hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
呼吸筋の酸素消費が高地での有酸素能力やパフォーマンスに及ぼす影響

本研究では,高地での気圧低下の効果自体に注目し,実験を行った.その結果,高地における気圧低下には,高強度運動時の1)呼吸量が増大したにもかかわらず呼吸筋での酸素消費量は低下した,2)その分,呼吸が容易になることで運動パフォーマンスが高まったなどの効果があることが分かった.平地での低酸素吸入よりも実際の高所のほうが,呼吸が容易になる可能性が示唆されるなど,効果的な高所トレーニングに応用できる重要な知見を得ることができた.本研究では,高地での気圧低下の効果自体に注目し,実験を行った.その結果,高地における気圧低下には,高強度運動時の1)呼吸量が増大したにもかかわらず呼吸筋での酸素消費量は低下した,2)その分,呼吸が容易になることで運動パフォーマンスが高まったなどの効果があることが分かった.平地での低酸素吸入よりも実際の高所のほうが,呼吸が容易になる可能性が示唆されるなど,効果的な高所トレーニングに応用できる重要な知見を得ることができた.気道や気管支における物理的な流れの抵抗(気道抵抗)は高強度運動時の換気量(VE)の制限要因となることが報告されている.そのため,気道抵抗が軽減することで,換気量は増大する。一方で,気道抵抗の軽減によって呼吸筋群の仕事量や酸素消費量は低下することが予想されるが,これについては明らかでなかった.そこで平成20年度は,気道抵抗の違いにより呼吸筋群の仕事量および酸素摂取量(VO_2)は変化し,運動時の呼吸循環応答に影響を及ぼすか否かを検討することを目的として実験を行った.実験では,3,500m相当の低圧下と常圧下において,最大強度でのVEと同程度の過換気を36分間行った.このとき測定したVO_2を呼吸筋での酸素消費量とした.また,口腔内圧を測定し,得られたデータから一呼吸サイクルにおける食道内圧に対する換気流量の積分値を呼吸筋群の仕事量として求めた.本研究で用いた,標高3,500mの相当の低圧下の空気密度は0.78kg/m^3となり常圧下での12.0kg/m^3と比較して35%低下する.低圧下では常圧下よりも大きく気道抵抗が低下したことが考えられ,過換気試技時の酸素摂取量および計算された仕事量は常圧下よりも低圧下で有意に低値を示した.この結果はすなわち,低圧下では気道抵抗が軽減されることによって最大運動時の呼吸筋での仕事量および酸素消費が低下することを示唆するものである.これらの研究成果は,低圧下での運動時の換気応答(気道抵抗による換気量制限)の重要性を世界に先駆けて示すものであり,高山病の予防や効果的な高地トレーニング法の構築のための重要な基礎資料となる.平成20年度において,低圧下では,大気密度の低下によって気道抵抗が軽減されることから,換気量が高くなっても呼吸筋の酸素消費量は少ないことが明らかとなっていた.そこで,平成21年度は,低圧下における空気密度の低下による気道抵抗の低下が,最大換気量(VE_<max>),最大酸素摂取量(VO2_<max>)および運動パフォーマンスに影響を及ぼすかどうかについて検討した.低圧環境制御装置室を用いて,3,500m相当の常圧下(N)と低圧下において酸素濃度を32%に高めた高酸素下(低圧常酸素下;NH)において漸増負荷運動を行った.32%の酸素濃度は低圧下では,酸素分圧は159mmHgとなり,常圧下の酸素分圧と等しい.2条件を比較することによって「低酸素刺激」を排して,高地における,空気密度低下のみの最大運動時の呼吸代謝応答に対する影響を検討することができた.その結果,低圧常酸素下では常圧下よりもVE_<max>は高値を示した(150.7±10.0L/min in N vs.160.9±10.6L/min in HN).一方で,SaO_2(91±3% in N and 90±5% in HN)およびVO_2_<max>(63.0±4.7ml/kg/min in N vs.63.6±5.6ml/kg'min in HN)は常圧下と低圧常酸素下で有意な差が見られなかった,しかしながら,VO_2_<max>に差がないにも関わらず,低圧常酸素下では常圧下よりも運動継続時間は有意に長かった(910±79 sec in N vs.932±83sec in HN).また,昨年度の成果と本実験の結果から,全身のVO_2_<max>に対する呼吸筋群での酸素消費量の割合を算出したところ,常圧下では12.4%であったのに対して,低圧通常酸素下では9.1%と有意に低くかった.これらの結果から,低圧環境は,呼吸筋での酸素消費量の低下した分,活動筋での酸素利用が高まり,全身のVO_2_<max>の変化を伴わないで運動パフォーマンスを増加させることが示唆された.本研究課題の一連の実験結果は,いわゆる高所トレーニングにおける,低酸素下で行うトレーニングと実際の高所で行うトレーニングにおいて生体への負担の違いを明らかにすることに成功し,今後,より効果的な高所トレーニングへの応用可能な重要な基礎的研究となった.
意味性認知症における異食と視覚性の意味記憶障害

