hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
尿中バイオマーカーによる糖尿病性腎症の早期評価法の開発と生活指導評価への応用

尿中アディポネクチン(AN)は、微量アルブミン尿の検出されない糖尿病患者尿中において、肥満患者や健常者に比べ有意に高値を示した。さらに、尿中ANは、腎機能推定指標(eGFR)と有意に逆相関していた。eGFRが低下傾向の対象者では、尿中微量アルブミンの有無に関わらず、尿中ANが高値を示し、その大半が低分子3量体のANであることが分かった。さらに、尿中AN値はステージG1とステージG2間で有意な上昇を示した。一方、尿中アルブミン値は、ステージG2とステージG3間において、初めて有意な上昇を示した。この結果により、尿中ANは尿中アルブミンに比べ、早期に腎障害を検知しうる可能性が示された。糖尿病性腎症は、我が国における透析導入の原疾患の第1位であり、透析導入数の約半数を占めている。また、糖尿病患者の透析導入後の生命予後は不良であり、5年生存率は約50%とされている。そのため、糖尿病性腎症の発症を防ぐことが急務である。一般にCKD(慢性腎臓病)の診断には、微量アルブミン尿を含む蛋白尿が重要な診断基準となっている。しかし、糖尿病性腎症では、微量アルブミン尿や蛋白尿を呈していなくても、GFR(糸球体濾過量)の低値を示す患者が多数存在していることが明らかとなってきた。また、正常アルブミン尿でGFRの低値を示す症例は、典型的なCKDとは腎障害の発症や進展機序が異なる可能性が示唆されて来た。そのため、糖尿病性腎症診断のための新しい評価法の開発が求められている。研究代表者らは、超高感度免疫測定法を開発し、これまでのELISAでは測定出来なかった多くの血中バイオマーカーの尿中測定を可能とした。その中で、尿中アディポネクチンは、微量アルブミン尿の検出されない糖尿病患者尿中においても、肥満患者や健常者に比べ有意に高値を示すことを発見した。また、この尿中アディポネクチンは尿中アルブミンと非常に良く相関しており、微量アルブミン尿の検出されない糖尿病患者尿中にも高値を示す例が見られた。さらに尿中アディポネクチンは、腎機能推定指標(eGFR)と有意に逆相関していた。一方、尿中アルブミンにはeGFRとの相関は見られなかった。これらのことより、尿中アディポネクチンの早期糖尿病性腎症の発症マーカーとしての有用性が示唆されている。しかし糖尿病性腎症では、微量アルブミン尿や蛋白尿を呈していなくても、GFR(糸球体濾過量)の低値を示す患者が多数存在していることが明らかとなってきた。また、正常アルブミン尿であるにも関わらずGFRの低値を示す症例は、典型的なCKDとは腎障害の発症や進展機序が異なる可能性が示唆されて来た。そのため、アルブミン尿に換わる糖尿病性腎症診断のための新しい評価法の開発が求められている。研究代表者らは、超高感度免疫測定法を開発し、これまでのELISAでは測定出来なかった多くの血中バイオマーカーの尿における測定を可能としてきた。さらに、尿中アディポネクチンは、腎機能推定指標(eGFR)と有意に逆相関していた。そこで、この尿中アディポネクチンが新しい糖尿病性腎症の発症マーカーとなりうるか検証することとした。診断には、微量アルブミン尿を含む蛋白尿が重要な診断基準となっている。超高感度免疫測定法を開発し、これまでのELISAでは測定出来なかった多くの血中バイオマーカーの尿における測定を可能としてきた。1)3,000感度のアディポネクチン(AN)測定法を開発し、糖尿病患者群では非肥満非糖尿病群や肥満非糖尿病群に比べ尿中ANが有意に高値を示した。

また、尿中ANは尿中アルブミンと非常に強い相関関係が認められ、さらに微量アルブミン尿を示さなかった糖尿病患者の中に尿中AN高値を示す例を認めた。2)腎機能推定指標(eGFR)が低下傾向の対象者では、尿中微量アルブミンの有無に関わらず、尿中ANが高値を示し、その大半が低分子3量体のANであることが分かった。さらに、尿中AN値はステージG1とステージG2間で有意な上昇を示した。一方、尿中アルブミン値は、ステージG2とステージG3間において、初めて有意な上昇を示した。この結果により、尿中ANは尿中アルブミンに比べ、早期に腎障害を検知しうる可能性が示された。3)糖尿病患者の重症化に伴い賢機能が低下するに従い、尿中ANがどのように変化するか検討する必要がある。2014年度より徳島地区の非介入型コホート試験に参画しており、その尿試料を採取している(5年計画)。4)コホート試験試料および、今後の測定増を鑑み、自動測定機器とキットの作成に取りかかり、1号機を2015年10月に市場投入した。尿中アディポネクチン(AN)は、微量アルブミン尿の検出されない糖尿病患者尿中において、肥満患者や健常者に比べ有意に高値を示した。さらに、尿中ANは、腎機能推定指標(eGFR)と有意に逆相関していた。eGFRが低下傾向の対象者では、尿中微量アルブミンの有無に関わらず、尿中ANが高値を示し、その大半が低分子3量体のANであることが分かった。研究代表者らは、これまでに以下の様な結果を得ている。1)ELISA法比べ3,000高感度のアディポネクチン測定法を開発し、非肥満非糖尿病群(NOND)、肥満非糖尿病群(OND)、糖尿病患者群(DM)は、NOND、ONDに比べDMで尿中アディポネクチンが有意に高値を示す(P<0.05,0.001)ことを明らかにした。また、尿中アディポネクチンは尿中アルブミンと非常に強い相関関係が認められ(r=0. 81、p<0.001)、さらに微量アルブミン尿を示さなかった糖尿病患者の中に尿中アディポネクチン高値を示す例を認めた。2)腎機能推定指標(eGFR)が低下傾向の対象者では、尿中微量アルブミンの有無に関わらず、尿中アディポネクチンが高値を示し、その大半が低分子3量体のアディポネクチンであることが分かった。さらに、健診で訪れた70名の日本腎臓学会の慢性腎臓病(CKD)のステージ別分類を行い検討したところ、尿中アディポネクチン値はステージG1とステージG2間で有意な上昇を示した。一方、尿中アルブミン値は、ステージG1とステージG2間では有意な変化は見られず、ステージG2とステージG3間において、有意な上昇を示した。この結果により、尿中アディポネクチンは尿中アルブミンに比べ、早期に腎障害を検知しうる可能性が示された。3)2014年度から徳島市周辺地域の成人健常者(1000名程度)を対象とする非介入型コホート試験に参画し、早朝第一尿を採取し、2014年度の尿試料の採取を終えた。4)上記、コホート試験試料および、今後の測定増を鑑み、自動測定機器とキットの作成に取りかかった。現在プロトタイプの自動測定機器の開発に成功し、短時間(2時間)測定を可能とした。2015年度中には、市場投入する予定である。臨床化学これまでの研究により、早期糖尿病性腎症の指標としての尿中アディポネクチンの有用性を示す結果が蓄積している。
活力ある経済社会を作るための官と民の役割分担についての基礎研究

