hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
多次元データに内在する高次共変性検出の研究

本研究は、量的・質的記述の混在を許した多次元データ(シンボリック・データとよぶ)に内在する、単調な構造や、部分的に単調な高次の共変的な関係を検出するための、一般的な仕組みの開発を目的としている。主な成果は、以下の3項目である。(1)「区分的に単調な、一般的な鎖状構造の検出法の実現」多次元空間において、シンボリック・オブジェクト群が鎖状(ロープ状)に連なる構造を想定したとき、その形状が全体的に単調な構造ばかりでなく、局所的に単調であれば、高次多項式や正弦波のような構造をしていても、検出可能な方法を開発した。(2)「高次の共変関係を評価可能とする、一般化相関係数の開発」良く知られた相関係数を、与えられた各データサンプルの局所領域に適用し、累積することによって、高次の共変関係検出を可能とする一般化された相関係数を開発した。(3)「入れ子構造による単調性の特性化と、そのシンボリック・データ解析への応用」膨大なデータの要約にヒストグラムが良く用いられるが、ヒストグラムを値とする多次元データの主成分分析法を、m分位数による方法として提案した。また分位数法は、単に主成分分析法の範囲に留まらず、シンボリック・データのより広範囲の分析に適用可能であることが判明してきた。シンボリック・データ(量的な記述や質的な記述の混在を許した一般的なデータ)について,近隣集合を利用した鎖状接続や単調な鎖といった概念を提案した.伝統的な多変量解析法である,主成分分析法や重回帰分析法が,直線的構造の検出や,当てはめを目的としていることに対比して,単調性という,より広範な構造を,関数の形を仮定せずに一括りにして扱うことが可能である.有限個の個体列の単調性を,個体対の構成するカルテシアン・ジョイン領域(矩形領域の一般化概念)の入れ子構造によって特性付けられることを指摘し,次の成果が得られた.1)個体列の多次元空間における入れ子構造が,各特徴軸においても同じ入れ子構造として保存される性質に基づき,特徴間の親近性の尺度を定義した.この尺度を用いると,特徴のクラスタリングを行うことが可能であり,多次元シンボリッック・データに内在する,個体列による単調な鎖を検出可能であることを示した(P.Brito他編集の書に収録).2)各特徴軸における入れ子構造と近隣集合の性質を利用した数量化を行う事で,シンボリック・データの主成分分析が可能であることを示した.また,単調性の性質に基づいて,N個のシンボリック・オブジェクトのそれぞれを,最大オブジェクトと最小オブジェクトに分割することで,シンボリッック・データを2N個のオブジェクトからなる通常の多変量データとして主成分分析が実行可能であることを示した(ISI2007で発表).本研究は、量的・質的記述の混在を許した多次元データ(シンボリック・データとよぶ)に内在する、単調な構造や、部分的に単調な高次の共変的な関係を検出するための、一般的な仕組みの開発を目的としている.平成20年度の成果は以下の通りである.1.「区分的に単調な、一般的な鎖状構造の検出法の実現」多次元データに内在する非線形の関数構造や、より一般的な幾何学的に薄い構造を評価するシステムを、報告者等の用いているカルテシアン・システム・モデルとよぶ数学モデル上で開発した。各種の人工データや実データに適用して、その有用性が確かめられた。研究成果は、雑誌Pattern Recognition Lettersに投稿し採録予定となっている.2.「高次の共変関係壱評価可能とする、一般化相関係数の開発」ピアソンの積率相関係数を与えられたデータに居所的に適用し、その結果を総合することで、全体の共変関係を評価する仕組みを提案した。研究成果は、論文誌に投稿中である。3.「入れ子構造による単調性の特性化と、そのシンボリック・データ解析への応用」シンボリック・データ解析では、巨大なデータを扱う場合に、ヒストグラムによる表現が頻繁に現れる。

ヒストグラムは、累積分布関数を媒介することで、m分位数に要約可能であり、その結果が入れ子構造、すなわち単調性を保証する。この性質を利用して、ヒストグラムを値とする多次元データの主成分分析法を提案した(IASC2008で発表).本研究は,量的・質的記述の混在を許した多次元データ(シンボリック・データとよぶ)に内在する,単調な構造や,部分的に単調な高次の共変的な関係を検出するための,一般的な仕組みの開発を目的としている.平成21年度の成果として1.「区分的に単調な、一般的な鎖状構造の検出法の実現」このテーマにおいては,多次元空間において,オブジェクト群が鎖状(ロープ状)に連なる構造を想定したとき,その形状が全体的に単調な構造ばかりでなく,局所的に単調であれば,高次多項式や正弦波のような構造をしていても,検出可能とする方法である.2.「高次の共変関係を評価可能とする、一般化相関係数の開発」このテーマでは,良く知られた相関係数を,与えられた各データサンプルの局所領域に適用し,累積することで,高次の共変関係検出を可能とする方法の開発である.以上のテーマに関しては,雑誌論文として掲載された.さらに3.「入れ子構造による単調性の特性化と,そのシンボリック・データ解析への応用」のテーマにおいて,膨大なデータの要約にヒストグラムが良く用いられるが,ヒストグラムを値とする多次元データの主成分分析法を,m分位数による方法として,IASC2008において発表し,その後雑誌論文として,投稿中である.また,分位数法は,単に主成分分析法の範囲に留まらず,シンボリック・データのより広範囲の分析に適用可能であることが分かってきた.今後,分位数に基づく,シンボリック・クラスタリング,シンボリック重回帰分析法,シンボリック判別分析法,さらに欠損値に対する,新たな補償方法などを検討する予定である.
メスバウアー分光法による樹皮試料中の鉄の状態分析を用いた都市域の大気環境分析

東京都内およびその近郊の主要道路沿いに街路樹として植えられているスズカケノキの外樹皮を薄くはがして採取し、^<57>Feメスバウアースペクトルを測定することにより、樹皮に付着した大気浮遊粉塵中の鉄の状態分析を行なった。都市域の大気浮遊粉塵中には、土壌に由来する天然記源の鉄の他に、人間起源の鉄が含まれていると考えられるが、本年度は、種々の人間活動のうち、特に自動車交通に着目し、大気浮遊粉塵中に含まれる鉄の化学状態が交通量とともにどのように変化するかを検討した。採取した各地のスズカケノキ樹皮のメスバウアースペストルを解析した結果、樹皮試料を2つのグループに分けることができた。すなわち、a)2組のダブレット及び1組のセクステットから成る試料と、b)2組のダブレット及び3組のセクステットから成る試料である。すべての試料に見られた2組のダブレットは、メスバウアーパラメーターの値より、常磁性Fe^<3+>及び常磁性Fe^<2+>と同定され、これらはいずれも土壌起源であると判定された。また、セクステットのうち、すべての試料に共通に見られた1組は、ヘマタイト(α-Fe_2O_3)あるいはその水和酸化物と同定された。この成分の相対量を12時間当りの自動車交通量に対してプロットすると、自動車交通量の多いところで採取した樹皮ほど値が増大する傾向が見られた。このことは、スズカケノキ樹脂中のヘマタイト含量をメスバウアー分光法で求めれば、自動車交通由来の粉塵に起因する大気汚染状況を推定できるという可能性を示すものである。また、bグループのみに見られた2組のセクステットは、マグネタイト(Fe_3O_4)と同定されたが、京浜工業地帯から5km以内で採取された樹皮がこのグループに属することから、マグネタイトは工場などの固定発生源から排出されたものと推定された。
WNKキナーゼの解析による高血圧発症機序の解明と治療戦略

