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高齢者終末期ケアワークショップ・ファシリテーター養成プログラムの開発

高齢者終末期ケアワークショッププログラムのファシリテーター養成コースを開発し、全国的に実施した。内容は、(1)ワークショップに参加者として参加、(2)ファシリテーションに関する小講義受講、(3)高齢者終末期ケアワークショップファシリテーター養成マニュアルを用いた自己学習、(4)セッションのファシリテーションを担当、(5)自身のファシリテーションの様子を録画したビデオによる振り返りであった。全国から計10名が参加した。本プログラムを全国的に普及させていくためには、地域でファシリテーターを育成すること、ITやソーシャルネットワークサービスを活用して地域間の教育連携を促進していく必要がある。平成26年度、ファシリテーター養成プログラムのプランニングを完了した。具体的には、まずファシリテーターの教育ニーズを明らかにするために、指導医講習会のファシリテーター経験者2名のスーパーバイズの下、高齢者終末期ケアに関するワークショッププログラムでのファシリテーターの経験がある名古屋市とその近郊の高齢者介護施設に勤務する介護職員6名が月に1回(2時間)、計6回フォーカスグループを実施した。フォーカスグループでは、ワークショップのファシリテーターに求められる資質や態度等について議論を行った。そして、議論で得られた質的データを、Thematic analysisの手法を応用して構造化した。次に、構造化された「ファシリテーターに求められる資質や態度」を基に、本ファシリテーター養成プログラムによる学習効果やファシリテーション能力向上の測定のための評価票・尺度を作成した。また、上記6名によりフォーカスグループを追加で4回(1回2時間)実施し、事前学習30分、振り返り30分を含めた計5時間の高齢者終末期ケアワークショップ・ファシリテーター養成プログラムを立案した。実際に、上記のフォーカスグループの参加者に、その養成プログラムを全国いずれかの市町村で1回ずつ体験してもらい、その振り返りを基に内容の調整を行った。また、平成27年度に全国で本養成プログラムを運営する事務局の設立を行った(北海道(倶知安)、秋田(秋田)、神奈川(横浜)、愛知(名古屋)、兵庫(姫路)、徳島(徳島))。平成27年度に名古屋市で実施する本養成プログラムの募集と日程調整を開始した。本年度は、名古屋、秋田、仙台、横浜、姫路、徳島にファシリテーター養成プログラムの実行委員会を組織し、各市の実行委員会のメンバーは、高齢者終末期ケアワークショッププログラムに参加経験のある専門職をファシリテーター養成プログラム参加者として指名した。名古屋市において、各市のファシリテーター養成プログラム参加者が集まり、養成プログラムを受講した。養成プログラムは、(1)高齢者終末期ケアワークショップに参加者として参加、(2)ファシリテーションに関する小講義聴講、(3)各自で事前練習、(4)ファシリテーターとしてワークショップの1セッションを担当、(5)ビデオによる自己フィードバックとワークショップ参加者等からのフィードバックであった。ファシリテーション能力については、ビデオと評価票を用いた自己評価、名古屋市の実行委員会による他者評価により評価した。また、本プログラムの改善点、本ファシリテーター養成プログラムおよび高齢者の終末期ケアワークショップを全国的に展開するための方略について、名古屋市の実行委員会のメンバーでフォーカスグループディスカッションを行い、その結果をKJ法にてまとめた。本プログラムの改善点としては、教育原理、参加者の目標設定、ファシリテーションの基本スキル、フォローアップ研修、参加者のニーズに合わせた内容などを盛り込むことが挙げられた。また、本プログラムおよび高齢者の終末期ケアワークショップの普及に向けた課題としては、予算と人手、やりがいをいかに伝えるか、事務局のユビキタスネットワークの構築、他の団体との連携、職場の理解、などが挙げられた。ファシリテーションプログラムの開発と実施は順調に進んでおり、ワークショップ開催予定地域として北海道と九州を残すのみとなった。平成27年度までに実施したファシリテーター養成プログラムの結果、概ね、参加者はファシリテーションに自信を持ち、ワークショップ参加者の前でも堂々とスムーズに話せるようになった。ただし、パソコンやパワーポイントの使用に不慣れなファシリテーターや、マニュアル通りに単調に読み上げるだけに終始したファシリテーターもいた。さらに、地域の多職種の多様な終末期ケア教育ニーズに対応した多職種連携教育プログラムを展開していくことができる人材を育成するために、平成28年度は補助的なプログラムを開発し、形成的評価を得た。プログラムは3時間半で、平成28年8月に実施された。プログラムの評価は、参加者の自己評価の質的分析により行った。プログラムの参加要件は、平成13年から活動している名古屋市とその近郊の高齢者ケア関係者による多職種連携の会「高齢者の生活全体を支えるネットワーク」の世話人である地域の医療・介護職のうち、研究代表者らが主催するワークショップ・セミナー等でファシリテーターを務めた経験がある者とした。参加者は6名であった。本プログラムによって向上が見られた力として、司会力、要約力、合意形成力、論理力、発言力、企画力、柔軟性、自己研鑽力、の8つの領域が抽出された。今回のプログラムは、ファシリテーション力に留まらず、多職種連携教育プログラムの企画力をも向上させる可能性が示唆された。短時間である本プログラムの利点を生かし、教育効果を量的に検証した上で、全国的に普及していくための実践的研究を行う必要がある。

全国から計10名が参加した。本プログラムを全国的に普及させていくためには、地域でファシリテーターを育成すること、ITやソーシャルネットワークサービスを活用して地域間の教育連携を促進していく必要がある。本年度は、ファシリテーター養成プログラムのプログラミングが最終目標であった。また、事務局の設立も目標の一つであったが、いずれも予定通り達成できたと評価している。ただし、北海道については年度末の人事異動等により本養成プログラムへの参加者(ファシリテーター候補者)の人選が遅れている点が進捗に影響を与える可能性が危惧される。その際には、代替地を含めて再検討する予定である。上記のプログラム改善の課題を受けて内容の調整を行い、北海道と九州で本プログラムを実施する予定である。また、本プログラムの改善点、本ファシリテーター養成プログラムおよび高齢者の終末期ケアワークショップを全国的に展開するための方略について、名古屋市以外の各市の実行委員会メンバーにもフォーカスグループインタビューを行い、KJ法などを用いてまとめる。これらの評価を基に、本研究の最終報告を行う。総合医学研究計画の変更または研究を遂行する上で課題があれば、対応も入力。来年度は、5-7月の間に、名古屋大学医学部において、全国からのファシリテーター候補者(各市2-4名)向けにファシリテーター養成プログラムを実施する。本養成プログラムに聴衆として参加する者も名古屋市とその近郊から広く募集する。27年度の後半から2-3ヶ所において、ファシリテーターに実際にワークショップを開催、運営してもらい、その様子を前述の評価票・尺度やビデオ撮影による質的評価により評価を行う予定である。年度末に外部の4人が名古屋大学に出張の際、一定額支給のホテルではなく、低料金の学内の施設に宿泊した。学内施設宿泊の場合は旅費規程で実費支給となり、ホテル宿泊の予算と実費との差額が生じて、次年度使用額が生じた。26年度中に本課題の内容を大学の倫理委員会に申請したが、「倫理委員会審査手数料」の引き落としが大学側のシステム上、27年度になったため。秋田・仙台・横浜・姫路・徳島のファシリテータ養成プログラム完成のための打合せの旅費等の一部に使用予定。27年5月6月に「倫理委員会審査手数料」の支払いがされる予定である。
エビデンスに基づいた感染管理システムの構築と職員の感染予防行動に関する研究

