hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
頚部組織由来の口腔顔面痛(関連痛)に関する基礎的研究

非歯原性疹痛(顎口腔顔面痛)の中に頸部組織の病態に由来する疹痛がある。この頸部組織に由来する顎口腔顔面の痛みについては,未だその機序が解明されていない。本研究では,頸部組織由来の顎顔面痛の病態を究明する研究を計画した。まず,頸神経を損傷したラットにおいて三叉神経領域に機械刺激を加え,逃避反応の潜時を計測することで,痛覚過敏の発現を行動学的に観察した。また,同刺激を加えた後のfos様タンパク陽性細胞(Fos-LI細胞)の発現様式を観察することで,下部延髄から上部頸髄にかけての感作についての検討を免疫親織学的に行った。さらに,頸神経損傷に伴う痛覚過敏に対して,頸部交感神経幹の切断を行い,交感神経遮断の感作に及ぼす影響について検討を加えた。その結果,以下の知見を得た。1.頸神経の傷害は,三叉神経領域の痛覚過敏を引き起こした。2.Fos-LI細胞の発現はvi/VcおよびVc/Cのみならず,Vc中間部やC3でも増強した。3.交感神経の切断は,統計1学的には明らかな行動の変化をもたらさなかった。4.交感神経の切断によって,Vi/VcならびにVc/Cに著明なFos-LI細胞の発現が見られた。以上の結果から,頸神経の傷害は,Vi/Vcから上部頸髄にかけて広い範囲に分布するニューロンの感作を引き起こす可能性があると考えられた。この感作は頸神経と三叉神経のconvergenceに基づく可能性がある。交感紳経の切断は,Vi/Vcから上部頸髄における侵害受容線維の刺激伝導を修飾している可能性があると考えられた。頸部に起因する口腔顔面痛(関連痛)を解明するために,ラットを用いて関連痛モデルを作製し,Fos様蛋白(FLP)の出現を指標に関連痛の病態を検討した.まず,雄のSDラットのオトガイ部にカプサイシン10μmolを注入し,その1時間後に灌流してFLPの発現を免疫組織学的に観察した,その結果,同側の三叉神経脊髄路核の尾側寄り(Vc/C)と頭側寄り(Vi/Vo)に強いFLPの発現を見た.次に頸部(耳介後部)にカプサイシン10μmolを注入したラットでFLPの発現を観察すると,同側の上部頚髄に免疫活性の亢進を観察できた.さらに,このカプサイシンを頸部(耳介後部)に注入したラットにおいて同側のオトガイ部を非侵害的強度のボンフレイフィラメント(vF)で刺激すると,同側の上部頚髄から下部延髄において強いFLPの発現が見られたのに加え,三叉神経脊髄路核の頭側寄り(Vi/Vo)にも弱いFLPの発現が観察された.一方,頸部へのカプサイシンの注入を行わなかった群では,オトガイ部を同じ強度のvFで刺激してもVc/CとVi/Vo領域にはFLPの発現が見られなかった.これらの結果から,頸部の侵害刺激(カプサイシン注入による急性痛)が三叉神経領域の疼痛閾値を低下させたことが伺える.しかし,臨床的には頸部の慢性痛にあわせて関連痛としての口腔顔面痛が見られることが多いことから,むしろ慢性モデルにおける疼痛閾値への影響を観察する必要があると思われる.当初の実験計画にあった頸神経の結紮モデルでは未だ有意な結果を得ていないため,今後は実体顕微鏡(オリンパス:本年度購入)を用いて頸神経(C2-4)の切断モデルを追加作製し,同様にオトガイ部へのvF刺激を加え,FLPを指標に三叉神経における疼痛閾値への影響を見ていく予定である.

頸神経を損傷したラットにおいて、三叉神経領域を刺激した際の三叉神経脊髄路核におけるFOS様タンパク(FLP)出現に関して研究した。体重250-350gの雄性SD系ラットを用いてペントバルビタール麻酔下に第2頸椎から第5頸椎の高さにおける頸神経叢を約5mmの欠損部を設定して切断した。その後、手術創を閉創し、術後7日と14日にvon Freyfilamentを用いて触刺激に対する逃避行動を観察した。さらに、これらのラットを術後14日の時点で再度ペントバルビタールを用いて麻酔し、頸神経損傷側の三叉神経第3枝領域(耳下腺部)に非侵害刺激(von Frey filament 16g)を5分間、反復して加えた。その1時間後にペントバルビタールを追加投与し、深麻酔下に開胸して生理食塩水と4%パラホルムアルデヒドを用いて灌流固定し、中脳から第6頚髄までを含む脳組織を摘出して免疫組織学的検討に用いた。頸神経を傷害したラットにおいては、C2領域に相当する耳介周囲に自傷による擦過傷が見られた。三叉神経第3枝領域への刺激によって生じる逃避行動では閾値の低下が見られた。頸神経損傷を加えただけのラットでは頚髄領域におけるFLPは認められなかったのに対し、頸神経損傷後に同側耳下腺部に触刺激を加えたラットにおいては、同側の頚髄後角(C1-C3)においてFLPの発現を認めた。一方、Sham手術を施したラットにおいて同側耳下腺部に触刺激を加えたラットにおいても頚髄後角におけるFLPの出現は見られなかった。以上のことから、頚髄を損傷したラットにおいては、2次ニューロンの受容野拡大に伴う三叉神経と頸神経領域のconvergenceが生じている可能性がある。SD系ラットを用いて、ペントバルビタール麻酔下に頸神経を剖出し、第2頸神経から第5頸神経を頸神経叢の近心でそれぞれ2か所結紮し、その中央で切断した頸神経傷害モデルを作製した(CN群)。同様の手技で頸神経を剖出しただけで、結紮・切断を行わなかったラット(SO群)ならびに頸神経の傷害に先立って頸部交感神経幹を切断したラット(SE群)を作製した。これらのラットには、それぞれ手術前、手術後2週の時点でvon Freyfilamentを用いて三叉神経領域(顎関節前方部)に触刺激を加えて、刺激に対して頭部を引っ込めるか、または閉眼する逃避反応を示す閾値を求めた。CN群、SE群ではこれらの閾値が術前値ならびにSO群の値と比較して低下したことをもってallodyniaの存在を確認した。報告者らは、昨年までの研究でこれらのallodyniaを呈するラットにおいては、延髄、上部頸髄において後角浅部(C1-3)、三叉神経脊髄路核尾側亜核(Vc)、三叉神経脊髄路核中間亜核/尾側亜核移行部(Vi/Vc)でC-fos様タンパク陽性細胞(Fos-LI細胞)の出現が増大することを確認した。今回は、これらのラットにおいて、Vc領域の2次ニューロン活動電位を記録し、三叉神経領域の刺激を加えた際の応答を観察、群間の比較検討を行った。その結果、CN群ならびにSE群各2匹において、SO群では観察できなかった三叉神経領域の受容野の拡大、ならびに非侵害刺激に対する誘発電位の頻度の亢進を認めた。これらのことから、頸神経の傷害は、頸神経領域のみならず、三叉神経領域に疼痛閾値の低下を引き起こすことが考えられた。頸神経傷害によって、頸部からの侵害受容ニューロンがterminationする2次ニューロン(WDRニューロン)のsensitizationが生じたためと推察され、関連痛の一因の説明となりうるものと考えられる。
ラスカー=シューラー,コールマール,ザックスにおける詩学的モデルとしての舞踊

