hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
光化学反応を用いた脳梗塞モデル動物の作成と排尿障害発症機序の解明

脳梗塞による過活動膀胱の原因として、排尿中枢の存在する脳での尿意の認識に異常がある可能性が示唆されているが、詳細な検討はなされていない。また、脳梗塞による排尿障害モデルとして、中大脳動脈を機械的に閉塞させる手法がとられてきたが、その手技取得には熟練を要す。そこで我々はより簡便で再現性の高い脳梗塞を作成可能なphotothrombosisを使用して排尿障害を確認する手技を確立し、排尿障害発症機序の解明と新たな治療法の開発につなげたい。
特異な構造をもつ環状ポリスルフィド類の合成とその植物生長促進作用の解明

環状ポリスルフィドは天然物中にも見い出され、そのいくつかは、生物活性を示すなど重要な化合物として注目を集めている。これらの環状ポリスルフィドのうちいくつかはこれまで合成されているが、分子内にペンタチエピン環とトリチオール環を併せもつような特異な構造を有する環状ポリスルフィドの合成については申請者らによって開発されたアルコキシ基を持つものの一例が知られているだけである。本研究ではそのような特異な構造を持つ環状ポリスルフィドのより簡便で新規な合成法の開発を検討した。容易に入手できる1,4-ジアルキル-2,3,5,6-テトラブロモベンゼンに独特の反応性を示すことが知られている単体硫黄・液体アンモニアを反応させ通常の反応処理の後申請の液体クロマトグラフ装置(日本分光社製.880PU)を用いて生成物を分離確認したところ分子内にトリチオール環を二つ持つビスベンゾトリチオールとベンタチエピン環とトリチオール環を併せ持つトリチオロベンゾペンタチエピンを収率よく合成することができた。この反応はハロゲン化アルキルの環状ポリスルフィドへの直接変換の初めての例であると共にビスベンゾトリチオールの合成の初めての成功例でもある。X線結晶解析によりこれらの生成物の構造を解析したところビスベンゾトリチオールについては二つのトリチオール環が互いにトランスに配置していること、一方トリチオロベンゾペンタチエピンはその二つのポリスルフィド環が互いにシスに配置していると云うきわめて興味深い結果が得られた。またこれらの環状ポリスルフィド環は液体アンモニア中で相互に変換し得ることさらにナトリウムボロハイドライドにより容易に還元され通常のハロゲン化アルキルによりアルキル化されることなど新しい知見が得られた。これらの化合物はある種のキノコ類に対し成長促進作用を示すことが確認されたがその機構等については現在検討中である。
アジア大陸東縁部列島弧における植物の分布と分化の特異性を探る

本研究は,広域分布する蘚苔類の分布域内における地域集団間分化の有様を,形態・分子マーカーを使って推定すること,具体的には対象種群を西南日本から東・東南アジアにかけて分布する種群から複数の群を選択して解析対象とすることにあり,フロラという全体としての漠然としたまとまりではなく,個別の種群において解析を進めることで,より実証的なデータを着実に積み上げることに力点を置いている.本年度の主な成果としては,西南日本に分布するコモチイトゴケ科のうち,西南日本に分布する稀少種である蘚類ヒロハコモチイトゴケ属,オオタマコモチイトゴケ属,ならびに苔類のジャゴケ属について研究を行い以下の成果を得た.(1)従来広域に隔離分布する1種とされていたヒロハコモチイトゴケが,少なくとも4種から成り立ち,それらは新属Clastobryellinaとしてまとまり,特に日本の屋久島において形態が酷似した2種が同所的に分布すること,(2)日本,中国,台湾のオオタマコモチイトゴケ属を検討したところ,これまで広域に分布する2種とされたいたものが,あらたに少なくとも8種から成り立ち(うち4種は新種),それぞれが固有の分布域をもつこと,(3)ジャゴケ属にはヒメジャゴケとジャゴケの2種が認められていたが,両者は別属とするほど遺伝的に異なった実体であること,これまで多型な1種とされたジャゴケは少なくとも世界で6種の隠蔽種に分割されていたが,調査の結果日本にそのうちの4種(うち1種はあらたに本研究で認識されたもの)が分布しており,それぞれの種は固有の形態をもつばかりでなく,地質・気候に対応した分布域を有すること.研究目的:日本列島弧の南西部を占める紀伊半島,四国南岸,九州南部,南西諸島,さらに台湾にかけて広域分布する蘚苔類を対象として,形態形質ならびに分子マーカーを用いて分布域内における各集団の形態的・遺伝的変異について詳細に比較する.これにより,アジア大陸の東縁という地理的・地史的に特異な地域において,風などによる長距離散布が予想される蘚苔類植物がどのような種分化をおこなっているのかを実証的に調査する.ひいては南西日本植物相の成立の過程とそれに大きな影響を及ぼす隔離・分散の歴史について精度の高い仮説を構築することを目的とする.手法:広域分布する蘚苔類の分布域内における地域集団間分化の有様を,形態・分子マーカーを使って推定すること,具体的には対象種群を西南日本から東・東南アジアにかけて分布する種群から複数の群を選択して解析対象とする.フロラという全体としての漠然としたまとまりではなく,個別の種群において解析を進めることで,より実証的なデータを着実に積み上げることに力点を置いている.対応する種群を,本州・四国・九州から琉球,そして台湾にかけて重点的に調査し,中国大陸からのサンプルを含めて同時に調査することで,アジア大陸の東端という特異な地理的位置と歴史を有する地域において,種分化がどのように生じているのかを実証的に示すことを目的とする.実施実績:ヤクシマコモチイトゴケ:サンプル採集・解析を行うことで,国内からインドシナ半島にかけて広域分布する本種には,わずかの遺伝的変異しか認められないことを明らかにした.オオタマコモチイトゴケ:これまで単一種と考えられてきた本種には,国内だけでも少なくとも3種が含まれていることを明らかにした.それぞれの種がこれまでに記載された種に該当するかについての検討は次年度以降に実施する.最大の問題は,本研究課題が昨年10月に追加内定により採択された点にある.そのため,すでに当該年度の研究計画は科研費を用いたもの以外で進行中で有り,本来の計画の実施を十全に実施するには難しい状況であった.また対象とする生物を調査に適した時期もかなり過ぎていたため,サンプル採集・現地観察も十分に行うことができなかった.次年度には,この遅れを取り戻すために,綿密な研究計画を立ててのぞむ予定である.当該研究機関において,以下の様な研究活動を行った.1.日本国内のおけるジャゴケConocephalumconicum(苔類,ジャゴケ科)の分布と分化:国内にはこれまで3種の隠蔽種(C. conicum typeJ,C. conicum type F,C. salebrosum)が分布することが知られていたが,新たにC. conicum typeRの存在を確認した.これはtrans-Metyle-cinnamonateを揮発成分として多量に含み,そのため強いマツタケ臭をもっていることが大きな特徴である.これら4種について,国内での分布,形態の違いを精査するとともに,遺伝的マーカ(rbcL, psbA-trnH)を用いて,変異性と地域性についてデータを収集している.2.ヤクシマコモチイトゴケ属Yakushimabryum(コモチイトゴケ科)およびその近縁属について,形態および葉緑体DNA塩基配列情報(rbcL, rps4, trnL-H)を用い,系統関係を解明するとともに,コモチイトゴケ科とナガハシゴケ科の関係を明らかにした.その結果,コモチイトゴケ科とナガハシゴケ科は3つのクレードから成り立つこと,つまり狭義コモチイトゴケ科,狭義ナガハシゴケ科+モリクサゴケ亜科Heterophyllioideae,そしてミスジヤバネゴケ属の3つの系統群が認められる.これを反映して,新属Orientobryum属を記載した.この結果についてはすでに論文として出版されている.申請時の研究計画に比較した場合,おおむね予定通りの進行し,当初予定して成果を上げることが出来ているため.

