hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高血圧ラットSHRにおける循環器系活動と情動行動との機能的連関

本研究課題では,高血圧ラットSHRの驚愕反応に関する行動的特徴と,その生理学的基礎,特に循環器機能との関連を明らかにすることを目標としている。昨年度に行ったSHRとWKYの驚愕反応と恐怖増強(fear-potentiated startle, FPS)を調べる実験について,追加実験を行って,データを追加した。各セッションの前半と後半の試行とで別個に平均を集計したところ,恐怖条件づけ後24時間では,セッション前半の試行のFPSの指標(%FPS)には有意な系統差はなく,後半でのみ,SHRの%FPSが大きかった。この結果より,SHRの情動的性質について,情動的な興奮性が一般に高まっているというよりはむしろ,情動喚起刺激に対する慣れが遅いと推定できた。この研究成果については平成18年10月に開催された北米神経科学会(米国Atlanta)にて発表するとともに,驚愕反応ならびに恐怖増強の世界的権威Michael Davis教授のラボ(Emory大学)を訪問し,実験手法についてアドバイスを受けた。また,同年11月の日本心理学会においても,SHRの驚愕反応に関する研究成果の発表を行った。今年度には新たな実験も開始した。昨年度からの予備実験の結果を踏まえながら,Davis教授から受けたアドバイスも参考に実験をデザインした。血管拡張薬ヒドララジンの静脈内投与により,血圧の低下したSHRでは,FPSの程度が有意に減少していた。また,少数の個体に対して,別種の降圧剤を投与したところ,同様にFPSが小さくなった。SHRで比較的大きなFPSがみられる生理学的背景として,心臓血管系の高い機能水準が寄与している可能性が示された。この成果は平成19年度の国内外の学会において発表するとともに,論文投稿を準備している。なお,本研究における動物飼育と実験実施にあたっては,東北大学文学研究科心理学研究室の設備を借用した。今年度は、次年度以後の基礎資料となるだけでなく、高血圧ラットSHRの行動的な特質の解明に直接に役立つ資料を得るため、SHRの行動が照明条件によって、どのように変化するかを調べる実験を行った。ラットに対する光の照射は、嫌悪刺激として作用することが多く、オープン・フィールドのような広場型の活動測定場面においては、活動量が減少することが多いとされる。これに対して、SHRの行動を調べた先行研究によれば、強い照明の条件下であっても、その活動量に顕著な減少を認めなかったという。この指摘は、SHRの情動的な性質を理解する上で重要であり、その情動興奮性が低いことを示しているのかもしれない。しかしながら、嫌悪刺激を提示した場合の動物の反応として、凍結反応の出現により活動が抑制されると推定できる一方、興奮性が非常に高まった場合には、逃避的な行動が多く現われて、活動量が増加する可能性も否定できない。そこで本研究では、一般に照明によって行動量が減少する2種類の実験場面、すなわちオープン・フィールドおよび高架式十字迷路と合わせて、照明により行動強度が増加する場面、つまり光照射による驚愕反応の増強事態(light-enhanced startle)でのSHRの行動を調べた。統制群は健常血圧のWKYであった。このデータ収集は3月までにほぼ完了し、現在はデータ処理を行っている。今年度は、諸般の事情により科研費の交付が遅れ、実験の開始も遅れた。この遅れを取り返すべく努力している。これまでにデータ処理の完了した範囲で記せば、光照射による驚愕反応の増強はあまり顕著ではなく、SHRは、光刺激提示に対する情動興奮性は比較的低いと推定している。また、上記の実験と合わせて、血圧降下薬ヒドララジン投与による血圧低下が、高架式十字迷路での行動に及ぼす影響を調べている。これは現在実験を継続中であり、間もなく完了する予定である。FPSでは、驚愕反応の測定に先行して、電撃を用いた古典的条件づけの訓練を行うため、電撃への感受性が実験データに影響を与えかねない。そこで最初に、SHRとWKYの電撃に対する反応閾(運動反応閾と跳躍閾)を調べて、いずれの系統でも跳躍閾を超え、同等の行動的反応が生じる電撃強度(0.7mA)を特定した。次に、これと別の被験体(SHRとWKY)を用いて、FPSの系統差を調べた。条件づけ訓練に上記の電撃強度を用いた。この訓練から24時間後の計測では、驚愕反応の増強率(%FPS)に系統差を認めた。他方、訓練1週間後には、%FPSに系統差がなかった。さらに、FPSの性質が血圧水準とどのように関わっているかを明らかにするため、降圧薬を投与したSHRとWKYのFPSを測定する実験を18年度に向け計画している。17年度には、予備実験として、すでに実験を終えた被験体を用いて、血管拡張薬ヒドララジンを投与した際のFPSを調べ、18年4月に完了した。現在、結果を集計している。17年度には、16年度までの成果発表として、9月の第37回ヨーロッパ脳と行動学会(EBBS, Trinity College Dublin, Ireland)で、通常の驚愕反応の強度がヒドララジンの投与によって減少することを報告した。また、驚愕反応を研究する上での基礎資料として、加齢による影響を調べる実験を16年度に行い、その成果を10月の日本動物心理学会(千葉大学)において報告した。17年度の研究成果には、過去に報告例のない新規の知見も含まれており、18年度中、北米神経科学会(SFN, Atlanta, USA)などで報告する予定であるとともに、論文投稿の準備中である。本研究課題では,高血圧ラットSHRの驚愕反応に関する行動的

特徴と,その生理学的基礎,特に循環器機能との関連を明らかにすることを目標としている。昨年度に行ったSHRとWKYの驚愕反応と恐怖増強(fear-potentiated startle, FPS)を調べる実験について,追加実験を行って,データを追加した。各セッションの前半と後半の試行とで別個に平均を集計したところ,恐怖条件づけ後24時間では,セッション前半の試行のFPSの指標(%FPS)には有意な系統差はなく,後半でのみ,SHRの%FPSが大きかった。この結果より,SHRの情動的性質について,情動的な興奮性が一般に高まっているというよりはむしろ,情動喚起刺激に対する慣れが遅いと推定できた。この研究成果については平成18年10月に開催された北米神経科学会(米国Atlanta)にて発表するとともに,驚愕反応ならびに恐怖増強の世界的権威Michael Davis教授のラボ(Emory大学)を訪問し,実験手法についてアドバイスを受けた。また,同年11月の日本心理学会においても,SHRの驚愕反応に関する研究成果の発表を行った。今年度には新たな実験も開始した。昨年度からの予備実験の結果を踏まえながら,Davis教授から受けたアドバイスも参考に実験をデザインした。血管拡張薬ヒドララジンの静脈内投与により,血圧の低下したSHRでは,FPSの程度が有意に減少していた。また,少数の個体に対して,別種の降圧剤を投与したところ,同様にFPSが小さくなった。SHRで比較的大きなFPSがみられる生理学的背景として,心臓血管系の高い機能水準が寄与している可能性が示された。この成果は平成19年度の国内外の学会において発表するとともに,論文投稿を準備している。なお,本研究における動物飼育と実験実施にあたっては,東北大学文学研究科心理学研究室の設備を借用した。
Nd:YAGレーザーによる軟化象牙質の選択的除去に関する研究