論文3ネズミたちの踊り-エルゼ・ラスカー=シューラーの詩『私の青いピアノ』の分析」では、昨年度からの継続の課題であった、晩年の亡命期における「ファシズムのシンボルとしての舞踊」の問題を扱った。この論文の中では、ラスカー=シューラーの亡命期の傑作「私の青いピアノ」を扱い、この詩の中に天上的・彼岸的なものの象徴としての「人形の踊り」と、ファシズムを暗示する「ネズミたちの踊り」が、対立的に用いられていることを明らかにした。また、この二つの舞踊像は、ラスカー=シューラーの晩年の他の作品にも認められること、および、この「ファシズムのシンボルとしての舞踊」がラスカー=シューラーだけではなく、いわゆる亡命文学の他の詩人たちの作品にも登場することについても指摘した。本年度のもう一つの課題であった、ラスカー=シューラーの作品における「見世物としての踊り」という側面については、分析することができなかった。また論文1の「ゲルトルート・コルマルの小説『あるユダヤ人の母』におけるベルリン」では、コルマルの小説『あるユダヤ人の母』を、1930年代のベルリンという都市論的な角一度から分析した。その際、ワイマール共和国におけるダンスの隆盛、およびダンスそのものがもつカオス的なイメージという観点を、盛り込むことができた。1本年度の前半は、モダンダンスの発生と、同時代の女性像を巨視的な視点から関連付けることを目指した。「女性の自由」を掲げたモダンダンスは、服装改革運動、職業婦人の増加などの女性解放の動きと連動している。一方で、女性の美徳を重視し、「癒し手としての女性」を求めた身体分化運動やワンダーフォーゲル運動とも深く関わっていた。また、ラスカ-=シューラーと舞踊との関連を考える際にも、この二つの潮流が重要であり、特にベルリンのサークル「新しい共同体」の重要性が明らかになった。以上の結果をまとめ、平成9年6月、日本独文学会主催のシンポジウムで、「世紀転換期における舞踊と女性像」という題で発表を行った。2本年度の後半は、ラスカ-=シューラーと舞踊の関連を考察した。同年8月から9月にかけては、ケルンのダンス資料館、ヴッパーダールのエルゼ・ラスカ-=シューラー資料館において、資料収集・分析を行った。その結果、1899年から1902年頃の詩人にとって、舞踊は芸術・私生活の両面でユートピア的なもの象徴であることが明らかになった。論文「マイナデスの乱舞-エルゼ・ラスカ-=シューラーの詩『秘儀』をめぐって-」は、第一詩集『冥府の河』(1901)の分析を中心に、舞踊と文学の関係を探ったものである。また1902年頃、ラスカ-=シューラーは、夫ヘルヴァルト・ヴァルデンらとともに「新しい共同体」から離脱する。第二詩集『聖別の日』(1905)以降、舞踊は、むしろ世界からの疎外や、現実への盲目を表現するようになる。論文「踊る肉体から輝く精神へ-エルゼ・ラスカ-=シューラーにおける身体像の変貌」では、第二詩集を中心に、舞踊像の変化を扱った。また上記二本の論文をまとめた形で論文“Tanz als poetologisches Modell bei Else Lasker-Schuler"(エルゼ・ラスカ-=シューラーにおける詩学的モデルとしての舞踊)を執筆した。
運動の発現と制御におけるドーパミレ神経機構の役割

大脳皮質の広い領野に由来する情報は、大脳基底核で処理された後、大部分は視床を介して大脳皮質(とくに前頭葉)に戻るというループ回路を形成している。大脳皮質を電気刺激して、大脳基底核の出力部である淡蒼球内節からニューロン活動を記録すると、早い興奮と、それに続く抑制、遅い興奮というパターンを示す。このうち早い興奮は大脳皮質-視床下核-淡蒼球内節路を、続く抑制は大脳皮質-線条体-淡蒼球内節路(直接路)を、遅い興奮の多くは大脳皮質-線条体-淡蒼球外節-視床下核-淡蒼球内節路(間接路)を、介するものであり、これらの反応は経由する大脳基底核構成核の興奮性を反映していると考えられる。MPTPを投与して脳内のドーパミンを駆逐することによりパーキンソン病モデルサルを作製し、大脳皮質一次運動野と補足運動野の上肢領域の電気刺激に対する淡蒼球ニューロンの応答が、どのように変化しているかを解析した。その結果、正常な場合と比べて、淡蒼球内節では抑制相と遅い興奮相が減弱し、淡蒼球外節では逆に両者が増強していた。また、L-dopaの全身投与によりパーキンソン病の諸症状が改善するとともに、淡蒼球内節、外節で見られた反応は正常化した。淡蒼球内節における抑制相が短くなったため、視床、大脳皮質を十分、脱抑制できなくなり、その結果、無動が生じたと解釈できる。また、視床下核にムシモルを注入してブロックすると、無動、筋固縮が改善するが、それに伴って皮質刺激による淡蒼球内節の抑制相が増強することも、この解釈の妥当性を示していると同時に、視床下核の破壊や電気刺激によって、パーキンソン病の症状が改善するメカニズムも説明している。本年度は、大脳基底核のなかで、ドーパミンニューロンの主な投射先である線条体での情報処理の様式について検索した。線条体(尾状核と被殻)は大脳皮質の広い領域から入力を受けているが、入力様式について、複数の大脳皮質の領野からの情報が収束し情報の統合が起こっているという説と、複数の大脳皮質の領野からの情報は並列、分散処理され、情報の統合はあまり起こっていないという説がある。これまでのサルを用いた神経解剖学的研究により、大脳皮質一次運動野上肢領域からの投射と補足運動野上肢領域からの投射は、それぞれの約1/4が中央部で重なることがわかっている。あらかじめ、大脳皮質一次運動野と補足運動野に刺激電極を慢性的に埋め込んでおいたサルの被殻に金属微小電極を刺入し、単一ニューロン活動を記録したところ、次のような結果を得た。一次運動野から入力を受ける被殻ニューロンの約1/3が同時に補足運動野からも入力を受けていた。逆に、補足運動野から入力を受けるニューロンの約半数は、一時運動野からの入力も受けていた。大脳皮質からの潜時を比較してみると、一次運動野からの潜時が810ミリ秒であるのに対し、補足運動野からのものは1214ミリ秒と両者ともかなり遅いものであった。関節の受動的な動きなどに対する感覚性応答は、一次運動野のみの入力を受けているニューロンや一次運動野と補足運動野の両者から入力を受けているニューロンにおいて、より高率に観察できたのに対し、補足運動野のみの入力を受けているニューロンにおいては、同定できないことが多かった。以上をまとめると、大脳皮質一次運動野と補足運動野からの入力情報の一部は、単一ニューロンレベルにおいても被殻で収束しているが明らかとなった。今後は、パーキンソン病の際などのように、線条体でドーパミンが減少すると、線条体ニューロンの反応性がどう変わるのか、検討したい。