本研究は,広域分布する蘚苔類の分布域内における地域集団間分化の有様を,形態・分子マーカーを使って推定すること,具体的には対象種群を西南日本から東・東南アジアにかけて分布する種群から複数の群を選択して解析対象とすることにあり,フロラという全体としての漠然としたまとまりではなく,個別の種群において解析を進めることで,より実証的なデータを着実に積み上げることに力点を置いている.本年度の主な成果としては,西南日本に分布するコモチイトゴケ科のうち,西南日本に分布する稀少種である蘚類ヒロハコモチイトゴケ属,オオタマコモチイトゴケ属,ならびに苔類のジャゴケ属について研究を行い以下の成果を得た.(1)従来広域に隔離分布する1種とされていたヒロハコモチイトゴケが,少なくとも4種から成り立ち,それらは新属Clastobryellinaとしてまとまり,特に日本の屋久島において形態が酷似した2種が同所的に分布すること,(2)日本,中国,台湾のオオタマコモチイトゴケ属を検討したところ,これまで広域に分布する2種とされたいたものが,あらたに少なくとも8種から成り立ち(うち4種は新種),それぞれが固有の分布域をもつこと,(3)ジャゴケ属にはヒメジャゴケとジャゴケの2種が認められていたが,両者は別属とするほど遺伝的に異なった実体であること,これまで多型な1種とされたジャゴケは少なくとも世界で6種の隠蔽種に分割されていたが,調査の結果日本にそのうちの4種(うち1種はあらたに本研究で認識されたもの)が分布しており,それぞれの種は固有の形態をもつばかりでなく,地質・気候に対応した分布域を有すること.標本調査ならびに申請者自身によるこれまでの予備的フィールド調査によって対象種群の生育を確認できた,紀伊半島・四国南部・大隅半島・屋久島・奄美群島・沖縄本島北部・台湾(台中など中央部)において現地調査を行う.形態については国内各地の標本庫収蔵標本を借用して解析を行うことともに,各地の研究者に依頼してDNA解析用のサンプルを取得する.また,有性生殖をほとんど行わず無性的手段のみで繁殖し,隔離的に広分布する着生種である蘚類ウニゴケ属Symphyodon(日本産3種)を解析の対象に加えて,野外調査・室内解析を実施する.最終年度にあたる今年度は,研究の主なターゲットをジャゴケに絞り込んで研究ならびに野外調査を実施する.それとともに,これまでに成果を得られたGammiella属(蘚類)の系統解析について論文として投稿することを予定している.もっとも大きな原因は,交付内定が10月にずれ込んだことである.これにより,昨年度は十分に研究計画(野外採集,DNA抽出解析)を実施することができなかった.採択一年目が10月途中での中途採択となり,そのことが主な原因で当初予定通りの研究計画の実行ならびにそれに伴う支出が行えず,それが二年目になっても影響が残ったため.今年度については,昨年度の不全を解消すべく,調査計画を綿密に計画・実施することで,オオタマコモチイトゴケならびにヤクシマコモチイトゴケについては当初の研究計画の水準に達するようにする.また調査対象としてシダレウニゴケ,ならびにジャゴケを加えて,より充実した結果を得られるようにする.
多様な読み手のための単語難易度指標指標の統計的構築手法の開発

本研究では,第二言語学習者支援のための単語難易度指標の統計的構築方法を開発した.従来の単語難易度指標は,作成に語学教師の多大な労力を要するのにもかかわらず,専門分野の考慮や,言語間での単語難易度の比較ができない問題があった.本研究では,複数の言語資源から統計的に,ある単語がどのような特徴を持つ読み手にどの程度の確率で知られているかを計算できる手法を構築した.この手法は単語親密度や単語心像性などの予測にも役立つ.また単語難易度手法構築のためのデータセットの開発や,第二言語学習者が翻訳者として働く場合の翻訳能力を単語テストのみから求める手法の開発も行った.本研究の目的は、「理系学生が学ぶべき英単語の列挙」や「難しい日本語の簡単な英語への翻訳」などの第二言語学習者支援のための単語難易度指標の統計的構築方法を開発することである。具体的には、専門分野の考慮や、言語間での単語難易度の比較を可能とする単語難易度モデルを構築する。当該年度の計画は、1)専門分野を考慮してテキストの読み手を推定する読み手推定モデルと、2)読み手が知っている単語を推定する単語推定モデルの研究である。当該年度では、1)について、実験・評価のため、クラウドソーシングを用いて100人程度の実験協力者から、学習者の専門分野の情報をも付加した単語テストのデータ収集を行った。2)については、言語処理学会年次大会において、単語難易度や語彙能力が語学教師の労力をかけずとも単語テストの結果から求められるとする、研究代表者のこれまでの研究成果を発表した。さらに、情報通信研究機構での研究が主要部分を占める翌年度の研究成果ではあるが、本研究に関連する研究が、人工知能分野におけるトップ国際会議(査読付き)であるIJCAI-16に採択された。従来は、翻訳者の翻訳能力を測定するためには、試しにある程度の量の原文を翻訳してもらい、翻訳文を人手で評価する必要があり、多大な時間的・経済的コストがかかった。この研究は、翻訳者の翻訳能力を、単語テストを用いて計測した翻訳者の翻訳先言語での語彙能力を通じて計測する手法を提案するものであり、実際に、翻訳能力測定にかかるコストを削減する事に成功している。また、この研究に関連する発表を当該年度9月にNLP若手の会で行い奨励賞を受賞した。この研究は、原言語と翻訳先言語の両言語にまたがる翻訳能力を語彙能力を通じて測定する事を可能にしており、本研究の目的の1つである「言語間での単語難易度の比較」に間接的・部分的にではあるが貢献している点で、本研究に関連している。当該年度の成果として、1)については、必要なデータ収集をクラウドソーシングを通じて行った。2)については、これまでの研究の枠組みの延長で基本的に対応でき、また、このことについて言語処理学会年次大会において発表した。1)については読み手の推定モデルの作成の完全な完了には至っていないものの、加えて、1),2)の両方に関連する研究成果(ただし、情報通信研究機構での研究が主要部分を占める)が、人工知能分野のトップ国際会議(査読付き)であるIJCAI-16に採択された(投稿は当該年度だが、採択は翌年度)。また、この研究に関連する発表を、NLP若手の会で当該年度9月に行い、奨励賞を受賞している。以上のことを総合し、おおむね順調に進展していると評価した。なお、研究代表者の所属機関が、情報通信研究機構から首都大学東京を経て産業技術総合研究所に変更になっているが、研究環境の水準は大きく変わっていないため、引き続き、研究を遂行することが可能である。本研究の目的は,「理系学生が学ぶべき英単語の列挙」や「難しい日本語の簡単な英語への翻訳」などの第二言語学習者支援のための単語難易度指標の統計的構築方法を開発することである.具体的には,専門分野の考慮や,言語間での単語難易度の比較を可能とする単語難易度モデルを構築する.本年度の目標は,「読み手集合を特徴に分解する分解モデル(例えば,日本語を母語とする英語学習者を,英語学習者+日本語母語話者といった特徴に分解する)」と全モデルの統合である.本年度は,この分解モデルに関する研究を行い,本年度末に行われた言語処理学会にて発表した.母語話者を対象にした調査ではあるものの,言語心理学分野では,読み手の単語に対する親密度や,単語が意味するものをどの程度の度合いで想像できるか,といった言語心理学的指標の大規模調査が行われており,言語資源なども整備されている.そこで,この研究では,これらの指標を専門分野ごとの特徴に分解し,各専門分野が指標の値の予測にどの程度貢献しているかを計測する手法を提案した.この手法は,用いるデータを母語話者を対象にしたデータから第二言語学習者を対象にしたデータに変更すれば,そのまま本研究課題に適用可能である.全モデルの統合についても,「読み手が知っている単語を推定するモデル(単語推定モデル)」は,これまでの研究成果で得られているので,困難なく実現できるめどがついた.今年度は,当初からの目標であった,「読み手集合を特徴に分解する分解モデル(例えば,日本語を母語とする英語学習者を,英語学習者+日本語母語話者といった特徴に分解する)」を提案することができた.さらに,全モデルの統合にもめどがついたため,おおむね順調に進展していると言える.