Nd : YAGレーザーは、近赤外領域に波長を持つことから特定の色調に選択的に吸収されることが知られている。その性質を用いて、申請者の教室では、軟化象牙質の除去にNd : YAGレーザーと着色剤を併用して齲蝕病巣の蒸散量を検討し、黒色系色素に優れた蒸散効果があることおよびそれらの着色剤について光透過性を測定し軟化象牙質の蒸散量と光透過性との関係になどについて報告している。本年度は、平成13年度に引き続き、軟化象牙質の選択的除去法の基礎的研究として脱灰象牙質と健康象牙質の2層を有する試料を作製し、照射後の象牙質の選択的除去効果、照射後の象牙質表面性状の観察、象牙質面定量分析などの研究を行い、以下の結論を得た。1.蒸散深度は、照射出力が増加するにしたがい、蒸散深度の増加が認められた。2.着色剤による比較では、フッ化ジアンミン銀の蒸散深度が高く、次いで黒色剤、HYCで、非着色剤では蒸散深度がほとんど認められなかった。3.SEMによる観察では、蒸散効果が得られた窩底部においては、象牙質の亀裂および溶岩状構造が観察された。とくに蒸散深度の増加にしたがい、蒸散面積の増加と亀裂の大きさに相関が認められた。4.Ca、Pの定量分析において、墨汁、HYC、非着色剤では、照射後のCa、Pの増加は認められなかった。しかし、フッ化ジアンミン銀を用いた照射後のCa、Pの定量分析では、いずれの着色剤に比べ高い値を示し、健康象牙質面のCa、Pの定量分析に近い値を示した。以上から本研究で使用したレーザー照射と、フッ化ジアンミン銀の併用による軟化象牙質の除去は有用であることが示唆された。よって、この軟化象牙質のみを選択的に蒸散させる能力を有するNd : YAGレーザーの照射は、現在の歯科治療において画期的な研究であり、今後の臨床研究への情報を提供する上からも必須であると思われた。近年の齲蝕治療では、病的歯質のみを選択的に除去する方法が最善の治療法として注目され、従来のBlackによって構築された窩洞の保持形態や予防拡大などを基本とする歯科治療に大きな変革期をもたらしている。このため齲蝕検知液の開発や各種切削法が思案されているが、この目的に添った治療法の確立はまだされていない。各種切削法の一つであるレーザーは、比較的早くから試用され、なかでもNd:YAGレーザーは、近赤外領域に波長を持つことから特定の色調に選択的に吸収されることが知られている。申請者は、その性質を利用し、軟化象牙質の除去にNd:YAGレーザーと着色剤を併用して齲蝕病巣の蒸散量を検討し、黒色系色素に優れた蒸散効果があることおよびそれらの着色剤について光透過性を測定し軟化象牙質の蒸散量と光透過性との関係になどについて報告している。本年度は、軟化象牙質の選択的除去法の基礎的研究として脱灰象牙質と健康象牙質の2層を有する試料を作製し、照射後の象牙質の選択的除去効果、照射後の象牙質表面性状の観察、象牙質面定量分析などの研究を行い、以下の結論を得た。2.健康象牙質では、各着色剤とも蒸散深度が認められ、フッ化ジアンミン銀の蒸散深度が高く、次いで黒色剤、非着色剤、HYCの順であった。3.脱灰象牙質では、フッ化ジアンミン銀の蒸散深度が高く、次いで黒色剤、HYCで、非着色剤では蒸散深度がほとんど認められなかった。4.健康象牙質、脱灰象牙質では、健康象牙質の方が各条件群において高い蒸散深度を示した。5.SEMによる観察では、蒸散効果が得られた窩底部においては、象牙質の亀裂および溶岩状構造が観察された。6.照射後の定量分析では、健康象牙質のCa、Pの定量(wt%)に比較して、フッ化ジアンミン銀のCa、Pの定量(wt%)の方が高い値を示した。今回使用したレーザー照射は、高出力であり、これまで難しいとされていたNd:YAGレーザーに有効である健康な象牙質蒸散が可能であることが示されたが、選択的に軟化象式質の蒸散には、申請者のこれまでの成績を併せると照射出力を下げて行う必要があると考えられた。

2.着色剤による比較では、フッ化ジアンミン銀の蒸散深度が高く、次いで黒色剤、HYCで、非着色剤では蒸散深度がほとんど認められなかった。3.SEMによる観察では、蒸散効果が得られた窩底部においては、象牙質の亀裂および溶岩状構造が観察された。とくに蒸散深度の増加にしたがい、蒸散面積の増加と亀裂の大きさに相関が認められた。4.Ca、Pの定量分析において、墨汁、HYC、非着色剤では、照射後のCa、Pの増加は認められなかった。しかし、フッ化ジアンミン銀を用いた照射後のCa、Pの定量分析では、いずれの着色剤に比べ高い値を示し、健康象牙質面のCa、Pの定量分析に近い値を示した。以上から本研究で使用したレーザー照射と、フッ化ジアンミン銀の併用による軟化象牙質の除去は有用であることが示唆された。よって、この軟化象牙質のみを選択的に蒸散させる能力を有するNd : YAGレーザーの照射は、現在の歯科治療において画期的な研究であり、今後の臨床研究への情報を提供する上からも必須であると思われた。
ポリエチレン類共重合体の1次構造とゲル化支配因子

エチレンとアルケンとの共重合体である直鎖低密度ポリエチレンをデカリンやテトラリンなどの有機溶媒中に高温で溶かし、その熱溶液を室温近傍で冷却すると、系全体は熱可逆性ゲルへ転移する。この研究では、エチレン連鎖長や短鎖分岐数のような高分子の1次構造の性質がゲルの架橋点の大きさ、つまり、ゲル中での高次構造長(架橋長)にいかなる影響を及ぼすかを、Flory-Hugginsの相互作用係数χをパラメーターとして詳細に検討した。1次構造長であるエチレン連鎖長L(E)は、NMRの測定を行い、1次Markov(マルコフ)統計を仮定して推算した。高分子/溶媒間の相互作用パラメーターχの温度依存性は、インバースガスクロマトグラフィー(IGC)より求めた。ゲル化溶媒としては、χパラメーターの値が異なるものをできるだけ多く選んで用いた。ゲルの架橋長ζは、ゲル融点の測定を行い、高橋-中村-香川の理論(TNK理論)及び田中-Stockmayerの理論(TS理論)を用いて推算した。その結果、以下のような結論が得られた:1.TNK理論及びTS理論のいずれを用いても、ゲルの架橋長ζはほぼ同程度の値となり、この研究で用いた試料ではζの分布は、ζ=529程度であった。2.同一試料でも、ゲルを作るときの溶媒が、より貧溶媒になればなるほど(つまり、χの値が大きくなると)、ζは大きくなる傾向を示した。3.試料中に短鎖分岐が増えていくと、ζは単調に減少していく。4.χの値が大きくなるような系(つまり、より貧溶媒としてふるまうような溶媒中)から生成するゲルの高次構造長ζの値は、1次構造長L(E)より、若干大きくなる傾向を示した。5.χの値が小さくなる、つまり、比較的良溶媒としてふるまうような溶媒中でゲルを作ると、そのゲルの架橋長ζは、ほぼ1次構造長L(E)と一致する。エチレン-プロピレン(EP)ランダム共重合体は、コモノマーであるプロピレンの含量(PC)を増加させていくと、結晶性ポリマーからエラストマーへとその性質を変えていく。本研究では、試料にPCが異なる数種のEPランダム共重合体を用いてその1次構造解析をNMRより行い、エチレンが連続してつながる数L(E)を推算した。また、高分子/溶媒間の相互作用パラメーターχを見積もるとともに、ゲルの架橋点を構成するエチレン単位数ζ(E)を推算し、次の結論を得た:(1)試料中にPCが増加していくと、高分子鎖の1次構造長L(E)およびゲル中での高次構造長ζ(E)はともに減少する;(2)χとζ(E)の間には著しい相関性があり、χが大きくなるような溶媒中ではζ(E)も大きくなり、ζ(E)>L(E)となる;(3)χが小さくなるにつれ、ζ(E)【approximately equal】L(E)となり、ゲルの架橋長はエチレン連鎖の1次構造長とほぼ等しくなる;(4)その系がゲルを形成する限り、ζ(E)<L(E)となることはない。ポリオレフィン類のゲル化支配因子として、分岐数、分子量、高分子/溶媒間の相互作用パラメーター(χ_<12>)を取り上げ、これらの因子とゲル形成能とのかかわりについて実験的に調べた。試料には、エチレン/1-ヘキセンランダム共重合体を用いた。まず、ゲル化

