hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
加圧熱水処理法による植物系バイオマスの高効率糖化とエタノール発酵システムの構築

本研究では、エネルギー収支と経済収支が成り立つ効率的な変換手法の確立を実現すべく、スラリー式加圧熱水処理による植物系バイオマスの糖化プロセスについて検討し、プロセス設計に必要な基礎的パラメータの取得を主眼において検討を行った。なお、当初予定していた遺伝子組み換えによるC5糖発酵菌の創製については特許などの関係で実施が不可能であることが判明し、対応策が見つからないまま研究期間が終了した。スラリーの送液にはダイアフラム式ポンプを改造して用いた。本ポンプはリキッドピストン式とした点に新規性を有している。スラリー流通部の弁座やチェッキボールの形状と材質の検討を行った結果、もみ殻粉砕物を5MPaの圧力条件下でダイラタント流動域付近の濃度(約25wt%)まで送液可能となった。リアクタの水熱分解反応部は100mL/minの送液量を基準として3/8inchチューブを用いた場合の昇温部および反応部の必要長さを検討し、求めた装置定数から昇温部6m、反応部33mの管型反応装置を試作した。試作した反応器を用いて、10wt%の粉砕もみ殻の200°Cまでの水熱分解実験を行ったところ、リアクタ内滞留時間6minでもみ殻中のヘミセルロースのほぼ全量が低分子可溶化し、パーコレータ式に比較して濃厚な分解物が得られることが実証された。続いて、200°C処理後に得られた未分解残渣を再度10wt%スラリーとして、280°C、滞留時間1minの条件で処理を行ったところ、試料中のセルロースが加水分解し、グルコースが生成した。また各処理において、リグニン混入量の少ないセルロース、ヘミセルロース分解物が得られることが示された。本研究により、高濃度スラリーを連続的に水熱処理する際のハード的な条件が明らかになり、今後、反応温度や滞留時間に関する詳細な分解検討を行うことで効率の高い分解システムの確立が可能になると考えられる。(795文字)本研究では、エネルギー収支と経済収支が成り立つ効率的な変換手法の確立を実現すべく、スラリー式加圧熱水処理による植物系バイオマスの糖化プロセスについて検討し、プロセス設計に必要な基礎的パラメータの取得を主眼において検討を行った。(795文字)本研究は、加圧熱水処理法をキーテクノロジーとした植物系バイオマスの効率的な発酵原料化と高効率エタノール生産システムの構築を志向した研究である。即ち、植物系バイマス中のヘミセルロースを200°C、セルロースを300°C付近の加圧熱水により個別に低分子可溶化して発酵原料化し、高効率でエタノールに変換することを目的としている。本年度は、もみ殻および麦わらを出発原料とし、これまでの28mL反応器に加え、新たに製作した1.5Lスケールの熱水流通式反応装置も併用して分解条件の検討を行った。特に、セルロースから得られるグルコースの2次分解を抑制する分解条件の検討に重点を置き、温度履歴との関連性を明らかにした。得られた水熱分解物中に含まれるオリゴマーを単糖化する目的で、市販の種々のセルラーゼおよびヘミセルラーゼで処理し、その消化特性を検討した結果、ヤクルト製スミチームXの効率が高かったが目下複合酵素系でさらに効率向上を目指している。また、得られた水熱分解物をフラッシュエバポレータで濃縮し、至適濃縮条件を決定した。濃縮後の分解物は、セルロース分解物についてはSaccharomyces cerevisiaeでエタノール発酵し、ヘミセルロース分解物についてはPichia stipitis、P.segobiensis、Candida salmanticensis、C.silvicultrixによる発酵試験を行った。酵母によるグルコースの発酵は順調に進行したが、キシロースについては変換効率、エタノール濃度ともに低く次年度への課題を残した。

(669文字)本研究は、加圧熱水処理法をキーテクノロジーとした植物系バイオマスの効率的な発酵原料化と高効率エタノール生産システムの構築を志向した研究である。即ち、植物系バイマス中のヘミセルロースを200°C、セルロースを300°C付近の加圧熱水により個別に低分子可溶化して発酵原料化し、高効率でエタノールに変換することを目的としている。本年度は、エネルギー効率の向上を指向しスラリー送液機構の開発を中心課題として検討を行った。送液ポンプにはダイヤフラムポンプを採用したが、ダイヤフラム部での原料粒子の滞留とそれに伴うブリッジの形成がおこり、閉塞トラブルへと進む可能性が考えられた。そこで、リキッドピストン機構を採用し、原料粒子がダイヤフラム部分へ流入しない機構とした。このポンプを用いて、粉砕もみ殻の送液限界濃度と原料粒度、流速、加圧条件などについて検討を行ったところ、200mesh程度に粉砕することにより20%の固形分濃度までの送液が可能であった。ついで10MPaまでの加圧条件下でのスラリー送液試験を行ったところ、高濃度になるにつれ吐出流量の低下が観察された。そこで、チェッキ弁のボール台座の形状変更を行い、弁付近での粒子の滞留とスラリーのリークフローの低減を図り流量低下を改善した。また、パーコレータ式リアクタを用いて得られた可溶化物をスミチームを主とするセルラーゼ複合酵素系で単糖化し、発酵阻害物質を除去後アルコール発酵してエタノール生産に至る一連の工程を実証した。
道具を用いた系列行為における前頭葉の機能の解明

東京女子医科大学脳神経センターにおいて前頭葉損傷患者を対象として日常に存在する系列行為(例:お茶入れ)における前頭葉の役割を調べた。方法は、日常に存在する系列行為課題(例:お茶入れ)を実施した。ターゲット課題とディストラクター課題を設定し、各課題に用いられる実物品を両方ランダムに同時提示し、ターゲット課題を行うように教示がなされた(実験1)。たとえば、ターゲット課題が「お茶入れ」であり、ディストラクター課題が「コーヒー入れ」である場合、被験者はコーヒーを入れるのに用いられる物品には手を触れずにお茶入れに必要な物品を適切な段階で選択して用いることができるかどうか、また、必要なステップを抜かさないかどうか、ステップの順番を誤らずに順序良く行えるかどうかが検査された。前頭葉損傷患者は実物品を見るとそれを勝手に使ってしまう道具の強迫的使用という障害が生じることが知られている。そこで実験2では実物品を提示することの影響を抑えるため、系列場面を写真撮影した写真場面の並び替え実験を行った。これらの2つの実験を左半球前頭葉損傷患者(1名)、右半球前頭葉損傷患者(4名)、および健常大学生(8名)に実施した。健常大学生は産業技術総合研究所にてデータの収集が行われた。その結果、右半球前頭葉損傷患者にのみディストラクター物品を使用してしまうという結果が得られた。ディストラクター物品の使用はそのままディストラクターを使用してしまうのではなく、ターゲット課題の内部に沿った形で用いられた。これはディストラクター物品の使用を抑制できない結果、ターゲット課題のゴールに沿って物品の使用の再解釈がなされた結果を反映していると考えられた。ここから、右半球では不必要な物品の使用の抑制、および行動のゴールに向かって最短かつ最適な行為を導くための行為のステップの組み立てがなされている可能性が示唆された。
強磁性トンネル接合素子の微細化と磁区検出器応用に関する研究