本研究の目的は,「理系学生が学ぶべき英単語の列挙」や「難しい日本語の簡単な英語への翻訳」などの第二言語学習者支援のための単語難易度指標の統計的構築方法を開発することである.具体的には,専門分野の考慮や,言語間での単語難易度の比較を可能とする単語難易度モデルを構築する.残る課題は「読み手集合を特徴に分解する分解モデル(例えば,日本語を母語とする英語学習者を,英語学習者+日本語母語話者といった特徴に分解する)」と,全モデルの統合であった.本年度は,この分解モデルに関する研究成果が,本年度12月に台湾で行われた自然言語処理分野トップの国際会議(査読付き)であるIJCNLPに採択され発表した.母語話者を対象にした調査ではあるものの,言語心理学分野では,読み手の単語に対する親密度や,単語が意味するものをどの程度の度合いで想像できるか,といった言語心理学的指標の大規模調査が行われており,言語資源なども整備されている.そこで,この研究では,これらの指標を専門分野ごとの特徴に分解し,各専門分野が指標の値の予測にどの程度貢献しているかを計測する手法を提案した.この手法は,用いるデータを母語話者を対象にしたデータから第二言語学習者を対象にしたデータに変更すれば,そのまま本研究課題に適用可能である.全モデルの統合についても,「読み手が知っている単語を推定するモデル(単語推定モデル)」は,これまでの研究成果で得られているので,困難なく実現できるめどがついた.このめどについて,翌年度5月に宮崎で開催される査読付き国際会議LRECに採択されており、発表予定である.本研究では,第二言語学習者支援のための単語難易度指標の統計的構築方法を開発した.従来の単語難易度指標は,作成に語学教師の多大な労力を要するのにもかかわらず,専門分野の考慮や,言語間での単語難易度の比較ができない問題があった.本研究では,複数の言語資源から統計的に,ある単語がどのような特徴を持つ読み手にどの程度の確率で知られているかを計算できる手法を構築した.この手法は単語親密度や単語心像性などの予測にも役立つ.また単語難易度手法構築のためのデータセットの開発や,第二言語学習者が翻訳者として働く場合の翻訳能力を単語テストのみから求める手法の開発も行った.当該年度の計画は、1)専門分野を考慮してテキストの読み手を推定する読み手推定モデルと、2)読み手が知っている単語を推定する単語推定モデルの研究である。また、次年度の計画は、3)読み手集合を特徴に分解する分解モデルと、全モデルの統合である。分解モデルは、例えば、日本語英語母語話者という特徴を、英語学習者+日本語母語話者といった複数の特徴に分解する。今後の研究の推進方策は次の通りである。まず、当該年度中に取得した、クラウドソーシングからの学習者の専門分野(得意分野)をも付加した単語テストデータを活用することが可能な、1)の読み手推定モデルの開発の完了を目指す。次に、次年度の計画である3)分解モデルを開発し、全モデルの統合を目指す。そして、語学学習者の専門分野を考慮した単語難易度モデルの開発や、主要国際会議(査読付き)への投稿などを通じて、研究目的の達成を目指す。本年度作成した「読み手集合を特徴に分解する分解モデル(例えば,日本語を母語とする英語学習者を,英語学習者+日本語母語話者といった特徴に分解する)」について,継続して論文を査読付き国際会議に投稿する.また,これまでに提案した全モデルを統合し,論文やシステムの形で公開することを目指す
日本古代における都市住宅の空間的特質に関する史的研究

本研究の目的は、日本古代において特に都市に立地する住宅が有する空間的特質を解明するための一環として、都市における中下級貴族官人層の住宅の実態を明らかにすることであった。この階層に属する人々の住まいの実態を明らかにするためには、従来より主要な史料として用いられてきた公家日記を中心とする古記録類や儀式書だけでは不十分で、土地家屋売券などの文書類や、当時の社会状況を描く説話・物語あるいは女流日記といった文学史料、さらには絵巻物などの絵画史料が有用で、また近年飛躍的に進展しつつある住宅遺跡の発掘調査成果も重要な史料となる。そこで本研究ではそれら関連史料の収集と整理に努めてきた。関連史料は多岐にわたっているため、十分な収集・整理が果たせたわけではないが、まずは家地関係史料を中心とした考察を進めることとし、これに関しては一応の成果をいわゆる中間報告として公表することができた。ただし事例数の限界から、京内の住宅以外に、京周辺の社家や寺家住房、京外の下級官人の家や地方豪族の館まで考察対象を広げている。そられ事例考察によって、中下級貴族住宅の具体像を提示し、さらに上級貴族住宅との関連について論じることで、その成立事情についても見通しを得た。すなわち、中下級貴族と上級貴族の間には、社会的、政治的、経済的立場の違いなどから、生活文化に大きな懸隔があり、住宅に対する考え方=住居観も、また住宅の実態についても大きく相違していた、というのが現時点での成果である。今後はそれを踏まえさらに以下の3点を課題設定し、研究を進める所存である。(1)中下級貴族の生活実態の個別的解明、(2)説話・物語や絵画史料、住宅遺跡の発掘成果など多様な史料による事例分析、(3)「寝殿造」から見た中下級貴族住宅の住宅史上における位置づけ。
代謝産物を介した多細胞間ネットワークの統合的解析による臓器機能in toto把握