高血圧を示す遺伝性疾患である偽性低アルドステロン症II型(PHAII)の原因遺伝子WNKキナーゼの解析を通じて、腎臓においてWNK-OSR, SPAK-NCCリン酸化シグナル伝達系という新規の血圧調節系が存在することを発見した。この系は塩分の摂取量の増減に応じて腎臓遠位尿細管での塩分再吸収を調節することで血圧を上下させる。さらにこの系の破綻が原因となった高血圧の発症機序も明らかにした。偽性低アルドステロン症typeII(Gordon症候群、PHAII)は高血圧、高カリウム血症、高クロール性アシドーシスを主症状とする常染色体優性の遺伝性疾患である。近年、この疾患の原因遺伝子として、WNK1とWNK4遺伝子が同定された。WNKはserine-threonine protein kinaseの一種であるが、その生理的機能はいまだ不明であった。これまで我々は、培養尿細管上皮細胞(MDCKII細胞)において、WNK4を安定発現させると、変異型WNK4は細胞間クロライド透過性を先進させることを見いだした。またtight junctionの構成タンパクの1つであるclaudin 4がWNK4によりリン酸化され、さらに、変異型WNK4によりclaudin 4のリン酸化の度合いが増強されることを発見した。今回我々は、PHAIIのもう1つの責任タンパクであるWNK1の細胞間クロライド輸送とclaudin 4に及ぼす影響を、MDCKII細胞において検討した。その結果、WNK1の過剰発現が、変異型WNK4同様、細胞間クロライド透過性とclaudin 4リン酸化を亢進させることが示された。さらに生体内での病態生理も同様のことが起きているかどうかを、WNK4変異タンパクをノックインしたマウスを作製するにことにより検討することにした。WNK4変異タンパクノックインマウスの作製にはすでに成功し、PHAIIの形質を発現していることも確認済みで、現在その分子病態を検討中である。偽性低アルドステロン症typeII (Gordon症候群、PHAII)は高血圧、高カリウム血症、高クロール性アシドーシスを主症状とする常染色体優性の遺伝性疾患である。平成18年度に我々は、疾患起因性WNK4変異タンパクをノックインしたマウスを作製するにことに成功し、今年度その形質を解析した。ノックインマウスは高血圧、高カリウム血症、代謝性アシドーシスを呈しPHAIIの形質を発現していることを確認した。すなわちPHAII疾患モデルマウスの作製に成功した。このマウスにおいて腎臓遠位尿細管におけるNa-Cl共輸送体(NCC)の発現とリン酸化が亢進していた。さらに、このマウスにおいて二つのキナーゼOSR1とSPAK1のリン酸化の亢進も見られた。これらのことからPHAIIの病因は変異WNK4によるOSR1/SPAK-NCCリン酸化シグナル伝達系の亢進による塩分再吸収増加であると考えられた。これらの成果はCell Metab. 2007;5:331-44において報告した。現在さらにノックインマウスの解析を続行中で、PHAII分子病態、およびOSR1/SPAK-NCCリン酸化シグナル伝達系の詳細につき検討中である。偽性低アルドステロン症typeII (Gordon症候群、PHAII)は高血圧、高カリウム血症、高クロール性アシドーシスを主症状とするの遺伝性疾患で、近年、その原因遺伝子として、WNK1とWNK4が同定された。平成19年度に我々は、疾患起因性WNK4変異タンパクをノックインしたPHAII疾患モデルマウス作製に成功し、PHAIIの病因は変異WNK4によるOSR1/SPAK-NCCリン酸化シグナル伝達系の亢進による塩分再吸収増加であるとことを示した。本年度においては引き続きWNK4-OSR1/SPAK-NCCリン酸化シグナル伝達系の生理的意義につき検討した。野生型マウスに低塩分食を投与したところ、OSR1/SPAK-NCCのリン酸化は亢進し、この変化はスピロノラクトン投与にて消失した。逆に高塩分食投与ではOSR1/SPAK-NCCのリン酸化は抑制され、この変化はアルドステロン投与にて消失した。このことからWNK4-OSR1/SPAK-NCCリン酸化シグナル伝達系はアルドステロンの下流にある新規のeffector系であることが示唆された。これらの成果はKidney Int. 2008; 74: 1403-09において報告した。さらにWNK4ノックアウトマウスを作製して解析を行い、この系におけるWNK4の役割を解明し、現在投稿中である。またWNKの活性化の機序についても培養細胞を用いて検討し、WNKが細胞外液のクロライド濃度により活性が変化することを見いだした。

このことから、腎臓において、WNK4-OSR1/SPAK-NCCリン酸化シグナル伝達系が遠位尿細管管腔内のクロライド濃度を感知している可能性が示唆された。この結果については現在投稿準備中である。このようにWNK4を中心とした新規血圧調節系の実態につき、多くの注目すべき成果が得られ、現在も研究が進行中である。
統計力学的手法によるエノン写像の大域分岐問題の研究

