hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
第一遷移金属-希土類金属系多核金属錯体に基づく単一分子磁石の創製

近年、単一分子磁石と呼ばれる化合物が非常に注目を集めているが、これらのほとんどは第一遷移金属イオン(3d金属イオン)のクラスター化合物である。そこで我々は希土類金属イオン(4f金属イオン)に注目した。新奇3d-4f単一分子磁石の合成を目的として、N_3O_3タイプの三脚型Schiff塩基配位子1,1,1-tris(N-salicylideneaminomethyl)ethane(H_3L)のNi(II)単核錯体を錯体配位子として希土類金属イオンに配位させることで、一連のNi(II)-Ln(III)型多核錯体(Ln=Eu,Gd,Tb,Dy)を合成した。4f金属イオンの配位数を満足させるために用いた陰イオン性共存配位子の嵩だかさや架橋能の有無を考慮に入れることで、二核、三核、四核と核数の異なる錯体を系統的に作り分けることに成功した。この中の一つであるNi(II)-Dy(III)二核錯体は単一分子磁石の特徴のひとつである交流磁化率の周波数依存性を示した。現在弱い直流磁場存在下での交流磁化率の測定を共同研究者に依頼しているところである。また、この研究用いたNi(II)単核錯体を3d金属と反応させて得られる三核錯体Ni(II)-Mn(II)-Ni(II)とNi(II)-Fe(III)-Ni(II)はどちらも1-5/2-1のスピン系を持ち、互いに良く似た構造を有するが、Ni(II)-Mn(II)-Ni(II)は強磁性相互作用を示し、Ni(II)-Fe(III)-Ni(II)は反強磁性的相互作用を示した。この理由を理論研究から明らかにした。新たな錯体配位子の候補として合成した1,2-bis(2-hydroxybenzamide)ethaneの単核Co(III)錯体は平面四角形型の常磁性錯体であることが明らかになった。新奇3d-4f単一分子磁石の合成を目的として、N_3O_3タイプの三脚型Schiff塩基配位子1,1,1-tris(N-salicylideneaminomethyl)ethane(H_3L)のNi(II)単核錯体を錯体配位子として希土類金属イオンに配位させることで、一連のNi(II)-Ln(III)型多核錯体(Ln=Eu, Gd, Tb, Dy)を合成した。全ての化合物の構造はX線結晶構造解析により決定した。四核錯体ではLnのイオン半径の違いによって架橋構造が異なり、最もイオン半径の小さいLn=Dyのものは架橋が完全に切れて二核構造となっていることを明らかにした。さらに磁気的性質の比較検討のために、Ni(II)を反磁性のZn(II)に置き換えたZn(II)-Ln(III)型の対応する二核、ならびに四核錯体も合成し、構造決定を行った。合成した全てのNi(II)-Ln(III)、並びにZn(II)-Ln(III)錯体について種々の磁気的測定を行い、中でも理論的な取り扱いが容易なNi(II)-Gd(III)錯体では、Ni(II)とGd(III)の間に強磁性的な相互作用が働いていることを明らかにした。さらに、Ni(II)-Dy(III)二核錯体は単一分子磁石の特徴のひとつである交流磁化率の周波数依存性を示した。現在これらの磁性の詳細な理論的解釈を、共同研究者に依頼しているところである。

また、この研究用いたNi(II)単核錯体を3d金属と反応させて得られる三核錯体Ni(II)-Mn(II)-Ni(II)とNi(II)-Fe(III)-Ni(II)はどちらも1-5/2-1のスピン系を持ち、互いに良く似た構造を有するが、Ni(II)-Mn(II)-Ni(II)は強磁性相互作用を示し、Ni(II)-Fe(III)-Ni(II)は反強磁性的相互作用を示した。この理由を理論研究から明らかにした。新たな錯体配位子の候補として合成した1,2-bis(2-hydroxybenzamide)ethaneの単核Co(III)錯体は平面四角形型の常磁性錯体であることが明らかになった。
犬蛔虫抗原の好酸球増多に及ぼす影響についての研究

1。犬蛔虫ES抗原の分画、糖鎖の除去及びペプチド鎖の消化ES抗原をHPLCを用いてゲルろ過を行い、分子量によって分画した。各画分はSDS電気泳動により分子量を決定した。ES抗原の糖鎖はエンドグリコシダーゼには耐性であったため、過ヨウ素酸(2.5mM)により酸化し変性させた。プロナーゼ消化またはヒドラジン分解により、ES抗原のペプチド鎖を加水分解し糖鎖のみを未消化のまま残した。2。IL-5産生を誘導する抗原の性状HPLCを用いて分画したES抗原は多くの画分においてIL-5産生を誘導した。それらの画分は電気泳動後PAS染色により濃く染色された。また過ヨウ素酸酸化によりIL-5産生に約50%の低下を認めた。これらのことから、IL-5産生を誘導する抗原のエピトープには糖鎖が含まれる事が示唆された。ペプチド鎖をプロナーゼ消化またはヒドラジン分解で加水分解することにより、IL-5産生は完全に抑制された。このことから、すべてのエピトープはペプチド鎖を含むことが明らかとなった。以上の結果より、IL-5産生を誘導する抗原のエピトープは一部はペプチド部分に一部は糖鎖とペプチドの両方を含むことが判明した。また抗CD4モノクローナル抗体を用いた実験により、糖ペプチドからなるエピトープはCD4陽性T細胞にのみ反応することが示唆された。現在さらにIL-5産生を誘導する抗原エピトープの解析を進めている。1。2。
エクソソームは、生体を構成する殆ど全ての細胞から分泌される小胞である(直径30200 nm)。エクソソームにはmicroRNAや酵素等の生理活性分子が内包され、細胞間コミュニケーションに大きく寄与する。またエクソソームは、薬学的な観点からの優位性も高く、次世代の薬物運搬体として期待されている。本研究課題では、治療や診断に有用な機能性エクソソームを分泌可能な細胞内包ゲルを創製することを目的とし、生体に移植することで、ゲルからの目的エクソソームを持続的に分泌できる細胞治療を指向した新しいシステム構築を目指す。
リアルタイム地震動ゾーニング手法の開発

ライフライン展開されている地域において発生する地震による地盤震動強度の分布特性を発生と同時に時々刻々と把握し、それに基づいて都市施設の実時間被害予測を行うことが必要不可欠である。本研究では、観測点では厳密に波形に一致し、観測点で観測された現時刻以前の時刻歴のみから未観測点での地震動を逐次推定する手法を開発した。1)地震動の定常性を仮定して、時空間場における地震動を多次元自己回帰過程で表現し、この過程の係数を場に規定された相互相関関数を用いて求めるとともに、時空間場を離散化された状態推移方程式で表わし、観測点では厳密に観測波形に一致する地震波の測定法を開発した。2)地震動の逐次推定のために必要となる時空間場の確率的特性(相互相関関数)を観測地震記録を用いて同定するための手法を開発した。3)時々刻々と同定される状態方程式から時空間場の遷移行列が時間の関数として決定できるので、遷移行列の固有地や固有ベクトルの時間的変動が波動の伝播特性や観測アレーが展開している地域の地盤特性とどのような関係を有しているかを詳細に検討し、遷移行列の非定常特性のモデル化の可能性を模索した。
マテリアルキュレーションのための物性間関係性データ作成・検索技術