本研究では認知症者の食行動の変化について検討するため、異食と意味性認知症の関連を明らかにし、さらに、異食と脳の萎縮が優位にみられる半球との関連を検討した。最後に、意味性認知症の意味記憶障害を検討することを目的とした、Food/non-food discrimination testを作成した。本研究の結果、萎縮がみられる大脳半球の優位半球により出現する食行動異常が異なることが明らかになった。また、特に視覚性の意味記憶の表象の障害が異食と関連している可能性が示唆された。本研究では、異食における意味記憶の障害の関与を検討するため、左側側頭葉、右側側頭葉のどちらかに限局性の脳萎縮が生じている意味性認知症患者を対象にFood/non-food discrimination testを作成し、視覚性の意味記憶表象と異食行動との関係を明らかにすることを目的とする。Food/non-food discrimination testでは、物品を提示し食べられる物かどうかを尋ね、検査の毛化と異食の有無や他の神経心理検査を明らかにする。今年度は、Food/non-food discrimination testに使用する品目の検討と選定を行い、対照群の患者であるアルツハイマー型認知症の患者1名に課題を実施した。また、研究被検者についてもリクルートを開始した。Food/non-food discrimination testで使用する物品については、かりんとう、墨汁、ティッシュペーパー、いきなり団子(饅頭)、カステラ、乾燥剤、ジュース、柿の種、スライスチーズ、湿布、アメ、石鹸、ビー玉、醤油、シャンプー、瓶ビール、海苔、化粧水、スポンジ、乾電池を使用することとした。これらの物品について、食べられるかどうかを尋ねた。その際に「わからない」という回答は誤答とみなした。さらに、他のモダリティを活用した想起を防ぐため、触ることや香りを嗅ぐことは禁止した。今年度に作成したFood/non-food discrimination testをアルツハイマー型認知症患者に行ったところ、食物同定、非食物同定はともに満点で、積極的誤反応は見られなかった。今後は対照群の患者に対して行うとともに、意味性認知症患者に対して行い異食との関連を統計的に検討することとする。本研究では、意味記憶の障害と異食の関係を検討するため、左側頭葉と右側頭葉のどちらかに限局性の脳萎縮が生じている意味性認知症患者を対象に研究を行い、視覚性の意味記憶と異食行動との関係を明らかにすることを目的としている。本年度は、Food/non-food discrimination testに使用する品目の精査を行い、予備的な研究を実施した。本研究課題に使用するタスクでは、かりんとう、墨汁、ティッシュペーパー、いきなり団子(饅頭)、カステラ、乾燥剤、ジュース、柿の種、スライスチーズ、湿布、アメ、石鹸、ビー玉、醤油、シャンプー、瓶ビール、海苔、化粧水、スポンジ、乾電池を使用するが、その際にSLTA標準失語症検査において使用する物品の呼称などについても検査を行うこととした。本年度より、より本格的に患者のリクルートを行い、データの蓄積を行うこととする。本研究では、意味記憶の障害と異食の関係を検討するため、左側頭葉と右側頭葉のどちらかに限局性の脳萎縮が生じている意味性認知症患者を対象に、調査・比較研究を行い、視覚性の意味記憶と異食行動との関係を明らかにすることを目的としている。具体的には、Food/non-food discrimination testを作成し、視覚性の意味記憶表象を評価し、その課題成績と異食の関係を明らかにする。現在、以上の課題について、患者、および対照群の協力者のリクルートを開始しており、データを蓄積しつつある。研究に必要な物品はそろっており、定期的に患者データを集めつつある。今後はデータの整理と学会等での成果報告が必要となる。異食とは、通常食欲の対象とならないものを摂食する行動を指す。認知症者における異食については、進行期の重篤な認知機能障害や口唇傾向を背景に起こると考えられてきた。これまでに認知症者における異食は、アルツハイマー型認知症だけでなく、前頭側頭葉変性症などの認知症においても生じることが報告されており、クリューバービューシー症候群の口唇傾向の一つとして考えられてきた。しかし、クリューバービューシー症候群における口唇傾向は、全ての対象物を口で確認しようとする衝動で、その行動は口の中へ対象物を入れ、物品を確認する行為である、とされており、実際に異物を嚥下を伴う異食とは異なると考えられる。本研究では、意味記憶の障害と異食の関係を検討するため、左側頭葉と右側頭葉のどちらかに限局性の脳萎縮が生じている意味性認知症患者を対象に、異食に関する調査・比較研究を行った。その結果、左側優位に委縮がみられる場合にも調味料を多く加えるなどの食行動に変化がみられたが、特に右半球に優位に委縮がみられる意味性認知症者に顕著に多くの食行動の変化がみられることが分かり、萎縮がみられる大脳半球の優位性により、出現する食行動異常が異なる傾向があることが示唆された。さらに、左側優位に委縮がみられるSDにおいて異食はみられなかったが、右側優位に委縮がみられるSDでは、認知機能検査の得点が高いにもかかわらず、2名の患者に非食物を口に入れるという異食がみられた。

また、異食がみられた2名を対象に、視覚性の意味記憶の障害と異食の関係を明らかにするため、視覚性の物品同定検査を施行したところ、非食物同定率(非食物を非食物と回答することができた割合)がその他の被験者よりも低く、積極的誤反応率(非食物を食物と回答した割合)も高かった。このことから、視覚性の意味記憶の表象の障害も異食と関連している可能性が示唆された。本研究では認知症者の食行動の変化について検討するため、異食と意味性認知症の関連を明らかにし、さらに、異食と脳の萎縮が優位にみられる半球との関連を検討した。最後に、意味性認知症の意味記憶障害を検討することを目的とした、Food/non-food discrimination testを作成した。本研究の結果、萎縮がみられる大脳半球の優位半球により出現する食行動異常が異なることが明らかになった。また、特に視覚性の意味記憶の表象の障害が異食と関連している可能性が示唆された。研究同意書などの必要書類はそろっている。今後は実験に関わる材料の選定と文献収集と並行し、研究被検者のリクルートを開始する。現在、少人数ではあるが、予備的な実験を行っており、研究遂行に遅れはなく、概ね順調に研究は進んでいるものと思われる。意味性認知症は、認知症の中でも高頻度でみられる認知症ではないため、研究参加者のリクルートにおいて、工夫が必要である。そのため、県外の医療機関の専門家にも協力を得られるよう努める予定である。臨床心理学教育心理学神経心理学老年精神医学意味性認知症は高頻度でみられる認知症ではないため、研究被検者の募集などにおいて工夫が必要であるため、県内の関係医療機関の専門家にも協力を得られるようにする予定である。今後、方法の妥当性を慎重に検討したうえで、すみやかに本実験に着手する予定である。本年度は、係る委員会への書類を作成し協力を得られるよう調整を行った。さらに、実験に関わる機材の選定や文献取集などを行い、研究協力者のリクルートを開始した。少人数ではあるものの予備的な実験を行い、研究への手続きについても検討を行うことができた。これらのことから、研究遂行に遅れはなく、概ね順調に研究を進めることができているものと考えられる。事前に想定していたよりも、患者リクルートがすすまず、消耗品の使用が少なかったため。予定していた研究資材を使用しなかったため。データ蓄積用ハードディスクや脳機能画像検査を分析するためのパソコン、モニターを購入する。また、成果報告のための学会旅費としても使用する予定である。実験被験者のリクルート方法など注意すべき点があり、方法の妥当性を慎重に検討したうえで決定後、すみやかに本実験の実施に着手する。本格的な解析を開始するにあたり、使用する予定である。
らん藻細胞膜における情報伝達たんぱく質の検索と生化学的解析

らん藻Anabaenacylindrica細胞内のcAMP濃度は、光照射下では、通常60100pmol・mg^<-1>Chl.であるが、光照射後暗条件にするとcAMP濃度は急激に増加し、約一分後には数倍に達する。このような短時間におけるcAMP量の変化は、cAMP合成酵素のアデニル酸シクラ-ゼの活性が、シグナル伝達タンパク質であるG-タンパク質により制御されていることを示唆している。そこで、G-タンパク質がらん藻に存在するか否かについて検討した。細胞を超音波破砕した後、5000×gで10分間遠心し、上清画分を試料とした。試料を〔^<35>S〕GTPrSとインキュベ-トしてから、遊離GTPrSをセファデックスG-25のゲル〓過により取り除き、さらにセファデックスG-100によりタンパク質の分離を試みた。その結果何種類かのGTPに結合能を有するタンパク質が検出された。G-タンパク質は原核生物において報告がなく、〔^<35>S〕GTPrSとの結合だけでは存在の確認はできない。そこで、動物において知られているG-タンパク質の共通アミノ酸配列部分の16残基をペプチド合成機により作製し、それを抗原として、ウサギより得た抗体を入手し、ウェスタンブロット法により検索を行なった。その結果、この抗体に反応するタンパク質の存在を確認することができたが、タンパク質のバンドは一本ではなく、複数存在したため、どのタンパク質が本当のG-タンパク質であるかを同定することはできなかった。今後さらに実験を進め、G-タンパク質の同定を完了させる予定である。また、Anabaena cylindricaより得た細胞抽出液にアデニル酸シクラ-ゼ活性、フォスフォジエステラ-ゼ活性が存在することを明らかにした。以上の結果から、らん藻にもcAMPカスケ-ドが存在すると結論した。らん藻Anabaena cylindrica細胞内のcAMP濃度は、光照射下では、通常60100pmol・mg^<-1>Chl.であるが、光照射後暗条件にするとcAMP濃度は急激に増加し、約一分後には数倍に達する。
非断熱遷移と化学動力学諸問題の統合的理論研究