我々はこれまでの検討で、組織内の代謝産物(メタボライト)を1ピクセル40マイクロメートルの精度で網羅的に定量し可視化する新しい研究手法である、マトリックス支援レーザー脱離イオン化法マスイメージング(MALDI-IMS)を用いて、腎内に分布する代謝産物ひとつひとつを可視化することに成功した。本研究では、マウス腎動脈クリッピングによる10分間の短時間虚血によるAKIにおける、腎エネルギー代謝産物の変容を、MADI-IMSにて検討した。45分間の腎動脈虚血再灌流による腎障害では、ROS産生の亢進が顕著となり、その結果として腎間質の線維化と腎機能低下が生じると考えられている。一方、今回我々が検討した10分虚血再灌流では、ROS産生は顕著ではなく組織学的な腎障害はないものの、尿中Na排泄分画(FeNa)低下を特徴とする腎機能低下を認めた。このことから腎Na再吸収を駆動する腎エネルギー代謝の低下が示唆されたので、マスイメージングを用いて10分虚血に伴うエネルギー代謝の変容を腎臓の部位別に可視化解析した。正常腎ではミトコンドリアによる酸化的リン酸化が盛んな部位である皮質優位のATP分布を呈しており、嫌気代謝が主体である髄質内側ではATP低値であった。10分間の短期虚血で近位尿細管が分布する皮質および髄質外側線条(OSOM)ではATPが低下し、総アデニレート(ATP+ADP+AMP)の喪失を生じたが、髄質内側線条(ISOM)および髄質内側では総アデニレートの喪失は生じなかった。10分虚血後24時間の再灌流による腎皮質およびOSOMでの総アデニレートの回復は、虚血前の80%程度にとどまり、その結果として再灌流後もATP低下が遷延した。これらの所見から、ROS亢進が顕著ではない短期虚血に伴うAKIの新しい治療戦略として、虚血に伴い喪失した腎皮質の総アデニレートの改善が有用と考えられた。当初計画通り、腎疾患発症に関与する代謝変容を明らかにしてきた。腎疾患発症に関与する、腎代謝変容を制御する方法の開発に取り組む。慢性腎臓病(CKD)は患者数1300万人をこえる国民病であり、いったん悪化した腎機能が自然に回復することはないため、CKD進展を抑制する医療の開発が求められている。高血圧,糖尿病などの原疾患を背景として生じる腎臓の有機体代謝の変容は、活性酸素種の生成やアポトーシスの促進を介してCKD進展に大きな役割を果たす。そこで本研究では、腎臓マスイメージングを用いて、エネルギー代謝中心経路の代謝産物を可視化し、CKD進展の原因となる腎代謝変容の実体解明を目指した。我々は、組織内の低分子量代謝産物を可視化する新しい研究手法である、マトリックス支援レーザー脱離イオン化法によるマスイメージング(MALDI-IMS)を用いて、腎内に分布するエネルギー代謝中心経路の代謝産物(メタボライト)を可視化し、腎臓における主要な生理活性物質であるアデノシンが、腎皮髄境界特異的に集積することを発見した。アデノシンは濃度依存性に腎細動脈の収縮・拡張を制御するが、腎機能維持における意義は十分知られていない。そこでマウスを用いて脱血による急性腎前性腎不全モデルを作成し、アデノシンの虚血腎における意義を検討した。眼窩底からの600&micro;l脱血後、レーザー血流計にて腎血流、ウエスタンブロット法にて血管緊張度の指標となるミオシン軽鎖リン酸化を評価した。脱血にて、血圧と腎血流はおよそ60%低下し、腎臓全体でのミオシン軽鎖リン酸化は30%減弱した。すなわち、脱血に伴う還流低下に応じて、腎内の血管は拡張すると考えられた。低親和性受容体であるアデノシンA2受容体阻害薬の投与後に脱血を行うと、ミオシン軽鎖リン酸化の減弱を認めず腎血流の低下が顕著となった。同様の変化は高親和性受容体であるA1受容体阻害薬投与では認めなかった。これらの結果より、アデノシンはA2受容体を介して腎血管を拡張し、脱血時の腎血流維持に関与すると示唆された。これまでにない研究手法を用いて腎臓内の代謝産物の分布を明らかにし、これまで未知の生理的意義を見出した。

10分間の短期虚血で近位尿細管が分布する皮質および髄質外側線条(OSOM)ではATPが低下し、総アデニレート(ATP+ADP+AMP)の喪失を生じたが、髄質内側線条(ISOM)および髄質内側では総アデニレートの喪失は生じなかった。10分虚血後24時間の再灌流による腎皮質およびOSOMでの総アデニレートの回復は、虚血前の80%程度にとどまり、その結果として再灌流後もATP低下が遷延した。これらの所見から、ROS亢進が顕著ではない短期虚血に伴うAKIの新しい治療戦略として、虚血に伴い喪失した腎皮質の総アデニレートの改善が有用と考えられた。当初計画通り、腎疾患発症に関与する代謝変容を明らかにしてきた。アデニル酸やニコチン酸の代謝産物を介して営まれるエネルギー代謝への介入がCKD進展を抑制するとの仮説のもと、アデニル酸の再合成経路を活性化するキサンチンオキシダーゼ阻害薬や大規模臨床試験にて腎保護効果が報告されたSGLT2阻害薬が腎エネルギー代謝に与える影響と、その腎保護メカニズムについて検討する。腎疾患発症に関与する、腎代謝変容を制御する方法の開発に取り組む。
統合失調症緊張型に対するm-ECTの生物学的基盤に基づいた治療アルゴリズムの構築

本研究の目的は、統合失調症緊張型の治療において頻用される修正型電気けいれん療法(以下、m-ECT)の有効性、安全性の検討、m-ECT施行中及びm-ECT施行前後の生物学的変化の検討を行い、統合失調症緊張型の臨床効果予測因子を見出し、新たな治療基盤の確立に貢献するものであった。これに向けて、関西医科大学ヒトゲノム・遺伝子解析研究倫理審査小委員会の承認を受け、本研究を開始した。現在15名の患者をリクルートしている。しかし、今回研究代表者の海外留学が平成26年度より決定したことを受け、補助事業廃止手続きを行った。平成25年度に行った成果としては以下の点が挙げられる。1.患者リクルートに伴うサンプルの取得2.同様の解析手法を使用した他サンプルの解析1.については前述の通りであり、2.については以下の研究発表で示す。本研究の最終目的は、統合失調症緊張型患者に対して最も有効とされてるECTの治療アルゴリズムの構築である。このため、今回我々は効果の差が生じる背景として、遺伝学的指標や脳機能画像的指標、神経生理学的手法等を多角的に、同時に解析することで得られた結果から、客観的臨床予測因子を探求した。統合失調症緊張型に対して、生物学的手法により、その治療の中心となるECTの臨床効果予測因子を同定しようとする研究は未だに行われていない。臨床効果予測因子を同定することは、臨床使用可能な治療選択の指標となるだけでなく、ECT無効例に対する施行により生じる無益な社会経済的コストの低減に寄与できる可能性も含まれる。補助事業廃止後も本研究の重要性は揺るぎないものであり、今後も本研究の骨子となる部分を継続し、統合失調症緊張型に対する治療アルゴリズム構築に寄与したいと考える。
注意機構と大脳半球機能に関する認知心理学的および認知神経科学的研究

