hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
心筋のカルシウム過剰負荷と細胞障害との相関に関する研究

乳児ラット心臓のCaパラドックス心筋障害におけるCa動態変化を調べ、Ca過剰負荷と心筋障害の関係を検討した。〔方法〕乳児ラットの心臓を摘出し、Langendorff法により40cm水柱圧で定圧灌流した。灌流液としては1.3mMCaCl_2及び5.5mMブドウ糖を含むCarbonate緩衝液を用いた。摘出心臓にCa指示色素Fura-2/AMを取り込ませた後、無Ca液で5分間灌流し、さらにCa再灌流を行った。我々の開発による表面蛍光2波長励起測光システムを用いてFuva-2蛍光を測定し、細胞質Ca濃度(Ca)iの指標とした。灌流液中のCPK量を測定し、心筋障害の指標とした。〔結果〕生後8日目以前のラット心臓では無Ca灌流によって(Ca)iは次第に低下し定常状態となった(121nM→31nM)。この際、心拍動は停止した。5分後に1.3mMCa液を再灌流すると(Ca)iは正常値に復し、CPKの漏出も認められなかった。生後9日目から14日目のラット心臓では、Ca再灌流後、(Ca)iは上昇し定常状態(187nM)となりCa過剰が認められた。しかし、80%の心臓が収縮を回復し、CPKの漏出は認められなかった。80cm水柱圧で定圧灌流した成熟ラット心臓では、Ca再灌流後、(Ca)iの上昇に伴ってCPKが漏出し、電顕的にはContracture bandが認められた。〔総括〕生後8日目以前のラット心臓ではCa過剰負荷も心筋障害も起こらなかった。生後9日目から14日目のラット心臓ではCa過剰負荷が出現したにも関らず、心筋障害は認められなかった。成熟ラット心臓では明らかなCaパラドックス心筋障害が認められた。従って、Caパラドックスにおける心筋障害の発現には、Caの過剰負荷のみならず、心筋細胞の成熟に伴う膜機能(特にイオン交換機能)、あるいは、構造の変化を必要とすると考えられる。
力学的ストレスを応用した筋骨格系維持再生療法の実現化に向けた分子基盤研究

力学的ストレスとは、生体内の細胞や組織に負荷される物理的、機械的刺激の総称で、筋骨格系はその影響を受ける代表的器官である。この刺激の増減は筋骨格系の恒常性と連関しており、我々はこれまでに力学的ストレスは間葉系幹細胞の分化方向を制御できることを明らかにした。本研究はこの成果を応用し、力学的ストレスを筋骨格系細胞の維持再生に応用するための分子基盤の解明を目指した。その結果、骨芽細胞は分化の段階によって力学的ストレスに対する生理応答性が変化していることが分かった。また間葉系幹細胞の骨脂肪分化の初期に関わる新規分子を同定し、その活性化を力学的ストレスによって制御できる可能性が示唆された。筋骨格系の維持再生療法の細胞ソースとして重要な間葉系幹細胞(MSC)は、細胞治療に用いる際の長期継代培養によって分化能を喪失することが知られている。本研究年度では、低出力超音波(LIPUS)による刺激がMSCの継代に伴う分化能力の減少を防ぐことを見出した。LIPUSを加えながら長期維持したMSCは、通常に培養したものと比較し、骨分化誘導による石灰基質形成や骨分化マーカー遺伝子の発現が有意に高かった。またLIPUS刺激を行ったMSCは未分化能に関連した転写因子群の発現プロパティが通常とは異なり、特にNanogの発現が高く維持されていることが分かった。またこのようなLIPUSの効果を伝達するシグナル伝達分子の網羅的解析を行ったところ、B細胞のシグナル伝達系において重要な役割を持つことが知られているSyk(Spleen tyorosine kinase)が関与することが分かった。SykはLIPUSや伸展刺激、遠心による圧刺激によってそのリン酸化が亢進した。興味深いことに、MSCが骨分化または脂肪分化するとSykの発現は減少し、未分化MSC特異的なLIPUSおよびメカニカルストレス刺激のシグナル伝達分子として機能していることが示唆された。LIPUSによるSykの活性化を特異的阻害剤やsiRNAによって妨げると、LIPUSによって誘導されるMSCの分化能維持効果が抑制されたため、SykはLIPUSを用いたMSCの分化能維持培養法においてキーとなる分子であると考えられる。筋骨格の維持再生において重要なMSCの有用な培養法を見出すことに成功し、部分的に分子メカニズムで重要となるシグナル伝達分子や転写因子を明らかにすることができた。これらの機構は、MSCの異なる細胞株やマウス由来の初代細胞でも確認することができており、LIPUS以外のメカニカルストレスについても比較的良好な結果を得られている。本研究成果の一部は複数の学会で発表しており、超音波医療研究会では若手最優秀演題に選ばれるなど高い評価を得た。筋骨格系において、骨芽細胞はメカニカルストレスを受容する主たる細胞の1つである。これまでに間葉系幹細胞を用いて見出したメカニカルストレスの応答機構について、骨芽細胞における作用を確認したところ、骨芽細胞の分化段階によってメカニカルストレスの応答性が異なることを見出した。このメカニズムとして、骨芽細胞分化中期に一過性に発現するリン酸化糖タンパク質であるオステオポンチン(OPN)が関与することを見出した。OPNを高発現した骨芽細胞はLIPUS(低出力超音波)によるメカニカルストレスへの応答が減弱しており、特にfocal adhesion kinase (FAK)の活性化をブロックしていることが分かった。同様の作用は骨芽細胞にリコンビナントOPNタンパク質を施した場合も見られた。また、OPN-siRNAやOPN中和抗体はOPN型骨芽細胞のLIPUS応答性を有意に上昇させた。また興味深いことに、OPNは骨芽細胞のFAK活性化作用を持つHGF、PDGFによる刺激についても抑制性作用を示した。この現象のキーとなる分子として、OPNはFAKの脱リン酸化酵素であるlow molecular-weight protein tyrosine phosphatase (LMW-PTP)の発現を上昇させており、骨芽細胞分化によるOPNの発現とLMW-PTPの発現は協調的であることが分かった。更に、細胞内のLMW-PTPの発現は、OPN受容体の中でもCD44に特異的に誘導されることが分かった。このようにOPNは、骨芽細胞のメカニカルストレス応答性を修飾することによって、骨芽細胞の生理応答性に影響を及ぼしている可能性がある。今年度は研究の進展中に、メカニカルストレス応答性が間葉系幹細胞と骨芽細胞とで異なることに疑問を持ち、そのメカニズムを解析する過程で、OPNのメカニカルストレス受容修飾機構を見出すことができた。昨年度までに明らかにした間葉系幹細胞の分化能とメカニカルストレスとの関連については、今年度はヒトから採取した歯根膜由来幹細胞を用いて同様のデータを収集した。本研究に関しても今年度中に成果をまとめる目途がついている。研究計画に沿った成果と、問題解決から派生した成果を得ることができており、更なる発展が見込めると予想される。骨芽細胞分化は、分化に伴う各種キナーゼ活性の変化による骨分化関連転写因子の発現レベルで制御されている。我々は骨芽細胞分化の初期段階におけるキナーゼ活性レベルを細かく追い、新規の骨芽細胞分化制御キナーゼの同定を目指した。その結果、骨芽細胞分化の初期(13日)において、Sykとよばれるキナーゼのリン酸化が著明に誘導されていることを見出した。またSykの総タンパク発現レベルは分化が進むにつれて強く減弱していった。そこで分化初期において、Sykの特異的阻害剤やSyk特異的siRNAを作用させたところ、骨分化が促進することが分かった。