(1)水素原子移行反応の量子動力学我々独自の超球楕円座標系を用いることによって水素移行反応の量子動力学を正しく評価すると共に、反応機構を振動非断熱遷移として概念化することに成功した。また、振動非断熱遷移をZhu-Nakamura理論によって取扱い全反応確率の評価を解析的に行うことに成功した。(2)非断熱遷移基礎理論の拡充交差型と非交差型の両者を包含しうる可能性のあるモデルとして指数関数ポテンシャルモデルがあるが、我々はこのモデルの特別な場合に対する厳密解析及びそれを若干一般化した場合に対する半古典的近似解析解の導出に成功している。更に、漸近的に縮重した状態間に新しいタイプの非断熱遷移が起ることを見出し近似解析解を得ることに成功した。(3)透熱擬交差モデルと完全反射現象Rosen-Zenerモデルを回転することによって透熱擬交差モデルの解析解を得ることに成功した。また、このモデル及び2交差モデルにおいて完全反射現象が起ることを見出し解析した。将来レーザー制御などに使えるかもしれない。電子遷移にZhu-Nakamura理論を用いる事により古典軌道法を活用して電子遷移を伴う反応を従来より精度良く取り扱えることを示した。今後、大きな反応系への適用が期待される。(5)レーザーによる分子過程の制御レーザーを周期掃引するとこにより非断熱遷移を従って分子過程を制御するといる我々独自の理論を提唱するとともに、これを用いて各種過程の制御が可能であることを示した。(1)非断熱遷移理論Zhu-Nakamura理論に基づいて時間依存非断熱遷移の新理論を構築し、それを駆使して外場による分子過程・非断熱遷移の制御に関する新しいアイディアを提唱した。応用を進めている。非断熱遷移の統一理論の構築を目指して指数関数モデルに対する解析解を得ることに成功し、更に理論の展開を進めている。(2)化学反応動力学新しい超球楕円座標を導入して水素移行反応の量子動力学の計算効率を高めるとともに、反応をポテンシャルリッジにおける振動非断熱遷移として概念化することに成功した。更に、Zhu-Nakamura理論を用いて3次元反応の解析的取扱いを進めている。また、電子的非断熱反応への挑戦を始めた。1.非断熱遷移理論の拡充と応用Landau-Zener型及びRosen-Zener型非断熱遷移を包含した統一理論のモデルとして指数関数モデルを取り扱い、その解の一般化を遷移領域のエネルギーより高いエネルギーで行うことに成功した。また、Landau-Zener-Stueckelberg型問題に対する我々の完全解の各種動力学過程への応用を進めた。最も野心的な応用は3次元水素原子移行反応を超球楕円座標と我々の非断熱遷移理論を用いて解析する事に成功した。OHlC及びBrHCl系に適用し全反応確率を完全に解析的に評価しうることを示した。2.水素原子移行反応の量子動力学新しい超球楕円座標に基づく理論を展開してきたが、これを用いて0(^3P)HClやH0_2等の反応の動力学の解明を進めた。全角運動量Jが0でない場合のプログラムも完成させ反応断面積や反応速度定数の正しい評価が出来る様にした。また、反応速度定数の直接評価に対する新理論を提唱しているがその応用も行った。3.外場による分子過程の制御に対して我々の新しい理論を適用した。(1)非断熱遷移基礎理論の拡充交差型と非交差型の両者を包含しうる可能性のあるモデルとして指数関数ポテンシャルモデルがあるが、我々はこのモデルの特別な場合に対する厳密解析及びそれを若干一般化した場合に対する半古典的近似解析解の導出に成功している。(2)透熱擬交差モデルと完全反射現象Rosen-Zenerモデルを回転することによって透熱擬交差モデルの解析解を得ることに成功した。

(3)Zhu-Nakamura理論の3次化学反応への応用電子的に断熱な化学反応を超球座標を用いて一次元多準位問題に既約しZhu-Nakamura理論を用いて全反応確率を制度よく評価出来ることを示した。電子遷移にZhu-Nakamura埋論を用いる事により古典軌道法を活用して電子遷移を伴う反応を従来より精度良く取り扱えることを示した。今後、大きな反応系への適用が期待される。(5)レーザーによる分子過程の制御レーザーを周期掃引するとこにより非断熱遷移を従って分子過程を制御するといる我々独自の理論を用いて各種過程の制御が可能であることを示した。
切削加工データ解析用エキスパートシステムの研究

