hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
神経系における活性イオウ分子種によるレドックスシグナル制御機構

システインパースルフイドなどの"活性イオウ分子種"は、活性酸素、レドックスシグナルを制御する分子種として注目されているが、神経系においての知見はほとんどない。本申請研究では、神経系における活性イオウ分子の代謝、レドックスシグナル制御機構を解明し、さらに神経変性疾患モデルを用いて発症メカニズムとの関連を明らかにすることを目的としている。活性イオウメタボロミクス解析法を改良し、生体内における活性イオウ分子種の代謝経路を解析した。一連の研究で、生体内におけるシステインパーサルファイドの生合成を担う酵素としてシステイニルtRNA合成酵素を同定し、さらに哺乳動物のミトコンドリアで活性イオウ分子種を電子受容体とするイオウ呼吸が存在することを明らかにした(Nat. Commun.,2017)。神経変性の細胞モデル実験として、ラット小脳ニューロンを用いてメチル水銀毒性の分子メカニズムを解析した。メチル水銀は、レドックスシグナル二次分子である8-ニトロ-cGMPの産生を促進すること、8-ニトロ-cGMPが低分子GTP結合タンパク質H-Rasを活性化し、H-Ras/MAPK/細胞死シグナルを活性化することを明らかにした。また、メチル水銀は、活性イオウ分子種を枯渇させ、8-ニトロ-cGMPを介した毒性シグナルを増強していること、外因性の活性イオウドナーが毒性を軽減することを明らかにした(Chem. Res. Toxicol.,2017)。さらに、アルツハイマー病の原因物質であるアミロイドベータペプチドによる細胞毒性モデルにおいて、アミロイドベータ処理により細胞内活性イオウ分子種レベルが減少すること、外因性の活性イオウ分子ドナーがアミロイドベータ毒性を軽減することを明らかにした(第17回日本NO学会学術集会、投稿準備中)。また、新規の活性イオウ分子種解析用アルキル化剤の合成に成功した。研究計画として平成29年度以降は、1神経細胞特異的遺伝子ノックダウン-レスキュー実験、2アミロイドベータを用いた神経毒性試験、3アルツハイマー病モデルマウスを用いた解析を予定していた。1に関しては、試薬購入後、予備的検討を行っていたが、生体内における活性イオウ分子種の代謝経路を解析する過程で、活性イオウ分子代謝に重要な遺伝子を同定し、遺伝子改変マウス(活性イオウ代謝異常マウス)の作製に成功した(Nat. Commun.,2017)ので、この活性イオウ代謝異常マウスを以後の「神経変性と活性イオウ分子の関連」の解析に用いる。2に関しては、細胞レベルで、アミロイドベータ処理により細胞内活性イオウ分子種レベルが減少すること、外因性の活性イオウ分子ドナーがアミロイドベータ毒性を軽減することを明らかにしている。3に関しては、Oddoら(Neuron, 2003)により作製されたプレセニリン1変異(PSEN1 M146V)、スウェーデン型アミロイドベータ前駆
高速中性粒子の観測データ解析による非磁化惑星超高層大気と太陽風の相互作用解明

本研究においては火星超高層大気がどのように太陽風中の急激な構造の変化に対して応答するのかを中心に研究を行なった。利用したデータは近年、観測、解析手法が確立されてきている高速中性粒子(ENA)である。このデータはヨーロッパの火星探査機Mars Expressに搭載されたASPERA-3によって取得されたもので、そのデータ利用のため、ASPERA-3のPIチームに3ヶ月滞在したことを付記しておく。ENAを使った火星超高層大気と太陽風との相互作用についての初期解析結果から、火星においては太陽風直下点付近からジェット状にENAが放出されていることが観測されていたが、このジェットが非常に急激に減少するイベントについて私は詳細な解析を行なった。その結果、ジェットが減少するほぼ同時刻に、太陽風プラズマが加熱され、磁場が強くなっていることが判明した。この状況は惑星間空間衝撃波(IPS)が通過したときに観測されるもので、ジェットの減少はこのIPSによって火星超高層大気が収縮することによって起こることを示唆している。つまり、火星超高層大気が太陽風の急激な変動に対して非常に早く応答することが初めて観測によって示された。また、このデータと簡単な応答モデルを比較検討を行なった結果、火星の超高層大気と太陽風との境界が波打っている、もしくは、その境界が太陽風の変動に対して弾性的な応答をしている、という特徴を同定することができた。どちらのメカニズムが起こっているかは今後の検討課題である.本研究においては火星超高層大気がどのように太陽風中の急激な構造の変化に対して応答するのかを中心に研究を行なった。どちらのメカニズムが起こっているかは今後の検討課題である.
脂肪組織由来多前駆細胞を用いる薬剤誘導心筋前駆細胞シートの臨床展開にむけた研究