本研究では、(i)中小企業金融の状況の把握、(ii)信用保証制度に関する評価、(iii)金融過疎への対応としての郵政問題の検討、の3点に取り組んできた。とくに、(i)と(ii)の両方の課題に取り組むために、愛知県信用保証協会の協力を得て、2009年に愛知県の中小企業12070社に質問票を送る大規模なアンケート調査を実施し、家森信善編『地域の中小企業と信用保証制度』(中央経済社2010年)として成果を出版することができた。2007年10月に郵政事業の民営化が、2008年10月には日本政策金融公庫の発足、および日本政策投資銀行などの民営化が行われた。しかし、2008年秋以降の経済混乱で政府系金融機関や信用保証制度を活用した大規模な経済対策が実施されている。そこで、官と民の役割分担について幅広い観点から冷静に再検討を行い、21世紀のわが国の経済社会の活性化・発展に役立つような経済システムのあり方を提言することが本研究の目的である。平成20年度の主な研究活動は、(1)個人金融分野での公的金融機関の改革のあり方、(2)中小企業向け政府系金融機関の改革の分析、(3)地方自治体の金融活動の分析の3つの分野に整理できる。(1)については、連携研究者の西垣鳴人岡山大学教授の協力を得てニュージーランドでの現地調査を行い、キウィ銀行に関する通俗的な認識と実態はかなり異なっていることを明らかにできた。現在、研究代表者と共同で論文にまとめているところである。(2)と(3)の両方にまたがるが、愛知県信用保証協会から、通常は入手できない企業金融に関する情報の提供を受けることができた。そうしたデータに基づき愛知県の公的信用保証制度および制度融資についての基礎的な分析を行った。この分析を土台にして、平成21年度において、当初の計画通り、中小企業向けの企業意識調査を実施する予定である。また、中小企業金融の担い手である地域銀行や信用金庫に関する研究も実施した。さらに、すでに実施されたアンケート調査を活用して、東海地域の地方財政の状況についての分析も行った。平成21年度は、前年度のプロジェクトの成果を基盤にして、次の3つのサブプロジェクトを中心にして研究を発展させた。(1)個人金融分野での公的金融機関の改革のあり方2009年9月の政権交代を受けて、郵政事業の改革に大きな軌道修正が行われている。そのために、公的金融機関の改革の中でも、郵政事業に焦点を絞って研究を実施した。研究計画に沿って、国際比較に基づくケーススタディを行うために、連携研究者の西垣鳴人岡山大学教授によるニュージーランドでの実地調査を今年度も実施し、また、代表者(家森)が、日本と似た背景を持つ台湾の郵政事業について現地調査(中華郵政に対するヒアリング)を行った。この分野での研究成果は、『生活経済学研究』や『会計検査研究』などに発表した。(2)中小企業向けの公的な金融支援の分析景気の急速な落ち込みで中小企業の資金繰りを支えるために信用保証制度が拡充されてきた。そこで、連携研究者として安田行宏東京経済大学准教授の参加も得て、信用保証制度の役割を中心におきながら、愛知県の地域金融・中小企業金融の構造を分析するための調査票を作成し、2009年9月にアンケート調査を実施した。約12000社に対してアンケート調査票を送付し、約5000社の回答を得た。来年度には、当該アンケート成果を書籍の形で刊行する予定である。(3)民間中小企業金融機関および資本市場の分析公的金融の急拡大は、民間金融機関(地方銀行や信用金庫などの協同組織金融機関)の機能低下(たとえば、貸し渋り)を反映している。したがって、民間金融機関の財務状況、ガバナンス、経営戦略などについて、分析する必要性が高まっている。そこで、連携研究者の播磨谷浩三札幌学院大学准教授の協力も得ながら、地域金融機関の経営に関する研究論文を『金融財政事情』やCorporate Ownership & Controlなどに発表した。2010(平成22)年度はプロジェクトの最終年度であり、2009年度に実施した大規模アンケート調査の結果および、これまでの研究成果を論文の形で公刊することに全力を注いだ。2010年9月には、本プロジェクトの主要な成果として、家森信善編『地域の中小企業と信用保証制度-金融危機からの愛知経済復活への道』(中央経済社)を刊行することができた。なお、同書の分析結果は、『日本経済新聞』の一般記事(2010年10月23日)などでも紹介されており、社会的に意味のあるものとなった。

同書は、第1章グローバル金融に直撃された愛知経済、第2章アンケート実施前後の信用保証制度および愛知県の信用保証の状況、第3章信用プログラムの理論-信用保証制度の基本機能を理解するために、第4章愛知県の中小企業金融と信用保証制度に関する企業意識調査-愛知県信用保証協会アンケート調査結果、第5章グローバル金融危機下の信用保証制度の役割-愛知県信用保証協会アンケートの分析、第6章債務超過企業における信用保証制度の利用状況からみた課題、第7章グローバル金融危機下のメインバンクとの取引-アンケート調査からわかること、第8章愛知県の中小企業融資における金利設定行動-信用保証利用企業のデータを用いた分析、第9章地域金融機関のプレゼンスと信用保証制度-愛知県の市町村データを用いた分析、終章グローバル金融危機下の愛知県の信用保証制度-むすびにかえて、という構成である。第5章でのアンケート回答結果によると、信用保証が得られなかったら廃業を考えたという企業が緊急保証利用企業の12%もあった。こうした数値を使って試算すると、2009年7月までに愛知県内で実際に増加した失業者8万9千人にほぼ匹敵する失業者の発生を、信用保証制度によって食い止めたことになる。逆に言えば、信用保証制度が拡充されていなければ、現実の失業者の増加は倍になっていたと推計された。
HIF-1α遺伝子治療による心臓再生