溶媒を決めるために、IGCを用いてχ_<12>を推算し、χ_<12>の値が大きく異なるような有機溶媒を数種類選び出した。次に、ゲル融点を測定し、その値を高橋-中村-香川の理論(TNK理論)及び田中-Stockmayerの理論(TS理論)に適用し、ゲルの架橋長ζを推算した。このようにして推算したζが、分岐数、分子量、χ_<12>の大きさによって、それぞれどのように変化するかを検討した。その結果、以下の結論を得た。(1)エチレン/1-ヘキセン共重合体は、χ_<12>パラメーターの値が室温近傍でχ_<12>>0.5となるアルカン系やアルケン系の有機溶媒中で熱可逆性ゲルを形成する。χ_<12>>>0.5となるシクロヘキサノンや3-ヘキサノンのようなケトン類中ではゲル化せず、それらの系はマクロな固/液分離を引き起こす。(2)TNK理論およびTS理論によりそれぞれ推算したゲルの架橋長ζ(架橋領域に入り込むエチレン連鎖数)は、互いにほぼ一致し、この研究で用いた試料では、ζの分布はζ=529程度である。(3)ゲルを作るときの溶媒が、より貧溶媒になればなるほどζは大きくなり、また分子量が増大すると、ζも徐々に増大する。これに対し、短鎖分岐が主鎖中に増加すれば、ζは急激に減少する。
多種の果実の結実変動に応じたツキノワグマの採食戦略の解明

本研究では、ツキノワグマの採食戦略を「食物資源、特に果実の時空間的な分布」と「クマの採食行動」と、さらに「クマにとっての果実の栄養的価値」の3つの視点から調査することで明らかにすることを目的とした,具体的には、1.果実の結実量の時期・年次的変化とクマの採食痕跡の関係から「果実の結実状況とクマの採食行動の関係」、すなわち採食戦略にかかわる生態的要因のひとつを明らかにした.また、2.クマによる果実の消化率および体重・体脂肪の増加率の調査から採食戦略にかかわる生理的要因の一つを明らかにした。当該年度は、1.果実の結実量の時期・年次的変化とクマの採食痕跡の関係について、2008年から2011年に行った果実の結実量調査とクマの採食痕跡の調査結果から、各種果実の結実量や結実期間が異なる年次間でのクマの採食行動を比較した。4年間を通し、クマの採食痕跡からは、夏は利用可能量に応じて果実を利用し、秋は利用可能量にかかわらずミズナラを優先して利用するという傾向が見られた。また、ミズナラを利用開始する時期は直前の利用していた食物資源が少ない年は早く、多い年は遅くなる傾向が明らかになった。2.クマによる果実の消化率および体重・体脂肪の増加率の調査では、2010年から2012年にかけて、飼育個体を用いた実験を行った。その結果、夏よりも秋に体内滞留時間(食べ物を食べてから排泄されるまでの時間)が短くなることによって、一日の採食量を増やすことが可能になっていることが示唆された。さらに、体内滞留時間が短くなっているにもかかわらず可溶無窒素物の消化率が維持されることによって秋は効率よくエネルギーを摂取していることが明らかになった。本研究では、ツキノワグマの採食戦略を「食物資源、特に果実の時空間的な分布」と「クマの採食行動」と、さらに「クマにとっての果実の栄養的価値」の3つの視点から調査することで明らかにすることを目的としている.具体的には、1.果実の結実量の時期・年次的変化とクマの採食痕跡の関係と2,GPSテレメトリーを用いた個体追跡から「果実の結実状況とクマの採食行動の関係」を明らかにする.また.3.クマによる果実の消化率および体重・体脂肪の増加率の調査から「クマにとっての各果の栄養的な価値(結実状況以外がクマの採食行動に与える影響)」を明らかにする.当該年度の成果として、1.果実の結実量の時期・年次的変化とクマの採食痕跡の関係につき、果実の結実量調査とクマの採食痕跡の調査を2008,2009年に引き続き行い、果実の結実パターンが異なる3年目のデータを得ることができた。2010年は、調査した11種の果実全てで2008、2009年よりも結実量が少なかった。それに対し、クマの採食痕跡は2008,2009年と同様に、夏は利用可能量に応じて果実を利用し、秋は利用可能量にかかわらずミズナラを優先して利用するという傾向が見られた。2.GPSテレメトリーを用いた個体追跡からは、測位点から単位時間当たりの移動距離を算出し、食べ物が違う時期にクマの移動距離がどのように変化するかを解析した。主要な採食物を切り替える時期(移行期)には、次の食べ物を求めて大きく動き回り移動距離が伸びるであろうという仮説に反し、主要な採食物を食べている時期よりも移動距離が減少した。3.クマによる果実の消化串および体重・体脂肪の増加率の調査については、2010年の夏と秋にクマ牧場において計3回採食試験を行った。2011年度に不足している分の実験を行い、食物種の違いによる消化率や体重・体脂肪の増加率について解析する予定である。本研究では、ツキノワグマの採食戦略を「食物資源、特に果実の時空間的な分布」と「クマの採食行動」と、さらに「クマにとっての果実の栄養的価値」の3つの視点から調査することで明らかにすることを目的としている.具体的には、1.果実の結実量の時期・年次的変化とクマの採食痕跡の関係と2.GPSテレメトリーを用いた個体追跡から「果実の結実状況とクマの採食行動の関係」を明らかにする.また、3.クマによる果実の消化率および体重・体脂肪の増加率の調査から「クマにとっての各果実の栄養的な価値(結実状況以外がクマの採食行動に与える影響)」を明らかにする.当該年度の成果として、1.果実の結実量の時期・年次的変化とクマの採食痕跡の関係につき、果実の結実量調査とクマの採食痕跡の調査を2008,2009,2010年に引き続き行い、4年目のデータを得ることができた。これら4年間のデータがそろうことで、各種果実の結実量や結実期間が異なる年次間での比較が可能になった。4年間を通し、クマの採食痕跡は、夏は利用可能量に応じて果実を利用し、秋は利用可能量にかかわらずミズナラを優先して利用するという傾向が見られた。2.GPSテレメトリーを用いた個体追跡について、今年度はクマの行方不明個体が多く、GPS首輪の回収が思うようにいかなかったため、新たなデータが少数しか得られず、新たな成果には結び付いていない。3.クマによる果実の消化率および体重・体脂肪の増加率の調査については、2010年に引き続き、2011年の夏と秋に飼育実験を行った。

