hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
励起エネルギー可変光電子分光による負イオン状態の振電ダイナミクスの解明

自動電子脱離過程を起こす負イオン励起状態を高感度に検出する目的で,波長可変光源を用いた電子脱離効率スペクトルの測定手法を開発した。また,脱離電子の運動エネルギー分析をするために磁気ボトル型光電子分光器を製作した。これらの手法をミクロ溶媒和芳香族ケチルアニオン系に適用し,光電子脱離効率スペクトルと光電子スペクトルのデータを統合的に解析することによって,余剰電子の空間分布が溶媒和エネルギーに与える影響を検討した。近赤外可視領域に現れる芳香族ケチルアニオンの第一電子吸収帯がプロトン性溶媒中で大きく高エネルギー側にシフトする現象には,半世紀近くにわたって多大な関心が寄せられているが,凝縮相の実験から得られる情報のみでは,その解釈の信頼性は乏しかった.本研究では,気相中に孤立したケチルアニオンの溶媒和クラスターを対象とした分光実験を通じて,ケチルアニオンの電子状態に対する溶媒効果を分子レベルの相互作用として理解することを目的とし,溶媒分子数を選別した光電子脱離効率スペクトル(吸収スペクトルに相当),および光電子スペクトルを測定した.また,密度汎関数(DFT)法による構造最適化ならびに電子スペクトルシミュレーションを行った.その結果,ベンゾフェノンラジカルアニオンに対するアルコール分子の配位数が2であることは過去に行われた議論どおりであったが,エネルギーシフトを与える要因としては異なる解釈が必要であることがわかった.即ち,負イオン基底状態における水素結合が励起状態と比べて極端に強いわけではなく,吸収帯のシフトには単純に電子分布に依存する長距離力の変化が反映されているのに過ぎないということである.また,フルオレノンラジカルアニオンについては,溶媒和により2つの吸収帯が生じ,高エネルギー側のものが凝集相のスペクトルに一致することを見出した.この原因については,現在,量子化学計算等を用いて検討中である.気相分子負イオンを光励起すると電子が直接連続帯に放出される直接脱離の他に,一旦準安定束縛励起状態が形成された後にトンネリングや非断熱遷移により電子脱離が起きる場合がある。これを自動電子脱離過程という。本研究では自動電子脱離過程を起こす負イオン励起状態を高感度に検出する目的で,波長可変光源(OPO)を用いた電子脱離効率スペクトルの測定手法を開発した。また,脱離電子の運動エネルギー分析をするために磁気ボトル型光電子分光器を製作し,高分解能化を図った。これらの手法をミクロ溶媒和芳香族ケチルアニオン(ベンゾフェノン,フルオレノン等のラジカルアニオン)系に適用し,光電子脱離効率スペクトルと光電子スペクトルのデータを統合的に解析することによって,余剰電子の空間分布が溶媒和エネルギーに与える影響を検討した。その結果,以下の事実が新たに判明した。(1)凝集相のプロトン性溶媒中で観測されるケチルアニオンの分子内電荷移動吸収帯の大きなブルーシフトの原因は,従来論じられてきたような電子基底状態における軌道選択的な強い水素結合がに成されるためではなく,電子状態による静電相互作用の相違の範疇で解釈できること。(2)プロトン性溶媒は経験的に「溶媒極性」が大きいとされるが,それはプロトン性水素原子と負電荷の引力相互作用が近距離において特に有効に働くためであること。(3)プロトン性溶媒中におけるフルオレノンアニオンの吸収スペクトルの特異な変化は,溶媒和によって誘起された異性化反応に由来する可能性が高いこと,などが明らかになった。
動体視力の向上を目指した頭部-眼球協同運動の戦略

平成17年度は、動体視力の向上を目指したトレーニングの開発を目的として、運動物体と同方向に頭部を回転しながら運動物体を追跡するトレーニングを実施した。まず、健常成人84人を対象に、右方向の頭部回転中にCRTモニター上を右方向に等速運動(90deg/s)しながらランダムな順序で変化する3つの数字を読み取らせ、その正答数を動体視力スコア(3x20回=60満点)として評価した。その結果、動体視力スコアの平均と標準偏差は37.0±7.8であった。次に、2週間にわたってこのトライアルを毎日125回繰り返すハードトレーニング(HT)群3人、25回繰り返すライトトレーニング(LT)群3人を設定し、経時的に動体視力スコア、頭部運動、眼球運動を測定した。トレーニング初日と最終日の動体視力スコアは、HT群では39.7から50.3、LT群では41.3から52.3とほぼ同様の上昇を示した。しかし、頭部回転運動の最高速度は、HT群では43.3から79.0deg/sと速くなったが、LT群では62.1から30.1deg/sと遅くなった。通常、この頭部運動条件下では前庭動眼反射(VOR)は運動物体と逆方向に誘発され、動体視力にとっては不利とみなされる。したがって、LT群ではVORを抑制する方向にはたらいたと考えられる。しかし、HT群ではトレーニングとともに頭部回転運動のピークのタイミングが早くなり、数字提示時点ではすでに減速、すなわち頭部の回転角加速度は左方向となった。VORが加速度方向と逆方向に誘発されると考えれば、運動物体と同方向の眼球運動が誘発されることになり、動体視力には有利となる(逆相VOR仮説)。事実、眼球運動の解析結果はこの仮説を支持している。逆相VOR仮説が正しければ、これまで知られていなかったVOR機能の発見となり、この機能を利用すれば動体視力の向上が可能になるものと思われる。本年度は、動体視力および頭部-眼球運動解析のための生理学実験システムの構築をおこない、実験システムの動作確認を兼ねて実験条件を決定するため予備実験をおこなった。実験システムの構築状況の詳細は以下のとおりである。視覚刺激装置:異なるソフトを用いて2種類の視覚刺激プログラムを作成した。一つはC言語を用いたプログラムで、19の数字が設定した速度でランダムに表示される。もう一つはMatLab PsychophysicsTool Boxを用いたプログラムで、右あるいは左が開いたランドルト環が設定した速度、位置、提示時間で表示される。このような運動物体を22インチCRTモニター上に提示し、被験者に回答させる。頭部運動測定装置:ポテンシオメーターを用いた頭部回転運動測定装置を自作した。眼球運動測定装置:比較検討した結果、頭部運動中の眼球運動測定に適したDC-EOGを採用した。データ収集・解析装置:データ収集・解析ソフトであるPowerLabを用いて、上記の視覚刺激信号、頭部運動信号、眼球運動信号を同時に収集するシステムを構築した。解析システム:MatLabを用いて解析プログラムを作成した。予備実験の進行状況は以下のとおりである。これまでのところ、4人の被験者を対象に、上記の実験システムを用いて実験をおこなった。提示した視覚刺激や測定データの内容については問題がないことを確認した。現在、回答の正答/誤答と頭部-眼球運動の関係について解析をおこなっている。