心臓は生命維持の中枢と位置づけられ、発生においてはいち早く分化を果たし、他の臓器の分化形成をおしすすめる役割を担っている。しかし心臓には、再生能がない。このため、障害心筋の機能代償の治療は、現状移植しかないと言える。この障害心筋を再生するため、遺伝子治療の確立を試みる。遺伝子導入により血管新生促進を惹起し、虚血にさらされ死に瀕している心筋細胞に新しい血管による再循環を巡らせ、その機能を再生させるというアプローチである。まず、ブタを用いた実験系を確立するために、虚血心筋モデルの作製を試みた。Ameroidをブタの左冠動脈回旋枝の中枢に装着し、虚血心の作製を行った。ブタの体重と至適Ameroidサイズとの検討を行い、2030kgのミニブタにおいては、径1.9が至適サイズと結論づけられた。この虚血心モデルにて、HIF-1遺伝子(HIF : hipoxia-inducible factor)導入による虚血部分における血管新生効果、遺伝子治療による血管新生の誘導の実験を施行した。評価法は、血管新生を選択的冠動脈造影で証明し、さらに局所心筋血流の評価にcolored microsphereを使用した。注入前と遺伝子を心筋に注入一ヶ月後の選択的冠動脈造影における比較検討では、前に比べ後で非常に細い血管の数が約20%ほど造成し、さらにAmeroid部での細いbridge collateralがかなり増えていた。microsphereによる局所心筋血流の評価においては、遺伝子注入後の一番虚血の効いている部位における相対的血流量の増加効果が認められた。今後、さらにnを増やしていく必要があるが、以上のような傾向が認められたことにより、虚血心へのHIF-1遺伝子注入が血管新生を促していることが確認された。心臓は生命維持の中枢と位置づけられる。発生においてはいち早く分化を果たし、他の臓器の分化形成をおしすすめる役割を担っているが、この特異的に分化した機能を有する心臓には、再生能がない。このため、障害心筋の機能代償の治療は、現状移植しかないと言えるが、移植医療はドナー不足などの多くの問題を抱えている。我々はこの障害心筋を再生するため、新世紀の治療法の確立を試みる。その再生方法は、遺伝子導入による血管新生を促進であり、虚血にさらされ死に瀕している心筋細胞に新しい血管による再循環を巡らせ、その心筋機能を再生させるというアプローチである。ここでまず、ブタを用いた実験系を確立するために、13年度は虚血心筋モデルの作製を試みた。Ameroid constricterをブタの左冠動脈回旋枝の中枢に装着し、左回旋枝領域における虚血心(hybernating heart)の作製を行った。ブタの体重と至適Ameroidサイズとの検討を行い、1520kgのミニブタにおいては、径1.9mmサイズのAmeroid constricterを装着することで、約70%を虚血心筋モデルとして使用できた。残30%はモデルとしては不十分だったが、他のサイズでは25%を越えなかった。1.9が至適サイズと結論づけた。次に、評価法として、血管新生を選択的冠動脈造影で証明し、ソノメトリクス社のデジタル3次元超音波変位測定システムによる測定でhybernating heartの心機能を正確に検索、さらに局所心筋血流の評価にcolored microsphereを使用した。現在、このブタ虚血心モデルと評価法により、低酸素応答系に関与したHIF-1α遺伝子(HIF:hipoxia-inducible factor)導入による虚血部分における血管新生効果と、骨髄幹細胞とHIF-1による血管新生の実験的検討をすすめている。

このため、障害心筋の機能代償の治療は、現状移植しかないと言えるが、移植医療はドナー不足などの多くの問題を抱えている。我々はこの障害心筋を再生するため、新世紀の治療法の確立を試みる。その再生方法は、遺伝子導入による血管新生の促進であり、虚血にさらされ死に瀕している心筋細胞に新しい血管による再循環を巡らせ、その心筋機能を再生させるというアプローチである。昨年度は虚血心筋モデル作製のための試行手術を行った。今年度は、虚血心筋モデルを用いて、HIF-1遺伝子(HIF : hipoxia-inducible factor)導入による虚血部分における血管新生効果、遺伝子治療による血管新生の誘導の実験を施行した。評価法として、血管新生を選択的冠動脈造影で証明し、デジタル3次元超音波変位測定システムによる測定で心機能を正確に検索、さらに局所心筋血流の評価にcolored microsphereを使用した。注入前と遺伝子を心筋に注入一ヶ月後の選択的冠動脈造影における比較検討では、前に比べ後で非常に細い血管の数が約20%ほど造成し、さらにAmeroid部での細いbridge collateralがかなり増えていた。microsphereによる局所心筋血流の評価においては、遺伝子注入後の一番虚血の効いている部位における相対的血流量の増加効果が認められた。今後、さらにnを増やしていく必要があるが、以上のような傾向が認められたことにより、虚血心へのHIF-1遺伝子注入が血管新生を促していることは確認された。また、デジタル3次元超音波変位測定システムによる測定は、一ヶ月を越えての慢性下での評価は耐久性的に無理であった。
刺激-分泌連関に関与する蛋白質因子の同定と機能解析

シナプス部位に存在するNAP-22の解析を中心にこの蛋白質の局在領域の分析を行い以下の成果を得た。(1)NAP-22の生化学的解析NAP-22とカルモジュリン結合の定量的解析を行いカルモジュリンとNAP-22との解離定数が1.2nMという低い値でありGAP-43とカルモジュリンのそれより2桁以上強いことを見い出した。さらにNAP-22はキナーゼCにより一箇所がリン酸化されそれはSer^6であることを大腸菌発現部分欠失変異体の精製酵素によるリン酸化で見い出した。またこのリン酸化がカルモジュリン存在下で阻害されること、逆にリン酸化はカルモジュリンとの結合を阻害することを見い出した。また皮質ニューロンをin vitroで培養し細胞内でのNAP-22のリン酸化を観察した。(2)NAP-22局在部位の解析免疫組織化学的解析の結果はNAP-22がシナプス前膜とシナプス小胞に局在していることを示している。そこでシナプス小胞画分を生化学的に単離しこの画分中のNAP-22量を定量し小胞あたりの分子数を求め約0.5分子という値を得た。すなわちすべての小胞が構成部分としてNAP-22を持つのではないことを示している。実際組織切片でもNAP-22抗体で染まるシナプスと染まらないシナプスの存在が確認された。(3)NAP-22の存在する領域の生化学的解析Triton不溶性画分でのNAP-22の存在状況の解析を試みた。Triton処理、低イオン、高イオン処理に抵抗性でショ糖密度勾配遠心で低比重の画分にNAP-22は回収されてくることがわかった。この画分をSDS-PAGEで分析すると主要な蛋白質としてNAP-22以外に120k,42k,38k,33k等の分子量を持つ蛋白質が存在する。2次元電気泳動、免疫ブロット及び部分アミノ酸配列決定より38k,33kバンドの主要成分としてG蛋白質のGoαとβサブユニットを、42kをGAP-43と、120kをN-CAMと同定した。一方この画分でマウスを免疫すると38kのバンドが強い抗原性をもち神経軸索に特異的に存在することがわかった。発生過程での発現や分画途中での挙動、組織染色の結果はこの抗原がG蛋白質のGoαやGiαとは明らかに異なっていることを示している。すなわち38kのバンドには複数の蛋白質が存在することが分かった。研究は順調に進展しておりNAP-22の解析では大きな成果が得られた。すなわちこの蛋白質がそのN端にモリスチル酸付加をうけること、N端部の塩基性アミノ酸集積領域が細胞膜との結合に関与しうることをあきらかにした。