本研究では、工具摩耗原因を究明していく上で研究者の手助けとなるエキスパートシステムを構築するための指針を得ることを目的として、まず知識ベースの一部となる切削実験データの自動計測ならびにその蓄積を行う装置の試作とデータベースプログラムの作成を行った。解析には多種の実験データ、たとえば工具摩耗進行状況,工具摩耗形態,切削温度,切削抵抗,その他諸々のデータが必要となるが、ここでは高精度でコンパクトな切削温度測定のための熱起電力検定システムと非接触レーザ変位計を用いた工具クレータ摩耗の自動計測システムの試作開発を行った。またさまざまな切削条件下における工具摩耗の情報の蓄積および比較対象データの速やかな検索を可能にするために工具摩耗および工具摩耗形態の記録蓄積用のデータベースソフトウェアを開発した。そして、これらのデータベースを活用した実験データの解析を支援するためのエキスパートシステムの構築を試みた。なお、今回試作したシステムは、適用範囲(使用者および対象とする現象)を非常に限定した形の解析支援用プログラムであり、必ずしも十分な解析能力を持っているとは言い難い。したがって、今後さらに汎用性,解析能力を持たせた形に進歩させていく予定である。切削実験デ-タを効率よく解析することのできるエキスパ-トシステムを構築あるいはそのための指針を得ることを目的として、本年度は知識ベ-スの一部となる実験デ-タ蓄積用のデ-タベ-スソフトを開発した。このデ-タベ-スソフトウェア-は、切削実験により得られたデ-タを蓄積し、新しく得られたデ-タを過去のデ-タと比較検討する目的で作成した。本デ-タベ-スの特徴は、1.切削実験デ-タをデ-タシ-ト単位で記録できるカ-ド型デ-タベ-スであり、デ-タシ-ト単位で操作でき、工具摩耗の測定デ-タは遂次更新可能である。2.パソコン対応ビデオデッキを利用して摩耗形態を画像デ-タとして記録でき、1.の実験デ-タとビデオテ-プに付記したアドレス番号によって完全な対応付けがなされている。摩耗形態は、顕微鏡に取り付けたCCDカメラを介してあらかじめアドレス番号を記入したビデオテ-プに録画保存する。この画像デ-タは前記の測定デ-タといっしょに記録されているアドレス番号によって随時呼び出し可能となっており、さらに必要な場合にはビデオプリンタより出力することもできる。3.切削実験デ-タを視覚的に比較するために、任意項目による検索とグラフ化を行える機能を有する。たとえば被削材と工具を検索項目に選べば、特定被削材で工具間の比較もしくは特定工具で被削材間の比較が行えるグラフを速やかに作図することができる。などである。一方、エキスパ-トシステムについては、同デ-タベ-スとリンクさせた形でプロトタイプを作成すべく、検討している。切消実験の自動化を行い、また実験で得られたデ-タを効率よく解析することのできるエキスパ-トシステムを構築あるいはそのための指針を得ることを目的として、本年度はクレ-タ摩耗の自動計測システムの作成と使用者および対象を限定した非常に単純な形の解析用プログラムを作成した。以下に主な特徴を示す。1.クレ-タ-摩耗自動計測システム1)非接触レザ-変位計,XYテ-ブルに取り付けたオ-トマイクロメ-タをRS232Cインタ-フェイスを介してパソコンにて制御することによって工具すくい面摩耗形状の自動計測並びに最大摩耗深さを算出できる。この場合、レ-ザ-変位計に取り付けたTVカメラによって摩耗状態を観察しながら走査範囲を指定するが、必要に応じて計測時間短縮のために最大摩耗部周辺のみを測定し,最大クレ-タ摩耗深さのみを求めることもできる。現在のところ約4%の測定精度できる。2)測定したデ-タはフロッピ-ディスクに保存し、必要に応じて任意のデ-タを呼び出して摩耗量,断面形状,全体の摩耗形状などを見ることができる。3)鋭く切り立った部分(ナイフエッジ状)の測定は、レ-ザ-光の反射が安定しないために測定不可能である。2.切消実験デ-タ解析用プログラム被消材中に適量の非金属介在物を含ませ、工具すくい面上に酸化物系保護膜を生成させて工具すくい面摩耗を抑制する方法がある。本プログラムでは、非常に単純なサンプルとしてこの酸化物系保護膜の生成の有無を判断するものを作成した。なお、今後さらに解析能力を持たせるように拡張していく予定である。

これまでの研究で、本研究では工具摩耗原因を究明していく上で研究者の手助けとなるエキスパートシステムを構築するための指針を得ることを目的として、切削実験データの収集という観点から切削実験の自動化(切削温度測定のための熱起電力検定システムと工具クレータ摩耗の自動計測システムの試作開発),工具摩耗および工具摩耗形態の記録,蓄積用のデータベースソフトウェアを開発およびこれらのデータベースを活用した実験データの解析を支援するためのエキスパートシステムの構築を試みてきた。本年度においては、昨年度作成したエキスパートソフトウェアについて若干の修正を行った。主な改善点を以下に示す。切削実験データ解析用プログラムの修正点1)対話形式の充実と確信度の導入データ入力は、対話式の画面に従って行っているが、これの充実を行うとともに入力データに重みづけ(確信度)を行って入力できるようにした。これにより、抽象的な表現あるいは不確実なデータの入力(たとえば摩耗形態の表現)も可能となり、また可能性のある推論結果も複数表示することができるようになった。2)不足データの表示解析を行った結果、入力されているデータでは確実な推論結果が得られない場合、その確実性を向上させるために必要なデータを要求する機能を追加した。これによって、実験計画の効率化が図れるものと考えられる。なお、本システムは、適用範囲を限定して作成したものであるので、今後さらに汎用性を持たせた形に拡充していく予定である。
情動記憶の分子機構に関わるmicroRNAの同定とその機能解析

動記憶の分子機構の解明は、脳科学研究の中でも大きな課題であるばかりでなく、昨今社会問題にもなっている心的外傷後ストレス障害(PTSD)の病態を理解する上でも重要である。情動記憶の過程では、その長期記憶の形成と維持を支える遺伝子発現変化が脳内でダイナミックに起こっていることが示されている。本研究ではその過程におけるmicroRNAの役割を明らかにすることを目的として、恐怖条件づけに際して扁桃体で発現変化するmicroRNAを網羅的に検索した。その結果、13種類のmicroRNAが同定された(3種は増加、10種は減少)。これらの脳内のはたらきを解析すれば、情動記憶長期保持の機構を支える核-シナプス間の新しい情報伝達様式を見いだすことが出来ると考えている。本研究は学習記憶およびシナプス可塑性において発現量の変化するmicroRNAを同定し、その脳内での作用機序を解明することを目的とする。その目的を遂行するために、今年度はマウスの学習記憶の評価および脳スライス標本を用いたシナプス可塑性の評価系の確立を目指した。そのモデル系として、樹状突起スパインの形態と機能に重要なドレブリンAのノックアウト(DAKO)マウスを用いた。このマウスは胎生期から様々な組織で発現しているドレブリンEから脳特異的で樹状突起スパインに集積するドレブリンAへのアイソフォーム変換が起こらない。外見上目立つ異常は認められないが、文脈依存的な恐怖条件づけ学習に障害が認められることがわかっている。その行動表現型を詳しく調べてみると、その障害は週齢に依存することがわかった。すなわち生後半年以上経過した老齢のDAKOマウスで見られたが、若齢(3週令)のマウスでは見られなかった。一方、海馬非依存的な音依存的な恐怖条件づけ学習は老齢のDAKOマウスでも正常であった。この週齢依存的な行動表現型の細胞基盤を探るために海馬スライス標本でCA1シナプスの高頻度刺激で誘発されるシナプス伝達の長期増強(LTP)を調べたところ、行動表現型と一致して週齢依存的にLTPの障害が認められた。すなわち、生後半年以上経過した老齢のDAKOマウスでLTPが減弱していたが、若齢(3週令)のDAKOマウスでは野性型と変わらない大きさのLTPが誘発された。以上から、成体脳でドレブリンEからAに変換することは、海馬シナプス可塑性と海馬依存的学習に重要であることが示された。また、この行動テストとスライス標本を用いた電気生理学的手法は、シナプス可塑性や学習記憶の機能を評価する系として有用であることが示されたので、今後はこの系を用いて学習記憶にはたらくmicroRNAを同定する研究を実施する予定である。本研究は、蛋白質合成に依存した情動記憶の固定化、再固定化および消去におけるmicroRNA(以下miRNA)の役割を明らかにすることを目的とする。この目的を達成させるために、平成23年度は恐怖条件づけ後の扁桃体内で発現量の変動するmiRNAをマイクロアレイ解析によって網羅的に検索した。方法:10週令の♂C57BL/6Nマウスを条件づけ群と対照群(10匹/群)に分け、1匹ずつ実験箱に入れ60秒後から10秒間の音刺激(60dBのホワイトノイズ)と床からの電気ショック(0.5mA、音刺激の開始9秒後に1秒間)を20秒間隔で3回提示した。刺激終了の50秒後(実験箱に入れてから180秒後)に動物をホームケージに戻した。対照群には実験箱で音の提示のみ行なった(電気ショックなし)。条件づけの3時間後に頸椎脱臼により屠殺し、速やかに脳出しを行ない、氷上で扁桃体を含む1mm厚の脳スライスを作成し、実体顕微鏡下で扁桃体を切出した。切出した扁桃体を5匹分1組(条件づけ群2組、対照群2組で計4組)とし、それぞれから全RNAを抽出、DNase処理後cDNA合成してアジレント社のマウスmiRNAマイクロアレイ解析を実施した。結果:条件づけした2群と対照の2群間でハイブリダイズのシグナル強度を比較し、対照群に比べ2倍以上あるいは0.5倍以下のシグナル強度を示したmiRNA種を抽出したところ、それぞれの比較で再現良く0.5倍以下(すなわち対照群に比べ半分量以下の発現量)のmiRNAが複数見出された。これらのmiRNAの発現量の低下は標的となるmRNA量を増加させることで、恐怖条件づけ記憶の形成に関わっている可能性がある。本研究は、蛋白質合成に依存した情動記憶の固定化、再固定化および消去におけるmiRNAの役割を明らかにすることを目的とする。