一方、間葉系幹細胞株を脂肪分化誘導培地で培養した際にも、分化初期においてSykのリン酸化増強とSykの総タンパク発現の減弱が誘導され、Sykが骨分化の際と同じ挙動を示していることが分かった。しかし、Sykの機能阻害は脂肪分化を抑制し、骨分化の場合とはSykが異なった機能を持つことが示唆された。間葉系幹細胞の骨/脂肪分化におけるSyk活性化シグナルの下流分子を探索し、PLCgのアイソフォームがSykの機能差を担うことが分かった。骨分化誘導においてSykはPLCg1を活性化して骨分化に対し抑制的に働き、脂肪分化誘導においてはSykはPLCg2を活性化し脂肪分化を促進した。この分子メカニズムとして、PLCgのアダプター分子であるBLNKとGrb2が、Syk活性化シグナルを異なったPLCgアイソフォームに伝達させていることを見出した。BLNKの発現レベルは骨分化時には著明に減少したが、脂肪分化時には一定であった。一方でGrb2の発現レベルは骨/脂肪分化時、共に一定であった。BLNKおよびGrb2特異的siRNAを用いた解析で、骨分化時にはGrb2がSyk-PLCg1シグナルを仲介し、脂肪分化時にはBLNKがSyk-PLCg2シグナルを伝達することが分かった。力学的ストレスとは、生体内の細胞や組織に負荷される物理的、機械的刺激の総称で、筋骨格系はその影響を受ける代表的器官である。この刺激の増減は筋骨格系の恒常性と連関しており、我々はこれまでに力学的ストレスは間葉系幹細胞の分化方向を制御できることを明らかにした。本研究はこの成果を応用し、力学的ストレスを筋骨格系細胞の維持再生に応用するための分子基盤の解明を目指した。その結果、骨芽細胞は分化の段階によって力学的ストレスに対する生理応答性が変化していることが分かった。また間葉系幹細胞の骨脂肪分化の初期に関わる新規分子を同定し、その活性化を力学的ストレスによって制御できる可能性が示唆された。今後はLIPUSを用いたMSC培養法の細かいパラメーター(時間、出力など)を検討するとともに、ヒト細胞や異なる由来の幹細胞に試行することによって、より臨床的な培養手法の確立を進めていきたい。現在データの収集はほぼ完了しており、科学雑誌への投稿を進めている。また成果の学会等での公表と、継続した研究内容の計画(主に臨床的な治験を目指す)のために予備データのセットを完了したい。分子生物学、口腔生化学
教育工学分野の引用論文データベースの構築と計量文献学的手法による 研究動向の解明

国内の教育工学分野の研究を専門的に扱う学会が発行する7つの学会誌に掲載された論文について、書誌情報と、論文が引用する文献情報とを、引用文献情報データベースとして作成した。そのデータベースを基に計量文献学的手法を用いて、教育工学分野の研究動向を明らかにすることを試みた。本研究は、国内の教育工学分野の研究を専門的に扱う学会が発行する学会誌に掲載された論文について、書誌情報と、論文が引用する文献情報とを、引用文献情報データベースとして作成すること、及び作成したデータベースを基に計量文献学的手法を駆使して、教育工学分野の研究動向を明らかにするものである。平成23年度に分析の対象とする教育工学分野の範囲として定めた、日本教育工学会、日本科学教育学会、教育システム情報学会、日本教育メディア学会、日本教育情報学会、電子情報通信学会教育工学研究会、情報処理学会コンピュータと教育研究会の7つの教育工学関連学会が刊行する学会誌に掲載された研究論文の中から、教育工学と関係がある論文の選定・抽出を平成24年度も引き続き行い、前年度から作成している引用文献情報データベースへの追加を行なった。7つの学会の学会誌に掲載された平成12年(西暦2000年)以降の論文について、データベース化した書誌情報と引用文献情報から計量文献学的手法を用いて分析を行なった。教育工学分野の研究動向については、データベース化した情報を検証するため、教育工学の対象とする研究領域に関連する資料調査及び学会での情報収集を行い、論文が対象とする研究領域や引用文献との関係性や分類方法についても検討した。分析の結果から、教育工学分野の研究対象は多岐に渡るため、引用文献情報から7つの各学会誌間よりも他分野に大きく広がっている場合も少なくなく、同学会誌内及び各学会誌間の関係についても論文の内容も含めたより詳細な分析の必要がある。そのため、書誌情報及び引用文献情報に加え、各学会誌の特色及び掲載される論文の種類や内容も含めて、より詳細な計量文献学的手法を用いられるようにするため、データベースの構築方法も含め、さらに研究を進めるべき課題が見つかった。本年度は、分析の対象とする教育工学分野の範囲の確定を行った。その結果、日本教育工学会、日本科学教育学会、教育システム情報学会、日本教育メディア学会、日本教育情報学会、電子情報通信学会教育工学研究会、情報処理学会コンピュータと教育研究会の7つの学会を教育工学関連学会と定めた。次に7つの学会が刊行する学会誌に掲載された研究論文の中から、教育工学と関係がある論文の選定・抽出を行い、引用文献情報データベースを作成した。その結果、7つの学会の学会誌に掲載された平成12年(西暦2000年)以降の論文について、約5,000件の情報をデータベース化した。データベースの内容項目は、書誌情報として通常の文献情報データベースと同様、著者名、タイトル、掲載誌名、巻、号、掲載頁、発表年である。また、引用文献情報については、引用文献の種類に応じて入力することとし、引用文献が7つの学会の学会誌に掲載された論文である場合は、著者名、タイトル、掲載誌名、巻、号、掲載頁、発表年とした。他方、書籍の場合には、著者名、タイトル、発行年とし、その他の論文や記事(web頁を含む)の場合には、著者名、タイトル、掲載誌名またはURL、発表年として、入力を進めている。平成24年6月までに、これらの情報の入力を完了し、引用文献情報データベースが完成の予定である。分析手法については、引用論文の分析を行っている関係文献を収集し、これまで欧米論文に適用されてきた分析方法を検討した。平成23年8月に研究活動に支障をきたす重傷を右脚に負い、それが当初の計画より2ヶ月以上研究の進行が遅れる原因となっている。また、この重傷のために長距離の移動に支障が生じ、国内の資料調査、情報収集のための出張を十分に行うことができなかった。現在は従来通りに研究活動が行える状態に回復したので、これまでの遅れを取り戻し、当初の計画通りに研究を行う予定である。本年度の研究実施計画で、教育工学分野の範囲の確定について、本研究で分析の対象とする教育工学分野の研究論文である7つの学会誌に掲載された論文に関しては、これらの論文の入手及び論文情報の収集を行い、ほほ確定できているが、一部の論文については、内容の更なる精査が必要である。次に、引用文献情報データベースの作成について、上記の7つの学会誌に掲載された論文は、平成12年(西暦2000年)以降の約5000件の情報をデータベース化した。これらの論文の書誌情報については、ほぼデータベース化できたが、引用文献情報については、現在も入力中である。また、分析手法の検討については、引用論文の分析を行っている関係文献等の資料の収集から、作成したデータベースを材料として、これまで欧米論文に適用されてきた計量文献学的手法を用いた分析の検討を行っているが、データベースへの引用文献情報の入力が分析可能なデータ数に達していないため、詳細な検討が進んでいない。