またNAP-22とカルモジュリンとの解離定数を測定しこれが極めて低い値であること、NAP-22がC-キナーゼによってリン酸化されること、このリン酸化はカルモジュリンとの結合を阻害すること等を見い出した。さらに抗NAP-22抗体を用いて免疫沈降物中にシンタキシン、シナプトタグミン、シナプトフィシン、シナプトブレビン等のシナプス部局在タンパクが存在すること、小胞の回収に働いていると考えられるクラスリンもこの画分中に存在することを見い出した。逆にこれらに対する抗体を用いた免疫沈降実験でもNAP-22の共沈が確認された。更にこれらとは異なる分子量を持つ蛋白質が免疫沈降物中に認められた。これについては現在局部分アミノ酸配列を決めるべく努力している。機能阻害の実験に関しては現在細胞内顕微注入に使用できる抗体の作製までこぎつけた。予備的実験の結果は確かにこの抗体によってシナプス伝達が阻害されることを示している。アンチセンスオリゴヌクレオチドを用いた発現阻害実験では投与により細胞の接着性が低下するという問題点が明らかになり、現在この問題点を克服すべく実験条件の検討を行っている過程である。シナプス部位に存在するNAP-22の解析を中心にこの蛋白質の局在領域の分析を行い以下の成果を得た。(1)NAP-22局在部の解析免疫組織化学的解析の結果はNAP-22がシナプス前膜とシナプス小胞に局在していることを示している。そこでシナプス小胞画分を生化学的に単離しこの画分中のNAP-22量を定量し小胞あたりの分子数を求め約0.5分子という値を得た。すなわちすべての小胞が構成成分としてNAP-22を持つのではないことを示している。実際組織切片でもNAP-22抗体で染まるシナプスと染まらないシナプスの存在が確認された。(2)NAP-22の存在する領域の生化学解析Triton不溶性画分でのNAP-22の存在状況の解析を試みた。Triton処理、低イオン、高イオン処理に抵抗性でショ糖密度勾配遠心で低比重の画分にNAP-22は回収されてくることがわかった。この画分をSDS-PAGEで分析すると主要な蛋白質としてNAP-22以外に120k,42k,48k,38k,33k等の分子量を持つ蛋白質が存在する。2次元電気泳動、免疫ブロット及び部分アミノ酸配列決定より38k,33kバンドの主要成分としてG蛋白質のGoαとβサブユニットを、42kをGAP-43と、120kをN-CAMと同定した。一方この画分でマウスを免疫すると38kのバンドが強い抗原性をもち神経軸索に特異的に存在することがわかった。発生過程での発現や分画途中での挙動、組織染色の結果はこの抗原がG蛋白質のGoαとGiαとは明らかに異なっていることを示している。すなわち38kのバンドには複数の蛋白質が存在することが分かった。
建築技術に着目した地中海建築の比較研究および地中海建築情報データベースの拡充

建築技術の研究古代建築については、伊藤、林田がギリシア古代都市メッセネの遺跡調査について、アスクレピオス神域のストアの調査、復元を行ない、渡辺は文献を用いて、ギリシア劇場のオーケストラの舞台建物の位置決定の方法を分析した。中世建築については、西田がフランスのシトー派の教会堂建築の平面の設計法を分析し、羽生は、ユネスコの援助で行われているルーマニアの東方教会の調査および修復に当たっており、新しい知見を得た。近世建築については、星がイギリス18世紀1の建築家ジョン・ソーンの建築作品集をもとに作品分析を、石川は、ルネサンス時代のイタリアの教会堂建築の建築家たちについて、新しい分析を行った。データベース熊本大学地中海建築文献情報データベース(名称MOUSA)については、昨年度に新規購入の学術雑誌の論文約1000件について入力したので、本年度は追加登録は行なわなかった。現在の論文項目登録数は46000件で、ホームページ上で公開しており、毎日十数件のアクセスがある。以下参照。URL: http://corinth.arch.kumamoto-u.ac.jp/db/研究協議会研究協議会を以下のとおり、2回開催した。そのうち1回は、他からの予算を得て国際シンポジウムとした。第1回「ギリシア古代都市メッセネ国際共同調査シンポジウム」日時:平成14年6月29日(土)9時半5時場所:建築会館(東京)参加者110人第2回日時:平成14年12月8日(日)場所:熊本大学参加者10人建築技術の研究古代建築については、伊藤、林田がギリシア古代都市メッセネの遺跡調査について、アスクレピオス神域のストアの調査、復元を行ない、渡辺は文献を用いて、ギリシア劇場のオーケストラの舞台建物の位置決定の方法を分析した。以下参照。第1回「ギリシア古代都市メッセネ国際共同調査シンポジウム」日時:平成14年6月29日(土)9時半5時場所:建築会館(東京)参加者110人第2回日時:平成14年12月8日(日)場所:熊本大学参加者10人建築技術の研究古代建築については、伊藤、林田がギリシア古代都市メッセネの遺跡調査について、墓、ストアの調査、復元を行い、渡辺は文献を用いて、ギリシア劇場のオーケストラの舞台建物の位置決定の方法を分析した。近世建築については、星がイギリス18世紀の建築家ジョン・ソーンの建築作品集をもとに作品分析を、石川は、ルネサンス時代のイタリアの教会堂建築の建築家たちについて、新しい分析を行った。データベース熊本大学地中海建築文献情報データベース(名称MOUSA)に、熊本大学地中海建築研究室の所蔵外国雑誌のうち1990年から2000年までの論文約1000件について、書誌情報を追加登録した。このデータベースは、ホームページ上で公開しており、毎日数件のアクセスがある。ホームページのアドレスは以下のとおりである。研究協議会研究協議会を以下のとおり、2回開催した。第1回日時:平成12年11月18日(土)場所:前橋工科大学1)「ヘレニズム期の劇場建築におけるオーケストラ設計法」九州東海大学渡辺道治2)「ルーマニア東方正教会の修道院建築の修復」東海大学羽生修二3)「ジョン・ソーンの建築書『諸建物の図面集成』の分析」前橋工科大学星和彦第2回日時:平成13年2月10日(土)場所:熊本大学1)「シトー修道院の設計法」京都工芸繊維大学西田雅嗣2)「地中海建築における石材の採取と供給について」山口大学堀賀貴3)「ジョットーの絵画における建築空間の表現」京都芸術短期大学松原哲哉建築技術の研究古代建築については、伊藤、林田がギリシア古代都市メッセネの遺跡調査について、アスクレピオス神域のストアの調査、復元を行ない、渡辺は文献を用いて、ギリシア劇場のオーケストラの舞台建物の位置決定の方法を分析した。