材料情報を科学的原理の観点から分野俯瞰的に組み合わせて活用することで材料探索指針を得る手法=「マテリアルキュレーション」は、ある分野で常識とされてきたこと(必ずしも科学的根拠に基づくわけではない)に囚われず、広い視野にたって材料探索をすることを可能にする。本研究では、多くの研究開発者が利用して、狭い専門分野の常識や習慣に囚われずに材料探索を可能にする、ICT技術を活用した科学法則ナレッジグラフデータベース化のための基盤技術を研究開発する。
ＧＰＵによって加速化された氷床モデリング用プログラムの開発と応用

28年度が最終年度であるため、記入しない。
網羅的発現解析で同定した悪性黒色腫高発現遺伝子の病態解析と診断・治療への応用

本研究では、DNAチップやSAGE法などの網羅的遺伝子発現解析により、我々が同定したヒト悪性黒色腫で選択的或いは高発現する新規分子のうちKU-MEL-4、KU-MEL-5、KU-MEL-6、及びKU-MEL-7について、癌細胞悪性形質への関与や免疫学的意義を明らかにし臨床応用の可能性を検討した。その結果、いずれの悪性黒色腫高発現遺伝子も悪性黒色腫の形成や転移などに関わる基本的悪性形質に関与していることが明らかとなり、診断マーカーや治療に応用できる可能性が示唆された。悪性黒色腫で選択的に発現する新規分子の同定は、悪性黒色腫発症の解明に有用であるだけでなく、同定分子を標的とした新しい診断法・治療法の開発に臨床応用できる可能性が高い。本研究では、DNAチップやSAGE法などを用いた網羅的遺伝子発現解析により、我々が同定してきたヒト悪性黒色腫で選択的或いは高発現する分子のうちKU-MEL-4、KU-MEL-5、KU-MEL-6、及びKU-MEL-7について、癌細胞悪性形質への関与や免疫学的意義を明らかにするとともに臨床応用の可能性を検討した。まず、各候補遺伝子のヒト悪性黒色腫組織及び細胞株について、RT-PCR及び定量PCRでmRNA発現を解析し確認したところ、各候補遺伝子ともヒト正常組織及び細胞株でほとんど発現が見られなかったのに対し、ヒト悪性黒色腫組織及び細胞株では高頻度或いは選択的に高発現が確認された。特にKU-MEL-4は正常組織0/10、正常培養細胞1/4で色素細胞でのみ発現が見られたのに対し、ヒト悪性黒色腫組織2/9、悪性黒色腫培養細胞24/27で選択的に高発現を認めた。また各種KU-MEL-4ファミリー遺伝子も同様に悪性黒色腫培養細胞で高発現であり、同時に受容体も高発現18/24を認めたことから、KU-MEL-4はパラクラインだけでなくオートクラインにも機能している可能性が示唆された。さらに各候補遺伝子について悪性黒色腫細胞における機能解析を行うために、RNAiを用いたmRNA発現抑制による機能阻害実験や遺伝子導入による強制発現実験を行い、癌形成や転移などに関わる基本的形質について検討した結果、KU-MEL-5遺伝子を抑制した悪性黒色腫株では細胞増殖能、遊走能が低下し、強制発現により細胞増殖能、接着能が亢進した。以上より、各候補遺伝子は悪性黒色腫の悪性形質に関与しており、診断マーカーや治療にも応用できる可能性が示唆された。本研究は、DNAチップやSAGE法などの網羅的遺伝子発現解析により、我々が同定したヒト悪性黒色腫で選択的或いは高発現する新規分子のうちKU-MEL-4、KU-MEL-5、KU-MEL-6、及びKU-MEL-7について、癌細胞悪性形質への関与や免疫学的意義を明らかにし臨床応用の可能性を検討した。前年度は、各候補遺伝子ともヒト正常組織及び細胞株で発現は低く、ヒト悪性黒色腫組織及び細胞株で高頻度或いは選択的な高発現が確認された。本年度は、各候補遺伝子の悪性黒色腫細胞での機能解析を行うため、RNAiを用いた発現抑制による機能阻害や遺伝子導入による強制発現実験を行い、悪性黒色腫の形成や転移などに関わる基本的形質について検討した。KU-MEL-4ファミリー分子及びその受容体分子は、ヒト悪性黒色腫組織及び細胞株で選択的な高発現を認め、KU-MEL-4はパラクラインだけでなくオートクラインにも機能する可能性があり、3種のヒト悪性黒色腫培養細胞へのsiRNA導入でKU-MEL-4発現抑制により細胞増殖抑制が認められ、1株ではIL-10産生抑制も認めた。KU-MEL-4合成ペプチドの添加では細胞増殖に影響しないが、KU-MEL-4受容体分子阻害剤添加により増殖抑制を認めたことから、治療標的と成りうる可能性がある。KU-MEL-5の発現は特に転移性悪性黒色腫で高く、siRNAで抑制すると細胞増殖能及び接着能が低下し、強制発現によりいずれもが亢進したことから、転移性悪性黒色腫の診断に応用できる可能性がある。KU-MEL-6蛋白に対するIgG抗体が悪性黒色腫患者血清中に認めて治療標的となる可能性があり、またKU-MEL-7分子に対するポリクローナル抗体を作成し、診断に応用できる可能性がある。従って各候補遺伝子とも悪性黒色腫の悪性形質に関与しており、診断マーカーや治療にも応用できる可能性が示唆された。
生体内の環境変化に応答する多機能分子プローブの開発と病的組織のイメージング

