hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
食事制限による肝虚血再還流障害の制御機構の解明

肝臓外科領域における肝切除術や肝移植では、虚血再灌流障害の予防・軽減が安全かつ確実な手術を行うために必要となる。発症のメカニズムとして、酸化ストレス・炎症性サイトカイン・各種免疫細胞などの相互作用、類洞内皮細胞障害や微小循環障害などが知られている。核内転写因子Forkhead BOX O(FOXO)は、哺乳類において1,3,4,6の4種類が報告されている。中でも、FOXO1は、広く種々の臓器の細胞に発現し、細胞の分化・増殖・アポトーシス・老化・DNA修復・免疫細胞活性化など基本的な細胞機能を調節し、肝臓の生体反応である糖新生や脂肪酸のβ酸化を制御する因子とされる。本研究は、短時間の食事制限による肝虚血再灌流障害軽減の分子機構の解明を、転写因子Forkhead Box O1(FOXO1)に着目したものである。平成30年度は、肝虚血再灌流障害におけるFOXO1を介した抗炎症効果の作用機序の解明を野生型マウスを用いて検討した。野生型マウスで温虚血(60分)再灌流障害モデルを作成し、コントロール群(食事制限なし)と絶食群(12時間絶食)におけるモデルの安全性・再現性を確認し、虚血前・再灌流後の複数のタイムポイントにて血液および肝組織サンプルを採取した。肝組織中FOXO1の経時的発現変化をウエスタンブロット法にて解析し、絶食群ではFOXO1の増加を認め、FOXO1の代表的誘導物質であるHO-1も増加した。免疫染色では、FOXO1発現細胞の多くは形態的に血管内皮細胞や肝細胞である可能性が示唆された。FOXO1発現細胞の同定を行なう予定であったが、蛍光多重免疫染色での染色および再現性を確認している。また、FOXO1を高発現する細胞腫の同定を蛍光免疫多重染色によりすすめる予定である。当初計画していた動物飼育管理代が予定よりも少なかったために、余剰が生じた。引き続き行なう予定である肝組織の免疫染色・細胞内発現分子の解析などのために、マウスモデルを作成しサンプルを採取する必要がある。
日本列島西部における気候・植生の変遷に関する花粉分析学的研究

本研究課題の実施にあたって,最初に行なわねばならない重要なことは,日本列島西部の各地から花粉分析に適した良好な第四紀堆積物を採取することである。今年度入手した試料には,次の4種類がある。1.本研究分担者が中心になって,ボ-リング会社に動力掘削機で採取してもらったもの.福岡県遠賀町遠賀川下流域の水田38m;福井県三方町黒田の水田49.3m.2.本年度本研究補助金で購入したト-マス型採泥器で本研究分担者が人力により採取したもの.沖縄県南大東島大池8.4m;敦賀市池河内湿原18.85m;四街道市亀崎4.2m.3.本重点研究の他班から分与していただいたもの.長崎県五島列島玉之浦13.5m;佐賀県鷹島12m;鳥取県東郷池51.95m.4.他の各種機関から恵与していただいたもの.沖縄県伊是名島千原地区34.9m;玉野市八浜40m;坂出市番ノ州75m,鳴門市鳴門教育大学隣接地40m.これらの試料は,目下分割・整理作業が行なわれており,その一部は分析・測定も始められている.まだ結論的なことは何もいえないが,これまでに明らかになった成果は,次の通りである.○南大東島で後氷期のマングロ-ブ林の植生史を初めて明らかにした.○福江島玉之浦でシイノキ属の優勢な照葉樹林の植生史を解明した.○玉野市八浜で,瀬戸内海沿岸中央部の最終間氷期以降の植生変遷史の概略を明らかにした.○敦賀市池河内で約5,000年前頃から照葉樹林の拡大したことを確認した.○四街道市亀崎の印旛沼周辺で,弥生時代にハンノキ湿地林を伐採して水田化したとみられる結果が得られた.本研究課題の実施にあたって,最初に行なわねばならない重要なことは,日本列島西部の各地から花粉分析に適した良好な第四紀堆積物を採取することである。