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コアーマントル境界の物質科学的研究

一方、100万気圧領域での(Mg,Fe)Oの安定相については、FeO端成分で1次構造転移を起こす条件でも、少なくとも700°C以下では稜面体構造相が安定なことがわかった。(2) SiO_2の下部マントルでの安定相の検証として、約80GPaで粉末試料のレーザー加熱を行った。常温約1500°Cの条件ではCaCl_2構造相が安定で有り、ルチル構造からCaCl_2相への転移境界は約50GPa付近に存在し、正の勾配を持つ可能性を示した。また、(3)鉄の高圧相のε相と水の直接反応を観察した。これは初期地球の核生成以外に、沈み込むスラブのコア-マントル境界での反応としても重要である。15-35GPaの圧力下で外熱法による600°C程度までの加熱では変化が見られなかったが、レーザー加熱後の試料はFeOの生成が明瞭に観察されており、低圧側から予想される反応温度に比べ、実際にはかなり高温側に移動していることを示した。(4)ガーネットが下部マントル中でアルミを含んだペロブスカイトに転移する時、30GPa(約850km)の深さで鉄の固溶関係を大きく変えている可能性があることを示した。昨年度に導入・立ち上げを行ったレーザー加熱装置に対して、今年度は光学アパーチャーを設置することにより、更に高圧力側での加熱に対応出来るようにレーザー加熱システムを改良した。その結果、100万気圧領域での加熱に対して加熱によるガスケットの流動や試料の変形が大幅に改善された。高温高圧実験については、(1)昨年度から引き続いて行っているSiO_2のポストスティショバイト相に関して放射光を用いた精密実験の結果、昨年度より高温側で約2000°Cを越えた領域でも、CaCl_2構造相が安定して存在していること、斜方晶の軸比が高温側で接近してわずかに格子の対称性が上がっていること、同様な圧力条件で報告があるPnc2構造相などがこの条件下では見られないこと等が分かった。また、(2)(Mg,Fe)Oに関して、外熱法で実験を行った110GPa程度までの実験で稜面体構造相以外の相が観察できないため、試料に断熱層を用いることによりレーザー加熱法による更に高温側での実験を開始した。更に、(3)初期地球での核形成課程を調べる上で重要である鉄と水の直接反応に関しては、十分なレーザー加熱を行うことで昨年度は十分確認できなかったFeHxが高圧下ではっきりと観察され、減圧課程で約5GPaまで存在し、その後α鉄に戻る事が分かった。高圧下で加熱された試料にはFeOとFeHx以外にも回収不可能な未知相から回折線が観察された。また、数GPaでの加熱実験では、これまでに見られなかったd値の大きな相が生成されており、現在これらの相の同定を行っている。今年度は昨年度までに調整を行った両面レーザー加熱装置とダィヤモンドアンビルセルを用いて、引き続き下部マントルから核に至る条件での高温高圧力実験を行った。その結果、(1)珪酸塩ペロブスカイトと鉄の高温高圧下での反応を30-60GPaの圧力範囲で調べた。本実験は出発相の珪酸塩ペロブスカイトをマルチアンビル型高圧装置で合成する事によって、これまで行われた同様の実験に対して反応関係の不明瞭さを無くした実験を行った。回収試料のX線回折パターンより30GPa程度の比較的低圧側でも溶融鉄と珪酸塩が反応してSiO_2や(Mg, Fe)Oの他にFe-si系の合金が生成されている可能性があることが分かった。(2)(Mg, Fe)Oに関して、レーザー加熱法と放射光を用いた100万気圧領域でのその場観察実験を行った。端成分のFeOでは常温高圧相の稜面体構造相より高温側に従来の報告にある様なNiAs構造相が確認されるが、更に高温側にNaCl構造相が存在している事がわかった。一方で(MgX, Fe1-X)
緑藻型光合成に必要な大型集光アンテナ－光化学系Ｉ超複合体の構造・機能相関の解明

本研究課題は、緑藻の光化学系I(PSI)とその集光アンテナ(LHCI)の複合体構造をクライオ電子顕微鏡及び単粒子解析によって解き明かし、緑藻が持つ高い集光能力の仕組みを構造情報から理解することを目的としている。緑藻のPSIは、9種類のLHCI(LHCA1-9)からなる大型アンテナを持ち、植物のPSIが持つ4分子のLHCI(Lhca1-4)からなる小型アンテナと比較して、41%も多くのフォトンを集めることが出来る。しかし、アンテナが大型であるために、全てのLHCAを結合した安定な複合体を得ることは非常に困難とされていた。そこでまず、フェレドキシン(Fd)アフィニティーカラムクロマトグラフィーとAmphipolを組み合わせ、純度よく安定な複合体を精製する方法を確立した。そのサンプルを用いて良質の電子顕微鏡画像を得るため、緑藻PSI-LHCIに適した氷埋包条件(蛋白質濃度とバッファー組成)と氷の厚みを制御する濾紙への吸着時間を詳細に検討した。その後、画像データを取得し単粒子解析を行い緑藻PSI-LHCIの構造を6.9Aで決定することに成功した。この構造情報により、緑藻のPSIは9種類10分子のLHCAを結合しており、そのうち8分子はPsaF/J側に4分子+4分子の二層構造を形成し、2分子はPsaGとPsaHの間に位置していることが明らかとなった。特に後者の2分子は植物には無いアンテナであることから解析を進め、lhca2変異体を用いた構造解析と安定同位体を用いた質量分析からこれらのアンテナはLHCA2とLHCA9であることを示した。さらに、lhca1変異体を用いて、LHCA1の結合位置を確定した。このように本研究では、緑藻型PSIの周囲に10分子のLHCAがどのように配置されているか、さらに植物にはない特殊な位置のアンテナがLHCA2及びLHCA9であることを明らかとした。クライオ電子顕微鏡画像を用いた単粒子解析を行うにあたり、まず、FdアフィニティークロマトグラフィーとAmphipolを組み合わせ、高純度で安定なPSI-LHCIを得る方法を確立した。このサンプルを用いて構造解析を行い6.9A分解能での構造を得ることに成功した。それによると、緑藻のPSIは10分子のLHCAを結合していた。8分子はPsaF/J側に4分子+4分子の二層構造でLHCIベルトを形成し、2分子はPsaGとPsaHの間に位置していた。後者の2分子は植物には無い緑藻特異的なアンテナ配置であり、今年度はlhca変異体を用いてこの2分子の同定を行った。種々の変異体を用いてPSI-LHCIを精製して構造解析を行ったところ、lhca2変異体において、緑藻特異的な2分子のアンテナが欠損していることが明らかとなった。さらに安定同位体培地で培養した野生型と通常培地で培養したlhca2変異体から精製したPSI-LHCIを用いてPSIあたりのアンテナのストイキオメトリーを調べた結果、lhca2変異体ではLHCA2のみならずLHCA9も失われていることが示された。つまり、緑藻特異的な2分子のアンテナはLHCA2及びLHCA9であると同定された。次に、LHCA2とLHCA9のうちどちらがPsaG側でどちらがPsaH側に位置するのかを計算によって求めた。まず、LHCA2とLHCA9のアミノ酸配列情報を元に、SWISS-MODELを使ってLHCA2とLHCA9のモデル構造を構築した。それらをUCSF chimeraの''fit in map''機能を使って3D電子密度にあてはめてcorrelation valueを計算し、緑藻特異的アンテナの配置はPsaG-LHCA9-LHCA2-PsaHであると結論付けた。今後は、分光学からのアプローチにより緑藻特異的なアンテナであるLHCA2及びLHCA9が実際に集光能力を持っているかについて検討する。具体的には、時間分解蛍光測定を行う。野生型とlhca2変異体のPSI-LHCIサンプルを459 nmで励起、685 nmと710 nmで蛍光発光を検出し、クロロフィルの蛍光の上昇と減衰曲線を測定する。これまで私は、緑藻特異的な位置に2分子のアンテナが存在することを構造的に示したが、実際にこれらのアンテナに集光能力があるかどうかについては報告がない。そこで本研究では特に、野生型とlhca2変異体の違いに注目する。特に、50-60 psの早い蛍光寿命の割合から、lhca2変異体のPSI-LHCIの集光能力が実際に野生型より劣っているかについて解析する。