今年度は昨年度に行った恐怖条件づけ後の扁桃体内で発現量の変動するmiRNAのマイクロアレイの結果を解析し直し見いだされたmiRNAについて海馬での変動を定量解析した。方法:昨年度得られたデータについて条件づけ群と対照群の比較解析を行って、各群間で再現よく変動したmiRNAを選出した。これらについて、個々にそれらの配列データよりPCRプライマーを設計した。10週令の♂C57BL/6Nマウスを実験箱に入れ60秒後から10秒間の音刺激と床からの電気ショック(0.5 mA、音刺激の開始9秒後に1秒間)を20秒間隔で3回提示した。刺激終了の50秒後(実験箱に入れてから180秒後)に動物をホームケージに戻した。対照群には実験箱で音の提示のみ行なった(電気ショックなし)。条件づけの3時間後に頸椎脱臼により屠殺し脳を氷上で1mm厚のスライスにし、RNA保護液で処理後、実体顕微鏡下で海馬を切出した。切り出した組織より全RNAを抽出、DNase処理後MiR-X miRNA qRT-PCRキット(クロンテック社)と定量PCR装置(7500Fast、アプライド)により各miRNAの定量を行った。データ解析はU6 snRNAを内部標準とした比較CT法によった。結果:マイクロアレイにより条件づけ後に扁桃体で変動するmiRNAとして減少するもの10種を選別した。これらのmiRNAの発現量変化を海馬においてqRT-PCRによって検証したところ、海馬においても3種で再現よく減少することがわかった。そのうちの一種はすでに報告のあるmiR-134であった。残り2種については未報告であるが、これらも標的となるmRNA量を増加させることで、恐怖条件づけ記憶の形成に関わっている可能性がある。共通設備の恐怖条件づけ装置が新しくなり、条件づけ刺激の条件検討に時間がかかったこと。マイクロアレイ解析用のRNAが調製および保存中に部分的に分解してしまうことがあり、解析するために使用可能な質の高いRNAを用意することが難しかった。主としてこれら2点の理由で現在までの「研究の目的」の達成度は低い。24年度が最終年度であるため、記入しない。まず、マイクロアレイの解析結果から同定されたmiRNAの発現量が扁桃体をはじめ、海馬や前頭前野等の脳部位で情動記憶の固定化、再固定化および消去の過程においてどのように変動するかについて、定量的RT-PCR解析で調べる。また、コンピュータ予測プログラムとデータベースの検索を駆使して、miRNAの標的となるmRNA種を予想し、情動記憶との関連でこれらの発現プロファイリングを行なう。最後に、miRNAの脳内過剰発現およびノックダウンをウイルスベクター導入によって実施し、その効果を行動薬理学的に検討する。ウイルスベクターの導入がうまくいかない時には合成miRNAそのものあるいは安定化DNA(locked DNA)で合成したアンチ鎖miRNAをマイクロシリンジポンプを使って脳内に微量注入する方法を検討する。
CO2還元およびCO選択酸化用光触媒の開発と選択分光による作用機構追跡

二酸化炭素削減のオプションの一つとして、自然光を利用した二酸化炭素の光燃料化は地球温暖化とエネルギー問題双方に与する。本研究では、亜鉛・銅・ガリウムを主成分とする合成粘土(層状複水酸化物)に紫外可視光を照射すると、二酸化炭素と水素からメタノールおよび一酸化炭素を合成することを見出した。粘土層間で、二酸化炭素と表面水酸基が反応して炭酸水素種となり、粘土層に光照射することで生じた電子と反応して一酸化炭素、さらにメタノールが生ずることが示唆された。GO_2を水素ガスで光還元する触媒を見した。[Zn_3M^<III>(OH)-8]^+_2(CO_3^<2->)(M=Ga,Al)をベースとする層状水酸化物半導体を触媒とすることで、これまでCOおよびメタンの生成しか報告されていない本反応で、メタノールを生成した(170nmolh^<-1>g_<cat>^<-1>)。とりわけカチオン層中にCuサイトが含むことで、CO生成が優勢な触媒反応をメタノール選択的にした(68mol%)。水酸基に挟まれた層間が反応場であり、銅に結合した炭酸水素種が中間種と考えられる。Cu^<II>→Cu^Iのサイクルを利用して、メタノールまでの多電子還元が進行したものと推定した。さらにこの触媒を環境調和用途で用いるために、水を触媒的に分解して得た不に素種によりCO_2を還元するフィージビリティを得た。CO_2+H_2Oを同一系で反応させるのは熱力学的に非常に不利なため、水をPt/C触媒で分解し、H^+伝導膜で隔てた別の系中に上記のZn-Cu-Ga触媒を置き、CO_2をメタノールに還元した(5μmolh^<-1>g_<cat>^<-1>,413の)。次年度には、この酸化/還元複合触媒系を完全光反応化する。水素ガス中でのCO選択光酸化についても触媒を見出した。22nmを中心に均一を粒子径をもつ合成ZnOにCuイオンを吸着させることで、620ppmのCOを10ppm以下にまで選択酸化した。光により生じた電子で還元されたCu^IサイトがO_2を還元し、ZnO表面では水酸基とCOよりギ酸イオン種が生じると考えられる。後者から前者にH^+が移行し、CO_2を生ずるのだろう。銅サイトでは副反応と想定される水は生じず、水酸基が再生したものと推定した。22年度にCO_2を水素ガスにより光触媒的還元するZn-Cu-M^<III>-CO_3層状複水酸化物触媒(M^<III>=Ga,Al)を見いだしたが、23年度はM^<III>=Gaの光触媒のメタノール生成速度を改良した。最も効果的だったのは、光触媒層間のCO_3^<2->イオンを[Cu(OH)_4]^<2->イオンに変更することで、CO_2からメタノール合成速度を0.49μmol h^<-1>gcat^<-1>にまで向上させた。この層間銅サイトはCO_3^<2->イオンのように遊離アニオンとしてではなく、カチオン層と脱水縮合したCu(μ-O)_3(OH)種として存在し、層状複水酸化物塩を形成した。この銅サイトが光照射で発生した励起電子をいったんトラップし、CO_2をメタノールにまで順次還元するため電子を受け渡す機構を考えた。対照実験を重ね、層状複水酸化物[塩]が熱励起ではなく、半導体式原理でCO2を還元することも立証した。層状複水酸化物にCO_2を供給し、高分子電解質膜を経てPt触媒に水素ガスを供給することで固体高分子型燃料電池として発電しつつメタノール合成できることも立証した。さらにこのシステムで、水素ガスから変更してPt触媒で直接水分解し、生じたプロトンと電子により層状複水酸化物でCO_2からメタノール合成されることも示した。光CO PROX触媒として、紡錘状ZnOに銅イオンを吸着させた光触媒で水素ガス中不純物CO(63Pa)を2.3mPa(0.35ppm)にまで減少させた。ZnO(000-1)面に吸着したCuサイト近傍でCO吸着、O_2活性化機構を提唱した。昨年度までに層状複水酸化物(LDH)光触媒を用いたCO2とH2との光触媒的変換、および水を413 Kで白金-炭素触媒により熱的に活性化し、次いで高分子電解質膜を経てLDH光触媒を用いてCO2の光触媒的還元が進むことを示した。24年度は酸化タングステン光触媒とLDH光触媒を高分子電解質膜で隔てて組み合わせ、両者に紫外可視光を照射した。すると、それぞれ水を光酸化、CO2を光還元した。

