hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
機械受容神経再生機構の解明：メカノセンサーを有する新規人工歯根の開発と応用

失われた歯の代替として埋入したインプラント(人工歯根)は、患者のQOLの向上に重要な役割を果たしている。本研究の目的は、機械受容神経の再生機構を解明し、メカノセンサーを有する新規インプラント(人工歯根)を開発することである。歯根膜細胞および骨芽細胞へのメカニカルストレス負荷により、細胞特異的に発現上昇する神経栄養因子および神経伝達物質が解明され、遺伝子発現パターン解析から数種のシグナル伝達経路が示唆された。これらの結果は、天然歯根に近く、咬み心地のいい、また、外傷性の咬合力を抑制する生理機能も発揮できるメカノセンサーを有する人工歯根への応用が期待される。失われた歯の代替として埋入したインプラント(人工歯根)は、患者のQOLの向上に重要な役割を果たしているが、人工歯根はメカノセンサーを持っていないため、天然歯根と比較して、咬み心地が異なり、また、強い咬合力がかからないように特別の配慮が必要である。本研究は、機械受容神経の再生機構を解明し、その機構に関する知見からメカノセンサーを有する新規インプラント(人工歯根)を開発することを目的とする。本年度の研究結果を以下に示す。(1)マウス骨芽細胞様細胞株MC3T3-E1に振動刺激を負荷すると、骨芽細胞の分化が促進され、神経栄養因子群の遺伝子発現が増強した。(2)マウス骨芽細胞様細胞株MC3T3-E1とマウス誘導多能性幹細胞株を用いて、周期的伸展刺激を負荷し、神経栄養因子群の遺伝子発現をリアルタイムPCRにて検索した。現在、タイムコースと刺激の強さによる発現様相の変化を解析している。今後は、in vivoでの発現を確認し、重要分子を絞り込んでいく予定である。(3)神経細胞培養モデルであるラットPC12細胞の神経突起形成を確立した。ラットPC12細胞は、ある種の刺激を加えるとMEK-ERK1/2シグナル伝達機構を介して神経突起を伸長するため、同様のシグナル刺激をin vivoの系においても検討する予定である。(4)ラットを用いたin vivo実験系のために、小動物μCTによる骨量、骨密度などの定量的解析方法を確立した。今後は、ラットの抜歯窩治癒過程にインプラント体を埋入し、治癒過程のタイムコースを正確に追い、機械受容神経の再生過程を明らかにする予定である。人工歯根はメカノセンサーを持っていないため、天然歯根と比較して咬み心地が異なり、また強い咬合力がかからないように特別の配慮が必要である。本研究の目的は、機械受容神経の再生機構を解明することと、その機構に関する知見からメカノセンサーを有する新規インプラント(人工歯根)を開発することを目的とする。本年度は、歯周組織に持続的圧縮力が負荷したときに直接圧縮され,リモデリングに深く関与する歯根膜細胞と骨芽細胞に着目し,in vitroで,刺激による遺伝子発現の増減を網羅的に解析した。ヒト由来歯根膜細胞もしくはヒト骨芽細胞をconfluentに培養し,その後,重さを調節したガラス円柱を介して直接,持続的圧縮力を負荷した。刺激後,細胞からtotal RNAを抽出し,BioAnalyzer分析によりRIN (RNA integrity number) =10を示す非分解total RNAを用いてAgilent遺伝子発現Whole Human Genome 44Kマイクロアレイを用い,44,000遺伝子について網羅的発現解析の後,解析ソフトGeneSpringおよびIngenuity Pathway Analysisを用いて検討した。持続的圧縮力の負荷により,細胞特異的に発現上昇する神経栄養因子および神経伝達因子が検出された。さらに遺伝子発現パターン解析により,数種のシグナル伝達経路の関与が示唆された。今後はin vivoでの発現を確認し、重要分子を絞り込んで行く。しかしながら、人工歯根はメカノセンサーを持っていないため、天然歯根と比較して、咬み心地が異なり、また、強い咬合力がかからないように特別の配慮が必要である。本研究の目的は、機械受容神経の再生機構を解明し、その機構に関する知見からメカノセンサーを有する新規インプラント(人工歯根)を開発することを目的とする。本年度の研究成果を以下に示す。(1)マウス誘導多能性幹細胞株から神経細胞への分化誘導実験の条件設定を行った。伸展刺激を負荷するとマウスiPS細胞のstemnessは減少する傾向があった。今後は、細胞密度とタイムコースと伸展刺激の強さ依存性について条件を詳細に検討する必要がある。(2)LIF(Leukemia Inhibitory Factor)は、神経分化、骨形成、脂肪細胞の脂質輸送を促進する機能が知られている。神経分化におけるstemness維持機構を、Nanog遺伝子発現を指標とした定量的リアルタイムPCRと、LIFの有無により検討した。その結果、LIF存在下ではマウス誘導多能性幹細胞株のstemnessは維持されるが、伸展刺激負荷の影響は認められなかった。一方、LIF非存在下で伸展刺激を負荷すると、有意にNanog遺伝子発現は減少した。未分化な細胞がメカニカルストレスに反応する際にLIFが何らかの働きを果たしている可能性が示唆された。今後は、神経分化における伸展刺激とLIFの役割を詳細に調べて行く予定である。

しかしながら、人工歯根はメカノセンサーを持っていないため、天然歯根と比較して、咬み心地が異なり、また、強い咬合力がかからないように特別の配慮が必要である。本研究の目的は、機械受容神経の再生機構を解明し、その機構に関する知見からメカノセンサーを有する新規インプラント(人工歯根)を開発することを目的とする。本年度の研究において以下のことが明らかとなった。(1)マウス骨芽細胞様細胞MC3T3-E1細胞は、伸展刺激や振動刺激のような力学的刺激を負荷することにより、神経栄養因子の発現を変化させた。(2)ラット歯根膜細胞は、発生、成長発育、歯周組織の再生、骨形成などで役割を果たすことが知られているBMP-4を発現している。我々はエレクトロポレーション法により、培養ラット歯根膜細胞にBMP-4を強制発現させた。BMP-4タンパク質は、細胞内においては、mature form (23-kDa)とprecursor form (54-kDa)が検出された。さらに培養上清中にはmature formのBMP-4が検出された。BMP-4タンパク質の産生は、プラスミド量に依存して増加した。同様にプラスミド量に依存して歯根膜細胞のアルカリホスファターゼ活性も増加した。一方、in vivoでラット歯根膜にBMP-4を強制発現させても、骨形成は誘導されなかった。以上のことから、機械受容神経を含む歯周組織の恒常性において、BMP-4が何らかの作用を有することが示唆され、現在、引き続き解析中である。歯根膜恒常性におけるBMP-4の作用が明らかになり、神経再生誘導への関与の可能性についての重要な知見が得られた。失われた歯の代替として埋入したインプラント(人工歯根)は、患者のQOLの向上に重要な役割を果たしている。本研究の目的は、機械受容神経の再生機構を解明し、その機構に関する知見からメカノセンサーを有する新規インプラント(人工歯根)を開発することを目的とした。以下のような、研究成果が得られた。(1)ラットへの非ウイルス遺伝子導入法(in vivo electroporation法)を用いて、導入部位を制御して目的のプラスミドを注入し、bone morphogenetic protein 4(BMP-4)を強制発現すると、導入部位を狭く制御した発現分布のコントロールが可能であった。Site-specific(部位特異的)な新規神経再生の方法についての重要な知見が得られた。(2)Nanog遺伝子プロモーターの下流に緑色蛍光タンパク(GFP)が導入され,Nanog遺伝子発現をGFPでモニター可能なマウスiPS細胞株iPS-MEF-Ng-20D-17を用いて、周期的伸展刺激を負荷した.周期的伸展刺激後のNanog遺伝子発現は減少し、GFPの蛍光強度も減少した。周期的伸展刺激がiPS細胞の未分化性を抑制する可能性があり、Akt-PI3Kシグナル伝達系が関与することが示唆された。
株主権の変容に適合した会社法制のあり方