Henon写像の最初の分岐パラメーターにおける力学系の大域的な構造を,熱力学形式とよばれる統計力学とのアナロジーを用いて解析し、平衡状態とよばれる不変確率測度の存在と一意性を証明した。そして、平衡状態を用いて不変集合のハウスドルフ次元を不変確率測度のエントロピー、リャプノフ指数と結びつける公式(Bowen-Manningの公式)を導いた。さらに、平衡状態については相関が指数的に減衰することや中心極限定理を満たすことなど、統計的に良い性質を持つことを証明した。Henon写像と呼ばれる平面上の微分同相写像の反復合成による力学系の定性的な構造の変化、すなわち大域分岐の問題を精密に調べることが本研究の目標である。これまでに、リオデジャネイロ連邦大学(ブラジル)のSamuel Senti氏と共同研究を行い、最初の分岐パラメーターにおける力学系をエルゴード理論的、統計熱力学的観点から調べ、自然なポテンシャル関数に関する平衡測度の存在と一意性、およびその統計的性質についてほぼ期待通りの成果を得た。これらの結果を手がかりとして、Henon写像の大域分岐の問題についての新たな知見を得ることができると期待される。平成24年度はこれらの成果を二本の論文にまとめ、査読つき学術雑誌に投稿した。うち一本はNonlinearityに受理され、現在は印刷中である。残る一本についても、査読者の意見はおおむね受理に好意的であり、現在は査読レポートに従って改訂中である。また、Henon写像と密接に関連する2次写像のマルチフラクタル解析に関しては広島大学の鄭容武氏と共同研究を行い、観測関数の時間平均のレベル集合のハウスドルフ次元を不変確率測度のエントロピーとリャプノフ指数で表す公式を導いた。この結果をまとめた論文はすでにErgodic Theory and Dynamical Systemsに受理された。2次元の力学系の構造安定性と分岐を解明するためには、Henon写像の力学系を調べることが本質的である。Henon写像の力学系はこれまで多くの数学者、物理学者によって研究されてきたが、そのダイナミクスの大域的な構造とそのパラメーター依存性については、未だに解明されていない部分が多い。熱力学極限やGibbs測度、大偏差原理などの統計力学における手法、概念を駆使してエノン写像などのカオス的力学系の大域分岐の様子、すなわちパラメーターの変動に伴うダイナミクスの変化を詳しく調べている。このような研究の方向は、一様双曲系のようにマルコフ分割を許容する力学系についてはSinai, Ruelle, Bowen, Landordらによって1960年代から強力に押し進められ、美しい統一的な理論として結実した。しかし、エノン写像のようにマルコフ分割がない、あるいはあるかどうかわからないような場合には未だ一般論が存在せず、手探りの状況が続いている。本年度は本科研費を使用して米国ペンシルバニア州立大学に共同研究者のSamuel Senti氏(リオデジャネイロ連邦大学、ブラジル)を訪ね、エノン写像の最初の分岐パラメーターにおける自然な平衡状態の存在と一意性、及びその幾何的、統計的性質に関する共同研究を進めた。また、この成果を京都大学や北海道大学での研究集会で発表した。この一連の研究は二編の共著論文として既にほぼまとめられている。うち一つは既に投稿中であり、もう一つも間もなく投稿予定である。しかし、この証明で扱うことのできる温度には制約があり、低温度における平衡状態の存在と一意性は問題として残された。これは今後の課題としたい。大域解析学・力学系Henon写像の研究についてはすでに論文二本を投稿し、一方は受理され、もう一方も受理が近い状態にあると思われるため。また、当初の研究目的であったHenon写像と関連してカオス的な2次写像のマルチフラクタル解析に関する研究が進み、論文一本を受理させることができたため。2編の論文はすでに学術雑誌に受理され、当初の計画はほぼ予定通り達成することができた。また、当初の予定以上の成果を得られている部分もあり、これらの結果を踏まえた関連研究も発展が多いに期待できるため。これまでに得られた研究成果を既に2本の論文にまとめており、いくつかの研究集会で発表も行っているため。まず、Henon写像の最初の分岐パラメーターでの力学系の構造について、さらに精密に調べる。具体的には、マルチフラクタル解析を行ったり、大偏差原理が成り立つかどうかについて調べる。次に、こういった構造がパラメーターの変動に伴いどう変化してゆくかを調べる。Henon写像の最初の分岐パラメーターにおけるダイナミクスをマルチフラクタル解析や大偏差原理を用いてより精密に調べる。進捗状況によっては、分岐パラメーター通過後のダイナミクスについても調べる。既に2本の論文にまとめた結果に基づき、エノン写像の大域分岐の様子への理解をさらに深めてゆく。具体的には大偏差原理の証明や、圧力関数、レート関数の解析性を調べ、また観測関数のレベル集合と不変確率測度のエントロピー、リャプノフ数を結びつけるマルチフラクタル解析を行う。

このようなさらなる展開のために、Juan Rivera-Letelier氏(カトリック大学、チリ)や鄭容武氏(広島大学)などの国内外の関連分野の研究者を訪ね、積極的な意見交換を行う。国外出張を1件、国内出張を数件予定している。他に、書籍数点の購入を予定している。物品費が予定よりも安価であったため。主に、学会参加および研究討論、また学外からの研究者招聘のための費用として使用する予定である。研究費の大半を、国内外の研究者を訪ねるための出張旅費にあてる。また、研究の遂行に必要な書籍やパソコンなども購入する。
プリン非類似体キサンチン酸化還元酵素阻害剤による筋萎縮性側索硬化症治療

当該研究の目的は、現在尚、有効な治療法のない神経難病の象徴である筋萎縮性側索硬化症(ALS)に対する新規治療薬の開発への道を開くことである。当該基盤研究では、ALSモデル動物に、プリン非類似体キサンチン酸化還元酵素(XOR)阻害剤を経口投与することにより症候学的、病理組織学的にALSに対する有効性が得られた。重大な副作用は症候学的にも、病理組織学的にも確認されなかった。当該基盤研究の成果は、プリン非類似体キサンチン酸化還元酵素(XOR)阻害剤がALS新規治療薬としての臨床研究への道につながる第一歩となった。根本的な治療法のない神経難病の象徴である筋萎縮性側索硬化症(amyotrophic lateral sclerosis、ALS)に対する新規治療薬の開発を目的に、3種類の構造式の異なるプリン非類似体キサンチン酸化還元酵素(xanthine oxidoreductase, XOR)阻害剤であるTEI-6720・Y-700・FYX-051とプリン類似体XOR阻害剤であるアロプリノールの効果を、ALSモデルマウスを用いて、生存期間と6段階に評価した臨床症候学的定量解析に加えて、更に5種類の異なった運動負荷試験を実施した。即ち、伸展反射試験・傾斜面角度試験・フットプリント試験・ロタロッド試験・ビームバランス試験である。3種類のプリン非類似体XOR阻害剤であるTEI-6720・Y-700・FYX-051とアロプリノール及びプラセボの各投与群間で詳細に検討した。結果として、TEI-6720・Y-700・FYX-051の3剤は等しくアロプリノールとプラセボに比較して、5種類のすべての各運動負荷試験において有意な運動能力の改善が認められた。また、臨床症候と運動能力とを同時に反映する体重測定評価においても、TEI-6720・Y-700・FYX-051の3剤は等しくアロプリノールとプラセボに比較して、有意な体重減少抑制効果を確認できた。病理組織学的解析においては、TEI-6720・Y-700・FYX-051の3剤は、アロプリノールとプラセボに比較して、有意な脊髄運動神経細胞死抑制効果を証明できた。さらに、正常マウスのみならずALSマウスにおいてもこれらの3剤は容量依存性に特記すべき副作用を示さないことも確認された。当該研究の目的は、神経難病の象徴である筋萎縮性側索硬化症(ALS)に対するプリン非類似体キサンチン酸化還元酵素(XOR)阻害剤による新規治療薬の開発への道を開くことである。当該研究に関しては、ALSの新規治療法の開発は、国民の医療および福祉の向上に直接結びつき、期待される社会的貢献度は大きいものと考えられる。プリン非類似体XOR阻害剤によるALSの神経変性に対する有効性の確認とその分子病理学的機序が明らかになれば、ALSの新規治療法の開発へ道を開くことになり、その波及的効果は極めて大きい。上記の目的・意義に照らし合わせて、本年度の成果に関しては、プリン非類似体XOR阻害剤のALS新規治療薬としての有効性を、ALSマウスの臨床症候学的解析において証明できた。即ち、プリン非類似体XOR阻害剤であるTEI-6720・Y-700・FYX-051の構造式の異なる3種類の化合物でのALS進行の抑制を証明した。同じXOR阻害剤であるアロプリノール(プリン類似体XOR阻害剤:痛風治療薬)や、これらのXOR阻害剤の溶剤であるメチルセルロースをプラセボとした化合物ではALS進行の抑制は認めなかった。結果として、プリン非類似体XOR阻害剤であるTEI-6720・Y-700・FYX-051の構造式の異なる3種類の化合物でのALS進行の抑制の証明は、プリン非類似体XOR阻害剤によるALS新規治療薬の開発への道を開く第一段階となり得た。当該研究の目的は、治療法のない神経難病の象徴である筋萎縮性側索硬化症(ALS)に対するプリン非類似体キサンチン酸化還元酵素(XOR)阻害剤による新規治療薬の開発への道を開くことである。当該基盤研究によって、プリン非類似体キサンチン酸化還元酵素(XOR)阻害剤は、ALSモデルにおいて、臨床症候学的、病理組織学的にALSに対する有効性を示した。最終年度では、病悩後期の時点での脊髄前角細胞数は、プリン非類似体XOR阻害剤投与群ではプラセボ群と比較して有意に多かった。また、プリン非類似体XOR阻害剤投与群ではプリン類似体XOR阻害剤投与群と比較して脊髄前角細胞数は有意に多かった。更に脊髄における変異SOD1凝集封入体の検索から、プリン非類似体XOR阻害剤投与群では、他の2群と比較して、変異SOD1凝集封入体数の有意な減少が示された。