感染予防行動に関する病院職員の意識変革には、自らの感染予防行動ついて技術的に評価したり、その効果を視覚的に確認できる方法を用いることと、感染対策チームメンバーと病棟スタッフが感染対策に関する共通の目標を持って協同することが必要であると考えられた。また、感染管理システムにおいては、感染対策チームやリンクナース会などの組織を設けるだけでは不十分であり、感染対策チームのメンバーが専門性を発揮できるよう権限の明確化と役割・活動内容の周知徹底が必要であり、さらに院内で最も多くの職員を有する看護職員を感染対策の人的資源として有効活用することが必要であると考えられた。平成19年度は平成20年度から実施予定である全職員に感染予防行動に関連した意識変革を促す効果的な方法および経済的で効率的な感染管理システムの構築と具体的で詳細なガイドラインの作成に関する予備的な調査を実施した。「職員の感染予防行動に関連した意識変革を促す効果的な方法の検討について」は,研究協力2施設(大学病院と僻地中核病院)の感染対策チームと協力し,感染予防行動の啓発活動の一つである全職員への手指衛生の実技演習を試験的に導入し,その効果について検討した。また,大学病院の慢性難治性疾患病棟へ入院してきた患者から多剤耐性緑膿菌が検出されたため,感染対策チーム活動を通して,病棟スタッフと協働で患者ニーズを取り入れた感染対策を実施し,多剤耐性緑膿菌の陰性化に成功した事例についてまとめた。一方,僻地中核病院の活動では感染対策チームの立ち上げや啓発活動に研究協力し,その活動内容を管理的立場から取り上げ,そこに勤務する職員(医師・看護師・薬剤師・看護補佐など)の感染予防行動と意識の変化について分析・検討した。「経済的で効率的な感染管理システムの構築と具体的で詳細なガイドラインの作成」では,国内100床以上の病院の中から無作為抽出した450施設へ,感染管理システムの実態について質問紙郵送法による調査を実施した。その結果265施設から回答があり,その内103施設からはヒアリング調査の承諾を得ることができたため,平成20年度にヒアリング調査を実施する予定である。ヒアリングに調査に同意が得られなかった施設ではあるが,156施設からは当該施設における感染管理の実態について回答が得ることができており,この結果についても分析を実施し学会発表する予定である。「職員の感染予防行動に関連した意識変革を促す効果的な方法の検討について」は、研究協力2施設(僻地中核病院と大学病院)の感染対策チームと協力し、感染予防行動の啓発活動として全職員の手指衛生の実技演習を試験的に導入し、その効果について継続的に調査した。僻地中核病院の活動では職員講習会の実施後に、手洗いの効果を手型寒天培地によって細菌学的に確認し、手指衛生の重要性を意識づけるように試みた。その他、血流感染予防においてマキシマムバリアプリコーションセット導入における中心静脈カテーテル挿入時の無菌操作の実態調査も実施した。一方、大学病院では手指衛生技術の職員教育にビデオ撮影と編集を導入し、自己の技術確認を視覚的に確認することができ、技術向上に効果を得ることができた。また多職種との連携においては、呼吸器感染予防における口腔衛生技術の向上のため、歯科衛生士の協力のもと神経難病病棟で試験的に歯科的専門口腔ケアを導入し、その効果について検討した。その結果、看護師が実施する通常の口腔ケアでは効果が得られなかった患者でも、初診から2、3回の歯科的専門口腔ケアの実施で蓄積した汚れが無くなり、その後は通常の口腔ケアで清潔な口腔内を保てることが明らかとなり、患者・看護師にとって有意義な結果を得ることができた。「経済的で効率的な感染管理システムの構築と具体的で詳細なガイドラインの作成」では、平成19年度に実施した質問紙郵送法による調査において、104施設から感染対策に関するヒアリング調査への承諾が得られた(平成19年度実績報告書作成後に1施設から有効な回答があり追加した)。これらについて、地域性および施設規模(病床数)、感染対策チームの有無、感染管理担当看護師の専任・兼任の別などを考慮し、21施設をヒアリング対象として選定した。対象となった病院は、北海道・東北2施設、関東8施設、中部3施設、近畿5施設、九州・沖縄3施設であった。これらの施設において感染管理に携わっている看護師に対し、施設の感染管理の現状、管理システム上の問題や改良点、感染管理に対する意見などをインタビューガイドにそって聞き取り、貴重な意見や情報を得ることができた。「職員の感染予防行動に関連した意識変革を促す効果的な方法の検討について」は、これまでに研究協力2施設(大学病院と僻地中核病院)の感染対策チームと協力して実践してきた全職員を対象とした手指衛生の実技演習を継続的に行ってきた。感染対策チームの活動が軌道に乗り始めた僻地中核病院においては、職員自身による洗い残し部位の確認と、手洗い効果を手型寒天培地によって細菌学的に確認する取り組みを職員教育の年間計画に取り入れ、適切な手指衛生の遵守に向けて効果を上げつつある。

大学病院では、リンクナース会において歯科衛生士による勉強会を実施して患者の口腔ケアに効果を上げてきた現状について学術集会のシンポジウムで発表した。「経済的で効率的な感染管理システムの構築と具体的で詳細なガイドラインの作成」では、感染管理に携わっている看護師を対象に平成20年度に実施したインタビュー結果について、感染管理チームとリンクナース会を有する10施設に焦点を当てて、院内ラウンドやサーベイランスなどの感染管理活動について組織活動の視点から分析した。その結果、これらの病院では感染管理認定看護師や看護部の感染管理担当者が、感染管理チームの活動や他職種との協働において中心的役割を担っている現状が明らかになった。また、感染症治療においては医師間の連携がなく他の医師への指導が困難な状況にあり、感染管理の組織活動において医師の連携や専門性を発揮した活動が困難な現状が明らかになった。
ひび割れ進展の能動的制御によるRC部材の新しいせん断抵抗機構の実用化に関する研究