本研究では、生体内の環境変化に応答する多機能分子プローブの開発と病的組織のイメージングを目的とする。平成29年度までに、MCM-41タイプで粒径が200500 nmと比較的大きな多孔性シリカナノ粒子を用い、一重項酸素が細孔内で失活することを確認している。しかしながら、生体に応用するためには、より小さな粒径の多孔性シリカナノ粒子が必要であった。そこで、平成30年8月10月末まで,オーストリア・ウィーン大学のFreddy Kleitz教授研究室に滞在し、種々の粒径を有する多孔性シリカナノ粒子の合成法と解析法を習得した。具体的には、MCM-41タイプに加え、3次元構造を有するMCM-48タイプの多孔性シリカナノ粒子を合成し、窒素吸着による細孔径・細孔体積の計測、および小角X線散乱による結晶構造解析を行った。一方、多孔性シリカナノ粒子としては、平均粒径が50 nm、100 nm、150 nmの粒子の合成に成功した。帰国後は、(2)合成した多孔性シリカナノ粒子の表面?に導入したチオール基およびイソシアナート基を利用し、りん光発光性ルテニウム錯体を化学的に固定した新しいルテニウム/多孔性シリカナノ粒子プローブを合成した。新たに合成したプローブは、既に、合成・機能評価に成功しているMSN-Ruプローブに匹敵する高い酸素濃度応答性を示すことを確認した。(3)両末端にチオール基とアミノ基を有するポリエチレングリコール鎖は、チオール基で金ナノロッド表面にに、アミノ基を利用して2-ニトロイミダゾール基を導入することにより、腫瘍低酸素環境を可視化する光音響イメージングプローブ(G-NI)について、細胞内でのG-NIの局在化の検討と一細胞あたりのG-NIの取込み量を定量した結果を纏めてRSC Advances誌に投稿し、acceptされた。当初の計画通りに進展している。様々な粒径を有する多孔性シリカナノ粒子の合成に関しては、3か月間、Kleitz教授研究室に滞在し、粒径制御や物性の解析法を習得した、さらに、多孔性シリカナノ粒子の表面に官能基を導入する方法を習得した。粒径の制御が可能である多孔性シリカナノ粒子は、活性酸素種である一重項酸素の失活過程の解析、および生体応用に向けた極めて重要な材料である。一方、多孔性シリカナノ粒子の表面への官能基の導入は、それらの官能基をトリガーとして、抗体などのターゲティング機能を有する分子の導入に極めて有効である。また、最終年度に向けて、りん光発光性ルテニウム錯体と酸素濃度の影響を受けない蛍光色素(参照色素)とを同時に固定(導入)したレシオメトリック型イメージングプローブの合成を開始した。生体内低酸素を可視化することを目的とし、りん光発光性ルテニウム錯体を多孔性シリカナノ粒子に固定化した新規ナノ粒子プローブについて、異なる粒径と多孔性シリカナノ粒子が、プローブの毒性、細胞レベルでの酸素濃度応答性、およびマウスの下肢結紮による急性低酸素環境の可視化に与える影響を明らかにし、生体内酸素濃度センサープローブを合成する。さらに表面に官能基を有する多孔性シリカナノ粒子を合成し、官能基をトリガーとする表面修飾により、生体適合性と腫瘍集積性が向上したRu-MSNプローブを合成し、腫瘍細胞内の慢性的な低酸素環境を可視化する。一方、酸素濃度の影響を受けず、ルテニウム錯体によるりん光発光波長と重ならない最適の蛍光色素を選択し、最適化した多孔性シリカナノ粒子に同時に固定(導入)することにより、レシオメトリック型イメージングプローブを開発する。細胞内酸素濃度の定量が可能であった場合には、下肢結紮マウス、および担癌マウスにプローブを尾静脈投与し、急性および慢性的な生体内酸素濃度変化の定量的画像化の可能性を明らかにする。さらに、光音響/近赤外蛍光デュアルイメージング型pH応答性プローブについては、血中アルブミンとの相互作用の向上を目指し、プローブの構造最適化に取り組む。最終的には、最適化したpH応答性プローブを担癌マウスに尾静脈投与し、光音響イメージングおよび蛍光イメージング画像により、抗癌剤等の投与によるリソソーム内のpH変化を可視化する可能性を明らかにする。本研究では、疾患による生体内での様々な環境変化について、疾患特徴的な「質的・機能的」情報を画像化するための新規多機能分子プローブの開発を行っている。平成29年度は、(1)多孔性シリカナノ粒子の細孔内部に配置したチオール基に、「りん光発光性ルテニウム錯体」を化学的に固定化し、高い酸素濃度応答性を維持しつつ、細胞毒性を示さない新しいナノ粒子プローブMSNーRuの合成に成功した。また、本プローブをヒト子宮頸がん由来HeLa細胞に投与した結果、酸素濃度に応答した強いりん光発光を観測した。また、本プローブをマウス下肢に投与した後、下肢上部の結紮による急性期低酸素環境において、本プローブ由来の発光強度が増大することを確認した。次に、(2)癌細胞のリソソーム内pH変化に応答する低分子型近赤外蛍光色素プローブの設計と合成を行った。さらに、本プローブを細胞に投与した結果、リソソーム内に局在すること、および抗癌剤投与によるリソソーム内pH変化に対応して、光音響信号、および蛍光発光シグナルの強度がいずれも変化することを明らかにした。

従って、本プローブは、光音響イメージング、および近赤外蛍光イメージングのいずれにも有効な多機能分子プローブである。なお、本低分子型プローブは、生体内投与後は、血中アルブミンと強く結合し、高分子型プローブとして機能することを想定しており、さらなる構造最適化を行う。さらに、(3)ポリエチレングリコール鎖で表面修飾した金ナノロッドに、2ーニトロイミダゾール基を導入し、癌低酸素領域を可視化する光音響イメージングプローブGーNIの合成と機能評価を行った。本プローブは、低酸素環境で培養した細胞に選択的に取り込まれること、および担癌マウスに尾静脈投与すると効率的に癌低酸素領域に集積することを光音響イメージングにより明らかにした。当初の計画通りに進展している。Ru錯体を有するメソポーラスシリカナノ粒子の合成とその機能評価について研究を進めているが、合成手法の確立と共に、ヒト子宮頸がん由来のHeLa細胞において、酸素環境に応じてりん光強度の増減が見られること、およびマウス下肢結紮における虚血モデルを利用した生体内での低酸素応答を可視化することに成功した。また、リソソームpH応答型プローブに関しても、細胞内での局在評価やpH応答性に加え、生体内でのリソソームpH応答を可視化する可能性が示唆された。従って、現在までに本年度の実施計画・目標を全てクリアしており、さらに、これらの知見を基に、2ーニトロイミダゾール基を導入した金ナノロッドプローブの合成、および励起光を必要としない新しい化学発光プローブの高機能化にも着手しており、当初の計画以上に進展していると判断する。本研究では、生体内の環境変化に応答する多機能分子プローブの開発と病的組織のイメージングを目的とする。平成29年度までに、MCM-41タイプで粒径が200500 nmと比較的大きな多孔性シリカナノ粒子を用い、一重項酸素が細孔内で失活することを確認している。しかしながら、生体に応用するためには、より小さな粒径の多孔性シリカナノ粒子が必要であった。そこで、平成30年8月10月末まで,オーストリア・ウィーン大学のFreddy Kleitz教授研究室に滞在し、種々の粒径を有する多孔性シリカナノ粒子の合成法と解析法を習得した。具体的には、MCM-41タイプに加え、3次元構造を有するMCM-48タイプの多孔性シリカナノ粒子を合成し、窒素吸着による細孔径・細孔体積の計測、および小角X線散乱による結晶構造解析を行った。一方、多孔性シリカナノ粒子としては、平均粒径が50 nm、100 nm、150 nmの粒子の合成に成功した。帰国後は、(2)合成した多孔性シリカナノ粒子の表面?に導入したチオール基およびイソシアナート基を利用し、りん光発光性ルテニウム錯体を化学的に固定した新しいルテニウム/多孔性シリカナノ粒子プローブを合成した。新たに合成したプローブは、既に、合成・機能評価に成功しているMSN-Ruプローブに匹敵する高い酸素濃度応答性を示すことを確認した。(3)両末端にチオール基とアミノ基を有するポリエチレングリコール鎖は、チオール基で金ナノロッド表面にに、アミノ基を利用して2-ニトロイミダゾール基を導入することにより、腫瘍低酸素環境を可視化する光音響イメージングプローブ(G-NI)について、細胞内でのG-NIの局在化の検討と一細胞あたりのG-NIの取込み量を定量した結果を纏めてRSC Advances誌に投稿し、acceptされた。
メカノケミカル環境におけるコンクリート中鋼材腐食の電気化学的評価解析手法の確立