食べ物を食べてから排出するまでの時間(体内滞留時間)が食べ物の種類によって違うこと、秋より夏に長いこと、食べる量によって変わらないことが明らかになり、この結果は、第5回東アジア生態学会においてポスター発表をした。消化率や体重・体脂肪の増加率は現在解析中である。本研究では、ツキノワグマの採食戦略を「食物資源、特に果実の時空間的な分布」と「クマの採食行動」と、さらに「クマにとっての果実の栄養的価値」の3つの視点から調査することで明らかにすることを目的とした,具体的には、1.果実の結実量の時期・年次的変化とクマの採食痕跡の関係から「果実の結実状況とクマの採食行動の関係」、すなわち採食戦略にかかわる生態的要因のひとつを明らかにした.また、2.クマによる果実の消化率および体重・体脂肪の増加率の調査から採食戦略にかかわる生理的要因の一つを明らかにした。当該年度は、1.果実の結実量の時期・年次的変化とクマの採食痕跡の関係について、2008年から2011年に行った果実の結実量調査とクマの採食痕跡の調査結果から、各種果実の結実量や結実期間が異なる年次間でのクマの採食行動を比較した。4年間を通し、クマの採食痕跡からは、夏は利用可能量に応じて果実を利用し、秋は利用可能量にかかわらずミズナラを優先して利用するという傾向が見られた。また、ミズナラを利用開始する時期は直前の利用していた食物資源が少ない年は早く、多い年は遅くなる傾向が明らかになった。2.クマによる果実の消化率および体重・体脂肪の増加率の調査では、2010年から2012年にかけて、飼育個体を用いた実験を行った。その結果、夏よりも秋に体内滞留時間(食べ物を食べてから排泄されるまでの時間)が短くなることによって、一日の採食量を増やすことが可能になっていることが示唆された。さらに、体内滞留時間が短くなっているにもかかわらず可溶無窒素物の消化率が維持されることによって秋は効率よくエネルギーを摂取していることが明らかになった。23年度に計画していた3つの調査・実験のうち、2.GPSテレメトリーを用いた個体追跡については、クマの行方不明個体が多かったためGPS首輪の回収が計画通りにはいかなかったが、1.結実量の時期・年次的変化とクマの採食痕跡の関係、3.果実の消化率と体重・体脂肪の増加率の調査が計画通り年度内に終了したため、おおむね順調に進展していると考える。本研究課題は、当該年度までに必要な調査・実験がほぼ終了したため、今後は得られたデータの解析に重点をおく。2.GPSテレメトリーを用いた個体追跡については、データの回収が終了していないため、今後も調査を実施し、データの回収に努める。さらに、24年度が最終年度であるため、成果を博士論文としてまとめるとともに、国際・国内学会や学術雑誌へ発表していきたい。
植物エストロゲンの子宮内膜癌発生・発育の予防

子宮内膜癌の発生/発育はエストロゲンが深く関与している。これまで、マウス子宮内膜発癌に対して、酢酸メドロキシプロゲステロン、甘草エキス、ダナゾール、トレミフェン、インドール-3-カルビノールなどが発癌抑制的に作用し、その機序として癌原遺伝子である、c-fos,c-junや発癌に関与する内因性サイトカインであるTNF-α,IL-1αの発現抑制の関与を報告してきた。本研究は、植物性エストロゲンである、genistein(G),daidzein(D)やそれらを含む漢方方剤である、十全大補湯によるマウス子宮内膜発癌に対しての影響を検討した。1)短期的実験:去勢マウスの子宮を用いて、c-fos,c-jun,TNF-α,IL-1αmRNAに関しては、総RNAを抽出後、RT-PCR法、サザンブロット解析により、半定量的に、また、蛋白発現に関しては、パラフィン・ブロックを用いて、免疫組織的に検討した。去勢マウスに2週間エストロゲンを単独投与した、陽性コントロール群に比して、子宮摘出の24時間前にG,Dを投与した併用投与群や十全大補湯併用投与群は、子宮重量、c-fos,c-jun,TNF-α,IL-1αmRNAおよびその蛋白発現は大部分は有意に、一部は減弱傾向を示した。2)長期的実験:N-methyl-N-nitrosourea誘発マウス子宮内膜発癌に対して、G,Dおよび十全大補湯併用投与群では内膜腺癌、内膜増殖症発生頻度は一部で有意に、全体としても減少傾向を示した。以上より、植物性エストロゲンである、G,Dやそれらを含む十全大補湯には今回の内膜発癌実験系に対して、抑制的に作用し、また、エストロゲンにより、過剰発現する癌原遺伝子である、c-fos,c-jun,や内因性サイトカインであるTNF-α,IL-1αの発現抑制の関与が示唆された。子宮内膜癌の発生にはエストロゲン(E)が深く関与している。これまでマウス内膜発癌モデルを用いた我々の研究で、抗E作用を示す、MPA、ダナゾール(DZ)、甘草エキスなどが発癌抑制作用を示すことを明らかとしてきた。本研究は植物性Eによる、子宮内膜発癌に対する影響とその抑制機序を検討することを目的とした。本年はE誘導性fos/jun mRNAおよびその蛋白発現がE存在下で、代表的植物Eである、genistin,genistein(G)やdaidzin,dizdein (D)投与によりいかに変化するか、また、甘草エキスには主成分であるグリチルリチン(G1)の他にイソフラボンなどを含むため、甘草エキスとイソフラボンなどを含まないG1単独投与に関する検討も施行した。1)短期的検討:去勢マウスの全子宮を用いた検討では、甘草エキスやG1の2週間投与により、また、MPA,DZばがりでなく、子宮採取24時間前のGやDの投与にょりfos/jun mRNA発現はE単独に比して低下した。子宮内膜の腺管上皮や間質細胞におけるFos/Jun蛋白発現も同様の傾向を示した。2)長期的影響:発癌剤MNU投与マウス子宮内膜発癌抑制作用はG1単独よりも甘草エキス投与群の方が強かった。以上より、イソフラボンやG,Dにも内膜発癌抑制作用の存在が示唆され、その作用はFos/Jun形成抑制の関与が示唆された。現在、GやD投与による長期発癌抑制試験を施行中である。子宮内膜癌の発生・発育にはエストロゲンが深く関与している。これまで、マウス子宮内膜癌に対して、酢酸メドロキシプロゲステロン、甘草エキス、ダナゾール、トレミフェン、インドール-3-カルビノールなどが発癌抑制的に作用し、その機序として癌原遺伝子である、c-fos,c-junや内因性サイトカインであるTNF-a,IL-1aなどの関与を報告してきた。本研究は、植物性エストロゲンである、genistein(G),daizein(D)によるマウス子宮内膜発癌に対しての影響を検討した。1)短期的実験:去勢マウスの子宮全体を用いて、c-fos,c-jun,TNF-a,IL-1a mRNAに関しては、総RNAを抽出後、RT-PCR法、サザンブロット解析により、半定量的に、また、蛋白発現に関しては、パラフィン・ブロックを用いて、免疫染色で検討した。去勢マウスに2週間エストロゲンを単独投与した、コントロ-ル群に比して、子宮摘出の24時間前にG,Dを投与した併用投与群は、子宮重量、c-fos,c-jun,TNF-a,IL-1a mRNAおよびその蛋白発現は減弱傾向にあった。2)長期的実験:N-methyl-N-nitrosourea誘発マウス子宮内膜発癌に対して、内膜線癌、内膜増殖症発生頻度は減少傾向を示した。以上より、植物性エストロゲンである、GやDにも内膜発癌抑制作用の存在が示唆され、エストロゲンにより、過剰発現する、c-fos,c-jun,TNF-a,IL-1aの発現抑制の関与が示唆された。これまで、マウス子宮内膜発癌に対して、酢酸メドロキシプロゲステロン、甘草エキス、ダナゾール、トレミフェン、インドール-3-カルビノールなどが発癌抑制的に作用し、その機序として癌原遺伝子である、c-fos,c-junや発癌に関与する内因性