そのサンプルを用いて良質の電子顕微鏡画像を得るため、緑藻PSI-LHCIに適した氷埋包条件(蛋白質濃度とバッファー組成)と氷の厚みを制御する濾紙への吸着時間を詳細に検討した。その後、画像データを取得し単粒子解析を行い緑藻PSI-LHCIの構造を6.9Aで決定することに成功した。この構造情報により、緑藻のPSIは9種類10分子のLHCAを結合しており、そのうち8分子はPsaF/J側に4分子+4分子の二層構造を形成し、2分子はPsaGとPsaHの間に位置していることが明らかとなった。特に後者の2分子は植物には無いアンテナであることから解析を進め、lhca2変異体を用いた構造解析と安定同位体を用いた質量分析からこれらのアンテナはLHCA2とLHCA9であることを示した。さらに、lhca1変異体を用いて、LHCA1の結合位置を確定した。このように本研究では、緑藻型PSIの周囲に10分子のLHCAがどのように配置されているか、さらに植物にはない特殊な位置のアンテナがLHCA2及びLHCA9であることを明らかとした。クライオ電子顕微鏡画像を用いた単粒子解析を行うにあたり、まず、FdアフィニティークロマトグラフィーとAmphipolを組み合わせ、高純度で安定なPSI-LHCIを得る方法を確立した。このサンプルを用いて構造解析を行い6.9A分解能での構造を得ることに成功した。それによると、緑藻のPSIは10分子のLHCAを結合していた。8分子はPsaF/J側に4分子+4分子の二層構造でLHCIベルトを形成し、2分子はPsaGとPsaHの間に位置していた。後者の2分子は植物には無い緑藻特異的なアンテナ配置であり、今年度はlhca変異体を用いてこの2分子の同定を行った。種々の変異体を用いてPSI-LHCIを精製して構造解析を行ったところ、lhca2変異体において、緑藻特異的な2分子のアンテナが欠損していることが明らかとなった。さらに安定同位体培地で培養した野生型と通常培地で培養したlhca2変異体から精製したPSI-LHCIを用いてPSIあたりのアンテナのストイキオメトリーを調べた結果、lhca2変異体ではLHCA2のみならずLHCA9も失われていることが示された。つまり、緑藻特異的な2分子のアンテナはLHCA2及びLHCA9であると同定された。次に、LHCA2とLHCA9のうちどちらがPsaG側でどちらがPsaH側に位置するのかを計算によって求めた。まず、LHCA2とLHCA9のアミノ酸配列情報を元に、SWISS-MODELを使ってLHCA2とLHCA9のモデル構造を構築した。それらをUCSF chimeraの''fit in map''機能を使って3D電子密度にあてはめてcorrelation valueを計算し、緑藻特異的アンテナの配置はPsaG-LHCA9-LHCA2-PsaHであると結論付けた。今後は、分光学からのアプローチにより緑藻特異的なアンテナであるLHCA2及びLHCA9が実際に集光能力を持っているかについて検討する。具体的には、時間分解蛍光測定を行う。野生型とlhca2変異体のPSI-LHCIサンプルを459 nmで励起、685 nmと710 nmで蛍光発光を検出し、クロロフィルの蛍光の上昇と減衰曲線を測定する。これまで私は、緑藻特異的な位置に2分子のアンテナが存在することを構造的に示したが、実際にこれらのアンテナに集光能力があるかどうかについては報告がない。
反射電子回折図形測定から結晶成長中の実空間その場観察を可能にする方法の理論的研究