近時、株式持合いの減少と機関投資家の持株比率の上昇、コーポレートガバナンス・コードおよびスチュワードシップ・コードの実施など、上場会社をとりまく環境の変化に伴い、株主総会がその存在感を増しつつある。会社法制の面では、平成26年の会社法改正は、全体として、株主総会の役割を重視する方向の改正であったと見ることができるし(会社法206条の2・467条1項2号の2参照)、次期会社法改正においても、株主総会資料の電子提供制度の創設、および株主提案権制度の見直しが予定されている(「会社法制(企業統治等関係)の見直しに関する要綱案」(平成31年1月16日・法制審議会会社法制(企業統治等関係)部会)第1部参照)。本年度は、会社法制が株主権の内容または行使の仕方の変化に適合した法的仕組みを提供するものとなっているかを検証するにあたり、株主総会における株主の権利行使のあり方が重要であるとの認識に基づき、主に、株主総会における株主保護の問題に焦点を当てて研究を進め、現行の株主総会に関する規律には、なお検討すべき課題が少なくないことが明らかとなった。たとえば株主総会の電子化に関する法制度については、書面を電子に置き換えるという意味での「電子化」の制度よりもさらに進んで、株主総会の議事と審議まで電子化を実現しようとする場合には、検討すべきさまざまな課題が存在する。また、スチュワードシップ・コードには、上場企業の持続的成長と中長期的な企業価値向上を促すという目標を実現するうえで、検討すべきさまざまな問題点が存在する。研究目的である株主保護に関する現行の会社法制の現状を的確に解明するためには、株主総会における株主の権利行使のあり方が重要であるという認識に基づき、これまで、主に株主総会における株主保護の問題に焦点を当てて研究を進めてきたところ、現行の会社法制における検討課題は相当に明らかとなったが、それぞれの課題について、より一層踏み込んだ調査・分析を進めていく必要があると思われる。現在の会社法制が株主権の内容または行使の仕方の変化に適合した法的仕組みを提供するものとなっているかについて、引き続き総合的な検討を進める。検討に当たっては、特に株主総会における株主の権利行使のあり方が重要であるという認識のもと、予定される会社法制の見直しも視野に入れつつ、さらに調査・分析を進めていく必要があると思われる。本年度は、本研究を推進していくための共通の基礎を得ることを目的として、株主保護に関する現行の会社法制の現状の分析を中心に研究を進めた。平成26年の会社法改正は、公開会社における支配株主の異動を伴う募集株式の割当てについて、一定の要件の下で株主総会決議による承認を要することとし、また、親会社による子会社株式の譲渡について、一定の要件の下で株主総会決議による承認を要することとし、さらに、限定的とはいえいわゆる多重代表訴訟の制度を導入するなど、全体として、株主の利益保護を拡充する方向の改正であったと評価することができる。しかし、株主保護に関する現行の会社法制には、なお検討すべき課題が少なくないことが明らかとなった。たとえば株主提案権については、総会屋の存在を念頭に濫用防止措置が設けられているが、これらの措置が現在もなお必要かつ十分といえるかという問題がある。株主代表訴訟の制度については、平成26年改正で導入された多重代表訴訟制度が期待される機能を果たせるような制度となっているかという問題がある。さらに平成26年の会社法改正により整備されたキャッシュ・アウトの制度については、会社から締め出されることとなる株主の利益保護が十分に図られているか、特に株式の経済的価値を回収する利益のほか、株主たる地位を維持する利益を考慮しなくてよいのかという検討課題がある。

これらの問題を検討するに当たっては、会社法のみならず、スチュワードシップ・コードおよびコーポレートガバナンス・コードに代表されるソフト・ローによる規律づけも視野に入れる必要がある。株主保護に関する現行の会社法制における検討課題は相当に明らかとなったが、その調査・分析の過程で、株主総会における株主の権利行使のあり方が株主保護のあり方全体に強く影響を及ぼしているということが判明した。研究目的である株主保護に関する現行の会社法制の現状を的確に解明するためには、今後、株主総会関係の問題に踏み込んで調査・分析を進める必要があると思われる。現在の会社法制が株主権の内容または行使の仕方の変化に適合した法的仕組みを提供するものとなっているかについて、引き続き総合的な検討を進める。検討に当たっては、特に株主総会における株主の権利行使のあり方が重要であるという認識のもと、予定される会社法制の見直しも視野に入れつつ、さらに調査・分析を進めていく必要があると思われる。それとともに、株主総会における株主の権利行使のあり方が株主保護のあり方を考察するうえで重要であるところ、次期会社法改正において、株主総会関係の規律の見直しが予定されているため、この改正の動向についても注視し、検討を加える必要がある。
無機-有機傾斜複合体の合成と構造解析