我々は、脂肪組織から脂肪組織由来多系統前駆細胞(ADMPC)を見出し、低分子化合物ライブラリーから当該細胞に心筋マーカー発現を誘導する薬剤のスクリーニングに成功、ブタ慢性心筋梗塞モデルによる薬剤誘導心筋前駆細胞の有用性の検証を行った。体重30kgのブタを用い、薬剤のスクリーニングにhitしたスペルミンを用い、ADMPCより薬剤誘導心筋前駆細胞を誘導し、当該細胞を心筋梗塞領域に移植した。当該薬剤は強いカチオンであるため細胞の培養皿への接着を妨げ、薬剤誘導心筋前駆細胞をシート化することが困難を極めたが、薬剤誘導心筋前駆細胞シートを安定的に作製する条件を見出すことに成功した。本研究では心筋梗塞モデル動物を用い、薬剤誘導心筋前駆細胞シートの有効性を検証することを最終目標としている。そのため、平成24年度においては、薬剤誘導心筋前駆細胞シートの作製条件の検討を中心に行った。低分子化合物ライブラリーから、添加培養により心筋マーカーであるalpha-Cardiac actin、Myosin Light Chain、Cardiac troponin I、Myosin Heavy Chainのすべての発現を誘導する薬剤としてスクリーニングに成功した"polyamine"は、スペルミン、スペルミジン、プトレッシンを含む。平成24年度においては、それらポリアミンのうち、スペルミンが心筋指向細胞への誘導に最適であり、かつ薬事法42条基準への適合性の検討を要しない化成品であることが確認した。スペルミンのincubation timeとしては24時間±12時間が最適で、その濃度は血中濃度の約20倍である100μM、シート化条件としては、培地中で使用していたBSAがシート化を阻害している可能性が示され、ヒト献血由来アルブミンに変更することでシート化することに成功した。シート化した細胞は、nkx2.5の誘導のみならず、心筋構成タンパクの発現増強も認め、心筋指向細胞として移植に用いうることが明らかとなった。【1】ブタ慢性心筋梗塞モデルによる薬剤誘導心筋前駆細胞シートの有用性の検証ブタ(体重30kg)を用いて慢性心筋梗塞モデルを作成、全身麻酔下、本申請者らが開発した2回塞栓法にて心筋梗塞を作製し、4週間後に経胸壁心エコーにて前壁、中隔のasynergyを確認し、心駆出率(Ejection Fraction; EF)が35%以下の動物を慢性心筋梗塞モデルとして安定的に作出し、実験に供した。心臓超音波検査を用いて心収縮能、拡張能を評価し、当該細胞製剤のCIMを確認した。【2】安全性評価項目の策定First-in-Manにて臨床応用する際、それが臨床研究として平成22年厚生労働省告示第380号「ヒト幹細胞を用いる臨床研究に関する指針」に基づき行われる場合でも、薬事法に基づき行われる場合であっても、細胞・組織利用医薬品医療機器をヒトに投与・移植するにあたっては、その有用性(安全性・有効性)の基準として平成20年薬食発第0208003号通知、平成20年0912006号通知(平成12年12月16日医薬発第1314号通知別添2の改定通知)に準拠する必要がある。加えて、心筋シートとして移植される場合には、平成19年度次世代医療機器審査評価WG報告書に則る必要がある。心臓への再生医療機器の適用にあたっては平成19年度次世代医療機器審査評価WG報告書「心筋シート基準」に則り、【1】にて行った大動物実験でのデータを基盤とし、心筋シートとして特異的な安全性・有効性にかかる項目だてを行った。有効性を検証するため移植のモデル動物としてブタを選択した。なんとなれば、ブタの心臓の大きさはヒトとほぼ同じであるためである。慢性心筋梗塞作出法として、われわれが開発した2段階塞栓法を採用、梗塞4週間後に経胸壁心エコーにて前壁および中隔のakinesisを確認し、心駆出率35%以下の動物を実験に供した。薬剤誘導心筋前駆細胞の移植では、無移植群と比較して優位に心機能の改善を見ることができた。

本研究を臨床応用する際、再生医療安全確保法下で行われる臨床研究であっても、薬事法に基づく治験であったとしても、各種通知にのっとり安全性試験を実施する必要がある。PMDAの指導の下、まず原材料の生物由来原料基準適合性を確認し、ついで安全性試験を実施することとした。原材料に関しては、生物由来原料基準適合性について確認した対面助言戦確P31の帰結を採用することとした。なお、細胞シートであるため一般毒性試験は不要ではないかという見解を伝え、薬理試験のみの実施で治験が開始できるよう、対面助言の実施を計画している。26年度が最終年度であるため、記入しない。再生医療26年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は、数あるポリアミンの中でも、どの薬剤が最も適しているか、の検討、および選択された試薬を用いた培養でシート化させること、をもっとも大きな目的としていたが、いずれも検証することができた。重症心不全モデルブタを用いての有効性の検証が終了し、当該機序の解明が残されているだけである。安全性に関しても、不整評価が進展し、加えてコアバッテリー評価指標の組み立てに移行しており、十分に進捗かつ前倒しで進んでいると考える。当該細胞シートをもちいた小動物、大動物実験を通じ、有効性の検証とともに、前臨床試験として、有害事象の有無を検討しその安全性についても検討を行う。平成25年度までに成果として、当該細胞が重症心不全モデルブタの心機能を改善させることが明らかとなった。これら大動物実験でのデータを基盤とし、誘導心筋前駆細胞シートとして特異的な安全性・有効性にかかる項目だてを行う。これら項目は臨床試験が行われる際のプライマリーエンドポイント、セカンダリーエンドポイントの候補として、pivotal試験を行う前提として施行される探索型臨床研究の評価項目として採用するべき明示する。特に大動物でしか検討ができない催不整脈作用に関して注意深く検討する。特に催不整脈作用の観察にあっては、循環器系がコアバッテリーであることを勘案し、Lown分類による不整脈評価のみならず、心室性頻拍・頻脈の出現評価が重要である。24時間心電図を用い、3連発以上の心室性頻拍・頻脈が認められるか、認められる場合は頻度が投与前後、コントロール対照と比較して、統計的に有意差をもって増加しているかを検証する必要がある。有効性に関しては、その機序の解明が重要である。特に、in situ reprogrammingの機序の解明は、平成26年度に残された重要な検討課題である。動物実験を行うに際し、年度を分けて小規模に行うより、年度を合わせて規模を大きくすることで、一群のn数を増やし、より詳細な比較検討を行う。非臨床試験の実施にあたり、単年度で少ないN数で実施すると生物統計学的に好ましくないと判断されたため。最終年度に取りまとめてN数の大きい実験を行う。
戦後の「社会科世界史」の理論と実践が有する特質の解明