本研究では、形状加工を施した板状装置(面材、ACD)を部材内に埋め込むことにより、斜めせん断ひび割れの発生を制御して、せん断耐荷機構にタイドアーチ機構を有効に活用する方法について検討を行っている。昨年度までの実験的検討により、(1)設計上最低限必要となる最小せん断補強鉄筋量を配置した板状装置設置供試体の実験では、最低量のせん断補強筋と波板装置との併用効果により部材靭性が顕著に向上する、(2)はりの曲げ試験においては斜めせん断ひび割れの進展の抑制により部材靭性が飛躍的に向上するのに対して、柱部材に対して正負交番載荷を行うと、曲げ引張を受けた側のかぶりコンクリートが引張時に剥落してしまうために十分なタイドアーチ機構が確保されず、帯鉄筋を十分に配置した場合よりも性能が劣ってしまう、などの知見を得た。本年度は、これらの検討結果を踏まえ、板状装置の効果を数値解析へ取り込んだ。ACDの効果はタイドアーチ機構の形成によるので、FEMを用いた非線形構造解析で部材の挙動を精繊に追跡するには、圧縮部コンクリートに適用する圧縮特性低減モデルの精度が大きな鍵を握っている。しかし、従来の解析では、ACD部材のみならず、通常のディープビームのせん断耐力をも過小評価する傾向があった。これは、従来の圧縮特性低減モデルでは、載荷により内部に分散ひび割れが発生した状態を想定して直交方向ひずみに応じてコンクリートの圧縮強度を低減させてきたが、タイドアーチ機構を生じる部材では、そこまでの圧縮強度の低減は生じないことによる。そこで、プレーンコンクリートゾーンの圧縮強度低減モデルを改良することにより、ACDを埋め込んだ部材およびディープビーム共に解析精度を向上させることに成功した。なおACDを用いた部材の構造挙動は,ACDを接合要素(Joint element)として表現することでFEMで追跡することが可能である。現在の設計体系でRC部材のせん断耐力を向上させるためには、帯鉄筋やスターラップなどのせん断補強鉄筋を十分に配置する必要があるが、その配置量は著しく多く、鉄筋の組立作業やコンクリートの打設・充填作業にも支障をきたす場合があり、コンクリートの打設不良による初期欠陥を生ずるリスクが高くなっている。そこで、形状加工を施した板状装置(面材)を部材軸方向に配置して埋め込むことにより、コンクリート内に局所すべりの誘発と拘束を断続的に発生させることで変形・損傷の離散化を実現し、破壊の局所化現象としての貫通斜めせん断ひび割れの発生を制御して、面内の広範な領域のコンクリートの潜在的な性能をせん断耐荷機構に組み入れる新たな機構を開発した。本研究では、まず、新たに開発したRCのひび割れ経路依存性を利用したせん断耐荷装置(開発名称:SCID)によるせん断耐荷機構の解明を目指すと共に、最適な装置構造と機構の検討を行う。また、設計に用いるせん断耐力評価式を構築し、SCIDを用いた部材の簡易設計手法の確立を目指す。本年度は、SCIDの効果の寸法依存性と正負交番載荷の影響等をチェックする目的で、断面400mm×400mmの中型の梁供試体5本に、柱への展開を意図して、まず4方向から降伏変位1δyの載荷を行ったのちに、特定の載荷面へ5δyまでの交番載荷や、終局変位までの片振り載荷を行った。その結果、SCIDを用いない通常の梁部材でも、予め載荷直交方向の面から降伏変位に相当する先行ひび割れが導入されていることにより、斜めせん断ひび割れの進展が抑制されて、部材靭性が飛躍的に向上することが判明した。また、設計上最低限必要となる最小せん断補強鉄筋量を配置したSCID設置供試体の実験では、最低量のせん断補強筋とSCIDとの併用効果により、複数のSCID形状で、顕著な部材靭性の向上が確認された。本研究では、形状加工を施した板状装置(面材)を部材内に埋め込むことにより、斜めせん断ひび割れの発生を制御して、せん断耐荷機構にタイドアーチ機構を有効に活用する方法について検討を行っている。設計上最低限必要となる最小せん断補強鉄筋量を配置した板状装置設置供試体の実験では、最低量のせん断補強筋と波板装置との併用効果により、顕著な部材靭性の向上が確認された。これは、板状装置に沿ってすべりが生じるが、装置が波板の場合、軸方向のすべりに伴って鉛直方向変位も増加するので、これがスターラップの効果を有効に引き出すものと考えられる。また、昨年度の中型梁供試体において、板状装置を用いない通常の梁部材を含め斜めせん断ひび割れの進展が抑制されて部材靭性が飛躍的に向上することを受けて、本年度は柱部材における性能評価を行った。しかし、柱部材の場合には、正負交番載荷を行うと、曲げ引張を受けた側のかぶりコンクリートが引張時に剥落してしまうために十分なタイドアーチ機構が確保されず、帯鉄筋の効果の一部を代替することができずに、帯鉄筋を十分に配置した場合よりも性能が劣ることが判明した。次に、スラブの押し抜きせん断を対象とした埋込み装置の性能を確認する目的で、スラブの載荷領域の周りに板状装置を鉛直方向(断面貫通方向)に配置した場合の実験を行った。その結果、スラブの押し抜きせん断に対して板状装置の配置が一定程度の効果を発揮することを確認したが、実用性についてはさほど高くはないと考えられる。また、せん断ひび割れ面や板状装置両面でのせん断伝達の疲労特性を明らかにするために、一部せん断疲労実験についても実施した。

これらの実験的検討結果を踏まえて、板状装置の効果を数値解析への取り込みに着手している。本研究では、形状加工を施した板状装置(面材、ACD)を部材内に埋め込むことにより、斜めせん断ひび割れの発生を制御して、せん断耐荷機構にタイドアーチ機構を有効に活用する方法について検討を行っている。昨年度までの実験的検討により、(1)設計上最低限必要となる最小せん断補強鉄筋量を配置した板状装置設置供試体の実験では、最低量のせん断補強筋と波板装置との併用効果により部材靭性が顕著に向上する、(2)はりの曲げ試験においては斜めせん断ひび割れの進展の抑制により部材靭性が飛躍的に向上するのに対して、柱部材に対して正負交番載荷を行うと、曲げ引張を受けた側のかぶりコンクリートが引張時に剥落してしまうために十分なタイドアーチ機構が確保されず、帯鉄筋を十分に配置した場合よりも性能が劣ってしまう、などの知見を得た。本年度は、これらの検討結果を踏まえ、板状装置の効果を数値解析へ取り込んだ。ACDの効果はタイドアーチ機構の形成によるので、FEMを用いた非線形構造解析で部材の挙動を精繊に追跡するには、圧縮部コンクリートに適用する圧縮特性低減モデルの精度が大きな鍵を握っている。しかし、従来の解析では、ACD部材のみならず、通常のディープビームのせん断耐力をも過小評価する傾向があった。これは、従来の圧縮特性低減モデルでは、載荷により内部に分散ひび割れが発生した状態を想定して直交方向ひずみに応じてコンクリートの圧縮強度を低減させてきたが、タイドアーチ機構を生じる部材では、そこまでの圧縮強度の低減は生じないことによる。そこで、プレーンコンクリートゾーンの圧縮強度低減モデルを改良することにより、ACDを埋め込んだ部材およびディープビーム共に解析精度を向上させることに成功した。なおACDを用いた部材の構造挙動は,ACDを接合要素(Joint element)として表現することでFEMで追跡することが可能である。
超高分解能X線中性子線結晶構造解析を用いた酵素反応に関わる水素原子の機能解明