無機化合物から有機化合物への傾斜化は生体材料への応用が第一に考えられているが、そればかりでなく有機化合物の「柔らかさ」と無機化合物の「固さ」を組み合わせた新しい複合材料を可能にすると考えられる。本研究では2次元的な無機層状化合物の層表面において無機から有機への傾斜化を試み、有機分子の種類や大きさによって細孔径を自由に制御した新しい多孔体を合成することを目的としている。無機層状化合物として層状リン酸ジルコニウムを用い、リンを介した層表面で有機リン化合物を傾斜複合化した無機-有機傾斜複合体を合成し、さらに層間にアニリン等の層と結合しにくい有機化合物を合成時にインターカレーションさせ、それを加熱によって取り除くことによって新しい多孔体を合成することを試みた。オキシ塩化ジルコニウム、オルトリン酸およびフェニルホスホン酸のモル比を1:4:4とし、アニリンをジルコニウムに対して15倍モル加えて合成実験を行った。生成物のTG曲線には3段の重量減少が認められ、質量分析の結果からそれぞれ、層間水、アニリンおよびフェニルホスホンのベンゼン環の脱離によるものと考えられた。また、3段目の重量減少によって層構造が破壊されて無定形となった。したがって、アニリンの脱離による構造破壊はなく、フェニルホスホンがピラ-となったピラ-構造を形成しているものと考えられる。TG曲線における各段の重量減少から層間の水、アニリンおよびフェニルホスホンのジルコニウムに対する量を計算した結果、フェニルホスホンの量は合成時に加えたアニリンの量に依存せずジルコニウム1モルに対して0.55でほぼ一定であるのに対し、アニリンの量は0.1から0.4まで増加することがわかった。このような無機-有機傾斜複合体からアニリンだけを脱離させることによって多孔体を合成することができた。
任意の周波数特性が設定できるデジタル補聴器の開発

1)任意の周波数特性が設定できる補聴器の一つの方式としてCLAIDHAと呼ばれる独自の補聴システムを開発し提案した。このシステムは入力音のスペクトルを実時間処理で分析し、実際に使用する難聴者の聴覚特性に合わせた信号処理を行って、健聴者が知覚する場合と同じラウドネスでその音を聴くことができるようにするもので、全く新しい考え方に基づいている。2)このシステムをパ-ソナルコンピュ-タ上に実現し、基本的な動作を確認し、技術的な面からの今後の見通しを検討した。その結果、本システム自体は現在の技術で十分に実現が可能で、自立型のシステムも試作する事ができた。しかし消費電力と全体の形状の面で、実用的な補聴器としての使用はまだ難しく、今後さらに研究を続けていく必要のあることが明らかになった。3)CLAIDHAの臨床的な評価を、実際の難聴患者多数に対して行った。音源として標準化された日本語単音節を用い、従来型の補聴処理を行ったものとCLAIDHA型の処理を行ったものについて、明瞭度の比較を行った結果、本方式の補聴処理を行った音声は広い範囲の入力レベル変動があっても多くの例でほぼ一定の高い正答率を得ることができ、病的に狭くなった難聴者のダイナミックレンジを等価的に拡大できることが明らかになった。4)CLAIDHAはすべての感音性難聴患者に有効ではなく、一部に全く無効な例もあった。これらの患者の救済のためには、異なった手法による信号処理のアプロ-チが必要と考えられた。5)これらの研究成果について日本聴覚医学会での発表し、論文としても発表した。1.補聴器の周波数伝達特性を任意に変化させるためのいくつかの実現方式について、得失の検討を行った結果、我々は、周波数特性の変化が極めて柔軟に行え、かつ、不要雑音低減等の信号処理を併用することが可能な、ディジタルフィルタを用いる方法を採用することとした。そのうえで、ディジタルフィルタを用いた補聴システムとして、ワークステーションを用いた準実時間処理の検証システムと、ディジタル信号処理用LSI(大規模集積回路)を用いた実時間システムの2つのシステムの試作を行った。前者は、補聴器に適したディジタルフィルタの実現方式を幅広く検討するために用いるためのものであり、後者は、そのようにして決定したディジタルフィルタを実時間で実現して、実際に卓上型の補聴器として用い得るプロトタイプシステムである。前者については、線形フィルタと、適応型フィルタの2種類のシステムの作成を終え、現在、システムの性能の評価中である。後者については、現在ハードウェアシステムの作成を終了し、ソフトウェアシステムの設計を行っている段階である。2.ディジタル補聴器の特性を決定する目的で、今年度はとりあえず既存の補聴器について、その利得上の問題点を調査した。難聴者に補聴器のフィッティングを行い、IGOー1000を用いて実耳挿入利得を測定し、現在望ましいとされている挿入利得と比較検討した。その結果、水平型の難聴の場合は理想とする挿入利得にかなり近似した利得が既存の補聴器でも得られるが、高音障害型の難聴の場合には高音部の利得が十分に得られないこと、また、既存の補聴器では周波数特性にいくつかのピークが生じ、なだらかな特性が得られないことがわかった。今後は、前述のプロトタイプの完成を待って、現在望ましいとされる利得をほぼ忠実に実現し、それが真に望ましい特性であるか等を検討したい。感音性難聴には一部の例外的な症例を除いて現在のところ一般に認められた有効な治療手段がない。ところが最近の人口の老齢化に伴い、老人性難聴をはじめとする感音性難聴患者の比率は増加してきている。これらの人々はコミュニケ-ションの障害を持つことになるが、それを軽減するのに最も有効な手段が補聴器の利用である。しかし、現在の補聴器(アナログ補聴器)では実現できる特性がきわめて限られており、周波数域値曲線のみで見てもきわめて多様な難聴の型に適合させることは困難であった。また、補充現象陽性でダイナミックレンジの狭くなっている難聴者が小さな音でもよく聴こえ、かつうるささを感じないように調整することは不可能に近かった。本研究ではこれらの要求に応えるために、新しい発想によるディジタル型の補聴器を開発することを主目的として研究を行なってきた。今年度の実績は以下のとおりである。1.入力音声信号を短時間で区切って、リアルタイムでディジタル信号処理を行なってその周波数成分を計算し、それらがいずれも難聴者のダイナミックレンジ内に入るように、瞬時にディジタルフィルタ-の特性を計算して処理した音声をイヤホンから聞かせることを可能にするシステム(適応型補聴システム)の構成を検討し、実際に汎用パソコンとDSPボ-トその他でハ-ドウェアを作製した。2.このシステムを用いて、模擬難聴者と感音性難聴患者で音声(短音節)の聴取実験を行なって、固定した周波数特性の線形増幅を行なうシステム(従来型補聴器)に比べて著明な最高語音明瞭度の向上を認めた。3.このシステムを実用的な補聴器として完成させるための細部の検討が次年度の課題である。

2)このシステムをパ-ソナルコンピュ-タ上に実現し、基本的な動作を確認し、技術的な面からの今後の見通しを検討した。その結果、本システム自体は現在の技術で十分に実現が可能で、自立型のシステムも試作する事ができた。しかし消費電力と全体の形状の面で、実用的な補聴器としての使用はまだ難しく、今後さらに研究を続けていく必要のあることが明らかになった。3)CLAIDHAの臨床的な評価を、実際の難聴患者多数に対して行った。音源として標準化された日本語単音節を用い、従来型の補聴処理を行ったものとCLAIDHA型の処理を行ったものについて、明瞭度の比較を行った結果、本方式の補聴処理を行った音声は広い範囲の入力レベル変動があっても多くの例でほぼ一定の高い正答率を得ることができ、病的に狭くなった難聴者のダイナミックレンジを等価的に拡大できることが明らかになった。4)CLAIDHAはすべての感音性難聴患者に有効ではなく、一部に全く無効な例もあった。これらの患者の救済のためには、異なった手法による信号処理のアプロ-チが必要と考えられた。5)これらの研究成果について日本聴覚医学会での発表し、論文としても発表した。
遅発性脳血管攣縮の病理発生における炎症反応の関与の可能性に関する研究