人間は空間関係を二つのやり方で処理する。ひとつは「AはBの上にある」のような「カテゴリカルな処理」、もうひとつは「AとBは5cm離れている」のような「コーディネイト処理」である。われわれは、前者の処理では注意の範囲を狭くした方が課題成績がよく、後者の処理では逆に注意の範囲を広くしたほうが成績がよいと理論的に予測した。いくつかの実験の結果、予測が正しいことが示された。この問題は大脳左右半球の機能差の理解や、物体や顔の認識に関して重要な意味を持つ。この他にも、これと関連する多くの新しいテーマの研究を大学院生とともに行った。1.空間関係処理における注意機構の関与に関する行動実験カテゴリカルおよびコーディネイト空間処理課題に、注意の大きさを変数として加えた実験を行った。第1,第3,第4実験では注意の移動を誘導し、移動先の空間範囲が広い場合と狭い場合を設定した。第2実験では階層構造刺激を作成し、大域カテゴリカル、大域コーディネイト、小域カテゴリカル、小域コーディネイトの4つの条件を設定した。事件結果はほぼ仮説を支持し、カテゴリカル課題は注意範囲が狭い場合、コーディネイト課題は注意範囲が広い場合に、それぞれ成績がよくなることが示された。これらの実験結果を論文化してCognition誌に投稿し、現在審査中である。2.日本基礎心理学会に関連した活動(1)大会準備委員長として学会開催の責任を担った。(2)「脳機能画縁計測と基礎心理学」というシンポジウムを共同企画し、指定討論者を務めた。(3)ポスター発表を6件おこなった。実吉綾子、道又爾「空間関係情報処理における注意の大きさの役割について」道又爾、石幡愛「オンラインの文処理における行為・文適合性効果」長田今日子、道又爾「意識的知覚が記憶保持に及ぼす影響」菊池健、道又爾「小さな記憶容量のメリットー相関協調か単純方略か一」小林梨沙、道又爾「虚偽記憶における知覚的細部生成の検討」大野真史、道又爾「空間情報更新時に用いられる空問表象の検討」1.空間関係処理における注意機構の関与に関する実験論文2.三次元物体認識と大脳半球機能に関する実験論文英語論文を執筆・投稿し、現在審査中である。投稿誌はBrain & Cognitionである。3.大脳半球機能と視覚認知に関する専門書の分担執筆(印刷中)MIT Pressより出版予定の本に1章を分担執筆した。4.心理学の歴史と思想に関する著書の出版勁草書房より学部生向けの単著を出版した。5.学会発表日本基礎心理学会、国際心理学会(ベルリン)、サイコノミクス・ソサエティ年次大会(シカゴ)で連名研究発表を行った。
p53によるアポトーシス誘導及び癌抑制機構の解析

p53によるアポトーシスの誘導は重要な癌抑制機構の一つである。p53によるアポトーシスは転写を介した経路が知られており様々な標的遺伝子が単離され、私もこれまでに、新規p53標的遺伝子Noxaを単離し、p53によるアポトーシスに関与することを示した。しかし、p53によるアポトーシス誘導はすべての細胞において起こるのではなく、例えば、癌遺伝子が活性化することで癌抑制因子であるRBの機能が不活性化し細胞周期制御が破綻している細胞においてp53が発現した時などに起こる。本研究はRB系の制御機構の破綻をどのようにしてp53が認識しアポトーシスを誘導するのかについて解明することを目的とし、RBとp53の両方の因子に制御されている標的遺伝子をマイクロアレイ法を用いて単離することを試みた。その結果、Noxaを始めとする多くの既知のp53標的遺伝子と新規p53標的遺伝子と思われる候補遺伝子約180種類を単離した。この候補遺伝子群の中には、野生型の細胞ではほとんど誘導されないが、癌遺伝子を発現しRBの機能を破綻させた細胞やRB欠損細胞においてp53によって誘導される標的遺伝子も含まれていた。次に、RNAブロッティング法を用いて、単離したすべての候補遺伝子の発現パターンを調べ、有力候補遺伝子の絞り込みを行い18種類の遺伝子に絞り込んだ。現在、これら候補遺伝子の発現系を構築して細胞に強制発現させることで、p53による細胞周期、アポトーシス制御における役割についての検討行っているところである。
拡張型心筋症におけるオートファジーの病態的・治療的意義の探索

心不全では心筋細胞にオートファジー空胞の増加が観察されるが、その役割は未だ明らかではない。今回、心不全の最も重要な原因疾患である拡張型心筋症においてヒトの心筋生検標本を用いてオートファジー所見と臨床データ(予後を含む)の関連性を調べ心筋におけるオートファジーの病態生理学的意義を探求する。さらにヒト拡張型心筋症の良いモデルであるδ-サルコグリカン遺伝子欠損マウスを用いてオートファジー介入を行い拡張型心筋症による心不全に対する新しい予防・治療法の可能性を追求する。
環状オリゴ糖の高度分子認識能を利用したオイル中の有害物質の高効率除去・回収の実現