1.本研究分担者が中心になって,ボ-リング会社に動力掘削機で採取してもらったもの.福岡県遠賀町遠賀川下流域の水田38m;福井県三方町黒田の水田49.3m.2.本年度本研究補助金で購入したト-マス型採泥器で本研究分担者が人力により採取したもの.沖縄県南大東島大池8.4m;敦賀市池河内湿原18.85m;四街道市亀崎4.2m.3.本重点研究の他班から分与していただいたもの.長崎県五島列島玉之浦13.5m;佐賀県鷹島12m;鳥取県東郷池51.95m.4.他の各種機関から恵与していただいたもの.沖縄県伊是名島千原地区34.9m;玉野市八浜40m;坂出市番ノ州75m,鳴門市鳴門教育大学隣接地40m.これらの試料は,目下分割・整理作業が行なわれており,その一部は分析・測定も始められている.まだ結論的なことは何もいえないが,これまでに明らかになった成果は,次の通りである.○南大東島で後氷期のマングロ-ブ林の植生史を初めて明らかにした.○福江島玉之浦でシイノキ属の優勢な照葉樹林の植生史を解明した.○玉野市八浜で,瀬戸内海沿岸中央部の最終間氷期以降の植生変遷史の概略を明らかにした.○敦賀市池河内で約5,000年前頃から照葉樹林の拡大したことを確認した.○四街道市亀崎の印旛沼周辺で,弥生時代にハンノキ湿地林を伐採して水田化したとみられる結果が得られた.
自動車排ガス浄化触媒の自己再生機構

貴金属を複合させたペロブスカイト型自動車触媒(インテリジェント触媒)は、ガソリンエンジンの排ガス中の自然な酸素濃度の変動に対して構造的に応答することにより、貴金属の高分散状態を維持する。酸化雰囲気中ではパラジウムはペロブスカイト型構造のBサイト(酸素八面体の中心位置)を陽イオンとして占有し、還元雰囲気中では析出して貴金属ナノ粒子を形成する。充分高温ではパラジウムの周りの局所構造は可逆的に変化した。パラジウムがペロブスカイト結晶粒子への出入りを繰り返すために、貴金属粒子の凝集と粒成長が抑制され高い触媒活性を維持する。そのため、パラジウム使用量の大幅削減が可能である。一方、鉄の局所構造は安定なため、触媒全体としてペロブスカイト構造を平均的に維持することに寄与している。この触媒はエンジン始動直後にも優れた触媒活性を示す。還元雰囲気下では、100°Cもの低温域でさえ0価のパラジウムが表面に析出して来る。続く酸化雰囲気下では、200-300°Cでパラジウムは0価から+2価に酸化され、400°C以上でペロブスカイト構造のBサイトへ戻ることが分かった。すなわちパラジウムの状態変化の可逆性は温度に依存している。また、時分割XAFSを10ミリ秒の時間分解能で測定し、パラジウムの状態変化が現実の排ガス雰囲気の変動周期(14Hz)に十分追従するくらい速いことが明らかになった。本研究により、パラジウムに引き続きロジウムと白金にも自己再生機能を付与することに成功した。インテリジェント触媒の技術は世界規模で深刻になっている貴金属の需給バランスの問題を解決し、触媒技術の世界標準となることが期待される。アルコキシド法で作製されたペロブスカイト型酸化物LaFeCoPdOxはガソリンエンジンからの排ガスの酸素濃度の揺らぎを利用して自己再生し、高い触媒活性を維持する。SPring-8のBL01B1においてX線吸収スペクトルの微細構造(XAFS)を測定し解析した。酸化雰囲気中ではFe,Co,Pdは酸素八面体の中心(Bサイト)を占有している。還元雰囲気中ではPdは結晶外へ析出し金属微粒子になっており、Coも半数は析出していることが分かった。Feの電子状態および局所構造は変わらず、触媒結晶全体を安定に保つ役割を果たしている事が分かった。これらの金属の状態は酸化還元の雰囲気変化に対して可逆的変化を起こしている。安定なペロブスカイト母結晶中で主に貴金属の周囲のみが還元雰囲気下で不安定になるため、効果的に貴金属粒子のサイズが小さく維持され、触媒は高活性を保つものと思われる。