1.クモ膜下出血(SAH)モデルとタルク大槽内注入(タルク)モデルの,末梢血液の白血球数およびその分画の経時的変動を検討した。タルクモデルでは,処置前が8211/mm^3,1日目に20967/mm^3と著明な増加を示し,2日目に14783/mm^3と改善し,7日目に8633/mm^3と正常化した。SAHモデルでもこの白血球数の経時変化は,同様の経過を示した。白血球の各分画の経時変化では,両群共に1日目から2日目の白血球増多は主として好中球増加により,リンパ球数は殆ど変動を示さなかった。興味深いことに単球は,1日目から急上昇し,2日目にピークとなりそして7日目も処置前の約5倍の高値を維持していた。このように貧食系細胞である好中球・単球に大きな変動が両群共通して起こることは,両モデルでの生体防御機構としての局所貧食処理反応の重要性を示唆するものといえる。2.タンクモデルに対するSODの効果からO^-_2・の病理発生への関与を検討した。脳血管撮影上,未治療群で各々注入後3,7日目に処置前の脳底動脈径の63%そして61%を示す脳底動脈径の狭小化が認められた。SOD治療群で注入3日目に処置前の81%と有意な収縮率の軽減を示し,この傾向は注入後7日目でも示した。病理学的検討では、両群の何れも脳底動脈周囲への多数のタルク粒子とこれらを貧食する好中球・マクロファージが観察された。しかし,収縮脳底動脈壁自体の変化は,未治療群で注入3日目から内皮細胞剥離,内弾性板の彎曲蛇行,内皮細胞・平滑筋細胞の空胞変性などが観察されたのに対し,SOD治療群では,こうした諸変化が著しく軽減されていた。生体内におけるタルクの処理は,マクロファージ・好中球による異物貧食反応が主であり,この反応で産生されたO^-_2・が,脳血管攣縮類似のの血管収縮の病理発生とこれに伴う収縮血管壁の病理形態学的変化に関与している可能性が考えられた。
機能性酸化物における非対称傾斜歪場及び秩序・無秩序人工格子による特異構造創出

機能性酸化物の多彩な物性とイオン結合の高い結晶歪許容性を生かし、近年明らかになってきた傾斜歪効果を生かした、Flexsoelectrisityによる双極子とスピン結合による新規マルチフェロ物質創成の実現を目指した。さらに、意図的に無秩序構造を導入する、“秩序-無秩序人工格子"による、双極子ゆらぎ(リラクサー物性)誘起の新規誘電体創成も狙った。1)歪超構造による特異構造の制御形成Ia3dの点群に属する立方晶の高い中心対称性の為に光学的・誘電的にも等方的なフォノン物性を示す希土類ガーネットの薄膜形成において、基板(GGG)と1.2%格子ミスマッチにより、極めて特徴的な傾斜歪超構造の存在を実験的に検証した。通常のエピタキシャル歪構造においては、基板/薄膜との界面を起点として均一な格子歪が生じることが知られている。しかし作製した一連の試料のTEM観察から、基板/薄膜界面から約50nm(臨界膜厚)は、面内圧縮歪による均一な正方格子(約5%歪)を示し、臨界膜厚付近50nmから約20nmに亘って格子歪が5%から1%へと(正方晶から立方晶へ)段階的に変化する傾斜歪構造が初めて確認された。さらに、この傾斜歪構造を呈する50-120nm近傍で、フォノン物性である誘電特性異常が確認された。2)傾斜歪誘起双極子と傾角スピンおよびエレクトロマグノン誘起に関する研究を実施した。:等方的空間群(立方晶系)を有するガーネットフェライトを対象として、極薄膜-基板間格子不整合による傾斜格子歪導入により、空間反転対称性の破れの実現を目指した。フォノンソフト化:双極子強結合(強誘電性)の実現に向けた実験および、傾角スピンと中心対称の破れの相乗効果によるDzyloshinski - Moriya(DM)相関により、スピン・フォノン結合型マグノン(エレクトロマグノン)誘起の実験を行った。研究計画に沿って実験を行い、順調に進んでいる。今後も引き続き、結合型マグノン(エレクトロマグノン)誘起とマルチフェロ物性の創発を目指す。ガーネット型鉄酸化物を研究対象として、前年度までに磁性ー非磁性イオン相関によるクラスタースピングラスが150K近傍で発現することを確認できている。今後はより高温での発現、室温での発現に向けた物質設計、結晶歪設計を行い、併せて実験的確認をめざす。また、傾斜歪誘起双極子と傾角スピンおよびエレクトロマグノン誘起に関する研究を推進する。具体的には、等方的空間群(立方晶系)を有するガーネットフェライトを対象として、極薄膜-基板間格子不整合による傾斜格子歪導入により空間反転対称性の破れ実現。フォノンソフト化:双極子強結合(強誘電性)の実現と、傾角スピンと中心対称の破れの相乗効果によるDzyloshinski- Moriya(DM)相関によりスピン・フォノン結合型マグノン(エレクトロマグノン)誘起の実現を目指す。加えて、スピン・フォノン結合型マグノン誘起:歪勾配誘起のエレクトロマグノン発現を検証するため、磁場・電場制御可能な分光エリプソ手法を開発し、スピン-フォトン、フォノンーフォトン相関を精密に実測可能な実験系構築を目指す。これによりそして鉄ガーネット結晶における傾斜歪構造が超交換相互作用を有する鉄4面体・鉄8面体サイト間の傾角(磁気誘電カップリングに由来する歪誘起スピン傾角構造)が、撓電性自発分極Spin Flexoelecrticityを誘起することが実験的に検証可能となる。