本研究では力学的負荷と化学的因子が複合的に作用し腐食を促進させる環境(メカノケミカル環境)におけるコンクリート中鉄筋腐食の評価解析手法の確立を目的とする。コンクリート床版などの構造物には日常的に動的荷重が付与されるため、疲労によるひび割れや繰返し荷重による鉄筋の保護酸化皮膜破壊により、鉄筋腐食は加速する。本研究では、鋼材試料を埋設したコンクリート(およびモルタル)試験体に繰返し荷重を付与し、その際の腐食を電気化学測定により解析することで、メカノケミカル環境における鉄筋の腐食評価解析手法を確立する。
慢性疼痛発症の中枢内メカニズムに対する鎮痛薬の影響

慢性疼痛の一つに幻肢痛があり,その原因には神経引き抜きがある.慢性疼痛のモデルをつくるために,全身および局所麻酔をしたラットの左側大腿部を切開して坐骨神経を結紮・切断した.切断後,1時間から5週間生存させ,第5腰髄,中脳水道周囲灰白質(PAG)と帯状回に出現したC-Fos様蛋白質産生細胞(C-Fos細胞)を検索した.その結果,上記領域では各生存期間によってC-Fos細胞数の増減があった.この増減はそれらの領域の細胞に再構築が起こり,慢性疼痛を修飾する誘因の一つで,痛み強度の消長の誘因になっていることが推測される.そこで,上記のように神経切断後,種々の鎮痛剤入り飼料を投与して5日間生存させた例と神経切断のみの例で出現するC-Fos細胞数を比較検討した.(1)モルヒネ投与例:第5腰髄の各層に出現して減少した.PAG背側部では変化がなく,外側部と腹側部で減少した.帯状回吻側部のII層とIII層では減少したが,IV層では増加し,尾側部のIIでは増加したが,IIIIVは減少した.(2)SSRI投与例:第5腰髄の各層に出現し,層により差はあるが減少した.PAGでは増加した.帯状回吻側部のII層とIII層では減少したが,IV層では増加し,尾側部では変化がなかった.(3)右薬甘草湯投与例:第5腰髄は層により増減があり,PAGで増加した.帯状回吻側部のII層とIII層では減少したが,IV層では増加し,尾側部では変化がなかった.(4)サリドマイド投与例:第5腰髄のどの層も減少した.PAG外側部で減少し,背側部と腹側部では数に変化がなかった.帯状回吻側部のII層とIV層では増加したが,III層では変化なく,尾側部で減少した.これらの結果より,上記薬物は腰髄での痛み反応を抑制した.PAGはモルヒネにより,下行性痛覚抑制系を抑え,サリドマイドは影響せず,SSRIと芍薬甘草湯は,下行性痛覚抑制系を活性化した.なお,モルヒネとサリドマイドによって,帯状回尾側部は慢性痛によって起こる忌まわしい体験を減弱させると考える.慢性疼痛の一つに幻肢痛があり,その原因には神経引き抜きがある.慢性疼痛のモデルをつくるために,全身および局所麻酔をしたラットの左側大腿部を切開して坐骨神経を結紮・切断した.切断後,1時間から5週間生存させ,第5腰髄,中脳水道周囲灰白質(PAG)と帯状回に出現したC-Fos様蛋白質産生細胞(C-Fos細胞)を検索した.その結果,上記領域では各生存期間によってC-Fos細胞数の増減があった.この増減はそれらの領域の細胞に再構築が起こり,慢性疼痛を修飾する誘因の一つで,痛み強度の消長の誘因になっていることが推測される.そこで,上記のように神経切断後,種々の鎮痛剤入り飼料を投与して5日間生存させた例と神経切断のみの例で出現するC-Fos細胞数を比較検討した.(1)モルヒネ投与例:第5腰髄の各層に出現して減少した.PAG背側部では変化がなく,外側部と腹側部で減少した.帯状回吻側部のII層とIII層では減少したが,IV層では増加し,尾側部のIIでは増加したが,IIIIVは減少した.(2)SSRI投与例:第5腰髄の各層に出現し,層により差はあるが減少した.PAGでは増加した.帯状回吻側部のII層とIII層では減少したが,IV層では増加し,尾側部では変化がなかった.(3)右薬甘草湯投与例:第5腰髄は層により増減があり,PAGで増加した.帯状回吻側部のII層とIII層では減少したが,IV層では増加し,尾側部では変化がなかった.(4)サリドマイド投与例:第5腰髄のどの層も減少した.PAG外側部で減少し,背側部と腹側部では数に変化がなかった.帯状回吻側部のII層とIV層では増加したが,III層では変化なく,尾側部で減少した.これらの結果より,上記薬物は腰髄での痛み反応を抑制した.PAGはモルヒネにより,下行性痛覚抑制系を抑え,サリドマイドは影響せず,SSRIと芍薬甘草湯は,下行性痛覚抑制系を活性化した.なお,モルヒネとサリドマイドによって,帯状回尾側部は慢性痛によって起こる忌まわしい体験を減弱させると考える.幻肢痛は慢性疼痛であり、その原因の一つに神経引き抜きがある。そのモデルとして、麻酔下でラット坐骨神経を切断した。切断後、1時間(h)、6h、12h、1日間(d)、3d、5d、1週間(w)、3w、5wおよび7w生存させ、第5腰髄、中脳水道周囲灰白質および帯状回に出現したC-Fos様蛋白質産生細胞(C-Fos細胞)を検索した。なお、神経剖出までの手術例(神経を切断しない例)を対照例とした。神経切断後、動物は異常行動や自傷行為はなく、体重の増加が認められた。切断後いずれの生存例においても、それぞれの領域でC-Fos細胞数は対照例よりも多かった。