一般酸塩基触媒により行われる糖質分解酵素エンドポリガラクツロナーゼの反応機構を水素原子の挙動を含め解明するため、1変異体酵素を用いた酵素基質複合体のX線結晶構造解析、2超高分解能X線結晶構造解析、3中性子結晶構造解析を行った。1変異体酵素を用いた酵素基質複合体のX線結晶構造解析1一般酸触媒残基Asp153と基質のグリコシド酸素間の水素結合の直接観察を目指し、変異体D153Nと基質オリゴガラクツロン酸との複合体のX線結晶構造解析を行った。測定は、40Kのクライオ条件下で測定を行った。その結果、0.85□の高分解能で-4+1のサブサイトに基質が結合した構造が得た。得られた構造は、昨年度得られたD173Nと基質の複合体の構造と比較した結果、Asp91付近のループの構造が異なっていた。D153N複合体のループ構造は、天然型酵素と反応生成物ガラクツロン酸(GalA)との複合体のそれと同じことから、より実際の酵素基質複合体に近い構造が得られたと考えられる。2超高分解能X線結晶構造解析より高い分解能での構造解析を目指し、ヘリウムクライオの使用、大面積CCD検出器の使用、結晶の大型化等の改良を行いSPring-8のBL-41XUにおいて天然型酵素とGalAの複合体の測定を行った。その結果、0.60 □分解能に達する超高分解能のデータを得た。解析の結果、多数のマルチプルコンフォメーションが確認されるとともに多数の水素原子が2Fo-Fc電子密度図上で確認できた。3中性子結晶構造解析D153N変異体と基質の中性子による構造解析を目指したが、X線による予備実験の結果、測定を行う室温条件下では基質が分解され解析不能なことが確認されたため断念した。そこで、昨年度の天然型酵素-GalA複合体のデータの完全性を向上させることを目的に、同じ条件でのデータ収集を行った。ペクチン質分解酵素、エンドポリガラクツロナーゼの反応は、それぞれ、基質にプロトンを与える一般酸、および水分子からプロトンを引き抜く一般塩基として働く二つのカルボン酸によって触媒されると考えられている。したがって、水素(プロトン)含めた酵素の構造情報は、この触媒機構の仕組みの理解を可能にする。そこで、超高分解能X線結晶構造解析と中性子線結晶構造解析の2つの方法で、エンドポリガラクツロナーゼの水素を含めた構造決定を試みた。1、超高分解能X線結晶構造解析これまでの研究で、エンドポリガラクツロナーゼの一般酸触媒はAsp173と決定されている。それに対して、一般塩基触媒はAsp153とAsp174の二つの候補が存在している。そこで、共同研究者によって酵素速度論的に求められた一般塩基塩基触媒のpKa(4.4)の前後のpHにおける両Asp残基の解離状態の違いを超高分解能X線結晶構造解析で明らかにすることにより、一般塩基触媒の決定を試みた。現在までに、大型放射光施設、SPring-8にて、pH2.87から4.88の8つの条件で、水素を含む構造解析が可能な1.0から1.08Åの分解能の回折強度データを収集し、解析中である。2、中性子線結晶構造解析中性子線結晶構造解析は原子核により散乱されることから、原理的にX線よりも、水素やプロトンの位置決定に有利と考えられているが、非常に巨大な結晶を要する。そこで、マクロシーディングによる結晶化を行った結果、解析に十分な大きさ(4.5mm^3)の結晶を得ることに成功した。さらに、得られた結晶を重水素置換した後、日本原子力研究所の中性子線回折計BIX-4で回折データの測定を行い、1.5Å分解能のデータを得ることに成功した。現在、X線で得られたエンドポリガラクツロナーゼの構造を初期モデルにして構造解析を進め、一部の交換性(重)水素原子を位置の決定に成功している。一般酸-塩基触媒機構によって触媒される酵素エンドポリガラクツロナーゼの反応を、水素(プロトン)の状態を含めて理解するため、水素を含めた構造決定が可能な中性子結晶構造解析および超高分解能X線構造解析を行った。また、基質認識機構を解明するため、酵素基質複合体結晶のX線結晶構造解析を行った。1)中性子結晶構造解析昨年度作成した中性子解析用の巨大結晶(約4ミリ立方)を用いて、生成物ガラクツロン酸との複合体結晶の解析を試みた。結晶は、測定のバックグランド低減と複合体の形成のため、ガラクツロン酸2%とMPD10%を含む重水母液に透析した。測定は、日本原子力研究所のBIX-4において行い、1.5Åの中性子回折強度データを得た。解析の結果、ガラクツロン酸の結合を確認し、その結合に関与する水素結合の方向を可視化することに成功した。2)超高分解能X線構造解析より分解能が高いデータ収集を目指して、クライオプロテクタントの再検討を行い、イソプロパノール15%とガラクツロン酸2%を含むものを採用した。SPring-8のBL-41XUにて、0.6ÅのX線と、大面積IP検出を使用してデータの収集を行った。その結果、0.68Åというタンパク質結晶としては特筆すべき超高分解能の回折強度データが得られた。現在、得られたデータを用いて水素原子を含めた構造精密化を継続している。

3)酵素基質複合体結晶のX線結晶構造解析酵素基質複合体を安定化するため、酸触媒残基ASp173をAsn残基に置換した変異体酵素を設計し、天然型酵素と同条件にて大腸菌で大量発現、精製、結晶化を行った。結晶を基質ガラクツロン酸6量体を含む溶液に浸漬後、SPring-8のBL-38B1で1.15Å分解能の回折強度データを測定した。解析の結果、基質分子の電子密度が確認され、エンドポリガラクツロナーゼの酵素基質の構造決定に初めて成功した。一般酸塩基触媒により行われる糖質分解酵素エンドポリガラクツロナーゼの反応機構を水素原子の挙動を含め解明するため、1変異体酵素を用いた酵素基質複合体のX線結晶構造解析、2超高分解能X線結晶構造解析、3中性子結晶構造解析を行った。1変異体酵素を用いた酵素基質複合体のX線結晶構造解析1一般酸触媒残基Asp153と基質のグリコシド酸素間の水素結合の直接観察を目指し、変異体D153Nと基質オリゴガラクツロン酸との複合体のX線結晶構造解析を行った。測定は、40Kのクライオ条件下で測定を行った。その結果、0.85□の高分解能で-4+1のサブサイトに基質が結合した構造が得た。得られた構造は、昨年度得られたD173Nと基質の複合体の構造と比較した結果、Asp91付近のループの構造が異なっていた。D153N複合体のループ構造は、天然型酵素と反応生成物ガラクツロン酸(GalA)との複合体のそれと同じことから、より実際の酵素基質複合体に近い構造が得られたと考えられる。2超高分解能X線結晶構造解析より高い分解能での構造解析を目指し、ヘリウムクライオの使用、大面積CCD検出器の使用、結晶の大型化等の改良を行いSPring-8のBL-41XUにおいて天然型酵素とGalAの複合体の測定を行った。その結果、0.60 □分解能に達する超高分解能のデータを得た。解析の結果、多数のマルチプルコンフォメーションが確認されるとともに多数の水素原子が2Fo-Fc電子密度図上で確認できた。3中性子結晶構造解析D153N変異体と基質の中性子による構造解析を目指したが、X線による予備実験の結果、測定を行う室温条件下では基質が分解され解析不能なことが確認されたため断念した。そこで、昨年度の天然型酵素-GalA複合体のデータの完全性を向上させることを目的に、同じ条件でのデータ収集を行った。
精神障害者の暮らしやすい住環境について

