけるheat shock protein(HSP)は、成人では高温環境下での死亡事例以外でも強く発現していることがわかった。特に死因との関連も認められず、HSPの発現による熱曝露の証明は困難であり、その評価はその他の蛋白の発現と併せて考えるべきである(論文作成準備中)。病態生理学的検索では、肺脂肪塞栓の有無が熱中症における肺病変(急性呼吸促迫症候群)の発症に関与している可能性を検討するために、実験的肺脂肪塞栓ラットを作成した。病理組織学的に脂肪の血管内流入量が推定でき、今後の脂肪塞栓症に関連した実験において利用可能である(論文作成中)。この脂肪塞栓モデルラットを用いて、高温曝露における肺脂肪塞栓と肺病変の関連を検討しているところである。
イノシトールリン脂質代謝を介する細胞膜受容伝達機構

種々の細胞外シグナルがホスホリパーゼC(PLC)を活性化して細胞膜のイノシトールリン脂質代謝を促進し、CキナーゼとCa^<2+>の2つの細胞内伝達系を作動させることはすでに確立している。しかし、この受容体による、PLCの制御機構の物質的基盤は確立していない。最近、<ras>___ー蛋白質(<ras>___ーP21)を含めるある種のGTP結合蛋白質(G蛋白質)が受容体とPLCとの共役に関与することが示唆されているが、その実体は不明である。本研究では、私共はまず膜結合型PLCと<ras>___ーP21およびその類似G蛋白質の精製を試みた。その結果、膜結合型PLCを部分精製しその性状の一端を明らかにしている。さらに、種々の組織より分子量2万余りのG蛋白質を多数分離し、そのうち既知のc-Ki-<ras>___ーP21と<rho>___ー蛋白質の2種類と今回<smg>___ーP25Aと<smg>___ーP21と命名した新しい2種類のG蛋白質を均一にまで精製することに成功している。現在、私共は精製したPLCとG蛋白質および受容体を試験管内で再構成することを試みている。一方、私共はCキナーゼが受容体とPLCとの共役を阻害することを見出していたが、その脱共役機構は明らかではなかった。本研究で、私共はまずHLー60細胞の細胞膜標品を用いてCキナーゼが受容体とG蛋白質およびG蛋白質とPLCとの共役を阻害することを明らかにしている。さらに、NIH/3T3細胞と血管平滑筋細胞では、ある種の受容体とPLCとの共役に対しては、CキナーゼはG蛋白質とPLCとの共役を阻害してこれを脱共役するが、G蛋白質の関与が明らかでない他のある種の受容体とPLCとの共役に対してはCキナーゼはこれを脱共役しないことを明らかにしている。このように受容体とPLCとの共役と脱共役の機構には多様性があることが示唆された。以上の成績を得たことにより、本研究の研究計画はほぼ達成することができたと考えている。イノシトールリン脂質代謝を介する細胞膜受容伝達機構が種々の外界シグナルの作用に関与していることはよく知られている.また,この機構では受容体と共役してホスホリパーゼCが活性化され,イノシトールリン脂質が加水分解を受けて,ジグリセリドとイノシトール三リン酸の2つの細胞内伝達物質が産出されることはすでに確立している.しかし,受容体によるホスホリパーゼCの制御機構の物質的基盤はなお得られていない.本年度の本年究では,まずラット大脳におけるホスホリパーゼCの細胞内分布を解析し,次にシナプス膜から本酵素を分部精製してその性状を可溶性画分の本酵素と比較した.その結果,本酵素活性は可溶性画分に大部分認められたが,全活性の約1/5は膜画分に認められ,膜画分の酵素活性の大部分はシナプス膜に結合していた.部分精製した膜結合型ホスホ