本研究の目的は、戦後において社会科教育としての世界史学習を追究してきた「社会科世界史」の特質を、その理論と実践に焦点を当てて、歴史的に解明することにある。具体的には、1949年実施開始から現在までの高校世界史教育の展開の中から、特に「社会科世界史」の追究を取り上げ、その理論と実践の特質を解明することで、現在の歴史教育の課題に応えることを目指す。本研究第2年目の2018(平成30)年度においては、研究実施計画にそって研究を進め、以下のような成果を上げた。第一に、1950年代後半までの時期の「社会科世界史」に関わる収集資料をもとに、「社会科世界史」が高校において具体的にどのように始められていたのかを当時の教育理論と授業実践の模索を通じて分析し、その成果の一端を論文として公開した。本論文は世界史教育が出発点として「社会科世界史」として取り組まれた事実を提示したものである。第二に、本研究での知見を基礎として、「社会科世界史」が開始された直後の1950年代の世界史教科書にはどのようなものが存在し、それらはいかなる特徴を持ったものであったのかの概要を論文として公開した。本論文は世界史教科書を通じた当時の世界史教育の模索の存在を提示したものである。第三に、「社会科世界史」の理論と実践を追究してきた人物に対する聞き取り調査の結果をまとめ、記録として公開した。本記録は1960年代以後の「社会科世界史」に関わる貴重な情報を含んだものである。また、調査時に提供を受けた多くの資料についての考察も開始し、その一端を報告した。第四に、敗戦直後の歴史科外国史教科書の状況について戦後の「社会科世界史」の観点から分析して論文として公開した。さらに、戦前の国史教科書中の外国史記述に関わる以前の研究成果について、本研究で得られた「社会科世界史」の観点から再整理して報告をした。今年度の研究実施計画での「196080年代」の「社会科世界史」関連の資料の収集・考察については、一部に進行中のものが残されている。しかし、上記の「研究実績の概要」で述べたように、得られた研究成果の公表を進めており、また、いくつかの事項についての次年度における公表のめどはついている。本研究第3年目の2019(平成31・令和1年)年度は、前年度までの「1950年代前半」「1950年代後半」「196080年代」の「社会科世界史」に対する分析結果をもとに、「1990年代現在」の「社会科世界史」の資料を収集して、その理論と実践の分析を行なう。その過程で得られた成果を適宜に報告して批判を仰ぎつつ、本研究の成果を研究報告書にまとめていく予定である。ただし、以下のような課題が本研究には見出されている。第一に、本研究の進展に伴って特に出発点に当たる「1950年代」の「社会科世界史」の特質の解明には、関連する世界史教育以外の様々な要素の解明も必要であることが確認された。そのため、これへの取り組みを継続していくべきである。第二に、「196080年代」の「社会科世界史」の理論と実践に関わる資料の収集と分析を進めて一定の成果を上げることができたが、まだ一部の解明にとどまっている。そのため、さらに視野を広げての資料収集を継続していく必要がある。以上の課題に対応するため、対応策としては「1990年代現在」の「社会科世界史」の資料収集と分析を行ないながら、「1950年代前半」「1950年代後半」「196080年代」の「社会科世界史」への取り組みも継続していくことで、本研究の完成を目指す。本研究第1年目の2017(平成29)年度においては、研究実施計画に記載したように1950年代前半の時期における「社会科世界史」を対象に資料の収集と考察を進めるとともに、「社会科世界史」の前提となる戦中・戦後の歴史科外国史教育について「社会科世界史」の観点からの検討も行なった。この歴史科外国史教育の実態は、本研究の対象とする「社会科世界史」教育が発足当初に直面した課題であり、さらに「社会科世界史」との断続と連続を明示するためには、その解明が不可欠と判断した。戦中の歴史科外国史教育について得られた知見はその成果を報告し、論文として公開した。1950年代前半の時期における「社会科世界史」の背景となる世界史教科書の状況について、さらに「社会科世界史」を近代以降の日本歴史教育史に位置づけた考察については、一部成果を次年度に発行する予定である。また、「社会科世界史」の実践者に対する聞き取りについては、一部を今年度に刊行することができた。さらに別な人物への聞き取り調査を開始して複数回にわたり実施し、多くの資料や情報を得た。聞き取り調査は次年度においても継続して、その記録を刊行する予定であり、並行して資料や情報の整理を進めている。

今年度の研究実施計画での1950年代前半の時期における「社会科世界史」を対象とした資料の収集と考察については、一部に進行中のものが残されている。しかし、上記の「研究実績の概要」で述べたように関連した研究の成果は公表を終え、また、いくつかの事項についての次年度における公表のめどはついている。聞き取り調査についても、上記の「研究実績の概要」で述べたように一部の公表を終えており、また調査は順調に継続している。本研究の目的は、戦後において社会科教育としての世界史学習を追究してきた「社会科世界史」の特質を、その理論と実践に焦点を当てて、歴史的に解明することにある。具体的には、1949年実施開始から現在までの高校世界史教育の展開の中から、特に「社会科世界史」の追究を取り上げ、その理論と実践の特質を解明することで、現在の歴史教育の課題に応えることを目指す。本研究第2年目の2018(平成30)年度においては、研究実施計画にそって研究を進め、以下のような成果を上げた。第一に、1950年代後半までの時期の「社会科世界史」に関わる収集資料をもとに、「社会科世界史」が高校において具体的にどのように始められていたのかを当時の教育理論と授業実践の模索を通じて分析し、その成果の一端を論文として公開した。本論文は世界史教育が出発点として「社会科世界史」として取り組まれた事実を提示したものである。第二に、本研究での知見を基礎として、「社会科世界史」が開始された直後の1950年代の世界史教科書にはどのようなものが存在し、それらはいかなる特徴を持ったものであったのかの概要を論文として公開した。本論文は世界史教科書を通じた当時の世界史教育の模索の存在を提示したものである。第三に、「社会科世界史」の理論と実践を追究してきた人物に対する聞き取り調査の結果をまとめ、記録として公開した。本記録は1960年代以後の「社会科世界史」に関わる貴重な情報を含んだものである。また、調査時に提供を受けた多くの資料についての考察も開始し、その一端を報告した。第四に、敗戦直後の歴史科外国史教科書の状況について戦後の「社会科世界史」の観点から分析して論文として公開した。さらに、戦前の国史教科書中の外国史記述に関わる以前の研究成果について、本研究で得られた「社会科世界史」の観点から再整理して報告をした。今年度の研究実施計画での「196080年代」の「社会科世界史」関連の資料の収集・考察については、一部に進行中のものが残されている。しかし、上記の「研究実績の概要」で述べたように、得られた研究成果の公表を進めており、また、いくつかの事項についての次年度における公表のめどはついている。本研究第2年目の2018(平成30)年度は、前年度における「社会科世界史」の1950年代前半の理論と実践に関わる資料の収集と考察、そして聞き取り調査により得られた資料と情報を踏まえて、「社会科世界史」の1950年代後半の理論と実践に関わる資料の収集と分析および「社会科世界史」の196080年代の理論と実践に関わる資料の収集と一部の分析を進める。前年度において一部資料の収集が残されているが、一方で一部の聞き取り調査を先行してきた。また、1950年代前半の「社会科世界史」の背景にある敗戦をはさんだ1940年代の歴史教育との関係も考察の必要があることが確認された。これらを含めて、当初の計画にそった研究実施を目指し、並行して聞き取り調査を継続する。得られた成果は適宜に学会・研究会等で報告することで批判を仰ぐ予定である。本研究第3年目の2019(平成31・令和1年)年度は、前年度までの「1950年代前半」「1950年代後半」
光音響効果を用いた空中音源の生成