触媒試料中の貴金属の動的振る舞いを詳細に調べるために、SPring-8のBL28B2において、エネルギー分散型の時分割XAFS実験を試みた。石英ガラス管中に触媒試料を封入し、外部より赤外線を照射することにより加熱した。酸素、水素、窒素ガスをマスフローメーターにより混合し、雰囲気を切換えた。ガス流量と濃度を調整することにより、現実を反映するガスの空間速度下で、貴金属Pdの状態変化が適当な速度で起っていることが確認された。今後、更に良好なXAFSスペクトルを得るために、エネルギー分散型の光学系および計数システムを必要に応じて改良して行く予定である。貴金属パラジウムを複合させたペロブスカイト型酸化物(LaFePdOx)は酸化還元変動雰囲気下での自己再生現象により高い触媒活性を維持する。パラジウムは酸化雰囲気下ではペロブスカイト型構造の酸素八面体の中心をイオンとして占有しており、還元雰囲気下では析出しペロブスカイト粒子の表面にナノサイズの金属微粒子として存在する。このパラジウムの状態は可逆な変化であり、結果として貴金属粒子のサイズが小さく保たれることが高活性の構造的要因である。

このパラジウムの動的な振る舞いを明らかにするために、第3世代大型放射光実験施設スプリング8(兵庫県、播磨科学公園都市)のBL28B2およびESRF(フランス、グルノーブル)のID24にて時分割XAFS実験を行った。パラジウムの電子状態および局所構造の変化は数秒以内で完了することが分かった。これは自動車触媒として実用上、十分早い反応速度と考えられる。しかも200°Cもの低温で結晶構造の変化が起っていることが分かり、この物質の特異な低温での高活性の原因を説明できる。更にパラジウムは析出しやすく、ペロブスカイト結晶に戻りにくいという性質が、特に400°C以下の低温で徐々に顕著になってくることも分かった。この実験結果は、ペロブスカイト型構造の酸素八面体中心、金属微粒子に次ぐ第3の状態としてPdOなどのパラジウムの酸化物の状態が関与していることを示唆しており、自己再生現象のダイナミックスを議論する上で大変重要な情報を得ることができた。貴金属複合ペロブスカイト型酸化物はガソリンエシジンの排気ガス中に含まれる窒素酸化物、一酸化炭素、未燃燃料の無害化のための高い触媒活性を有する。それは排ガス中の酸素濃度の変動に応じ、結晶構造を自ら変化させながら結果として、貴金属微粒子のサイズを小さいまま保持できるためである。その自己再生機構は平成15、16年度にわたり明らかにしてきた。本年度は以下の2点を明らかにした。(1)貴金属パラジウムの固溶析出の速度を10ミリ秒の時間分解能で明らかにした。エネルギー分散型X線吸収微細構造スペクトル(DXAFS)の実験はフランス、グルノーブルにある第三世代大型放射光施設ESRFのDXAFS専用ビームラインID24で行った。ペレット状の試料はガラス管に入れられ、赤外線加熱装置により昇温しながら酸化ガス・還元ガスを交互に流すことによって試料周りの雰囲気を変えた。実験データの詳細は現在解析中であるが、実用上問題ない充分高速でパラジウムの状態変化が起こっていることが分かった。興味ある低温域での貴金属の状態変化や、貴金属粒子サイズの時間依存性・温度依存性も明らかになってきており、その結果は順次公表される予定である。なお、同様の測定が可能なDXAFS装置は日本の第三世代大型放射光施設SPring-8の原子力機構ビームラインBLl4Blにも建設中であり、平成18年度初めに完成する予定である。(2)自己再生型触媒の設計指針も明らかになり、パラジウムに引き続きロジウムと白金に自己再生機能を付与することにも成功した。
日本代表選手の行動および対人認知が青年期のスポーツ競技者へ与える影響