サイトカインであるTNF-α,IL-1αの発現抑制の関与を報告してきた。本研究は、植物性エストロゲンである、genistein(G),daidzein(D)やそれらを含む漢方方剤である、十全大補湯によるマウス子宮内膜発癌に対しての影響を検討した。1)短期的実験:去勢マウスの子宮を用いて、c-fos,c-jun,TNF-α,IL-1αmRNAに関しては、総RNAを抽出後、RT-PCR法、サザンブロット解析により、半定量的に、また、蛋白発現に関しては、パラフィン・ブロックを用いて、免疫組織的に検討した。去勢マウスに2週間エストロゲンを単独投与した、陽性コントロール群に比して、子宮摘出の24時間前にG,Dを投与した併用投与群や十全大補湯併用投与群は、子宮重量、c-fos,c-jun,TNF-α,IL-1αmRNAおよびその蛋白発現は大部分は有意に、一部は減弱傾向を示した。2)長期的実験:N-methyl-N-nitrosourea誘発マウス子宮内膜発癌に対して、G,Dおよび十全大補湯併用投与群では内膜腺癌、内膜増殖症発生頻度は一部で有意に、全体としても減少傾向を示した。以上より、植物性エストロゲンである、G,Dやそれらを含む十全大補湯には今回の内膜発癌実験系に対して、抑制的に作用し、また、エストロゲンにより、過剰発現する癌原遺伝子である、c-fos,c-jun,や内因性サイトカインであるTNF-α,IL-1αの発現抑制の関与が示唆された。
慢性てんかん焦点形成における樹状突起異常電気活動の役割に関する研究

本研究では、慢性電流源密度解析法を用いて、正常海馬CA1錐体細胞の樹状突起電気活動を明らかにすると共に、発作発現時およびキンドリング効果形成過程に伴って樹状突起電気活動がどのように変化するかを検討した。正常海馬CA1錐体細胞では、集合活動電位は細胞体から400mum離れた尖頭樹状突起部で初発し、0.1から1.0m/secの速度で細胞体部に向かって伝導することが明かとなった。5Hzの海馬交連キンドリング刺激中、樹状突起中央部および先端部での集合活動電位発生は次第に抑制され、発作直前に集合活動電位が樹状突起起始部または細胞体部で優勢に発生するようになった。樹状突起起始部および細胞体部で発生した集合活動電位の多くは樹状突起上をその先端部に向かって逆行的に伝導した。後発射出現中も同様な活動電位発生の異常が観察された。また、キンドリング刺激中、樹状突起の先端部で、30msec以上の持続時間を持つ異常な緩徐興奮性シナプス電流が周波数増強を受けて次第に出現した。後発射出現に至るとこの緩徐興奮性シナプス電流は樹状突起先端部に留まらず細胞体から尖頭樹状突起の全域で出現するようになった。これら発作時における樹状突起活動電位の抑制と細胞体部での異常興奮は、1日1回から4回のキンドリング手続きによって著しく増強された。キンドリングてんかん焦点の形成が進むと、発作間欠期でも樹状突起中央部および先端部での活動電位発生は抑制され、樹状突起起始部および細胞体部での活動電位発生が著しく促進されるようになった。また、発作間欠期スパイクの発生時にも発作発現時と同様の樹状突起および細胞体電気活動の異常が観察された。以上の結果から、持続時間の長い緩徐興奮性シナプス電流の発生と樹状突起の不活性化による細胞体異常興奮の両者が密接に関連しあいながら発作の発現およびてんかん焦点形成過程において重要な役割を果たしているものと考えられる。1.慢性電流密度解析システムの実用化:動物が自由に行動している状態で自発的に発生した電気活動の電流密度解析が行なえる慢性電流密度解析システムを実用化した。このシステムの実施成績は、16チャネル同時サンプリングでサンプリング間隔が2マイクロ秒という高度の時間分解能が達成され、8秒間以上の自発性電気活動の電流密度解析が可能であった。しかし、電流密度解析の空間分解能に関しては未だ目標とするレベルに達していない。樹状突起電気活動の詳細を検討するには50ミクロン以下の空間分解能を必要とするため、現在、多連電極作成法の改善を試み、電流密度解析の空間分解能の向上に努めている。2.てんかん焦点形成に伴う樹状突起異常スパイク:空間分解能が低いため十分な電流密度解析が行えない現状であるが、神経細胞樹状突起のてんかん性異常電気活動に関して以下の予備的知見を得た。キンドリングてんかん焦点形成前には、海馬顆粒細胞の樹状突起は特に目立った異常電気活動を示さなかった。しかし、キンドリング刺激を繰り返していくと、激しい後発射(Afterdischarge)が誘発される直前に樹状突起の比較的細胞体に近い部分から、振幅1mV以上のスパイクが発生するようになった。この異常スパイクは、細胞体近傍の記録では陽性に反転した吹き出し電流を伴っていることなどから、樹状突起に発生した活動電位の同期性集合電位であると考えられる。また、この樹状突起異通スパイクは激しい発作性電気活動中や、発作間歇期において散発的に発生する脳波スパイク中にも観察された。