絶縁油中に混入した有害なポリ塩化ビフェニル(PCB)を完全に除去、回収でき、さらに繰り返し再利用できる環状オリゴ糖ポリマーの開発に成功した。また、食用油中に含まれる有害なトランス脂肪酸成分を効果的に除去・回収でき、再利用可能な環状オリゴ糖の開発にも成功した。ここで開発した吸着剤をカラム内に充填し、その中を有害物質で汚染されたオイルが通るシステムを組むことで、これまで困難と考えられてきた、オイル中の有害物質の安全かつ効率的な除去・回収が可能となる。オイル中のポリ塩化ビフェニル(PCB)に対する吸着剤として、γ-シクロデキストリンを種々の架橋剤で架橋させたシクロデキストリンポリマーを設計・合成した。これらの架橋シクロデキストリンポリマーを用いることにより、シクロデキストリン分子単独では包接できなかった立体的にかさ高いPCB分子を、複数のシクロデキストリン分子が上下左右から協同的に囲むことで包接することが可能となる。合成したシクロデキストリンポリマーをカラム内に充填し、この中をPCB含有オイルを通過するシステムを組み、カラムを通過したオイル中のPCB濃度を測定することで各シクロデキストリンポリマーのPCB吸着能を評価した。検討したシクロデキストリンポリマーの中では、γ-シクロデキストリンとテレフタル酸ジクロライドをピリジン溶媒中、1:8のモル比で反応させて得られるテレフタロイル架橋γ-シクロデキストリンポリマーが絶縁油中のPCBに対して最も高い吸着能を示すことがわかった。さらに、吸着温度を室温から80 °Cに上げることで、3,3',5,5'-テトラクロロビフェニルなどの立体的にかさ高いPCB分子に対する吸着能が飛躍的に向上した。このテレフタロイル架橋γ-シクロデキストリンポリマーを用いて80 °C以上で吸着実験を行うことにより、すべてのPCB分子を絶縁油中からほぼ完全に除去することができた。また、この吸着条件を用いることで、実際に保管されている微量PCB汚染絶縁油からもPCBをほぼ完全に除去することができ、汚染絶縁油中に混入している微量PCBの除去にきわめて有効であることがわかった。さらに、吸着実験後のシクロデキストリンポリマーをアセトン等の溶剤で洗浄することで、吸着したPCB分子を定量的に回収することができた。オイル中の有害脂肪酸エステルを高効率除去できるCD誘導体の開発を目的として、まず、非極性溶媒中でのCD誘導体と長鎖脂肪酸エステルとの包接錯体形成について検討した。CD誘導体にはα-CDの6位の水酸基をtert-ブチルジメチルシリル化したTBDMS-α-CDならびに2位と6位の水酸基をメチル化した2,6-DiMe-α-CDを、脂肪酸エステルにはエライジン酸メチル(トランス脂肪酸エステル)とオレイン酸メチル(シス脂肪酸エステル)を用いた。溶媒に重ベンゼンを用いて、CD誘導体と各脂肪酸エステルとの会合定数をNMR滴定法により求めたところ、TBDMS-α-CDを用いた時は、シス体とトランス体に対する包接能の顕著な差は観測されなかったが、2,6-DiMe-α-CDを用いた時、シス体よりもトランス体に対して高い包接能が観測された。次に、これらのα-CD誘導体を吸着剤に用いて、ヘキサンやシクロヘキサン中でのトランスならびにシス脂肪鎖エステルに対する吸着能を検討した。TBDMS-α-CDはトランスならびにシス脂肪酸エステルに対しほぼ同等の吸着能を示したが、2,6-DiMe-α-CDは顕著なトランス選択的吸着能を示した。特に、シクロヘキサン中、40°Cの吸着条件下で、シス脂肪酸エステルに対し9倍以上のトランス脂肪酸エステル選択性を示すことがわかった。また、2,6-DiMe-α-CDのhead-to-head型二量体を吸着剤に用いた時、シスならびにトランス脂肪酸エステルに対する吸着能は大きく増加したが、トランス選択性が消失した。一方、2,6-DiMe-α-CDのhead-to-tail型のチャンネル状集合体を用いた時、高いトランス選択性が得られた。この2,6-DiMe-α-CDのチャンネル状集合体を用いることで、大豆油中のトランス脂肪酸エステルの選択的除去に成功した。γ-シクロデキストリン(γ-CD)をテレフタル酸ジクロライドで適切に架橋して得られるγ-CDポリマーが、絶縁油中に混入しているポリ塩化ビフェニル(PCB)に対して優れた吸着剤として作用することをこれまでに明らかにした。本年度は、このPCBを吸着したγ-CDポリマーからPCBを効率良く回収できる条件とγ-CDポリマーの再利用可能性について検討した。その結果、アセトンで洗浄することで、γ-CDポリマーに吸着したPCBが定量的に回収できることがわかった。また、洗浄後のγ-CDポリマーは性能の低下なく10回以上繰り返し再利用できることも見出した。さらに、2位と6位の水酸基をメチル化した2,6-O-ジメチル-β-CDを4,4'-メチレンビスフェニレンイソシアネートや1,4-フェニレンジイソシアネート等のジイソシアネート型架橋剤と反応させることで新規なβ-CDポリマーを合成した。このβ-CDポリマーを吸着剤に用いることで、γ-CDポリマーの場合と同様に、絶縁油中のPCBをほぼ完全に除去することができた。さらに、吸着されたPCBは、アセトンで洗浄することで収率良く回収でき、低コストで簡便に合成できる実用的なPCB吸着剤の開発に成功した。

さらに、トランス脂肪酸エステル選択的吸着剤としてこれまでに開発した2,6-O-ジメチル-α-CDに吸着したエライジン酸エステル(トランス脂肪酸エステル)ならびにオレイン酸エステル(シス脂肪酸エステル)を効率良く回収できる条件について検討した結果、n-ヘキサンで洗浄することで、2,6-O-ジメチル-α-CDに吸着したこれらの脂肪酸エステルを定量的に回収できることがわかった。洗浄後の2,6-O-ジメチル-α-CDは次のトランス脂肪酸エステルの選択的吸着に性能の低下無く用いることができた。絶縁油中に混入した有害なポリ塩化ビフェニル(PCB)を完全に除去、回収でき、さらに繰り返し再利用できる環状オリゴ糖ポリマーの開発に成功した。また、食用油中に含まれる有害なトランス脂肪酸成分を効果的に除去・回収でき、再利用可能な環状オリゴ糖の開発にも成功した。ここで開発した吸着剤をカラム内に充填し、その中を有害物質で汚染されたオイルが通るシステムを組むことで、これまで困難と考えられてきた、オイル中の有害物質の安全かつ効率的な除去・回収が可能となる。α-CDの6位の水酸基をtert-ブチルジメチルシリル化したTBDMS-α-CDと、2位と6位の水酸基をメチル化した2,6-DiMe-α-CDを用いて、重ベンゼン中、エライジン酸メチル(トランス脂肪酸エステル)あるいはオレイン酸メチル(シス脂肪酸エステル)との会合定数を求めたところ、TBDMS-α-CDではトランスとシス間での差はほとんど観測されなかったが、2,6-DiMe-α-CDで顕著なトランス選択性が観測された。また、ヘキサン中のエライジン酸メチルとオレイン酸メチルに対するTBDMS-α-CDと2,6-DiMe-α-CDの吸着能を比較すると、上記のベンゼン溶液中の場合と同様に、TBDMS-α-CDではトランス選択性はほとんど観測されなかったが、2,6-DiMe-α-CDで顕著なトランス選択性が観測された。このことから、2,6-DiMe-α-CDが非極性場で形成する包接空間がトランス体選択的吸着に効果的に働いていると考えられる。また、2,6-DiMe-α-CDのhead-to-head型二量体またはhead-to-tail型チャンネル状集合体を用いた吸着実験から、head-to-tail型に配列した2,6-DiMe-α-CDの集合体がトランス脂肪酸エステル選択的吸着に関与していることを明らかにした。また、2,6-DiMe-α-CDのhead-to-tail型チャンネル状集合体を用いることで、大豆油中のトランス脂肪酸エステルの選択的除去にも成功した。このように、オイルや非極性溶媒中のトランス脂肪酸エステルに対して選択的包接能(吸着能)を示すシクロデキストリン集合体の開発に成功するとともに、トランス体選択性発現のメカニズムについても明らかにした。以上のことから、当初の計画通り順調に進展しているといえる。27年度が最終年度であるため、記入しない。超分子化学1.オイル中のPCBを高効率除去・回収できる吸着剤の開発平成25年度に開発した吸着剤(CD誘導体ならびにCDポリマー)の再利用可能性について検証する。まず、PCBが吸着したCD誘導体ならびにCDポリマーをアセトン等の溶剤で洗浄し、PCB回収率をガスクロマトグラフ質量分析計等を用いて算出する。この洗浄操作後に得られた吸着剤を用いて、オイル中のPCBに対する吸着能を再評価する。さらに、繰り返し利用に対する吸着剤の耐性についても検討する。
ヘッジホッグによるリンパ管新生を介した難治性皮膚潰瘍治療の基礎研究