運動物体とgaze(頭部+眼球)の位置が離れていても正答が多い、被験者が自信ないと答えた場合も正答が多いなど、予想外の結果も得られており、今後の研究の発展が期待できる。昨年度完成した眼球-頭部運動中の動体視力実験システムを用いて、健常被験者を対象に下記の2つの動体視力実験を実施した。実験I:頭部静止および運動中の動体視力に関する実験健常成人84人を対象に、CRTモニター上を右方向に等速運動(30、60、90、120deg/s)しながらランダムな順序で変化する3つの数字(19)を、頭部静止条件、右回転条件、左回転条件にて読ませ、その正答数を動体視力スコア(3数字x20回=60満点)として評価した。結果より、いずれの条件も数字の速度が速くなるほど動体視力スコアが低下したが、頭部条件による差は認められなかった。実験II:頭部運動による動体視力トレーニングの効果に関する実験実験Iの結果を基にして、健常成人6人を対象に、頭部右回転条件、左回転条件にて右方向90deg/sの数字を読ませるトレーニングを2週間(100回/日)実施し、動体視力スコアおよび眼球運動(角膜反射法)、頭部運動(ポテンシオメータおよびジャイロ)を経時的に測定した。トレーニング前後での動体視力スコアの伸びは右回転条件(39.3→48.8)と左回転条件(36.8→48.2)で差はなかったが、右回転条件ではトレーニング開始直後に大きく上昇、左回転条件では直線的に上昇というタイムコースの違いが認められた。右回転条件での眼球-頭部運動の戦略は大きく2種類に分けられた。一方は、トレーニングとともに頭部運動が小さくなり、前庭動眼反射(VOR)を抑制しながら滑動性追跡性眼球運動により運動物体を追う「VOR抑制戦略」である。もう一方は、トレーニングとともに頭部運動が大きくなり、運動物体が提示される時点ですでに減速、すなわち頭部の回転角加速度は左方向となる「逆相VOR利用戦略」であった。後者はこれまでの通説を覆すVORのユニークな機能の発見につながるものと考えられ、今後さらに研究を発展させていく予定である。
炎症反応におけるブラジキニン受容体の役割に関する研究

ブラジキニン(BK)の作用やその役割を検討するためにBK受容体の解析を行い、BK受容体B1とB2のcDNAを解明した。また、その遺伝子発現がB1については誘導型でありB2については恒常型であることも明らかにし、受容体刺激によって生じる細胞内情報伝達機構として、細胞内Ca濃度上昇およびMAPKの活性化によって生じるAP-1の活性化がB1およびB"受容体に共通した経路であることを見いだした。摘出回腸標本および十二指腸標本を用いてのB1およびB2アゴニストによる収縮反応を解析した。B1受容体による反応が、回腸標本においては時間依存的にまた温度依存的に誘導されるのに対し、十二指腸標本では初めから存在していた。回腸標本でのB1受容体による反応発現にはプロテインキナーゼCの関与があり、ステロイドにより発現抑制されることを明らかにした。エンドトキシン処置により、B1受容体を介する血圧下降反応の出現を見いだした。BKの生体で有効なアンタゴニストの効果を血圧下降反応や足浮腫モデルで検討し、有用なものであることを明らかにした。非ペプチド性のB2アゴニストの効果を検討し、BKよりも長時間作用することを明らかにし、BK受容体の研究に利用可能であることを明らかにした。また、カラゲニン足浮腫モデルにおいても、B1アゴニストによる浮腫痙性が生じることを見いだした。B2受容体刺激とプロスタグランジンが共に存在することにより、強い炎症反応が生じること、そのプロスタグランジン産生にはサイトカインによる調節が重要であることなどを明らかにした。BKの疼痛における役割を解明する目的で、足浮腫モデルにおける疼痛反応を指標に解析した。キニノゲン欠損動物を用いて、疼痛へのブラジキニンの関与を直接証明した。また、培養神経細胞において、BK刺激により神経細胞の活性化(興奮)が生じることも見いだし、炎症性疼痛におけるBKの重要性を明らかにした。1.ブラジキニンの受容体アゴニストとして新たに合成されたFR190997の薬理作用を検討した。マウス足浮腫モデルにおいては、FR190997はブラジキニンよりも長時間作用することが明らかとなった。また、B2アンタゴニストの効果から、B2受容体を介していることが判明した。ラットにおける全身血圧下降反応においても、ブラジキニンより長時間にわたって作用することが明らかとなった。生体における長時間作用するB2特異的アゴニストとして、FR190997の評価を行った。2.ラットのブラジキニン受容体B1もしくはB2の遺伝子構造を解明した。また、B1およびB2受容体それぞれを発現した細胞培養系を構築した。それにより、ブラジキニン受容体の細胞内情報伝達系について検索を行った結果、どちらの受容体発現細胞においても細胞内カルシウム濃度増加が生じたので、生理的に機能する受容体発現細胞の構築が確認された。更に、これらの細胞を用いて、アゴニスト刺激後の作用について検討した。その結果、遺伝子調節因子のAP-1が、どちらの受容体においても活性化されることが明らかとなった。また、様々な阻害薬を用いた検討から、MAPキナーゼやプロテインキナーゼCの活性化も生じてくることも明らかにした。現在までに得られた結果からではB1受容体とB2受容体の情報伝達には差が見られないが、B1受容体の生理学的・病理学的意義を明らかにすべく検討を重ねている。これらの受容体発現培養細胞系において細胞当たりの受容体発現数をB1とB2で比較すると、同じ強さの薬理活性を示すのにも拘わらず、Blの方が圧倒的に少ないことが明らかにされた。

1.ブラジキニン受容体B1およびB2の遺伝子構造を明らかにし、それぞれの遺伝子をHEK293細胞に導入した。この細胞はそれぞれその受容体のアゴニストに反応して、細胞内カルシウム濃度上昇が生じることを確認した。また、これまでの研究でどちらの受容体もアゴニスト刺激によってMAPキナーゼが活性化されることを明らかにしてきたが、今年度においては更にAP-1をtranslocationさせることを見いだし、また各種阻害薬を用いた実験結果からMAPKKすなわちMEK-1を活性化することによってその後MAPK(ERK-1またはMRK-2)が生じることによりAP-1の活性化を引き起こしていることを明らかにした。また、それぞれの特異的アンタゴニストを使用することにより、受容体刺激特異的であることを明らかにした。2.ラット回腸標本における時間依存的また温度依存的に生じてくるB1受容体誘導発現を収縮反応と遺伝子発現の両面から時間経過を追って解析した。各種キナーゼ阻害薬やステロイドホルモン存在下で行った実験結果から、このB1遺伝子発現にはプロテインキナーゼCが関わっていることまたデキサメタゾンに感受性のある発現であることを明らかにした。しかし、他の要因も関わっている可能性も考えられた。一方、B2受容体については、これらの薬物の処置によっても遺伝子発現には影響が認められなかった。これらの結果から、恒常的発現しているB2受容体と誘導型のB1受容体において発現のメカニズムが異なっていることが考えられた。今年度は、ラットを用いてのブラジキニンB1受容体誘導のモデルの開発が可能かどうかの基礎的検討を試みた。ラットをエンドトキシンを腹腔内投与することによって前処置をし、麻酔下でエピネフリンの持続注入時においてdesArg9-ブラジキニンによる血圧下降反応の出現を見いだした。このdesArg9-ブラジキニンによる血圧下降反応をブラジキニンによる血圧か高反応と比較しながら、アンタゴニストによる抑制効果を検討した。その結果として、特異的B1アンタゴニストによって抑制されるがB2アンタゴニストによっては抑制されないことを確認した。ラットの十二指腸における収縮反応を観察したところ、desArg9-ブラジキニンによって脂環反応に引き続き収縮反応が生じることを見いだした。これらの反応がブラジキニンによる脂環・収縮反応と比較しながらB1受容体を介しているかをB1アンタゴニストおよびB2アンタゴニストを用いて検討した。その結果、ラット十二指腸においてはアンタゴニストの特異性がラット回腸標本における特異性と多少異なることが示唆された。ラットの後肢足浮腫炎症モデルにおいて、一度炎症を消磁させるとdesArg9-ブラジキニンによる浮腫反応が生じてくることを見いだした。現在、B1受容体が発現してきたのかどうかを検討中である。これらの得られた結果は、今後、B1受容体発現炎症モデルの開発の可能性を示唆するものであると考えられた。
遠赤外領城で稼動する超高真空封止型顕微鏡の開発