本研究の目的は、トップアスリートが大学生競技者の競技スポーツ傾倒に与える社会心理的影響を検討することであった。本研究の結果、トップアスリートの行動・態度は大学生競技者の競技者アイデンティティーに影響し、そして、競技者アイデンティティーはスポーツ傾倒意図を規定していることが示された。また、トップアスリートから提供されるソーシャルサポートおよび提供が期待されるソーシャルサポートは競技者アイデンティティーを高め、スポーツ傾倒意図を規定していることが示された。以上の結果から、トップアスリートの行動・態度は大学生競技者の競技継続意図に影響を与えていることが明らかとなった。平成28年度の主な計画は、日本代表選手の行動を測定するための尺度および、日本代表選手から与えられるソーシャルサポートの認知を測定するための尺度を作成することであった。まず、日本代表選手の行動を評価するための尺度を作成するため、アスリートの行動認知に関する先行研究(Arai, Ko, & Kaplanidou, 2013;竹村ほか,2013;島本ほか,2013)および、Web調査において45名の対象者から得られた自由記述回答を基に調査項目の精選を行った。調査票は、「スポーツ実施者の意識に影響を与えるわが国のトップアスリートに関する行動」について自由回答形式で質問を実施した。以上の情報を参考にスポーツ心理学に精通する研究者2名、スポーツマネジメントに精通する研究者1名の協力のもと、尺度項目の選定を行った結果、6因子各2項目の計12項目を暫定的なトップアスリート行動評価尺度とし、600名の大学生競技者を対象に調査を実施し、尺度の信頼性妥当性について検証がなされた。また、日本代表選手から与えられえるソーシャルサポートの認知を測定する尺度については、日本代表選手と直接的に関わる機会があり、指導やアドバイスなどを受けた経験のある者を対象(20名)として、WEB調査を実施した。調査終了後、先行研究を概観した結果を含め、尺度項目の選定を調査協力者の専門家4名と協力して実施し、尺度作成を行った。作成された尺度を使用し、調査実施中である。本研究は概ね順調に進捗していると思われる。1年目の計画では尺度を作成する予定にしていたが、計画通り順調に作成されたといえる。特に学会発表、学術論文への投稿等も終了しているため、成果を順調に公表できる状況にあると考えられる。平成29年度の主な計画は、平成28年度の結果を参考に、青年期のスポーツ競技者を対象に大規模調査を実施し、オリンピックや世界選手権等の国際大会で活躍する日本代表選手の行動および対人認知を基軸とした競技スポーツ傾倒意図を検討することであった。調査対象者は高校生および大学生の青年期スポーツ競技者(1000名への配布、997名の回答)として、1年目に作成したトップアスリートの行動評価尺度(萩原ほか,2018)およびトップアスリートからのサポート評価尺度(萩原ほか,2018)を用い、競技者アイデンティティー尺度(萩原・磯貝,2014a)、競技スポーツにおけるスポーツ・コミットメント尺度(萩原・磯貝,2014b)との関係性を検証した結果、トップアスリートの行動では特に競技に対するひた向きな姿勢やスポーツパーソンシップらしい行動を認知しているスポーツ実施者は自身の競技者としてのアイデンティティーを高め、スポーツへの継続意図を示している可能性が示唆された。また、トップアスリートからのサポートとの関連では、トップアスリートが「技術面でわからないことを教えてくれる」、「トップレベルの素晴らしい技術やパフォーマンスを見せてくれる」など、手段的なサポート行動を提供してくれることが青年期競技者としてのアイデンティティを形成し、スポーツ・コミットメントを醸成している可能性が示された。以上のことから、わが国のトップアスリートの行動およびサポートに対する評価とスポーツ実施者の関連について一考察を得ることができたと思われる。尺度作成の予備調査段階においてインタビューを予定していたが、調査対象者が県外であったため、調査旅費の関係上、WEB調査に変更して実施した。