ヘッジホッグがマクロファージを介したリンパ管新生を促進することを示した。その機序として、マクロファージ自身のリンパ管内皮細胞への分化を誘導することが明らかになった。ソニックヘッジホッグがリンパ管新生を介した難治性皮膚潰瘍の新しい治療法として有効な治療法となる可能性が示唆された。まず,皮膚創傷治癒過程におけるリンパ管新生へのマクロファージの関与を検討した。皮膚創傷治癒過程ではマクロファージがリンパ管の一部に分化し,創傷治癒促進に関与していることが明らかになった。また,糖尿病ではマクロファージの機能低下によりリンパ管新生が障害されており,糖尿病下での創傷治癒遅延の一因である可能性が示唆された。さらに,マクロファージに対してソニックヘッジホッグによる刺激を加えたところ,マクロファージのリンパ管への分化が有意に促進された。また,糖尿病モデルマウスより採取したマクロファージに対してもソニックヘッジホッグ刺激により傷害されていたリンパ管への分化が促進され,野生型マウスより得たマクロファージと同等の機能にまで改善された。以上のことより,糖尿病により創傷治癒は障害されるが,その原因の一つとしてマクロファージの機能不全からくるリンパ管新生の低下があげられ,さらには,ソニックヘッジホッグを用いることで糖尿病により障害された創傷治癒を促進させることが可能であると考えられた。糖尿病性潰瘍をはじめとする難治性皮膚潰瘍に対する治療法としては、血流改善剤等の全身投与、種々の外用剤の使用、植皮術などの外科的治療が行われているが、これらの治療に抵抗性の場合も多い。そこで本研究者はヘッジホッグという胎生期の器官形成に関与するモルフォゲンに着目し、ヘッジホッグによりリンパ管・血管新生が促進するかどうか検討した。まず、ヘッジホッグがマクロファージを介したリンパ管新生を促進することを示した。その機序として、マクロファージ自身のリンパ管内皮細胞への分化に対するヘッジホッグの作用を検討した。ヘッジホッグ刺激によりマクロファージの脈管形成能は著明に亢進し、またリンパ管関連因子の遺伝子発現も亢進を認め、ヘッジホッグはマクロファージのリンパ管への脈管形成、分化を促進することが示された。また、タンパクによる刺激のみならず、ヘッジホッグ遺伝子をマクロファージに遺伝子導入して同様の実験を行ったところ、ヘッジホッグ遺伝子導入を行ったマクロファージでは対照マクロファージに比べて有意に脈管形成能が亢進し、ヘッジホッグの下流の転写因子であるGhを同様に遺伝子導入したマクロファージでも有意に脈管形成能が亢進した。また、ヘッジホッグによる脈管形成能は、Akt/PI3K経路を阻害することにより障害された。つまりヘッジホッグの伝達経路は、下流のシグナルである転写因子Gh-1, 3を介し、さらにはAkt/PI3Kにより調節されていることが示された。以上のことより、ヘッジホッグは血管だけでなく、マクロファージをかいしてリンパ管新生をも促進させ、難治性皮膚潰瘍などの新たな創傷治癒促進剤として臨床応用できる可能性を秘めていることが示唆された。
経皮的炭酸ガス吸収及びパルス超音波照射の併用による糖尿病性微小循環障害の治療戦略

糖尿病合併症は微小血管障害に起因する臓器の機能不全による.また,微小血管において慢性炎症を引き起こし,毛細血管を退行させる.一方,運動による血流増加は毛細血管の退行を抑制させることができる.また,経皮的な二酸化炭素の吸収はボーア効果による血流促進効果をもつことが報告されている.そこで本研究では二酸化炭素経皮吸収による筋毛細血管退行の予防効果を検証した.さらに超音波照射による炎症抑制や代謝促進効果についても検証する計画である.平成29年度は二酸化炭素経皮吸収による糖尿病性毛細血管退行の予防効果について検証した.慢性的な高血糖曝露は骨格筋のクエン酸シンターゼ(CS)活性の低下や毛細血管の退行を引き起こした.一方,経皮的二酸化炭素吸収は高血糖曝露によるCS活性低下や毛細血管退行を抑制し,血糖の上昇を抑制した.さらに骨格筋の代謝や血管新生に関するeNOS, PGC-1α, COX IV, VEGFタンパク質発現量を増加させ,血管新生抑制因子(TSP-1)の低下が認められた.これらの結果から経皮的二酸化炭素吸収は骨格筋の代謝や血管新生に関わる因子を増加させ,血管新生抑制因子を低下させることで高血糖曝露による骨格筋の酸化的リン酸化機能低下や毛細血管退行を抑制することが明らかとなった.また,超音波照射による効果を検証するためにC2C12筋芽細胞を使用して予備検討を実施した.C2C12筋芽細胞の超音波照射ではインテグリン/focal adhesion kinase (FAK)のリン酸化の増加が観察され,P38MAPKリン酸化が減少させ,炎症モデルにおいてTNFaの発現を超音波照射で軽減させる効果を観察した.これまでの研究結果から経皮的二酸化炭素吸収は骨格筋の代謝や血管新生に関わる因子を増加させ,血管新生抑制因子を低下させることで高血糖曝露による骨格筋の酸化的リン酸化機能低下や毛細血管退行を抑制することが明らかにすることができた.また,培養細胞による予備試験で,リポポリサッカライド誘導性の炎症性サイトカインであるTNFaも超音波照射で軽減させるできる可能性が観察された.本研究で得られた成果は二酸化炭素吸収による微小血管でのずり応力の増加がeNOSの発現を増加させ,血管新生に関与する因子が増加したものと考えられる.この仮説を検証するために,さらなる検証が必要であり,本検証を今後実施する計画である.C2C12筋芽細胞の超音波照射ではインテグリン/focal adhesion kinase (FAK)のリン酸化の増加が観察され,P38MAPKリン酸化が減少する結果を得た.また,リポポリサッカライド(LPS)誘導性の炎症性サイトカインであるTNFaも低下を示した.本炎症抑制効果がin vivoの実験でどのような効果をもたらすかを今後検討する計画である.高血糖が長く続くと糖尿病の合併症が起こりやすくなり、生活のQOLが大きく低下する。合併症の多くは血管障害によるもので様々な臓器に障害があらわれる。本研究は血流の循環障害の予防と治療のために、二酸化炭素の経皮吸収を促す媒体を用いてボーア効果による血流促進効果を検証する。ヘモグロビンの酸素解離曲線を変移させることで組織中の代謝の改善と血管構造の改善を検証する。また、パルス超音波照射による炎症抑制や代謝促進効果についても検証する予定である。平成28年度は二酸化炭素の単独の血流促進の影響を測定し、次年度にパルス超音波等を併用することによって、糖尿病性微小血管障害に対する微小循環の改善、及び毛細血管退行の三次元構造への影響度を検証する。また、その効果の検証にあたって、骨格筋の血管に関与する血管新生因子・抑制因子の発現や、メディエータとしてのマイオカイン等の測定を行い、作用機序について明らかにする予定である。これまでの研究から、糖尿病の骨格筋内では低代謝の筋線維に移行するものと考えられるため、筋線維と毛細血管のクロストークが糖尿病性微小血管障害の予防や治療に重要であると考え、これらクロストークに関与する因子についても検証する。曝露介入後の骨格筋等の組織を採取し、各種の生化学的解析、遺伝子発現解析、組織学的解析を行い、糖尿病の合併症からなる血管障害に対する二酸化炭素経皮吸収・パルス超音波照射による治療法の開発をすすめる。現在までの進捗状況として、二酸化炭素曝露の装置の作成と経皮吸収剤の使用によって、糖尿病モデル動物を用いて二酸化炭素曝露が可能であることを検証した。さらに糖尿病モデル動物に2ヶ月の経皮吸収曝露を行い、血清、HbA1c等の経時変化をモニターし、血清や組織の採取など各種測定サンプルを得ている。血管構造は、主として遅筋線維で構成されるヒラメ筋と、毛細血管網が粗で主として速筋線維で構成される長趾伸筋を標的とした。これらのサンプルについて、各種の生化学的、分子生物学的、組織学的解析を行い、二酸化炭素単独の血管障害への影響について解析を行っている。糖尿病合併症は微小血管障害に起因する臓器の機能不全による.また,微小血管において慢性炎症を引き起こし,毛細血管を退行させる.一方,運動による血流増加は毛細血管の退行を抑制させることができる.また,経皮的な二酸化炭素の吸収はボーア効果による血流促進効果をもつことが報告されている.そこで本研究では二酸化炭素経皮吸収による筋毛細血管退行の予防効果を検証した.さらに超音波照射による炎症抑制や代謝促進効果についても検証する計画である.平成29年度は二酸化炭素経皮