現在、空間分解能を高めた慢性電流密度解析システムを用いて、この樹状突起異常スパイクと発作性電気活動との関係を探ると共に、てんかん焦点形成前の徐波睡眠期スパイクでも類似の樹状突起スパイクが発生しているか否か検討中である。1.慢性電流密度解析システムの改良:電極作成法および解析プログラムの改良により、空間分解能100μm、時間分解能16μ秒で安定した電流密度分布が得られ、動物が自由に行動している状態で樹状突起電気活動の詳細を検討することが可能となった。以下に、海馬CA1錐体細胞の電流密度解析結果を示す。2.刺激誘発電位の電流密度解析:海馬交連線維を電気刺激すると、刺激部位の違いあるいはシナプス後細胞(海橋CA1錐体細胞)の状態に依存して次の2種類の集合活動電位が発生した。(1)逆行性樹状突起スパイク:海馬CA1錐体細胞層または基底樹状突起層で集合活動電位が発生し、尖端樹状突起上をその先端部に向かって0.1m/秒1m/秒の速度で逆行的に伝導する。(2)順行性樹状突起スパイク:海馬交連刺激により尖端樹状突起の先端部で興奮性シナプス電位が発生すると同時に、その細胞体側100μm以内の範囲で活動電位が発生する。尖端樹状突起先端部で発生した活動電位は細胞体部に向い0.1m/秒1m/秒の速度で順行的に伝導するが、樹状突起中央部では0.8m/秒1m/秒以上の速い伝導速度を示す。また、樹状突起スパイクの伝導速度は刺激強度が強いほど速い。この結果は、刺激を強くするに従い伝導速度の速い樹状突起が徐々に賦活されてくることを示唆している。3.発作間欠期スパイクの電流密度解析: CA1野における発作間欠期スパイクの多くは、刺激誘発反応と同じく、樹状突起活動電位の発生を伴うものであった。発作間欠期スパイクにおける樹状突起活動電位は、基本的に、尖端樹状突起の先端部で発生し樹状突起を細胞体に向かった伝導するものと、細胞体層または基底樹状突起層で発生し尖端樹状突起をその先端部に向かって逆行性に伝導するものの2種類が観察された。本年度の研究では「慢性電流源密度解析システム」を用いて次の3つの課題を検討し、海馬CA1錐体細胞の樹状突起における正常電気活動とてんかん性異常電気活動の差異を明らかにした。1.海馬CA1錐体細胞の正常な樹状突起電気活動:これまで海馬錐体細胞の活動電位は樹状突起部ではなく細胞体部で発生すると報告されてきた。しかし、慢性電流源密度解析システムを用いた検討により、活動電位の初発部位は細胞体部から400μm離れた尖端樹状突起部であることが判明した。ここで発生した活動電位は尖端樹状突起上を細胞体に向かって順行的に伝導し、細胞体部において最大振幅に達することが明らかとなった。2.てんかん発作発現時における樹状突起電気活動の変化:てんかん発作の直前あるいは発作発現中に、次の2つの樹状突起異常電気活動が観察された。1つは、発作誘発刺激中、活動電位の初発部位が尖端樹状突起先端部から次第に樹状突起の起始部または細胞体部に移動し、尖端樹状突起上をその先端部に向かって逆行的に伝導するようになることである。他の異常電気活動は、発作誘発刺激中、尖端樹状突起の先端部で、異常に持続時間の長い興奮性シナプス電流が周波数増強を受けて次第に振幅を増しながら出現してくる現象である。発作発現中においても、この異常な興奮性シナプス電流は尖端樹状突起のほぼ全域で優勢に出現した。
自己免疫疾患を抑制する因子の機能解析とT細胞の負の選択機構の理解

自己応答性T細胞を除去するメカニズムの一つとして胸腺髄質上皮細胞が末梢組織抗原を胸腺で異所的に産生することが報告されている。今回我々は胸腺上皮細胞で選択的に発現している転写因子や転写制御因子に着目し、それらの遺伝子がタンパク質としてどのように組織自己抗原を産生させているかを明らかにすることを試みた。またその上で、自己抗原を認識するT細胞がどのように選別されるかを抗原受容体に着目することでより詳細なメカニズムの解明に迫った。胸腺髄質上皮細胞に選択的に発現している転写因子Fezf2や転写制御因子Aireに着目し、まずそれらのタンパク質がどのようにして異所的に自己抗原を発現させているかを次世代シーケンサーを用いることで解析した。とくに近年活用されている手法で網羅的オープンクロマチン領域解析を用いることによりどの遺伝子が具体的に制御されているかを網羅的に理解することに挑戦した。また、Fezf2やAireによって制御される遺伝子を網羅的かつ詳細に列記することにより、それぞれの分子の機能差異やそれぞれの分子の特徴を明らかにした。胸腺髄質上皮細胞でのFezf2やAireによって制御される遺伝子リストを得ることに成功し、この遺伝子リストを活用することで、Fezf2やAireに制御される遺伝子がどのような特徴や組織分布があるかどうかを明らかにした。また、胸腺髄質上皮細胞のシングルセルRNAシーケンス解析データを活用し、遺伝子発現の特徴や違いを単一細胞レベルで明らかにした。また、特定のFezf2やAire依存的な遺伝子の抗原に着目し、その抗原を認識するT細胞抗原受容体を用意し、どのようにT細胞が選別されるかを明らかにした。すなわち、少なくとも、自己T細胞は除去されるT細胞と制御性T細胞に分かれることが明らかとなった。興味深いことに、胸腺内で制御性T細胞の一部の集団が形質を獲得していく可能性を得た。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。T細胞は獲得免疫を制御する中心的な細胞集団であり、T細胞抗原受容体(T cell receptor: TCR)をもつ。TCRは多様性に富み、胸腺においてDNA組換え機構により創出されている。TCRの多様性は、外来から侵入する未知の病原菌でも認識することを可能にするという大きな利点がある。しかし一方で、TCR遺伝子の組換えは無作為に行われるため、自己成分に応答するT細胞(自己応答性T細胞)が一定の割合で出来上がってしまう。そこで、末梢での自己免疫反応を未然に防ぐために、自己応答性T細胞は胸腺で除去されている。胸腺での自己応答性T細胞が除去される過程を「負の選択」と呼ばれており、全身における自己免疫寛容の成立に非常に重要である。われわれはこの負の選択の機構に中心的に働く転写因子Fezf2に注目して研究を進めている。これまでFezf2に対してしっかり機能する抗体はポリクローナル抗体しか存在していなかったが、モノクローナル抗体を作成することで、より特異的にFezf2を認識する抗体を入手することが出来た。この抗体を用いてFezf2が胸腺上皮細胞内のゲノム上のどの位置に存在するかをChIP-seqやATAC-seq解析を行うことでFezf2分子の機能をより明らかにしていく。Fezf2に対するモノクローナル抗体を作成し、1株有望なものを手に入れた。これまでFezf2遺伝子座にFLAGを挿入したマウスを樹立することで、抗Flag抗体を使用しvivoのFezf2を回収を入手することが出来た。この抗体を用いてFezf2が胸腺上皮細胞内のゲノム上のどの位置に存在するかをChIP-seqやATAC-seq解析を行うことでFezf2分子の機能を明らかにしていく。良いFezf2モノクローナル抗体の樹立で目的とするレベルのものの樹立が出来なかった。しかし、代替案でタグを挿入したノックインマウスを作製することで胸腺内のFezf2の機能を解析することが可能となった。胸腺髄質