フォノンソフト化:双極子強結合(強誘電性)の実現に向けた実験および、傾角スピンと中心対称の破れの相乗効果によるDzyloshinski - Moriya(DM)相関により、スピン・フォノン結合型マグノン(エレクトロマグノン)誘起の実験を行った。研究計画に沿って実験を行い、順調に進んでいる。今後も引き続き、結合型マグノン(エレクトロマグノン)誘起とマルチフェロ物性の創発を目指す。ガーネット型鉄酸化物を研究対象として、前年度までに磁性ー非磁性イオン相関によるクラスタースピングラスが150K近傍で発現することを確認できている。今後はより高温での発現、室温での発現に向けた物質設計、結晶歪設計を行い、併せて実験的確認をめざす。また、傾斜歪誘起双極子と傾角スピンおよびエレクトロマグノン誘起に関する研究を推進する。具体的には、等方的空間群(立方晶系)を有するガーネットフェライトを対象として、極薄膜-基板間格子不整合による傾斜格子歪導入により空間反転対称性の破れ実現。フォノンソフト化:双極子強結合(強誘電性)の実現と、傾角スピンと中心対称の破れの相乗効果によるDzyloshinski- Moriya(DM)相関によりスピン・フォノン結合型マグノン(エレクトロマグノン)誘起の実現を目指す。加えて、スピン・フォノン結合型マグノン誘起:歪勾配誘起のエレクトロマグノン発現を検証するため、磁場・電場制御可能な分光エリプソ手法を開発し、スピン-フォトン、フォノンーフォトン相関を精密に実測可能な実験系構築を目指す。これによりそして鉄ガーネット結晶における傾斜歪構造が超交換相互作用を有する鉄4面体・鉄8面体サイト間の傾角(磁気誘電カップリングに由来する歪誘起スピン傾角構造)が、撓電性自発分極Spin Flexoelecrticityを誘起することが実験的に検証可能となる。
リモ-トセンシングデ-タの大気補正手法の開発と水色研究への応用

本研究では、海洋水色研究を目的として、主にニンバス衛星デ-タの解析を行った.ニンバス衛星は海水の色パタ-ンを最もよく表現できるカラ-スキャナ-(CZCS)を搭載し、葉緑素(クロロフィル)等の海洋上層部の基礎生産量に関する情報をもたらす.海洋衛星デ-タの解析では、海は暗いという点に留意しなければならない。人工衛星にキャッチされる太陽反射光の大部分は、地球大気散乱光(大気光)で、一般に海からの光は、可視波長域では、全光量の10%足らずである。従って水色分析を行なうには、先ず衛星デ-タから、大気光を除去し、海光成分だけを取り出さねばならない(大気補正).我々は、できる限り現実に合った地球大気ー海洋モデルを作成し、厳密な多重散乱光計算を実施して,大気補正を行う.今回は、特に、既に提案、開発してきた多重散乱計算に基ずく大気補正手法の実用性、精度の向上を図る。我々の手法の実用性は、基となる大気モデルの正確さ、妥当性に依存する。地球大気では、散乱体として、気体分子とエアロゾルを考える。従って、大気モデルの作成において、変動の小さい気体分子に比べ、時間的、空間的変化の激しいエアロゾル粒子の決定が、一番難しい問題である。ここでは、CZCSの多色測光デ-タのうちバンド4(波長0.67um)を用いて,最適なエアロゾルタイプを決定した.この波長では、海光からの寄与が小さく、観測値は近似的にエアロゾル散乱光で決まっていると考えられるためである。得られたエアロゾルタイプを用いて大気モデルを作り、CZCS各バンドで多重散乱計算を実施して、大気補正画像及びクロロフィル濃度分布画像をを作成した.本研究では、海洋水色研究を目的として、主にニンバス衛星デ-タの解析を行った.ニンバス衛星は海水の色パタ-ンを最もよく表現できるカラ-スキャナ-(CZCS)を搭載し、葉緑素(クロロフィル)等の海洋上層部の基礎生産量に関する情報をもたらす.海洋衛星デ-タの解析では、海は暗いという点に留意しなければならない。得られたエアロゾルタイプを用いて大気モデルを作り、CZCS各バンドで多重散乱計算を実施して、大気補正画像及びクロロフィル濃度分布画像をを作成した.
内因性NO合成阻害物質ADMAは頸動脈硬化進展の予測因子となり得るか?

本研究では、内因性NO合成阻害物質asymmetric dimethylarginine (ADMA)と頚動脈硬化との関連性を、疫学レベルで検討した。我々は、ADMAが様々な因子で補正後も総頚動脈内膜中膜厚(IMT)と有意な正の関連を有していることを横断的に実証し、さらに6年後の縦断研究においてADMAは、有意にIMT変化率と関連し、また他の関連因子で補正後もADMA値の最も高い群は最も低い群に比べて約2.1倍のオッズ比を有する結果であった。以上のことからADMAは、頚動脈硬化進展に強く影響を及ぼす予測因子である可能性が示唆された。AsymmnetricDimethylarginine(ADMA)は生体内に存在するNO合成阻害物質であり、蛋白質上でメチル化されたL-アルギニンが、代謝過程で遊離されることにより産生される。ADMAは内皮由来NO産生低下を通じて循環調節異常や組織障害をきたし、生活習慣病である高血圧・高脂血症・糖尿病などの冠危険因子や動脈硬化症において上昇し、心血管イベントを予知することから、ADMAは動脈硬化の新しい危険因子の可能性が示唆されている。そこで、我々は動脈硬化の指標として、頚動脈のIMT(内膜・中膜厚)を測定し、ADMAが高値である人ほど頚動脈硬化の進展が促進されるのではないかという仮説を元に、べースライン時(1999年検診時)でADMAを測定した人たちを2007年までに再検診し、ADMAと頚動脈硬化進展との関連を疫学的に縦断的検討を加え、両者の関連を明らかにした。本研究の成果の一部は、横断的研究が2007年のAtherosclerosis誌に掲載され、縦断的研究が2008年のHypertensionResearch誌に掲載が決まるなど着々と実績を残している。今後も我々はADMAの動脈硬化進展における新たな危険因子としての意義を様々な角度から検討し、疫学的evidenceを構築していくことに努力する。内因性NO合成阻害物質である血漿Asymmetric dimethylarginice(ADMA)は、血管内皮由来NO産生低下を通じて循環調節異常や組織障害をきたし、高血圧・高脂血症・糖尿病などの冠危険因子や動脈硬化性疾患において上昇し(Miyazaki H, et.al. Circulation, 1999)、心血管イベントを予知する(Valkonenen VP et.al. Lancet, 2001)ことから、血漿ADMAは動脈硬化の新しい危険因子である可能性が示唆されているが、循環器領域における国内外の報告においては、細胞・動物実験下や小規模集団を対象とした報告にとどまっており、一般住民を対象とした疫学的な研究報告は未だ皆無であった。そこで本研究では、典型的な農村地区(世界7ヵ国共同研究のoriginal cohort)に在住の40歳以上の男女(平均年齢は62.6歳の集団)を対象に循環器検診を行い、血漿ADMAと頚動脈硬化との関連性を疫学的に検討した。検診にて得られたデータを基に単変量および多変量解析を行ったが、今回の結果から、血漿ADMAが頚動脈の内膜・中膜厚(IMT)と有意な正の関連を有すること、IMTの平均値は血漿ADMA濃度依存性に高値を示す有意なトレンドを示すこと、さらに血漿ADMA濃度の上昇はリスク因子数の重積が関連していることを横断的に実証した(Atherosclerosis. 2007Mar ; 191(1) : 206-10. )。さらに我々は予後調査を行い、べースラインから6年後の再検診が可能であった健常者に再度頚動脈エコー検査を実施し内膜・中膜厚を測定することで、血漿ADMAが頚動脈硬化を進展させるマーカーであるか香かを縦断的に検討した。その結果、血漿ADMAは頚動脈の進展に強い影響を及ぼしており、さまざまな関連因子で補正しても血漿ADMAの最も低い群は最も高い群に比べて約2.1倍のオッズ比を有することを報告した(Hypertension Res, 2008 ; 31(6) : 1185-1189)。本研究により我々は、動脈硬化のnovel risk factorとしてのAMMAの持つ意義を縦断的にも実証し、このことは本研究の成果が動脈硬化研究に大いに寄与するだけでなく、本来の動脈硬化疾患発症の原因と考えられる血管内皮を保護する臨床的根拠が得られ、内皮保護の具体的な手段を提供しうる基礎資料になるものと考えた。
健常人と糖尿病患者の脂肪組織由来幹細胞の外因性刺激効果検証と創傷治療応用の検討