吸収による糖尿病性毛細血管退行の予防効果について検証した.慢性的な高血糖曝露は骨格筋のクエン酸シンターゼ(CS)活性の低下や毛細血管の退行を引き起こした.一方,経皮的二酸化炭素吸収は高血糖曝露によるCS活性低下や毛細血管退行を抑制し,血糖の上昇を抑制した.さらに骨格筋の代謝や血管新生に関するeNOS, PGC-1α, COX IV, VEGFタンパク質発現量を増加させ,血管新生抑制因子(TSP-1)の低下が認められた.これらの結果から経皮的二酸化炭素吸収は骨格筋の代謝や血管新生に関わる因子を増加させ,血管新生抑制因子を低下させることで高血糖曝露による骨格筋の酸化的リン酸化機能低下や毛細血管退行を抑制することが明らかとなった.また,超音波照射による効果を検証するためにC2C12筋芽細胞を使用して予備検討を実施した.C2C12筋芽細胞の超音波照射ではインテグリン/focal adhesion kinase (FAK)のリン酸化の増加が観察され,P38MAPKリン酸化が減少させ,炎症モデルにおいてTNFaの発現を超音波照射で軽減させる効果を観察した.これまでの研究結果から経皮的二酸化炭素吸収は骨格筋の代謝や血管新生に関わる因子を増加させ,血管新生抑制因子を低下させることで高血糖曝露による骨格筋の酸化的リン酸化機能低下や毛細血管退行を抑制することが明らかにすることができた.また,培養細胞による予備試験で,リポポリサッカライド誘導性の炎症性サイトカインであるTNFaも超音波照射で軽減させるできる可能性が観察された.今後の研究の推進方策として、糖尿病モデル動物において二酸化炭素の経皮吸収曝露と、パルス超音波の照射を行い、得られた血清の分析や、組織について各種の生化学的解析、遺伝子発現解析、組織学的解析等を行う。また、この際の血流改善効果の検出に関して骨格筋の血流検出方法と解析方法の整備を行う。本研究で得られた成果は二酸化炭素吸収による微小血管でのずり応力の増加がeNOSの発現を増加させ,血管新生に関与する因子が増加したものと考えられる.この仮説を検証するために,さらなる検証が必要であり,本検証を今後実施する計画である.C2C12筋芽細胞の超音波照射ではインテグリン/focal adhesion kinase (FAK)のリン酸化の増加が観察され,P38MAPKリン酸化が減少する結果を得た.また,リポポリサッカライド(LPS)誘導性の炎症性サイトカインであるTNFaも低下を示した.本炎症抑制効果がin vivoの実験でどのような効果をもたらすかを今後検討する計画である.
in vitroシナプス形成で自己組織化された大脳皮質神経回路網の構造の機能

記憶がニューロン回路として保持されている大脳皮質連合野や海馬のシナプス結合については、まだまだ不明の点が多い。前年度までには我々は大脳皮質や海馬の初代培養系で多数のシナプスを形成させ、シナプス形成の定量的解析に成功した。この系は別の見方からすると、培養下でニューロン同士がお互いに遺伝情報の発現を調節しながら、ニューロン回路網を自己組織化したと考えられる。したがって、皮質ニューロン回路のモでル系として、テーマ[I]ニューロン回路の電気性理学的な実態と解析、テーマ[II]それぞれのシナプス結合の可塑性、テーマ[III]それぞれのシナプス結合のニューロン特異性などが細胞レベル、分子レベルで容易に解析できる可能性が高い。本年度はNTT基礎研究所川名グループとの共同実験で、テーマ[I]すなわち低マグネシウム下での、大脳皮質ニューロン回路網の電気活動をwhole-cell putch clamp法とCa^2螢光測定を使用して解析し以下の結果を得た。1シナプス形成の指標となるCa^2の一過性の上昇は、予想された通り、シナプス結合を介した多数のニューロン同期した発火によっていた。2これらの発火は、自発発火を繰り返すペースメーカーニューロンによる可能性があるが、そのようなニューロンは検出できなかった。3発火と発火の間に、自発的な不規測な徴小興奮性シナプス電流が不規則に観察され、、こららが多数の興奮性シナプス入力を受けているニューロンで確率的にconversionを起こし、これがシナプス結合している回路網全体に拡がることが示唆された。4レーザー・ビームで、回路網の切断を行った実験も3の可能性を支持した。したがって、Ca^<2+>上昇の頻度が回路内のシナプス形成密度に比例していることも当然と考えられた。テーマ[II]はテーマ[I]に引続き実験中で興味ある結果が出はじめている。