上記のように本研究では、特にLDH(亜鉛、銅、ガリウムを含むものが特に有効)を用いたときにCO2光還元でメタノール(およびCO)を生成したのが大きな特徴である。この作用機構を知るために、まずX線吸収端近傍微細構造(XANES)を用いてLDH中に生じる電子の伝達をみた。CO2とH2下、紫外可視光を照射しながらXANESスペクトルを追跡すると、銅K吸収端前に現れる1s-3dピーク強度が徐々に減少した。紫外可視光照射によりLDH内に分離して生じた電子が拡散し、Cu(2+)サイトにトラップされCu(+)に還元されたことを示す。特にカチオン層方向への電子伝達が速く、CO2光還元反応速度より数桁速かった。次にフーリエ変換赤外分光(FTIR)を用いて、CO2光還元反応条件でLDH反応場に現れる吸着種/反応種をモニターした。炭酸種は不活性だった。1655 cm(-1)に炭酸水素(HCO3)種のピークがみられ、13CO2中の実験では1629 cm(-1)にシフトした。炭酸水素種は気相CO2と水酸基に平衡になっており、真空中ではCO2に戻って分解した。炭酸水素種への平衡反応もCO2光還元反応速度より数桁速かった。水素ガス下紫外可視光を照射するとCO2への分解だけでなく、炭酸水素の光還元も進んだ。水素ガス中微量CO光PROX(選択酸化)反応についてもFTIRによるモニターを行い、Cuトラップサイトとギ酸中間種を推定した。CO_2光燃料化触媒の設計と開発、水分解による水素生成と組み合わせたCO_2光燃料化のfeasibility、また水素エネルギー社会実現のために必要なCOPROX反応用光触媒の開発とその作用機構についての研究を維合的に実施する計画で、その通りに順調に進んでいる。24年度が最終年度であるため、記入しない。24年度の研究実施計画となるが、CO_2光燃料化触媒では、Zn-Cu-GaおよびZn-Cu-Alの元素組み合わせの他に層状水酸化物を合成することで、更なる高活性化があり得る。また固体高分子聖燃料電池では、水酸化反応も光触媒化することで光のみの駆動で水.とCO_2からメタノールが合成されることを示す。光CO PROXでは、FT-IR,XAFS,DFT計算により分子論的反応機構のより詳細な記述を行なう。
光プローブ法による表面新物資相の研究

光をプローブとした実験手段を使って固体表面の構造とダイナミックスの研究を行なった。各分担者は研究会などの機会を通じてお互いの連絡を密にし「表面新物質相」を総合的に理解することに努めた。[潮田]Ni(111)面に吸着したニトロベンゼン分子層のラマン散乱から薄膜分子層の構造相転移を見つけた。金属及びガラス基板に吸着したローダミン6Gの蛍光の角度依存から分子配向と表面粗さを決定した。GaAs(110)/Cs面からの禁制LOフォノン散乱の強度から表面付近の電子エネルギーバンドの曲がりを測定した。[太田]シンクロトロン放射光を用いた表面EXAFS法と軟X線定在波法によりSあるいはClを吸着させたNi(111)、Ni(100)の表面構造を解析し、表面再配列と表面緩和を詳細に検討した。[河野]光電子分光,光電子回折により以下の金属・半導体初期界面の電子状態と原子配列を調べた。1)シングルドメインSi(001)2x1表面上のK、Cs吸着表面、2)負の電子親和力を呈するO/Cs/Sl(001)2x1表面、3)NEA表面O/Cs/GaAs(110)、4)Si(111)√<3>×√<3>-Ag表面。[菅]Yb化合物の表面電子状態をシンクロトロン放射を用いた光電子分光法で研究した。逆行電子分光測定を行ない遷移金属M(Ni、Fe、etc)をインターカレートしたTiS_2らびにMを表面吸着させたTiS_2の表面電子状態について研究を行なった。[難波]表面赤外分光研究用光源に放射光を利用することを具体的に検討する目的で、分子科学研究所の電子蓄積リングUVSORからの遠赤外及び赤外線強度を実測し、通常光源よりもその性能が数段優れていることを明らかにした。
ヒドロキシエチルデンプン製剤が侵襲時glycocalyx構造におよぼす物理的作用