第5腰髄においては、C-Fos細胞数は1hから増加し5dで最高に達し、1w、3wと減少し、再び5w、7wで増加した。中脳水道周囲灰白質においては、C-Fos細胞数は1hから増加し1wで最高に達し、3wで減少し、5wおよび7wで増加した。帯状回においては、C-Fos細胞数は1dで増加し、3dで減少し、5dで最高に達して、その後減少して5w、7wで増加した。いずれの領域においても、各生存期間によってC-Fos細胞数の増減があることが明らかになった。第5腰髄におけるC-Fos細胞数の増減は幻肢痛の誘因の一つである切断神経に対応する髄節での細胞再構築を暗示していると考える。また、下行性痛覚抑制系の要である中脳水道周囲灰白質、情動反応および記憶・学習に関与する帯状回でのC-Fos細胞数の増減は幻肢痛発現および痛み強度に複雑な影響を与えていることを示唆している。慢性疼痛の一つに幻肢痛があり、その原因の一つに神経引き抜きがある。慢性疼痛のモデルとして、全身麻酔および局所麻酔をしたラットの左側大腿部を切開して坐骨神経を切断して飼育した。今回、慢性疼痛に対するモルヒネの影響を検索するためにC-fos様蛋白質産生細胞(C-fos細胞)について帯状回および腰髄で検索をした。なお,これまでの坐骨神経を切断した実験において,C-fos細胞数が最も多く出現した生存期間は5日であった。そこで,今回の実験は生存期間を5日とした。(1)モルヒネ(2mg/day)入り飼料を与えた例、(2)皮膚を切開して坐骨神経を剖出した後に上記飼料を与えた例、(3)坐骨神経を切断後に上記飼料を与えた例、いずれの実験例のラットも深麻酔の元で灌流固定をして、摘出した脳および腰髄を凍結切片にして型通りC-fos様蛋白質を呈色した。その後、帯状回および腰髄において出現したC-fos細胞を描画装置を用いて描いてC-fos細胞を数えた。その結果、モルヒネを投与すると、帯状回においては坐骨神経を切断してもC-fos細胞数に多少の増減はあったが、余り変化がなかった。また、腰髄ではどの層もモルヒネを投与するとC-fos細胞数が減少したが、坐骨神経切断後の投与では若干増加した。しかし、これまでの坐骨神経を切断後に普通の飼料を与えた例と比較するとモルヒネを投与した切断例では帯状回および腰髄ともC-fos細胞数の増加はわずかであった。したがって、モルヒネは帯状回および腰髄ともに坐骨神経切断によって出現するC-fos細胞数の増加を抑制していることが分かった。このことは、モルヒネが帯状回および腰髄の細胞に作用して、慢性疼痛発現を抑制していることを示唆している。慢性疼痛のモデルとして,全身麻酔および局所麻酔をしたラットの左側大腿部を切開して坐骨神経を結紮・切断して持続的侵害刺激を与えた.その結果,腰髄,中脳水道周囲灰白質と帯状回のC-Fos細胞はいずれの領域においても,各生存期間によってC-Fos細胞数の増減があることがこれまでの実験で明らかになった.神経切断によって各領域に生ずるC-Fos細胞数が種々の鎮痛剤(SSRI,芍薬甘草湯,サリドマイド)に対してどのような影響を受けるかを実験した.神経切断後に薬物入り資料を与えた例と切断だけの例に生じるC-Fos細胞数を比較するため,腰髄,中脳水道周囲灰白質中間の高さ(PAG)帯状回の吻側部と尾側部に出現したC-Fos細胞を描画装置を用いて描いて細胞を数えた.(1)モルヒネ投与例:第5腰髄の各層に出現して減少した.PAG背側部では変化がなく,外側部と腹側部で減少した.帯状回吻側部のII層とIII層では減少したが,IV層では増加し,尾側部のII層では増加したが,III層とIV層は減少した.(2)SSRI投与例:第5腰髄の各層に出現し,層により差はあるが減少した.PAGでは増加した.帯状回吻側部のII層とIII層では減少したが,IV層では増加し,尾側部では変化がなかった.(3)芍薬甘草湯投与例:第5腰髄は層により増減があり,PAGで増加した.帯状回吻側部のII層とIII層では減少したが,IV層では増加し,尾側部では変化がなかった.
マウスハプロイドES細胞を利用した合成救出システムの構築

ハプロイドES細胞をホストとして使用するため効率のよい遺伝子ターゲッティング法を開発した。最近のCRISPR/gRNAは両アレル遺伝子を同時に破壊することが可能になったので、通常のディプロイドES細胞を用いる合成救出法もトライした。1つめの遺伝子Oct4をコンディショナルアレルへ変換し、次にCRISPR/gRNAライブラリーを導入し、2つめの遺伝子をランダムに破壊した。そして、タモキシフェンによりCreを活性化し、1つめの遺伝子を破壊し、分化せずに残存したクローンの解析を行った。現在さらに詳細な解析を進めているところである。ハプロイドES細胞をホストとして2種類の遺伝子を同時に欠損させ、新たな合成救出法の構築を目指して実験を行った。まず、ハプロイドES細胞のROSA26遺伝子座へERT2-iCre-ERT2遺伝子を挿入(後に1つ目の遺伝子をタモキシフェン依存的に破壊するため);実際には遺伝子ターゲティングの効率がハプロイドES細胞は非常に低いので、ZFNを用いることによりターゲティングに成功した。1つ目の遺伝子Oct4をコンディショナルアレルへ変換し、次にCRISPR/gRNAライブラリーを導入し、2つ目の遺伝子をランダムに破壊した。そして、タモキシフェンによりCreを活性化し、1つ目の遺伝子を破壊し、分化せずに残存したクローンの解析を行った。コントロール細胞(gRNAライブラリーを導入したが、Cas9は発現していない細胞)は、分化せずに残存したクローンは認められなかった。しかし残存したクローンはOct4タンパクを発現していたので、現在さらに詳細な解析を進めているところである。分子生物学、発生工学
大規模なイベント性堆積作用による沖積層の堆積システムの変遷と平野の形成

新潟平野の沖積層は,約8000年前に初期のバリアーが全体的に形成されるが,北東部の阿賀野川流域ではその後,デルタシステムが前進していくことがわかっている.また,約4700年前に福島県只見川中流域の沼沢火山では火砕流噴火があり,火砕流が只見川を一時的に堰き止めこの決壊が只見川・阿賀野川を約100kmにわたり破局的洪水流として流下したことが明らかになっている.この破局的洪水が平野にもたらす膨大な火砕物は,阿賀野川流域の平野のデルタシステムの急激な前進だけでなく,全体のバリアー列の発達と前進にも影響を与えたことが予測される.今回の検討は,大規模なイベント性の堆積作用が平野の形成に与える影響を見積もることを目的とした.新潟平野の阿賀野川流域において複数のボーリングを掘削し,堆積相や年代などを検討した結果,以下の事項が明らかとなった.(1)沼沢火山を起源とする破局的洪水は,約100kmにわたり流下し,当時の海岸線まで到達したあと,洪水起源のデルタの形成ならびに河口の沖合いに相当する浅海域全体の堆積速度を速めた.(2)デルタシステムは破局的洪水とその後の供給量の増加に伴って,10kmあまりを約2500年間で前進した.(3)火砕物の再堆積の影響は,沖積層を形成する浅海域において約2500年間も継続される.(4)沼沢火山による洪水イベントは砂丘列の前進(形態の異なる列にシフト)をもたらしたこと.新潟平野の沖積層は,約8000年前に初期のバリアーが全体的に形成されるが,北東部の阿賀野川流域ではその後,デルタシステムが前進していくことがわかっている.また,約4700年前に福島県只見川中流域の沼沢火山では火砕流噴火があり,火砕流が只見川を一時的に堰き止めこの決壊が只見川・阿賀野川を約100kmにわたり破局的洪水流として流下したことが明らかになっている.この破局的洪水が平野にもたらす膨大な火砕物は,阿賀野川流域の平野のデルタシステムの急激な前進だけでなく,全体のバリアー列の発達と前進にも影響を与えたことが予測される.今回の検討は,大規模なイベント性の堆積作用が平野の形成に与える影響を見積もることを目的とした.新潟平野の阿賀野川流域において複数のボーリングを掘削し,堆積相や年代などを検討した結果,以下の事項が明らかとなった.(1)沼沢火山を起源とする破局的洪水は,約100kmにわたり流下し,当時の海岸線まで到達したあと,洪水起源のデルタの形成ならびに河口の沖合いに相当する浅海域全体の堆積速度を速めた.(2)デルタシステムは破局的洪水とその後の供給量の増加に伴って,10kmあまりを約2500年間で前進した.(3)火砕物の再堆積の影響は,沖積層を形成する浅海域において約2500年間も継続される.(4)沼沢火山による洪水イベントは砂丘列の前進(形態の異なる列にシフト)をもたらしたこと.新潟平野の沖積層は,約8000年前に初期のバリアーが全体的に形成されるが,北東部の阿賀野川流域ではその後,デルタシステムが前進していくことがわかっている.また,約4700年前に福島県只見川中流域の沼沢火山では火砕流噴火があり,火砕流が只見川を一時的に堰き止めこの決壊が只見川・阿賀野川を約100kmにわたり破局的洪水流として流下したことが明らかになっている.この破局的洪水が新潟平野にもたらす膨大な火砕物は,阿賀野川流域の平野のデルタシステムの急激な前進だけでなく,全体のバリアー列の発達と前進にも影響を与えたことが予測される.全体の研究課題は,大規模なイベント性の堆積作用が平野の形成に与える影響を見積もることである.このため,本年度は,これまでの試料に加えて,平野地下の沼沢火山起源の火砕流2次堆積物の分布と層相を明らかにするために,新潟市東方の中野山(南中野山小学校コア),南方の亀田(亀田西中学校コア),横越地区(横越小学校コア)などの地点で,オールコアボーリングの掘削を行った.この結果,これまで新潟市東部の既存コアで知られていた層相よりも,デルタに近い粗粒な層相の分布が確認できた.これらの連続性の検討から,2次堆積物が到達する前の浅海域の層相から,火砕物が供給されてきたことにより,プロデルタ,デルタフロント,デルタプレーンへの一連の変化が確認できた.また,亀田砂丘列を現在の流路とことなり,西側から回り込むような形でデルタが広がり,前進していく過程が明らかになった.新潟平野の沖積層は,約8000年前に初期のバリアーが全体的に形成されるが,北東部の阿賀野川流域ではその後,デルタシステムが前進していくことがわかっている.また,約4700年前に福島県只見川中流域の沼沢火山では火砕流噴火があり,火砕流が只見川を一時的に堰き止めこの決壊が只見川・阿賀野川を約100kmにわたり破局的洪水流として流下したことが明らかになっている.この破局的洪水が平野にもたらす膨大な火砕物は,阿賀野川流域の平野のデルタシステムの急激な前進だけでなく,全体のバリアー列の発達と前進にも影響を与えたことが予測される.