プリン非類似体XOR阻害剤投与群においては、脊髄前角細胞を含む運動神経細胞死の有意な抑制効果とSOD1凝集封入体形成の有意な抑制効果を示した。脊髄におけるアポトーシス関連酵素の免疫組織化学的検索から、プリン非類似体XOR阻害剤投与群では他の2群と比較して、アポトーシス関連酵素の発現の低下が確認された。重大な副作用は確認されなかった。当該基盤研究の成果はALS新規治療薬としての臨床研究への道を開く第一歩となった。神経病理学ALS新規治療薬としてのプリン非類似体XOR阻害薬であるTEI-6720・Y-700・FYX-051の構造式の異なる3種類の化合物とプリン類似体XOR阻害薬であるアロプリノール及びプラセボの5種類の薬剤を使用して、体重測定解析を実施した。プリン非類似体XOR阻害薬であるTEI-6720・Y-700・FYX-051投与群では、プリン類似体XOR阻害薬であるアロプリノール及びプラセボ投与群と比較して有意な体重減少抑制効果が認められた。5種類の異なる運動負荷試験(伸展反射試験・傾斜面角度試験・フットプリント試験・ロタロッド試験・ビームバランス試験)では、プリン非類似体XOR阻害薬であるTEI-6720・Y-700・FYX-051投与群では、アロプリノール及びプラセボ投与群と比較して運動能力の有意な改善を認めた。マウス脊髄の残存脊髄前角細胞の病理組織学的定量的解析結果の比較において、プリン非類似体XOR阻害薬であるTEI-6720・Y-700・FYX-051投与群は、アロプリノール及びプラセボ投与群に比較して、有意な脊髄前角細胞死抑制効果を認めた。正常マウスのみならずALSマウスにおいて、これら治療薬の用量依存性の副作用の発現を検討したところ、症候学的及び病理組織学的にも副作用はみられないことが確認された。筋萎縮性側索硬化症(ALS)治療薬として、プリン非類似体XOR阻害剤であるTEI-6720・Y-700・FYX-051の構造式の異なる3種類の化合物を使用した。同じXOR阻害剤であるアロプリノール(プリン類似体XOR阻害剤:痛風治療薬)を加え、4剤のXOR阻害剤の溶剤であるメチルセルロースをプラセボとした。上述の5種類の化合物を、ALSモデル動物のなかで最も治療抵抗性であるG93A点変異のヒト変異SOD1遺伝子を25コピー数過剰発現させたトランスジェニックマウス(G1H-G93Aマウス)に連日経口的に投与した。各実験群における病悩期間と生存期間を解析し、同時に、ALSの臨床症状を経時的に定量解析した(ステージ(St)1=俊敏性の欠如。St2=一側の後肢不完全麻痺を呈するが前肢は正常。St3=両側後肢高度麻痺を呈するが前肢は正常。St4=前肢不完全麻痺と両側後肢高度麻痺を呈する。St5=高度四肢麻痺・瀕死状態)。結果として、3種類のプリン非類似体XOR阻害剤(TEI-6720・Y-700・FYX-051)において、プラセボに比較して有意な病悩期間と生存期間の延長を認めた。また、臨床症候学的定量解析の結果は、プリン非類似体XOR阻害剤3剤は等しく、プラセボに比較してSt1からSt4の各ステージにおける臨床症状の有意な改善を認めた。しかし、アロプリノール(痛風治療薬)実験群では、病悩期間・生存期間及び臨床症候学的定量解析のSt1からSt5のすべてのステージにおいて、プラセボと同じであり、無効であった。
透析患者に認められる腹膜中皮細胞障害物質に関する研究

交付申請書に記載した研究実施計画に基いて実験をおこなった。1.腹膜中皮細胞の培養系の確立カテーテル挿入時にヒトの腹膜採取を試みたが、十分な面積の壁側腹膜は採取できなかった。壁側腹膜を大きく採取すると腹壁ヘルニアの合併頻度が増加する事が予測されたため以後行わず、また臓側腹膜は開腹術に至る原因疾患が様々で同一条件の腹膜とは言い難くヒト腹膜の採取は中止せざるを得なかった。よって腹膜中皮細胞はラットより採取した。ラットの壁側腹膜を腹壁と一魂にして採取した。腹膜中皮細胞の分離には当初、申請書に記載した0.05%Tripsin-0.02%EDTAを使用したが線維芽細胞の混入が非常に多く認められたためcollagenaseに変更した。37°C45分のincubate後、表面を軽く擦過し、腹膜中皮細胞を分離した。培養液もDMEMに変更し、10%FCSを加え培養した。従来の報告から、敷石状の形態を示し抗サイトケラチン抗体陽性,FactorVIII陰性のものを腹膜中皮細胞と同定した。約10日から14日で継代可能となり、2継代目の細胞を1cell/wellとなるようにして96wellの培養容器におき、クローン化した。実験には3継代目を使用した。2.ホモシステインの腹膜中皮細胞に対する細胞毒性の検討交付申請書に記載した研究実施計画に基いて実験をおこなった。2.ホモシステインの腹膜中皮細胞に対する細胞毒性の検討
自己組織化と配位子設計に基づく強誘電的キラルスイッチング