【研究目的】血管収縮薬の持続投与が1回心拍出量変化量を指標とした肝切除中の輸液量におよぼす影響を検討する。【研究方法】全身麻酔下、肝切除術を施行された51名の患者を対象とした。患者を無作為にコントロール群(C群)、フェニレフリン持続投与群(P群)、ノルエピネフリン持続投与群(N群)の3群(各17名)に割りつけた。P群、N群においては、フロートラックセンサーを用いて体血管抵抗指数(SVRI)を測定し、SVRI >2200dyne sec cm-5 m-2となるようフェニレフリンまたはノルエピネフリンの投与速度を調節した。手術開始から手術終了まで重炭酸リンゲル液を3 ml kg-1 h-1で投与し、SVVが12%以上となった時に4 ml kg-1のヒドロキシエチルデンプン製剤(分子量13万)を15分間でボーラス投与した。術中の総輸液量(ml/kg/h)を3群間で比較した。統計はANOVAで行い、P <0.05を有意とした。【結果】術中の総輸液量は、3群間で有意な差を認めなかった(C: 7.3 [1.7]; P: 6.9 [1.5]; N: 7.2 [1.5], mlkg-1 h-1, P=0.75).ボーラス終了時のSVVは、P群とN群はC群(12.3 [6.0] %, 90 boluses)にくらべて有意に小さかった(P: 10.3 [5.4] %, 87 boluses, P=0.02; N: 10.9 [3.9] %, 106 boluses, P=0.04)。【考察】血管収縮薬の持続投与は、肝切除中の総輸液量に有意な差をもたらさなかった。今回、SVVを指標として輸液を行ったことから、この理由として、ボーラス終了時のSVV減少の違いがコントロール群にくらべてわずかであったことがあげられる。これは、1Pmsfは増加しても(stressed volumeの増加)、静脈抵抗が増加したために、静脈かん流におよぼす効果が相殺されたこと、2MAPの上昇によりHESの血管外漏出が増加し、ボーラス後の血漿増量が減少したこと、により説明される。本研究の理論的基盤となるヒドロキシエチルデンプン製剤とglycocalyxのモデルであるヒアルロン酸との物理的相互作用が明らかとなった。【目的】ヒドロキシエチルデンプンおよびアルブミンがヒアルロン酸ゲルへの色素拡散におよぼす影響を比較すること【背景】周術期の血漿増量目的で使用されるヒドロキシエチルデンプン(HES)製剤が、炎症時において血管内皮表面のglycocalyx構造を弱めることにより血管透過性を亢進させる危険性が指摘されている。これに対し、アルブミン製剤はglycocalyx構造を安定化させる。本研究は、HESが多糖構造を有しているのに対し、アルブミンがタンパク質である点に注目し、両高分子がglycocalyxの成分であるヒアルロン酸構造に異なった影響をおよぼすという仮説を立てた。この仮説を立証するため、HESが、ヒアルロン酸ゲルへの色素拡散におよぼす影響をアルブミンと比較した。【方法】0.3%色素(Orange-G,分子量452)を含んだ3% HESまたはアルブミン溶液0.1 mlをUVセルに注入し、その上から0.3%ヒアルロン酸ゲル1 mlを注入した。そして、ヒアルロン酸ゲル層の吸光度(波長330 nm)を経時的に測定することにより、Orange Gがヒアルロン酸ゲル内に拡散する過程を検討した。【結果】5h, 10 h, 24 hにおける吸光度は、3% HESでは、それぞれ0.29, 0.44, 0.64であったのに対し、3%アルブミンでは、それぞれ0.07, 0.12, 0.25であった。このようにアルブミンはOrange Gのヒアルロン酸ゲル内への拡散をHESの約1/3に抑制した。【考察】アルブミンがHESにくらべてヒアルロン酸ゲル内への色素拡散を抑制した結果は、アルブミンがヒアルロン酸の高分子構造を強める可能性を示している。この機序として、アルブミンが有する極性基とヒアルロン酸間の水素結合が考えられる。HESが毛細血管壁におけるglycocalyxを介した水移動にどのような影響をおよぼすかをゲルモデルを用いて明らかにした。【背景】高度侵襲を伴う大手術では、近年、1回拍出量変化量(SVV)を指標として輸液を行うことにより、心臓の前負荷を適切に保つことが推奨されている。一方、大手術中は、全身麻酔薬により血管が拡張するため、血管収縮薬を持続的に投与することにより、血圧を維持することが多い。しかし、血管収縮薬は静脈系を収縮させることにより、静脈かん流を増加させ、心臓の前負荷を増加させる。本研究では、肝切除において血管収縮薬の持続投与がSVVを指標とした輸液量に違いをもたらすかを検討した。【方法】全身麻酔下、肝切除術を施行された51名の患者を対象とした。

患者を無作為にコントロール群(C群)、フェニレフリン持続投与群(P群)、ノルエピネフリン持続投与群(N群)の3群(各17名)に割りつけた。手術開始から手術終了までSVV >12%となった時に4 ml/kgのヒドロキシエチルデンプン製剤をボーラス投与した。術中の総輸液量(ml/kg/h)を3群間で比較した。【考察】血管収縮薬の持続投与は、肝切除中の総輸液量に有意な差をもたらさなかった。今回、SVVを指標として輸液を行ったことから、この理由として、ボーラス終了時のSVV減少の違いがコントロール群にくらべてわずかであったことがあげられる。血管収縮薬が大手術時の輸液量におよぼす影響を無作為化前向き臨床研究により検討することができた。【研究目的】血管収縮薬の持続投与が1回心拍出量変化量を指標とした肝切除中の輸液量におよぼす影響を検討する。【研究方法】全身麻酔下、肝切除術を施行された51名の患者を対象とした。P群、N群においては、フロートラックセンサーを用いて体血管抵抗指数(SVRI)を測定し、SVRI >2200dyne sec cm-5 m-2となるようフェニレフリンまたはノルエピネフリンの投与速度を調節した。手術開始から手術終了まで重炭酸リンゲル液を3 ml kg-1 h-1で投与し、SVVが12%以上となった時に4 ml kg-1のヒドロキシエチルデンプン製剤(分子量13万)を15分間でボーラス投与した。統計はANOVAで行い、P <0.05を有意とした。【結果】術中の総輸液量は、3群間で有意な差を認めなかった(C: 7.3 [1.7]; P: 6.9 [1.5]; N: 7.2 [1.5], mlkg-1 h-1, P=0.75).ボーラス終了時のSVVは、P群とN群はC群(12.3 [6.0] %, 90 boluses)にくらべて有意に小さかった(P: 10.3 [5.4] %, 87 boluses, P=0.02; N: 10.9 [3.9] %, 106 boluses, P=0.04)。これは、1Pmsfは増加しても(stressed volumeの増加)、静脈抵抗が増加したために、静脈かん流におよぼす効果が相殺されたこと、2MAPの上昇によりHESの血管外漏出が増加し、ボーラス後の血漿増量が減少したこと、により説明される。今回得られたヒドロキシエチルデンプン製剤とヒアルロン酸との物理的相互作用の知見をもとにしてより安全で血漿増量効果が最大限に発揮されるようなヒドロキシエチルデンプン製剤の使用方法を検討する。手術患者を対象として、glycocalyxの主構成成分であるsyndecanの血漿濃度を測定することにより手術中のHES製剤の投与がglycocalyx構造を弱める作用があるかを明らかにする。大手術時における血管収縮薬の投与が血管内皮グリコカリックスにおよぼす影響を無作為化前向き研究により明らかにする予定である。測定サンプル数が予定より若干少なくなったため、測定に必要な試薬の購入額が減少し、余剰金が発生した。実験方法の変更により必要サンプル数が変更となったため。現在、研究成果を海外雑誌に投稿中であり、次年度使用額を雑誌掲載のために使用する予定である。
ヒト腸上皮の微生物認識機構と内因性抗菌ペプチドによる殺菌機能の分子基盤