本研究の目的は全く新しい発想から、遠赤外領域で稼働する「超高真空封止型顕微鏡」を開発する事である。基本となる顕微鏡の初期設計は可視から赤外領域までの広い波長領域をカバーし、観測試料と共に顕微鏡の機能全てを超高真空中チャンバー内に格納して(「超高真空封止型」)外部からこれを操作するという全く新しい機能を備えた仕様で、申請者が独自に発案したものである。本研究により、有効領域を遠赤外まで広げ、固体物理において遠赤外光の光子エネルギーに相当する微小エネルギーの電子励起状態の観測を可能にするための遠赤外領域で初めて顕微鏡分光実験が可能となるものである。昨年度に超高真空下での稼働状況の確認と顕微鏡の遠赤外領域における空間分解能の測定に成功し、0.1mm^2の良好な空間分解能が達成できることを確認したことに引き続いて、本年度は、具体的な測定試料の一つとしてナロウギャップ半導体として知られているInSbやスピネル化合物CuIr2Se4の遠赤外領域の反射スペクトルを測定した。InSbはエネルギーギャップが極微小のために低温では光学活性な1本のフォノンピークのみが観測されるが、昇温とともにキャリヤーが熱励起され、これに基づくドルーデ反射が生じる。遠赤外領域で初めて離散的なフォノンピークと連続的スペクトル分布を持つドルーデ項の間の干渉効果が観測できた。これは遠赤外領域でこの顕微鏡が所定の性能を発揮することを示すものである。以上の成果を日本物理学会(04.09青森大学)・日本放射光学会(05.01鳥栖市)、又その一部を赤外とミリ波の国際会議IRMMW2004(Karlsrule)で発表した。この顕微鏡は可視から赤外・遠赤外域までの広い波長領域をカバー出来るという他に見られない優れた性能を有するものである(「超高真空封止型」とは観測試料と共に顕微鏡の機能全てを超高真空中チャンバー内に格納し,外部からこれを操作するという全く新しい機能を備えた顕微鏡を指し、申請者が独自に発案した)。本研究により、既製品の無い遠赤外領域で初めて顕微鏡による分光実験が可能となるものである。本年度次の実験研究を行って成果を挙げ、第16回日本放射光学会年会(姫路)において口頭発表した。本研究の中心である遠赤外領域で稼働する「超高真空封止型遠赤外顕微鏡」を設計開発した。・本年度は現在基盤研究(A)(2)で開発が進んでいる超高真空封止型赤外顕微鏡を構成する全ての光学部品を超高真空下の遠赤外領域で稼働するように設計変更した(既に顕微鏡を構成する各光学部品は世の中に出まわっているが、遠赤外化と真空仕様化の発想が欠けていた。遠赤外領域ではそもそも顕微鏡学的観察で求められる試料の空間分解能(50ミクロン程度)と光の波長が同程度であるため、回折効果による光の減衰が甚だしいと予測されるためたに試みがなされて来なかった)。本研究では全く新しい発想の下に、光源として極めて高い赤外・遠赤外光の輝度を有することで知られている赤外放射光(SPring-8)の利用を視野に入れている。・設計変更を終了し、光学系の変更により、顕微鏡のカバーする波長領域を遠赤外領域まで拡張することに成功し、具体的に遠赤外反射スペクトルの観測に成功した。・遠赤外領域における空間分解能の測定に成功し、0.1mm^2の良好な空間分解能が達成できた。これは当初の目標をクリヤーするもので次年度は今年度のこの成果をもとに具体的な白湯でのスペクトル観測を実施する。この顕微鏡の初期設計は可視から赤外領域までの広い波長領域をカバー出来るという、他に見られない優れた性能を有するものである(「超高真空封止型」とは観測試料と共に顕微鏡の機能全てを超高真空中チャンバー内に格納し、外部からこれを操作するという全く新しい機能を備えた顕微鏡を指し、申請者が独自に発案したものである)。本研究により、固体物理の特殊目的に合致する既製品の無い遠赤外領域で初めて顕微鏡による分光実験が可能となるものである。昨年度は基盤研究(A)(2)で開発した超高真空封止型赤外顕微鏡を構成する全ての光学部品を超高真空下の遠赤外領域で稼動するように設計変更して遠赤外領域で稼働する「超高真空封止型遠赤外顕微鏡」を設計開発した。本年度は(1)遠赤外領域における空間分解能の測定に成功し、0.1mm^2の良好な空間分解能が達成できることを確認した。(3)して石英単結晶の破片についての顕微鏡学的な測定を行い、この物質のフォノンに特徴的な残留線バンドの反射率が精度よく測定できることを確認した。以上の成果を日本物理学会(03.10岡山大学)・日本放射光学会(04.01つくば市)で発表した。基本となる顕微鏡の初期設計は可視から赤外領域までの広い波長領域をカバーし、観測試料と共に顕微鏡の機能全てを超高真空中チャンバー内に格納して(「超高真空封止型」)

外部からこれを操作するという全く新しい機能を備えた仕様で、申請者が独自に発案したものである。本研究により、有効領域を遠赤外まで広げ、固体物理において遠赤外光の光子エネルギーに相当する微小エネルギーの電子励起状態の観測を可能にするための遠赤外領域で初めて顕微鏡分光実験が可能となるものである。昨年度に超高真空下での稼働状況の確認と顕微鏡の遠赤外領域における空間分解能の測定に成功し、0.1mm^2の良好な空間分解能が達成できることを確認したことに引き続いて、本年度は、具体的な測定試料の一つとしてナロウギャップ半導体として知られているInSbやスピネル化合物CuIr2Se4の遠赤外領域の反射スペクトルを測定した。InSbはエネルギーギャップが極微小のために低温では光学活性な1本のフォノンピークのみが観測されるが、昇温とともにキャリヤーが熱励起され、これに基づくドルーデ反射が生じる。遠赤外領域で初めて離散的なフォノンピークと連続的スペクトル分布を持つドルーデ項の間の干渉効果が観測できた。これは遠赤外領域でこの顕微鏡が所定の性能を発揮することを示すものである。以上の成果を日本物理学会(04.09青森大学)・日本放射光学会(05.01鳥栖市)、又その一部を赤外とミリ波の国際会議IRMMW2004(Karlsrule)で発表した。
液相中の熱解離反応における分子内・分子間エネルギー移動と溶媒効果