微細加工技術を施すことにより種々の大きさの接合部を有する強磁性層/絶縁層/強磁性層の3層膜からなる強磁性トンネル接合素子を作製し、その特性評価を行った。1.今回、両強磁性層には低保磁力のNiFeとCoを用いており、成膜はこれまで報告例の少ないスパッタ法(RF2極スパッタ)により行った。良好な特性を得るためには両磁性層間の保磁力に充分な差があること、角形比が良いことが必要であるため成膜条件を変え磁化特性を検討した。その結果、基板温度に対する依存性が大きいことがわかった。これを適正化することで、3層膜の磁化曲線として肩の位置が両磁性層の保磁力に一致する2段階のヒステリシスカーブが得られ、外部磁界によって両者の相対角が制御できた。2.絶縁層としてAl表面を酸化したAl-Al_2O_3を用いたが、その酸化膜形成に酸素雰囲気中でのプラズマスパッタ酸化の適応を試みた。酸化条件を酸素圧2080mTorr、投入電力0.11.0W/cm^2の範囲で変化させ試作を行ったが、Pbのプラズマ酸化で報告されたようなトンネル接合部抵抗の酸素圧依存性は得られなかった。また、室温から-150°Cの範囲で接合部抵抗の温度依存性を測定したところ金属性であり、トンネル電流の特徴である低温時の抵抗増加は得られておらず、RF2極スパッタ装置を用いたプラズマ酸化法による均一なトンネル障壁は今回は得られなかった。3.素子におけるトンネル接合領域の規定はAl膜上にスパッタにより成膜したSiO_2にスルーホールを形成することにより行った。このSiO_2は磁性層電極パタン端部での短絡防止を兼ねている。Co膜のパタ-ニングはウェットエッチングによりNiFe、AlおよびSiO_2膜のパタ-ニングはウェットまたはドライエッチングにより行った。以上のようなフォトリソグラフィー技術を用いて試作した接合領域5×5μm^2の素子において0.2%の磁気抵抗変化率を得た。
高水圧リリ-フ弁の性能向上に関する研究

水圧による流体駆動を行うために必要となる,リリ-フ弁の性能向上のための研究を行った.従来は水圧源70barで砲金の弁本体,弁座,主弁,案内弁などをステンレスとして実験を行ってきたが,本年度は次のような作業を実施し研究を遂行した.(1)ポンプを140bar仕様に更新した.(2)140bar及び210Bar仕様に弁本体を設計制作した.弁本体はステンレスに変更した.弁本体には,主弁における2段絞りの効果を見るための圧力センサの取り付けを行った.また案内弁流量と主弁流量とを分離測定するように加工している.圧力設定仕様の変更は案内弁ばねの変更による.(3)案内弁はセラミクス(アルミナ)製およびステンレス製の両方を用意し,それぞれについて実験を行った.設計製作したリリ-フ弁は圧力オーバライド特性において10パーセント以内隣,通常の油圧用リリ-フ弁と同等に性能である.測定したクラッキング特性は油圧弁の場合よりも良い.これは今回設計した主弁弁座のシートとの接触が2重の面シール構造をとって漏れを止めたことによる.圧力流量特性においてヒステリシスがわずかに見られる画,これおは主弁の摩擦,ばねのと特性が主な原因である.主弁を2段絞りとしたことによりキャビテーション閉塞によるヒステリシスは発生しなかった.以上の実験結果は当初の計画性能を満足する.実用上は以上のほかに耐久性の試験を行う必要があるが,これは長時間連続運転を要するものであるし,流体中の微粒子によるざらつき磨耗の影響もあるので,今後の課題といえる.水圧による流体駆動を行うために必要となる,リリ-フ弁の性能向上のための研究を行った.従来は水圧源70barで砲金の弁本体,弁座,主弁,案内弁などをステンレスとして実験を行ってきたが,本年度は次のような作業を実施し研究を遂行した.(1)ポンプを140bar仕様に更新した.(2)140bar及び210Bar仕様に弁本体を設計制作した.弁本体はステンレスに変更した.弁本体には,主弁における2段絞りの効果を見るための圧力センサの取り付けを行った.また案内弁流量と主弁流量とを分離測定するように加工している.圧力設定仕様の変更は案内弁ばねの変更による.(3)案内弁はセラミクス(アルミナ)製およびステンレス製の両方を用意し,それぞれについて実験を行った.設計製作したリリ-フ弁は圧力オーバライド特性において10パーセント以内隣,通常の油圧用リリ-フ弁と同等に性能である.測定したクラッキング特性は油圧弁の場合よりも良い.これは今回設計した主弁弁座のシートとの接触が2重の面シール構造をとって漏れを止めたことによる.圧力流量特性においてヒステリシスがわずかに見られる画,これおは主弁の摩擦,ばねのと特性が主な原因である.主弁を2段絞りとしたことによりキャビテーション閉塞によるヒステリシスは発生しなかった.以上の実験結果は当初の計画性能を満足する.実用上は以上のほかに耐久性の試験を行う必要があるが,これは長時間連続運転を要するものであるし,流体中の微粒子によるざらつき磨耗の影響もあるので,今後の課題といえる.
変異SOD1による運動ニューロン選択的変性の分子メカニズム