データベース熊本大学地中海建築文献情報データベース(名称MOUSA)に、熊本大学地中海建築研究室の所蔵外国雑誌のうち1998年から2001年まで購入した学術雑誌の論文約1000件について、書誌情報を追加登録した。これで論文の項目登録数は46000件となった。このデータベースは、ホームページ上で公開しており、毎日数件のアクセスがある。ホームページのアドレスは以下のとおりである。研究協議会研究協議会を以下のとおり、2回開催した。第1回日時:平成13年11月23日(金)場所:東京都立大学1)「アナトリアにおける中世から近世へのモスク建築の展開」東京都立大学山田幸正2)「イスラム建築のヴォールティングに見る東方と西方」東京大学深見奈緒子3)「ダマスカスの都市構造(仮題)」学術振興会特別研究員新井勇治第2回日時:平成13年2月23日(土)場所:熊本大学1)「ルネサンスの庭園と建築」九州大学福田晴虔2)「古代メッセネのアスクレピオス神域調査報告」都城高専林田義伸建築技術の研究古代建築については、伊藤、林田がギリシア古代都市メッセネの遺跡調査について、アスクレピオス神域のストアの調査、復元を行ない、渡辺は文献を用いて、ギリシア劇場のオ-ケストラの舞台建物の位置決定の方法を分析した。中世建築については、西田がフランスのシトー派の教会堂建築の平面の設計法を分析し、羽生は、ユネスコの援助で行われているルーマニアの東方教会の調査および修復に当たっており、新しい知見を得た。近世建築については、星がイギリス18世紀の建築家ジョン・ソーンの建築作品集をもとに作品分析を、石川は、ルネサンス時代のイタリアの教会堂建築の建築家たちについて、新しい分析を行った。データベース熊本大学地中海建築文献情報データベース(名称MOUSA)については、昨年度に新規購入の学術雑誌の論文約1000件について入力したので、本年度は追加登録は行なわなかった。現在の論文項目登録数は46000件で、ホームページ上で公開しており、毎日十数件のアクセスがある。以下参照。そのうち1回は、他からの予算を得て国際シンポジウムとした。第1回「ギリシア古代都市メッセネ国際共同調査シンポジウム」日時:平成14年6月29日(土)9時半5時場所:建築会館(東京)参加者110人1)「墓廟IIIの建築調査と復元」熊本大学伊藤重剛2)「アスクレピオス神域の調査と復元」都城高専門林田義伸3)「ヘレニズム時代のドリス式建築」オックスフォード大学ジム・クールトン以下省略。発表者は外国人4名日本人4名合計8名第2回日時:平成14年12月8日(日)場所:熊本大学参加者10人1)「中世モルドヴァ建築の建築史的枠組みとその保存修復をめぐる問題」慶応大学三宅理一2)「世界遺産学をめざして」筑波大学日高健一郎
利尿薬によるカリウム排泄増加機序

Kは、遠位尿細管から皮質部集合管にかけて管腔内の流速に依存して分泌されるため、利尿薬による尿量の増加でKの排泄が増加し、低K血症に陥ることがある。K分泌の流速依存性機序を明らかにするため、接合尿細管を反転し、管腔側膜をパッチクランプしたところ、開口確率の高い低コンダクタンスKチャネル(35pS)と、ほとんど開口しないCa依存性マキシKチャネル(280pS)が観察された。マキシKチャネルは、Caに依存して膜張力依存症に活性化され、1μMのキャリブドトキシンで完全に阻害されたが、33μMのアラキドン酸では全く阻害されなかった。逆に、低コンダクタンスKチャネルは、同じ濃度のキャリブドトキシンでは影響されず、アラキドン酸で完全に阻害された。接合尿細管を単離灌流し、管腔内K濃度を5から15μMに上げたときの管腔内電位の変化から、管腔側膜Kコンダクタンスを推定した。管腔側膜Kコンダクタンスは流速依存症に増大し、このコンダクタンスは管腔内に投与した1μMのキャリブドトキシンで完全に阻害されたが、33μMのアラキドン酸では全く影響されなかった。これらの結果は、接合尿細管管腔側膜のマキシKチャネルは、同じ管腔側膜に存在する膜張力依存性陽イオンチャネルと共役して、流速依存症に活性化されることを示唆している。利尿薬投与時には、管腔内の流れが大きくなるため、流速依存症にマキシKチャネルが開口し、このチャネルを経由してKが分泌されると考えられる。K^+の排泄は、接合尿細管及び皮質部集合管からの分泌によって調節されているが、この分泌が尿細管管腔内液の流速に依存するため、利尿薬の使用によってK^+排泄が増加し、低K^+血症を起こすことがある。このメカニズムを明らかにするため、単離したウサギ接合尿細管を反転して管腔側膜を露出させ、パッチクランプ方によって管腔側膜上に存在するK^+チャネルを調べた。その結果、この管腔側膜には280pSのマキシK^+チャネルと35pSのROMKチャネルの2種類のチャネルが見つかった。cell-attachedパッチクランプ法でピペット内に陰圧をかけるとマキシK^+チャネルが活性化し、この活性化はピペット内からCa^<2+>を除いたり、inside-outパッチクランプ法で細胞質側溶液にEGTAを加えてCa^<2+>をキレートしても消失し、以前私が発見した満久町力依存性陽イオンチャネルを通って細胞内に流入したCa^<2+>によってマキシK^+チャネルが活性化していることがわかった。ROMKチャネルにはこのような膜張力依存性の活性化は見られなかった。また、マキシK^+チャネルはその選択的なブロッカーであるキャリブドトキシン(1μM)で完全にブロックされたが、ROMKチャネルを抑制するアラキドン酸(33μM)では全く阻害されなかった。逆にROMKチャネルは11μMのアラキドン酸でほぼ完全に抑制されたが、1μMのキャリブドトキシンでは全く阻害作用が見られなかった。今後、単離尿細管灌流法を使って接合尿細管管腔内の流れを変え、このときマキシK^+チャネルとROMKチャネルのどちらが流速依存性のK^+排泄に関わっているのか、管腔側膜のK^+コンダクタンスに対するキャリブドトキシンとアラキドン酸の作用を基に調べていく。Kは、遠位尿細管から皮質部集合管にかけて管腔内の流速に依存して分泌されため、利尿薬による尿量の増加でKの排泄が増加し、低K血症に陥ることがある。