X線や電子線などの回折強度から結晶内の原子配列を決める上での基本的問題である位相問題を解決する方法の一つであるオーバー・サンプリング法を反射電子回折に適用し、分子線エピタキシー成長法などの結晶成長中の結晶表面の形態を“その場"で観察する手法を開発した。この手法により、1原子層が成長する途中に形成される原子が集合した島の形態、すなわち、島の大きさ、形状、分布などを、その場で観察し制御することが可能になった。反射電子回折(RHEED)強度図形測定から顕微鏡像を得るための基礎理論について研究を行った。対象とするモデル結晶表面をSi(001)とし、この面上でホモエピタキシャル成長をするときのその場観察した顕微鏡像を回折図形から求めることとした。本研究では摂動法としてテンソル法を使うことを考え、この方法が使える条件を明らかにすることを1年目の大きな目標とした。実際に結晶成長中に現れると想定される表面からの回折強度を計算するとともにRHEED電子の構成する電子強度分布を求め、回折強度と電子強度分布との間に極めて強い相関があることを明らかにした。具体的には、結晶成長のモニターによく用いられる条件である鏡面反射強度が大きくかつホモエピタキシャル成長に強度振動が見られる条件において、表面が平坦に近く鏡面反射強度が強いときには電子強度分布の積分値もまた大きくなり、逆に鏡面反射強度が弱いときには電子強度分布の積分値鏡面反射強度も弱くなる。このことは表面付近に形成される電子強度分布が鏡面反射強度とともに系統的に変化し、表面の凹凸と強い相関をもっていることを示している。すなわち鏡面反射を含む回折強度図形と電子強度分布とが相関しており、回折強度図形と表面の凹凸とが対応づけられることを示している。ここに述べた相関と結晶中の短い時間に生じる表面での原子配列とモフォロジーの変化を考えると、テンソル法あるいはさらに単純で計算速度の早い摂動法の適用の可能性が明らかになった。この結果について日本物理学会で2013年秋と2014年春の2回発表を行った。反射電子回折(RHEED)強度図形測定から反射電子顕微鏡像(実空間像)を得るための基礎となる理論として摂動法およびテンソル法を開発するとともに、その結果を実際に適用しながら研究を進めた。反射電子回折は結晶成長中の表面形態をその場観察する方法として広く利用されているが、従来から鏡面反射強度などの回折強度の変化を観測している。本研究では、回折強度ではなく、実空間像として直接表面形態とその変化を観測する手段を確立することを目的としている。このためには、RHEEDの強度と表面形態との関係をあらかじめ調べる必要があり、Si(001)表面上のホモエピタキシャル成長を例にとり、表面形態を変化させた場合にRHEED強度が変化する原因を系統的に研究し、その結果を論文として発表した。さらに表面形態変化に対する感度を上げることが必要であることから、そのための条件についての研究を行い、その結果を日本物理学会2014秋季大会において講演発表した。これらに平行して、回折強度図形から実空間像を求める理論に基づく方法が、実際に適用できるか否かについて研究を行った。その結果、あらかじめ形態が既知な表面から結晶成長が進む場合の表面形態については、摂動法によって回折強度図形から実空間像を求める位相回復がうまくいくことが分かってきた。一方、表面形態があらかじめ分かっていない場合を含め、条件によらず適用できる方法は得られておらず、表面形態、回折条件、表面に対する感度などを変えて計算して、試行錯誤により一般的に適用できる方法に向けて研究を行った。例えば、表面に細かい凹凸がある場合と深さ方向に大きな段差の凹凸がある場合とでは、同じ解析方法では回折強度図形から実空間像が得られない。この問題は実際に表面の凹凸を調べるときに重要な課題であり、引き続き研究を進めている。反射電子回折(RHEED)強度から成長中の表面モフォロジーを求める方法について研究を進め、摂動法を利用した位相回復法によって表面モフォロジーを回復できることを明らかにした。まずRHEEDの幾何学的特性により強度測定範囲が限られ、得られる表面モフォロジーに避けられない限界が生じることを明らかにし、この限界内で得られる表面モフォロジーに関する空間分解能などを検討した。その結果、実際に成長中の表面モフォロジーを実空間で直接観測し、成長を制御する上で十分な空間分解能が得られることが分かった。成長中の表面モフォロジーは時間とともに変化するが、その変化が小さい場合には摂動法を利用した位相回復法が有効であることを示した。これまでSi(100)表面に800Kでホモエピタキシャル成長する場合についてシミュレーションを行った結果、昨年度までは摂動法が使える時間間隔は0.001秒であったが、今年度の改良の結果、0.01秒まで長くすることができた。Si(001)面上のホモエピタキシャル成長において、800Kでは表面モフォロジーの変化がかなり速いので、これより低温での成長に対しては時間間隔はもっと長くとれ、本研究の位相回復法は実用的にも利用できるようになってきた。成果公表と研究内容の向上を図るため、関連分野の研究者が多く集う国際会議(European Conference on Surface Crystallography and Dynamics-12)に参加し、上記の成果の一部を発表した。多くの研究者との議論を行い、本研究に対する評価を得るとともに、今後の研究を進めるための指針を得ることができた。この発表後、ヨーロッパにある出版社から本研究の内容に関する本の執筆依頼があり、また関連する国際会議から招待講演の依頼を受けた。

本研究が、関連する研究分野において注目されていることがはっきりしたと考えている。日本国内においては、9月と3月の2回、日本物理学会において研究成果の一部を報告した。RHEEDに特有な強度測定範囲に限界があることを取り入れた上で、計画していた基本的な方法論を確立できた。RHEEDのもつ強度測定範囲の限界は予想より広く、得られる表面モフォロジーの分解能はかなり下がることが予想されたが、Si(001)上のホモエピタキシー成長では、通常利用されている範囲内では十分な空間分解能が得られることを明らかにしている。研究成果について、国際会議(European Cnference on Surface Crystallography and Dynamics)において発表した。この発表をしたこともあり、本研究に関する本の執筆依頼、関連する国際会議での招待講演の依頼が寄せられていることからみても成果の重要性についての評価が得られていると考えている。反射電子回折(RHEED)図形からエピタキシャル成長中の実空間像を極短時間に求め、成長中の表面モフォロジーを実効的にその場観察する方法論を開発することを目標として研究を行った。これまでにほぼ目標を達成し、さらに実際に応用するために方法の改善を行うこととしている。本研究では位相回復法としてX線などで利用されているオーバーサンプリング法を基礎とし、RHEEDの特徴を利用した新たな方法を開発した。RHEEDでは電子が表面にすれすれの角度で入射するため、測定できる回折図形の範囲が制限される。測定できない回折図形に代えて、等価な点での回折図形を使うことで空間分解能を改善できた。一方、オーバーサンプリング法を高速処理するためには、サンプリングする点数を減少させることに加え、オーバーサンプリング法の初期値として直前の時刻で求めた表面モフォロジーを摂動として用いる方法を開発した。この方法で、処理時間をそれまでの500分の1の0.05秒程度にでき、遅延時間0.1秒程度で実空間像を得ることで、実効的その場観察が可能になった。この処理時間短縮の部分では空間分解能をある程度犠牲にせざるをえなかったが、最終的には20nm程度の分解能を確保でき、実用的には問題ないと考えられる。本研究の成果を国内外の学会で発表した。興味を示す研究者は多く、討論などを通じて関連する方法についての情報を得ることができ、本研究に役立てることにもつながった。また出版社からの執筆依頼もあり、この研究がある程度の評価を得ていると考えられる。反射電子回折(RHEED)図形からエピタキシャル成長中の実空間像を極短時間に求め、成長中の表面モフォロジーを実効的にその場観察する方法論を開発することを目標として研究を行い、これまでにほぼ目標を達成した。ここでは位相回復法としてオーバーサンプリング法を基礎とし、RHEEDの特徴を利用して新たな方法を開発した。
高周波集積回路技術を利用した生体透過計測法の基礎の確立