調査結果については、予備調査、本調査に影響を与えることがなく、期間・費用面でも効率化が図れたと考えられる。今後の計画においても研究の代替案を活かし、効率的に研究遂行を実施していく。スポーツマネジメント調査対象者への謝金について、調査対象者側からの辞退があったため、謝金を支給しなかった。また、旅費については、海外発表を含まなかったため支出が予定よりも少なくなった。データの入力、研究成果報告書の校正作業などの人件費に充てる予定。また、海外発表を予定しているため、旅費は当初の計画通り支出する予定。
高脂肪食品の嗜好性と過食に関する研究

脂肪摂取がbeta-endorphin神経を活性化することを明らかにした。これによりbeta-endorphin分泌が促進され、脂肪の摂取量を増加させることが明らかとなった。脂肪の嗜好性は摂取経験により獲得されるものである。脂肪を摂取したことのないマウスにNaltrexoneを投与してbeta-endorphinを阻害すると、脂肪の嗜好性が獲得されず、報酬効果も獲得されないことがオペラントレバー押し試験や条件付位置嗜好性試験により明らかとなった。以上の結果より、beta-endorphinは脂肪の摂取量の調節と嗜好性獲得において重要な役割を持っていることが示唆された。脂肪を多く含む食品は我々を惹き付けてやまない。しかしながら、本来単独では無味であるはずの脂肪がなぜ霜降り肉やマグロのトロをこれほどまでに美味しくさせるのか、さらに、このような食品に対する欲求はどこから生まれるのかはこれまで全く明らかではない。脂肪を多く含む食品の嗜好性は高いことは明らかであり、脂肪分子は基本五味と同様に舌上の味を感じる細胞(味細胞)で受容され美味しいという感覚を生み出していると考えられる。そこで脂肪の美味しさが脳報酬系に与える影響を検討した。はじめに、脂肪摂取がβエンドルフィンの分泌に影響を与えているのか、脳内のどこで分泌されているのかを検討したoマウスに脂肪を与え、脳を摘出し、脳切片を作成した後に神経活性化の指標であるc-fosを免疫染色することにより、β-エンドルフィンニューロンの解析を行った。その結果、脂肪摂取によりβ-エンドルフィンニューロンが活性化されることが明らかとなった。また、カニューレを介して脂肪を胃内に投与した場合と比較すると、脂肪を自発的に摂取(脂肪を味わう)した方がより強くβ-エンドルフィンニューロンが活性化されることが明らかとなった。さらに脂肪と同程度のカロリーを含有する甘味物質(スクロース、グルコースなど)も同様にβ-エンドルフィンニューロンを活性化することが明らかとなった。しかしながらサッカリンは影響を与えなかった。以上の結果より、脂肪および糖を味わうことによりβ-エンドルフィンニューロンが活性化されることが明らかとなった。これは味細胞からの刺激が脳報酬系に影響を与えることを示すものであり、これが脂肪を多く含む食品や糖を多く含む食品の過食を誘発する原因の一つであることが示唆された。しかしながら、脂肪がなぜ霜降り肉やマグロのトロをこれほどまでに美味しくさせるのか、さらに、このような食品を食べた後に感じられる高度な満足感がどこから生まれるのかはこれまで全く明らかではない。前年度までの研究により、脂肪を食べた後に報酬系およびオピオイド系が活性化されることを明らかにしてきた。これらの脳内回路は快感や摂取意欲に関与することから、脂肪の美味しさにも一部寄与するものと考えられる。そこで平成25年度は報酬系およびオイピオイド系を阻害剤によりブロックした時にマウスが脂肪に対してどのような行動をとるのかを検討した。オピオイド受容体阻害剤のナルトレキソンおよびナロキソンをマウスに投与すると脂肪の摂取量が減少した。しかしながら嗜好性を検討するリック試験、摂取意欲を検討するオペラント試験においてこれらの阻害薬は効果がみられなかったこと。