本研究では強誘電的キラリティースイッチの実証を目標に研究に取り組んできた。強誘電的キラリティースイッチとは、強誘電性、すなわち自発分極の反転に伴い分子のキラリティーが反転するような系を指す。このような系の実現にはキラリティーが反転すると分子の双極子モーメントが反転するような系を利用する必要がある。本研究では2価の14族の金属イオンを配位したフタロシアニンを用いることで、この目標に挑戦した。フタロシアニンは平面構造を取るが、2価の14族のイオンはフタロシアニン平面から飛び出るように配位することが知られている。そのため、Pb(II)フタロシアニンなどはシャトルコック構造を取る。プロキラルなフタロシアニンにこれらのイオンを配位するとキラルになり、このイオンがフタロシアニン平面を通り抜けると双極子モーメントが反転すると同時にキラリティーも反転することになる。これまでSn(II)フタロシアニンにおいて、STMで観察しながら高電界を印加するとSn(II)がフタロシアニン平面を通り抜けると報告されいてるが、薄膜などのバルク状態でこれらのイオンが通り抜けることを実証した例は存在しない。本系ではキラルなフタロシアニンを用いることで、強誘電的キラリティースイッチを実証するとともに、2価の14族の金属イオンがフタロシアニン平面を通り抜けることをキラリティーを利用することで証明することも目標とした。これまで標的となる分子の合成ならびにキラルなフタロシアニンの光学分割に成功している。現在CD測定などを用いてキラリティーの反転が起こるかどうかを調べている。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。我々が知る限り分子のキラリティーと強誘電性を同期することに成功した例は存在しない。現在CD測定などを用いてキラリティーの反転が起こるかどうかを調べている本研究では当初キラルなSn(II)フタロシアニンの合成に挑戦したが、Sn(II)が酸化されSn(IV)になってしまうなどの問題に苦労していた。そこで反転しにくいが合成しやすいPb(II)フタロシアニンに切り替えた結果、キラルなフタロシアニンの合成に成功した。現在このPb(II)

フタロシアニンのキラリティーが反転するかをCD測定を用い評価しているが、概ね順調である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。合成・単離したキラルなPb(II)フタロシアニンを用いてPb(II)がフタロシアニン平面を通り抜けるかどうかを調べる。温度を最適化するだけでなく、フタロシアニンが存在する環境(ポリマーマトリックスに分散するなど)など振ることで、まずは熱的に通り抜け実現を目指す。熱的な通り抜けが実証されれば電場を印加し、強誘電的にキラリティーをスイッチできるか調べる平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
繊毛病に対するビタミンAの治療効果の検証および治療効果促進の試み

ネフロン癆(NPH)や多発性嚢胞腎症(PKD)は、繊毛に関連する遺伝子の変異に伴うタンパク質の機能異常が原因で発症するため、繊毛病と呼ばれる。申請者は繊毛病の特徴である嚢胞形成にビタミンAの代謝産物である9-cis retinoic acid(9cRA)をリガンドとするretinoid X receptorが関与しているという知見を得ている。そこで、繊毛病に対する9cRAの病態抑制効果を細胞およびモデル動物を用いて検証した。その結果、繊毛病にのみ効果を示す9cRAの至適濃度範囲が狭いこと、一定量以上の摂取は病態が悪化する可能性があることを示唆した。繊毛病は繊毛の異常が原因で発症する病気であり、多数の腎嚢胞を有し、最終的には腎不全を引き起こすネフロン癆(NPHP)や多発性嚢胞腎症(PKD)が主なものとしてあげられる。申請者らは、NPHPモデル動物Cyラットの初期嚢胞腎を用いた遺伝子発現の網羅的解析により、リガンド依存的核内受容体retinoid X receptor(RXR)が嚢胞形成に関与することを示唆した。また、RXRのリガンドである9-cis retinoic acid(9cRA)は、ヒトPKD不死化細胞に対して増殖抑制効果を示した。9cRAはビタミンAの代謝産物であるため、これらの知見は栄養学的に繊毛病の病態を抑制できることを示唆している。そこで、ビタミンAを中心とした栄養素を用いて繊毛病の病態抑制効果を検証することとした。9cRAによるヒトPKD不死化細胞の増殖抑制効率は約9%と低い。また、ビタミンAに含まれる9cRAも少量である。ビタミンAのみでは繊毛病に対して病態抑制効果を示さない可能性があるため、ビタミンAと併用できる栄養素の探索を行った。繊毛病に対する病態抑制効果が報告されているビタミンK3(人体に害を及ぼさないと考えられる低濃度)、癌細胞に対する病態抑制効果およびビタミンAとの相乗抑制効果が報告されているビタミンK2、ビタミンKの仲間であるビタミンK1についてヒトPKD不死化細胞の増殖抑制効果、ビタミンAとの相乗抑制効果を検証したが、いずれも効果を示さなかった。ビタミンAの投与実験では、ヒトPKDの責任遺伝子PKD1とオーソロガスな遺伝子をコンディショナルノックアウト(CKO)したPKD1 CKOマウスを使用する予定である。本マウスは、病態誘発剤を投与後病態を発症するが、申請者らの解析では、肝臓には嚢胞が多数形成されるが、腎臓にはほとんど嚢胞が形成されなかった。そのため、病態誘発条件を検討する必要がある。繊毛病は遺伝病であるため、根本的な治療は難しい。そこで、本研究は長期的な視野に立ち、栄養学的に繊毛病の病態進行を抑制することを目的としている。申請者らの研究成果と他の研究者らによる今までの報告により、繊毛病に対してビタミンAとビタミンKの相乗抑制効果が期待されたが、そのような効果は示されなかった。繊毛病のモデル動物の責任遺伝子は、繊毛に関連するタンパク質を発現するが、そのタンパク質の機能が様々なため、病態や発症機序が微妙に異なる。その中で、投与実験に使用予定であるPKD1 CKOマウスは、ヒトPKDの責任遺伝子であるPKD1のオーソロガスな遺伝子をコンディショナルノックアウトしたマウスであり、ヒトPKDに対する薬剤の治療効果を検討する上で最も適したモデル動物の1つである。このマウスは、病態誘発剤の投与時期により病態進行速度が変わることが報告されている。そこで、病態誘発剤を生後1週齢と5週齢で投与し、病態進行速度が速いマウスと遅いマウスを作成した。しかしながら、どちらのマウスも腎臓にはほとんど病態を示さなかった。PKD1 CKOマウスの病態には、病態誘発剤の投与時期だけでなく、環境要因が関与していることも報告されており、病態誘発条件を再度検討する必要がある。上記の結果を踏まえ、次年度では、ビタミンAの単独使用による繊毛病の病態抑制効果の検証を行うこととする。また、投与動物はNPHPのモデル動物であるpcyマウスを用いることにする。多発性嚢胞腎症(PKD)やネフロン癆(NPHP)など腎臓に多数の嚢胞ができる疾患の原因として、繊毛の異常があげられる。そのため、それらの疾患は総称して繊毛病と呼ばれている。申請者らは、今までの研究により複数のNPHPモデル動物およびPKD不死化細胞において、嚢胞形成にretinoid X receptor (RXR)が関与していること、RXRがリン酸化されていること、PKD不死化細胞において、RXRのリガンドであり、ビタミンAの代謝産物である9-cis retinoic acid(9cRA)が細胞増殖を抑制することを新知見として得ている。繊毛病は遺伝病であるため、その治療には長期的な視野に立つ必要がある。そこで、申請者らは上記知見を基に、ビタミンAによるPKDの栄養学的治療の検証を行った。NPHPモデル動物に4週齢から20週齢まで、一般飼育飼料(CONT)と一般飼育飼料の3倍量のビタミンAを添加した飼料(VA3)をそれぞれ与え、病態比較を行った。しかしながら、CONTとVA3において、腎臓の病態指標になる腎重量/体重比および血清尿素窒素量に有為な差は見られなかった。複数のNPHPモデル動物およびPKD不死化細胞において、RXRの関与が示唆されていることから、繊毛病においてRXRは重要な役割を担っていると考えられる。ビタミンAに含まれる9cRAは微量であり、RXRに対する作用効果は低いと考えられる。