高周波集積回路技術を利用した生体の透過画像計測の基礎を確立するための研究を実施した。具体的な応用として、生体の骨密度計測やCT像の取得を想定し、ミリ波サブミリ波帯の光源と受光器の実現方法について検討を行った。本研究の特長は、従来のX線や赤外光非侵襲計測システムとは異なり、量産が可能な最先端のシリコン集積回路技術を利用した光源と受光器を使用し、生体への負荷がなく、小型で取り扱いの容易な計測システムを構成することを目的としている点にある。テラヘルツ領域での、生体組織の透過スペクトラムの計測、光源と受光器の回路の提案および試作などを行った。生体の骨密度計測やCT像の取得を想定し、今年度は、ミリ波サブミリ波帯の光源の試作を行った。2CMOSCMOS65nmプロセスを用いて発振回路と分周回路を試作し、現在評価中である。シミュレーションにより、基本周波数20GHzを達成可能であることが分かっている。周波数の逓倍により、80GHz100GHzの出力を得られる見通しであるが、十分に大きい出力を得るための方法について、検討を行い、回路方式を決定した。当初計画では、光源と受光器の評価までを実施する予定であったが、試作の遅れにより、動作確認までの実施となった。現在、特性評価を進めており、大きな遅れではないため、今年度内に当初計画通りの研究を実施することが可能である。高周波集積回路技術を利用した生体透過画像計測の基礎を確立するために以下の研究を実施した。生体の骨密度計測やCT像の取得を想定し、ミリ波サブミリ波帯の光源と受光器の実現方法について検討を行なった。本研究の特長は、従来のX線や赤外光非侵襲計測システムとは異なり、量産が可能な最先端のシリコン集積回路技術を利用した光源と受光器を使用して、生体への負荷がなく、小型で安価な計測システムを構成することである。(1)生体の透過スペクトラムの測定:生体内部組織の画像を取得するため、光式テラヘルツ領域周波数分解解析装置(日本分光株式会社製FARIS-1)を用いて、テラヘルツ波における透過スペクトラムの測定を行った。(2)光源の検討:光源としてVCO(電圧制御発振器)を用いる方法と発熱体の輻射を利用する方法を検討した。最先端シリコン集積回路技術を用いて、VCOを試作した結果、100GHz帯での発振が可能であったが、現在のシリコン集積回路技術では、出力電力が十分でないと判断し、光源として熱輻射を利用し、受光器によって周波数選択を行う方法に変更した。(3)受光器の検討:周波数選択が可能な受光器として、アンテナを含む共振回路を、シリコンチップ上に集積化した。現在、外部製造委託により試作を行っている。(4)カラーCTシステムの検討:熱輻射による光源を使用することを想定して、各測定周波数に対応した共振周波数を持つ受光器によって得られた透過率のデータからCT画像を得るシステムを設計した。平成27年度に試作した光源回路と受光器回路の特性評価を実施し、さらに、筋肉や骨組織などのサンプルにたいする送受信特性の測定を行う。計画どおりに透過スペクトラムが得られた場合には、ラットを用いた透過、散乱、吸収スペクトラムの測定、骨密度の測定を実施する。試作回路が、うまく動作しない場合には、市販のミリ波レーダ用デバイスを流用した測定システムを構築し、単一周波数による透過、散乱、吸収の測定を実施する。ナノマイクロシステム半導体製造プロセスの変更と試作デバイスの評価の実施が平成28年度にまたがったことによる。試作デバイスの評価に必要な装置使用料と旅費に充てたい。
ニューロンの品質管理:オートファジーの遺伝学的解析

オートファジーは、ダイナミックな膜形成(オートファゴソーム形成)を伴う真核生物に保存された蛋白質分解システムである。酵母などの下等単細胞生物においては、オートファジーは飢餓に応答した生存戦略が唯一の働きと考えられてきた。しかしながら、我々は条件付きにオートファジーが不能となるマウス(Atg7^<Flox/Flox>を作製、解析し、肝臓におけるオートファジー不能マウスが栄養飢餓時の蛋白質分解阻害のみならず定常状態においてもユビキチン陽性封入体や異常オルガネラの蓄積を引き起こすことを明らかにした。さらに、脳特異的オートファジー欠損マウスを作製し、そのマウスは反射異常、協調運動障害などの神経変性疾患様症状を示し、その神経細胞内には加齢と共にユビキチン陽性封入体が蓄積すること、大脳皮質、海馬、小脳順位層において神経細胞死が起こることを見いだした。これらのことは、オートファジーは栄養状態が十分に供給された状況にあっても恒常的に活動し蛋白質の代謝回転を担うこと、その破綻は神経変性疾患を引き起こすことを示している。あまた、超感度プロテオミクス法により、オートファジーにより選択的に分解される分子p62を同定した。この分子はC末端Ubaドメインを介して。ビキチン鎖と結合する。興味深いことに、この蛋白質はアルコール性肝炎や多数の神経変性疾患において検出される封入体の主要構成分子である。オートファジー不能細胞において、p62は異常蓄積しp62-ユビキチン陽性の封入体を形成した。このことは、オートファジーによるp62を介したユビキチン化タンパク質の分解が封入体形成を抑制することを強く示唆する。パーキンソン病、ハンチントン舞踏病に代表される神経変性疾患は、ユビキチン・プロテアソームシステムの蛋白質分解異常による変性蛋白質の蓄積が発症原因と考えられている。最近、ユビキチン修飾システムの他に蛋白質分解に関与するユビキチン様修飾システムが相次いで同定された。その一つAtgシステムは、オートファジーというバルクな蛋白質分解経路に必須なシステムである。しかしながら、申請者らは条件付きにオートファジーが不能となるマウス(Atg7^<Flox/Flox>)を作製、解析し、肝臓におけるオートファジー不能マウスが栄養飢餓時の蛋白質分解阻害のみならず定常状態においてもユビキチン陽性封入体や異常オルガネラの蓄積を引き起こすことを明らかにした(Komatsu et al.J.Cell Biol.,2005)。さらに、脳特異的オートファジー欠損マウスを作製し、そのマウスは反射異常、協調運動障害などの神経変性疾患様症状を示し、その神経細胞内には加齢と共にユビキチン陽性封入体が蓄積されること、大脳皮質や小脳顆粒層において神経細胞死が起こることを見いだした(Komatsu et al.Nature, in press)。これらのことは、オートファジーは栄養状態が十分に供給された状況にあっても恒常的に活動し、変性蛋白質の分解を行っていることを強く示唆する。今後、作製したAtg及び病態モデルマウスをもとに「神経における異常蛋白質除去機構」及び「神経変性疾患発症機構」の解明を目指す。
無機ナノシートと高分子微粒子からなる動的液晶性薄膜のソフト界面への創製