本研究は糖尿病患者脂肪組織幹細胞が健常人のそれと比較して、刺激による内因性増殖因子の産生の違いやそれによるパラクライン効果にどのような違いがあるか検証することを目的とする。幹細胞補充療法の本質は、必ずしも細胞の分化能による組織再生とは限らず、むしろ幹細胞の持つ“増殖因子放出媒体"としての役割のほうが、より組織再生において重要な側面を持つと考えている。従って、その機能を最大限に活かすための検証において脂肪幹細胞を用いて糖尿病患者と健常人との比較による病態機序解明を行う。そして、糖尿病性潰瘍および健常人の創傷治癒に対する新たな治療法の確立に役立つデータを収集、解析を行う。
イオン結晶ヘテロエピタキシ-における基板表面欠陥と初期核発生

イオン性がつよい閃亜鉛鉱型構造をとるCuClに注目し,ヘテロピエタキシ-における基板表面欠陥と初期核発生の関係について調べた。CuClは,基板として用いたMgO(001)ならびにCaF_2(111)上でそれぞれ島状成長する。MgO(001)上では,(111)を成長面とし,CuCl[11^^-0]//MgO[110]の対称性が大きく異なる面内原子配置をとる。この系では,原子間力顕微鏡(AFM)観察から,核発生場所が基板のステップエッジの存在と直接的な関係を持たないことがわかった。一方,格子整合のよいCuCl(111)/CaF_2(111)では,明らかにステップエッジで初期核が生成した。そして,成長初期を詳しく検討した結果,この違いが,CuCl(111)/MgO(001)のStranski-Krastanov(SK)型の成長によることを明らかにした。MgO(001)上に,1分子層(ML)相当のCuClを析出させたときの反射高速電子線回折(RHEED)像は,基板格子に対して,明瞭な2倍周期構造および弱い4倍周期構造のストリークパタンであり,面内の対称性は,4回対称でMgO(001)と同一であった。一方,CuClをさらに析出させた場合に形成される3次元の島の上面のCuCl(111)からのRHEED像は,1 MLの場合とは全く異なった周期性を与える図形であった。しかも,MgO[010]方向から15°ずれた方位から観測され,基本的に面内で3回対称であった。この結果は,成長最初期において,MgO(001)上に2次元的にCuClが吸着した層が形成され,その構造は,基板のMgO格子に強く影響されていることを示した。また,RHEEDとAFMの観察により,成長した膜を加熱した場合,MgO(001)上のCuCl吸着層が,3次元の島よりも高温まで再蒸発せず,基板とより強く結合していることがわかった。以上から,CuCl(111)/MgO(001)のSK型成長を結論した。SK型成長は,初期吸着層が新たに清浄な基板としての役割を果たすことから,その核発生が,元の基板のステップエッジなどの表面欠陥に影響されにくいと考えられる。
寡占市場における環境 R&D と競争政策についての理論・実証研究

本研究では、政府が排出税を政策変数としている場合と数量競争を行う複占企業を想定し、規制のタイミングや投資行動の調整がもたらす厚生効果を解明した。また,現実の寡占市場では,企業は消費者の環境選好を無視できず,財の環境配慮水準の改善投資や生産量を戦略的に決めなければならない。このような環境配慮型R&Dモデルにおいて部分結託が社会的に望ましいかどうか,さらに消費者余剰や企業利潤の比較検証を行った。さまざまな政策課題にとって、政策変数をコミットした方が社会的に望ましい場合と時間整合的な政策変数の決め方が望ましい場合がある。本研究では、政府が排出税を採用しており、数量競争を行う複占企業を想定し、各社とも自社でend-of-pipe型装置(脱硫・脱窒装置など)を開発している規制環境を分析対象としている。この文脈は石油精製メーカーなどの大型プラント所有企業などの寡占産業が当てはまる。尚、これはPoyago-Theotoky(2007)【JEBO】のモデルの中での拡張分析でもある。本年度の分析目標として以下の点を定めた。クールノー型複占市場において、排出税率のコミットメント能力の有無に応じた社会的に望ましい環境R&Dの形態を解明する。また、どのような場合に共同研究開発が容認されるのか、その判断基準を解明する。得られた結果は次の通りである。【1】企業の汚染削減投資の水準決定を受けてから政府が排出税率を決める場合(時間整合的排出税政策),(環境被害が小さいとき,共同研究開発機関の設置だけでなく汚染削減投資でのカルテルを行うことが社会的に望ましい。(ii)環境被害が大きく,かつ環境研究開発の費用が大きい(十分小さい)ときには,競争的な環境研究開発(共同研究開発機関を設置しての汚染削減のカルテル投資)を行うことが社会的に望ましい。【2】:政府が排出税のコミットメント能力をもつ場合,リサーチ・コンソーシアムを設置して共同研究開発を行うと同時に,結合利潤を最大にするような投資水準のコーディネーション(カルテル)を認めた方が常に社会的に望ましい。得られた成果については、今後公刊へ向けての作業を進める。近年,消費者の環境への選好を考慮したグリーン・マーケットの研究が増加している。そのため,寡占市場においては企業も消費者の選好に注視しつつ,財の環境配慮水準の改善投資や生産量を戦略的に決めなければならない。一般的に言うと,カルテル行為は消費者の利益と社会厚生を減少させる。しかし,Matsui(1989,IJIO)は,大型の装置型産業においては生産費用削減のためのR&D投資を行ったあとに生産活動を行う場合に,生産カルテルを行う部分結託が社会的に望ましい場合があるという衝撃的な帰結を提示した。このように費用削減型のR&Dモデルにおいて部分結託行為に関する優れた研究成果があるにもかかわらず,環境配慮型R&Dモデルにおいて部分結託が社会的に望ましいかどうか,さらに消費者余剰や企業利潤での観点からの価値判断についての精密な検証はほとんど行われていない。本年度の研究はこの点の解明を主要な目的とし,以下の主要結果を得た。(1)製品差別化の程度が小さくなく,技術のスピルオーバー効果が大きければ,部分結託は完全非協力の状態より社会的に望ましい.ここで,技術のスピルオーバー効果が小さい(大きい)状況は,「その国の知的財産の保護水準が強い(弱い)」と解釈可能である。よって,寡占企業の作るエコタイプの工業製品に少なくない差異があり,かつ技術知識などの知的財産が適切に保護されていない,あるいは技術それ自体に流出抑止困難な特性があれば,生産カルテルを実施することで社会厚生は高まる。(2)スピルオーバー効果が十分小さければ,製品差別化の程度に関係なく部分結託は社会的に禁止すべきである。技術知識などの知的財産が適切に保護されていたり,技術のそれ自体に流出抑止可能な特性があれば,生産カルテルは社会厚生を低下させるので禁止すべきである。つまり,環境R&Dの社会的影響を考慮した場合でも,標準的な競争政策に沿って競争環境を秩序付けることが望ましい。クールノー競争に従事する複占企業に対して政府が汚染排出税を課し、2企業が汚染削減投資を行う状況において、排出税率と汚染排出量の関係について考察を行った。政府に排出税率のコミットメント能力がなく、企業の汚染削減投資水準の決定の後に排出税率が確定し、その後に数量競争が行われる場合、均衡において次のことが明らかになった。(1)均衡排出税率の値が負になる場合もあり、過少生産を補正する効果を意図した生産補助金の意味で汚染補助金が正当化させうる。(2)また、政府が各企業に汚染補助金を支出する場合であっても、汚染削減投資の効果が大きい状況では社会全体の汚染排出量は減少しうる。こうした解明点は、寡占市場における排出税政策と汚染削減投資促進策の在り方を考えるうえでの重要な理論的基盤となりうるものである。