この検討により、オピオイド系は脂肪の摂取量の調節、つまり脂肪の過食に関与することが示唆された。また報酬系にはドーパミンが深く関与することが広く知られているがドーパミン受容体阻害剤の投与は脂肪の摂取量や嗜好性に影響を与えず、摂取意欲だけを減少させた。以上の結果より、脂肪の摂取量の調節にはオピオイド系が関与しており、摂取意欲にはドーパミン系が関与していることが明らかとなった。これらの知見は脂肪の過剰摂取、および常習性のメカニズムの解明に役立つものと期待される。また、脂肪の嗜好性にはオピオイド系および報酬系が直接関与してないことが示されたことから、脂肪の嗜好性はこれら二つの脳内回路以外の回路が関与していることが示唆された。油脂を摂取するとbetaエンドルフィン神経が活性化される。betaエンドルフィンは食品の嗜好性に関与することが知られており、mu受容体に結合してその効果を発揮する。mu受容体阻害剤であるnaltrexoneを投与すると油脂の摂取量が減少することから、油脂単独の嗜好性にもbetaエンドルフィンおよびmu受容体が関与していることが示唆される。これまでの検討により油脂だけに限らず糖質の摂取によってもbetaエンドルフィンは活性化されることが明らかとなっているが、エンドルフィンが油脂と糖質、双方の嗜好性にどれだけ寄与しているのかは不明であった。また、エンドルフィン以外の神経細胞群も当然ながら嗜好性に関与している。そこで、これらの溶液の嗜好性にmu受容体がどのように関与しているのかを検討した。はじめに等カロリーになるように調整した糖質および油脂溶液を用いて2瓶選択試験をしたところ嗜好性はほぼ同等であった。そして、naltrexoneを投与して同様の検討を行ったところ、全体の摂取量は減少したものの、マウスは糖質溶液を好んで摂取した。つまり、mu受容体もしくはエンドルフィンが油脂の嗜好性に大きく寄与していること、一方で糖質の嗜好性にはあまり関与しないことが示唆された。さらに、同じマウスを用いて、阻害剤の投与無しに糖質と油脂の2瓶選択試験を連続して行ったところマウスは油脂に対して嗜好性を示すようになった。

以上の結果より、油脂の嗜好性は糖質と比較してmu受容体およびエンドルフィンに大きく依存していること、また、油脂の嗜好性は連続摂取により強化されるが糖質はそのようなことが起こらないことが明らかとなった。脂肪を摂取すると視床下部弓状核のPOMC神経が活性化されこの神経からbeta-endorphinが放出されることをこれまで明らかにしてきた。POMC神経は食欲調節だけではなく様々な機能を持ち、エネルギー消費の調節なども行っている。そこで、脂肪摂取がPOMC神経を介して実際にエネルギー代謝に影響を与えているのか検討を行った。POMC神経は絶食により活動が抑制され、食事摂取により活性化される。はじめに絶食下でNTXを投与すると標準飼料、そして脂肪や高脂肪食の摂食量が減少することが明らかとなった。これはNTXがbeta-endorphinの作用を抑制したためだと考えられる。しかしながらエネルギー代謝に影響はみられなかった。次に高脂肪食を摂取させることによりあらかじめPOMC神経を活性化したマウスにNTXを投与して検討を行った。呼気ガス分析による間接熱量測定でエネルギー消費量を検討したところ、NTX投与群で高い値がみられた。通常食(標準飼料)を摂食させた場合にはこのようなことは起こらなかったことから脂肪の摂取が脳内のなんらかの経路によりエネルギー代謝を変化させることが示唆された。糖質燃焼量、脂質燃焼量の割合に変化はみられなかった。また、NTX投与により自発行動量が少なくとも4時間は継続して高くなる傾向が観察された。以上の結果より、NTXの投与のみではエネルギー代謝が変化せず、脂肪摂取によりあらかじめPOMC神経を活性化すると、エネルギー代謝を変化させることが明らかとなった。