層状の無機結晶を1枚ずつ剥離すると、無機ナノシートが得られる。1枚の無機ナノシートの面内は無機結晶と同じ結晶構造を有するが、高い形状異方性により、1枚1枚は非常に柔らかいと推定される。本研究では、1枚のナノシートが液体中でどのような構造をとっているかということを調査し、散乱法から得られる液中での構造と、顕微鏡法により得られる乾燥状態での構造を比較した。その結果、多くの場合において、液中での向きナノシートから得られる散乱情報は、偏長楕円体モデルにより再現できることが明らかになった。これは、液中と乾燥状態での形状が大きく異なっていることを示唆する結果である。本研究課題では、無機ナノシートの液晶性と高分子微粒子の単分散性、その形状および表面修飾の多様性を利用して、ソフトな界面(気水界面または油水界面)という限定された場に流動的薄膜系を構築することを目的としている。膜の動的な構造制御を、構成要素の液晶性と界面の柔軟性との調和によって実現する。この薄膜系は、流動性・非対称性という観点から、生体膜に似た機能を発現するとともに、無機物特有の剛直さ・機能性も併せ持つことが予想される。さらに、ナノシート特有の異方性の高い構造(数ナノから数十ミクロンオーダー)をもつ。このような物質を用いて流動性をもつ薄膜系を構築すれば、これまで数多く研究されてきた二分子膜、高分子膜等には見られない構造・機能を有する可能性があるため、本研究を遂行する。このような薄膜系構築に必要な基礎情報として、溶液中での無機ナノシートの構造、溶液中でのナノシートー微粒子混合系の相分離構造等を明らかにすることが必要であり、初年度は特にナノシートの溶液中での構造の評価を行った。実際には、ニオブ酸ナノシートを調製し、超音波照射時間により、平均粒径の異なる5種の試料を準備した。これらの試料に対して、動的光散乱測測定を行いその粒径を評価した。比較的粒径の小さい試料3種については、粒径を見積もることが可能であったが、粒径の大きい試料については、散乱角度毎に異なる拡散係数が得られ、粒径を評価することができなかった。TEM観察から得られる乾燥時のナノシートの粒径と、光散乱測定から得られる粒径を比較したところ、これら2つの値には比例関係が見られ、かつ光散乱測定で得られる値が数百nm程度小さいという結果が得られた。光散乱測定で得られた情報は、水中でのナノシートの構造を反映したものと考えられる。今後、より詳細な形状を明らかにする予定である昨年度の段階において、無機ナノシート分散液中におけるナノシート構造という最も基本的な情報が、一般的に明らかになっていないことが判明したため、引き続きニオブ酸ナノシートのin situ構造を明らかにするため偏光解消光散乱法により評価を行った。本年度は、新たに光散乱装置に偏光板を組み込み、散乱測定を行うことによりナノシートの分散液中での形状の評価を行った。これは、一般的な動的光散乱法では、異方性をもつ粒子の形状を評価することが困難であるためである。大きさの異なる無機ナノシート数種に対して測定を行い、測定により得られた2つの拡散係数(並進拡散係数、回転拡散係数)から、いくつかのモデルを用いてfittingを行い、形状を評価した。その結果、多くの場合において、偏長楕円体により拡散係数を再現することができることを確認した。乾燥したナノシートの形状から推測されるモデルは、扁平楕円体(あるいは円盤)であるが、少なくとも扁平楕円体モデルでは2つの拡散係数を再現することができなかった。このことは、無機ナノシートが、水溶液中では板状ではなく、変形している可能性を示唆しており、無機ナノシートの柔らかさを反映している可能性があると考えている。しかしながら、本測定は、拡散係数の微妙な差異が、fitting結果を左右することから、より詳細な検討が必要であり、その他の測定法と合わせて今後検討する予定である。本研究により、これまで明らかになっていなかった希薄溶液中における無機ナノシートの構造の描像がある程度明らかになったと考えられ、今後その他のナノシート系を調査することにより2次元高分子系あるいはシート状コロイド系における構造の普遍性を明らかにしたいと考えている。本課題により無機ナノシートに関する研究を開始したところ、無機ナノシート分散液中におけるナノシート構造という最も基本的な情報が、十分に明らかになっていないことが判明した。層状無機結晶を剥離して得られる無機ナノシートは、その厚みが1nm程度と非常に薄く、分散液中でのナノシートの形状は柔軟に変化しうることが想定される。しかしながら、ナノシートの形状の評価は、TEM、AFM等乾燥状態で行われることが多く、分散液中でのナノシートの形状の評価方法は確立されていない。

本研究では、液中でのナノシートの構造体構築を目指しており、液中におけるナノシート形状に関する情報は、最も基礎的情報の一つであると考え、その構造の解明を行った。当初の予定の達成度としては、やや遅れているが、本研究によりナノシートの基礎的かつ、新な知見が得られており、より広い意味でのナノシートの科学への貢献が達成できつつあると考えている。25年度が最終年度であるため、記入しない。(1)光散乱法によるナノシートの形状評価方法の確立本年度は、新たに偏光板を組み込んだ光散乱装置を設置し、散乱測定を行うことにより、ナノシートの分散液中での形状を評価する。これは、一般的な動的光散乱法では、異方性をもつ粒子の形状を評価することが困難であるためである。TEMにより得られる、乾燥時の形状と、液中での形状を比較することにより、ナノシートの柔軟性を評価することができると考えている。(2)高分子微粒子/ナノシート混合系の相分離状態の評価本研究の最終目的である界面における微粒子/ナノシート複合体系を目指すための基礎情報として、バルクにおける高分子微粒子/ナノシート系を調査する必要が生じたため、上記の混合系の相分離状態の調査を行う。高分子微粒子とその他の異方性粒子の混合系の相分離状態については、様々な系が調査されているが、高分子微粒子/ナノシート系に関する報告はない。具体的には、高分子微粒子(ポリスチレンラテックス)とニオブ酸ナノシートの混合系を用い、体積分率を変化させて、相分離状態を観察し、相図の作成を行う。また、各相の構造を明らかにするため、共焦点顕微鏡観察、TEM、小角散乱測定などを予定している。この混合系は、ナノシートが非常に薄く柔軟性があるという点で、高分子微粒子/プレート状粒子混合系とは本質的に異なると考えられる。したがって、(1)で得られるナノシートの分散液中での形状と合わせて議論することで、ナノシート特有の相分離状態が明らかになると期待できる。この混合系の発展系として、ソフトな界面(気水界面または油水界面)という限定された場に流動的薄膜系を構築する。
大腸菌における細胞分裂開始の遺伝的制御機構の研究ーF因子DNA複製との連関を中心として