研究期間全体を通じて、光音響効果を用いた音源生成の理論を確立し、最終的にはそれを気体中に適用することで任意の音源を再生可能な空中音源の生成を目指してきた。初年度は、主に理論・シミュレーション・実験による基礎検討を重点的に進めた。その結果、固体光音響理論とサーモホンの理論の間にある音圧と周波数に関する矛盾点を確認したが、サーモホンの理論の方が状況を良く説明していることが確認された。シミュレーションと実験結果より、熱容量と音圧の関係に関しては理論通り熱容量が小さいほど音圧が大きくなることが確認できた。第2年度は、初年度の成果に基づき、物体表面を音源位置とする音響信号の再生を目指し、システム構築、実験を重点的に進めた。その結果、レーザパルスの周波数を変えることにより複数の周波数の音を再生可能で、可動式ミラーによりレーザ光照射位置を変えることができるシステムを構築した。そのシステムにより、レーザを金属、木材、炭化コルク等に照射して、音の発生を確認した。最終年度は、これまでの成果に基づき、レーザを空中に散布した霧状の水滴等に照射することで、空中音源の実現を目指した。加湿器によって生成した霧を筒に満たし、そこに光を集光することで音の再生を試みた。筒の中を霧で満たした場合と霧を除いた場合について測定、比較を行ったところ、光の変調周波数及び倍音成分が霧に照射した場合のみで確認できた。さらに、本研究では、光学的音響計測技術の適用について検討を加えた。位相シフト干渉法と偏光計測技術を組み合わせた空気の屈折率変調を定量的かつ高速高空間分解能で計測可能な計測器を用いて音波発生の様子を計測し、音源近傍の音波発生の様子を可視化した。以上要するに、本研究では光音響効果を用いた音源生成の理論を確立し、最終的にはそれを気体中に適用することでこれまでにない新しい形の音源生成を可能とした。本研究では、光音響効果を用いた音源生成の理論を確立し、最終的にはそれを気体中に適用することで任意の音源を再生可能な空中音源の生成を目指している。本年度は、理論・シミュレーション・実験による基礎検討を重点的に行った。具体的には、以下の項目について研究を進めた。(1)基礎理論の検証:A.Rosencwaigらの固体光音響理論とH. D. Arnoldらのサーモホンの理論に基づき、固体の熱容量、熱伝導率と再生される音波の関係を検証した。特に、固体光音響理論とサーモホンの理論の間にある、音圧と周波数に関する矛盾点について、統一的な理論の構築に向けた理論的検討を行った。(2)数値解析を用いた検証:上記の先行研究における理論は単純化されたモデルを用いているので、それらに基づいて新たに導出した理論もいくらかの単純化を伴う。そこで、単純化の度合いに応じていくつかの定式化を行い、それらを用いシミュレーションを行った。同時に、音響系および伝熱系を連成したより複雑なモデルに対してもシミュレーションを行った。これにより、照射する固体の熱容量や熱伝導率と再生音圧の関係などについて、音の再生に最適な条件があることを確認した。(3)実験による検証:数値解析と並行して、様々な特性を有する物質に機械的にチョップしたレーザ光を照射し、小さい音圧であるが音の再生を可能とした。その音響的・熱的応答の計測を行い、発生する音の音圧と周波数の関係、照射する固体の熱容量や熱伝導率との関係を調べた。シミュレーション結果との比較を行い、妥当性について検証した。さらに、我々がこれまで開発してきた位相シフト干渉法と偏光計測技術を組み合わせた空気の屈折率変調を定量的かつ高速高空間分解能で計測可能な計測器を用いて、空気の密度変化の様子を計測、可視化した。前述の通り本年度は主に理論・シミュレーション・実験による基礎検討を重点的に進めた。その結果、固体光音響理論とサーモホンの理論の間にある、音圧と周波数に関する矛盾点存在することを確認し、周波数と音圧が正の相関を持つことが確認できたことよりサーモホンの理論の方が状況を良く説明していることが確認された。一方で、熱伝導率はそれらの理論と異なり、単純に熱伝導率が小さいほど音圧が大きくなると言う結果は得られず、熱伝導率と音圧の関係性には最適値が存在し、熱伝導率が大きすぎても小さすぎても音圧が小さくなってしまうことを示した。固体の光音響効果においては熱容量が小さい固体を選択することが第一であり、ついで熱伝導率の最適値を探ることが必要となってくると考えられる。さらに、本研究ではマイクロホンでの計測が困難な場合もあることがわかり、我々がこれまで開発してきた位相シフト干渉法と偏光計測技術を組み合わせた空気の屈折率変調を定量的かつ高速高空間分解能で計測可能な計測器を用いて、空気の密度変化の様子を計測、可視化を検討した。以上、光音響効果に関する理論的検討、数値解析を用いた確認、基礎的な実験など、当初予定していた実施計画をほぼ達成するとともに、位相シフト干渉法と偏光計測技術を組み合わせた空気の屈折率変調を定量的かつ高速高空間分解能で計測可能な計測器を用いて、空気の密度変化の様子を計測、可視化なども実施し、それら成果を国際会議等で発表した。したがって、本研究は概ね順調に進展していると考える。

本研究では、光音響効果を用いた音源生成の理論を確立し、最終的にはそれを気体中に適用することで任意の音源を再生可能な空中音源の生成を目指している。本年度は、初年度の成果に基づき、物体表面を音源位置とする音響信号の再生を目指し、システム構築、実験を行なった。光学的音響計測器を構築し、音波生成の様子を確認した。具体的には、以下の課題について取り組んだ。(1)複数の周波数を再生可能なシステムの構築:初年度は光音響効果という物理現象の基礎的な特性を明らかにするため、正弦波などの単純な定常音の発生を対象としたが、レーザパルスの周波数を変えることにより複数の周波数の音を再生可能なシステムを構築した。レーザを金属、木材、炭化コルク等に照射して、音の発生を確認した。光を照射する物質との関係など、光音響効果に関わる様々な要因を実験により確認した。(2)音源のプロジェクションを目指した処理:可動式ミラーによりレーザ光照射位置を変えることができるシステムを構築し、光を照射した場所を音源とすることができることを確認した。このシステムにより移動音源を生成可能であることを実験により確認した。(3)光学的音響計測による音源近傍の計測:我々がこれまで開発してきた位相シフト干渉法と偏光計測技術を組み合わせた空気の屈折率変調を定量的かつ高速高空間分解能で計測可能な計測器を用いて、音波発生の様子を計測するために音源近傍の観測を行ない、音波発生の様子を可視化した。前述の通り本年度は、初年度の成果に基づき、物体表面を音源位置とする音響信号の再生を目指し、システム構築、実験を重点的に進めた。その結果、レーザパルスの周波数を変えることにより複数の周波数の音を再生可能で、可動式ミラーによりレーザ光照射位置を変えることができるシステムを構築した。そのシステムにより、レーザを金属、木材、炭化コルク等に照射して、音の発生を確認した。また、光を照射した場所を移動させ、移動音源を生成可能であることを実験により確認できた。さらに、本研究ではマイクロホンでの計測が困難な場合もあり、光学的音響計測技術の適用について検討を加えた。我々がこれまで開発してきた位相シフト干渉法と偏光計測技術を組み合わせた空気の屈折率変調を定量的かつ高速高空間分解能で計測可能な計測器を用いて音波発生の様子を計測し、音源近傍の音波発生の様子を可視化した。以上、システム構築とそれを用いた確認、基礎的な実験など、当初予定していた実施計画をほぼ達成するとともに、位相シフト干渉法と偏光計測技術を組み合わせた空気の屈折率変調を定量的かつ高速高空間分解能で計測可能な計測器を用いて、音源近傍の音波発生の様子を可視化した。それら成果を国際会議等で発表した。したがって、本研究は概ね順調に進展していると考える。研究期間全体を通じて、光音響効果を用いた音源生成の理論を確立し、最終的にはそれを気体中に適用することで任意の音源を再生可能な空中音源の生成を目指してきた。初年度は、主に理論・シミュレーション・実験による基礎検討を重点的に進めた。その結果、固体光音響理論とサーモホンの理論の間にある音圧と周波数に関する矛盾点を確認したが、サーモホンの理論の方が状況を良く説明していることが確認された。シミュレーションと実験結果より、熱容量と音圧の関係に関しては理論通り熱容量が小さいほど音圧が大きくなることが確認できた。
パルスジェットメスによる脊髄神経機能温存下脊髄腫瘍摘出法の開発