精神障害者の生活しやすい住環境整備に向けた基礎資料の作成、施設計画への提言を行うことを目的に、47都道府県で精神障害者を主たる利用者としているグループホーム1,500施設を対象にアンケート調査を行った。394施設(回収率:26.3%)、入居者の個人データは3,312名分の回答を得た。その結果、入居者の多くが体調管理や生活面への支援を要していること、入居者の居室は職員の個室への訪室が頻回にあることから最低限のプライバシーが保たれること、食堂・交流室は見守りや相談の場としても活用されるため入居者の居室からのアクセスのしやすさ、集いやすい雰囲気、過ごしやすい環境を考慮する必要があることを指摘した。本研究は、精神障害者の生活しやすい住環境のあり方、今後の施設計画において提言を行う資料作成を目的としている。グループホーム(以下、GH)を「地域での生活の場」という視点から、精神障害者を主障害とするGHへの実地調査を実施し、入居者の生活実態と施設環境の把握を行った。本研究の基礎調査として、関東圏にあるGHへのアンケート調査は実施済みであった。そのアンケート調査時に、施設の観察調査・職員へのヒアリング調査への同意確認を行っており、同意が得られた10施設で実地調査を行った。調査方法は、施設環境と入居者の生活への観察調査、施設職員へのヒアリング調査である。調査内容は、1施設の建築概要2入居者の居室状況の確認3部屋の使われ方4精神障害者の住環境への配慮事項が中心である。また、施設には、施設の平面図の提供を依頼し、これを基に施設の平面図を作成した。図面提供が得られなかったGHには、同意を得て実測調査を行い、施設の平面図を作成した。その結果を基に、施設の各部屋の分類を行い、各部屋の使われ方から「専有型」と「共有型」に大別化を行った。大別化したものをさらに再分類して全体を6タイプに分けた。この分類に沿って、GH職員へのヒアリング調査結果の比較検討を行い、建築計画の課題について検討した。GHは、入居者の病状の安定度や生活内容によって、施設の入居者への支援内容が異なる。入居者の病状の安定度や生活内容を考慮し、建築計画を考慮していくことが必要となる。具体的には、交流室・食堂の配置場所は建築計画で重要なポイントといえる。また、精神障害者の生活上の困難さとして、音への過敏性、適温判断の困難さ、火気使用への不安がヒアリングで得られており、建築物の「遮断」「断熱」「防災」性能の向上は、精神障害者の住環境整備で有益であるといえる。精神障害者のグループホーム(以下、GH)は、「地域への移行」の受け皿として、整備が進められてきた。しかし、精神障害者のGHにおける生活実態およびと住環境整備に問題を抱えているにもかかわらず、これらに関する研究は、ほとんどみられないのが現状である。そこで、本研究は、精神障害者が多く入居しているGHを対象に、アンケート調査と実地調査を用いて入居者の生活実態と施設環境を調査し、その分析を通して、精神障害者の生活しやすい住環境整備へ向けた基礎資料の作成、今後の施設計画への提言を行うことを目的とした。本研究は、47都道府県で精神障害者を主たる利用者としているGH1,500施設を対象にアンケート調査を実施し、394施設(回収率は26.3%)、入居者の個人データは3,312名分の回答を得た。その結果、現在GHは「通過型」と「滞在型」に大別されるが、今後はトレーニングアパートメントとしての役割が求められること、入居者の多くが体調管理や生活面への支援を要していること、今後入居者の高齢化が進むことが推測されることから、加齢に伴う心身機能の低下を視野に入れた住環境の整備が重要なこと、入居者の居室は、職員の個室への訪室が頻回にあることや精神障害の特性を考慮し、最低限のプライバシーが保たれ、建築物の遮音性能・断熱性能・防災性能を向上することが重要であること、食堂・交流室は、見守りや相談の場としても活用されるため、入居者の居室からのアクセスのしやすさ、集いやすい雰囲気、過ごしやすい環境を検討すること、相談室は、入居者が立ち寄りやすく、話しやすい環境を考慮する必要があることを指摘した。また、先進国の施設事例の知見から、GHの既存の設備を必要時に家族室として活用し、家族との交流の場、退居者や近隣居住の精神障害者の緊急避難の場としても、精神障害者の地域移行を支援することを提言した。研究計画において、当該年度の実施内容を「関東圏における基礎調査」としていた。「関東圏における基礎調査」は、施設へのアンケート調査、実地調査の同意を得られた施設での観察調査とヒアリング調査からなる。

当該年度において、研究計画通りに施設への観察調査とヒアリング調査を完了している。そのため、研究計画に基づいて、おおむね順調に進展していると判断した。衣・住生活学基礎調査と本研究の実地調査との結果を基に、アンケート用紙の作成を行う。アンケート作成後、全国規模でのアンケート調査を行い、精神障害者の入居施設の現状、地域移行の実態を把握する。また、本研究の目的である、精神障害者が生活しやすい住環境を整備するための基礎資料としてまとめ、今後の精神障害者の住環境に対する提案を行う。実地調査の交通費が、予算額よりも削減することができたため、次年度への繰越金が発生した。次年度研究計画として、全国規模で行うアンケート調査を予定している。そのため、アンケート調査における、送付リスト作成の人件費、送付・回収費用などに使用する。また、当該年度の研究成果を学会での発表を予定しており、発表登録料や移動費に使用する。
白板症の癌化過程における細胞周期制御機構の検討

細胞増殖は、細胞周期の秩序だった進行に従って調節制御を受けている。癌化の過程においては、細胞周期が律速されるとともに、癌抑制遺伝子も変異により不活性化され、これらにより細胞が無秩序に増殖するような状態へと変化していくと考えられる。そこで口腔粘膜における重要な前癌病変である口腔白板症を主なサンプルとして種々の細胞周期調節因子と白板症の癌化との関連について検討をした。本年度は、生検や切除時に得られた正常粘膜、白板症および白板症より癌化した症例(患者の同意を得られた症例のみ)の組織を用いて以下の項目について検索をおこなった。1) CKIであるp21ファミリーの発現の変化、2)癌抑制遺伝子(Rb)発現の変化その結果、p21の発現は蛋白レベルにおいては、正常粘膜組織および癌組織においていずれにおいても認められなかったが、上皮異形成のみられた口腔白板症組織においてわずかにその発現を認めた。しかしながら、遺伝子レベルの解析においては、正常粘膜、口腔白板症および癌組織のいずれにおいても発現が認められた。また、Rb遺伝子産物については、口腔白板症の上皮異形成の進行に伴って、増加傾向を示した。現在、Rb遺伝子の発現を検討中である。
分子刺激応答機能を有する高分子ナノ組織体の創成