大腸菌における細胞分裂開始誘導の制御機構を分子レベルで明らかにする事を目的に本研究を行った。大腸菌においては、細胞分裂の開始には染色体DNAの複製が終了する事が必要である。同様に、ある種のプラスミドをもつ大腸菌においては、染色体DNAに加えて、プラスミドDNAの複製が行われることが必要である(筆者ら、J.Mol.Biol.174,605(1984))。F因子の場合、この調節はF因子上の2つの遺伝子letAとletDによって調節されている(筆者ら、J.Mol.Biol.174,627(1984))。本研究では、この共役に関与する宿主大腸菌遺伝子とその担っている機能の解析を行い、以下の遺伝子が関与することを明らかにした。1.gyrA遺伝子:DNAジャイレースのサブユニットAをコードする。DNAジャイレースは、複製の終了した娘DNA分子の分離と染色体DNAの超ラセン構造の形成に必須である。多量生産させるとLetD蛋白質の細胞分裂抑制活性を"抑圧"し得るので、LetD蛋白質の最終的な標的蛋白質と推定される。4.tdiD遺伝子:変異株は、無チミン死耐性を示し、紫外線によるプロファージ誘発を受けない。LetD蛋白質は、DNAジャイレースに働いてその活性を抑制し、その結果として、染色体DNAの娘細胞への分配と宿主菌の細胞分裂阻害を引き起こすものと思われる。GroES、GroEL蛋白質はシャペロン蛋白質としてこの過程に関与しているのであろう。tdiC、tdiD両遺伝子は新たに見いだされた遺伝子で、現在その構造と機能を解析中である。大腸菌の細胞分裂開始の誘導機構を分子レベルで明らかにすることを目的として本研究を行った.大腸菌においては,細胞分裂の開始には染色体DNA複製が終了することが必要である.同様に,ある種のプラスミドを持つ大腸菌においては,染色体DNAに加えて,プラスミドDNAの複製が行われることが必要である.F因子の場合,この調節はF因子上の2つの遺伝子, letAとletDにより調節されている.本年度は,この調節に宿主大腸菌の新しい遺伝子tdiFが関与していることを見いだしたので報告する.1.F因子の細胞分裂抑制(LetD)蛋白質の標的蛋白質を同定するため, F因子letA変異株に耐性を示し(Tdi表現型)同時に増殖が温度感受性(Ts表現型)となる変異株を分離した.分離頻度から計算して,分離可能な全ての遺伝子の変異株が分離されたと考えられる.得られた変異は,相補し得る組み換えプラスミドにより, groES, groEL, tdiFの3群に分類された.2.tdiF変異のTs表現型を相補するDNA断片を得,この断片の制限酵素地図を作製し,小原により作製された大腸菌染色体DNA制限酵素地図(Koharaet al.Cell 495(1987))と比較することにより,このDNAの断片が大腸菌染色体上約48.5分に位置することを見いだした. 3.tdiF変異と, 47.3分に位置するada及びalkB遺伝子と置換したカナマイシン(Km)遺伝子との連関性を形質導入により検討し, (1)Tdi^-とTsの両表現型が1つの変異により引き起こされていること,(2)tdiF遺伝子は4748分近傍に存在することを明らかにした.この結果, tdiF遺伝子はこれまで報告されていない新しい遺伝子である事が明かとなった.4.相補性試験により, letDとtdiF遺伝子間に互いに機能を打ち消しあう遺伝子量効果が存在することを見いだした.この結果は, tdiF遺伝子産物がLetD蛋白質の直接の標的である可能性を示唆する.大腸菌における細胞分裂開始誘導の制御機構を分子レベルで明らかにする事を目的に本研究を行った。

大腸菌においては、細胞分裂の開始には、染色体DNAの複製が終了する事が必要である。同様に、ある種のプラスミドをもつ大腸菌においては、染色体DNAに加えて、プラスミドDNAの複製が行われることが必要である。(筆者ら、J.Mol.Biol.174, 605(1984))。F因子の場合、この調節はF因子上の2つの遺伝子letAとletDによって調節されている(筆者ら、J.Mol.Biol.174, 627(1984))。本研究では、この共役に関与する宿主大腸菌遺伝子とその担っている機能の解析を行い、以下の遺伝子が関与することを明らかにした。1.gyrA遺伝子:DNAジャイレースのサブユニットAをコードする。DNAジャイレースは、複製の終了した娘DNA分子の分離と染色体DNAの超ラセン構造の形成に必須である。多量生産させるとLetD蛋白質の細胞分裂抑制活性を"抑圧"し得るので、LetD蛋白質の最終的な標的蛋白質と推定される。4.tdiD遺伝子:変異株は、無チミン死耐性を示し、紫外線によるプロファージ誘発を受けない。LetD蛋白質は、DNAジャイレースに働いてその活性を抑制し、その結果として、染色体DNAの娘細胞への分配と宿主菌の細胞分裂阻害を引き起こすものと思われる。GroES、GroEL蛋白質はシャペロン蛋白質としてこの過程に関与しているのであろう。tdiC、tdiD両遺伝子は新たに見いだされた遺伝子で、現在その構造と機能を解析中である。
日本の伝統文化としての自然を表す言語を取り入れた和文化融合型理科モデルの開発