S uperoxide dismutase 1(SOD1)の遺伝子変異が原因である家族性筋萎縮性側索硬化症は、運動ニューロン及びアストロサイトにおいて凝集体が観察されるなど、コンフォメーション病としての特徴を持つ。病態における凝集形成はコンフォメーション異常の変異SOD1がシャペロンやプロテアソームなどのタンパク質品質管理システムの処理能力を上回る結果であり、凝集体形成を促進する物質の関与が推測される。これらのことから、変異SOD1の凝集における不飽和脂肪酸の効果を試験管内で検討した。平成16年度から現在に至るまで、不飽和脂肪酸が変異SOD1の凝集を促進させる物質であることを見出した。細胞内遊離不飽和脂肪酸の増加原因とSOD1凝集の相関性を探るため、Neuro2、HeLa、HEK293細胞を用いモデル系を樹立した。Bovine serum aluminを用い、脂肪酸を細胞に取り入れた結果、試験管内のSOD1の凝集と同様、不飽和脂肪酸により変異SOD1の凝集が促進された。不飽和脂肪酸の増加はphospholipase A2によるものではないかと考え、RNAi法を用い、細胞レベルで検討した。その結果、カルシウム非依存性iPLA2のRNAiにより変異SOD1の凝集は減少した。これらの結果から、iPLA2が変異SOD1の凝集に関わる因子であり、家族性筋萎縮性側索硬化症の治療に向けた標的として考えられた。Superoxide dismutase 1(SOD1)の遺伝子変異が原因である家族性筋萎縮性側索硬化症は、運動ニューロン及びアストロサイトにおいて凝集体が観察されるなど、コンフォメーション病としての特徴を持つ。SOD1にアラキドン酸を加え、凝集に及ぼす影響を検討した結果、holo酵素においては凝集物が観察されなかったが、apo酵素は変異と関係なく、アラキドン酸の濃度依存的に凝集した。アラキドン酸を加えていないコントロールにおいて、凝集物は見られなかった。また、アラキドン酸だけではなく、オレイン酸、リノレン酸も同様の凝集促進効果がみられたが、飽和脂肪酸はその効果が見られなかった。SOD1の凝集をグリセロール密度勾配遠心法により確認したところ、およそ80%程度のSOD1が400kDa以上の凝集物を形成した。holo酵素を熱処理した後、凝集を誘導した結果、変異SOD1は著しく凝集したが、野生SOD1は変化がなかった。固相法により、SOD1と不飽和脂肪酸との結合を解析した結果、apo-SOD1及び熱処理した変異SOD1はオレイン酸と結合したが、holoの野生SOD1は結合しなかった。不飽和脂肪酸によるSOD1の凝集物を電子顕微鏡で観察した結果、粒子様構造であった。また、これら粒子様凝集物を培養細胞に加えたところ、著しい細胞毒性が示された。これらの結果は、不飽和脂肪酸がコンフォメーション病である家族性筋萎縮性側索硬化症において、不飽和脂肪酸が関与する可能性があると考えられた。その結果、アラキドン酸などの不飽和脂肪酸が構造不安定の変異SOD1の凝集を促進させることを見出した。さらに、不飽和脂肪酸による変異SOD1の凝集物は細胞毒性を持つことを明らかにした。これらの結果を踏まえ、変異SOD1の凝集に関わる不飽和脂肪酸の効果を細胞レベルにおいて確かめるため、neuro2aとHela細胞に変異SOD1の遺伝子を発現させ、phospholipase A2(PLA2)の阻害剤を用い、凝集に及ぼす影響を検討した。その結果、カルシウム非依存性PLA2(iPLA2)の阻害剤を処理した細胞は阻害剤を加えていない細胞に比べ凝集蛋白質の量が著しく減少した。これらの結果は細胞において遊離不飽和脂肪酸の代謝経路が変異タンパク質の凝集に密接な関連性を持つことを示唆していると考えられた。

Bovine serum aluminを用い、脂肪酸を細胞に取り入れた結果、試験管内のSOD1の凝集と同様、不飽和脂肪酸により変異SOD1の凝集が促進された。不飽和脂肪酸の増加はphospholipase A2によるものではないかと考え、RNAi法を用い、細胞レベルで検討した。その結果、カルシウム非依存性iPLA2のRNAiにより変異SOD1の凝集は減少した。これらの結果から、iPLA2が変異SOD1の凝集に関わる因子であり、家族性筋萎縮性側索硬化症の治療に向けた標的として考えられた。
交通基盤整備が企業間取引ネットワークと都市内の企業立地に及ぼす影響の実証分析

本研究では,企業間取引データを用いて,(A)取引ネットワークが都市における企業の立地・集積に及ぼす影響を実証的に明らかにした.具体的には,取引ネットワーク中心性が高い企業ほど都市内の中心部に立地すること,その関係性が産業毎,都市圏毎に異なることなどを示した.また,(B)交通インフラ整備を契機とする企業間取引の変化が企業の生産性に及ぼす因果効果を傾向スコア差の差分析法によって推定した.その結果,新幹線駅や高速道路ICにより近く,大規模企業の側に立地している企業ほど,交通基盤整備の前後で仕入れ取引数を増加させやすい傾向や仕入れ取引数の増加が生産性に有意に正の影響することを明らかにした.本研究の目的は,企業間取引データを用いて,(A)企業間取引ネットワークが都市における企業の立地・集積に及ぼす影響を実証的に明らかにすること,(B)交通基盤整備が企業間取引ネットワーク及び企業の立地分布に及ぼす影響についてパネルデータを用いた分析を行うことである.平成28年度には,経済産業研究所(RIETI)より提供いただいた企業間取引データを用いて,広島都市圏を対象にした(A)の分析を行った.その結果,(A1)企業間取引ネットワークにおいて中心的な企業ほど,地理的に中心的な場所に立地すること,(A2)産業分類によってその影響が異なること,(A3)ネットワーク中心性指標並びに地理的な中心性指標(アクセシビリティ指標)の選択によらず,上記の結果が頑健であることが明らかとなった.さらに,(B)の分析に関連して,都市間交通基盤整備に伴う企業間取引ネットワークの変化が企業の生産性に及ぼす影響について推定を行った.推定結果より,(B1)新幹線駅や高速道路ICに近く,集積指標(Effective Density)の値が大きい企業ほど仕入れ取引数を増加させやすい傾向があること,(B2)仕入れ取引数の増加が企業の生産性に有意に正の影響を与えること(因果効果)が確認された.なお,これらの成果については,平成29年6月に開催予定の第54回土木計画学研究発表会でそれぞれ発表を行った上で,学術論文集へ投稿する予定である.これらの他に,社会的ネットワークを通じた相互作用と混雑を考慮した最適交通料金政策の進化的遂行について行った研究の成果を学術論文として公表した.本研究に用いる企業間取引データは大規模データ(Big data)であり,統計分析に取り掛かる準備段階でのデータ整理にかなりの時間を要したため,(A)の分析については1都市圏を対象とした分析の留まった.一方で,当初,平成29年に予定していた(B)の分析の一部を先行して行うことができたことから,全体としては概ね順調に進捗していると言える.本研究の目的は,企業間取引データを用いて,(A)企業間取引ネットワークが都市における企業の立地・集積に及ぼす影響を実証的に明らかにする.また,(B)交通基盤整備が企業間取引ネットワーク及び企業の生産性に及ぼす影響についてパネルデータを用いた分析を行うことである.平成29年度には,(A)の分析について,前年度の広島都市圏に加えて,札幌都市圏,新潟都市圏を対象として分析を行った結果,「企業取引ネットワークにおいて中心的な企業ほど,地理的に中心的な場所に立地する」という仮説が都市圏に依らず成立することが明らかとなった.また,前年度から分析手法を拡張することによって,産業分類毎の効果をより精緻に推定することが可能となった.その上,本社以外に事業所を持たない企業は,複数の事業所を持つ企業に比べて,ネットワーク中心性が立地に及ぼす影響が強いことが明らかとなった.以上の結果は,企業間の取引関係が都市内の企業集積に及ぼす影響を実証するものであり,経済活動の集積メカニズムの解明に貢献する成果といえる.本研究の成果は,論文として学術論文集に投稿する予定である.(B)の分析については,昨年度得られた成果を基に,既に学会発表を行い,論文として学術論文集へ投稿中である.これらの他に,都市内における社会ネットワークの構築と立地選択行動を同時に考慮した理論モデルを構築し,交通基盤整備による交通費用や情報技術の進展によるコミュニケーション費用の減少が社会ネットワーク構造や都市の空間構造に及ぼす影響を分析した論文を執筆し,共著図書として刊行した.本研究では,企業間取引データを用いて,(A)取引ネットワークが都市における企業の立地・集積に及ぼす影響を実証的に明らかにした.具体的には,取引ネットワーク中心性が高い企業ほど都市内の中心部に立地すること,その関係性が産業毎,都市圏毎に異なることなどを示した.また,(B)交通インフラ整備を契機とする企業間取引の変化が企業の生産性に及ぼす因果効果を傾向スコア差の差分析法によって推定した.その結果,新幹線駅や高速道路ICにより近く,大規模企業の側に立地している企業ほど,交通基盤整備の前後で仕入れ取引数を増加させやすい傾向や仕入れ取引数の増加が生産性に有意に正の影響することを明らかにした.平成29年度には,他のいくつかの都市圏を対象に(A)の分析を実施し,推定結果の比較・考察を行う予定である.また,(B)の分析についても,交通基盤整備が企業取引ネットワークに及ぼす短期的な影響に加え,企業の集積立地に及ぼす長期的な影響の分析を行っていく.これまでの作業を通じてデータの整理や統計処理に関するノウハウが蓄積しており,予定通り研究を遂行できるものと考えている.なお,研究の遂行に当たっては,海外研究協力者のvan Ommerenアムステルダム自由大学教授と定期的にテレビ会議による研究打ち合わせを行うとともに,オランダもしくは日本でのミーティングも予定している.土木計画学当初実施予定であったデータの集計作業が平成28年度中には実施できなかったため,そのために計上していた謝金支払い金額が次年度使用額となった.
酵母を用いた基本転写因子TFIIDサブユニットp145の機能解析