本研究では両親媒性の機能高分子化合物をラングミュアーブロジェット法を利用し、高次に組織化した高分子ナノ薄膜を作成し、分子や生体分子の刺激に対して生体膜類似の認識や応答機能を電気信号や光に変化する新たな分子センシング、生体分子センサー、情報伝達機能を有する高分子超薄膜を創成し、従来型とは異なった高分子ナノ材料開発を目指すことを目的として研究を行った。高いLB膜形成能を有するN-ドデシルアクリルアミド、tert-ペンチルアクリルアミドと1-メチルピレンアクリレートの共重合体をラジカル重合により合成した。いずれの共重合体も安定な凝縮膜挙動を示し、共重合成分の側鎖の違いにより、ピレン分子が水面に対して、垂直配向(N-ドデシルアクリルアミド)、水平配向(tert-ペンチルアクリルアミド)であることが示唆された。累積したLB膜について、紫外・可視扱収、蛍光測定をしたところ、単分子膜中での配向がそのまま保持された状態で累積されていることが確認された。ピレン分子の分子環境がN-ドデシルアクリルアミド共重合体ではアルキル鎖に囲まれた状態、tert-ペンチルアクリルアミドでは表面にさらされた状態で溶媒の影響を受けやすい状態であること、また、LB膜中ではキャスト膜にくらべ連動が抑制された状態であることが明らかとなった。続いて、狽種々の分子認識、刺激応答機能、生体分子を有する高分子LB膜を作成し、分子、生体分子への応答を外部出力として取り出し、高分子ナノ組織体のセンサー機能デバイス化を検討した。分子認識機能団や信号伝達機能を有する両親媒性高分子の設計と合成高分子LB膜を形成する高分子として長鎖アルキルアクリルアミドポリマーを基本に種々の分子認識機能を有する共重合体を合成を行い、ピレン基、ルテニウム錯体、種々のアミノ酸の導入に成功している。固体基板上に形成した刺激応答性高分子ナノ組織体の光化学的特性の評価機能団を導入した高分子LB膜についても光エネルギー伝達機能などを解析した。主に機能団の分子環境と電子化学的諸特性をも検討を行った。ルテニウム錯体、フェロセン機能団のレッドクス活性の評価データを得た。刺激応答性高分子ナノ組織体の外部分子、生体分子に対する応答性の評価、相互作用の解析。ポテンションスタット、蛍光分光法などにより分子設計された高分子ナノ組織体の種々の分子との相互作用や刺激応答性、分子センシング機能について検討を行い、素子開発の基本データを蓄積した。その分子認識機構や分子配列との関係について詳細に検討し、分子レべルでの作用機構を明らかにした。ナノメートルスケールの情報伝達組織体の作製法としてLangmuir-Blodgett(LB)法は優れた方法である。本研究はLB法による分子刺激応答性高分子ナノ組織体の創製をめざしたものである。本年度はピレンやルテニウムバソフェナントロリン錯体(Ru錯体)を含む高分子LB膜を作製し、その光機能性の検討を行った結果、以下の成果が得られた。1)高いLB膜形成能を有するN-

ドデシルアクリルアミド、tert-ペンチルアクリルアミドと1-メチルピレンアクリレートの共重合体をラジカル重合により合成した。いずれの共重合体も安定な凝縮膜挙動を示し、共重合成分の側鎖の違いにより、ピレン分子が水面に対して、垂直配向(N-ドデシルアクリルアミド)、水平配向(tert-ペンチルアクリルアミド)であることが示唆された。累積したLB膜について、紫外・可視吸収、蛍光測定をしたところ、単分子膜中での配向がそのまま保持された状態で累積されていることが確認された。ピレン分子の分子環境がN-ドデシルアクリルアミド共重合体ではアルキル鎖に囲まれた状態、tert-ペンチルアクリルアミドでは表面にさらされた状態で溶媒の影響を受けやすい状態であること、また、LB膜中ではキャスト膜にくらべ運動が抑制された状態であることが明らかとなった。2) N-アクリロイルオキシスクシンイミドとN-ドデシルアクリルアミドの共重合体とRu錯体の混合溶液をアルカリ水面上に展開し、スクシンイミド基の加水分解により生じたカルボキシレートイオンとRu錯体の静電吸着を利用してポリイオンコンプレックスLB膜の作製を検討した。Ru錯体が単分子膜中に均一に取り込まれ、層状構造を有していることを紫外・可視光吸収、X線回折により確認した。得られたRu錯体LB膜は酸素雰囲気下で発光が効率よく消光され、酸素消光型の感圧センサーとしての可能性があることを示した。本研究では両親媒性の機能高分子化合物をラングミュアーブロジェット法を利用し、高次に組織化した高分子ナノ薄膜を作成し、分子や生体分子の刺激に対して生体膜類似の認識や応答機能を電気信号や光に変化する新たな分子センシング、生体分子センサー、情報伝達機能を有する高分子超薄膜を創成し、従来型とは異なった高分子ナノ材料開発を目指すことを目的とする。合目的に分子を積層構築し、高分子組織体として機能設計することはナノテクノロジーにおけるマテリアル開発の側面からのブレークスルーとして波及するものと信じている。また、水面上に形成する単分子膜を積層するLB膜形成法は非常にマイルドな環境に優しい手法であり、より生体系に近い省エネルギー的な薄膜形成法である。○平成11年度は以下の研究を行った。種々の分子認識、刺激応答機能、生体分子を有する高分子LB膜を作成し、分子、生体分子への応答を外部出力として取り出し、高分子ナノ組織体のセンサー機能デバイス化を検討した。1.前年度の結果を基にさらに分子認識機能団や信号伝達機能を有する両親媒性高分子の設計と合成高分子LB膜を形成する高分子として長鎖アルキルアクリルアミドポリマーを基本に種々の分子認識機能を有する共重合体を合成を行い、ピレン基、ルテニウム錯体、種々のアミノ酸の導入に成功した。2.固体基板上に形成した刺激応答性高分子ナノ組織体の光化学的特性の評価機能団を導入した高分子LB膜についても光エネルギー伝達機能などを解析する。主に機能団の分子環境と電子化学的諸特性をも検討を行った。ルテニウム錯体、フェロセン機能団のレッドクス活性の評価データを得た。3.刺激応答性高分子ナノ組織体の外部分子、生体分子に対する応答性の評価、相互作用の解析。
プロスタグランジンは新たな昆虫成長制御因子となるか？