脂肪摂取がbeta-endorphin神経を活性化することを明らかにした。これによりbeta-endorphin分泌が促進され、脂肪の摂取量を増加させることが明らかとなった。脂肪の嗜好性は摂取経験により獲得されるものである。脂肪を摂取したことのないマウスにNaltrexoneを投与してbeta-endorphinを阻害すると、脂肪の嗜好性が獲得されず、報酬効果も獲得されないことがオペラントレバー押し試験や条件付位置嗜好性試験により明らかとなった。以上の結果より、beta-endorphinは脂肪の摂取量の調節と嗜好性獲得において重要な役割を持っていることが示唆された。当初の予定では脂肪の嗜好性の形成過程を検討するにあたり、嗅覚除去マウスなどを用いて検討を行う予定であったが、naltrexone投与実験の予備実験に大きく時間をとられてしまったため検討を行うことができなかった。しかしながら、naltrexone投与実験で予想外の結果と研究の進展がみられた。このため当初の研究計画を変更する必要があったため。27年度が最終年度であるため、記入しない。農学脂肪による過食のメカニズムの解明脂肪は動物が本来もつ代謝のホメオスタシス(摂食調節、エネルギー消費の調節)を破綻させ体重増加を招く。このような過食という行動にも脂肪の嗜好性およびオピオイド系の関与が伺える。
無線LANシステムにおける電磁結合型パッチアンテナの応用に関する研究

本研究の目的は,電磁結合パッチアンテナを用いたマイクロ波帯およびミリ波無線LANシステム用平面アンテナを実現するための基礎技術を開発することにある.本年度は,以下に示す知見と成果を得た.(1)平成11年度において開発したプリントスロットアレーに,パッチ素子を組み合わせ,電磁結合パッチアレーを構成した.このアレーについて,スペクトル領域モーメント法を用いた数値シミュレーションを行い,無線LANシステムに適合する放射指向性を得るための設計指針を確立した.(2)平成11年度において開発したプリントスロットアレーで構成したマルチセクタアンテナについて,スペクトル領域モーメント法を用いて,セクタ間干渉,放射指向性などの特性評価を行った.この結果より,従来のマルチセクタアンテナのように,金属フィンなどの突起物を配置しなくとも,セクタ間の相互干渉が極めて小さな平面マルチセクタアンテナが実現可能であることを明らかにした.(3)電磁結合パッチアレーにおいて特性劣化の原因となる平行平板モードについて,スペクトル領域モーメント法から導いた等価回路を用いることにより,発生機構を明らかにした.また,平行平板モードを抑制するための指針を明らかにした.(4)(2)に示した平面マルチセクタアンテナの試作測定を19GHz帯において行い,数値シミュレーションによる検討の妥当性を明らかにした.以上,本年度予定していた研究課題について十分な成果が得られた.本研究の目的は、電磁結合パッチアンテナを用いて、マイクロ波帯およびミリ波帯無線LANシステム用平面アンテナを実現するための基礎技術を開発することにある。本年度は、以下に示す知見と成果を得た.(1)無線LAN用平面アンテナの構成要素としてアレー構造を用いることとし、小型化とグレーティングローブ抑制の観点から最適な構造について検討した.この結果,直列給電アレーが最適であることが明らかになった.(2)直列給電アレーを用いた場合に,無線LAN用システムに適合する放射指向性を実現するための励振法について検討し,バックワード励振が有効であることを見出した.(3)電磁結合パッチアンテナを用いる前段階として,プリントスロットを用いたバックワード励振直列給電アレーに着目し,スペクトル領域モーメント法による設計法の開発を行った.(4)(3)の設計法に基づき設計したバックワード励振アレーアンテナの試作測定をマイクロ波帯および準ミリ波帯にて行った.