次年度の前半までに、本年度に予定していた研究の遅れを取り戻すため、以下の項目に重点を置き、研究を進める。引用文献情報データベースについては、平成23年度発行の学会誌に掲載された論文を追加し、書誌情報については6月までを目途に完成を目指す。また、引用文献情報の入力は遅れ気味のためアルバイト等を注力して完成を急ぐ。分析手法については、作成したデータベースを基にこれまで欧米論文に適用されてきた計量文献学的手法を適用し、分析手法の吟味を行う。次に、次年度の当初の研究実施計画にあった以下の項目を行う。分析手法については、分析の試行結果に照らし、必要であれば日本語の書誌情報の実態に合わせたものに改良する。各種指標の算出については、改良した分析手法により、インパクトファクター等を算出する。分析結果のとりまとめについては、分析結果を考察し、報告書にまとめる。データベースの公開については、作成したデータベースの仕様を合わせて公開することで、ボランティアによる入力で継続して情報が蓄積されるようになれば、それにより毎年新たな分析が行えるようなる。そのように関係学会に働きかけたいと考えている。次年度の直接経費1,100,000円と本年度の次年度使用額700,000円の合計1,800,000円の研究費については、費目別内訳を物品費50,000円、旅費200,000円、人件費・謝金650,000円、その他900,000円に変更する。次年度使用額が生じた理由は、平成23年8月に研究活動に支障をきたす重傷を右脚に負い、2ヶ月以上研究活動が遅滞したことによる。そのため、データ入力に関する人件費・謝金とその他の経費(入力委託費)が使用できなかった。また、長距離の移動に支障が出たため、本年度後半における旅費についても使用ができなかった。次年度の研究費の費目別内訳の明細については、次のように計画している。物品費50,000円の内訳は、データ印刷用のプリンタトナー40,000円、プリンタ用紙10,000円とする。旅費200,000円の内訳は、国内旅費として、調査・研究旅費(内訳:2回)100,000円、成果発表旅費(内訳:2回)100,000円とする。人件費・謝金650,000円の内訳は、データ作成補助(内訳:2人×5月)500,000円、専門的知識の提供(内訳:2人×1回)100,000円、資料提供閲覧50,000円とする。その他900,000円の内訳は、データ入力委託費800,000円、研究成果投稿料100,000円とする。
瀬戸内海の地域社会と神社に関する建築史的研究

主要な調査は厳島神社及び宮島の門前町の調査とし、比較対象として愛媛県大三島の大山祇神社とその周辺を調査した。近世においては厳島神社周辺には門前町が発達し、非常に栄えていた。その様子は、いくつかの厳島図屏風によって具体的に知ることができる。厳島図屏風の検討を通じて、建築的な描写から信頼性が高いのは、松本山雪筆の厳島図屏風(東京国立博物館蔵)で、17世紀の作である。町は神社の東側に発達し、町屋ほ平入、板葺でウダツをもつ町屋形式である。厳島においては社殿、町の構成、寺院、社家の居住地と屋敷がいずれも江戸時代の形態をよく残し、町の地割に関しても中世末期の地割が残る可能性が高い。一方、大三島は中世から三島水軍の拠点として栄え、門前町も形成されている。しかし、中心社殿は中世の物が残っているが、その他は厳島のように江戸時代以前の景観を残していない。まず町並みは近代以降の建物がほとんどである。社家、社僧の居住地は伝承があるのみで、実体としてはなくなっている。この差異の生じた原因としては、江戸時代に厳島は大三島よりも庶民の観光の地として発達したことが大きく関係していると考えられる。今後は、このような庶民信仰の観光地として発達する要因は神社の性格と関係があるのか。大三島の社僧と厳島の神官、社僧は異なる性格のものなのか。厳島神社と大山祇神社の本殿形態は大きく異なるが、その原因は何か。厳島神社の建築史的研究は多いが、大山祇神社の研究はほとんど行われておらず、このような地方における大型本殿の研究を、社会のあり方などと関連させて深化させる必要があることが分かった。本年度は広島県の厳島神社の建築と門前町に関する基礎資料を収集した。厳島神社は、瀬戸内海の要衝に位置する古い神社で、平清盛によって現在の社殿の概形が形作られたと推定される。古代においては、神社の所在する宮島は神聖視され、島内に人が住むことはなかったと言われる。しかし、一遍上人絵伝の厳島神社の情景では、神社の西側、東側に民家と思われる屋根が描かれている。これらが全て特殊な神官や僧の住宅とも考えられないので、遅くとも鎌倉時代には厳島に俗人が住んでいたと考えられる。厳島図屏風は、17世紀からその例が知られる名所図屏風のひとつで、松島、和歌ノ浦などの名所と一双のものとして製作される場合が多いが、なかには厳島だけで一双をなすものもある。いくつかある厳島図屏風の検討を通じて、建築的な描写から信頼性が高いと考えられるのは、松本山雪筆の厳島図屏風(東京国立博物館蔵)である。松本山雪は、生年は不詳であるが延宝4年(1676)に没したことが知られているから、屏風の景観は17世紀のものであることが確かである。この屏風の絵によると、町は神社の東側に発達している。町屋は平入、板葺でウダツをもつ町屋形式である。また通常の商家の地域のはずれには、娼家の地域があり、遊廓が形成されていた様子も描かれている。次年度は、史料がふえる近代以後、また現在の景観と比較することにより、門前町の変化を調査する。そのような作業を通じて、神社と地域との関係を考察する。
妊娠高血圧症候群の病態解明および発症予防についての研究