脊髄腫瘍摘出手術に際し、腫瘍摘出と脊髄機能温存を同時に達成できるための手術機器;パルスジェットメスの開発を行った。本研究においてブタ脊髄の切開を実際に行い、パルスジェットメスの適正化をおこなうことができた。その結果、安全性の確認と機器の効果を確認することができ、今後の臨床応用につながる知見を得ることができた。【パルスジェットの流体制御と組織選択性向上に関する工学的検討】麻酔下にあるブタ背側からアプローチした。椎弓切除、硬膜切開の後、ブタ脊髄を摘出した。取り出したブタ脊髄をもちいて灰白質、白質ならびに脊髄神経組織の物性値;破断強度を測定した(n=5)。その際、脊髄神経組織の物性値は、軟膜ありの場合と軟膜なしの場合、別々に測定した。その際の結果は概ね脳組織で得られたデータと同等の所見であった。脊髄において顕著であったのは脊髄表面に露出する白質組織の硬さについてである。具体的には、脊髄軟膜に覆われている状況とそうでない状況でその破断強度に大きな差が認められた。これとは別に、流体制御に関する模擬モデル実験からパルスジェットメスの破砕効率を算出した。臨床で使用を検討している出力5ボルトから30ボルトにおけるジェット圧力を測定し、解析したところ、脊髄の剥離操作における指摘出力が下記の通り考察された。1)軟膜を切離して脊髄剥離操作を行う場合には5あるいは10ボルトのジェット出力が適当である。2)軟膜を切離せずに脊髄剥離操作を行う場合には15ボルトのジェット出力が必要である。しかし、15ボルトの出力は脊髄の白質、灰白質ともに損傷をしてしまう危険を生じてしまう。正常脊髄周囲には軟膜、くも膜があり、脊髄神経は弾性線維に富む神経周膜で覆われていることから、組織選択制が生じる余地があった。理論上、パルスジェット強度の条件最適化により脊髄神経機能温存下に病変摘出を行うことが可能と思われるが、測定し、すでに測定している脳と同等であることが確認された。【脊髄用パルスジェットメスの試作】平成26年度に得られたデータをもとに脊髄用パルスジェットメスを試作した。脊髄における剥離操作に必要なジェット出力5ボルトから20ボルトを安定して供給出来るデバイスを作成する事ができた。【動物実験評価系の構築】全身麻酔ブタにおいて、脊髄神経機能の評価を行うために、下肢電気刺激による、感覚誘発電位測定を行った。当初、ブタ頭皮上に設置した電極を用いて感覚誘発電位測定を行ったものの(n=5)測定が安定せず困難と判断した。そこで脳表に直接電極を設置して測定する事を試みた(n=3)。不安定ながらも波形が得られたが、しかし、開頭操作そのものの侵襲性が高く、実験中のブタでのバイタルサインが安定せず、この方法も困難と判断した。最終的には脊髄表面からの電位測定をおこなうべく、過去の報告(参考文献J Neurosurg Spine 12; 623-8, 2010)に準じて脊髄表面に直接置ける電極を作成して使用。全身麻酔ブタにおける感覚誘発電位測定が安定して行える事が確認された(n=3)。【動物実験:神経機能温存と脊髄剥離操作両立の証明】現在、麻酔下にあるブタ背側からアプローチ。椎弓切除、硬膜切開の後、ブタ脊髄を露出、ここでパルスジェットメスを使用し、脊髄後正中裂を切開する実験を開始している。その際、軟膜を切離して5、10、あるいは15ボルトのジェット出力を用いて脊髄剥離実験を行っている。平成27年度に全身麻酔中のブタでの下肢電気刺激による感覚誘発電位測定を行う事ができた。これにより、動物実験においてブタ脊髄機能評価を可能とする神経モニタリング方法が確立されたため。さらにブタ脊髄のパルスジェットの試用実験にスムーズに移行する事ができたため。本年度は、全身麻酔を施したブタの脊椎椎弓切除を行い、パルスジェットメスによる脊髄切開実験を行った。本実験では、これまでの研究結果をもとに試作したパルスジェットメスを使用し、ブタ脊髄の後正中裂切開を行った。<安全性評価>パルスジェットメスの安全性を評価するために、パルスジェットで実際に切開する後正中溝の両脇を走行する脊髄後索の神経機能モニタリングを行った。実際には麻酔下にあるブタの両下肢を針電極をもちいて電気刺激する。脊髄を露出した後に自作の脊髄表面電極を脊髄背側面に設置し、脊髄後索を上行した感覚電位をひろい、その潜時、振幅を計測した。これを、正常ブタ脊髄で行い、正常動物での神経機能モニタリングが可能であった事を確認した後、パルスジェットメスを使用した。結果、脊髄切開20分後であっても、神経モニタリングの潜時、振幅には変化が認めらず、安全性を確認しえた。<脊髄切開実験>実際に切開をおこなった脊髄は病理標本としてとりだし、解剖学的構造物温存の程度を評価した。さらにパラメータ(レーザー条件(エネルギー・周波数)、形状(ノズル先端形状・ノズルファイバー先端間距離)を変えた条件で脊髄切開をおこない、それぞれの群のブタ脊髄切開の深さ、幅、面積を計測した。模擬モデルをもちいた実験により算出した。本実験により、模擬モデルをもちいた実験により算出したパラメータの妥当性を評価する事ができた。<結語>本研究により化させることで、パルスジェットメスの安全性、さらに脊髄手術に使用する際の条件の適正可を行う事ができ、今後の臨床応用にむけたハードルの一つをクリアーする事ができた。