本研究では、ヒト小腸パネート細胞由来の分泌物をRP-HPLCおよび電気泳動法等を用いて分離して、生化学的および免疫学的に解析した。また、われわれの既報で得た小腸陰窩細胞を用いて、パネート細胞および他の腸上皮細胞群におけるToll様受容体や内因性抗菌ペプチドをはじめとする自然免疫関連遺伝子および蛋白の発現を検討することにより、ヒトのパネート細胞の細胞シグナル伝達分子機構を解析した。ヒト小腸パネート細胞にToll様受容体遺伝子または蛋白の発現を認めた。免疫組織学的検討により、Toll様受容体は陰窩の最基底部に発現していた。ex vivo細菌曝露によるヒト小腸パネート細胞分泌系を用いて抗菌活性アッセイを行い、パネート細胞における微生物認識と感染防御機能が関与している可能性を示した。また、単離小腸陰窩と,S.typhimurium, E.coliまたは腸内常在細菌であるLactobacillusをex vivo共培養したところ、検討したいずれの上清中にサルモネラ殺菌活性を認めた。さらに、Western blot解析により、これらの上清中に内因性抗菌ペプチドを認め、各種細菌によるパネート細胞分泌誘導を証明し、微生物感染に対するパネート細胞由来デフェンシンによる感染防御機能を明らかにした。本研究によって、上皮細胞による微生物の認識から内因性抗菌ペプチド分泌およびその殺微生物活性への分子機構を明らかにした。消化管粘膜免疫における自然免疫系が生物学的、免疫学的に重要である可能性を示した。難治疾患と自然免疫、特に内因性抗菌ペプチド関与の解明は、今後の重要なテーマであると考えられた。腸上皮細胞における微生物認識機構と内因性抗菌ペプチドによる殺菌機能の分子基盤を明らかにするために、インフォームド・コンセントの下に、ヒト小腸粘膜を得て、陰窩に富む分画を得た後、単一細胞分画から単離腸上皮細胞を得た。フローサイトメトリー法と作製した抗αデフェンシン抗体等を用いて、Paneth細胞群の採取を試みた。回収したPaneth細胞におけるHD5,HD6,NOD2,Toll様受容体およびCD14,MD2などの遺伝子発現をわれわれの確立したRT-PCR法で解析した。それらの結果、ヒトのPaneth細胞にHD5,HD6,Toll様受容体,CD14,MyD88をはじめとする自然免疫に関連する分子mRNAsの発現を検出した。抗αデフェンシン抗体を用いた免疫組織・細胞染色法等により一部のToll様受容体のPaneth細胞における局在を確認した。また、単離したヒトの小腸陰窩と,Salmonella typhimurium, Escherichia coliおよびLactobacillus等をex vivo共培養後に、上清中の殺菌活性を解析したところ、いずれの上清中にも殺菌活性が検出された。さらに、Western blot解析により、上清中にαデフェンシンを認めた。現在、引き続き逆相HPLC等を用いて、得られた上清中の生理活性因子を検索するとともに、Paneth細胞分泌物中の殺菌因子の同定を行っている。
強相関軌道整列酸化物結晶における非線形光学応答と量子臨界相制御

強磁性金属相を有する層状ペロブスカイト型マンガン酸化物(La_<2-2x>Sr_<1+2x>Mn_2O_7 x=0.38)におけるパルスレーザー照射時の時間分解反射率変化の温度依存性を強磁性金属-常磁性絶縁体転移温度を含む温度範囲で測定した。MnO_2伝導面内におけるキャリアのエネルギー緩和過程は、1ps程度の時定数を示す電子-格子相互作用による速い緩和過程、1ns程度の遅い緩和過程、10ps程度の緩和過程、という3成分で表されることを見出した。遅い緩和過程は連続光による光照射効果の温度依存性との比較から、光照射によるサンプルが加熱される熱的な効果であることを示した。一方、10ps程度の緩和時間を持つ緩和過程は、報告例が少ない時間スケールを持つ応答成分であり、その温度依存性からこの成分は巨大磁気抵抗効果の要因の一つとされている動的Jahn-Teller効果による短距離秩序を反映するものであることを示唆する結果が得られた。また、層状ペロブスカイト型マンガン酸化物(La_<2-2x>Sr<1+2x>Mn_2O_7 x=0.36)におけるホール測定を行った。その結果、スピングラス相が存在する50K以下の温度において、正常ホール抵抗、異常ホール抵抗の増加を観測した。異常ホール効果は、微視的な不均一性に起因すると考えられる。本研究で注目したRMnO_3結晶(R=希土類)は磁性と誘電性が交差相関を示す物質として注日を集めている。本研究では磁性と誘電性の交差相関のメカニズムの解明を日指し、一連のRMnO_3結晶を作成し、結晶軸の切り出しを行った試料に対し磁場下での誘電率、自発分極および磁化の測定を行った。その結果、GdMnO_3においてa軸方向(Pbnm)に自発分極を持つ変位型強誘電転移が存在することを見出した。この転移は磁場に対し非常に強い異方性を示し、b軸方向に8Tの磁場を印加しても自発分極が消失しないのに対し、他の軸に磁場を印加した場合0.53Tで自発分極が消失することが分かった。また本研究で誘電性から得られた相図と、Hembergerらが磁性と比熱から得た相図とが良く一致することから、この強誘電転移はGdイオンのf電子の磁気モーメントに起因するものであると考えられる。また、層状ペロブスカイト型マンガン酸化物(La_<2-2x>Sr_<1+2x>Mn_2O_7 x=0.38)における時間分解反射率変化の測定を行った。強磁性金属相における擬二次元MnO_2面内におけるキャリアのエネルギー緩和の過程を観測し、50K以下の低温において2つの成分、200ps程度で平衡に至る遅い立ち上がりの後1ns以上かけて緩和する正の反射率変化と10ps以内の高速な反射率減少の後700ps程度で完全に回復する負の応答成分が、共存することを見いだした。立ち上がりの遅い成分は金属-絶縁体相転移における振る舞いなどから金属的応答であると考えられることから、もう一方の成分は、金属的応答を示す広いホールドープ領域(0.30≦x≦0.40)で観測されている電気抵抗率測定などで報告されている50K以下の低温領域における局在キャリアの存在と関わる現象であると考えられる。本研究で注目したRMnO_3結晶(R=希土類)は磁性と誘電性が強い相関を示す物質として注目を集めている。本研究では磁性と誘電性の結合のメカニズムの解明を目指し実験を行った。その結果、TbMnO_3とGdMnO_3はその強誘電転移のメカニズムが異なり、前者がMnの3dスピン系に起因した秩序-無秩序型の2次の強誘電転移なのに対し後者はGdの4fスピン系に起因した変位型の1次の強誘電転移であることを明らかにした。