本研究費で購入したワークステーションで、常温で熱平衡にあるN_2O_4=2NO_2系について、液体の全自由度を含む化学反応動力学シミュレーション(CRMD)を実施した。周囲の分子と相互作用しながら進行する解離・会合反応のメカニズムを解明するため、"反応系(2NO_2)+溶媒系(124N_2O_4)"について、モデルポテンシャル(分子内:調和ポテンシャル、分子間:Lennard-Jonesポテンシャル、反応系NO_2間にはNN結合の解離エネルギーを与えるMorseポテンシャルに反発項を加えたもの)を仮定し、解離限界を超えて励起された反応系で非平衡CRMDを実施し、データを集積し解析を進めており、気相、液相両反応についての重要な知見を得た。気液両相のCRMDによるトラジェクトリーとエネルギー発展から、N_2O_4の解離・会合反応の遷移状態は、位相空間の中で"反応モードの全エネルギー=0"の曲面で定義される。2.気相中ではNO_2分子間反応モード(T)、NO_2分子内振動モード(V)、分子回転モード(R)間のエネルギー移動によって解離・会合反応が起こり、液相中ではT,V,R間のエネルギー移動に加えて、溶媒系と反応系間のエネルギー移動によって解離・会合反応が起こる。3.本研究費で導入したGausian 94を使ってN_2O_4のポテンシャルを非経験的分子軌道法により計算を開始した。ポテンシャルの改良を行って、内部自由度を持つ分子間の解離・会合反応についての液相反応理論を構築しつつある。液体の全自由度を含む化学反応動力学シミュレーション(CRMD)のプログラムを、本研究費で購入したワークステーションへ転移した。常温で熱平衡にあるN_2O_4=2NO_2系で、周囲の分子と相互作用しながら進行する解離・会合反応のメカニズムを解明するため、“反応系(2NO_2)+溶媒系(124N_2O_4)"について、簡単なポテンシャル(分子内:調和ポテンシャル、分子間:Lennard-Jonesポテンシャル、反応系NO_2間にはNN結合の解離エネルギーを与えるMorseポテンシャルに反発項を加えたもの)を仮定し、解離限界を超えて励起された反応系で非平衡CRMDを実施し、データを集積し解析を進めており、液相反応についての重要な知見を得つつある。1.気液両相のCRMDによるトラジェクトリーとエネルギー発展から、N_2O_4の解離・会合反応の遷移状態は、位相空間の中で“反応モードの全エネルギー=0"の曲面で定義され、エネルギー拡散過程と理解される。3.今後CRMDの件数を増やし、ポテンシャルの改良を行って、内部自由度を持つ分子間の解離・会合反応についての液相反応理論の構築を目指す。本研究費で昨年度購入したワークステーションで、常温で熱平衡にあるN_2O_4=2NO_2系について、液体の全自由度を含む化学反応動力学シミュレーション(CRMD)を実施した。周囲の分子と相互作用しながら進行する解離・会合反応のメカニズムを解明するため、"反応系(2NO_2)+溶媒系(124N_2O_4)"について、モデルポテンシャル(分子内:調和ポテンシャル、分子間:Lennard-Jonesポテンシャル、反応系NO_2間にはNN結合の解離エネルギーを与えるMorseポテンシャルに反発項を加えたもの)を仮定し、解離限界を越えて励起された反応系で非平衡CRMDを実施し、データを集積し解析を進めており、気相、液相両反応についての重要な知見を得た。1.気液両相のCRMDによるトラジェクトリーとエネルギー発展から、N_2O_4の解離・会合反応の遷移状態は、位相空間の中で"反応モードの全エネルギー=0"の曲面で定義される。

2.気相中ではNO_2分子間反応モード(T)、NO_2分子内振動モード(V)、分子回転モード(R)間のエネルギー移動によって解離・会合反応が起こり、液相中ではT,V,R間のエネルギー移動に加えて、溶媒系と反応系間のエネルギー移動によって解離・会合反応が起こる。本研究費で導入したGausian 94を使ってN_2O_4のポテンシャルを非経験的分子軌道法により計算を開始した。ポテンシャルの改良を行って、内部自由度を持つ分子間の解離・会合反応についての液相反応理論を構築しつつある。
結晶性,形態制御アパタイトによる生体硬組織再生

骨再生ならびに骨補修材料としてのハイドロキシアパタイトならびにリン酸カルシウム系イオン結晶に注目し、工学的手法を利用して結晶性、形態制御を行うと共に複合多孔質アパタイトの創製を行った。骨再生過程のリモデルリングを可能にするためには、生体親和性とともに、溶解性を兼ね備えたリン酸カルシウム系結晶の創製が必要となる、アハタイト粉末をメカニカルグライディングすると非晶質化し、これを熱処理することにより、その結晶化過程を制御すれば、その結晶性を制御することが可能になると共に、新たな結晶構造を生み出すことも可能となった。この方法を利用すれば、低温での焼結も可能となり、また自在に結晶構造も制御できる。また、骨補修材としての利用を考える時、生体親和性・溶解性を兼備した生体材料を創製するためには、アパタイトならびにβ-TCPとの複合化が不可欠である。このような複合粉末にアクリル粒子を混合し、コロイドプロセスによるスラリー形成、焼結過程を経て多孔質複合体の創製に成功した。また、アクリル粒子の混合比を変化させることにより、開口孔の量の制御も可能となった。生体再生への応用を考える時、アパタイトヘの細胞接着性、細胞運動性が重要となる・ハイドロキシアパタイトは、細胞接着性、運動性の面から見れば、骨再生足場としては必ずしも充分ではない。このハイドロキシアパタイトに水和合成にてMnを添加したところ、細胞接着性、運動性ともに飛躍的に改善され、新たな骨再生足場としての可能性を示した。骨再建ならびに修復のための足場材料としてハイドロキシアパタイトならびにそれと類似のリン酸カルシウム系結晶を取り挙げ、強度ならびに生体親和性を改善するための新たな製造プロセス開発を行った。リン酸カルシウム系セラミックスは粒子間のファンデルワールス力によって凝集し、均一微細組織を得ることは困難である。コロイドプロセスを適用し、高分子で粒子表面を被覆することにより、粒子間の凝集を抑制し、均一微細組織を得ることに成功した。この場合、溶液中の分散剤量にスラリーの粘度は著しく依存し、粘度が最小となる分散剤量で焼結密度ならびに曲げ強度共に最大となった。骨再生のためには生体親和性の良好なハイドロキシアパタイトと共に溶解性の高いα-TCPの存在が必要である。従って、このような複合体についても同様のコロイドプロセスを適用した結果、適正分散剤量はα-TCPの体積率に比例する等、複合則が成り立つことが明らかとなった。
麻酔による睡眠障害に関する生理学的および分子生物学的研究・・・周術期合併症の軽減とQuality of Anesthesiaの向上をめざして・・・