皮膚部集合管管腔側膜にはROMK1チャネル(Kir1.1)が存在し、K分泌の経路であると主張されてきたが、このチャネルではK分泌の流速依存性を説明できない。昨年度の本研究では、接合尿細管の管腔側膜に存在するマキシKチャネルが、管腔側膜に存在する膜張力依存性陽イオンチャネルと共役して、見かけ上、膜の伸展によって活性化されること、マキシKチャネルはキャリブドトキシンで、Kir1.1はアラキドン酸で阻害されることを報告した。管腔側膜Kコンダクタンスの変化は、接合尿細管を単離灌流して管腔内電位(Vt)を記録し、管腔内液のK濃度を5mEq/1から15mEq/1に上げたときのVtの変化(ΔVt)から推定した。低速灌流時にはΔVtはほとんど0であったが(ΔVt=-0.7±0.4mV)、高速灌流時にはΔVtは-9.4±0.9mVと著明に増加し、流速によって管腔側膜Kコンダクタンスが増加することが分かった。このKコンダクタンスは、Kir1.1を阻害するアラキドン酸では全く影響されず、マキシKチャネルの選択的ブロッカーであるキャリブドトキシンで完全に阻害され、流速依存性のK分泌が、膜張力依存性の陽イオンチャネルとマキシKチャネルの共役によって起こることが明らかになった。
リポ蛋白糸球体症の発症・進展に関するアポE異常とFc受容体異常との相互作用の解明

アポEおよびFc受容体γ鎖(FcRγ)二重欠損マウスにヒトの野生型であるapoE3を組み込んだアデノウイルスベクターを注入すると、高トリグリセリド血症とともに、もっとも効率的にリポ蛋白糸球体症を惹起できた。この結果は、FcRγ欠損がもたらすマクロファージの機能不全と密接に関係していると考えられる。マクロファージが、さまざまな面で脂質異常症に関与することが知られる今日、これまでとは異なるマクロファージの関わりを示唆できたことは大変意義深い。1)FcR受容体γ鎖(FcRγ)欠損状態における、アポリポ蛋白E(apoE)変異の影響:apoEおよびFcRγの二重欠損マウス(DKO)に、アデノウイルスベクターを用いてapoE3、ApoE-sendai、LacZ(対照)のそれぞれを導入し、病理組織像を検討した。光学顕微鏡では、apoE3導入群とApoE-Sendai導入群においてリポ蛋白血栓様物質の沈着を認め、その頻度はapoE3導入群で高頻度であった。また、電子顕微鏡では、これらの沈着部位に一致して多数の高電子密度顆粒の蓄積が観察され、リポ蛋白糸球体症(LPG)に矛盾しない所見であった。2)FcRγ欠損のLPG発症への影響の検討:1)の実験において、apoE3導入群で最も高頻度にLPGがみられたため、DKOおよびapoE欠損マウス(AKO)のそれぞれに、apoE3組み込みアデノウイルスベクターを投与し、病理組織像を検討した。その結果、DKOにおいて有意に高頻度にLPGの発症がみられたことから、FcRγのLPG発症への影響が明らかとなった。3)FcRγ欠損によるLPG発症機序の検討:2)の病理標本において、AKOでは泡沫細胞が多くみられたのに対し、DKOではそれらが少ない印象を受けた。そのため、マクロファージを標識する抗CD68抗体を用いて免疫染色を行ったところ、DKOでは糸球体中に浸潤するCD68陽性細胞(マクロファージ)数が、AKOに対して有意に少なかった。以上の結果より、apoE存在下で、FcRγの欠損は明らかにLPGの発症に関与していることが示され、その機序としてはマクロファージの機能不全が関与していることが推測された。次年度には、FcRγ欠損状態におけるマクロファージの機能障害と、そのLPGへの関与についてより詳細に検討する予定である。平成21年度の研究において、apoEおよびFcRγの二重欠損マウス(DKO)において、ヒトapoE3を導入した群で、高TG血症を伴って、著しいリポ蛋白糸球体症(LPG)の発症がみられることを明らかにした。そのため、平成22年度は、FcRγ欠損がLPG発症に影響する機序を検討するため、以下の研究を行った。1)FcRγ欠損のLPG発症への影響の検討:DKOおよびapoE欠損マウス(AKO)のそれぞれに、apoE3組み込みアデノウイルスベクターを投与し、病理組織像を検討した。2)FcRγ欠損によるLPG発症機序の検討:1)の病理標本において、AKOでは泡沫細胞が多くみられたのに対し、DKOではそれらが少ない印象を受けた。以上より、マクロファージの障害がLPG発症に関与している可能性が示唆された。3)FcRγ欠損マウスにおけるマクロファージ機能の検討:DKO、AKOのそれぞれから腹腔マクロファージを採取し、高濃度の酸化LDLを加えて24時間培養した。培養後、オイルレッドO染色で脂質の取り込みを観察したところ、DKOではAKOより有意に脂質の取り込みが低下していた。以上の結果より、FcRγの欠損下では、マクロファージの機能不全により脂質取り込みが低下し、LPGを発症する可能性が示唆された。平成22年度までの研究で、アポ蛋白(apo)EおよびFc受容体Y鎖(FcRY)二重欠損マウスにヒトの野生型であるapoE3cDNAを組み込んだアデノウイルスベクターを注入すると、もっとも効率的にリポ蛋白糸球体症(LPG)に特徴的なリポ蛋白血栓が生じることが明らかとなったため、このヒトapoE3組み込みマウスについて、生化学的観察を行うとともに、摘出腎の病理学的検討を行った。これらの所見とApoE-Sendai注入マウスや対照のLacZ注入マウスの所見を比較し、必要に応じてapoEおよびFcRY単独欠損マウスへのアポE注入結果とも比較した。

さらに、マクロファージ(Mψ)の機能について、糸球体におけるMψマーカーのCD68陽性細胞率を検討するとともに、二重欠損マウスとFcRY単独欠損マウスの腹水中のMψを酸化低比重リポ蛋白(oxLDL)と培養し、脂肪染色やサイトカインの産生状況から検討した。その結果、LPGに特有のリポ蛋白血栓は二重欠損マウスにヒトapoE3を注入した場合に最も著明であったが、この所見は血清トリグリセリド(TG)とくに超低比重リポ蛋白分画の上昇と関連していた。また、これらのマウスでは、Mψを示すCD68陽性細胞が糸球体:で有意に減少し、FcRY欠損マウスの腹水から採取されたMψをLDLと培養した結果では、脂肪の取り込みや、Mψ活性を示すMCP-1やRANTESなどのサイトカイン産生低下が認められた。以上の結果から、LPGの発症には、アポE異常が関わる高TG血症とともに、FcRY欠損によるMψの機能不全が関与していることが示唆された。これまで、脂質異常症による糸球体障害については、粥状動脈硬化症に類似したMψスカベンジャー化による糸球体硬化の機序が考えられてきたが、今回の研究では、Mψの機能不全が脂質蓄積をもたらし、糸球体障害を発症する可能性が示唆された。このような知見はこれまで報告されておらず、意義深いものと考えられる。
微惑星衝撃波による微惑星蒸発と惑星形成への影響