また、視床下核にムシモルを注入してブロックすると、無動、筋固縮が改善するが、それに伴って皮質刺激による淡蒼球内節の抑制相が増強することも、この解釈の妥当性を示していると同時に、視床下核の破壊や電気刺激によって、パーキンソン病の症状が改善するメカニズムも説明している。
Scalar-Tensor理論における重力崩壊現象に関する理論的研究

強い重力場を記述する理論は一般相対論以外にもいくつか提案されており、これらの理論のうちで本研究の対象とするのは、Scalar-Tensor(ST)理論と呼ばれるものである。Scalar-Tensor(ST)理論の基礎方程式は、スカラー場(スカラー重力波)の自由度が一つ多くなるだけで基本的に一般相対論と同じ非線形の連立偏微分方程式であり、したがって一般には数値的な手法により研究を進めることになる。具体的には次の問題を研究を行った。2)球対称重力崩壊によるスカラー重力波の生成.1)の研究では、解析的にST理論の性質を調べるためにpost-Newton近似により解を求め、球対称時空における重力崩壊の初期段階、すなわち比較的重力場が弱い段階におけるdust thin shellの力学的な進化を調べた。特に、重力崩壊によるブラックホール形成と関係の深い準局所的エネルギーを詳しく調べることにより、慣性質量と重力質量の差および、スカラー重力波の生成による物質の運動に対する反作用の機構を明らかにした。また、2)は昨年度から継続してきた研究である。1)との違いは、取り扱っている状況が非常に強い重力場を伴うという点、もう一つの違いはスカラー重力波が生成されることによる物質の運動の変化は考慮しないという近似のもとで問題を解いていると言う点であり、1)の研究と相補的な関係にある。そしてこの研究により、スカラー重力波の生成率及び観測される波形がST理論に含まれる任意パラメターに強く依存することが明らかにされた。これは重力波観測によってST理論の正当性及び理論に含まれるパラメターの高精度の決定が可能であることを示したという意味で重要であり、アメリカの物理学会誌であるPhysical Reviewに掲載されることが決定している。
タンパク質の老化基盤と病原性タンパク質の伝播機構

α-シヌクレイノパチーについては、神経細胞に病変が出現するパーキンソン病やレビー小体型認知症(DLB)と、オリゴデンドロサイトに蓄積する多系統萎縮症(MSA)に大別されるが、DLB患者、及びMSA患者脳から調製した異常型αシヌクレインのプリオン様活性を培養細胞モデルと野生型マウスへの接種実験によって検討した。その結果、細胞モデルにおいて合成線維はマウスへの接種実験においては一匹あたり0.1μgの脳内接種により病変形成が認められることを確認した。またMSA患者脳から抽出した異常型αシヌクレインは、DLB患者から抽出したものよりも高いプリオン様活性を示した。また、切断がαシヌクレインの伝播特性に与える影響について検討した結果、ヒトαシヌクレインのC末端およびN末端切断の両方が線維の多形を誘導し、異なる交差播種活性を示すことが判明した。N末端10または30残基切断したαシヌクレインから線維化したものは、野生型の線維よりも高い病変形成能を持つことが野生型マウスへの接種実験で確認された。FTLD/ALSの原因としてC9ORF72リピートが報告されているが、ATG非依存的翻訳により、ジペプチドリピートタンパク質(DPRs)を産生し、poly-GAの凝集体がTDP-43の細胞内凝集を誘導することを見出した。また、プリオン感染に関しては、頭蓋内投与では、M1プリオンもV2プリオンも100%感染が成立した一方、末梢ルートの感染ではM1プリオンは、129Met/Metでは感染せず129Val/Valで37.5%の率で感染が成立し、一方V2プリオンは129Met/Metの57%に129Val/Valでは94%の率で感染が成立することが明らかとなった。つまり、V2プリオンが明らかに末梢ルートでも感染しやすく、一方M1プリオンは感染しがたいことが感染実験から明らかとなった。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。αシヌクレイン(αSyn)はパーキンソン病やレビー小体型認知症などの疾患に出現する線維性病理構造物の主成分である。我々は野生型マウスに線維化αSynを脳内に接種するとリン酸化αSyn病変が出現し、プリオン様の機序により時間経過と共に脳内に広がることを証明した。今年度は異なる脳領域(黒質、線条体、嗅内野)に線維化αSynを接種し、最初にどこに病変が出現し、どのように広がるのかを検討した結果、接種部位によってまったく異なる病変の出現、広がりを示すこと、病変は神経回路を介して広がること、さらに、線条体に接種した場合に顆粒状のタウやTDP-43の病変も観察され、他のタンパク質病変も誘導される可能性があることが示唆された。また、TDP-43の毒性について、全長TDP-43とTDP-43のC末端断片が別の機序により、神経毒性を発揮することを明らかにした。全長TDP-43は過剰発現すると、カスパーゼの活性化、G2/M期の停止を伴う強い細胞死を誘導した一方、C末端断片を発現すると細胞内で凝集し、増殖が抑制されたが、アポトーシスのような細胞死は確認されなかった。ヒト・プリオン病に関し、平成26年度は、ヒトからヒトへの感染が直接証明できる診断法を確立した。本邦でヒトからヒトへのプリオン感染が問題となっているのは硬膜移植(ライオデュラ)による感染である。MMiK(129Met/Met, intermediate type, kuru plaque)を指標として従来sCJDとして報告されている症例を検討したところ、わが国で1例、米国で1例のMMiKに相当する症例を見出した。神経変性疾患におけるプリオン現象について、細胞内異常タンパク質の細胞間伝播メカニズムに関する研究、およびプリオン病の感染実験を行い、以下のような成果を得た。1. AD、PiD、CBD、PSP、及びタウ遺伝子変異(MAPT)の患者脳に蓄積する異常型タウを免疫電顕および質量分析法等を用いて詳細に解析し、異常型タウのトリプシン耐性バンドは、疾患ごとに特徴的なパターンを示し、生化学分類に有用であることが示された。また、この違いはタウの線維構造(重合構造)と密接に関係していることが示唆された。2. ADの原因遺伝子であるAPPが異常型タウのリセプターとして働き、タウ蓄積やその伝播を促進することを示唆する。APPは、Aβとの関係で発症機序の議論がなされることがほとんどであり、Aβはタウとの関係が古くから指摘されているが、今回の研究から、原因蛋白質であるAPPは、Aβではなく、神経変性に直接関わるタウと関係があることが示された。3.孤発性CJDの代表的なプリオンであるMM1とVV2を用いて感染実験を行ったところ、ヒトPrPのコドン129の正常多型の全てのタイプに感染することが明らかとなった。MMiKという表現型を指標に、従来孤発性CJDと報告されていた症例の感染実験を行ったところ、VV2プリオンと同じ感染性が存在することを明らかとし、MMiKという表現型が獲得性(医原性)プリオン病を同定するのに役立つ指標であることを明らかとした。実際の患者脳の解析から、タウの異常病理がプリオン現象でおこっていることを支持する証拠を提示できた。またタウの伝播のメカニズムの一つとしてAPPの関与を提示したことは、APPの機能からも、ADの発症メカニズムとしても、これまでにない全く新しい考え方を示す報告といえる。