基本転写因子TFIIDは転写開始前複合体のアッセンブリーに際して核となる分子であり、転写調節因子から受け取った信号を転写量の増減へ変換するうえで中心的な役割を果たす。本研究では転写調節の基本的分子機構を理解するため、TFIIDサブユニットの機能について解析し、いくつかの新しい知見を得た。出芽酵母TFIIDサブユニットp145のN端に存在する6-96番のアミノ酸から成る領域(yp145N)は、単独でTBPに強固に結合しその機能を阻害する。我々はこの活性領域が二個の小サブドメイン(N端側から順にyI,yIIと呼ぶ)に分割できることを示すとともに、ショウジョウバエとの比較から一次構造上種間で保存されているのはサブドメインII(yII)のみであることを明らかにした。さらにそれぞれのサブドメインの機能を理解するための第一歩として、アラニンスキャンミューテーション等によりTBPとの相互作用部位を正確に同定した。またyp145NをGAL4のDNA結合ドメインに融合すると酵母細胞内で強力な転写活性化因子として機能し、GAL4VP16と同様その過剰発現は生育に対して毒性を示すことを見い出した。予備的な実験によりこの活性はN端全体(yI+yII)よりもむしろyIとTBPの相互作用に依存していること、またいくつかのアッセイ系においてVP16の転写活性化ドメインがyIの機能を代替し得ることが示唆された。以上の結果は少なくとも一部の転写活性化は当該TAFのN端を介して行なわれていることを示唆する。
熱ショックタンパク誘導による急性肺傷害の治療に関する研究

熱ショックタンパク質(heat shock protein; HSP)は、熱刺激などのストレスに応答して発現し、分子シャペロンと総称される機能を介して、細胞機能修復に重要な役割を担っている。最近、熱刺激によらず、より安全に効率的にHSPを誘導する化学物質が注目され、その一つとして、Geranylgeranylacetone(GGA)に関する研究がわが国を中心に急速に拡がりをみせ、動物実験では肝、小腸、心筋で虚血-再還流傷害を抑制する作用が報告されている。GGAは我が国において抗潰瘍薬として開発され副作用なく臨床使用されており、急性肺障害に対する効果が確認されれば、本剤の新たな使用法として期待がもたれる。今回の研究で1)GGAによるHSP誘導作用、用量依存性、投与タイミングおよび臓器特異性について詳細に検討し、次に、2)LPSによる敗血症ショックの生存率に対する影響を調べ、最後に、3)LPS急性肺障害に対する影響を、ラットin vivoモデルを用いて検討した。その結果GGAは、肝臓、腎臓、心臓においてHSP70を発現すること、その用量依存性、発現の経時的変化を明らかにした。その結果、適当量のGGAで適時に前処置すると、ラットLPS敗血量の生存率が著明に改善した。肺におけるHSPの発現を確認できなかったが、LPS肺障害に対するGGAの作用を調べたところ、GGA前処置はLPS障害を軽減することを確認することができた。以上の結果から、高い死亡率を有するARDSに対する予防・治療法の一つとして、HSP誘導による急性肺障害の治療は期待がもたれる。今後、実験方法などに改良を加えて更に検討を続けていきたい。Heat shock protein(HSP)はストレス環境下で細胞保護作用を持つことが知られている内因性タンパク質である。最近、抗潰瘍薬セルベックス^<TM>として知られているGeranyl-geranylacetone(GGA)が、経口投与で胃粘膜、小腸粘膜、心臓にHSP70を誘導することが明らかにされている(Ooie ; Circulation2001)。そこで、今回ラット敗血症モデルを用いてGGAの臓器保護効果と生存率への影響を検討した。【実験方法】GGA(100,200,400mg/kg)をLPS(20mg/kg)腹腔内投与4,8,16,24hr前に経口投与し(G4,G8,G16,G24)、LPS単独投与群と比較した。測定項目は、生存率、臓器(心臓、肝臓、腎臓)のHSP70の発現および血漿ALT,AST活性である。【結果】1.24時間後の生存率は、対象およびG4,G24で30%であったのに対し、G8,G16で100%と著明に改善した。2.GGA前投与により、LPS投与6時間後の肝酵素逸脱が有意に抑制された。3.心臓、腎臓に、HSP70の有意な発現増加がみら、GGAによるHSP70誘導が示唆された。なお、肺臓におけるHSP70発現は証明されなかった。【中間まとめ】GGAはHSP70を誘導し、LPS臓器障害を予防する可能性が示唆された。しかし肺傷害予防効果については、投与量や投与タイミングなどに更なる検討が必要である。【目的】HSP72 inducerであるgeranylgeranylacetone(GGA)がLPS肺障害を予防するかについて検討すること。【方法】ラットを対象として、LPS(5mg/kg)を気管内投与して肺障害を作製し、16時間前にGGA(5mg/kg)胃内投与の効果を検討した。