また、財の品質や環境負荷水準の低減を意図したクールノー型研究開発モデルにおいて、研究開発と生産の双方のステージでカルテル行為を行う場合、生産のステージのみカルテルと行う場合、完全非協力の場合の3つのシナリオを構築して社会厚生上の比較分析を行った。そのうえで、研究開発成果のスピルオーバー効果と製品差別化の2つのパラメータで張る平面において、どのような規制環境でどのシナリオが社会的に望ましいのかを明らかにした。この成果は、カルテルの行為の競争促進効果の側面が非常に重要であることを強く示唆しており、より広範な視点からの研究を喚起すると思われる。現在までに複数の論文を査読付き研究誌に投稿し、受理されているものもある。また、今後、査読付き研究誌に投稿できる状態にできる見通しのあるものが複数ある。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後は、より評価の高い研究雑誌に成果を掲載するために、学会や研究会などで積極的に成果を発表するとともに、論文の執筆スピードをあげたい。
行政手続法の運用体制及び行政手続条例等並びに現代的行政手続の検討

平成九年度は、現代的行政手続といわれる計画策定手続の分野を中心に研究を行った。環境影響評価法が通常国会で成立したが、この法律が、計画策定手続の在り方と密接に関係を持つため、その内容・意義等について検討し、環境影響評価法によって、計画策定手続のどの部分がカバーされ、どの部分が課題として残されているかを検討した。その結果、環境影響評価法の対象となる環境概念が、自然環境に限定されていること、同法が事業アセスメント法であり、いわゆる戦略的アセスメントは基本的に対象としていないことから、なお、計画策定手続の課題として残されたものが、少なくないという結論に達した。計画策定手続との関連で、建設省河川局長通達で設けられたダム事業法等審議会が、公共事業の計画策定手続及び計画の見直し手続の問題を考える際の貴重な素材になるという判断のもと、渡良瀬遊水地を訪れ、同遊水池を対象として開催されたダム事業等審議会の審議経過、通常国会で改正された河川法のもとで河川に関する計画作成に際して、住民参加がどのように行われるようになるのか、ダム事業等審議会の制度が、新河川法のもとでどのように変化するのか、新河川法の目的規定に環境影響保全が明記されたことが、河川計画の策定に際してどのような影響をもつのか等につき、質疑応答を行った。比較法的には、アメリカにおいて、時限法であったNegotiated Rulemaking Actが、無期限法へと刷新されたこともあり、reg-neg制度がもつ意義、わが国の行政立法との移動等について研究を行った。行政手続法の執行体制の整備及び行政手続条例の制定準備に際して、地方公共団体がどのような問題に遭遇しているかについて、実地に調査するため、研究会のメンバーで長野県上田市を訪問した。同市を選択したのは、同市が一般市の中では、全国で初めて行政手続条例を制定したのみならず、行政手続法の執行体制の整備や同法の運用に、きわめて積極的に取り組んでいることで定評があるからである。同市の場合は、市長のリーダーシップや、議会・住民からの要請というよりも、行政管理担当部門職員の積極的な姿勢の結果、行政手続の整備が進んだといえる。また、総務庁行政手続室の担当職員を招いて、行政手続法の施行状況調査、行政手続条例の制定状況について説明を受けた。審査基準、標準処理期間、処分基準の制定はかなり進んでいるといえるが、基準が十分に具体的になっているか、期間が合理的になっているか等の質的充実が、今後の大きな課題といえる。もっとも、法令で条件が十分具体的・書き尽くされているから、基準設定の必要性がないとされている場合について、実際にそうであるかについては、吟味する必要があろう。行政手続条例の制定については都道府県・政令指定都市レベルでは順調に進んでおり、一般市・町村レベルでの制定が今後の重要な課題といえよう。以上のような研究成果をふまえて、研究会メンバーである宇賀は『自治体行政手続の改革』(ぎょうせい,1996年)を出版した。また、研究メンバー4名が参加した行政手続法研究会(小早川、浜川、高木、宇賀)の議論をもとにして『逐条研究行政手続法』(有斐閣、1996年)を出版する予定である。今年度は、行政手続条例の調査に力をいれた。主要な行政手続条例について調査し、特に注目すベきと思われる福岡県行政手続条例について実地に調査するため、1996年9月にメンバーが福岡県庁を訪れ、条例制定に携わった職員から、立法者意志等を聞き、議論を行った。同県の行政手続条例のうち、もっとも注目に値する公聴会等に関する規定について、特に詳しく調査した。アメリカの「交渉による規則制定法(Negotiated Rule-making Act)」をも参考にして工夫された同県の公聴会等に関する規定は、行政運営における公正の確保と透明性の向上を図りながら、住民の意見を反映した民主的行政を行っていくための注目すべき試みである。