78週齢メス正常ラット(約250300g)を用いて、pentobarbital麻酔下に双極電極を脳表面に、筋電極を筋肉内に固定し無線にて脳波および筋電図の記録をおこなった。従来のラットやマウスを用いた脳波研究では有線電極を使用しており、電極自体が個体におよぼすストレス等の影響を考慮する必要があり、また、長時間の記録は困難であった。本研究では無線送信器を使用することにより1週間以上の連続記録が可能となった。送信器を装着したラットに対し暗期に100%酸素を投与しながら0.5、1.0、1.5MAC (minimum alveolar concentration)相当のセボフルランを自発呼吸下に1時間投与後、麻酔薬投与中および投与中止後1週間の脳波、筋電図を記録した。この脳波、筋電図を用いて24時間毎に睡眠覚醒時間を解析した。また、麻酔薬投与前4日間の平均値を暗期、明期におけるラットの睡眠覚醒時間のコントロールとした。0.5MACセボフルラン投与群では暗期における覚醒時間はコントロールの50%に比べ麻酔後は1937%と短い傾向にあり麻酔後7日めでも25%と改善はみられなかった。REM睡眠の割合はコントロール(11%)に比べ24%38%と長くなる傾向にあった。Non-REM睡眠に関してはコントロール(39%)と比べやや長くなった(3954%)が一定の傾向はなかった。明期における覚醒時間はコントロール(39%)に対し519%と短い傾向にあり麻酔後7日めでも8%であった。REM睡眠の割合はコントロール(8%)に対し麻酔後3日め(39%)まで徐々に長くなり、以後、短くなる傾向にあったが7日めでも31%であった。Non-REM睡眠はコントロール(53%)に比べやや長くなった(5472%)が一定の傾向はみられなかった。以上より暗期、明期ともに睡眠時間は長くなり、麻酔薬はREM睡眠に対しなんらかの影響をおよぼすと考えられる。麻酔後7日間経過した後もその影響が続く可能性があり、今後さらにデータの解析、検討をおこなっていく。鎮静催眠薬・麻薬・吸入麻酔薬による唾眠障害(特にREM睡眠抑制)と投薬中止後の反跳増加(REM rebound)が報告されており、その回復には1週間を要するとの報告もある。また、術後の睡眠障害(特にREM rebound)と術後合併症との関係も指摘されている。しかし麻酔による睡眠障害の詳細やその作用機序などは明らかでない。バルビタール・ベンゾジアゼピンなどの鎮静催眠薬やモルヒネなどの麻薬は徐波唾眠(SWS)を増加・減少させ、REM睡眠を抑制し、投薬中止後の反跳増加(REM rebound)をきたす。全身麻酔薬ハロセンはSWSを増加させ、REMを阻害し、REM reboundを起こし、唾眠パターンの回復には1週間を要するとされる。一方、笑気・イソフルレンの影響は少ないとされるが詳細は不明である。本年度の実績現在・ラット頭蓋内に脳波・筋電図のテレメトリー発信器を装着し、睡眠脳波の解析の練習をしている段階である。ラットを12時間の明暗周期下に馴化する。ハロセン麻酔下に頭蓋骨を開け、発信器を挿入固定する。外科的侵襲からの回復をはかるため、2週間は待機する。その後、受信機上にケージを設置し脳波および筋電図を無線で記録する。睡眠ステージの解析は睡眠解析ソフトで行うが、non-REM睡眠、REM睡眠、覚醒の判別に熟練を要するため、目下判読の訓練をしている。78週齢メス正常ラット(約250300g)を用いて、pentobarbital麻酔(腹腔内投与)下に頭皮を切開した。その後、脳表面に双極の電極を、一方は海馬近傍に、もう一方は対側半球の小脳近傍の頭蓋骨に孔をあけ、さらに硬膜にも小孔をあけて脳表面に接触するようにデンタルセメントを用いて固定した。頚部には2本の筋電極を互いに接触しないように筋肉内にナイロン糸を用いて固定した。バッテリー部分は頚部の皮下を通してラットの背部の皮下に置き閉創し、無線にて脳波および筋電図の記録を行うこととした。なお、異物を挿入し長期間留置することによる感染、ひいては創〓開を避けるため創部に抗生剤の散布を行った。埋め込み手術による脳波への影響を除外するため埋め込み手術後1週間経過した後、暗期に100%酸素を投与しながら、1.0,1.5MAC(minimum alveolar concentration)相当のセボフルランを自発呼吸下に1時間連続投与した。その際、ラットの体温の低下を避けるため保温に努めた。麻酔薬投与中及び投与中止後1週間、脳波、筋電図の記録を行い、現在その結果を解析ソフトを用いて解析中である。当初、麻酔時間は3時間程度と計画していたが自発呼吸下に麻酔を行った場合、1時間を超える頃より死亡するラットがみられたため麻酔時間を1時間とした。ラットの死亡原因としては麻酔薬による呼吸抑制が考えられ、今後、調節呼吸による麻酔薬投与が手技的に可能であればさらに長時間の麻酔薬投与における反応の検討も可能と思われる。

従来のラットやマウスを用いた脳波研究では有線電極を使用しており、電極自体が個体におよぼすストレス等の影響を考慮する必要があり、また、長時間の記録は困難であった。本研究では無線送信器を使用することにより1週間以上の連続記録が可能となった。送信器を装着したラットに対し暗期に100%酸素を投与しながら0.5、1.0、1.5MAC (minimum alveolar concentration)相当のセボフルランを自発呼吸下に1時間投与後、麻酔薬投与中および投与中止後1週間の脳波、筋電図を記録した。この脳波、筋電図を用いて24時間毎に睡眠覚醒時間を解析した。また、麻酔薬投与前4日間の平均値を暗期、明期におけるラットの睡眠覚醒時間のコントロールとした。0.5MACセボフルラン投与群では暗期における覚醒時間はコントロールの50%に比べ麻酔後は1937%と短い傾向にあり麻酔後7日めでも25%と改善はみられなかった。REM睡眠の割合はコントロール(11%)に比べ24%38%と長くなる傾向にあった。Non-REM睡眠に関してはコントロール(39%)と比べやや長くなった(3954%)が一定の傾向はなかった。明期における覚醒時間はコントロール(39%)に対し519%と短い傾向にあり麻酔後7日めでも8%であった。REM睡眠の割合はコントロール(8%)に対し麻酔後3日め(39%)まで徐々に長くなり、以後、短くなる傾向にあったが7日めでも31%であった。Non-REM睡眠はコントロール(53%)に比べやや長くなった(5472%)が一定の傾向はみられなかった。以上より暗期、明期ともに睡眠時間は長くなり、麻酔薬はREM睡眠に対しなんらかの影響をおよぼすと考えられる。麻酔後7日間経過した後もその影響が続く可能性があり、今後さらにデータの解析、検討をおこなっていく。
肥育牛脂肪組織における褐色脂肪細胞/Brite細胞分化機構の究明