群分けは、(1)無処置、(2)LPS気管内投与4時間観察群、(3)LPS気管内投与24時間観察群、(4)GGA(5mg/kg)前処置後LPS気管内投与4時間観察群とし、湿乾重量比(W/D ratio)、肺の全肺容量(TLV)、血漿(Plasma)および肺胞洗浄液(BALF)のTNFα、IL-6活性を比較検討した。【結果】1.W/D ratio:LPS気管内投与により、コントロール4.627から4時間4.980、24時間4.991に有意に上昇したが、GGA前処置しても減少しなかった。2.TLV:LPS気管内投与により、コントロール9.056から4時間7.850、24時間6.970と有意に低下したが、GGA前処置しても改善しなかった。3.Plasma中のTNFαとIL6:LPS気管内投与により、TNFαはコントロール0.87から4時間123.37と有意に上昇するが、24時間では27.39と低下するが、GGA前処置しても減少しなかった。IL6も同様の傾向であった。4.BALF中のTNFαとIL6:Plasma中のTNFαとIL6と全く同様の変化であった。【考察と結論】LPS5mg/kg気管内投与は4時間後に炎症性サイトカインを誘導し肺コンプライアンスを減少、軽度肺水腫を伴う肺障害を発現するが、GGA5mg/kgの16時間前予防内服投与はそれを抑制しなかった。GGAによるHSP72発現と肺障害予防について投与タイミングや種の変更(家兎やマウス)を含めて更に検討中である。
黒潮圏島嶼沿岸域の藻場の消長と人為的インパクトの社会制御

科研費実施期間(平成1719年度)中に,以下の調査研究を行い成果を取りまとめた。1)高知沿岸の藻場調査を行い経年変化を比較考察した。2)その劣化原因を究明するため,藻場の生態調査,沿岸陸域の社会経済調査,土地利用の影響調査の3班を編制し,定点観測を行った。3)黒潮海流を介し越境して引き起こされる藻場を連携し調査するため、フィリピン,台湾両国の3大学1行政機関と共同研究協定を締結した。4)社会科学班では,黒潮沿岸各国の海洋政策を整理し,高知・台東・南北両ルソンの調査地(海洋保護区:MPA)での人為的インパクトの現況と,MPA地域住民の合意形成過程を比較考察した。5)生物・生態班では,採集した標本種の同定とともに,近年の海の温暖化に伴う海藻・海草の遷移及び魚類層の変化の態様を明示した。6)土壌班では,北部ルソン山間畑地の土壌浸食調査により現況を調査し,土壌浸食軽減技術の開発研究が重要であることを把握した。現地の連携機関と一体的に取り組んだ調査研究結果は,平成19年11月2123日に高知大学で開催した日台比3ケ国合同ワークショップで報告・討議し,成果を『黒潮圏科学』第2巻第1号に特集「黒潮海域における藻場環境の最近の変化」(英文:論文12編)で公表した。平成17年度(初年度)は、1)藻場及びサンゴ礁の生態調査、2)陸域における資源賦存現況の社会経済調査、3)土地利用に関わる海域への影響調査、の3つを大きな柱とする調査を、フィリピンで実施した。高知県については、これまでの調査結果の整理と分析に重点を置き、黒潮海流を共有するフィリピンとの共同研究の協定締結及び調査研究体制の整備を中心課題に、チーム編成による3度の現地調査を行った。調査地は、これまでの事前調査を踏まえ、温帯域として足摺岬から大月町柏島をへて宿毛市沖の島に至る高知県西南部の沿岸域、亜熱帯域として琉球列島(特に八重山・石垣島)、熱帯域としてフィリピンのルソン島南部のビコール地方(アルバイ州)と北部ルソンのカガヤン峡谷地方(カガヤン州)に設定した。これらの調査地を対象に、A)生物・生態班、B)社会経済班、C)土地利用班の3班を編制した。A班は、藻場、魚類を中心とした生態と生育現況及び環境の観察を行い、藻類・海草類の標本を作製し、生態系からみた環境変化の比較資料を整えた。B班は、国内では現地の住民やステークホールダーに対する聞き取り調査を実施し、成果を「海のコモンズ」に取りまとめた。またフィリピンでは、期間比較による社会経済構成の20年間に渡る調査農村の変化を調べるため全戸悉皆調査を行い、現在その集計・分析を進めている。さらにC班は、ルソン島を内陸の山岳域から沿岸域に至る土壌浸食の調査を通し、山・里・海を結ぶ流域圏における要因の相互連関を考察した。熱帯では雨期の浸食が激しく、沿岸域の藻場の劣化に大きなインパクトを及ぼしているが、調査と平行して土壌マップ図を再整理し土地利用の観点から軽減方途の検討を加えた。本研究は、黒潮海流の圏域に位置する日本(高知を中心に)とフィリピン、台湾の、特に陸域の土地利用や社会経済状況の影響を受けやすい島嶼域を対象に、藻場の劣化を中心とした環境問題を一体的に捉え、統合的に管理・保全していく社会経済的仕組みの構築について考察することを目的とする。このために、黒潮沿岸域を対象に、1)社会科学チームによる現地の社会経済活動と、2)自然科学チームによる藻場・サンゴ礁間の生態系観察の2つの調査を行い、3)両者を相互比較し、日台比協働による海洋の持続的資源利用と環境保全に関わる連関メカニズムを明らかにする。