脊髄腫瘍摘出手術に際し、腫瘍摘出と脊髄機能温存を同時に達成できるための手術機器;パルスジェットメスの開発を行った。本研究においてブタ脊髄の切開を実際に行い、パルスジェットメスの適正化をおこなうことができた。その結果、安全性の確認と機器の効果を確認することができ、今後の臨床応用につながる知見を得ることができた。平成26年度にブタ脊髄の組織物性値を測定する事ができた。さらに流体制御に関する模擬モデル実験から脊髄剥離に必要なパルスジェットの出力についての目安をつけることができたため。当初の計画通り、平成28年度にブタ脊髄において、感覚誘発電位測定を行いながら、脊髄剥離操作パルスジェットメスでの脊髄剥離操作実験を行う。その際のジェット出力は5、10、あるいは15ボルトとし、軟膜を切離した後に後正中裂切開を行う事とする。脊髄後索の機能モニタリングのための感覚誘発電位測定を併用しながら、神経温存を可能とするパラメータをふくむ知見を蓄積する。また、切開した脊髄の病理標本を作成し、解剖学的構造物温存の程度について組織学的検討を行う。脳脊髄神経外科当初の計画通り、平成27年度にブタ脊髄剥離操作におけるパルスジェットの試用を行う。特に動物実験においてブタ脊髄の機能評価につながる神経モニタリング方法の確立を行いたい。平成27年度の研究実施計画【動物実験:神経機能温存と脊髄剥離操作両立の証明を東北大学医学部動物実験施設で予定している】全身麻酔下豚椎弓切除および脊髄露出とパルスジェットメスの試用A)脊髄をパルスジェットメスで切開し、模擬モデルをもちいた実験により算出したパラメータ(レーザー条件(エネルギー・周波数)、形状(ノズル先端形状・ノズルファイバー先端間距離)条件を検証。既存デバイスである超音波メスとの比較検討を行う。B)脊髄後索の機能モニタリングのための感覚誘発電位測定下にパルスジェットメスを使用して脊髄後正中裂を切開。神経温存を可能とするパラメータをふくむ知見を蓄積する。C)組織学的検索本試験はnon survival studyである。試験終了後は切開、破砕部周辺を病理標本として解剖学的構造物温存の程度について組織学的検討を行う。次年度使用額は、今年度の研究は今年度の研究を効率的に推進したことに伴い発生した未使用額である次年度使用額は、今年度の研究を効率的に推進したことに伴い発生した未使用額である。H27年度からH28年度にかけておこなっているブタ脊髄の機能評価のための感覚神経モニタリングにかかるデータ解析費用としての計上を予定している。平成27年度使用予定額と併せて動物実験においてブタ脊髄の機能評価につながる神経モニタリング方法の確立のための消耗品購入を予定している。
気管支喘息におけるインターロイキン33の役割についての研究

インターロイキン33の点鼻投与によりマウスに喘息様症状を惹起させることが出来た。T細胞、B細胞等の獲得免疫系細胞を有さないマウスにおいてもインターロイキン33は喘息様症状を惹起させた。この結果はインターロイキン33の点鼻投与は自然免疫型喘息のモデルとなり得ることを示している。一方、試験管内においてインターロイキン33は好塩基球に働き、2型ヘルパーT細胞の分化に必須であるインターロイキン4の産生を促すことが分かった。従来、私たちはマウスにIL-18を投与することにより、CD4T細胞からIL-13を産生させ、気管支喘息を誘発させるという実験系を確立し、これが人において気管支喘息が感染により増悪するという病態モデルになり得ることを提唱してきた。本研究では対象をIL-18と相同性を有する新規サイトカインIL-33に変え、外来性に投与したIL-33の気管支喘息誘発モデルにおける役割を解析した。野生型マウスにIL-33を4日間連続投与し、β-methacholineを吸入させると、気道抵抗の上昇、肺胞気管支洗浄液(BALF)中の好酸球増多、気道上皮細胞からのムチン産生の増加が認められた。この現象は成熟T細胞、B細胞を欠くRag2欠損マウス、Rag2欠損マウスに抗asialoGM1抗体を投与し、成熟T、B、NK細胞を欠いたマウスでも認められた。さらにIL-13欠損マウス、肥満細胞を欠くWWvマウスでも認められた。IL-18投与の実験系においてはCD4T細胞から産生されたIL-13が本質的な役割を果たすことに対し、IL-33投与による喘息誘発のメカニズムは全く異なるものであることが分かった。現在、IL-33の標的細胞は気道上皮細胞か肺胞マクロファージである、との仮説を検証する実験を行っている。またIL-13非依存的に好酸球を遊走させ、気管支平滑筋を収縮させるメカニズムについても検討を行っている。平成19年度の研究で、マウスにIL-33を投与し、β-methacholineを吸入させると気道抵抗の上昇、肺への好酸球遊走、気道上皮細胞からのムチン産生の増加が認められ、この実験系は自然免疫型の気管支喘息モデルを提供することが分かった。同時に種々の遺伝子欠損マウスを用いて、IL-33の標的細胞の探索を行ったが、T細胞、B細胞、NK細胞、肥満細胞以外の細胞であるということしか分からなかった。平成20年度においてIL-33の標的細胞の探索を続けたところ、肥満細胞と好塩基球の両者がIL-33のレセプターであるIL-33Rα鎖を発現しているにも拘らず、IL-33による刺激に反応して好塩基球だけがIL-4を産生することが明らかになった。IL-33刺激を受けた好塩基球はIL-4以外にもTh2サイトカインであるIL-6,IL-13,IL-9や、ケモカインであるRANTES, MIP-1α, MIP-1β, MCP-1を著明に産生した。また、naive CD4 T細胞をTh2細胞に分化させるとIL-33Rα鎖の発現が上昇するので、IL-33刺激はTh2細胞に対してeffector cytokineであるIL-5,IL-13の分泌を増強させることが分かった。要約すると、IL-33投与は好塩基球にIL-4の産生を促し、naive CD4 TをTh2細胞に分化させること及び分化後のTh2細胞に作用することにより、気管支喘息を惹起、増悪させている可能性が示唆された。
森林の管理状態が河道災害ポテンシャルへ与える影響評価に関する研究