今回の検討は,大規模なイベント性の堆積作用が平野の形成に与える影響を見積もることを目的とした.新潟平野の阿賀野川流域において複数のボーリングを掘削し,堆積相や年代などを検討した結果,沼沢火山を起源とする破局的洪水は,平野部に相当する浅海域全体の堆積速度を速めたこと,デルタシステムは破局的洪水とその後の供給量の増加に伴って,10kmあまりを約2000年間で前進したこと,火砕物の再堆積の影響は約2000年間も継続されることが明らかとなった.また,沼沢火山による洪水イベントは砂丘列の前進(形態の異なる列にシフト)をもたらしたことが明らかとなった.
高齢者における皮膚潰瘍・褥瘡に対する効果的治療法・予防法の開発

高齢者における皮膚潰瘍・褥瘡に対する効果的治療法・治療薬の開発が待たれている.この様な情勢の中,温度感受性チャネルのTRPV3が口腔創傷の治癒に深く関わっている可能性が報告された.本研究はTRPV3に焦点を当て,高齢者の皮膚潰瘍・褥瘡治癒に有用な新しい治療法と新規治療薬開発の礎を構築し,新たな治療戦略の可能性を提供することを目標に研究を遂行している.平成30年度研究実施計画に沿って,マウスにおける難治性皮膚潰瘍・褥瘡モデルの作製および創傷治癒における薬物の実験を行った.まず実験的皮膚潰瘍・褥瘡モデルの作成を検討した.背部皮膚全層欠損創モデル,糖尿病性難治性皮膚潰瘍モデル(2型糖尿病マウス皮膚全層欠損創モデル),褥瘡様皮膚潰瘍モデルマウス(Turinskyの方法に従い,両側の坐骨神経を切除したのち,マウスの踵部に褥瘡様皮膚潰瘍を発症させた),虚血再灌流障害モデル(Stadlerらの方法を改変して背部皮膚をマグネットで挟み虚血再灌流サイクルを繰り返すモデル)を作製し,再現性の高いモデルを構築することができた.予備実験として,代表的TRPV3アゴニストや各種栄養因子の合成・遊離に影響することが知られている薬物の影響について検討し,TRPV3アゴニスト(2APB,カルバクロール,)が皮膚欠損創モデルで上皮細胞の増殖の促進,褥瘡モデルで炎症反応の早期終結を認め,皮膚の治癒が促進される傾向を観察した.加えて,脳由来神経栄養因子(BDNF)の産生誘導が報告されている4-methylcatechol (4-MC)が皮膚欠損創モデルで創傷治癒促進作用を持つ可能性を示す知見を得ている.難治性皮膚潰瘍・褥瘡及び皮膚欠損創の動物モデルがほぼ確立したことにより,組織傷害の進行を妨げるさまざまな治療法の動物実験が可能となり,治療効果のメカニズム解析が多面的に行う事ができると考えられる.7月の西日本豪雨災害により被災し,断水,停電,長期間の交通網の遮断等により,研究中の培養細胞が死滅,冷凍保存中の試薬・測定キットが失活してしまったことに加えて,災害後の教育環境等に時間を取られてしまい,長期間(5カ月間)の研究中断を余儀なくされた.研究開始直後から長期間研究が遂行できない時期が続き,現在,難治性皮膚潰瘍・褥瘡モデル動物の作製と予備実験ではあるが薬物による治癒促進について検証している段階である.加えて,本研究に使用予定で培養中のヒト皮膚表皮細胞株HaCat細胞の死滅に伴い,新しく細胞を購入し培養再開の準備を進めているところである.難治性皮膚潰瘍・褥瘡及び皮膚欠損創の動物モデルがほぼ確立したことにより,組織傷害の進行を妨げるさまざまな治療法の動物実験が可能となった.本モデルを使用してTRPV3アゴニストの有効性および創面局所のTRPV3遺伝子ノックダウンやTRPV3阻害薬による創傷治癒の遅延について明確にする.TRPV3アゴニストの作用機序について1細胞増殖,2細胞分化・誘導,3細胞遊走に対する作用を検討する.加えて,4血管内皮細胞,血管平滑筋細胞の増殖,5組織液中への血管増殖因子の分泌,6毛細血管血流スコープによる血管新生の検証より,創傷における病態生理学的役割について明らかにする.褥瘡等の難治性創傷の形成と組織傷害の進行に創面局所でのTRPV3の発現抑制或いは機能低下が原因ではないかとの作業仮設の基に,TRPV3発現の詳細な解析とTRPV3阻害物質の産生について検討する.1TRPV3発現抑制が明らかになれば,有害な環境刺激が遺伝子発現に持続的な変化をもたらすメカニズムとしてエピジェネティックな発現調節について発現誘導の時間経過などの多面的アプローチから明確にする.2TRPV3阻害物質についてはHaCat細胞を用いた細胞内Ca2+動態の推移で評価する.難治性創傷の発症・進行は循環動態であったり感染や栄養等の全身状態であったりと非常に複雑であり,様々な因子を的確に判断してトータルなアプローチを行う必要がある.TRPV3が機能しやすい環境を整える.即ち充分な血行促進と保温効果のあるサプリメントや炎症の速やかな終結が期待できる薬物との併用による相乗効果について明らかにし,より効果的で適切な使用法,投与時期等についての理解を深める.さらに,口腔内の傷が癒えやすいことから,唾液中にTRPV3の生体内活性化物質が含まれる可能性について検証することで,難治性創傷の形成と発展におけるTRPV3の役割を明確にする.高齢者における皮膚潰瘍・褥瘡に対する効果的治療法・治療薬の開発が待たれている.この様な情勢の中,温度感受性チャネルのTRPV3が口腔創傷の治癒に深く関わっている可能性が報告された.本研究はTRPV3に焦点を当て,高齢者の皮膚潰瘍・褥瘡治癒に有用な新しい治療法と新規治療薬開発の礎を構築し,新たな治療戦略の可能性を提供することを目標に研究を遂行している.平成30年度研究実施計画に沿って,マウスにおける難治性皮膚潰瘍・褥瘡モデルの作製および創傷治癒における薬物の実験を行った.まず実験的皮膚潰瘍・褥瘡モデルの作成を検討した.