本研究課題では、昆虫プロスタグランジン(PG)の役割を解明する。申請者はすでに昆虫由来PGE合成酵素(PGES)の全体構造と機能について終了しているが、新たに昆虫由来PGD合成酵素(PGDS)を発見した。本研究課題では、PGESのノックアウト昆虫を作製し、PGDSの構造と機能解析を通して昆虫PGの役割を明らかにする。PGES遺伝子をゲノム編集TALENによりノックアウトした。ノックアウト個体中のPGは質量分析装置により検出されなかった。この結果は、PGESのノックインによるものと推察された。PGDSの全体構造を解析したところ、8個のアミノ酸残基がPGDS活性に重要であることが示された。哺乳類に比べて、昆虫プロスタグランジン(PG)の生理的役割は良く分かっていない。本研究課題は、昆虫由来プロスタグランジンD合成酵素(PGDS)ならびにプロスタグランジンE合成酵素(PGES)の機能・構造解析を通して、PGの昆虫体内における役割を明らかにする。PGESのX線結晶構造解析はすでに終了している。平成27年度は、PGDSのX線結晶構造を解析した。まず、大腸菌を用いた組換えPGDSの作製システムを構築した。電気泳動的に均一に精製されたPGDSを用いて、グルタチオンとの複合体結晶の作製に成功した。グルタチオン結合部位を明らかにすることを目的とし、この結晶を使用してSPring8(シンクロトロン放射光施設)にてX線回折データを収集した。その結果、分解能2.2オングストロームの回折強度データを得た。分子置換法により位相を決定し、全体構造を解析したところ、PGDSはホモダイマーとして存在することが分かった。そのモノマー構造は、9本のアルファヘリックスならびに4本のベータストランドより構成されていた。また、PGDS分子中のアミノ酸残基(Tyr8、Lue14、Trp39、Lys43、Gln50、Val51、Gln63、Ser64)がグルタチオン結合に関与していることが示唆された。PGDSの酵素速度論的解析は、放射ラベルした基質・プロスタグランジンH(PGH)を用いた。活性測定を行なったところ、PGDSはPGHよりPGDを合成することが明らかになった。一方、PGHからPGEならびにPGFの合成は認められなかった。以上のように、PGDSの活性測定システムを構築することに成功した。本研究課題では、PGDSならびにPGESに焦点をあてて、研究を進めている。平成27年度においては、未だ解析終了していなかったPGDSのX線結晶構造に成功した。これにより、PGDS分子中のグルタチオン結合ならびに基質結合部位などの解析・同定が可能となる。また、PGDSのアッセイ系も完成した。このアッセイ系を利用して、詳細な酵素速度論的解析を進める予定であり、特異的阻害剤探索の進展が期待される。平成28年度は、(1)昆虫由来プロスタグランジンD合成酵素(PGDS)の活性触媒部位アミノ酸の同定、(2)ノックインカイコの作製、(3)質量分析装置を用いたノックインカイコ個体中のプロスタグランジンの測定、について試みた。(1)について、すでに同定済みであるPGDS分子中のアミノ酸残基を部位特異的アミノ酸置換法によりAlaへ変異した。各酵素変異体の組換え酵素を大腸菌にて発現し、精製した。平成27年度に完成したアッセイ法により、それぞれの変異が活性に及ぼす影響について調査した。その結果、これらの残基はグルタチオンが結合した際に生じるプロトンリレーに携わっていることが示された。PGDSと基質・プロスタグランジンH(PGH)との複合体結晶は未だ得られていない。そこで、共結晶そしてソーキング法を用いて複合体結晶作成を試みた。複合体結晶は平成28年度中に得ることはできなかったが、他分子種との重ね合わせにより、4個の残基を基質結合に関与するアミノ酸として見出した。(2)に関して、まずプロスタグランジンE合成酵素(PGES)遺伝子をゲノム編集技術TALENを用いたノックインの標的とした。その結果、PGES遺伝子ノックインカイコの作製に成功した。作出されたノックインカイコを受け入れて、飼育ならびに観察を行なった。(3)の実験については、ノックインカイコ個体中のプロスタグランジンは質量分析装置により検出されなかった。平成28年度においては、PGESノックインカイコの作製に成功した。これにより、カイコ各組織の形態そして組織成熟関連遺伝子の発現を野生型カイコと比較することが可能となった。PGESの基質結合部位を立体構造的に解析し、基質結合に重要なアミノ酸残基を同定した。得られた結果と酵素化学的速度論的解析結果と合わせて、特異的阻害剤の探索を進めていく。研究課題「プロスタグランジンは新たな昆虫成長制御因子となるか?」の遂行に際し、平成29年度は(1)ノックアウトカイコ卵管中のコリオン遺伝子の発現解析、(2)ノックアウトカイコ卵管中の転写因子解析、(3)カイコ由来プロスタグランジン合成酵素(PGDS)とプロスタグランジン複合体結晶の作製を行った。平成28年度において、ゲノム編集技術TALENを用いてPGDS遺伝子のノックアウトカイコを作製している。上記(1)について、ノックアウトカイコ卵管中のコリオン遺伝子発現をリアルタイムPCR法により分析し、正常型カイコ卵管中の当該遺伝子発現と比較した。90種類存在するカイコのコリオン遺伝子のプライマーを作製しリアルタイムPCRに供した。

その結果、90種類中50種類のコリオン遺伝子の発現について、ノックアウトカイコ卵管中にて発現低下が観察された。上記(2)に関して、転写因子GATAならびにC/EBPがカイコ・コリオン遺伝子群の転写因子として認められた。これら2つの転写因子を標的とし、ノックアウトカイコならびに正常型カイコ卵管中の発現比較を行った。その結果、両者卵管中において発現差異は観察されなかった。(3)の実験につきまして、PGDSと基質・プロスタグランジンとの複合体結晶は未だ得られていない。そこで、共結晶そしてソーキング法を用いて複合体結晶作成を試みた。複合体結晶は平成29年度中に得ることはできなかったが、引き続き結晶化条件を広げて複合体結晶の作製を試みている。また、より安定なプロスタグランジン類縁体を用いて、複合体結晶を作製中である。本研究課題では、昆虫プロスタグランジン(PG)の役割を解明する。申請者はすでに昆虫由来PGE合成酵素(PGES)の全体構造と機能について終了しているが、新たに昆虫由来PGD合成酵素(PGDS)を発見した。本研究課題では、PGESのノックアウト昆虫を作製し、PGDSの構造と機能解析を通して昆虫PGの役割を明らかにする。PGES遺伝子をゲノム編集TALENによりノックアウトした。ノックアウト個体中のPGは質量分析装置により検出されなかった。この結果は、PGESのノックインによるものと推察された。PGDSの全体構造を解析したところ、8個のアミノ酸残基がPGDS活性に重要であることが示された。平成27年度に実施した実験により、PGDS分子中グルタチオン結合部位が明らかとなった。各アミノ酸残基へ部位特異的アミノ酸置換法を用いて変異導入し、各変異のPGDS活性に及ぼす影響を調査する。また、PGDS分子中の基質結合部位を明らかにする予定である。さらに、平成28年度はゲノム編集技術を用いて、ノックインカイコの作出を試みる。昨年度の結果を踏まえて、PGES分子中の基質結合アミノ酸残基を部位特異的アミノ酸置換法により、それぞれのアミノ酸残基へ変異導入する。各アミノ酸変異のPGES活性に及ぼす影響を調査する。合わせて、変異型と野生型個体間の組織成熟関連遺伝子の発現解析、組織形態観察そしてプロスタグランジン含有量比較を行い、論文作成する予定である。29年度が最終年度であるため、記入しない。応用昆虫29年度が最終年度であるため、記入しない。
虚血中の脳エネルギー代謝およびクレアチンキナーゼ反応系に及ぼす吸入麻酔薬の影響