そのため、NPHPの病態抑制に効果を示さなかった可能性がある。そこで、RXRのリガンドではなく、より強く作用するRXRのアゴニストに繊毛病に対する治療効果を期待する。ネフロン癆(NPH)や多発性嚢胞腎症(PKD)は、繊毛に関連する遺伝子の変異に伴うタンパク質の機能異常が原因で発症するため、繊毛病と呼ばれる。申請者は繊毛病の特徴である嚢胞形成にビタミンAの代謝産物である9-cis retinoic acid(9cRA)をリガンドとするretinoid X receptorが関与しているという知見を得ている。そこで、繊毛病に対する9cRAの病態抑制効果を細胞およびモデル動物を用いて検証した。その結果、繊毛病にのみ効果を示す9cRAの至適濃度範囲が狭いこと、一定量以上の摂取は病態が悪化する可能性があることを示唆した。ヒトPKDでは、遠位尿細管から拡張すると考えられている。そこで、ビタミンAとその他の栄養素との細胞増殖に対する相乗抑制効果の検証は、遠位尿細管由来のヒトPKD不死化細胞を用いて行った。しかしながら、それらの効果は細胞依存的な可能性があるため、近位尿細管由来のヒトPKD不死化細胞を用いて同様の実験を行う。ビタミンAと相乗抑制効果を示す栄養素が見つからない場合は、ビタミンA単独使用による繊毛病に対する病態抑制効果を検証する。しかしながら、細胞増殖抑制効果を示す9cRAのビタミンA中の含有量は少ないため、ビタミンAではなく9cRAを投与する。投与動物は、病態の進行速度が比較的緩やかであるNPHPモデル動物のpcyマウスを用いる。4週齢から20週齢まで9cRAを投与後、病態の指標である腎体重比、嚢胞面積、線維化領域、血清尿素窒素量の解析を行う。PKD1 CKOマウスは病態誘発条件を再検討する必要がある。病態誘発後、病態とRXRの関連性について解析する。その後、可能であれば投与実験に用いる。分子生物学本年度は、ヒトPKD不死化細胞を用いてビタミンAとビタミンKを始めとする栄養素との相乗抑制効果の検証、およびPKD1 CKOの病態とRXRの関連性を検証後、NPHPモデル動物であるpcyマウスおよびPKDモデル動物であるPKD1 CKOマウスにビタミンAおよびビタミンKの単独および併用投与を行い、繊毛病に対する病態抑制効果を検証する予定であった。しかしながら、ビタミンAと相乗抑制効果を示す栄養素が見つからず、また、PKD1 CKOマウスの腎臓に病態が誘発されなかったため、本年度予定していた動物への投与実験が行えなかった。そのため、動物の飼育費用、投与薬剤費などが次年度に繰り越された。次年度は、近位尿細管由来のヒトPKD細胞を用いて、ビタミンAやビタミンKを始めとする栄養素の細胞増殖抑制効果を検証する。PKD1 CKOマウスは投与時期だけでなく、投与濃度などの検証を行い、病態誘発条件を確定させる。9cRA単独でも弱いながら細胞増殖抑制効果が示されているため、NPHPのモデル動物であるpcyマウスを用いて、9cRAによる病態抑制効果の検証を行う。
無反り薄型基板創成技術の基礎研究