またプリオン研究に関しては、MMiKという表現型が獲得性(医原性)プリオン病を同定するに役立つ指標であることを明らかにすることができた。1.プログラニュリン(PGRN)遺伝子変異を有する認知症におけるタンパク質の蓄積家族性認知症の一種である前頭側頭葉変性症(FTLD)の原因としてPGRN遺伝子の変異が2006年に同定された。しかしその後、アルツハイマー病などのタウオパチーからも変異が報告されたことや、モデルマウスの解析でタウ蓄積も影響する可能性が示唆されたことから、PGRN変異FTLD患者脳の病理を再検討した。その結果、TDP-43に加え、リン酸化タウやリン酸化αシヌクレインの蓄積も同時に起こっていることが見出された。また、PGRN変異患者脳に蓄積するタウはアルツハイマー型認知症のものと類似していることも明らかにした。2. PGRNのリソソームにおける新たな機能解明近年、欠損マウスを用いた解析などから、PGRNが細胞内消化の場であるリソソームの機能を制御している可能性が指摘されていることから、PGRNがリソソームのどのような機能を制御しているかについて検討した。その結果、PGRNが低下すると、リソソームタンパク質の発現が増加すること、一部の細胞種では不溶性TDP-43が増加した。一方、PGRNを過剰発現させると、リソソームの酸性化が亢進し、活性型リソソーム酵素が減少した。さらに、ソルチリン(SORT1)やカチオン非依存性のマンノース6リン酸受容体(CI-M6PR)がPGRNをリソソームに輸送し、リソソームを酸性化していることが判明した。以上のことから、リソソームに輸送されたPGRNはリソソームの酸性化を介して、リソソームの機能及びリソソームタンパク質の産生を制御していることが示された。前頭側頭葉変性症(FTLD)の原因遺伝子としてPGRN遺伝子の変異が同定されて10年以上が経過するが、PGRNの部分機能低下がどのようにTDP-43蓄積を伴う神経変性に関係するのかが不明であった。この中心的な課題について、実際の患者脳の解析、遺伝子改変マウスの解析、さらには培養細胞を用いた基礎的検討から、PGRNが蛋白質分解に重要な働きをするリソソームの機能維持(特にpH調整)に重要な役割を果たす蛋白質であることを見出した。また、その機能不全がTDP-43の蓄積を誘導すると共に他の神経疾患関連蛋白質の蓄積にも関係することを見出すことができた。α-シヌクレイノパチーについては、神経細胞に病変が出現するパーキンソン病やレビー小体型認知症(DLB)と、オリゴデンドロサイトに蓄積する多系統萎縮症(MSA)に大別されるが、DLB患者、及びMSA患者脳から調製した異常型αシヌクレインのプリオン様活性を培養細胞モデルと野生型マウスへの接種実験によって検討した。その結果、細胞モデルにおいて合成線維はマウスへの接種実験においては一匹あたり0.1μgの脳内接種により病変形成が認められることを確認した。またMSA患者脳から抽出した異常型αシヌクレインは、DLB患者から抽出したものよりも高いプリオン様活性を示した。また、切断がαシヌクレインの伝播特性に与える影響について検討した結果、ヒトαシヌクレインのC末端およびN末端切断の両方が線維の多形を誘導し、異なる交差播種活性を示すことが判明した。N末端10または30残基切断したαシヌクレインから線維化したものは、野生型の線維よりも高い病変形成能を持つことが野生型マウスへの接種実験で確認された。
ヘリコバクター・ピロリ菌cagA遺伝子導入マウスにおける消化管病変進展の分子機構

ヘリコバクター・ピロリ(ピロリ菌)の持続感染は慢性胃炎および消化性潰瘍発症に深く関わる。なかでもCagA蛋白を産生するピロリ菌は強い萎縮性胃炎を惹起することが知られ、疫学的研究から胃癌との関連が強く示唆されている。発癌におけるピロリ菌CagAの役割を個体レベルで明らかにするため、東アジア型CagA (ABDD型CagA)を胃粘膜特異的あるいは全身性に発現するトランスジェニックマウスを作製した。これらCagAトランスジェニックマウスにおいて、生後12週ごろより胃粘膜肥厚ならびに胃上皮細胞の過剰増殖が確認された。この結果から、CagAは組織特異的な細胞増殖促進活性を有することが明らかとなった。胃粘膜上皮に対するCagAの細胞増殖活性が、CagAのチロシンリン酸化に依存した現象か否かを明らかにするため、リン酸化チロシン残基をすべてフェニルアラニンに置換した変異CagAをコードするcagA遺伝子を発現するトランスジェニックマウスの作製、系統樹立に成功した。また、CagAが示す分子多型と病変との関連を明らかにするため、既に樹立している東アジア型CagAトランスジェニックマウスに加え、欧米型CagA (ACCC型CagA)トランスジェニックマウスの作製に成功した。現在、これらマウスにおける消化管粘膜を中心とした病変発症・進展の検索を進めている。臨床単離された東アジア型ピロリ菌cagA遺伝子の解析から、一般に分子多型が少ないと考えられていた東アジア型CagAにおいても、EPIYA繰り返し領域内にかなりの重複・欠失が存在することが明らかとなった。これら東アジアCagA分子多型の機能解析から、SHP-2の結合能はCagAのEPIYA-Dサイトの数に比例する一方、Csk結合活性はCagAのEPIYA-AないしEPIYA-Cサイト数に依存することが明らかとなった。ヘリコバクター・ピロリ(ピロリ菌)が保有する病原因子CagAは胃癌発症に深く関わる。本研究は、CagA蛋白を全身あるいは胃上皮細胞特異的に異所性発現するcagA遺伝子トランスジェニック(Tg)マウスを作成し、CagA依存的な消化管粘膜病変を分子病理学的に追跡することにより、生体内におけるCagAの病原性・発癌への関与を解明することを目的としている。cagA遺伝子発現コンストラクトの受精卵へのマイクロインジェクションは既に終了し、現在は樹立したcagA Tgマウスを用い、CagA発現が個体の発生・分化・病態発症に及ぼす影響について解析を進めている。これまでの解析から、CagAの全身的な持続発現は個体発生に致死的な効果を示さない一方、cagA Tgマウスの胃粘膜構築には明確な異常が認められ、CagAがマウス胃上皮細胞の細胞増殖・分化に強い影響を及ぼすことが個体レベルで確かめられた。一方、癌化には細胞の増殖異常だけでは不十分であり、複数個のさらなる癌関連遺伝子異常の蓄積が必要と考えられる。そこで、cagA TgマウスとP53遺伝子欠損マウスとの交配を行い、現在、得られた二重改変マウスにおける消化管病変の発症・進展を経時的に観察している。CagAはチロシンリン酸化依存的に細胞内標的分子SHP-2と結合することから、チロシンリン酸化はCagAの病原/発癌活性に必要不可欠な生化学的分子修飾であると考えられる。そこでCagAのチロシンリン酸化部位であるEPIYAモチーフ内のチロシン残基をフェニルアラニン残基に置換したリン酸化耐性型CagAを全身あるいは胃上皮細胞特異的に発現する"リン酸化耐性型cagA Tgマウス