妊娠高血圧症候群(PIH)の病態形成には胎盤循環不全による絨毛の低酸素、酸化ストレスが関与する。低酸素負荷、酸化ストレスを受けた妊娠初期の絨毛細胞は、FLT1やENGなどの抗血管増殖因子の産生を増やし、それが絨毛間腔に分泌され、母体循環中で増加することが母体血管内皮障害の原因となり、PIHの臨床症状の発現につながると考えられている。そこで、まず、我々は、妊娠11週に絨毛染色体検査を行った症例で、その後にPIHを発症する症例の絨毛細胞と正常に経過する絨毛細胞で遺伝子発現量に差はないかを検討した。結果は、妊娠11週の段階で正常妊娠例に比べてFLT1、endoglin、VEGF、TGF-β1の遺伝子発現量が有意に上昇していた。一方、PlGF、heme oxygenase-1 (HO-1)、superoxide dismutase (SOD)の遺伝子発現量は有意に低下しており、胎盤形成期の妊娠11週にその後にPIHを発症する症例の胎盤にすでにその病態が形成されていることを確認した。次に、我々は、母体血を用いて胎盤の機能的変化を評価する方法を開発しているが、その方法を用いた妊娠高血圧症候群の発症予知の可能性について検討を行った。最初に、妊娠15-20週の臨床症状がない妊婦から末梢血を採取し(n=683)、その後にPIHを発症した症例(n=62)としなかった症例で、母体血中cell-free RNA、cellular RNAから血管増殖因子関連遺伝子であるFLT1、ENG、TGF-β1、PlGFなどの遺伝子発現量を定量し、発症予知の可能性を検討した。その結果、cell-free RNAでは7種類の遺伝子発現量の組み合わせで妊娠高血圧症候群の84%が、疑陽性率5%で予知できることが分かった。さらに、cellular RNAにおいてもほぼ同等な結果を得た。そこで、絨毛で変化を認めた妊娠11週頃の母体血でも同様な検討が可能かを検討した。その結果、FLT1、ENG、TGF-β1発現はコントロールに比較し高値、PlGF、placenta specific-13がコントロールと比較し低値と、有意な変化を示した。さらに、PIH発症予知についてROCを描いて検討した結果、AUC(SD)は、FLT1で0.872(0.064)、ENGで0.966 (0.019)と抗血管増殖因子が特に優れた発症予知マーカーであり、さらに、それらの組み合わせで、5%疑陽性率水準で72.3%のPIH発症予知が可能なことが分かった。これらのことから、母体血中RNAを分析することで、いままで"Black Box"であった胎盤の機能的な変化がreal-timeにモニターできることを示した。また、本法は妊娠高血圧症候群やその他の妊娠合併症の病態形成メカニズムの研究にも応用できることが示された。

また、本法は妊娠高血圧症候群やその他の妊娠合併症の病態形成メカニズムの研究にも応用できることが示された。母体血漿中には、胎盤由来のRNAが循環しており、胎盤機能評価への臨床応用が期待されている。そこで、妊娠高血圧症候群(PE)を対象に、胎盤の病態変化を評価する遺伝子マーカーを見出し、PEの発症予知への応用の可能性を検討した。倫理委員会の承認を得て、PEを発症した妊婦(n=43)とコントロール妊婦(n=41)から採血した。PE患者血中で蛋白濃度が増加すると報告されているVEGF,VEGFR1,endoglin,PLAC1,selectin P,PAI-1,tPA,CRHの遺伝子を標的に、RT-PCR法で発現量を測定した。さらに、妊娠中期の臨床症状がない時期の血液を用い(n=372)、その後PEを発症した症例としなかった症例で、これらの発現量を比較し、発症予知の可能性を検討した。PE患者血漿中の上記8種類の遺伝子発現量は、全て有意に高値を示し(p<0.001)、その発現量は、分娩後に急減した。各発現量は、収縮・拡張期血圧、蛋白尿の重症度と有意に相関し、8種類の中では、PAI-1、tPAが、尿蛋白量と最も強く相関した。つぎに、妊娠中期血漿中でそれらの発現量を検討したところ、CRHを除く7遺伝子の発現量がその後にPEを発症した群で有意に高値を示した(p<0.001)。ROCカーブを用いた検討で、7種類の中ではVEGFR1、次いでEndoglinが最もPE発症の予知率が高く、7種類を組み合わせることで予知率が更に高まり、5%の偽陽性率で、PEの84%が予知できた。妊娠中期の母体血漿中RNAを定量することで、胎盤の機能的な変化を無侵襲に評価できることを初めて示した。妊娠中期に、PEの84%の発症予知が可能という成績は、従来の報告に比し優れており、本法の有用性を示す結果である。また、妊娠中期に、その後のPE発症とVEGFR1が最も強く関連していたことはVEGFR1の病態への関与の強さを示している。妊娠高血圧症候群(PIH)の病態形成には胎盤循環不全による絨毛の低酸素、酸化ストレスが関与する。絨毛における低酸素環境や酸化ストレスに伴い、絨毛は抗血管増殖因子を多量に産生し、それが母体の血管内皮障害の原因となり、高血圧・蛋白尿の臨床症状をひき起こすと考えられる。我々は、母体の血液中を循環する絨毛細胞における遺伝子発現の定量で胎盤の機能的な変化の評価法を開発してきているが、それを応用したPIHの発症予知・予防の可能性を検討した。妊娠15週から20週の臨床症状がない妊婦から末梢血を採取し(n=683)、その後に妊娠高血圧症候群を発症した症例(n=62)としなかった症例で、抗酸化因子、血管増殖因子関連因子の遺伝子発現量を定量し、発症予知の可能性を検討した。母体血細胞成分由来のVEGF receptor 1 (FLT1)、ENG、P-selectin、PLAC1発現は妊娠高血圧症候群をその後に発症した群で高値を示し、逆に、P1GFとHO-1は低値を示した。TGF-β1、VEGF、SODには有意な変化は見られなかった。ROC curveを用いて妊娠高血圧症候群の発症予知の可能性について解析したところ、ENGが、次いで、FLT1が特に優れた妊娠高血圧症候群の予知マーカーであることが分かった。
極超音速飛行体の衝撃波干渉空力加熱に及ぼす高温化学反応の影響に関する研究

本研究の目的は、極超音速で飛行する飛行体の各部に生じる衝撃波干渉による空力加熱現象について、高温化学反応がこれらの現象に及ぼす影響について研究することであった。本研究で得られた成果は下記の通りである。1)高温効果として、まず振動エネルギと並進エネルギのエネルギ移動が果たす役割について調べた。高温効果としては、内部エネルギに振動エネルギを考慮した。温度モデルとしては振動平衡を仮定した。このモデルを用いて、衝撃波干渉空力加熱現象の数値計算を行い、振動エネルギを考慮した場合と考慮しない場合の効果について比較検討した。その結果、振動エネルギを考慮することにより衝撃波に誘起される非定常空力加熱量が大幅に増加し、高温環境下における振動エネルギを考慮しなければ衝撃波干渉空力加熱現象を正確に解くことができず、空力加熱量を正確に見積もることができないことが明らかとなった。2)高温効果として、さらに解離反応を考慮した。まず、酸素ガス解離反応の場合、衝撃波の反射パターンが、解離反応を考慮することによって、初めて実験結果とよい一致を得ることができること、完全触媒性の壁においては壁面への空力加熱量がはるかに大きく、(全空力加熱量=空気力学的空力加熱量+化学反応による付加エネルギ)については、化学反応による付加エネルギが空気力学的空力加熱量よりまさることがあることが明らかとなった。さらに、空気(酸素ガス・窒素ガス)解離反応を考慮したモデルに拡張し、実験結果と比較した。その結果、空気の場合には窒素分子と酸素分子では解離する温度が異なり、かつ解離温度が低い酸素分子の方が窒素分子にくらべ約4分の1しかないこと、等の影響により比較的低い温度では、解離反応の空力加熱量への影響はあまりないことが明らかとなった。また、窒素分子も解離する比較的高い温度では解離反応の空力加熱量に及ぼす影響は大きいことが明らかとなった。以上のことより、本研究により高温環境下における衝撃波に誘起された非定常空力加熱現象における高温効果(振動エネルギの効果、酸素ガス解離反応、空気(酸素ガス・窒素ガス)解離反応)に関する新しい知見が得られ、本研究の当初の研究目的を達成することができた。近年有翼飛翔体やスペースプレーンの開発が盛んになっているが、その開発においては、超音速流及び極超音速流における衝撃波を伴う種々の流れにおける諸問題を解決する必要がある。特に、高速で飛行する物体に衝撃波が入射した場合、物体表面に高い圧力上昇と空力加熱が生じることが知られており、さらにこの衝撃波が物体に非定常に入射する際にも、非定常な圧力上昇と非定常空力加熱が生じることが著者らの研究においても明らかになってきている。本年度はこのような研究の背景をふまえて衝撃波が斜面に入射して高い空力加熱を引き起こす現象において、高温効果を調べた。具体的には、高温効果として気体分子のエネルギモードとして並進・回転に加えて、振動モードを考慮し、並進・回転モードと振動モード間でのエネルギ交換がどのように起こるかを調べた。計算は、Thin-Layer Navier-Stokes方程式を用いて様々な計算条件の元で数値流体力学的に解いた。