我々は脳虚血および再灌流中の臨床使用濃度の吸入麻酔薬の脳内エネルギー代謝に与える影響を核磁気共鳴法(magnetic resonance spectroscopy,31P-MRS)を用いて調べた。その結果イソフルラン、セボフルランに比較してハロタンを用いた群で有意に細胞内pH(pHi)、アデノシン3リン酸(ATP)の回復が遅延したことを報告した。その際、クレアチンリン酸(PCr)濃度の回復には遅延が見られなかったことからクレアチンキナーゼ(PK)によって触媒されるPCr+ADP→Cr+ATPの反応をハロタンが障害していることが予想された。今回の実験の目的は1)ハロタンの作用が濃度依存性かどうか、2)飽和移動法(saturation transfer technique,ST)を用いてハロタンおよびイソフルラン麻酔下でのCK反応係数(kf)を求め、比較することである。1).Wistar系ラットを3群に分け(1MACハロタン、2MACハロタン、1MACイソフルラン群、MAC:minimumalveolar concentration,各n=7)それぞれ9分間の前脳虚血を負荷し、再灌流後2時間までのリン酸化合物濃度を計測した。その結果前回の結果同様イソフルラン群にくらべてハロタン群では有意にATPおよびpHiの回復は遅延したが2ハロタン群間では有意差は見られなかった(初年度)。2)ラットを1MACハロタン、1MACイソフルランの順に麻酔する群、逆の順番で麻酔する群の2群に分け、各々麻酔安定後にSTによるCK反応定数(kf)を測定した。その結果、両群間でpHiおよびリン酸化合物濃度に差は見られなかったがkfはイソフルラン群では0.30±0.04(s-1)であったのに対しハロタン群では0.24±0.05と有意に減少が見られた。PCrからATPへのエネルギーの受け渡しがハロタンによって障害されていることが示唆された。以上の結果から、ハロタンが臨床使用濃度でも脳エネルギー代謝障害をきたし、脳虚血の危険が想定される脳神経外科領域での使用には適さないことが推察された。対象および方法Wistar系ラットを無作為に(1)1MACイソフルラン群、(2)1MACハロタン群、(3)MACハロタン群の3群にわけ、吸入麻酔薬(ハロタン、イソフルラン)で緩徐導入を行い、気管内挿管して人工呼吸器に接続、調節呼吸を行った。大腿動静脈にカニュレーションを行い、それぞれ動脈圧モニター、血液サンプリング、輸液および薬剤の投与ルートとした。両側総頚動脈を剥離し、ターニケットを装着、一時的に血流を遮断できるようにした。続いて、頭皮および皮下組織、筋組織を除去し、核磁気共鳴測定用プローブを装着した。プレパレーション終了後、吸入麻酔薬濃度を各群で設定した濃度に調節し、30分以上経過した後に対照としての測定を行う。測定項目は、平均動脈圧、脳近傍温、リン酸化合物濃度(ATP、PCr、無機リン)、細胞内phおよび血液ガス分析によって得られる動脈血酸素・二酸化炭素分圧とした。2MACハロタン群では平均動脈圧の有意な低下を防ぐためフェニレフリンを持続静注した。その後、大腿静脈からの脱血および両側総頚動脈の血流遮断により一時的な前脳虚血を作成し、平均動脈圧で35-45mmHgを9分間負荷した。

虚血9分後すみやかに返血し、動脈圧を虚血前値まで回復させた。測定は上記項目を脳虚血開始時より3分間隔に行い、リン酸化合物の濃度の変化を記録した。結果(1)(3)の3群で虚血負荷中脳内pHは、6.07±0.16、6.11±0.13、6.08±0.07まで低下した。回復相ではイソフルラン麻酔群で両ハロタン群に比較して有意にATPの回復は速かったが、1MACおよび2MACハロタン群では差がみられなかった。以前の我々の研究で確認された吸入麻酔薬の違いによる回復の差は今回もイソフルラン、ハロタン間では認められたが、ハロタンの濃度による違いは認められなかった。Michenfelderらは、ハロタンが脳細胞内の電子伝達系を抑制することを報告したが、その濃度は2.3%以上であった。今回のハロタン濃度は1.6%(=2MAC)までだったために、違いが認められなかったと思われる。我々は脳虚血および再灌流中の臨床使用濃度の吸入麻酔薬の脳内エネルギー代謝に与える影響を核磁気共鳴法(magnetic resonance spectroscopy,31P-MRS)を用いて調べた。その結果イソフルラン、セボフルランに比較してハロタンを用いた群で有意に細胞内pH(pHi)、アデノシン3リン酸(ATP)の回復が遅延したことを報告した。その際、クレアチンリン酸(PCr)濃度の回復には遅延が見られなかったことからクレアチンキナーゼ(PK)によって触媒されるPCr+ADP→Cr+ATPの反応をハロタンが障害していることが予想された。今回の実験の目的は1)ハロタンの作用が濃度依存性かどうか、2)飽和移動法(saturation transfer technique,ST)を用いてハロタンおよびイソフルラン麻酔下でのCK反応係数(kf)を求め、比較することである。1)Wistar系ラットを3群に分け(1MACハロタン、2MACハロタン、1MACイソフルラン群、MAC: minimumalveolar concentration,各n=7)それぞれ9分間の前脳虚血を負荷し、再灌流後2時間までのリン酸化合物濃度を計測した。その結果前回の結果同様イソフルラン群にくらべてハロタン群では有意にATPおよびpHiの回復は遅延したが2ハロタン群間では有意差は見られなかった(初年度)。2)ラットを1MACハロタン、1MACイソフルランの順に麻酔する群、逆の順番で麻酔する群の2群に分け、各々麻酔安定後にSTによるCK反応定数(kf)を測定した。その結果、両群間でpHiおよびリン酸化合物濃度に差は見られなかったがkfはイソフルラン群では0.30±0.04(s-1)であったのに対しハロタン群では0.24±0.05と有意に減少が見られた。PCrからATPへのエネルギーの受け渡しがハロタンによって障害されていることが示唆された。以上の結果から、ハロタンが臨床使用濃度でも脳エネルギー代謝障害をきたし、脳虚血の危険が想定される脳神経外科領域での使用には適さないことが推察された。