"を作製し、その病理学的解析を野生型cagA Tgマウスと平行して進めている。樹立した東アジア型ヘリコバクター・ピロリcagAトランスジェニックマウスにおいて、生後12週ごろより胃粘膜肥厚ならびに胃上皮細胞の過剰増殖が確認された。この変化は全身性にCagAを発現するトランスジェニックマウスにおいても確認され、CagAの生物活性が胃粘膜上皮に対して強い特異性を示すことが明らかとなった。これは、CagAをチロシンリン酸化するSrcファミリーキナーゼの胃上皮細胞における活性化レベルの高さと関連があると推察される。現在、胃上皮細胞の過剰増殖を示す胃粘膜からdysplasiaさらには胃癌が出現するか否かを検索中である。加えて、CagAを全身性に発現するトランスジェニックマウスにおける消化管以外の病変発症の有無を検索中である。トランスジェニックマウスに認められた胃粘膜に対するCagAの効果が、CagAのチロシンリン酸化に依存した現象か否かを明らかにするため、リン酸化チロシン残基をすべてフェニルアラニンに置換した変異CagAをコードするcagA遺伝子を発現するトランスジェニックマウスの作製、系統樹立に成功した。また、CagAが示す分子多型と病変との関連を明らかにするため、既に樹立している東アジア型cagAトランスジェニックマウスに加え、欧米型cagA(cagA-ACCC)トランスジェニックマウスの作製に成功した。現在、これらマウスにおける胃粘膜病変の検索を進めている。臨床単離された東アジア型ピロリ菌cagA遺伝子の解析から、一般に分子多型が少ないと考えられる東アジア型CagAにおいてもEPIYA繰り返し領域内に複雑な重複・欠失が存在することが明らかとなった。これら東アジアCagA分子多型の機能解析から、SHP-2の結合能はEPIYA-Dサイトの数に依存する一方、Csk結合活性はEPIYA-AないしEPIYA-Bサイトの数に依存することが明らかとなった
流体力学の応用解析的研究

境界が多重連結な領域におけるナヴィエストークス方程式の定常解を一般流速条件のもとで求める境界値問題は、ナヴィエストークス方程式に関する未解決な難問の一つである。我々は、引き続きこの問題を主に研究した。一般には制限された流速条件、またはレイノルズ数が小さい場合にのみ定常解の存在が知られている。すでに2次元円環領域で森本、鵜飼によって得られていた結果(1996)に触発され、研究分担者藤田と森本は、一般次元の領域において、境界値が調和関数の勾配に小さい摂動を加えた場合に、ある条件のもとで、たかだか可算無限個の例外値を除いて、大きなレイノルズ数に対しても解が存在することを見出した(1997)。その後、藤田(1998)はvirtual drain methodを考案し、2次元有界対称領域の場合に、対称な境界値を、ソレノイダルなものに拡張することに成功し、解のアプリオリ評価を得て、Amick(1984)によって得られていた結果を再証明した。この方法をいくつかのタイプの対称な2次元無限管の場合に応用して、一般流速条件のもとで定常流の存在を示すことに成功した。すなわち、対称な半無限管(1999)、V字型管、Y字型管(2000)でいずれも内部にコンパクトな境界を持ち、そこでは指定された境界値を取り、無限遠では指定された流量のPoiseuille流に等しくなるナヴィエストークス流の存在を、ある条件下で示した。また、藤田は摩擦型境界条件のもとで非定常ストークス方程式の解の存在を、高村幸男による非線型半群の理論をもちいて示した(2000)。
固型腫瘍の発育・進展における一酸化窒素・酸素ラジカルの役割についての研究

多くの固型腫瘍では誘導型一酸化窒素(NO)合成酵素(iNOS)の発現による過剰なNOの産生が起こっており、そのNOが癌の増殖、血管新生、転移などに関与すると考えられている。そこで、本研究では、腫瘍の増殖さらには転移に関わる酵素類(ヘムオキシゲナーゼ,HO-1,とマトリックスメタロプロテアーゼ,MMPなど)とそのNOによる制御という観点から固型腫瘍におけるNOの役割について解析した。その結果、各種固型腫瘍モデルではiNOSの発現が亢進し、過剰のNO産生が起こっており、そのNOは腫瘍血流を増大し、腫瘍血管透過性を亢進させ、さらに、NOがパーオキシナイトライトの生成を介してMMPを活性化することにより腫瘍増殖や転移を促進させることが明らかになった。一方、腫瘍細胞より産生される誘導型ヘムオキシゲナーゼは、それら窒素酸化物による酸化ストレスから腫瘍細胞そのものを防御しているものと思われた。以上の知見より、iNOS、HO-1、MMPなどを標的とした新たな癌の予防・治療の開発が可能であることが示唆された。
X線CT法による岩石内超臨界CO2移行プロセスの高精度分析