同県は、廃棄物処理場建設の際の手続についても条例を制定しているが、行政手続法の制定に伴い改正されている。廃棄物処理場建設をめぐり、行政手続条例に伴う協議会が設置されており、その運用を見守っていきたい。さらに、1996年11月に、建設省河川局開発課の職員を講師として招き、河川局長通達で行われているダム事業等審議委員会に関して話を聞き、議論を行った。ダム事業等審議委員会は、新規のダム事業等についても、第三者機関として、その是非について審議するのみならず、既存のダム事業等についても、見直しを行うものであり、今後の公共事業における手続のあり方を研究するうえで、きわめて大きな示唆を与えるものであり、計画策定手続の研究にとって、非常に有益な講演であった。平成9年度は、現代的行政手続といわれる計画策定手続の分野を中心に研究を行った。環境影響評価法が通常国会で成立したが、この法律が、計画策定手続の在り方と密接に関係を持つため、その内容・意義等について検討し、環境影響評価法によって、計画策定手続のどの部分がカバーされ、どの部分が課題として残されているかを検討した。その結果,環境影響評価法の対象となる環境概念が、自然環境に限定されていること、同法が事業アセスメント法であり、いわゆる戦略的アセスメントは基本的に対象としていないことから、なお、計画策定手続の課題として残されたものが少なくないという結論に達した。計画策定手続との関連で、建設省河川局長通達で設けられたダム事業等審議会が、公共事業の計画策定手続及び計画の見直し手続の問題を考える際の貴重な素材になるという判断のもと、渡良瀬遊水池を訪れ、同遊水池を対象として開催されたダム事業等審議会の審議経過、通常国会で改正された河川法のもとで河川に関する計画作成に際して、住民参加がどのように行われるようになるのか、ダム事業等審議会の制度が新河川法のもとでどのように変化するのか、新河川法の目的規定に環境保全が明記されたことが、河川計画の策定に際してどのような影響をもつのか等につき、質疑応答を行った。比較法的には、アメリカにおいて、限時法であったNegotiated Rulemaking Actが無期限法へと刷新されたこともあり、reg-neg制度がもつ意義、わが国の行政立法との異同等について研究を行った。
プレギャバリン・ガバペンチンの本当の作用機序

成熟ラットから後根付き脊髄スライスを作成し、脊髄後角細胞からホールセルパッチクランプ記録を行った。そして、後根の電気刺激で誘発される単シナプス性興奮性シナプス後電流に対するプレガバリンやガバペンチンの作用を検証した。これらの薬物は単シナプス性興奮性シナプス後電流の大きさを減少させなかった。これらの結果から、プレガバリンやガバペンチンは臨床濃度において一次求心性線維終末からのグルタミン酸放出に影響しないことが明らかとなり、これらの薬物の鎮痛作用は従来言われていたような一次求心性線維終末の電位依存性カルシウムチャネルの抑制によるシナプス前抑制ではないことがわかった。平成24年度は平成23年度に行った正常ラットを用いた方法と同様の電気生理学的実験を糖尿病性神経障害性痛モデル動物に対して行った。糖尿病性神経障害性痛モデル動物はラットの腹腔内にストレプトゾトシンを腹腔内投与することによって作成し、自動von Frey装置によって後肢足底の痛み閾値が下がっていることも確認した。腰部脊髄から後根付き横断スライスを作成し、人工脳脊髄液で灌流した状態で後角細胞からパッチクランプ記録を行った。後根を電気刺激することによって後角細胞に誘発される単シナプス性EPSCに対するガバペンチン(100μM)やプレガバリン(100μM)の灌流投与の影響を観察した。痛覚を伝えるAデルタ線維やC線維による単シナプス性EPSCの振幅はどちらの薬剤を10分以上灌流投与しても有意には変化しなかった。これらの電気生理学的実験結果はガバペンチンやプレガバリンは神経障害性痛状態のような過興奮状態になったシナプス前終末のCa濃度上昇のみを抑制するというこれまでの報告とも一致しなかった。次に、痛みの伝達物質であるグルタミン酸を受け取る側である後角細胞自体の細胞内カルシウムをに対するガバペンチンの影響を観察したところ、100μMの高濃度でもほとんど後根刺激による細胞内カルシウム上昇を抑制することはなかった。プレガバリンに関しては現在、行っているところである。以上の結果から、少なくともガバペンチンに関しては一次求心性終末からのグルタミン酸放出も後角細胞内カルシウムにも影響せず、その作用機序は従来から言われているCaチャネルブロッカーとして働くことではないことがわかった。最終年度である平成25年度は正常ラットおよび糖尿病性神経障害性痛モデルラットの脊髄スライスから後根刺激により誘発される細胞内Caイメージングを行い、プレガバリンおよびガバペンチンの脊髄後角細胞全体に対する作用を検証した。その結果、正常および神経障害性痛モデルの両方において、少なくとも臨床濃度においてはプレガバリン・ガバペンチンは共に有意な抑制作用を示さないことがわかった。平成23・24年度は脊髄後角細胞からパッチクランプ記録を行い、後根の電気刺激で誘発される単シナプス性興奮性シナプス後電流の振幅を正常および神経障害性痛モデルの両方において減少させないこと電気生理学的に明らかにした。この結果は平成25年度のCaイメージングのデータと一致するものである。以上の結果から、プレガバリンやガバペンチンは正常および神経障害性痛モデルの両方において一次求心性線維終末からのグルタミン酸放出には作用しないものと考えられる。従って、以前から考えられていたシナプス前終末の電位依存性Caチャネルを抑制するという作用機序仮説は否定的であり、末梢神経障害によって過剰に興奮している電位依存性Caチャネルを抑制するという仮説も否定的となった。本研究ではプレガバリンやガバペンチンの作用機序を明らかにすることはできなかったが、少なくとも脊髄後角の一次求心性線維終末レベルでは神経障害性疼痛に対する鎮痛作用を持たないことを明らかにした点で意義があると考えられた。平成23年度は、まず正常ラットの腰部脊髄から後根付き横断スライスを作成し、人工脳脊髄液で灌流した状態で後角細胞からパッチクランプ記録を行った。これらの電気生理学的実験結果はガバペンチンやプレガバリンはシナプス前終末のCa濃度上昇を抑制するというこれまでの報告と矛盾する。そのため、Ca感受性色素を用いてCaイメージングを行い、同様の実験を行ってみたが、ガバペンチンやプレガバリンはシナプス前終末のCa濃度に影響しなかった。ガバペンチンやプレガバリンは一次求心線維終末のCaチャネルに作用しCaが細胞内に流入することを抑制して興奮性伝達物質であるグルタミン酸の放出を抑制すると言われている。グルタミン酸の放出が減少すれば、後角細胞で記録されているがEPSCの振幅は減少するはずである。