上皮細胞に選択的に発現している転写因子Fezf2や転写制御因子Aireに着目し、まずそれらのタンパク質がどのようにして異所的に自己抗原を発現させているかを次世代シーケンサーを用いることで解析した。とくに近年活用されている手法で網羅的オープンクロマチン領域解析を用いることによりどの遺伝子が具体的に制御されているかを網羅的に理解することに挑戦した。また、Fezf2やAireによって制御される遺伝子を網羅的かつ詳細に列記することにより、それぞれの分子の機能差異やそれぞれの分子の特徴を明らかにした。胸腺髄質上皮細胞でのFezf2やAireによって制御される遺伝子リストを得ることに成功し、この遺伝子リストを活用することで、Fezf2やAireに制御される遺伝子がどのような特徴や組織分布があるかどうかを明らかにした。また、胸腺髄質上皮細胞のシングルセルRNAシーケンス解析データを活用し、遺伝子発現の特徴や違いを単一細胞レベルで明らかにした。また、特定のFezf2やAire依存的な遺伝子の抗原に着目し、その抗原を認識するT細胞抗原受容体を用意し、どのようにT細胞が選別されるかを明らかにした。すなわち、少なくとも、自己T細胞は除去されるT細胞と制御性T細胞に分かれることが明らかとなった。興味深いことに、胸腺内で制御性T細胞の一部の集団が形質を獲得していく可能性を得た。おおむね計画通りに進んでいるため、今後も研究計画書に則り研究を遂行する。良いFezf2モノクローナル抗体の樹立はうまくいかなかったが、代替案でタグを挿入したノックインマウスを作製することで胸腺内のFezf2の機能を解析することが可能となった。今後、このマウスを活用することでFezf2の機能がより分子レベルで解明されると考えられる。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
放射光肺動脈造影による微小肺腫瘍の自動検出

肺癌の早期発見は予後の改善と医療経済上望まれる。放射光微小血管造影法は500μmの肺の腫瘤の確認が可能である。今回、この判定の自動化が可能であるか、その条件とソフトウェアについて検討した。腫瘍関連腫瘤である条件は下記である。(1)肺動脈造影と同時に出現する腫瘤様陰影は、肺動脈分枝の画像方向への垂直像であり、時間分解能で分別可能である。(2)腫瘍関連腫瘤は肺動脈造影時期と同時に出現するか、或いは、多くの場合、遅れて出現する。遅れて出現する場合は、従来の時間分解能を用いて分別可能である。(3)同時に出現する場合、肺動脈分枝の画像方向への垂直像との鑑別が必要になる。この場合次の条件が有用である。(ア)近接する肺静脈より径が大きい場合は、腫瘍関連腫瘤である。(イ)腫瘍関連腫瘤は固有の重量を持ち、撮像中はその重量のため肺静脈と独立して移動する。(ウ)腫瘍関連腫瘤の濃度形態は、中央部から辺縁まで一定の濃度を保っているが、肺静脈屈曲部では中央部が濃く、その後一定の濃度勾配をもって薄くなる。まとめると、多くの場合、腫瘤状陰影の発現遅延、消失遅延、独立移動、濃度勾配が要点になるが、特に消失遅延が必須の条件である。そのため、2回目の造影をした場合、微弱であっても残存腫瘤陰影は腫瘍関連陰影である可能性が高まる。日立中央研究所に依頼した独自の肺動脈分枝固定ソフトウェアは、腫瘤陰影を固定させることができなかった。一方、濃度変位計測ソフトウェア「Gray-val」(ライブラリー社)は、腫瘤陰影内の濃度分布を定量的に示し、腫瘍関連腫瘤と血管屈曲部の判別に有用であった。また、腫瘤の平均造影剤濃度の経時変化の評価には、画像解析ソフトウェア「ImageJ」が有用であった。しかし、今回の測定はすべてmanual操作で行わざるをえず、今後AIを応用した画像診断など導入が期待される。1)放射光血管造影:(ラット)・・・ラット肺腫瘍モデル(C6 cell)の造影を行い、以下の知見を得た。1腫瘍が疑われる円形の腫瘤状陰影は、血管造影の肺動脈描出直後ではなく、0.6秒程度、やや遅れて出現する。2腫瘤状陰影を連続して撮像すると、肺動脈もしくは肺静脈の屈曲部がタンジェントになって腫瘤状陰影にみえる場合は、一時的に造影剤が希釈される部分が出てくるが、腫瘍と考えられる画像では、一時的に希釈されることなく、一定の時間比率で陰影の希釈が進む。これにより鑑別が可能であった。2)画像追跡ソフトウェアの開発・・・研究協力者が所属する日立製作所研究開発グループから血管追跡プログラムソフトウェアのβ版を入手し、放射光血管造影画像を対象に検討を行った。その結果ラットにおいて、血管コントラストの明瞭な冠動脈では、血管分岐部の血管の3点を指定すると、かなりの追従性を示し、ROIの固定化と血管濃度の自動計測、および経時的なグラフ化が可能であった。一方、造影剤と血液が上大静脈と下大静脈から混入し、当初より希釈される肺循環系では、指定血管の追従性の確認になお検討を要すると思われた。計測の自動化については、今後の課題である。3)カニクイザル肺腫瘍モデル・・・カニクイザル肺腫瘍モデルについて、H27年度は実験施設申請が間に合わず実施にいたらなかった。1)ラットの放射光血管造影による腫瘍診断については、今まで、血管造影による陰影濃度がpeakに達してからの遅延画像の評価に注目してきた。今回は、腫瘍と非腫瘍を区別する手段として、ピークに達するまでの時間評価と、その後の画像の安定性に着目することにより、画像の真偽を判定することが可能である事が示唆された。2)血管追跡プログラムを入手して、検討を開始した。ROIの固定と自動計測については、一定の評価が可能であった。しかし、冠動脈などの動脈系に比べ、肺循環系は血管自体の造影剤濃度と背景との差が大きくない点が特徴である。この点に留意し、血管追跡プログラムの画像計測に反映させてゆきたい。3)カニクイザルの実験の手順の検討が必要である。1)HARP受像管を用いて放射光血管造影を行った。・・・C6細胞を接種したラットの放射光肺動脈造影では、肺動脈造影のfirst pass直後から徐々に円形の腫瘤像が出現し、徐々に増強したあと減衰する典型的な放射光腫瘍造影が確認された。これは、前回示された腫瘍血管での造影剤漏洩とその遅延回復機序と同様であると考えられた。この結果に関連してH29年1月に共同通信社から取材を受け、国内地方紙13紙の科学欄に掲載された(例、京都新聞H29年2月7日朝刊「医学者・NHK共同チーム転移がん超早期発見挑む」)。2)病態の異なる2種類の肺癌を作成した。・・・ラットglioblastoma腫であるC6細胞と、ラット大腸癌腫RCN9細胞を用いた。HE染色を用いた病理標本では、C6細胞の癌腫は腫瘍血管に富み、RCN9細胞は腺組織由来の癌組織を主体とした腫瘤形成をなしていた。抗VEGF抗体を用いた免疫染色では、C6細胞では、腫瘍血管、腫瘍細胞でVEGF(+)所見が認められた。