富田川流域の森林の戦後の変遷と現状について,地元で長年森林管理に携わり自身も森林所有者である2名の方にヒアリングを行い,前年度に実施した航空写真や森林管理図等の関係資料に基づき整理した基本的情報の裏付けを行うと共に,西谷川および熊野川谷川流域の森林特性の富田川流域における代表性について検討した.加えて,降水量と流出土砂量の関係性を検討した国内外の約100編の論文を整理し,流出土砂量に影響を与える要素としてこれまで取り上げられてきた変数に関してそれらの寄与度・重要度を抽出した.一方,西谷川および熊野川谷川流域では引き続き降水・流水・流砂・地下水位の総合観測を継続すると共に,西谷川においては前年度に試験設置した流砂量自動計測装置を改良し新たに設置しなおした.先行研究に加えて観測データの蓄積が進んだ結果,期別連続雨量と流出土砂量の関係性がより明確となり,両者の関係は流域の別にかかわらず自然定数を底とする指数関数で表されること,同じ流域であっても前年度に指摘した期別連続雨量に関する閾値を境界としてその前後で指数関数の係数が異なること,指数関数にかかる係数αが流出土砂量の大まかなオーダーを示す可能性のあること,などが明らかとなった.さらに,降雨流出モデルにおいて前年度に決定されたパラメータ調整結果の有効期間について,2014年以降の複数の流砂発生イベントを対象に再現計算を行ったところ,2015年夏季に発生した比較的大規模な出水イベント以降については,再度パラメータ調整が必要なことが示唆された.また,流砂モデルについて水山による改良型芦田・道上式を新たに組み込み,2014年における主要な流砂発生イベントを対象に再現計算を試み,その精度について検証を行った.富田川流域全域の森林特性とその変遷について,数値的な整理はほぼ完了した.現在,西谷川および熊野川谷川流域の森林特性の富田川流域における代表性を表しうる指標の選定について作業を進めている.また,これらの検討に加えてヒアリングや現地踏査を通じて,当初本研究で流砂量観測プロットを設置する予定であった「管理が行き届いた針葉樹林」について,近辺には適当な対象流域が存在しないことが判明したため,研究分担者が別途実施している研究サイトでの観測実施可能性も含めて今後早急に検討を進める.観測機器を設置した西谷川および熊野川谷川流域においては,当初計画した観測データの取得をほぼ達成した上で,前年度に開発した流砂量自動計測装置に関しては,問題となった計器周辺への細粒土砂流入防止策を施し,実験室内での試験的な動作確認は実施した.しかしながら2018年は河川水位が高い状態が続いたため,計測機器の実河川への設置が出水期後となり,データの取得と装置の作動状況の確認には至らなかった.装置は設置継続中であり,改めて2019年中のデータの取得を目指す.降雨流出モデルに関しては,パラメータ調整の迅速化と精度向上を目指して,2018年より新たに西谷川の支流2箇所に水位計を設置し,本川に加えてそれらのデータも加えたパラメータ調整を行った.一方流砂モデルについては,山地河川を対象とした改良型芦田・道上モデルの適用性について検討を行い,ある程度の再現性が得られることを確認したが,降雨イベントによっては標準型芦田・道上モデルより精度が劣る場合もあり,他流域への適用性も含めて引き続き課題となっている.富田川流域全域での俯瞰的土砂流出量の推定を目指して,西谷川流域及び熊野川谷川流域における観測結果を全流域へ外挿する手法について検討する.また,森林の管理状態として当初想定していた,管理が行き届いていない針葉樹林(=西谷川流域),広葉樹/雑木樹林(=熊野川谷川流域)に加えて,管理がなされた針広混交林での観測プロットを,新たに徳島県内に設ける.新設プロットでは,これまでのピットを用いた流砂量観測が困難であることが予想されるため,間接的方法による新たな流砂量観測手法の開発についても検討する.降水・流水・流砂・地下水位の総合観測はこれら3流域で実施し,森林状態の違いが流出土砂量に与える影響について観測結果からまとめる.特に西谷川流域においては,本研究により開発された流砂量自動計測装置について,その適用性・現地採用性を検討する.降雨流出流砂モデルについては,既に開発された降雨流出モデルを2015年以降の洪水イベントや熊野川谷川流域に適用することで,その汎用性を検討する.また,2018年に設置した支川の水位計データを活用し,地質や森林の管理状態を反映した精緻なパラメータ調整を実施した上で,これらの影響が解析結果にどのように反映されるのかをまとめる.一方流砂モデルについては,より広範な粒径と運動形態の取扱いを可能とするモデルへの置換・改良を引き続き試み,当初想定した簡易ではあるが現実的な精度を有する降雨流出流砂モデルの構築・提案を目指す.富田川流域の森林の現状について,航空写真や森林管理図等の関連資料を用いて樹種・樹齢等の基本的情報を整理すると共に,先行検討領域である西谷川流域の森林特性の富田川流域における代表性について検討した.また,広葉樹が卓越する斜面の抽出を試みると共に,その土地所有者に対して森林の管理状況やその変遷,それらが山地斜面や河道に与えてきた影響に関する印象についてヒアリングを実施した.一方,西谷川流域では引き続き降水・流水・流砂・地下水位の総合観測を継続すると共に,降水イベントごとの流砂量を峻別するために,新たに流砂量計測を自動化するための装置を開発し計測を試みた.先行研究に加えて観測データの蓄積がされた結果,期別連続雨量と流出土砂量の関係性がより明確となり,期別連続

雨量がある閾値を上回ると流出土砂量のオーダーが変わること,この閾値は流域の地質や森林特性によって変化することなどが明らかとなった.さらに,現有の降雨流出モデルを同流域に適用するためのパラメータ調整を行った上で,流砂モデルの第一段階として芦田・道上式による流砂量予測を組み込み,2014年における主要な流砂発生イベントを対象に再現計算を試みたところ,累積流砂量のオーダーは再現できたものの,定量的な精度には問題の残る結果となった.富田川流域全域の森林特性を検討するための関連資料はほぼ入手が完了し,その整理を継続して行っている.広葉樹が卓越する斜面の土地所有者にヒアリングを行うと共に,所有地内の熊野川谷川流域における観測実施に対する協力を依頼し了承され,初年度に予定していた新たな観測流域における流砂観測用ピットと地下水位計測用ボーリング孔の追加設置を完了した.先行検討領域である西谷川流域では,初年度に計画した観測データの取得をほぼ達成した上で,新たに流砂量計測の自動化を試みた.残念ながら初年度は機器構成の主要部となる土圧計の設置方法に不備があり,信頼できるデータの取得には至らなかったが,引き続き問題点の解決と改良に取り組み,データの取得を目指す.降雨流出モデルと流砂モデルを組み合わせることで,降雨に伴う流域からの土砂流出量を予測するモデルの原型を構築することは達成された.研究実績の概要にも記したように,本モデルによってもある程度の再現性は得られたが,今回用いた流砂モデルには山地斜面に対する適用性に根本的な疑義が残ること,また検証データの欠落と相まって他流域への適用性が担保されていないこと,などが課題として残った.富田川流域の森林の戦後の変遷と現状について,地元で長年森林管理に携わり自身も森林所有者である2名の方にヒアリングを行い,前年度に実施した航空写真や森林管理図等の関係資料に基づき整理した基本的情報の裏付けを行うと共に,西谷川および熊野川谷川流域の森林特性の富田川流域における代表性について検討した.加えて,降水量と流出土砂量の関係性を検討した国内外の約100編の論文を整理し,流出土砂量に影響を与える要素としてこれまで取り上げられてきた変数に関してそれらの寄与度・重要度を抽出した.一方,西谷川および熊野川谷川流域では引き続き降水・流水・流砂・地下水位の総合観測を継続すると共に,西谷川においては前年度に試験設置した流砂量自動計測装置を改良し新たに設置しなおした.先行研究に加えて観測データの蓄積が進んだ結果,期別連続雨量と流出土砂量の関係性がより明確となり,両者の関係は流域の別にかかわらず自然定数を底とする指数関数で表されること,同じ流域であっても前年度に指摘した期別連続雨量に関する閾値を境界としてその前後で指数関数の係数が異なること,指数関数にかかる係数αが流出土砂量の大まかなオーダーを示す可能性のあること,などが明らかとなった.さらに,降雨流出モデルにおいて前年度に決定されたパラメータ調整結果の有効期間について,2014年以降の複数の流砂発生イベントを対象に再現計算を行ったところ,2015年夏季に発生した比較的大規模な出水イベント以降については,再度パラメータ調整が必要なことが示唆された.また,流砂モデルについて水山による改良型芦田・道上式を新たに組み込み,2014年における主要な流砂発生イベントを対象に再現計算を試み,その精度について検証を行った.富田川流域全域の森林特性とその変遷について,数値的な整理はほぼ完了した.
冠動脈の攣縮の発生機序に関する研究