ウシ脂肪組織より単離した間質脈管系細胞をBrite細胞に分化させる方法を確立した。その際にレチノイン酸を添加するとBrite細胞特異的に発現するUcp1発現を抑制した。黒毛和種肥育牛をビタミンA制限飼料で飼育しても脂肪組織中のUcp1発現は変化しなかったが、ビタミンA制限牛由来の間質脈管系細胞から分化させたBrite細胞のUcp1発現は、対照牛由来の細胞のUcp1発現よりも若干高かった。肥育牛の肥育後期の体重増加は、ほぼ脂肪組織重量の増加に起因する。白色脂肪細胞におけるエネルギー消費は著しく小さいので、肥育に伴って、体重当たりの基礎代謝量は大きく減少するはずであるが、わずかに減少するのみである。つまり、肥育の進行に伴い、基礎代謝は実質的に亢進する。エネルギーを熱として消費する脂肪細胞に褐色脂肪細胞ならびにBrite細胞がある。褐色脂肪細胞/Brite細胞ではUCP1の発現を通して、エネルギーを熱に変える。研究代表者らは、肥育後期のエネルギー利用効率の低下に褐色脂肪細胞/Brite細胞が関与しているとの作業仮説の下、本課題は、その作業仮説の実証を目的としている。本年度は、ウシ脂肪組織より間質脈管系細胞を単離し、褐色脂肪細胞/Brite細胞への分化に最適条件の確立を試みた。その結果、間質脈管系細胞の単離は腎周囲脂肪よりも皮下脂肪の方が有用であることを明らかにした。また、10% FBS存在下でコンフルエンスに達した後、デキサメサゾン、イソブチルメチルキサンチン、インスリン、インドメタシンならびにトリヨードサイロニンで2日間培養し、その後、インスリン、トリヨードサイロニンにロシグリタゾンを添加して分化させるとUCP1発現が最も高くなった。一方、レチノイン酸は、ロシグリタゾン誘導性のUCP1発現を抑制した。また、褐色脂肪細胞で高発現するPGC-1αやCIDEAの発現もロシグリタゾン処理により高くなったことから、この条件が皮下脂肪由来の間質脈管系細胞の増殖ならびに脂肪細胞分化を行える条件と考えられた。また、間質脈管系細胞由来の脂肪細胞に対する24時間までのフォルスコリン処理はUCP1発現を増加させることも明らかにした。また、以前の研究で得た肥育牛の脂肪組織サンプルの解析を通して、肥育牛の褐色脂肪細胞/Brite細胞分化にBMP経路が関与している可能性を示唆した(Livestock Science, 174: 144. 2015)。白色脂肪細胞におけるエネルギー消費は、それ以外の細胞のエネルギー消費より著しく小さいので、肥育に伴って、体重当たりの基礎代謝量は大きく減少するはずであるが、わずかに減少するのみである。研究二年度は、ウシ脂肪組織より間質脈管系細胞を単離し、褐色脂肪細胞/Brite細胞に分化させるための最適条件を見出した。黒毛和種去勢牛の皮下脂肪組織より間質脈管系細胞を単離し、コンフルエント後にデキサメタゾン、イソブチルメチルキサンチン、インスリン、トログリタゾンで2日間処理した後、インスリン、トログリタゾンならびにトリヨードサイロニンで10日間処理した。この方法により、褐色脂肪細胞/Brite細胞のマーカー遺伝子であるUCP1発現を最も再現性良く検出できた。したがって、この方法が、褐色脂肪細胞/Brite細胞を分化させるのに最も適した方法と考えられた。この方法で分化させた細胞をアデニル酸シクラーゼ活性化剤であるホルスコリンで処理したところ、UCP1発現がさらに亢進した。また、この条件で脂肪細胞に分化させた後、レチノイン酸処理を行ったところ、UCP1発現は減少した。レチノイン酸は脂肪滴の消失も引き起こしたことから、単にUCP1発現を減少させる機能があるだけでなく、脂肪細胞を別の経路の細胞に分化転換させる可能性を示唆した。また、黒毛和種去勢牛をビタミンA補給区と対照区に分けた肥育試験を継続して行っている。おおむね当初予定していた計画通りに進んでいる。研究実績の概要に記したように、褐色脂肪細胞/Brite細胞の最適分化条件を見出し、レチノイン酸の効果も明らかにした。また、計画にしたがって、黒毛和種去勢牛をビタミンA補給区と対照区に分けた肥育試験を実施している。研究代表者らは、肥育後期のエネルギー利用効率の低下に褐色脂肪細胞/Brite細胞が関与しているとの作業仮説の下、研究最終年は、ビタミンA制限が黒毛和種肥育牛の脂肪組織におけるUcp1発現ならびに褐色脂肪細胞/Brite細胞分化に及ぼす影響を検討した。対照飼料あるいはビタミンA制限

飼料を10ヶ月齡の黒毛和種去勢牛に20ヶ月間給与した。皮下脂肪ならびに腸間膜脂肪中のUcp1発現に関して、群間に違いは認められなかった。また、皮下脂肪組織より間質脈管系(SV)細胞を単離し、研究初年度・二年度に見出した褐色脂肪細胞/Brite細胞への分化方法に準じて分化させたところ、対照牛由来SV細胞より分化した褐色脂肪細胞/Brite細胞と比べてビタミンA制限牛由来SV細胞より誘導した褐色脂肪細胞/Brite細胞の方が若干Ucp1発現が高いこと、対照牛由来の褐色脂肪細胞/Brite細胞ではフォルスコリンによりUcp1発現は亢進した一方、ビタミンA制限牛由来の細胞ではフォルスコリンに対する応答性が認められないことが明らかになった。また、予想外なことにウシ筋組織ではUcp1を発現していることを見出した。ウシ脂肪組織より単離した間質脈管系細胞をBrite細胞に分化させる方法を確立した。その際にレチノイン酸を添加するとBrite細胞特異的に発現するUcp1発現を抑制した。黒毛和種肥育牛をビタミンA制限飼料で飼育しても脂肪組織中のUcp1発現は変化しなかったが、ビタミンA制限牛由来の間質脈管系細胞から分化させたBrite細胞のUcp1発現は、対照牛由来の細胞のUcp1発現よりも若干高かった。おおむね当初予定していた計画通りに進んでいる。研究実績の概要に記したように、褐色脂肪細胞/Brite細胞の分化条件を見出した。また、当初の計画にはなかったが、以前の研究で得たサンプルを用いて予備的に下記の検討を行った。すなわち、以前の研究において、ビタミンA制限慣行飼料給与牛の腸間膜脂肪における褐色脂肪細胞関連遺伝子群の発現は、高ビタミンA含有TMR飼料給与牛に比べて高いことを見出している。その原因を探るため、マウスやヒトの褐色脂肪細胞/Brite細胞分化を制御することが示唆されているBMP経路の遺伝子発現を調べたところ、慣行飼料給与牛の腸間膜脂肪ではBMP経路を構成する因子群の遺伝子発現が高く、肥育牛の褐色脂肪細胞/Brite細胞分化にBMP経路が関与している可能性を示唆した(Livestock Science, 174: 144. 2015)。本年度得られた成果を受けて、当初の計画に沿って、レチノイン酸がBrite細胞の活性に及ぼす影響のメカニズムをさらに検討する。研究二年度において、レチノイン酸はBrite細胞出現を負に制御することが明らかにされたが、用量によっては二相性の活性(つまり、Brite細胞分化を促進する活性と抑制する活性)を示す可能性がある。したがって、研究最終年にはレチノイン酸濃度を変化させたときのUCP1発現変化を検討する。また、黒毛和種去勢牛をビタミンA補給区と対照区に分け肥育したウシの脂肪組織を採取し、肥育牛におけるビタミンA制限が脂肪組織における褐色脂肪細胞関連遺伝子群の発現に及ぼす影響を正確に検討することにより、in vivoにおけるレチノイン酸の褐色脂肪細胞/Brite細胞の機能制御における役割を推察する。28年度が最終年度であるため、記入しない。家畜栄養学本年度得られた成果を受けて、当初の計画に沿って、ウシ脂肪組織から褐色脂肪細胞/Brite細胞のさらに効率的な分化条件を見出すとともに、レチノイン酸がBrite細胞の活性に及ぼす影響のメカニズムを検討する。
流体方程式の局所適切性と非適切性の境目