3)新しい知見・・・腫瘍内部に腫瘍血管がそれほど多くなく、かつ、VEGF発現がそれほど多くない腫瘍では、腫瘍組織自体のX線吸収像を得るには高濃度分解能が必要である。HARP受像管は、肺動脈造影中に感度とコントラストを変え、従来見いだすことが困難であった腫瘍像を明らかにすることが出来ることを確認した。現在はマニュアル操作であるが、将来的にはAIによる自動感度調節と腫瘍認識アルゴリズムの開発が必要である。高エネルギー加速器研究機構(茨城県つくば市)には、PF、およびPF-ARの2つの放射光施設がある。HARP受像管を用いたH28年度の血管造影は、6月の2日間PF-ARにて、12月の2日間PF(BL-14C)で施行した。全国の他分野の放射光利用者がこの2施設に集中しており、これ以上の使用期間の確保はできなかった。PF-ARは視野が広く(2.5×3 cm)、光子密度が高いが空間分解能はやや劣る。PFは電子エネルギーは低いが、視野は狭く(0.5×2.0 cm)、空間分解能は高い。それぞれの特徴を生かして造影を行った。また、PFでの撮影時には、筋弛緩剤と人工呼吸器を用いて、呼吸停止時で撮影を行った。ヒトでは任意に呼吸停止が可能であるが、動物では不可能であるため、上記の処置を行った。その結果、概ね腫瘤陰影が静止し、陰影の時間経過を計測することが容易となった。腫瘤様陰影の中にはリンパ節が含まれることが、想定されるようになった。リンパ節の病理組織を詳細に検討すると、リンパ節中に腫瘍が境界をもって塊状に存在し、そこから血管がリンパ節に伸びている。腫瘍近傍の血管はすでに内皮細胞が腫瘍細胞に置き換わっており、リンパ球組織の血管も順次腫瘍細胞に置き換わり、細胞間構造も粗になっている。また、VEGF免疫染色では、血管構成細胞およびリンパ節内の細胞にもVEGFの発現がみられるようになっている。このため、リンパ節と腫瘍との鑑別が必要と考えられる。一方、リンパ節は気管支近傍にあり、腫瘍塊は肺血管近傍にあるため、気管支の走行を含めた鑑別も考慮中である。また、転移のないリンパ節の血管は正常であるため、リンパ節転移の鑑別も可能であると考えられる。1)肺癌は全世界において死因の第1位であり、肺癌の早期画像診断の新しいモダリティが求められていることを背景に、放射光血管造影で微小肺癌の検出とその方法の改善をめざす研究である。肺癌の実験モデルには、自然発生肺癌は得がたいため、転移性腫瘍モデルを選択した。ラット癌腫にはglioblastomaであるC6細胞と大腸癌腫であるRCN9細胞を用いた。肺組織への生着を促すため免疫抑制剤FK-506を使用した。2)放射光血管造影は、高空間分解能を得るため高エネルギー加速器研究機構の放射光線源を用い、高濃度分解能と高時間分解能を得るためNHK放送技術研究所のHARP受像管を用いる。これにより、先行研究では径500μmの腫瘍を、造影剤の遅延現象で診断することができた。これを基盤として計測法の自動診断、腫瘍組織による相違、リンパ節との鑑別、転移性リンパ節との鑑別を目指すものである。3)H29年度は、高エネルギー加速器研究機構の放射光施設であるPF-ARの故障によるシャットダウンの影響で、実験時間が大幅に短縮となり、実験を十分に行うことはできなかった。H29年度は、腫瘍細胞はRCN9細胞を用いた。
年輪クロノロジーからみた大気汚染によるアカマツ林の立ち枯れプロセスの実態解明

広島県瀬戸内沿岸部における深刻な松枯れの実態を把握するため、竹原市・呉市の海岸部、西条盆地盆地底とそこから比高200mの福富町で生態調査と樹幹のサンプリングを行った。前者2地点では196070年代前半に一様に年輪幅の狭い期間が存在し、西条の盆地底では1980年代前半に立ち枯れ、福富町では変化が見られなかった。高木層のアカマツが立ち枯れた西条の林分では天空率が極めて高くなっており、林内下層の広葉樹樹種群の肥大生長量が1980年代後半から加速されていた。400m^2の方形区内におけるアカマツの個体数は、西条を除き大差はなかったが、西条の場合、残存アカマツは5個体と少なく、若齢木に限られていた。年輪表面の反射輝度を測定すると、竹原と呉の場合、生長鈍化のあった15年間は早晩材の輝度比が小さく、本来、肥大生長が加速され輝度値の高くなるはずの早材形成期の輝度の低下が認められた。生長の回復している竹原・呉では1970年当時に比べ、現在の大気中のSO_2濃度が7分の1(5ppb)に、NO_2濃度が3分の2(20ppb)に減少している。臨海部の工場の煙突の高層化や脱硫装置の装着が原因と思われる。一方、西条盆地で40ppbを越えるNO_2濃度が出現し、閉鎖型地形における自動車起源の影響が大きいことが示唆された。試験的に盆地内の大学キャンパスで気温プロファイルを計測すると、静天静夜に接地逆転層が出現し、夜間のSO_2・NO_2濃度が高濃度で安定していたことから、熱的対流の起こらない夜間に汚染物質が接地境界層下層に滞留していると推察される。こうした定性的なアカマツの立ち枯れと地形・社会環境要因との関係を今後さらに詳細に調べたい。
泡沫分離法による汚濁水処理と海藻の生育阻害の軽減に関する研究

本年度は以下の3つを研究目的とした。(1)都市下水を原水とした回分式実験による至適注薬と至適運転条件の検討最初沈澱池越流水を原水とした。最初に濁度とTOCを指標として、PACとポリ鉄のpH変化に伴う処理性を調べ、PACとポリ鉄の至適pHはそれぞれ68、56であり、PACの方が原水のpH調製が不要であるので、ぽり鉄より優れている。至適条件は、PAC添加量が18mg/Al/l、カゼイン添加量が3.2mg/l、泡沫分離時間が5.6分、気液比が3.2.急速撹拌時間は4分であることが明らかとなった。この条件での、濁度、SS、大腸菌群数、およびP0_4-Pの除去率は9799%、TOCとBODの除去率は6265%、DOC除去率は72%(いずれのN=3)であった。(2)都市下水を原水とした連続式実験による懸濁物質とTOCの除去能の検討(1)の結果に基づいてパイロットプラントを構築した。そのシステムは(1)定位水槽、(2)PAC添加-急速撹拌槽、(3)カゼイン添加装置、(4)泡沫分離槽平均滞留時間(35分)、および吸気自吸式アレーターの回転数(周波数:4070Hz)を変量として、これらの至適条件を求めた。至適条件はPAC添加量は15ml Al/l、カゼイン添加量は5mg/l、平均滞留時間は5分、周波数は60Hzであった。この条件における除去率は、濁度では85%、大腸菌群数とPO_4-Pでは96%、BODとTOCでは5060%であった。回分式実験よりも除去率が低い理由は、泡沫分離槽への流入口と流出口の位置と安定泡沫の分離システムを改良する必要性がわかった。海藻(ノリ)の初期発生段階に対する泡沫分離処理による下水の毒性軽減効果の検討本年度はこの研究の予備的実験までしか進むことができなかったが、(1)の検討結果のほか、界面活性剤などがほぼ完全に除去できるので、相当の毒性軽減効果を期待できると考えられる。