背部皮膚全層欠損創モデル,糖尿病性難治性皮膚潰瘍モデル(2型糖尿病マウス皮膚全層欠損創モデル),褥瘡様皮膚潰瘍モデルマウス(Turinskyの方法に従い,両側の坐骨神経を切除したのち,マウスの踵部に褥瘡様皮膚潰瘍を発症させた),虚血再灌流障害モデル(Stadlerらの方法を改変して背部皮膚をマグネットで挟み虚血再灌流サイクルを繰り返すモデル)を作製し,再現性の高いモデルを構築することができた.予備実験として,代表的TRPV3アゴニストや各種栄養因子の合成・遊離に影響することが知られている薬物の影響について検討し,TRPV3アゴニスト(2APB,カルバクロール,)が皮膚欠損創モデルで上皮細胞の増殖の促進,褥瘡モデルで炎症反応の早期終結を認め,皮膚の治癒が促進される傾向を観察した.加えて,脳由来神経栄養因子(BDNF)の産生誘導が報告されている4-methylcatechol (4-MC)が皮膚欠損創モデルで創傷治癒促進作用を持つ可能性を示す知見を得ている.難治性皮膚潰瘍・褥瘡及び皮膚欠損創の動物モデルがほぼ確立したことにより,組織傷害の進行を妨げるさまざまな治療法の動物実験が可能となり,治療効果のメカニズム解析が多面的に行う事ができると考えられる.7月の西日本豪雨災害により被災し,断水,停電,長期間の交通網の遮断等により,研究中の培養細胞が死滅,冷凍保存中の試薬・測定キットが失活してしまったことに加えて,災害後の教育環境等に時間を取られてしまい,長期間(5カ月間)の研究中断を余儀なくされた.研究開始直後から長期間研究が遂行できない時期が続き,現在,難治性皮膚潰瘍・褥瘡モデル動物の作製と予備実験ではあるが薬物による治癒促進について検証している段階である.加えて,本研究に使用予定で培養中のヒト皮膚表皮細胞株HaCat細胞の死滅に伴い,新しく細胞を購入し培養再開の準備を進めているところである.難治性皮膚潰瘍・褥瘡及び皮膚欠損創の動物モデルがほぼ確立したことにより,組織傷害の進行を妨げるさまざまな治療法の動物実験が可能となった.本モデルを使用してTRPV3アゴニストの有効性および創面局所のTRPV3遺伝子ノックダウンやTRPV3阻害薬による創傷治癒の遅延について明確にする.TRPV3アゴニストの作用機序について1細胞増殖,2細胞分化・誘導,3細胞遊走に対する作用を検討する.加えて,4血管内皮細胞,血管平滑筋細胞の増殖,5組織液中への血管増殖因子の分泌,6毛細血管血流スコープによる血管新生の検証より,創傷における病態生理学的役割について明らかにする.褥瘡等の難治性創傷の形成と組織傷害の進行に創面局所でのTRPV3の発現抑制或いは機能低下が原因ではないかとの作業仮設の基に,TRPV3発現の詳細な解析とTRPV3阻害物質の産生について検討する.1TRPV3発現抑制が明らかになれば,有害な環境刺激が遺伝子発現に持続的な変化をもたらすメカニズムとしてエピジェネティックな発現調節について発現誘導の時間経過などの多面的アプローチから明確にする.2TRPV3阻害物質についてはHaCat細胞を用いた細胞内Ca2+動態の推移で評価する.難治性創傷の発症・進行は循環動態であったり感染や栄養等の全身状態であったりと非常に複雑であり,様々な因子を的確に判断してトータルなアプローチを行う必要がある.TRPV3が機能しやすい環境を整える.即ち充分な血行促進と保温効果のあるサプリメントや炎症の速やかな終結が期待できる薬物との併用による相乗効果について明らかにし,より効果的で適切な使用法,投与時期等についての理解を深める.さらに,口腔内の傷が癒えやすいことから,唾液中にTRPV3の生体内活性化物質が含まれる可能性について検証することで,難治性創傷の形成と発展におけるTRPV3の役割を明確にする.
ストレッチングが高齢者の動脈エラスタンスに与える影響：超音波装置による無侵襲計測