粘性圧縮流体の運動を記述する3次元ナヴィエ・ストークス方程式において、時間局所一意可解性の獲得限界について、初期値の属する関数空間による特徴付けを行った。これはブルガンらの非適切性定理の改良である。また、圧力勾配項が消滅することを明らかにして、解が時間大域的に一意存在することも示した。同様に、オイラー方程式、プリミティブ方程式等についても行い、局所適切性と非適切性の境目を明らかにした。流体運動の基礎方程式である粘性非圧縮ナヴィエ・ストークス方程式の時間局所可解性の限界について考察を行った。初期流速が属する関数空間(ある種のベゾフ空間)によって、解ける場合と、解けない場合について議論した。ある指数を境目にして、時間局所解(流速)の一意存在が証明できる関数空間と、それが破綻する(解けない)関数空間を、詳細に調べることが出来た。ここで、破綻するとは、初期流速をパラメーターと看做した時に、構成される解が初期値に連続依存していないことを意味する。これはブルガンらによって示された定理(ノルムインフレーション理論)であるが、彼等の証明に瑕疵があった為、それを適切に修正したものである。連続依存性の破綻のみならず、古典解の一意性についても破綻するであろう事実が示唆される結果となっている。また非粘性非圧縮流体の運動を記述するオイラー方程式についても、時間局所解の一意存在定理の限界を議論した。初期流速の属する関数空間(ある種のベゾフ空間)をどんどん広げていった時に、ある指数を境目にして解の微分可能性が失われることを示した。証明においては、シェアフローと呼ばれる特殊な形をした解を用いる。本研究において、シェアフローが初期値問題の解として適切(すなわち、ある枠組みにおいて一意な古典解)であることを証明した。そして初期流速の滑らかさを減らして行くと、それに応じて構成される解の滑らかさも減って行き、ある関数空間を境目にして、それより滑らかさが低い関数空間においてはシェアフローが古典解にならなくなることを証明した。上記の2つの考察において、圧力項が消滅することを示した。特別な構造を持った初期流速から時間発展する解(流速)が、その構造を保持することを証明した。また圧力項の消滅から、時間大域解の一意存在定理が、最大値原理の適用によって証明されることを指摘した。3次元における圧縮流体の運動を記述する流体方程式の初期値問題について、時間局所解の一意存在定理のある種の限界性を示すことが出来た。この研究によって、流体の速度場を計測するノルムにおける、局所適切性を獲得する為の必要条件の一つが明らかになった。具体的には、初期値の属する関数空間の滑らかさに着目して、それが閾値を越えるまでは適切であり、それを越えた時に非適切になることを示した。関数の滑らかさの測定においては、通常の微分指数よりも詳細に測ることができるベゾフ空間の指数を用いて表現している。非適切性の証明は、昨年度の本研究で得た非圧縮非粘性流体オイラー方程式におけるシェア・フローを用いるアイディアを応用した。すなわち、初期値の滑らかさが低い場合は、厳密解として期待できる関数の非存在定理を得た。また、圧力勾配項の果たす役割についても、特別な構造を持った初期値から時間発展する解において、非線形項(輸送項)と相互作用することが無く、独立に構成できることを示した。圧力を初期値の構造を用いて先天的に表現することは、流体方程式の考察において重要な意義を持つ。例えば、圧力項が消滅するならば、爆発が起こらず時間大域解の一意存在定理が獲得できる。また、圧力項が先天的に与えられた場合、有限時間爆発を起こす為の十分条件獲得に示唆を与えることができる。本研究は、流体運動における非線形構造の解明への重大な指摘である。本研究に即した数々のテーマを議論する為に、研究集会を企画運営した。国内の若手研究者80名が参加した。流体運動の最先端研究について意見交換し、情報収拾および新しい理論構築への足掛かりを作ることができた。研究課題の進展は、計画通りで、おおむね順調であると判断する。研究集会の企画運営を実施できた。集会において、本研究課題に関して多くの研究者に意見や批評を貰い、別の視点から考察する契機となったことは有意義であった。海外出張(ドイツ)を企画したが、所属大学の業務とドイツ・ダルムシュタット大学側とのスケジュール調整が難航し、出張を諦めざるを得なかった。粘性非圧縮流体の運動を記述する3次元ナヴィエ・ストークス方程式において、時間局所一意可解性の獲得限界を、初期値の属する関数空間によって分類した。特に、初期値の滑らかさを減らしていくときに、ある閾値を越えると滑らかな解(積分方程式の解)の初期値に対する連続依存性が破綻することを明らかにした。これはブルガンらが主張する定理(ノルム・インフレーション)の証明について、論理展開の瑕疵を修復して、さらに逐次近似解の精緻な評価を与えたものである。線形項による平滑化と非線形項による複雑化の綱引きを、関数空間を用いることで明らかにしたという意味で、本研究で非線形偏微分方程式論に重要な指針を示すことができた。また、ノルム・インフレーションを適用できる解について、より詳細な解析を行い、関数空間を適切なものに取り替えれば、そのクラスにおいては滑らかな解が時間大域的に一意存在することを証明した。