本研究の目的は「自然の事物・現象を表す日本の伝統的な表現を取り入れた理科授業モデルの開発を行うこと」である。伝統文化としての自然を表すことばの活用について、教員・児童に意識調査を行った結果、教員は、言語活動が豊かになる、日本の自然の特徴が取り入れやすくなる、子どもの興味・関心を高めたり、知識理解を豊かにしたりする等に効果があるととらえていた。児童も概ね肯定的であり、男子より女子の方が学習することに積極的であった。3年から6年まで取り組まれた実践では、言葉集めや命名活動、短歌・俳句づくり、クイズ形式の発表などの工夫が見られるとともに指導上のポイントも整理がなされた。本研究の目的は、「日本の伝統文化である自然の事物・現象を表す表現に注目し、和文化融合型理科カリキュラムのモデル開発を行う」ことである。初年度の主な取り組みとしては、自然の事物・現象を表す言葉に関連する図書を収集するとともに、それらから得られた知見を参考に理科授業での扱い等についての意識調査を計画し、教員と児童に対して実施した。その結果、教員は、言語活動が豊かになるととらえるとともに日常生活を結び付けやすくなる、日本の自然の特徴が取り入れやすくなる、子どもの興味関心を高めたり、知識理解を豊かにしたりするなどととらえていたことが明らかになった。また、観天望気や季節のようすなどを扱うことに肯定的であった。児童も「自然を表すことば」を学ぶことに概ね肯定的であり、男子より女子の方が比較的積極的であった。また興味関心の対象については、男女で異なる点が見られた。試行的な実践も一部行われ、2年次研究の準備とした。2年次(本年度)では、前年度の成果を踏まえ、授業化をめざした研究チームを編成し、試行単元の実施に取り組んだ。「自然とともに生きる(第6学年)」や「月と太陽(第6学年)」「ヒトや動物の体のしくみとはたらき(第6学年)」、「雲診断をしよう(第5学年)」「1年の気温の変化(第4学年)」「いろいろな昆虫の観察(第3学年)」等において実施され、言葉集めや命名活動、短歌・俳句づくりとともにポスター発表やクイズ形式の発表、冊子にまとめるなどの工夫が見られた。各実践者の省察をもとに指導のポイントが示されるとともに1つの試行実践(第4学年)に対する他の実践経験者によるコメント等も集め、実践化に向かう指導上のポイントとして整理がなされた。本年度の研究成果は、以下の通りである。1関連図書の収集とアンケート調査の作成:日本の伝統文化をして有している自然の事物・現象を表す言葉に関する書籍を収集するとともにそれらから得られた知見をもとに、教育現場での活用に関して簡単な意識調査(教員用、児童用)を準備した。なお、本研究の主旨に基づき、「自然を表すことば」を「日本の伝統や特有の文化とされる自然の事物・現象を表現する言葉一般」としてアンケートを作成するに至った。2各地におけるアンケート調査の実施と試行的実践:理科において「自然を表すことば」の扱う意義、理科授業で取り上げたい「自然を表すことば」、学習方法などを項目とした実態調査を依頼し、実施した。アンケートを実施・回収した小学校の地域は、兵庫県内では、神戸市、明石市、小野市、芦屋市、豊岡市、宝塚市、他の都道府県では、東京都、千葉県、大阪府(大阪市)、岡山県、広島県に及ぶ。また、大阪市内の小学校2校に先導的な試行的実践として「自然を表すことば」を取り入れた授業(対象:高学年)を依頼し、児童の意識調査等を行った。得られた結果データは、全て電子化できている。3学会で発表:回収したデータの一部を分析・考察し、国内外の学会で口頭発表ならびにポスター発表を行い、情報交流を図った。口頭発表:溝邊和成(2012),自然を表すことばに関する基礎調査(日本理科教育学会近畿支部大会)研究が予定通りにすすまなかった理由に次の3点が考えられる。1点目は、研究推進のためのスタッフの確定が十分に行えなかった点である。これは、年度始めから研究内容の範囲決定が十分に行えなかったり、研究内容に対する理解・協力が得られにくかったりしたため、期待する研究体制の確立ができなかったためである。2点目は、上記に関連して、具体的内容の吟味する時期が遅れた点である。そのほとんどが、単独で吟味・特定する作業となってしまったため、予定していた時間を大幅に超える結果となってしまった。さらに3点目として、アンケート調査・授業実践にかかわる理由が挙げられる。その一つは、調査時期の中心が下半期の多忙なとき(年末や年度末の時期など)に一部重なった点である。

もう一つは、教員もアンケート調査の対象であったため、実施を受け入れてくれる対象校を特定するのに時間を要したことである。アンケート調査に加えて試行実践についても、総論的には賛成する教員も多く見られたものの、年間事業時数等の時間的制約もあったため、実施承諾の小学校を得るのに難航した点が挙げられる。今年度の研究推進を図るための環境整備として次の3点を考えている。第一に、試行実践のための実践教員サポートチームをつくることである。これは、複数名の小学校教員による授業の構想・実践・評価を主たる作業とするグループである。大阪市理科担当教員をコア・メンバーとする。第二に、研究用ホームページを開設することである。所属大学の情報処理センターを介して立ち上げ、関連授業の情報や地域ごとの関連資料の収集を可能にするとともに、研究準備状況や研究成果を公開・更新する。迅速かつ確かな授業実践モデルの共同制作を可能にするためである。第三として、データ管理・整理の担当者を決定・依頼することである。関連書籍や関係資料の整理をはじめ、アンケート調査の結果や授業のビデオ記録のデータ管理は、作業量として相当になると予想される。担当者を用意し、作業負担を軽減することで研究推進を促そうと考えている。上述のように研究環境を整えながら、本年度は、研究時期を考慮した集中と分散を心がけるようにする。上半期では、これまでのアンケート調査で得られたデータを分析・発表することである。研究代表者が中心となって遂行する。もう一方に授業実践をできるだけ多く集積・分析し、公開することを立てていく。こちらの方は、教員のサポートチームに主体的な取り組みになるよう依頼する。上半期後半から下半期前半にかけて、複数世代に対する意識調査を実施し、その試行的実践をまとめ、公開することを柱とする。研究対象とする「自然を表すことば」には、後世にも伝えたい伝統的な文化も含まれる点、それへのアプローチとして考えている。研究代表者が中心となって取り組む予定である。下半期後半では、これまでの研究成果をまとめるとともに、実践例を中心とした事例集を完成させることに集中する。今後の研究の発展も見据えつつ、得られた成果までを具体的な形にしていく。平成25年度の研究経費は、約180万円を想定して、次の3点に重点配分する。1関連資料収集、使用教材購入の部(100万円):各授業実践校への資料収集代・教材費・授業準備費を主たる費目としている。2授業実践関連の打ち合わせ・資料整理の部(40万円):1つは、パソコン上の連絡・調整も含めたパソコン関連の消耗品費等ならびに会議のための旅費を計上している。もう一つは、データ管理・整理のための消耗品費と人件費・謝金等に充てる。3成果発表・公開用資料の部(40万円):学会等での成果発表・情報収集のための旅費・参加費ならびに報告書作成費(事例集・手引書等を含む)
睡眠呼吸障害がなぜ成人病の危険因子となるか ―動物実験モデルによる基礎的検討―