計画に沿い、初年度(平成17年度)は、1)社系・理系混成チーム編成による調査方法を含めた学際的アプローチを具体化し、2)日台比の協働態勢、特にフィリピンの関係大学・機関との連携ネットワークを整備した。また、3)これからの経年観察を続ける調査地で調査に着手した。第2年度(平成18年度)は、1)フィリピンにおける南北ルソン5ヶ所で定点調査を実施し、目的に沿う基盤情報を収集・整備した。また、台湾を踏査し、2)黒潮に関連する政策及び学術情報を収集し、国立中山大学との協定締結へ向けた協議を進展させた。1)当課題の最終年度として、生物・生態班では、本課題の主題である黒潮沿岸域の藻場の現況調査を継続し実施した。高知沿岸では竜串海岸を中心に西部の沿線に点在する藻場の潜水調査を行い、ホンダワラ類の過去30年余りの観察結果から、熱帯・亜熱帯種に代替される過程を明らかにした。また、採集した標本種の同定とともに、近年の海の温暖化に伴う海藻・海草の遷移及び魚類の変化の態様を解析した。さらに熱帯・亜熱帯海域では、緑藻のイワヅタ目とカサノリ目とともに、ミドリゲ目に属する多核緑藻が多数種分布すること、採集されたミドリゲ目緑藻の中で、とくにバロニア科に属する多核緑藻数種に未記載種が見いだされたこと、うち数種は未解明の特異な細胞学的特性を示すこと等を明らかにした。2)社会科学班では、黒潮沿岸各国の海洋政策を整理し、高知・台東・南北両ルソンの調査地(海洋保護区:MPA)での人為的インパクトの現況及び対応方途をめぐるMPA地域住民の合意形成過程を比較考察し、課題と対応方途を解析し整理した。平成19年はわが国で海洋基本法が制定された初年度に当たるところから、近隣諸国の海洋政策を同基本法と比較した近隣諸国の海洋観や、具体的な対応策に見られる差異を考察した。また、海洋保護区(MPA)での施策と地域住民の社会経済的現況を比較検証し、今後の課題を明らかにした。3)土壌班では、北部ルソン山間畑地の土壌浸食調査を行い現況を把握したが、河川(カガヤン川)を介した河岸部との因果関係の解明に課題を残した。4)現地の機関と一体的に取り組んだ調査研究結果は、平成19年11月2123日に高知大学で開催した日台比3ケ国合同ワークショップで報告・討議し、成果を『黒潮圏科学』第2巻第1号に特集「黒潮海域における藻場環境の最近の変化」(英文:論文11編)で公表した。なお、本科研費の支援下で、高知大学と台湾・フィリピンの拠点大学を結ぶ学術協定が締結され、連携ネットワークが形成された。
ネコ免疫不全ウイルスによるエイズの動物病態モデルの確立とその解析

ネコ免疫不全ウイルス(FIV)は、1986年アメリカで、免疫不全様症状をもつネコから初めて分離された。FIVは、ヒト免疫不全ウイルス(HIV)と同じ、レンチウイルス亜科に属し、ネコにおいては、ヒトと同様の経過を経て、免疫不全症を誘発することが、臨床疫学的に確認されており、FIVとネコの系は、ヒトエイズの発症動物モデルになると考えられる。本年度は主として我々の分離したFIVの遺伝子クロ-ンを作出し、他FIVとの比較を行ない、以下の成績を得た。FIV TM1株,FIV TM2株の感染性遺伝子クロ-ンは両クロ-ンともに,制限酵素地図レベルでは,アメリカでさきに分離されたPetaluma株と大きく異なった。TM1株の部分塩基配列並びに,TM2株の全塩基配列を決定した。その結果,Petaluma株とは,env領域で約80.9%のホモロジ-を持つことが明かとなり,FIVもHIVやSIVと同じくheterogeneityがあると考えられた。次いで,両クロ-ンをネコ腎由来上皮系細胞であり,Petaluma株に感受性があるCRFK細胞にトランスフェクトし,培養上清中のマグネシウム依存性の逆転写酵素活性を測定したところ,活性は,トランスフェクト後4日をピ-クとして以後減少し,38日後には検出されなくなった。またトランスフェクト後,4日目の上清をCRFK細胞,MYA-1細胞に接種したところ,MYA-1細胞のみに感染が成立した。次いでFIV TM1株感染性遺伝子クロ-ン由来ウイルスのin vivoでの感染性を調べた。感染性クロ-ン由来ウイルス感染MYA-1細胞をSPFネコに腹腔内接種したところ,westernblottingにより8週で抗体の陽転が確認できた。また4週目からウイルスが再分離されはじめ,病理検索のため安楽死させた20週目までウイルスが分離され続けた。
石器石材の岩石的特性が石器製作に及ぼす影響に関する実験考古学的研究

本研究は、石器石材として利用される岩石の性質が石器の製作にどのような影響を与えるのかという問題について、製作実験を踏まえて実資料との比較検討を行ったものである。その中でも、後期旧石器時代から弥生時代にかけて西日本で広く流通した石器石材であるサヌカイトを研究の主材料とした。サヌカイトの岩石的特徴が横長剥片剥離技術の発達を促したとする通説があり、その検証を行う必要があったからである。今回の実験では、サヌカイト・黒曜石・珪岩等の大形原石を打ち割りその違いを検討した。原石の場合、打撃方法はその形状に一定の影響を受けるものの、剥離された大形剥片の形態に大きな違いは生じなかった。ただし、サヌカイトは流理構造に対して剥離方向が大きく規制されることを確認した。また、分割した原石を用いた実験では、同一打面の連続剥離において、黒曜石の縦長指向が強まることを確認した。サヌカイトは逆にこの段階で横長指向となる。特に打撃力(ソフトハンマーによる)がコントロールしやすい段階においては、サヌカイトの流理構造が大きく影響する。一方、尖頭器のように板状のブランクから剥片剥離を行う場合は、黒曜石・サヌカイト・チャートにおいて、製作物と調整剥片等に大きな違いが生じなかった。打撃角度が薄く、打面が線状となる場合においては、岩石種の違いはあまり影響しないのかもしれない。こうした特徴が、サヌカイトが細石刃石器群には利用率が低下したが、尖頭器製作で再び流通した要因の1つとみられる。今年度は石器石材の岩石的特性に関する基礎的な理解を得るために石器製作実験を行った。また日本列島の主要な石器石材の収集活動もあわせて行った。まず、東海地方で産出するチャート・下呂石、奈良県二上山産サヌカイト、香川県国分台産サヌカイト、同県加茂産ガラス質安山岩、北海道白滝産黒曜石を収集した。また、朝鮮半島の石器石材についても収集活動を行い、石英岩・珪岩等の試料を得た。これらの石器石材については、それぞれ原石形状をほぼ均等に整える作業を実施し、その後、主に小型剥片石器(ナイフ形石器、削器、両面調整石器など)の製作実験を数度にわたり実施した。この際、石器製作段階のうち剥片剥離段階と細部調整段階のそれぞれの条件を整え、石核形状と整形過程をできるだけ均質化することとした。ただ、整形段階の作業の均質化は恣意的な面もある。そこで、実物の石器遺物と実験成果品を一定量分計測を行い、その平均値に納まるものを合格品として、岩石特性の比較作業に供することとした。こうした製作実験の結果、ある程度予測されたことではあるが、両面調整石器は黒曜石が欠損率が少なく、押圧剥離による加工が最も容易であった。また、サヌカイトによる瀬戸内技法の製作実験では、国分台産サヌカイトより二上山産サヌカイトのほうがその製作が容易であった(複数の製作者の見解による)。こうした点はいわゆる石器石材の「ねばり」・「もろさ」の違いと予測されるが、その岩石学的特性を具体的に数値化することが次年度の課題といえる。今年度の成果を受けて、次年度では、石器石材の立方体試料の製作を進め、岩石硬度、粒度組成、鉱物組成等の計測とともに、打撃・加圧による「ねばり」・「もろさ」に関する実験と結果の記録化を進めることとする。と同時に実物の石器遺物の属性分析により石器器種と石材の関係について、使用実験も併用しながら明らかにしていく。今年度は実際の出土遺物との比較研究に重点をおいた。特に、石器遺物に認められる微細剥離痕が、(1)石器製作時に地床面落下などのダメージによって生じる場合、(3)調整加工により生じる場合、