本研究では、地下帯水層の貯留層としての性能、あるいは貯留後の超長期に渡るCO2地中貯留の安全性を評価の実施を目的として、超臨界状態における帯水層内での水→CO2置換プロセス、貯留後の超臨界CO2の拡散や流動のプロセスを、非破壊検査法の1つであり、かつ、高精度の分解能を有するX線CT法により評価分析した。具体的には、X線CT法を岩石への超臨界CO2圧入室内実験に適用して圧入・溶解プロセスをX線CTスキャナーにより高精度に可視化し、微視的な視点からCO2の岩石内挙動を分析した。これまで、岩石試料内の透水現象の可視化を目的として、研究代表者らはX線透過型加圧試験システムを開発してきた。本システムは試料寸法50mm、最高圧力20MPa、恒温30°C仕様であり、既に種々の透水試験に用いられてきた(Fukahori, D., et. al. (2006))。しかし、CO_2の臨界点は温度および圧力はそれぞれ31°Cおよび7.4MPaであり、より安定的にCO_2の超臨界状態を保つためには温度40°C以上の条件下で10MPa以上の高圧状態を維持する必要がある。一方、本研究の最大の特徴であるX線CTスキャナーを利用した可視化には、様々な制限がある。特に、X線CTスキャナーは撮影断面内のX線吸収の分布を求める装置であるため、撮影断面内では試料以外には密度が大きくX線の吸収が大きな物質(金属など)を配置することができない。したがって、充分な強度を保証しながら上述の温度条件、圧力条件を安定的に確保できる新しい加圧試験システムの開発が必要不可欠である。研究期間初年度においては、上述のようにX線CTスキャナー内で超臨界状態を安定的に維持しつつ、X線CT撮影が実施可能な岩石内超臨界CO_2挙動可視化システムの開発に主眼を於いて研究を実施した。具体的には、これまでのノウハウを生かして、アクリルあるいはカーボンファイバー樹脂など、比較的密度が小さく引張強度の高い材料を用いた圧力容器を設計製作した。ここでは、X線CTスキャナー内の限られた空間、制限の中で使用可能な温度コントロールシステムの開発も併せて実施した。さらに、CO_2挙動可視化のための画像鮮鋭化処理技術ならびに画像データからの高精度変化量抽出法の開発を行い、超臨界CO_2挙動の経時変化求め、X線CT画像データから水→超臨界CO_2の相対浸透率や残留ガス飽和度などの不飽和状態における種々のパラメータを評価するための基礎的なデータの蓄積を行った。本研究では、地下帯水層の貯留層としての性能、あるいは貯留後の超長期に渡るCO_2地中貯留の安全性を評価の実施を目的として、超臨界状態における帯水層内での水→CO_2置換プロセス、貯留後の超臨界CO_2の拡散や流動のプロセスを、非破壊検査法の1つであり、かつ、高精度の分解能を有するX線CT法により評価分析した。具体的には、X線CT法を岩石への超臨界CO_2圧入室内実験に適用して圧入・溶解プロセスをX線CTスキャナーにより高精度に可視化し、微視的な視点からCO_2の岩石内挙動を分析した。まず本研究では,岩石試料内部でのCO_2流動現象を産業用X線CTスキャナーにより可視化するために, X線が十分に透過でき,かつ, 8MPa以上の高封圧状態下で流動試験を実施可能なX線CT用超臨界CO_2流動試験システムを新たに開発した。本システムの特徴は,超臨界CO_2流動特性を把握するための基本的な岩石の透水特性の評価も計測できることにある。本試験システムを用いて実験に供されたベレア砂岩の固有浸透率の測定した結果,堆積層に対して平行,垂直方向で透水特性に大きな異方性があることを示した。さらに,本システムを用いて岩石試料へのCO_2圧入試験を実施し,その様子をX線CTスキャナーにより可視化した。原画像からはCO_2の挙動を判別することはできなかったが,画像間差分法ならびにデータのスタッキングにより, CO_2の圧入により空隙内の水がCO_2に置換の様子をとらえることができた。また,この結果より,実際に岩石試料内部で水がCO_2に置換された割合,すなわち,置換率Rvを評価した。その結果,同じ岩石試料であっても堆積層に垂直にCO_2を圧入した場合には置換率は0.4程度の値を取り,水平方向に圧入した場合よりも大きいことが分かった。すなわち,固有浸透率の異方性と同様に,置換率の異方性についても明らかにした
近世・近代の奥州海村をめぐる環境と文化に関する歴史学的研究

本研究では、(1)近世から近代にかけて未整理のまま三陸沿岸に残されている歴史史料(本研究では、岩手県大船渡市三陸町綾里の千田基久兵衛家に残された膨大な史料群を主たる素材とした)の保存・整理・データベース化による奥州海村研究の基盤整備と、(2)それらの共同研究を通して多面的な視角から奥州海村の環境と文化に関する歴史学的研究を進めてきた。その成果は平成22年5月に斎藤善之・高橋美貴編『近世南三陸の海村社会と海商』として清文堂出版から刊行した。合わせて、東日本大震災で被災した調査対象史料の確認・保護作業も行った。本研究は、近世から近代にかけて未整理のまま奥州海村地域に残されている歴史史料の保存・整理・データベース化とその分析とを進めることを目的としたものである。1膨大な史料群を整理・撮影するためのスキルを洗練しつつ、そのデータベース化による奥州海村研究の基盤整備と、2共同研究を通して多面的な視角から、近世・近代における奥州海村の環境と文化に関する歴史学的研究を行っている。1、本年度は、岩手県大船渡市綾里砂子浜の千田基久兵衛家文書の整理・写真撮影を8月1620日まで、地元郷土史家などの協力も得つつ20名ほどの参加を得て行った。ただし、資金不足から目録作成については、研究協力者にデータを配布し、各自作業を進めてもらうこととした。2、それと並行して、本科研で協力研究を進めているメンバーとともに、共同研究の出版に向けての準備を進めた。これまた経費不足から、メール上で原稿を提出・意見交換を行いつつ、高橋美貴・斎藤善之・泉正人・籠橋俊充・井上拓巳・鎌谷かおる・佐藤大介・平川新による八本の論文を完成させたうえで、高橋・斎藤が編者として、「はじめに」と「おわりに」を分担執筆、2009年3月6日には仙台で会合を開き、論集の体裁をほぼ完成させた。幸い清文堂出版(株)と交渉のうえ、論文集を出版していただくことを快諾いただいている。現在、最終調整段階に入っており、来年度に向けて出版を実現させていく予定である。(1)膨大な史料群を整理・撮影するためのスキルを洗練しつつ、そのデータベース化による奥州海村研究の基盤整備と、(2)共同研究を通して多面的な視角から、近世・近代における奥州海村の環境と文化に関する歴史学的研究を行っている。1、本年度は、岩手県大船渡市綾里砂子浜の千田基久兵衛家文書の整理・写真撮影を8月1821日まで、地元郷土史家などの協力も得つつ20名ほどの参加を得て行った。3月2526日には、一部メンバーが仙台に集合のうえ目録作成を行った。2、それと並行して、本科研で協力研究を進めているメンバーとともに、共同研究の出版に向けての準備を昨年度に引きつづき進めた。高橋美貴・斎藤善之・泉正人・籠橋俊充・井上拓巳・鎌谷かおる・佐藤大介・平川新による八本の論文を納め、高橋・斎藤が編者となった論文集の校正を終えた。本研究では、(1)近世から近代にかけて未整理のまま三陸沿岸に残されている歴史史料(岩手県大船渡市三陸町綾里の千田基久兵衛家に残された膨大な史料群)の保存・整理・データベース化による奥州海村研究の基盤整備と、(2)その共同研究を通して多面的な視角から奥州海村の環境と文化に関する歴史学的研究を進めてきた。(1)については、年一度三泊四日の合宿形式で、史料の保存・整理(史料整理用封筒への格納とナンバリング)とデジタルカメラによる撮影とを同時並行で進める「宮城方式」と呼ばれる方法論を用いて、史料所蔵先での作業を進めてきた(平成22年は8月20日23日)。そのうえで持ち帰ったデジタルデータを共同研究者・研究協力者で共有し、史料の目録化作業を進めてきた。いっぽう(2)については、目録化と並行して、研究協力者と共同で分析を進め、その成果を平成22年5月に斎藤善之・高橋美貴編『近世南三陸の海村社会と海商』として清文堂出版から刊行した。本科研の仕上げとして、平成23年3月1314日に史料調査と会合を行い、本科研に基づく調査・分析を総括する予定であったが、3月11日の東日本大震災によって調査地が潰滅的な被害を受けたため、急きょ計画を中止した。このため、その段階の予算残額を繰り越しのうえ、調査受入先の状況を見極めつつ、研究協力者たちの協力を得て、これまで整理・保存を行ってきた史料群の確認と保護活動を実施した。