その結果、この衝撃波誘起非定常空力加熱現象が高温気体中で生じた場合に、振動エネルギ(振動平衡)を考慮した場合とそれを考慮しなかった場合について計算を行ったところ、以下のような知見を得た。1)振動エネルギを考慮したものと考慮しないものとを比べると、衝撃波のパターン、表面圧力分布、表面熱流束分布に大きな違いがあることが分かった。2)振動エネルギを考慮しないと壁面での熱流束が過小評価されることが明らかとなり、両者の顕著な違いが明かとなり、衝撃波反射過程における非定常空力加熱現象におよぼす高温効果を明らかにした。なお、本研究の成果は国内の学術講演会や国際学会等で発表した。今年度は、昨年度に達成した振動エネルギを考慮する高温効果に加えて、解離反応を含む高温効果に発展させた。昨年度の研究では、気体分子の振動エネルギは励起されるが、解離までには至らない程度の高温環境下での解析であった。その研究成果をふまえて、さらに高い高温環境下での高温効果(解離反応)について研究を進めた。そこで、昨年度に開発した数値スキームを解離反応を含む流れを解析するスキームに発展させた。また、昨年度に開発した数値スキームは2次元薄層近似Navier-Stokes方程式に基づいていたが、解析コードの開発にあたってはそれを発展させ2次元完全Navier-Stokes方程式について行った。この場合、強い衝撃波で気体分子は一旦解離するが、その解離気体が壁面及び壁面近傍で再結晶反応を生じることがあるために、壁面では通常よりはるかに高い空力加熱が予想される。つまり、(全空力加熱量=空気力学的空力加熱量+化学反応による付加エネルギ)であることが予想され、その効果がどのように大きいかを評価することが重要なポイントである。具体的には、はじめに酸素分子の解離反応についての数値スキームを開発し、実験結果と比較した。その結果、衝撃波の反射パターンが、酸素分子の解離反応を考慮することによって、初めて実験結果とよい一致を得ることができること。また、壁の触媒性について完全触媒性と完全非触媒性の二つの条件で計算を行った結果、完全触媒性の壁の方が壁面への空力加熱量がはるかに大きく、(全空力加熱量=空気力学的空力加熱量+化学反応による付加エネルギ)については、化学反応による付加エネルギが空気力学的空力加熱量よりまさることがあることが明らかとなった。さらに、この数値スキームを空気(酸素分子・窒素分子)の解離反応を考慮したモデルに拡張し、実験結果と比較した。その結果、空気の場合には窒素分子と酸素分子では解離する温度が異なり、かつ解離温度が低い酸素分子の方が窒素分子にくらべ約4分の1しかないこと、等の影響により比較的低い温度では、解離反応の空力加熱量への影響はあまりないことが明らかとなった。また、窒素分子も解離する比較的高い温度では解離反応の空力加熱量に及ぼす影響は大きいことが明らかとなった。以上の2年間にわたる本研究により、高温環境下における衝撃波に誘起された非定常空力加熱現象における高温効果(振動エネルギの効果、酸素解離反応、空気(酸素分子・窒素分子)の解離反応)に関する新しい知見が得られ、本研究の当初の研究目的を達成することができた。
白金族三元触媒における金属・金属酸化物接合効果の統合理論

自動車排ガス浄化触媒(三元触媒)は、大気汚染を防止するために現代社会にとって必要不可欠な高機能物質であるとともに、貴金属ナノクラスター(触媒)と固体酸化物(担体)を接合したナノ・ミクロ複合系として、表面科学およびナノ科学の興味深い対象でもある。本研究では、貴金属クラスターを金属酸化物表面に載せた担持模型に対して電子状態計算を実施し、金属と酸化物の相互作用が三元触媒の構造・電子状態・反応機構に与える様々な影響を統一的に説明することを目的としている。2018年度では、サイズ効果と担体効果の複合作用をテーマに研究を展開した。具体的には、セリアとジルコニアの(111)面に白金族4量体や白金族10量体を担持した模型に対してGGA-PBEレベルの平面波基底密度汎関数計算を実施し、以下の知見を得た。まず、ジルコニアでは表面格子酸素の塩基性のため、担体から白金族クラスターへの電子供与が見られた。これは白金族クラスターからNOへの電子供与を促進し、NO解離を容易にする。対してセリアでは白金族から担体へ電子が供与されて、一部のCeの4f軌道に局在するが、この電子はNO吸着や解離のために使用されていなかった。そのため、セリアよりもジルコニアに担持した白金族クラスターが、より高いNO解離活性を示した。これは、実験で測定された白金族三元触媒のNO解離活性の傾向と一致しており、実際、NO解離遷移状態のエネルギーが、NO転化率50%到達温度と概ね相関することを確認した。サイズ効果については、PdやRhのサイズ依存性が類似しているため、クラスターサイズによらず一定の担体依存性が見られることがわかった。これらの結果は、比較的単純なモデルを用いた電子状態計算によっても実験の傾向を再現できることを示唆しており、触媒の理論研究を進めるための礎となる重要な結果である。2018年度の研究により、比較的小さな触媒モデルに対する密度汎関数法レベルの量子化学計算によっても、実際に実験で測定された触媒活性の傾向をある程度再現できることがわかった。また、三元触媒における担体効果は、「塩基性」や「電子供与」など化学の基礎概念によってある程度説明できることが確認できた。テクニカルな面では、貴金属を担持したセリア系において3価Ceサイトの分布によるエネルギーの違いがみられており、ジルコニア担持系との比較が難しくなる問題があったが、慎重に電子状態を収束させることにより、分布依存性は定性的には無視できることを確認した。これらは、今後の研究を進めるための礎となる重要な成果であり、本研究課題は順調に進展しているということができる。2018年度に実施した担持白金族4量体および10量体に対する密度汎関数計算により、NO解離活性がクラスターサイズにどのように依存するのか傾向が見えてきた。2019年度以降はまず、この予想が正しいかどうか検証するため、20原子程度の比較的大きなクラスターを担持したモデルについて密度汎関数計算を実施し、金属・担体間の電子授受の様子や、NO解離活性を調べる。また、クラスター上部と接合界面近辺でのNO解離活性の違いを調べて、担体効果がどの程度の範囲に及ぶのか明らかにする。さらに、(100)や(111)ファセットなど、活性点微細構造の違いによる活性の変化を調べる。これらの計算から得られた知見をもとに、白金族三元触媒における担体効果・サイズ効果・構造依存性を最適化するための指針を提示する。