薄型基板の反りは平坦性を劣化させるため,反りを除去する加工が必要である.本研究の目的は,石英ガラス基板を対象にした無反り基板創成技術の確立である.従来のチャックでは基板を固定するときに必ず変形し,取り外し時に変形が復元するので反りの除去が困難であった.そこで,17°Cで凝固する冷凍液の凝固固着力を利用して基板を変形させずに固定する手法を確立した.新技術として,冷凍ピンチャック,霧状での冷凍液塗布,ピン間冷却水が挙げられる.実験により,100μm以上反った基板を凝固時にほぼ変形なしに固定できること,凝固固着力は研磨に耐えうることを明らかにした.よって,無反り基板創成の基盤技術確立が達成された.(1)凝固冷凍液冷却系統の改良:試作した実用型冷凍ピンチャックでは,ピン上の凝固冷凍液の引張り及びせん断に対する強度を維持するために,冷却水を凝固冷凍液周りに供給し低温を維持する.しかし,冷却水排出が大気開放型のためにチャック全面への冷却水均一分布が難しいこと,および冷却水の供給と排出をチャックの回転を考慮して平衡させる必要があることを明らかにした.また,冷却水を使い捨てにする問題もあることから,これらに対処するために,冷却水を循環させる機構を採用し,新冷凍ピンチャックの設計に反映させた.(2)冷凍ピンチャックのピン配置の再検討:試作した実用型冷凍ピンチャックはピンピッチを2mmであり,直径200mmの研磨パッドを用いた研磨圧5kPaでの研磨が可能であることを明らかにした.新冷凍ピンチャックでは,研磨圧10kPa以上の研磨を可能にするとともに,真空ピンチャックの機能をもたせ,さらに冷凍液塗布効率(ピン上への塗布量/冷凍液使用量)を上げるため,1mmピッチ,ピン直径0.6mmの設計とした.(3)チャック冷却水循環機構の安定化:試作した実用型冷凍ピンチャックは冷却水のチャック冷却用経路と凝固冷凍液冷却用経路が1系統であるが,それぞれ独立して制御する必要があることを明らかにした.新冷凍ピンチャックでは2系統とし,チャックの冷却効果を一定にすること,ピン周りへの冷却水量を微調整可能にすること,を実現する設計とした.(4)ピン上への冷凍液均一塗布:揺動塗布法によるピン上への塗布量の均一性を向上させるため,冷凍液を霧化する回転霧化式ノズルについて,ノズルからの冷凍液の噴霧量分布特性を明らかにした.薄型基板の反りは平坦性を劣化させるため,反りを除去する加工が必要である.本研究の目的は,石英ガラス基板を対象にした無反り基板創成技術の確立である.従来のチャックでは基板を固定するときに必ず変形し,取り外し時に変形が復元するので反りの除去が困難であった.そこで,17°Cで凝固する冷凍液の凝固固着力を利用して基板を変形させずに固定する手法を確立した.新技術として,冷凍ピンチャック,霧状での冷凍液塗布,ピン間冷却水が挙げられる.実験により,100μm以上反った基板を凝固時にほぼ変形なしに固定できること,凝固固着力は研磨に耐えうることを明らかにした.よって,無反り基板創成の基盤技術確立が達成された.(1)冷凍液の大流量霧化技術の検討について,超音波式よりも大幅に霧化量を増大可能な回転霧化式ノズルを採用した.冷凍液は蒸発するために短時間で塗布を完了する必要があり,回転霧化式ノズルは,φ300mmのエリアを塗布するのに十分な量の霧状の冷凍液を1min程度で生成する能力があり,本研究の仕様を十分に満たすことを確認した.また,本霧化法は霧サイズや噴射範囲を調整できるので,霧サイズが大きく,噴射エリアが広い最適な噴射条件での塗布が可能となった.(2)大面積の多数の極小ピン上に冷凍液を均一塗布するシステムの開発について,回転霧化式ノズルを用いた塗布システムを構築し,φ300mmの冷凍ピンチャックへの均一塗布を実現した.ノズルの噴射分布は正規分布のようになっており,均一に塗布するために,塗布対象である冷凍ピンチャックを揺動させてその速度を制御することにより塗布量を均一化する方法を開発した.これにより塗布エリアほぼ全面のピン上に高さ約150μmの冷凍液の液滴を形成することを可能にした.(3)φ300mm試料を用いた凝固固着実験による無変形保持特性とせん断剥離強さの評価について,(2)で構築したシステムを用いて実験用ピンチャックに冷凍液塗布を行い,チャック冷却によりφ300mmの石英ウエハを凝固固着保持し,保持前後の変形量を測定した.結果,目標の±0.3μmに対して±1μmとなった.ウエハ載置時に冷凍液の表面張力が主な変形要因であることが明らかとなった.(4)高平坦化研磨装置搭載用の実用型冷凍ピンチャックの設計と製作について,チャック内部のクーラント流路によって冷却する研磨用冷凍ピンチャックを設計・製作した.構築したシステムによりチャック全体を5°C以下に冷却することが可能となり,φ300mmの石英ウエハを凝固保持して研磨可能であることを実証した.(1)改良型冷凍ピンチャックの冷却特性:試作冷凍ピンチャックに対して,基板はく離強度向上のためにピンピッチを2mmから1mmに縮小,および冷却特性向上のための冷却液配管の2系統化,ピン間冷却液供給流量の調整の高精度化を行った改良型冷凍ピンチャックを設計,製作した.

基板保持の基礎実験により,ピンピッチ1mmにおいても塗布条件の最適化によりピン間に冷凍液が溜まりすぎることなくピン上に均一な液滴を形成でき,試作チャックに対してはく離強さを約4倍に向上させた基板保持を実現した.これにより,試作チャックでは困難であった10kPa以上の研磨圧に耐え得る加工の見通しを得た.(2)冷凍液塗布条件の最適化:冷凍液を霧化,上方から低速で堆積,およびチャックを回転させる方法により,冷凍ピンチャック全面に均一に液滴を形成することを可能にした.霧化装置には回転霧化式を用い,タービン回転数,ノズル設置位置,塗布時間などに最適値があることを明らかにした.(3)形成冷凍液の評価方法の確立:φ300mmの冷凍ピンチャックに6万本以上あるピン上に形成する液滴については,多数であることと冷凍液の蒸発のために塗布状態の均一性について正確に評価する方法がなかった.そこで,微少な液滴の形状とサイズと液滴形成状態を観察する測定システムを構築した.本システムは,高倍率レンズを取り付けた高速度カメラにより液滴を連続撮影して画像処理する方式であり,半径方向のピン146本を5μmの精度で短時間に測定することを可能にした.(4)基板保持時の表面張力の影響:冷凍液をチャック全面に塗布する場合と比較して,本手法は基板をピン上の冷凍液で支えることにより表面張力による基板変形を抑制するが,ピンと基板裏面に生じる冷凍液の表面張力による引張力とそれによる基板の変形量について明らかにした.精密加工試作冷凍ピンチャックの実験結果を踏まえて新冷凍ピンチャックを設計したが,その新冷凍ピンチャックの購入手続きに時間がかかり平成26年9月納入予定となった.そのため,予定していた新チャックによる保持特性の評価および無反りウエハの創成実験が未遂行であり,研究の達成度は遅れている.本年度は,大型サイズの薄型基板を冷凍ピンチャックの保持原理で凝固保持するための要素技術について開発を行った.(1)本方式のキーテクノロジーである冷凍液の霧化方法と塗布方法について,回転霧化式ノズルと揺動塗布方法による塗布システムを構築し,φ300mmのピンチャックのピン上に冷凍液を短時間で均一に塗布することを可能にした.本塗布システムを用いて反り量の異なるφ300mm石英基板を用いた凝固保持実験を行い,変形特性を明らかにした.従来型冷凍チャック方式と比較して冷凍ピンチャックによる変形量は1/10以下を達成する.しかし,目標の±0.3μm以下は表面張力の影響で達成が難しいことがわかった.(2)本チャックシステムを研磨で使用するために,冷却機構を備えた研磨用φ300mm冷凍ピンチャックを設計,製作した.本チャックを研磨機に搭載し,各種特性を評価した.冷却特性では,冷凍液が十分な固着強度を得る5°Cにチャック全体を一様に冷却可能なことを実証した.保持特性については,研磨機上でも基礎実験と同様の変形特性が得られることを明らかにした.(3)研究計画外で,研磨時の熱や摩擦力による基板はく離を防ぐために,凝固冷凍液の冷却能力を高める新機構を冷凍ピンチャック設計に加えた.これはピン間をクーラントで満たす機構であり,通常の凝固固着では研磨開始から数分で基板はく離を起こすが,本機構により,30min以上の実用的な研磨時間をはく離せずに基板保持することを可能にした.(4)本チャックシステム使用した場合の最適加工条件の検討および高平坦研磨,最終目標である無反り薄型基板の創成実験は未実施である.(1)新冷凍ピンチャックを用いた基板
核酸の構造と機能の有機化学的展開