ヒトの睡眠時無呼吸症候群をシミュレートした間欠的低酸素・高炭酸ガス曝露が可能な動物実験モデル(ラット)にて、無呼吸が生体に如何なる影響を与えるかを検討した。チャンバーにCO_2+N_2ガスと、圧縮空気とを交互に流入させ、1分でFIo_2 7%、FIco_2 8%、3分で室内気に戻る系を用い(1サイクル4分)、1日6時間の曝露を3週から5週間行なった。対照群は圧縮空気のみとした。麻酔下でカテーテル類を挿入、完全覚醒後に同じサイクルで室内気-低酸素・高炭酸ガス-室内気の吸入を行い、血圧、脈拍、動脈血ガス、ヘモグロビンの変化を測定した。実験終了時RV/(LV+S)を測定した。低酸素・高炭酸ガス曝露群(Pao_2 44,Paco_2 48Torr)では、曝露1分後に有意な血圧上昇と脈拍低下が出現、その程度は曝露期間が長くなるほど増大した。ヘモグロビン濃度は、曝露群のみ曝露中に一過性に上昇した。RV/(LV+S)は曝露期間が長いほど増大し、期間に依存する右室肥大を生じた。以上より、このレベルの慢性間欠的低酸素・高炭酸ガス曝露は、永続的高血圧、永続的多血症は生じないが、曝露期間に依存する一過性の血圧上昇、脈拍低下、ヘモグロビン濃度上昇をきたすことが判明した。この結果、間欠的低酸素・高炭酸ガス曝露は、低酸素性肺血管収縮も加わり、右心系に対する負荷となることが示唆された。一過性の血圧上昇と脈拍低下の発生機序をphentolamine (α-adrenoreceptor blockade)、atropine (muscarinic cholinergic blockade)にて検討した結果、前者は交感神経系、後者は副交感神経系を介する応答であることが判明した。以上に加え本実験系にて無呼吸とvascular eventsの関係を検討するため血小板凝集能のマーカーであるCD62P、PAC-1も測定したが、今回の系では明らかな変動を来たしていなかった。本年度は、ヒトの睡眠時無呼吸の病態に近い、短時間のうちに間欠的低酸素曝露が繰り返される実験系を作製し、睡眠中の低酸素血症が呼吸循環動態に対し如何なる影響を与えるかについて検討した。電磁弁とリレー回路にタイマーをセットし、圧縮空気と純窒素を短時間の内に吹き込むことで、1日の中で決められた時間に、間歇的な低酸素曝露を繰り返すことが可能なチャンバーを作製した。対象は、雄Sprague-Dawley Rat計20匹である。(1)1サイクル4分間、すなわち1分で10%O_2、3分で室内気吸入に戻る間欠的曝露を、1日90回(計6時間)、4週間繰り返す群と、(2)室内気対照群とに分け検討した(各n=10)。4週間の間歇的低酸素曝露後、同じサイクルで室内気-10%O_2-室内気の吸入を行った際の血圧、脈拍、動脈血ガス、ヘモグロビン濃度([Hb])の変化を測定した。測定用カテーテルは、尾動脈より挿入、麻酔から完全に覚醒後計測を行った。両群間で室内気吸入時の各指標に有意差はみられず、間歇的低酸素曝露を加えた(1)群でも全身性高血圧、多血症は生じなかった。

しかし、低酸素中の脈拍数増加は、(1)群では有意に低値であり、[Hb]は(1)群のみで低酸素時一過性に上昇した。低酸素時の血圧、動脈血ガスには両群間で有意差は認められなかった。このレベルの間欠的低酸素曝露では多血症や全身性高血圧など危険な病態は生じないが、脈拍および[Hb]の変化には両群間で差があり、低酸素血症に対し、異なる現象には異なる閾値が存在することが示唆された。また、これまでの申請者の研究から、[Hb]の一過性上昇は、低酸素が脾臓のα受容体の反応性を亢進し、強い脾臓収縮を来たすためと考えられるが、極めて短時間の低酸素暴露を繰り返すことでも、同様の現象が誘導されることが示された。今後さらに1日の累積曝露時間を増やし、病態との関連に着き検討を継続する。本年度は、慢性間欠的低酸素および高炭酸ガス曝露を行った際に生じる動脈血ガス、血圧、脈拍、Hb濃度([Hb])、RV/(LV+S)の変化を動物モデルにて検討した。方法は以下の通りである。24匹の雄Sprague-Dawleyラットを対照群、3週、4週、5週曝露群の計4群(各6匹)に分け、チャンバーにCO_2+N_2ガスと、圧縮空気を交互に流入することで、1分でFIo_2 7%、FIco_2 8%、3分で室内気に戻る系を作成(1サイクル4分)、1日6時間の曝露を上記の各期間行った。対照群は圧縮空気のみとした。麻酔下でカテーテル類を挿入、完全に覚醒した後測定を開始した。全群で、低酸素高炭酸ガス曝露1分後の平均Pao_2は44-46Torrまで低下、Paco_2は48-49Torrに上昇、圧縮空気流入3分後には室内気レベルに戻ることを繰り返した。圧縮空気流入時の血圧、脈拍、[Hb]は群間に有意差を認めなかったが、曝露1分後に有意な血圧上昇と脈拍低下が出現、その程度は曝露期間が長いほど大きかった。[Hb]は、曝露群のみで一過性に上昇した。RV/(LV+S)は、曝露期間が長いほど大きくなる傾向を示した。以上より、このレベルの慢性間欠的低酸素高炭酸ガス曝露では、永続的な高血圧、多血症は生じないが、曝露期間に依存する一過性の血圧上昇、脈拍低下、[Hb]上昇を、低酸素炭酸ガス曝露時に生じた。また、これらの結果、慢性間歇的低酸素高炭酸ガス曝露は、Hypoxic pulmonary vasoconstriction(HPV)を介し、右心系に対する負荷となっていることが示唆された。慢性間欠的低酸素高炭酸ガス曝露が繰り返される動物実験モデルでは、永続的高血圧、多血症を生じないが、期間に依存する曝露時一過性の血圧上昇、脈拍低下、[Hb]上昇が生じることが判明した。また期間に依存する右室肥大を示すことから、Hypoxic pulmonary vasoconstrictionも加わり、右心系に対する著しい負荷となることも明らかとなった。本年度は、この一過性の血圧上昇と脈拍低下の発生機序を、各種薬剤にて検討した。また、無呼吸がvascular eventsのリスクとなる点に着目、曝露時の血小板凝集能の変化を検討した。32匹の雄S-Dラットを対照群、3週、4週、5週曝露群の計4群(各8匹)に分け、チャンバーにCO_2+N_2ガスと、圧縮空気とを交互に流入させ、1分でFlo_2 7%、Flco_2 8%、3分で室内気に戻る系を用い(1サイクル4分)、1日6時間の曝露を行なった。間歇曝露後、麻酔下でカテーテル類を挿入、完全覚醒後に同じサイクルで室内気-低酸素・高炭酸ガス-室内気の吸入を行い、血圧、脈拍、動脈血ガス、[Hb]の変化を測定した。