ストレッチングは運動強度が高くないため,主に準備運動として扱われているが,交感神経活動抑制効果があり,心臓の後負荷軽減効果が期待される.特に血管スティッフネスが増加した高齢者には有用な運動と考えられるが後負荷を実際に計測している報告はない.実効大動脈エラスタンス(Ea)は末梢血管抵抗と動脈のスティッフネスを統合したもので,後負荷評価に有用な指標である.本研究ではEaを非侵襲的に計測し、高齢者におけるストレッチングが後負荷に及ぼす効果を評価した.その結果,日常運動量が少ない中高年においてEaの改善を認めた.以上より運動量の少ない高齢者には積極的にストレッチング療法を行うことが有用である.計測システムを完成させ,健常な若年ボランティア10例においてストレッチングの効果を検査した.しかし,ストレッチング施行群と非施行群では有意差を認めなかった.平成25年度は中高年11例を含む21例を対象にストレッチング負荷試験を施行した.しかし,実行大動脈エラスタンスには変化を認めなかった.計測時の問題点として心拍出量および血管スティッフネス計測値のばらつきが大きいということが挙げられた.そこで,計測値のばらつきを抑えるため,エコートラキッキング法ではなくスペックルトラッキング法において血管径変化を計測する手法を検討し,日本超音波医学会で報告した.また,血流評価に関してコンピュータシミュレーションを行い,実測値の検討を行い,10th International Conference on Ubiquitous Healthcare,日本超音波医学会にて報告した.共同研究において運動による血管スティッフネスとwave intensityの変化を調べ学会発表および論文にて報告を行った.ストレッチングは運動強度が高くないため,主に準備運動として扱われているが,交感神経活動抑制効果があり,心臓の後負荷軽減効果が期待される.特に血管スティッフネスが増加した高齢者には有用な運動と考えられるが後負荷を実際に計測している報告はない.実効大動脈エラスタンス(Ea)は末梢血管抵抗と動脈のスティッフネスを統合したもので,後負荷評価に有用な指標である.本研究ではEaを非侵襲的に計測し、高齢者におけるストレッチングが後負荷に及ぼす効果を評価した.その結果,日常運動量が少ない中高年においてEaの改善を認めた.以上より運動量の少ない高齢者には積極的にストレッチング療法を行うことが有用である.計測室の整備、ストレッチング用品を整えて計測の準備を行った。また本年度の目標は実効大動脈エラスタンス計測システムを完成させることであったが、アンサブル平均から算出した波形より大動脈収縮末期圧(ESP)を測定するソフトは完成したが、1拍ごとに圧波形を提示してESPを自動計測するところまではできなかった。これは来年度の課題として取り組むこととした。計測にあたり、超音波計測の再現性を調べ、心拍出量計測誤差軽減のための手法を検討した。また、ストレッチングを行う筋肉部位の検討を行い、僧帽筋、上腕筋群、骨盤部筋群、大腿部筋群のストレッチングを行うこととした。ストレッチング施行時間を20分としたプロトコルを作成した。ボランティアの方には記録用紙を渡し、ストレッチング施行記録を残していただくこととした。健常ボランティアを募ったところ、20人の応募があり、インフォームドコンセントを得たのち計測を行った。試験は無事終了したが、ストレッチング施行群と非施行群で有意な差を認めなかった。これは被検者の年齢が20-23歳と若かったことが考えられた。研究成果として、血流速度ベクトルに関し基本的検討およびWave intensity計測精度を評価し日本超音波医学会で発表した。また、計測値の再現性を高めるためプローブ位置を記憶させる、プローブ位置表示システムを作成し、比較検討を行った(日本生体医工学会にて発表)。その結果、心拍出量と血管スティッフネスの再現性が低いという問題が明らかになった。Wave intensityとEaに関して心疾患における検討を行い、正常人と比較した(日本超音波医学会で発表)。これらの計測結果を視覚的に3D評価するための画像処理方法に関して検討した。検討にあたり、AR技術の導入を考え(日本生体医工学会にて発表)、また画像処理教室と共同研究を行った(国際学会にて発表)。[研究背景および目的]ストレッチングは運動強度が高くないため,主に準備運動として扱われているが,交感神経活動抑制効果があり,心臓の後負荷軽減効果が期待される.特に血管スティッフネスが増加した高齢者には有用な運動と考えられるが,後負荷を実際に計測している報告はない.実効大動脈エラスタンス(Ea)は末梢血管抵抗と動脈のスティッフネスを統合したもので,後負荷評価に有用な指標である.本研究ではEaを非侵襲的に計測するシステムを作成し、高齢者におけるストレッチングが後負荷に及ぼす効果を評価した.[研究成果]Wave intensity計測システムと心エコーよりEa計測システムを作成した.また,自律神経機能評価のためパワースペクトラム計測によるLH,HFを算出するソフトを作成し,ストレッチ前後の自律神経機能について検討した.ストレッチング施行前に計測したEaは年齢と有意な相関を認めた.ストレッチング施行群と非施行群に分け,2か月後のEa,LH/HF比を計測したところ,両者に有意差を認めなかった.しかし,50歳以上のストレッチング施行群において日常より運動している群と運動していない群に分けたところ,運動していない群においては運動している群に比べてストレッチング施行前のEaとβは有意に高値であり.ストレッチング後にEaとβは低下し改善傾向を示した.以上のことより,ストレッチングは日常で運動をしていない中高年にとっては心負荷軽減作用があると考えられた.

特に運動療法が困難な高齢者においては積極的にストレッチングを行うことが有用であると考えられた.循環器医学および超音波計測具体的研究目標は1超音波装置に組み込まれているwave intensity計測システムから得たデータを用いて実行大動脈エラスタンス(Ea)を得る新しいプログラムを作成し,Ea計測システムを完成させる.2このシステムでは圧の加算をおこなうためESPが不明瞭となる.そこでアンサンブル平均を行う前のデータをとりだし,1拍ごとに圧波形を提示するソフトを作成する.3また,波形を検討するため,波形を表示し,取りこんだ10拍をスクロールして観察できるソフトも作成する. 4ESPは自動検出できるようにする.5ストレッチングプログラムを作成し、若年健常人で計測を行う6中高齢者においても計測を行い,ストレッチングの効果を検討する,ことであった.目標1,2のソフトは完成したが3,4のソフトが完成せず,解析はエクセルに取り込んだ後グラフ表示して計測している.ESPは目視で決定している.当初被検者数100人を目標としたが,被検者が集まらないため,謝金を増額して募集した.目標症例数は50人とした.それでも目標症例数に達せず,統計的評価が不十分であった.また,心拍出量および血管スティッフネス計測値のばらつきが大きく,評価法の検討が必要であった.心拍出量に関しては検者間誤差を減らすため,エコー検査の習熟に時間がかかった.[計測値再現性、計測精度の検討]計測精度に関し、健康成人における正常値と計測のばらつきを計測し、計測値の再現性を検討した。その結果心拍出量と血管スティッフネスの再現性が低いという問題が明らかになった。特に高齢になるほど再現性が低く、その原因として血管自身の拍動に伴う振動が考えられた。計測精度を高めるため、計測姿勢、プローブ保持装置の改善、計測方法の検討を行ったため、実際のストレッチング試験の開始が遅れた。[ストレッチング試験の達成度]ストレッチング試験は、若年成人20例でストレッチング施行群と非施行群に分けて2週間のプロトコル前後のEa, wave intensityを比較した。その結果、ストレッチング施行群でわずかであるが、血管スティッフネスの改善を認めた。来年度の推進方策として以下の3点を目標とした.1学内イベント時に近隣の方に協力を依頼するなどして.ボランティアをさらに募集し,計測を続ける.また,ストレッチングによる自律神経への反応を研究するため心拍変動計測を追加することとした.2新しい手法であるスペックルトラッキングによる血管スティッフネスの計測方法を確立する.3引き続き,解析ソフトの開発を行う.今後は年齢層を中高年齢層に拡大し、ストレッチングの効果を検討する。また、どこの筋肉のストレッチングがよいかという、具体的なストレッチングの方法についても検討を行う。
腎集合管での酸排泄における炭酸脱水酵素の意義

ウサギ腎尿細管を単離潅流し、正味の重炭酸吸収量(JHCO_3)、水の吸収量(Jv)および細胞内pHを測定した。この尿細管の基底膜側に細胞膜に不透過な炭酸脱水酵素阻害薬である、p-flurobenzyl-aminobenzolamide(10μM)を加えたところ、JHCO_3は平均約60%(75±1→29±3pmol/min/mm)、Jvは約30%(0.65±0.04→0.04±0.04pmol/min/mm、どちらも有意に減少した。また、これらは基底膜側に1mg/mlの炭酸脱水酵素を加えると元のレベルまで完全に回復した。細胞内pHは同薬物投与により約0.2単位(7.15±0.03→7.34±0.03unit)有意に上昇し、1mg/mlの炭酸脱水酵素添加により回復した。以上のことから、以前報告されていたような腎尿細管細胞質および管腔膜のみならず、尿細管基底膜にも炭酸脱水酵素活性が存在し、重炭酸および水の輸送に関与していることが明らかとなった。この基底膜に存在する炭酸脱水酵素は、おそらく腎尿細管基底膜周囲局所での重炭酸イオン濃度を減少させ、基底膜に存在するナトリウム・重炭酸共輸送体活性を維持することに役立っていると考えられる。今後は尿細管内pHや尿細管外液のpHの変化を測定することで、これらの炭酸脱水酵素によるDisequilibrium-pH生成機構を解明する予定である。