原始惑星系円盤において頻繁に発生する微惑星衝撃波は太陽系初期の物質進化を考える上で重要なプロセスである。本研究では微惑星衝撃波による微惑星の加熱、蒸発、再凝縮について記述する理論モデルの構築、およびそれを用いた微惑星衝撃波による物質進化の解明を目指した。平成27年度は主に凝縮の素過程の解明に向けて、核生成の分子動力学計算と微惑星蒸発後の氷ダストの生成過程について調べた。飽和した蒸気から液滴が生まれる際の凝縮核生成は,最初にできる凝縮核がナノサイズより小さいため,その生成率を精度よく予言する一般的な理論はまだ存在しない。本研究では400万水分子を用いた大規模かつ長時間の分子動力学計算を行い,水蒸気からの均質凝縮核生成過程を調べた。その結果,従来計算の10万分の1という低い核生成率で進行する現象を再現し,室内実験で得られている核生成率と同レベルに到達することに成功した。さらに,温度と圧力の2つに依存する凝縮核生成率が,それらの組み合わせである1つの量のみに依存する簡単なスケーリング則を発見した。このスケーリング則は,温度で約200度,核生成率では30桁にわたる広い範囲に対し,分子動力学計算と室内実験の両方のほとんどの結果をよく再現する。また表面張力のサイズ効果を明らかにするために希ガスを用いて液相からの気泡生成の大規模分子動力学計算を行った。得られた気泡の表面張力のサイズ効果は液体粒子の表面張力のサイズ効果と同様であることが分かった。分子動力学計算により得られた新しい核生成モデルを氷微惑星蒸発後の水蒸気の再凝縮過程に適用した結果、ナノメートルサイズの超微小氷ダストが原始惑星系円盤に大量に放出されることが明らかになった。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では太陽系初期に頻繁に発生する物質進化について明らかにするため、衝撃波による微惑星の蒸発と凝縮によるダスト生成過程について調べた。まず微惑星の加熱と蒸発過程を記述する蒸発モデルを構築し微惑星の蒸発率を求めた。次にこれまで考慮していなかった微惑星表面から蒸発した蒸気ガスの凝縮過程について調べた。従来広く使われている古典的核生成理論では得られる核生成率が実験と何桁も異なるという問題がある。我々は分子動力学計算を用いて核生成過程の詳細について調べた。成果として主に以下の2点が挙げられる。1.10-80億分子を用いた希ガスの大規模分子動力学計算により従来より4桁小さい現象を調べることが可能になり、室内実験条件と同様の低過飽和状態においてのアルゴンガスの核生成を定量的に再現することに成功した。また凝縮核の性質について詳細に調べ、凝縮核の表面積が大きくなることから実効的な表面エネルギーが大きくなることを明らかにした。また4000体水分子を用いた核生成過程のMD計算を行った。従来の研究より低い過飽和状態のガスから凝縮核が作られる様子を再現し、核生成率を決定するクラスターの表面エネルギーやモノマーの付着確率の過飽和依存性等について明らかにした(Tanaka et al. 2014)。2.水分子に関して古典的核生成理論に代わる新しい核生成モデル(SPモデル)の有効性が示された。そこで、新しい核生成モデルを用いて微惑星蒸発による水蒸気ガスの凝縮過程について調べた。水蒸気ガスからの冷却過程をモデル化し、核生成理論に基づき蒸発したガスからの再凝縮過程について調べ、凝縮温度やダストサイズ、サイズの量などについて定量的に求めた。その結果、ミクロンサイズ以下の微小な結晶からなる氷微粒子が大量に発生することが分かった。太陽系初期に頻繁に発生する衝撃波による微惑星への影響と微惑星表面から蒸発した水蒸気の凝縮によるダスト生成過程について調べる。また核生成の素過程について明らかにするため、分子動力学計算も行った。26年度の成果は以下の3点である。1.核生成率の新しいスケーリングの関係の導出(Tanaka et al.2014).これまで我々は超並列計算機を用いて80億分子の希ガスの分子動力学計算を行い,室内実験条件と同様の条件で核生成過程を再現することに成功した。そこで得られたクラスター分布からクラスター形成のための自由エネルギーを算出しクラスターサイズ依存性を求めた。驚くべきことに、我々の結果は臨界核の表面エネルギーとして得られるバルクの表面エネルギーと曲率のみに依存する簡単な関係式が、わずか数分子のクラスターまで成り立っていることを示し、任意の過飽和状態で使える核生成率および核生成のスケーリングの関係を導いた。2.沸騰の核生成(Deimand et al.2014, Angelil et al. 2014).液体からの気泡の核形成過程について希ガスの分子動力学計算を用いて再現し初めて直接的に核生成率を測定することに成功した。微小な泡の表面張力はバルクと異なり、サイズと温度依存性があることが示された。この結果は上の1で述べた気相からの核生成過程の研究結果と整合的である。本成果はPhys. Rev. Eに掲載され、Editors' Suggestionに選出された。3.木星形成後の微惑星衝撃波加熱によるコンドリュール形成(Nagasawa et al. 2014).木星形成後の円盤内の微惑星の軌道進化計算をもとに、ダストや微惑星への影響について検討した。この加熱機構により、木星形成後に小惑星帯でコンドリュールが自然に形成されうることが明らかになった。