具体的には、平成23年7月8日平成23年7月10日に、これまで最大の調査拠点となってきた大船渡市三陸町砂子浜・千田基久兵衛家を尋ね、蔵および家屋に所蔵されている歴史資料を搬出・整理するなどの確認・保護作業を行った。
就学前の低出生体重児母子の地域支援

低出生体重(LBW)で生まれた子どもたちにとって、乳幼児期は発達のキャッチアップがみられる時期である。研究1では保育記録による発達尺度NDSCを用いて,LBW児の発達の特徴について検討を行った。2000g未満のLBW児群は、落着き・不注意・粗大運動において、BW群とは異なる発達を遂げることが明らかになった。研究2では、3歳児健診におけるLBW児の発達障害特性を検証した。LBW児のスクリーニングツールの陽性の割合は高く、対人・言語コミュニケーションでの苦手さが顕著にみられた。研究3ではLBW児の母親向けのサポートプログラムを開発し効果検討を行った。抑うつ、PTSD様症状の改善の効果がみられた。2012年度においては、研究計画通りの研究を遂行している。まず、一般統制群の標準データとして、保健センターの1歳6ヵ月時健診および3歳児健診における発達特性に関する一斉調査を実施している。1歳6ヵ月時点ではM-CHATを用い、3歳時点ではPARS短縮版を用いている。2012年度の8月から実施しているため、およそ各年齢群で400名程度の統制群としてのデータを回収している。実験群として安城更生病院母子総合周産期医療センターにおいても同様の調査を行い、出生体重が1500g未満の低出生体重児の1歳6ヵ月時および3歳児における発達障害特性に関するデータを収集済みである。M-CHATは50名程度、PARS短縮版は30名程度のデータを回収している。現在は、各年齢時点における実験群と統制群との比較検証にむけたデータ入力および統計処理を進めている。また、2013年度に実施予定であった、低出生体重児を育てる母親のためのペアレントトレーニングを、2012年度に前倒ししして実施している。プログラムとしては6回の基礎的プログラムに加えて、2回の追加プログラムを実施している。基礎的なペアレントトレーニングでは、子どもの振る舞いを行動で見るためのワーク、認知行動療法的にいいところを探すワーク、応用行動分析に根差した困った行動改善のワークなどを織り交ぜて実施している。2回の追加プログラムでは、NICU入院など低出生体重児の母親が出生後の経験の振り返りに特化したプログラムを実施している。すでにプログラム効果測定に関するアンケート調査の実施なども完了している。現在は統計処理を行っている。1歳6ヵ月児健診に相当する月齢18ヵ月時点においてM-CHATを用いて標準体重児(NBW)群との比較をおこなった研究では、VLBW児は、“要求と興味の指さし"“物の提示"“初期の言語理解"“他者の視線追随"といった項目で、該当する行動を獲得していない児の率がNBW群よりも高かった。3歳児健診にASDのスクリーニングツールPARS短縮版を用いた検証でも、VLBW児の言語面や対人社会面での苦手さがよりはっきりとした形で明らかになった。“指さしの使用"に関しては統制群との差異は解消されていたものの、“言語発達"“会話"“オウム返し"といった言語コミュニケーション領域に関する項目群、“呼名反応"“視線"“ごっこ遊び"“他児への興味関心"といった社会的やりとりに関する項目群において、統制群よりも苦手傾向が強く特異的であるという差が見られた。保育園就園後のLBW児の適応の検証では、“粗大運動"“微細運動"“身辺自立"といった各種運動機能の発達に関する領域において、年少ではLBW群とNBW群との差異が見られたものが学年が上がるにつれ解消するような傾向が読み取れた。一方で“落着き"“順応性"では、年中でLBW児群の苦手さが年少組より顕著に見られるようになるなど、適応行動面での困難さが幼児期後期においても持続する傾向がみられた。VLBW児の母親向けに、ペアレントプログラムに2回のワークを追加実施し効果を検証している。追加ワークでは、育児やNICU入院時の振り返りを、境遇の近しい母親同士の語り合い体験、すなわちピアサポートグループとしての形態を特に重視した。結果、継続的にプログラムに参加したメンバーの効果として抑うつ傾向の改善がみられ、さらに出産時やNICU入院など過去体験記憶からの侵入症状、回避症状の快方など、VLBW児の母親特有のPTSD様な体験様式の改善が見られることが明らかになった。東海地区郊外地域の人口8万人の地方都市において、全公立保育園の全園児約1200人を対象に、園生活の適応の調査を行い、低出生体重児群と統制群の比較を行った。用いる適応尺度として、9下位尺度、165項目からなる保育記録による発達尺度(NDSC)を用いた。この発達尺度の評定は、でに"保育の記録"として日常の保育業務の一環として位置づけられ、対象となるすべての保育園ではパーソナルコンピューターによる電子媒体を介して利用されているものである。

本報告では2009年度の年少・年中・年長の2月時点のデータを分析した。出生体重が2000g未満の低出生体重児群と2500g以上の標準体重児群との比較を行った。分析の際には、早や生まれや遅生まれといった生まれ月の要因などを統制し、学年、体重群の2要因の分析をおこなった。今回は2009年度在籍児のデータのみを横断的に分析したたため、個人が年少から年中、年中から年長と縦断的に変化する様子は分析されなかった。結果より、全ての尺度で学年の主効果が有意となった。すなわち学年が増すごとにそれぞれの下位尺度得点が増すことを統計的に示唆している。いくつかの下位尺度で、体重比較による主効果が有意になった。すなわち各下位尺度で、出生体重による発達の差異があることを示唆している。さらに交互作用の検定を行ったところ、〝粗大運動"などを除いて交互作用が有意になった。すなわち、"粗大運動"以外では学年が上がるにつれ、差異が解消することが明らかになった。本横断研究をもとにした原著論文を学会誌に投稿準備中である。また、年少・年中・年長と一世代を縦断的に追跡したデータに関しても整理済みであり、縦断研究としても解析に入っている。当初予定していた、ペアレントトレーニングは年度を前倒しで行っている。一方で、保健センターおよび総合周産期母子医療センターの調査では、2013年度もデータを追加して行うためやや園長しているものの、概ね順調に進展している。初年度の、公立保育園における保育の記録入力システムによる園児の把握に関しての、データ収集および整理はおおむね終了している。すでに出生体重の情報に関しては3年分のデータの蓄積があり、コホーと研究であるためそれを縦断的に結合したデータも加工済みである。一方で統計的分析にかんしては、2009年度のデータにかんしては横断研究にかんしてはまとめつつあり、発表予定である。また個人内の3年間の変化を縦断的にとうごうし、それを3世代分結合したコホーとデータに関しては、分析途上である。初年度ではまた総合周産母子センターや地区保健センターとも交渉を行い、広汎性発達障害特性をしるための評定スケールPARSや、自閉症早期発見のためのスクリーニングM-CHATはすでに各施設で導入済みであり、データ収集のシステム等も整理済みである。総合周産母子センターにおけるデータ収集では、M-CHAT得点、出生体重、在胎週数、初産・経産、PVLの有無、IVHの有無といったMR所見、などを同時に収集している。一方で保健センターに関しては、1年に約1000人が参加の乳幼児健診においてデータを収集予定であるが、出生体重に関しては、2012年7月から2013年3月までの情報を、同意のもと収集予定でありその調整をよび準備をすすめている。2013年4月時には、得られたデータをもとに解析が可能で、コミュニティーサンプルにおける低出生体重分布、コミュニティー低出生体重児群および、総合周産母子センター低出生体重児群におけるPARS・M-CHATの特徴把握が可能である。2012年度に、総合周産期母子医療センターにおいて実施した低出生体重児のペアレントトレーニングに関しては、2013年度も同様のプログラム内容で行い、効果測定を実施する予定。
微量元素分析による長距離移動性昆虫発生源推定の試み