本研究グル-プは来年度発足予定の重点領域研究「核酸の構造と機能の有機化学的展開」に向けて準備するために種々会合を開き,方針を決定した。東京で計4回の会合をもち,重点領域研究が円滑に逐行できるように,各分担課題をもつ4班のそれぞれの今後行うべき研究内容について討議した。その結果第1班の特異な構造をもつRNAの化学合成に関するグル-プは現在最っも注目を集めているmRNAの51'末端部位に存在するキャップ構造をもつRNAフラグメントや2'ー5'結合をもつ特殊なRNAなどの新しい合成法の開発を重視し,かつ大量に核酸が合成できるような工夫を積極的に考案していくことで合意した。第2班の機能の創生を目指すオリゴヌクレオチドの化学合成に関するグル-プはとくに核酸だけがもち得る水素結合能を活かし,これを足掛かりに高次構造を制御し,核酸分子に機能性を付与することを中心のテ-マとすることにした。とくに、RNA酵素として脚光を浴びているリボザイムの新しい触媒活性発現に重点をおくことに決めた。第3班の特異な構造をもつヌクレオシドの化学合成と反応に関するグル-プは従来のランダムスクリ-ニング的な創薬の開発ではなく,核酸の分子論的な解析を基礎に生理活性発現できる核酸誘導体の合成研究に主眼を置くことにした。第4班の機能の創生を目指すヌクレオシドの化学合成に関するグル-プは核酸代謝に係わる機構に立脚し,特異的に核酸合成系を制御できる機能性ヌクレオシドの創生を目的とすることにした。これら4班はお互いにきわめて関係が深いため,今後重点領域研究遂行の際は十分に相互の情報の交換や研究協力を積極的にしていくことを確認した。以上のような観点に立ち,本研究グル-プは下準備として重点領域研究で行う予定の研究について協議し,今後の計画について詳しく検討した。
慢性神経牽引刺激により生ずる神経易損性とシビレ・痛みに関する研究

本研究の目的は、臨床的に腕神経叢の引き抜き損傷に至らないような弱い牽引刺激によりシビレや痛みが生じる神経易損性の原因を実験的に解明することにあった。動物実験より腕神経叢は、近傍に可動性の大きい肩甲帯が存在し、さらに周囲組織は正中神経と比べ粗な結合組織が豊富であることにより、上肢の牽引により他の末梢神経よりも大きく滑走することが分かった。又、神経内血流は、神経上膜下組織の血流が神経束内血流に比べて有意に大きく減少することが確認された。この現象は負荷の解除すると可逆的な反応であった。腕神経叢の牽引時におけるSEP,MEPの潜時変化は、従来の報告よりも軽微な牽引負荷で若干の伝導障害を引き起こすような変化が生じ、しかも短時間では回復しない程度に障害された。軸索流については、延び率と軸索流の変化を測定するため坐骨神経を用いたが、牽引負荷により軸索流の減少が確認された。又、形態的には、急性期における神経束内のaxon、myelinに明らかな異常は認められなかったが、間歇的に腕神経叢に2週間の牽引を繰り返すと腕神経叢の神経上膜下組織に瘢痕、癒着及び軽度の炎症が出現した。以上より、上肢が牽引を受けると、腕神経叢は容易に伸張し、血流低下による虚血を生じやすく、電位的潜時は延長する。またこれら微小血行動態の変化は軸索流の減少にも影響する。血流、電位の減少は、機能的には可逆的で変化あるが、形態的には慢性的に刺激を受け続けると同部の神経内のaxon,myelinの変化よりもむしろ神経上膜組織に変化が生じやすと考えられた。これらの変化がTriggerとなり、痛みやシビレを生じさせる要因となることが考えられた。肩・肩甲帯関節は、他四肢関節にくらべ牽引の刺激を受け易く、それに伴うシビレ・痛みが出現する。我々は、上肢の牽引刺激による神経への影響について検討を加えた。動物モデルとしてRatの橈骨尺骨末端に鋼線牽引を刺入し側方外転80度にて牽引した。これらにより、肉眼的に、腕神経叢造影においても正中神経が直線的に伸びているのが確認された。同モデルは、手術侵襲が極めて少なく、神経周囲に影響を与えず、頻回刺激が可能で筋肉や、靭帯の保護下にあるモデルとして生理的に近い動物モデルと考えている。鋼線刺入部より荷重負荷(350gのRatに0gから600gまで負荷)を加えると正中神経の伸び率は、直線的に負の相関が見られた。神経周囲の血流変化について吸入式水素クリアランスを用いて測定した。牽引刺激下において神経上膜下組織は、荷重により直線的に減少がみられたが、神経内組織血流は35%の減少にとどまり、神経上膜下組織の血流減少率よりも神経内組織の血流減少率は緩やかであった。これは、脊髄からのinter neural vesselからの恒常性の維持作用が考えられ、上肢の牽刺激に対して血管の二重支配により血流の保持機構が働くことが予想された。したがって、これら虚血変化による症状の誘発症状の他になんらかのfactorが存在すると考え、現在軸索流の変動を橈側手根屈筋内にHRPを注入し脊髄前角細胞にて陽性細胞数の計測により検討中である。引き抜き損傷の生じない程度の弱い上肢の牽引が加わる際の痛みやシビレが出現する病因を腕神経叢の滑走、血流、組織、神経成長因子(NGF)、軸索流の点で検討中である。腕神経叢では他の上肢の神経よりも大きく滑走した。

又、水素クリアランスを用いた定量的血流の結果では、早期の軽微な牽引刺激により腕神経叢の微小循環系であるExtrinsic systemに急激な低下が生じ、Extrinsic systemとIntrinsic systemの血流にアンバランスが出現した。一方、正中神経ではExtrinsic systemとIntrinsic systemの血流にアンバランスは見られなかった。これらは腕神経叢におけるExtrinsic systemとIntrinsic systemの現象は、神経が一律に牽引されないことによって伸びの少ない部分よりIntrinsic systemへの血流保持のための補給がなされたと考えられ、微小循環のExtrinsicsystemとIntrinsic systemの間で血流維持の為の相互の作用が働いたものと考えられた。又、血流の大きく減少した腕神経叢のExtrinsic systemの周囲組織では慢性刺激において軽度の肉芽組織の炎症が認められ、これが癒着として作用し神経のスムースな滑走を阻害することが考えられた。これらより腕神経叢では牽引刺激に対して腕神経叢の微小循環の点でExtrinsicsystemは弱く破綻を来たしやすく、この破綻が痛みやシビレ症状の出現要因となることが示唆された。NGFや軸索流は現段階ではパイロットの段階であるが、牽引刺激では機械的圧迫とは異なる所見がある。