2018年度の研究により、比較的小さな触媒モデルに対する密度汎関数法レベルの量子化学計算によっても、実際に実験で測定された触媒活性の傾向をある程度再現できることがわかった。また、三元触媒における担体効果は、「塩基性」や「電子供与」など化学の基礎概念によってある程度説明できることが確認できた。テクニカルな面では、貴金属を担持したセリア系において3価Ceサイトの分布によるエネルギーの違いがみられており、ジルコニア担持系との比較が難しくなる問題があったが、慎重に電子状態を収束させることにより、分布依存性は定性的には無視できることを確認した。これらは、今後の研究を進めるための礎となる重要な成果であり、本研究課題は順調に進展しているということができる。2018年度に実施した担持白金族4量体および10量体に対する密度汎関数計算により、NO解離活性がクラスターサイズにどのように依存するのか傾向が見えてきた。2019年度以降はまず、この予想が正しいかどうか検証するため、20原子程度の比較的大きなクラスターを担持したモデルについて密度汎関数計算を実施し、金属・担体間の電子授受の様子や、NO解離活性を調べる。また、クラスター上部と接合界面近辺でのNO解離活性の違いを調べて、担体効果がどの程度の範囲に及ぶのか明らかにする。さらに、(100)や(111)ファセットなど、活性点微細構造の違いによる活性の変化を調べる。これらの計算から得られた知見をもとに、白金族三元触媒における担体効果・サイズ効果・構造依存性を最適化するための指針を提示する。2018年度における主な支出として、外部の大型計算機利用にかかる利用負担金を予定していたが、研究室内の計算機演算力に予想以上の余力があり、外部の計算機を利用することなく本研究を遂行できた。そのため利用負担金が発生せず、助成金に未使用分が生じた。2019年度については、九州大学情報基盤研究開発センターの研究用計算機システムを既に利用開始しており、そのための利用負担金に未使用分を充当する。
噴流の撹乱(乱れ)増幅に関する研究

噴流の攪乱(乱れ)成分を増加させ、噴流自身あるいは噴流と周囲流体との混合・拡散を促進させることは、例えば、衝突噴流の伝熱特性の改善、異種あるいは温度の異なる流体の効率的な混合、燃焼バーナーにおける燃焼効率の改善、化学反応の促進、温排水の効率的な拡散、などを実現する上で非常に重要である.また、水面に衝突する水噴流(プランジングジェット)による水中への気泡の巻き込みについても、水噴流表面の攪乱が大きく影響する.本研究では、噴流の攪乱成分を増加させる手法として共鳴噴流、環状噴流の同軸円形噴流による制御、および攪乱増幅素子を用いた円形乱流噴流(攪乱増幅噴流)について、その流動特性を熱線流速計による平均および乱流速度成分の測定などから明らかにした.また、プランジングジェットについて水噴流表面の攪乱と巻き込み空気量との関係を明らかにした.それらの主な結果は、以下のようである.1.共鳴噴流について:(1)オリフィスから噴出噴流に比べ、乱れ強さ、噴流の広がりおよび中心線流速の減衰が大きい.(2)共鳴室の容積および噴流速度の増加とともに共鳴卓越周波数は増加する.(3)共鳴室の容積を変化させることにより、卓越周波数、速度・乱れ分布、噴流の広がり、などの流動特性を制御できる.2.プランジングジェットについて(攪乱増幅素子使用):(1)水面に衝突する水噴流の流動様式(気泡噴流)は、大きく3つに分類される.(2)水噴流の表面形状が大きく乱れるパイプノズルの場合、巻き込み空気量が増大しエアレーションが効果的に行われる.(3)攪乱素子の使用により、水噴流の表面形状がさらに大きく乱され、前記(2)の場合よりさらに巻き込み空気量が増大し、エアレーションが効果的に行われる.3.環状噴流の同軸円形噴流による制御について:(1)円形ノズルから噴出される噴流に比べ、ノズル出口近傍での乱れ強さがかなり増幅される.(2)環状噴流の流動特性(速度、乱れ特性)が、同軸円形噴流の使用により効果的に制御できる.などの結論を得た.上記のように、噴流の攪乱(乱れ)は噴流の流動特性(噴流の広がり、中心線流速の減衰、など)に大きく影響すること、またそれを比較的簡単な手法により増幅させ制御できることが知れ、その特性の詳細が明らかにされた.噴流の攪乱(乱れ)成分を増加させ、噴流自身あるいは噴流と周囲流体との混合・拡散を促進させることは、例えば、衝突噴流の伝熱特性の改善、異種あるいは温度の異なる流体の効率的な混合、燃焼バーナーにおける燃焼効率の改善、化学反応の促進、温排水の効率的な拡散、などを実現する上で非常に重要である.また、水面に衝突する水噴流(プランジングジェット)による水中への気泡の巻き込みについても、水噴流表面の攪乱が大きく影響する.本研究では、噴流の攪乱成分を増加させる手法として共鳴噴流、環状噴流の同軸円形噴流による制御、および攪乱増幅素子を用いた円形乱流噴流(攪乱増幅噴流)について、その流動特性を熱線流速計による平均および乱流速度成分の測定などから明らかにした.また、プランジングジェットについて水噴流表面の攪乱と巻き込み空気量との関係を明らかにした.それらの主な結果は、以下のようである.1.共鳴噴流について:(1)オリフィスから噴出噴流に比べ、乱れ強さ、噴流の広がりおよび中心線流速の減衰が大きい.(2)共鳴室の容積および噴流速度の増加とともに共鳴卓越周波数は増加する.(3)共鳴室の容積を変化させることにより、卓越周波数、速度・乱れ分布、噴流の広がり、などの流動特性を制御できる.2.プランジングジェットについて(攪乱増幅素子使用):(1)水面に衝突する水噴流の流動様式(気泡噴流)は、大きく3つに分類される.(2)水噴流の表面形状が大きく乱れるパイプノズルの場合、巻き込み空気量が増大しエアレーションが効果的に行われる.(3)攪乱素子の使用により、水噴流の表面形状がさらに大きく乱され、前記(2)の場合よりさらに巻き込み空気量が増大し、エアレーションが効果的に行われる.3.環状噴流の同軸円形噴流による制御について:(1)円形ノズルから噴出される噴流に比べ、ノズル出口近傍での乱れ強さがかなり増幅される.(2)環状噴流の流動特性(速度、乱れ特性)が、同軸円形噴流の使用により効果的に制御できる.などの結論を得た.上記のように、噴流の攪乱(乱れ)は噴流の流動特性(噴流の広がり、中心線流速の減衰、など)に大きく影響すること、またそれを比較的簡単な手法により増幅させ制御できることが知れ、その特性の詳細が明らかにされた.噴流の撹乱(乱れ)成分を増加させ、噴流と周囲流体との混合を促進させることは、例えば、衝突噴流の伝熱特性の改善、異種あるいは温度の異なる流体の効率的な混合、燃焼バーナーにおける燃焼効率の改善、化学反応の促進、温排水の効率的な拡散、などを実現する上で非常に重要である。本研究では、噴流の撹乱成分を増加させる手法として共鳴噴流および撹乱素子を用いた円形噴流(撹乱増幅噴流)についてその流動特性を熱線流速計による平均および乱流速度成分の測定から明らかにした。また、衝突噴流の伝熱特性についても検討した。