原始惑星系円盤において頻繁に発生する微惑星衝撃波は太陽系初期の物質進化を考える上で重要なプロセスである。本研究では微惑星衝撃波による微惑星の加熱、蒸発、再凝縮について記述する理論モデルの構築、およびそれを用いた微惑星衝撃波による物質進化の解明を目指した。平成27年度は主に凝縮の素過程の解明に向けて、核生成の分子動力学計算と微惑星蒸発後の氷ダストの生成過程について調べた。飽和した蒸気から液滴が生まれる際の凝縮核生成は,最初にできる凝縮核がナノサイズより小さいため,その生成率を精度よく予言する一般的な理論はまだ存在しない。本研究では400万水分子を用いた大規模かつ長時間の分子動力学計算を行い,水蒸気からの均質凝縮核生成過程を調べた。その結果,従来計算の10万分の1という低い核生成率で進行する現象を再現し,室内実験で得られている核生成率と同レベルに到達することに成功した。さらに,温度と圧力の2つに依存する凝縮核生成率が,それらの組み合わせである1つの量のみに依存する簡単なスケーリング則を発見した。このスケーリング則は,温度で約200度,核生成率では30桁にわたる広い範囲に対し,分子動力学計算と室内実験の両方のほとんどの結果をよく再現する。また表面張力のサイズ効果を明らかにするために希ガスを用いて液相からの気泡生成の大規模分子動力学計算を行った。得られた気泡の表面張力のサイズ効果は液体粒子の表面張力のサイズ効果と同様であることが分かった。分子動力学計算により得られた新しい核生成モデルを氷微惑星蒸発後の水蒸気の再凝縮過程に適用した結果、ナノメートルサイズの超微小氷ダストが原始惑星系円盤に大量に放出されることが明らかになった。凝縮の素過程の解明のため、分子動力学計算を用いて気相及び液相からの核生成の素過程を詳細に調べ、それらの結果を3つの論文にまとめることができた。特筆すべき成果として、希ガスに対する核生成のスケーリングの関係を発見した点と、液体からの気泡の核形成過程について大規模分子動力学計算を用いて再現することにより初めて直接的に核生成率を導出することを実現した点がある。スケーリングの関係に関する成果はJ.Chem.Phys.に掲載された。気泡の核生成の成果はPhys. Rev. Eに掲載されEditors' Suggestionに選出された。また木星形成後の円盤内の微惑星の軌道進化計算をもとに、ダストや微惑星への影響について検討した。その結果、原始惑星系内において木星との共鳴に伴い発生する強い衝撃波による加熱により、隕石内のコンドリュール形成や彗星内の結晶質シリケイトが説明できることを示した。この結果はThe Astrophysical JournalLettersに掲載された。27年度が最終年度であるため、記入しない。これまでの我々の研究により、原始惑星系円盤内において巨大惑星が形成されると、共鳴により強い微惑星衝撃波が発生し、ダストや微惑星を強く加熱することが分かった。今後は巨大惑星形成後の円盤内の微惑星の軌道進化を考慮し、ダストと微惑星への衝撃波による影響について詳しく検討する。氷微惑星は激しく蒸発し、蒸発した水蒸気は冷却し凝縮により氷ダストになる。
小脳プルキンエ細胞シナプス可塑性に関わる情報伝達系の解析

我々は小脳プルキンエ細胞と興奮性入力である平行線維との間のシナプスに見られる長期抑制がどのようなコンパートメントで、どのようなメカニズムで成り立っているかを第1の目標として研究を進めてきた。代表研究者は、これまでに、シナプスの長期抑制に代謝性グルタミン酸レセプターが深く関与することを明らかにしてきていたが、昨年度の研究により、パッチクランプによる電気生理的記録とリアルタイムカルシウム顕微鏡による計測を同期して行うシステムを完成して来た。それらをもとに平成13年度に更に研究を進めていく上で、1)代謝性グルタミン酸レセプターからIP3→IP3レセプターを介したカルシウムの放出量と細胞内のカルシウム量の相関関係、および2)放出されたカルシウムによるカルシウム依存性のカリウムチャネルの機能調節のメカニズムを明らかにすることが重要であると考えた。実際の実験では細胞として小脳プルキンエ細胞ではなく、海馬の錐体細胞を、IP3を刺激する代謝型レセプターとしてムスカリニツクのアセチルコリンレセプターを用いた実験系とし、海馬の脳スライスでパッチクランプ実験を行った。カルシウム量の調節には細胞の脱分極によるカルシウム流入を、IP3量の調節にはアセチルコリンのアゴニストであるカルバコールを用いた。カリウムチャネルの活性は、脱分極電流を流した時のスパイク発火頻度を指標とした。また、影響を受けるカリウムチャネルを同定するために種々のカリウムチャネルのインヒビターを用いた。その結果、海馬の錐体細胞ではSKチャネルが代謝型レセプターからIP3のカスケードを介したカルシウム放出に絡んで電流を発生する原因となっていることがわかってきた。膜の興奮性全体を視野に入れた研究の基礎となるデータとして今後の研究につなげていく予定である。我々は小脳プルキンエ細胞と興奮性入力である平行線維との間のシナプスに見られる長期抑制に関わる情報伝達がどのように作動しているかを1つ1つあきらかにしていくことを第1の目標として研究を進めている。その過程で重要なポイントとしてまず以下の4つの点に分けて検討してきた。1)mGluRを介したシグナルがIP3→IP3レセプターへと伝わってカルシウム放出にいたる経路が実際のシナプス刺激で起こりうるか、2)従来mGluRを介したシグナルが脱分極性の電流を伴うという報告も行われてきたが、実際そのような電流が観測されるか、3)1)2)の両者が実際起こっているとすればどちらがよりシナプス可塑性に重要な役割を果たしているか、4)一酸化窒素(NO)を介した経路はこの中でどのような位置付けがなされるのか。これらの実験を行うため、ビデオレートでカルシウム変化を計測できる共焦点顕微鏡とパッチクランプシステムの同期を行い基本的な計測システムとした。また、カルシウム指示色素は本来カルシウムのキレーターであり、カルシウム誘導性のカルシウム放出をはじめとするカルシウム動態に影響を与える可能性がある。カルシウムの生理的動態に近い形での反応を見るため、カルシウム指示色素の濃度依存的に細胞外からのカルシウム流入シグナルと細胞内貯蔵庫からのカルシウム放出に変化があるか、検討を加えた。高親和性であるOregon Green BAPTA 1を100μMと500μMで用いた場合、500μMではmGluR由来のカルシウムシグナルの減弱あるいは消失の傾向が見られ、今後の実験上、この濃度が重要であるとともにカルシウムキレーターの濃度を操作することにより生理的現象の解明の実験条件とできることが示唆された。

代表研究者は、これまでに、シナプスの長期抑制に代謝性グルタミン酸レセプターが深く関与することを明らかにしてきていたが、研究を進めていく上で、1)代謝性グルタミン酸レセプターからIP3→IP3レセプターを介したカルシウムの放出量と細胞内のカルシウム量の相関関係、および2)放出されたカルシウムによるカルシウム依存性のカリウムチャネルの機能調節のメカニズムを明らかにすることが重要であると考えられた。1)に関しては従来からIP3レセプターの機能がIP3だけではなく、細胞内カルシウム濃度によって調節されることがわかっていたが、2)のカリウムチャネルの機能の調節を指標とした形でのアッセイは従来行われていなかった。そこで、実際の実験では細胞として小脳プルキンエ細胞ではなく、海馬の錐体細胞を、IP3を刺激する代謝型レセプターとしてムスカリニックのアセチルコリンレセプターを用いた実験系とし、海馬の脳スライスでパッチクランプ実験を行った。カルシウム量の調節には細胞の脱分極によるカルシウム流入を、IP3量の調節にはアセチルコリンのアゴニストであるカルバコールを用いた。カリウムチャネルの活性は、脱分極電流を流した時のスパイク発火頻度を指標とした。また、影響を受けるカリウムチャネルを同定するために種々のカリウムチャネルのインヒビターを用いた。その結果、海馬の錐体細胞ではSKチャネルが代謝型レセプターからIP3のカスケードを介したカルシウム放出に絡んで電流を発生する原因となっていることがわかってきた。膜の興奮性全体を視野に入れた研究の基礎となるデータとして今後の研究につなげていく予定である。