これは圧力勾配項が速度場から後天的に決定されるのに際して、その構造的性質から消滅することを示すことが鍵となる。この研究成果から、圧力勾配項の先天的評価を得る手段における、新しい手法を提案できた。完全流体の運動を記述するオイラー方程式においても、時間局所一意可解性の獲得限界を、初期値の属する関数空間によって明らかにすることができた。非粘性であることから、流線に沿った軌跡を考察することが可能になり、その性質から詳細な解析を行った。特に、シェア・フローの数学的妥当性を議論して、圧力の振る舞いおよび速度場の先天的評価の改良を行った。粘性圧縮流体の運動を記述する方程式においても、上と同様の考察を行った。局所可解性と非適切性の境目は、オイラー方程式のものと一致することが分かった。大気や海洋の運動を記述するプリミティブ方程式についても、時間局所一意可解性の限界を、初期値の無限遠方での増大度で表現することができた。粘性圧縮流体の運動を記述する3次元ナヴィエ・ストークス方程式において、時間局所一意可解性の獲得限界について、初期値の属する関数空間による特徴付けを行った。これはブルガンらの非適切性定理の改良である。また、圧力勾配項が消滅することを明らかにして、解が時間大域的に一意存在することも示した。同様に、オイラー方程式、プリミティブ方程式等についても行い、局所適切性と非適切性の境目を明らかにした。所属大学において教務委員になった為、頻繁に会議等に出席しなければならない事態に陥った。それによって研究活動が阻害されて多少の遅れは出たが、長期休暇中に研究活動を集中するなどして、これまでの所は概ね順調に進展できていると判断する。非圧縮流体の運動を記述するナヴィエ・ストークス方程式およびオイラー方程式の数値計算を実施する。圧力項の消滅が数値計算でも実現されるかを確認し、また流速の最大値に対する評価の改良を目指す。最終的には、速度場に対する一様有界性評価を獲得し、局所可解性と大域可解性との境目について数学的考察からの示唆を与えたい。また、国際研究者交流を行う。海外出張および国際研究集会への参加を企画し、そこで最先端の流体数学研究についての意見交換を行う。またこれまでに獲得した研究成果について討論を行い、より良い結果への改良を目指す。偏微分方程式今後は圧縮性流体の運動を記述する方程式において、時間局所解の一意存在と、それが破綻する境目を研究して行く。また圧力項の果たす役割をより詳しく調べて行く。ドイツ出張を計画していたが、出張先のダルムシュタット工科大学と岐阜大学の業務が重なり、スケジュール調整が難航した為、使用額に差が生じた。助成金の多くを物品の購入および旅費に使用する計画だったが、所属大学の業務(教務委員会等の会議)によって出張を幾つかキャンセルせざるを得ない事態が起こった。故に、予定したよりも使用額が少なくなった。上記の出張を今年度に行う。概ね計画表の通りに使用する予定である。また本研究活動の一つとして、今年度中に研究集会を開催する予定である。その開催費用として使用する。また、研究活動に必要な物品を購入するのに使用する。
閉塞性肺疾患気道上皮細胞のＣ型ライノウイルス放出量定量化法の確立

本研究の概要は以下の通りである。すなわち、遺伝子解析によって新規に分類されたC型ライノウイルスによる気管支喘息の増悪が報告されているが、ウイルス感染で変性を生じる細胞が見つかっていないため、気道上皮細胞からのウイルス放出量の定量化法が確立されておらず、気管支喘息患者の気道上皮におけるウイルス増殖亢進など、増悪に関連する病態は不明である。本研究は、気管支喘息および慢性閉塞性肺疾患(COPD)患者の気管および鼻腔・副鼻腔の上皮細胞を用いたC型ライノウイルスの培養液放出量の定量化法、ウイルスの増殖および増殖に伴う炎症性物質合成などの病態と、薬剤によるウイルス増殖の制御法を検討する研究である。
オリゴデンドロサイトのDNA損傷に対する脆弱性-ADとの関連について-

樹立した各分化段階にあるラット初代培養オリゴデンドロサイトにUVを照射した(0-10 J/ m^2)。抗MBP抗体、抗GFAP抗体、および抗6-4PP抗体を1次抗体として免疫細胞蛍光染色を行った。核DNA蛍光量あたりの6-4PP蛍光量を、照射直後、および各修復時間サンプルにおいて計算し、各分化段階にあるオリゴデンドロサイトの6-4PP修復能すなわちNER活性を測定し、オリゴデンドロサイトの分化に伴う修復能力の変化について検討した結果、NER活性は細胞分化により変化することが示唆された。この分化による修復活性の違いについて検討を行ったところ、PCNAなどの修復関連蛋白の発現量の差があり、様々な修復関連蛋白の発現量の差が修復力の差に繋がるのではないかと推測された。無血清培地における各分化段階にあるラット初代オリゴデンドロサイトを培養する系の確立を行った。ジエチルエーテル麻酔下で妊娠16日目のラットの胎児より大脳部分を取り出す。脳膜を実体顕微鏡下で丁寧に剥離した後、DNase,Trypsin存在下で細胞を分散させた。メッシュを通した後、ガラスボトムディッシュ(PLLコート)に細胞を播き、10%FBS(DMEM)の培地にて培養を行った。2度のパッセージの後、無血清培地に移行し、分化誘導を行った。PDGF、NT-3について投与の時期、期間について詳細に検討し、分化したオリゴデンドロサイトが最も安定する条件を決定した。分化したオリゴデンドロサイトの検討は、抗PDGFα抗体、抗NG-2抗体、抗O1抗体、抗O4抗体、抗MBP抗体による免疫細胞化学染色を行い、形態と染色性の両面から検討した結果、純度の高いラット初代オリゴデンドロサイトを培養することが可能となった。樹立した各分化段階にあるラット初代培養オリゴデンドロサイトにUVを照射した(0-10J/m^2)。4%フォルマリンにて固定を行い、Triton X-100を含むPBSにて浸透化処理後、抗MBP抗体、抗GFAP抗体、および抗6-4PP抗体を1次抗体として免疫細胞蛍光染色を行った。核DNA蛍光量あたりの6-4PP蛍光量(100細胞以上)を、照射直後、および各修復時間サンプルにおいて計算し、各分化段階にあるオリゴデンドロサイトの6-4PP修復能すなわちNER活性を測定し、オリゴデンドロサイトの分化に伴う修復能力の変化について検討した結果、NER活性は細胞分化により変化することが示唆された。妊娠16日目のラットの胎児より大脳部分を取り出し、DNase, Trypsin存在下で細胞を分散させた。2度パッセージの後、無血清培地に移行し、分化誘導を行った。PDGF、NT-3について投与の時期、期間について詳細に検討した。樹立した各分化段階にあるラット初代培養オリゴデンドロサイトにUVを照射した(O-10J/m^2)。

この分化による修復活性、の違いについて検討を行ったところ、PCNAなどの修復関連蛋白の発現量の差があり、様々な修復関連蛋白の発現量の差が修復力の差に繋がるのではないかと推測された。さらに、OPCのDNA修復能力についての検討を行った。BrdUを使用してPDGFの添加による分化がDNA損傷に与える影響を調べた。PDGFの添加による分化誘導によりOPCのUVに対する脆弱性が明らかとなった。そのメカニズムを調べる目的でp53を介したapoptosisをPifithrin-αによって抑制した時の生存率に与える影響を調べたところ、Pifithrin-αよりPDGFの添加による分化誘導関係なく、細胞死が抑制され、これらのメカニズムにp53を介したapoptosisが関与していることが示された。