冠動脈の攣縮(冠攣縮)の発生機序に関して次のことを明らかにした。1.副交感神経伝達物質であり、内皮依存性血管弛緩物質であるアセチルコリンを冠動脈造影像上正常な冠動脈内へ注入して冠動脈の反応を調べた。若年者ではアセチルコリンにより冠動脈は拡張したのに対し、中高年者の大部分では収縮した。このことは中高年者の大部分においては冠動脈造影像上正常に見える冠動脈も内皮の傷害、つまり動脈硬化が存在することを強く示唆する。冠攣縮の患者においてはアセチルコリンにより全例、冠動脈は収縮し90%においては冠動脈は完全または亜完全閉塞を来たして虚血発作が出現した。以上のことより冠攣縮は内皮の傷害つまり動脈硬化を基盤として発生すると考えられた。冠攣縮は夜間から早朝の安静時に出現し易いが、この時期には副交感神経の活動が擽進しており、したがってアセチルコリンの作用が強く出ると考えられるので冠攣縮が夜間から早朝にかけて出現し易いのは副交感神経の活動と関係があると考えられた。2.ヒト摘出冠動脈はMgにより拡張することが明らかにされた。この作用はニトログリセリンやCaきっ抗剤のそれとは異なることが示唆された。3.冠攣縮を有する患者では体内Mgが減少している例が多いことが示された。24時間Mg体内停滞率は冠縮患者では62±21%であったのに対し、対照例では31±14%(P<0.01)であった。したがってMg欠乏が冠縮と関連していることが示された。4.Mgの点滴静注により冠攣縮の発作が抑制されることが明らかにされた。Mgを0.54mEg/Kg注入することにより血清Mg濃度は約2倍に上昇したが、この点滴により過呼吸により再現性をもって誘発される発作が20例中14例(70%)において完全に抑制された。したがってMgは冠攣縮の治療および予防薬としても使用可能である。本年度は冠動脈の発生機序を明らかにするために次の3つの点に焦点をしぼって研究を進め見るべき成果が得られた.1.冠動脈の攣縮は中年以降の男性に圧倒的に多く認められ,動脈硬化との関連が注目されている.そこで冠攣縮と冠動脈硬化との関連を明らかにするために血管内皮細胞が正常な場合は血管を拡張し,血管内皮が傷害されている場合は血管を拡張するアセチルコリンを若年者ならびに中高年者の冠動脈内に注入し,冠動脈の反応を冠動脈造影法により我々が開発したコンピュータを用いて定量的に調べた.中高年者では大多数の症例でアセチルコリンにより冠動脈は収縮したが,若年者ではむしろ冠動脈は拡張することが明らかとなった.動脈硬化性狭窄のある冠動脈は全例収縮した.このことはたとえ冠動脈造影上,冠動脈は正常に見えてもアセチルコリンにより収縮すれば動脈硬化が存在することを意味する.異型狭心症の患者はアセチルコリンにより全例冠動脈が収縮し53例中47例(89%)において冠動脈の攣縮を来たした.以上より冠動脈の攣縮と動脈硬化とは密接な関連があり,異型狭心症の患者は全例冠動脈硬化を有すると結論される.2.人屍体冠動脈は灌流液のMgを増加させることにより拡張することが明らかにされた.

このMgの冠動脈拡張作用はニトログリセリンやCa拮抗剤のそれと異なった機序で行われることが示唆された.3.冠動脈攣縮のある患者では体内Mgが減少している例が多いことが明らかにされた.24時Mg体内停滞率は異型狭心症例では61.7±20.9%であったのに対し対照例では31.2±13.5%(P<0.01)であった.したがってMgの代謝もまた冠動脈の攣縮と関連していることが明らかにされた.本年度は冠動脈の攣縮の発生機序を明らかにするために次の3つの焦点にしぼって研究を進め見るべき成果が得られた。1.Mgがヒト摘出冠動脈を拡張することが明らかとなったのでMgの投与により冠攣縮が抑制されうるか否かを調べた。異型狭心症15名を対象として運動によって誘発される発作に対するMg0.54mEq/kgの点滴静注の効果をプラセボのそれと比較した。プラセボでは11例において発作が誘発されたがMg投与後は2例のみにおいて発作が誘発された(P<0.01)。過呼吸により再現性をもって発作が誘発される異型狭心症20例において。Mgの投与は14例(70%)において発作を完全に抑制した(P<0.01)。以上からMgは冠攣縮を抑制することが明らかにされた。2.ヒスタミンH_1受容体と冠攣縮との関係を明らかにする目的で異型狭心症患者16例にシメチジン25mg/kg投与後、ヒスタミンを2μg/分、冠動脈内に注入した。冠動脈内注入時の平均冠静脈洞ヒスタミン濃度は6×10^<-8>Mまでとなり、内皮依存性弛緩をきたす濃度となった。ヒスタミン注入により21本中4本の冠動脈に攣縮が誘発されたが14本では冠動脈は拡張し、残り3本では不変であった。冠攣縮は血管平滑筋の過敏反応、後者は内皮依存性弛緩と考えられた。3.冠攣縮と血小板およびトロンビンとの関係を明らかにする目的で冠攣縮性患者12例で過呼吸により誘発された発作の前後に血漿β-thrombo-globulin(BTG)およびfibrinopeptideA(FPA)を測定した。発作後に血漿FPAは2.0±0.4ng/mlから10.0±2.4ng/mlへと有意(P<0.01)に上昇した。血漿BTGの変動は有意ではなかった。このことから冠攣縮によりトロンビンが活性化されて血栓が成形され易くなることが明らかにされた。このことは冠攣縮か冠動脈内血栓形成を介して急性心筋梗塞の引金となりうることを示唆する。