(2)使用により生じる場合の3パターンがあることが予測されたが、その3者の違いについて検討を行った。サヌカイトの場合、これまでの研究では、不規則な微細剥離痕の場合、使用痕として認定される場合が多かったが、実際、剥離時のダメージによるものと使用によるものの見分けが困難なものが存在することが分かった。調整加工の方法と使用対象物(骨や木といった硬質物質)の場合、作業における運動方向が同じであれば、当然、同一の剥離痕が生じることになる。むしろ、加工なのか使用なのかの判断は、剥片や石器の形状によって判断可能である場合が多い。定型的な石器であれば、機能部の判断は容易であり、剥片においても微細剥離痕がどの部位にあるかで機能部の推定が可能である。同様に、微細剥離痕の使用時形成と加工時形成の判別は黒曜石が判別しづらい場合が多かった。珪岩・石英岩などの硬質の岩石は、そもそもハンマーストーンによる加工しか行えないため、細部調整が急斜度の仕上がりになりやすい。したがって、一定の厚みがある必要があり、小型石器は総じて加工頻度を高くしづらい。また、使用によるダメージは少ないので、使用有無の判定は肉眼では困難であった。サヌカイトにおいては、縄文時代草創期に有茎尖頭器が出現するが、黒曜石・チャート・頁岩等の製品とは、加工状況に大きな相違が認められない。長原遺跡等の接合資料を検討した結果・サヌカイトはより緻密なものが選ばれるものの、製作技法に石材の違いにより根本的な相違が認められなかった。加熱処理といった素材の物理的変性を検討する必要がある。
生体中のビタミンEの抗酸化反応におけるトンネル効果の研究

ビタミンEは、生体内で脂質過酸化ラジカルを消去して、過酸化をできるだけ抑制する作用を担っている。こうしたビタミンEの抗酸化反応は、本質的にはビタミンEから脂質過酸化ラジカルへのプロトンもしくは水素原子移動反応である。我々は、抗酸化反応においてトンネル効果が果たす役割の解明を目的として研究を行った。具体的には、ビタミンEの水酸基の水素を重水素化して、それらが溶液中で脂質過酸化ラジカルのモデルを消去する反応速度やその活性化エネルギーをストップフロー分光法を用いて求めた。実験結果には準古典的な効果では説明しきれない大きな重水素化効果が現れ、トンネル効果が抗酸化反応において重要な役割を果たすことが示された。それに対して、抗酸化反応の逆反応である酸化促進反応でのトンネル効果は小さいことがわかった。さらに、ビタミンCやユビキノールが抗酸化反応で生成したビタミンEラジカルを元に戻す再生反応などにおけるトンネル効果についても予備的な結果を得た。また、こうした情報を元にして、反応のポテンシャル図を求めて、理論計算の結果と比較することを試みている。我々が知る限りにおいて、溶液中、生体中、あるいは生体のモデル中での抗酸化反応におけるトンネル効果を研究しているのは、我々のグループのみである。本研究では、従来のビタミンEの抗酸化反応の研究が注目してこなかったミクロな反応機構や反応のポテンシャル曲面の微視的な解析に光を当てつつある。
EBウイルス転写調整因子Zタンパクのウイルスプロモーター選択的活性化機構の解析

Epstein-Barr(EB)ウイルス初期遺伝子BZLF1にコードされるZタンパクは宿主細胞に潜伏感染したEBウイルスを複製サイクルに誘導する転写因子である。このZタンパクは、細胞性転写因子であるAP-1ファミリーとりわけFosタンパクとの間にそのアミノ酸配列において高い相同性を有する。ZタンパクとAP-1ファミリータンパクは共通のDNA配列を認識、結合するにもかかわらずZタンパクは、細胞性AP-1ファミリータンパクにより制御される細胞性遺伝子プロモーターを活性化することはできない。本研究ではZタンパクEBウイルスのプロモーター得意的活性化機構を検討するために、Fosタンパクとの融合タンパクを作成しEBウイルスのBMRF-1およびBHRF-1遺伝子プロモーターと細胞由来の92kDa-4型コラゲナーゼおよび組織特異的マトリックスメタロプロテイナーゼ阻害物質TIMP-1遺伝子プロモーターからの転写活性化能をZタンパクと比較検討した。ZタンパクによるEBウイルスプロモーター活性化には、その100-110アミノ酸領域、とりわけ102、104、105、108番目の4個のグルタミンが必須であり、また108番目のグルタミンを置換することによりZタンパクの活性化できなかった92kDa-4型コラゲナーゼ、TIMP-1遺伝子プロモーターを活性化できるようになった。一方ZのDNA結合領域N末端側に隣接する162-169アミノ酸領域をFosタンパクの対応する領域と置換することによってもそのプロモーター特異性を変化させることができた。Zタンパクの転写活性化能およびプロモーター特異性は、Zタンパクと二量体を形成しうる欠質変異体の発現によっても変化することからZタンパクの二量体としての立体構造により決定されていることが示唆された。EBウイルスのBZLF1遺伝子にコードされるZタンパクはそのアミノ酸配列において細胞性転写因子c-Fosと非常にホモロジーが高くc-fos遺伝子がウイルスに取りこまれたものと考えられる。しかしながらc-fos遺伝子が細胞性のプロモーターを活性化するのに対してZタンパクは細胞性のプロモーターを活性化することができず、EBウイルスのいくつかのプロモーターを選択的に活性化する。我々はZタンパクとc-Fosタンパクとのキメラタンパクを作成して解析した結果、Zタンパクの100-119アミノ酸領域にこのプロモーター特異性を決定する部位が存在することを見いだした。おそらくc-fos遺伝子がウイルスに取りこまれ進化の過程でウイルスの増殖に都合がよいように変異して行ったものと考えられる。EBウイルス初期遺伝子BZLF1にコードされるZタンパクは宿主細胞に潜伏感染したEBウイルスを複製サイクルに誘導する転写因子である。ZタンパクとAP-1ファミリータンパクは共通のDNA配列であるTPA応答配列(TRE)を認識して結合するにもかかわらずZタンパクは、細胞性AP-1ファミリータンパクにより制御される細胞性遺伝子プロモーターを活性化することはできない。ウイルスプロモーターと細胞性プロモーターの違いは細胞性プロモーターではZタンパクの結合部位が一個であるのに対してウイルスプロモーターでは常に複数連続している点である。実際に細胞性プロモーターにTRE配列を追加することによりZに反応するようになった。一方細胞性の転写因子であるc-Jun-c-Fosはいずれのプロモーターをも活性化することができた。Zとc-Fosタンパクの間ではアミノ酸配列のホモロジーが高いことから両者の融合タンパクを作成してその特異的がいずれの配列によるものかを解析した。その結果Zタンパクのグルタミンが連続して存在する100-110アミノ酸領域がその特異性を担っていることが判明した。
キチン・キトサンのライフサイエンス