その結果、1.共鳴噴流については、(1)オリフィスから噴出する噴流に比べ、乱れ強さ、噴流の広がり及び中心線流速の減衰が大きい。(2)共鳴室の容積及び噴流速度の増加とともに卓越周波数は増加する。(3)共鳴室の容積を変化させることにより、卓越周波数、速度・乱れ分布、噴流の広がりなどの流動特性を制御できる。2.撹乱増幅噴流については、(1)円形ノズルから噴出噴流に比べ、ノズル出口近傍で乱れ強さが増加する。(2)撹乱増幅衝突噴流の伝熱特性は、円形衝突噴流のそれに比べ改善、向上される。(3)撹乱素子の使用により、円形噴流の乱れ強さなどの流動特性を制御できる。などの結論を得た.上記のように、噴流の撹乱(乱れ)を比較的簡単な手法により増幅させ得ることが知れ、その特性の詳細がかなり明らかにされた。噴流の攪乱(乱れ)成分を増加させ、噴流自身あるいは噴流と周囲流体との混合・拡散を促進させることは、例えば、衝突噴流の伝熱特性の改善、異種あるいは温度の異なる流体の効率的な混合、燃焼バーナーにおける燃焼効率の改善、化学反応の促進、温排水の効率的な拡散、などを実現する上で非常に重要である.また、水面に衝突する水噴流(プランジングジェット)による水中への気泡の巻き込みについても、水噴流表面の攪乱が大きく影響する.本研究では、噴流の攪乱成分を増加させる手法として共鳴噴流、環状噴流の同軸円形噴流による制御、および攪乱増幅素子を用いた円形乱流噴流(攪乱増幅噴流)について、その流動特性を熱線流速計による平均および乱流速度成分の測定などから明らかにした.また、プランジングジェットについて水噴流表面の攪乱と巻き込み空気量との関係を明らかにした.それらの主な結果は、以下のようである.1.共鳴噴流について:(1)オリフィスから噴出噴流に比べ、乱れ強さ、噴流の広がりおよび中心線流速の減衰が大きい.(2)共鳴室の容積および噴流速度の増加とともに共鳴卓越周波数は増加する.(3)共鳴室の容積を変化させることにより、卓越周波数、速度・乱れ分布、噴流の広がり、などの流動特性を制御できる.2.プランジングジェットについて(攪乱増幅素子使用):(1)水面に衝突する水噴流の流動様式(気泡噴流)は、大きく3つに分類される.(2)水噴流の表面形状が大きく乱れるパイプノズルの場合、巻き込み空気量が増大しエアレーションが効果的に行われる.(3)攪乱素子の使用により、水噴流の表面形状がさらに大きく乱され、前記(2)の場合よりさらに巻き込み空気量が増大し、エアレーションが効果的に行われる.3.環状噴流の同軸円形噴流による制御について:(1)円形ノズルから噴出される噴流に比べ、ノズル出口近傍での乱れ強さがかなり増幅される.(2)環状噴流の流動特性(速度、乱れ特性)が、同軸円形噴流の使用により効果的に制御できる.などの結論を得た.上記のように、噴流の攪乱(乱れ)は噴流の流動特性(噴流の広がり、中心線流速の減衰、など)に大きく影響すること、またそれを比較的簡単な手法により増幅させ制御できることが知れ、その特性の詳細が明らかにされた.
遺伝性高血圧症における腎α_2受容体の研究=生理・生化・分子生物学的手法を用いて=

1.α_2受容体遺伝子の研究(1)遺伝性高血圧ratにおけるα_2受容体遺伝子RFLPの証明とその血圧との関係の検討(1)Dahl saltsensitive rat(S rat)とsaltーresistant rat(R rat)でのRFLP.両ratの肝より抽出したgenomic DNAを用い、Msp I endonuclease消化後にα_2ーC_4probeとhybridizationするとS ratで3.0Kb、R ratで2.8KbのRFLPを認めた。S ratとR ratを交配し得られたF_1ratを兄妹交配し得た、F_2世代rat215匹の遺伝子型はSS型が予想の65%少なくメンデルの第一法則に従わなかった。さらにこの理由を明らかにするためF_1ratとSまたはR ratとのbackcrossを行なった結果、各グル-プ間のrat数に差はなく、上記のF_2世代の分布異常にはgene recombinationの関与が考えられた。(2)SHRとWKY間のRFLP。共同研究者のPettingerらは、SHRとWKY間にα_2受容遺子子のRFLPを認め、このRFLPがF_2世代のratの血圧とcosegregateすることを証明、さらにSHR α_2受容体遺伝子の5'上流promotor域にpoint mutationが存在する可能性を示唆した。(2)ヒトのおけるα_2受容体RFLPの証明とその血圧との関係の検討Pettingerらは。米国人においてα_2受容体遺伝子のRFLPを証明した(J.HT in press)。我々は同様のrestriction enzymeを用い検討した結果、日本人にもα_2受容体遺伝子のRFLPが存在することをすでに確認した。現在50名以上の患者のDNAを用いて本態性高血圧症の有無によってその分布に差がでるかどうかを検討中である。(3)α_2受容体サブタイプの遺伝子レベルからの検討=培養細胞を用いて=α_2受容体の遺伝子はヒト染色体、2、4、10番に由来する、少なくとも3種が存在する。一方薬理学的には同受容体は少なくとも3種(ABC)に分類されている。今回α_2A受容体を持つHT29細胞、α_2B受容体を持つNG108ー15細胞、およびα_2C受容体が存在するOK細胞を用いNorthern blot法とRibonuclease protection法を使い遺伝子分類と薬理学的分類との関係を検討した。OK、NG、HT細胞mRNAとα_2ーC_4probeをhybridizeすると4.2、4.0、4.4Kbのbandを認めた。α_2ーC_<10> probeとではHT各細胞でのみ4.4Kbと3.9Kbのbandを認めた。α_2ーC_2 probeとは各細胞mRNAのbandを認めなかった。Ribonuclease protection法の結果α_2ーC_4はOKとNG細胞で、α_2ーC_<10>はHT細胞でbandを形成した。α_2ーC_2はbandを形成しなかった。以上よりα_2ーC_4 geneはα_2Bに関係し、OKとNG細胞で、転写される。一方α_2ーC_<10> geneはα_2Aに関係し、HT29細胞に転写されることが明らかになった。2.ラット培養集合尿細管細胞におけるα_2受容体ーcAMP系の証明腎尿細管でα_2受容体は、他ホルモン受容体と競合し、水・電解質輸送に重要な役割を持つことが最近注目されてきている。尿細管は、多種類の上皮細胞から成り、今まで単一尿細管上皮細胞においてα受容体特性を調べることは不可能であった。研究分担者の安田らは培養rat深部髄質集合管上皮細胞を用い、^3Hーrauwolsine使用によるα受容体解析とNorthern Blot法による同受容体の解析、さらに細胞内サイクリックAMP産生を介するα受容体のVasopressin受容体との勇互作用を研究した。これらの方法で、集合管上皮細胞にα受容体サブタイプのα_2、さらにそのサブタイプのα_<2B>受容体を同定し、この受容体がasopressinの細胞内情報伝達系に拮抗することを世界に先駆けて発表した。