(1)放射化分析による微量元素の特定を初めて昆虫に応用し,代表的な24種類の元素類から,対象昆虫であるコガタアカイエカとその生息地の土壌との両方に共通する数種類の元素を特定することができた.(2)大型放射光施設(SPring-8)(兵庫県播磨)において放射光照射を試み,詳細な元素分析および蚊成虫各部位における元素マッピング等の予備的実験を行った.その結果,蚊の部位や個体間で変動が見られた元素が存在する一方で,採集地による明確な傾向が見られない元素の存在が明らかになった.(1)放射化分析による微量元素の特定を初めて昆虫に応用し,代表的な24種類の元素類から,対象昆虫であるコガタアカイエカとその生息地の土壌との両方に共通する数種類の元素を特定することができた.(2)大型放射光施設(SPring-8)(兵庫県播磨)において放射光照射を試み,詳細な元素分析および蚊成虫各部位における元素マッピング等の予備的実験を行った.その結果,蚊の部位や個体間で変動が見られた元素が存在する一方で,採集地による明確な傾向が見られない元素の存在が明らかになった.蚊に含まれる元素については微量元素に限らずほとんどの元素について含有量等の知見がない。従って本研究では、本法の有効性評価のための基本データの蓄積を第一の目標とした。1)蚊に含まれる元素の測定と野外採取蚊における元素特性の解明その結果、ほとんどの蚊がNaBaの12元素が共通であり、一部の蚊からAuも検出された。2)一度に処理する蚊の頭数について検討した結果、1頭で測定した結果は他の頭数の場合と比べて元素量が大きくなる傾向が認められ、測定時間は試料重量が少ないと長くなるため、1頭での測定は効率的ではないと判断した。蚊の大きさによる違いについては1頭あたりの元素量を翅長で除し1mmあたりの1頭元素量として評価を継続中である。餌などの飼育条件を変えて室内で飼育した蚊について同様に放射化分析を行ったが、結果は解析中である。3)採集地別の蚊による違い等を明らかにするために、18の異なる地域で採集された蚊の測定値をクラスター分析した。クラスター分析は1頭あたりの元素量を正規化しウォード法によって行い、Na, K, Brの3元素結果は18種類を4群に分けられる可能性が高いことを示唆した。Na, K, Br, Ca, Fe, Zn, Rb, Sr, Baは比較的容易に測定可能な9元素による解析であり、3群に分けられる可能性が高った。また、Na, K, Br, Ca, Fe, Zn, Rb, Sr, Ba, Cr, Sbの11元素では5群に分けられる可能性が示唆された。これらの結果から、単発元素の扱いが群別のポイントになる可能性があると思われる。4)野外採集蚊における安定同位体比の特性解析は解析中である。これまでに土壌およびコガタアカイエカの合計59検体を照射試料として機器中性子放射化分析および安定同位体比の解析を行った。試料の採取地の違いによって含有量が変動しやすい元素と変動しにくい元素を、代表的な元素種24種から抽出することできたが、蚊の飛来源を推定するという本来の目的のためには、土壌とその水域に生息する蚊幼虫の両方に共通して存在する微量元素を特定することが必要である。さらに検体数を増やし相関関係の精査、共通の元素種の絞り込みを予定していたが、昨年、本年と原子炉運転停止のトラブルの発生により、同一地点の土壌と蚊からの測定結果が得られた地点は現在のところ9に留まっている。従って、この9地点における測定値を詳細に解析するとともに、新たに高輝度光科学研究センターにおいてSpring-8による詳細な元素マッピングを今年度は計画した。一方、コガタアカイエカのミトコンドリア遺伝子における塩基配列の解析から、CO1領域の変異で国内に生息する集団(日本型)と日本以外のアジア諸国に分布する集団(アジア型)とが判別可能であることが判明した。その結果を基に九州各地に設置された飛来昆虫用定点トラップに捕集されたコガタアカイエカの中に、アジア型と同定された個体を見出した。コガタアカイエカが海外から日本に飛来侵入する可能性が強く示唆された。さらに、長距離飛翔に関与する脂肪およびグリコーゲン量の変動を経時的に調べた結果、本種蚊の両物質の量的変動は典型的な長距離移動性昆虫の特徴であることが明らかになった。雌成虫をフライトミル法により飛翔させたところ、最長25時間(推定約26km)の自力飛翔が認められたことからも,コガタアカイエカが長距離飛翔が可能であることが検証できた。本年度はこれらの結果と含有微量元素解析から得られる結果とを照合し、本種蚊の長距離移動と飛来源の推定に関して総括する。昆虫の長距離移動のメカニズムやその飛来源の推定は,これまでにも飛来個体の様々な形態や形質の変化,あるいは生理学的特徴を比較する方法で行われてきたが,現在までにそれを実証する有効なツールは見つかっておらず,国外からのこれら昆虫の飛来経路を推定することは未だ難しい.本研究で対象としたコガタアカイエカは水生昆虫であることから,地域河川の水質あるいは土壌成分の影響を幼虫世代に多いに受け,さらに,成虫期のかなり後半まで続くことを想定し,微量元素分析からその飛来源を推定することを計画した.放射化分析ならびに放射光照射の長距離移動性昆虫の発生源の推定への応用は初めての試みであり,学術的に大きな特徴である.

これまでに,土壌および蚊(合計59検体)を照射試料として機器中性子放射化分析および安定同位体比の解析に供し,それらに特徴的な微量元素を代表的な24元素から抽出した.この結果から,コガタアカイェカとその生息地の土壌との両方に共通する元素種をある程度絞り込むことができたが,蚊と環境要因との間で明確な相関関係が得られた地域は少なく,期間中に結論には至らなかった.一方で大型放射光施設(SPring-8)において放射光解析を新たな試みとして取り入れ,放射化分析で測定不能であった元素類の再評価,および成虫各部位における元素マッピング等の予備的な実験をほぼ計画通りに実施した(課題番号2011A1089,利用課題実験報告書).乾燥した蚊の各部位にX線を照射し,Ca,Mn,Fe,Cu,Zn,Crに対応するチャンネルのスペクトルを記録しマッピングを行った結果,部位や個体間で変動が見られた元素が存在する一方で,採集地による明確な傾向が見られない元素があることも明らかになった.コガタアカイエカの体内ではある種の元素が偏在していることが確かめられたが,その生物学的な意味については今後の検討課題である.