まず、キチン・キトサン並びに関連酵素の研究における最近の進展について調査した。キチン・キトサンの研究では、キトサン及びその誘導体を利用する廃水・汚泥処理や廃棄物からの有価金属の回収や有害金属の除去に関する技術開発は相変わらず盛んである。また、種々のキトサンブレンド膜による水の選択透過についてもその基礎及び応用研究が活発に行われている。とくに最近目立つのは、キチン・キトサンからの機能性繊維の調整やキトサン処理による種々の繊維の染色性、吸湿性、耐光性、耐久性、さらには耐洗濯性等の機械的性質の改善および抗菌性、防臭性の付与等の繊維工業分野での技術開発研究である。今後、これらの研究は生体適合性を生かした医用素材への応用と共にさらに発展・展開されると思われる。その他、無電解めっき用前処理剤としてのキトサンの利用や水溶性キトサン誘導体の化粧品素材としての有用性に関する研究なども散見される。キチン関連酵素の研究では、国内外で低温または高温で活性を発現する特異なキチナーゼの検索、また、耐病性向上のためにキチナーゼ遺伝子が植物に導入され、さらにより強いキチナーゼ活性を発現させるためのキチナーゼ遺伝子の改良なども行われている。また、キチンを含む有害生物のバイオコントロールエージェントとしてキチナーゼ生産菌が利用されている。一方、キチン分解酵素N-アセチルグルコサミニダーゼ、キチン合成酵素、キチン脱アセチル化酵素の基礎研究はタンパク質、遺伝子の両面より微生物を主体に進められているという段階である。今後、詳細な反応機構、生理的役割の解明、さらに他の生物種についても研究が進められていくものと思われる。さらに、キチンデアセチラーゼの逆反応を利用した部分N-アセチルキトオリゴ糖の合成法が開発された。以上の情報に基づき、2000年9月21-23日に山口大学で開催されるキチン・キトサン国際会議の準備を行った。
慢性関節炎発症時における消化管障害性ならびに治癒反応の変化

慢性関節炎発症時における消化管障害性および治癒反応について検討し、以下のような知見を得た。1.アジュバント誘発関節炎ラットではインドメタシン誘起胃損傷が関節炎の程度に比例して著明に増悪したが、逆に、エタノールにより誘起される胃損傷の発生は抑制されることを観察した。これらの現象には主として誘導型一酸化窒素合成酵素(iNOS)由来の一酸化窒素(NO)が関与しているものと推察される。2.慢性潰瘍の治癒反応は関節炎ラットでは正常ラットと比較して有意に遅延していることが判明した。この現象には、潰瘍治癒において重要な役割を演じている種々の増殖因子の発現異常が還啓しているものと推察される。3.シクロオキシゲナーゼ(COX)-2選択的阻害薬は近年、副作用の少ない抗炎症薬として注目されている。そこで、この薬剤が関節炎発症時に胃粘膜の恒常性が変化したような状態時でも本当に傷害性を示さないのかについて検討した。COX-2選択的阻害薬は正常ラットの胃粘膜に対しては何ら傷害性を示さなかったが、関節炎ラットにおいてはIMと同様に胃損傷を惹起した。また、関節炎ラットの胃粘膜ではCOX-2が発現しており、このCOX-2の発現部位は主として関節炎発症に胃粘膜に浸潤してきたマクロファージであることが観察された。また、関節炎ラットの胃粘膜では正常ラットと比較して血管透過性の亢進が亢進していたことから、慢性関節炎発症時には何らかの微小循環系の傷害が胃粘膜に存在しているものと考えられ、その結果としてマクロファージの浸潤ならびにCOX-2発現が生じた可能性が推察される。ゆえに、関節炎ラットの胃粘膜恒常性の維持にはCOX-1に加えてCOX-2由来のプロスタグランジンも重要であると考えられる。慢性関節炎発症時における消化管障害性および治癒反応の変化について検討し、これまでに以下のような知見を得た。1.我々は既に、アジュバント誘発関節炎ラットにおいてはインドメタシン(IM)により誘起される胃粘膜損傷が関節炎の程度に比例して著明に増悪することを報告している。そこで胃粘膜を直接傷害するエタノールによる胃粘膜損傷についても同様の検討を行ったところ、関節炎ラットでは逆にエタノール誘起胃損傷の発生が有意に抑制されることを観察した。この抑制作用はそれ自身では損傷を惹起しない低用量のIMあるいは一酸化窒素(NO)合成酵素(NOS)阻害薬により有意に減弱した。また、シクロオキシゲナーゼ(COX)-2選択的阻害薬あるいは誘導型NOS(iNOS)選択的阻害薬によっても同様に関節炎ラットにおけるエタノール誘起胃損傷の抑制は有意に減弱し、さらに関節炎ラット胃粘膜ではCOX-2ならびにiNOSmRNAの発現が観察されたことから、この抑制作用にはCOX-2由来のプロスタグランジンおよびiNOS由来のNOが関与しているものと推察される。2.慢性潰瘍の治癒反応について正常および関節炎ラットで比較検討したころ、関節炎ラットでは慢性潰瘍の治癒が正常ラットと比較して有意に遅延していることを観察した。一般に低用量のIMの連続投与は慢性潰瘍の治癒を遅延させることが知られているが、関節炎ラットの治癒遅延に対しては更に助長することが判明した。一方塩基性繊維芽細胞増殖因子(bFGF)を外因性に連続投与すると、関節炎ラットで観察された慢性潰瘍の治癒遅延は有意に改善した。一般に慢性潰瘍発症時には潰瘍部位においてbFGFの発現が増大することが知られているが、関節炎ラットの潰瘍部位におけるbFGF発現は正常ラットと比較して著明に低下しており、同様にインスリン様増殖因子(IGF)-1の発現も低下していた。ゆえに関節炎ラットにおける慢性潰瘍の治癒遅延は、潰瘍の治癒に重要である種々の増殖因子の発現低下に起因しているものと推察される。今後、消化管障害の少ない抗炎症薬として注目されているCOX-2選択的阻害薬などについても、本モデルを用いて消化管障害性について詳細に検討する予定である。

また、関節炎ラットの胃粘膜では正常ラットと比較して血管透過性の亢進が亢進していたことから、慢性関節炎発症時には何らかの微小循環系の傷害が胃粘膜に存在しているものと考えられ、その結果としてマクロファージの浸潤ならびにCOX-2発現が生じた可能性が推察される。ゆえに、関節炎ラットの胃粘膜恒常性の維持にはCOX-1に加えてCOX-2由来のプロスタグランジンも重要であると考えられる。