共同研究者のPettingerらは、SHRとWKY間にα_2受容遺子子のRFLPを認め、このRFLPがF_2世代のratの血圧とcosegregateすることを証明、さらにSHR α_2受容体遺伝子の5'上流promotor域にpoint mutationが存在する可能性を示唆した。(2)ヒトのおけるα_2受容体RFLPの証明とその血圧との関係の検討Pettingerらは。米国人においてα_2受容体遺伝子のRFLPを証明した(J.HT in press)。我々は同様のrestriction enzymeを用い検討した結果、日本人にもα_2受容体遺伝子のRFLPが存在することをすでに確認した。現在50名以上の患者のDNAを用いて本態性高血圧症の有無によってその分布に差がでるかどうかを検討中である。(3)α_2受容体サブタイプの遺伝子レベルからの検討=培養細胞を用いて=α_2受容体の遺伝子はヒト染色体、2、4、10番に由来する、少なくとも3種が存在する。一方薬理学的には同受容体は少なくとも3種(ABC)に分類されている。今回α_2A受容体を持つHT29細胞、α_2B受容体を持つNG108ー15細胞、およびα_2C受容体が存在するOK細胞を用いNorthern blot法とRibonuclease protection法を使い遺伝子分類と薬理学的分類との関係を検討した。OK、NG、HT細胞mRNAとα_2ーC_4probeをhybridizeすると4.2、4.0、4.4Kbのbandを認めた。α_2ーC_<10> probeとではHT各細胞でのみ4.4Kbと3.9Kbのbandを認めた。α_2ーC_2 probeとは各細胞mRNAのbandを認めなかった。Ribonuclease protection法の結果α_2ーC_4はOKとNG細胞で、α_2ーC_<10>はHT細胞でbandを形成した。α_2ーC_2はbandを形成しなかった。以上よりα_2ーC_4 geneはα_2Bに関係し、OKとNG細胞で、転写される。一方α_2ーC_<10> geneはα_2Aに関係し、HT29細胞に転写されることが明らかになった。2.ラット培養集合尿細管細胞におけるα_2受容体ーcAMP系の証明腎尿細管でα_2受容体は、他ホルモン受容体と競合し、水・電解質輸送に重要な役割を持つことが最近注目されてきている。尿細管は、多種類の上皮細胞から成り、今まで単一尿細管上皮細胞においてα受容体特性を調べることは不可能であった。研究分担者の安田らは培養rat深部髄質集合管上皮細胞を用い、^3Hーrauwolsine使用によるα受容体解析とNorthern Blot法による同受容体の解析、さらに細胞内サイクリックAMP産生を介するα受容体のVasopressin受容体との勇互作用を研究した。これらの方法で、集合管上皮細胞にα受容体サブタイプのα_2、さらにそのサブタイプのα_<2B>受容体を同定し、この受容体がasopressinの細胞内情報伝達系に拮抗することを世界に先駆けて発表した。(1)a_2受容体遺伝子の研究(1)遺伝子性高血圧ratであるDahl S ratおよびSHRで各々のcontrol ratに比較し、制限酵素断片多型性(RELP)の存在が明らかとなった。SHRではこのRFLPが血圧と関係する可能性が示唆された。
心臓周囲への脂肪組織移植による冠動脈疾患に対する新規治療法の開発

開胸手術中に得られたサンプルを解析することで、冠動脈疾患患者において心臓周囲脂肪組織に慢性炎症が生じていることを明らかにした。次にマウス大腿動脈のワイヤー傷害モデルにおいて、血管周囲脂肪組織を置換することで病変形成が抑制されることを明らかにした。このような基礎的な研究を基盤として、炎症に富む心臓周囲脂肪を炎症の少ない皮下脂肪によって置換する革新的バイパス技術の開発を、ブタモデルを用いて開始した。冠動脈疾患患者の冠動脈周囲に豊富に存在する炎症性脂肪組織を炎症の少なし皮下脂肪組織によって置換することによって動脈硬化を治療するという革新的血管保護療法の開発を目的とした。その戦略の科学的裏づけをするために、まず、冠動脈疾患をおこしてしまった患者における心臓周囲脂肪組織の性状を明らかにした。ヒト冠動脈周囲脂肪組織を採取すると、冠動脈疾患者(CAD群)では非冠動脈疾患患者(Non-CAD群)に比して、IL-1β・IL-6・TNFαなどのサイトカインの発現が有意に増強していた。CD68陽性マクロファージは、CAD群のEATにおいて有意に増加していた。また、TLRS,MyD88,NLRP3といった病原体センサーの発現が亢進していた。M1マクロファージとM2マクロファージの相対比はCAD群のEATにおいて増加しており、冠動脈病変の重症度スコアと有意な正の相関が認められた。冠動脈病変のある患者のEATにおいては、マクロファージの浸潤増加しており、その極性が相対的に炎症側にシフトしており、冠動脈疾患の病態に関与していることが明らかとなった。興味深いことには、冠動脈疾患患者においても、内胸動脈周囲脂肪組織では、皮下脂肪と同様に炎症性の変化が亢進していなかった。心臓周囲脂肪組織における慢性炎症が、冠動脈疾患の病態に関与していること、周囲脂肪組織の性状によって内胸動脈が動脈硬化惹起性ストレスから保護されていることが示唆された。次にマウス大腿動脈のワイヤー傷害モデルにおいて、周囲脂肪組織が病原形成に及ぼす影響を検はした。痩せたマウスの皮下脂肪移植では病変形成が抑制され、肥満マウスの内臟脂肪移植では病変形成が促進することがわかった。以上の基礎的な裏付けをもとに、脂肪移植に新規治療法を技術開発をするため、ブタのモデルを用いて脂肪移植技術を併用するバイパス技術の開発を開始した。