この結果を用いて,(2)で見出したバックワード励振の有効性および(3)で開発した設計法の妥当性を示した.以上,本年度予定していた研究課題について十分な成果が得られた.来年度は,上記(1)(4)で開発したプリントスロットアレー上に,パッチアンテナを配置した電磁結合パッチアレーについて,数値計算ならびに実験による最適化を行う.また,電磁結合パッチアレーにより無線LAN用平面アンテナを実現するためのアレー配置法について検討する.本研究の目的は,電磁結合パッチアンテナを用いたマイクロ波帯およびミリ波無線LANシステム用平面アンテナを実現するための基礎技術を開発することにある.本年度は,以下に示す知見と成果を得た.(1)平成11年度において開発したプリントスロットアレーに,パッチ素子を組み合わせ,電磁結合パッチアレーを構成した.このアレーについて,スペクトル領域モーメント法を用いた数値シミュレーションを行い,無線LANシステムに適合する放射指向性を得るための設計指針を確立した.(2)平成11年度において開発したプリントスロットアレーで構成したマルチセクタアンテナについて,スペクトル領域モーメント法を用いて,セクタ間干渉,放射指向性などの特性評価を行った.この結果より,従来のマルチセクタアンテナのように,金属フィンなどの突起物を配置しなくとも,セクタ間の相互干渉が極めて小さな平面マルチセクタアンテナが実現可能であることを明らかにした.(3)電磁結合パッチアレーにおいて特性劣化の原因となる平行平板モードについて,スペクトル領域モーメント法から導いた等価回路を用いることにより,発生機構を明らかにした.また,平行平板モードを抑制するための指針を明らかにした.(4)(2)に示した平面マルチセクタアンテナの試作測定を19GHz帯において行い,数値シミュレーションによる検討の妥当性を明らかにした.以上,本年度予定していた研究課題について十分な成果が得られた.
ニューカレドニアにおけるコミカンソウ科植物と送粉者の相乗多様化

本研究は、送粉者と被子植物の種多様化の関係性の理解を深めるため、近縁な植物種の同所的な共存における送粉者の調査を行っている。昨年度までの研究から、日本において共存種数の多いニシキギ科ニシキギ属およびシソ科ヤマハッカ属において、異なる送粉者を利用することで近縁な植物種の共存が可能になっている可能性が示唆された。本年度は送粉者の選択的な誘引に重要と考えられる花のにおいに着目し、上記二属の植物種において化学成分の分析を行った。その結果、両属において送粉者の異なる植物種は全く異なる主成分を持ち、においの化学組成を違えていることが明らかとなった。また、同所的に生育し特定の種のキノコバエに送粉されるニシキギ属植物ムラサキマユミと、様々な種のキノコバエに送粉されるサワダツでは、少量のみ生産される物質にのみ差が見られたことから、におい成分のごくわずかな違いが送粉者相の違いに寄与していることが示唆される。ヤマハッカ属においては複数の生育地において雑種の形成が確認され、そうした生育地では主たる送粉者は少ない一方で複数の種の花を日和見的に訪れる昆虫が数多く生息していることが明らかになった。このことは、ごく近縁な植物種の共存の安定性は環境中の送粉者相だけでなく、訪花者相に強く影響されることを示唆している。三年間の結果を総合すると、近縁な植物種は送粉者を違えることによって安定的な共存を実現していることが示唆された。また、送粉者が大きく異なる場合(ハナバチ媒/キノコバエ媒、あるいはハナバチ媒/スズメバチ媒)には花のにおいの主成分が異なること、送粉者がわずかに異なる場合(異なるグループのキノコバエに送粉されるムラサキマユミとサワダツ)には主成分は共通だが少量の成分に違いがみられることが明らかになり、送粉者ニッチの分化において花香が重要な役割を果たしている可能性が示唆される。29年度が最終年度であるため、記入しない。被子植物の多くは花粉の授受を送粉者に依存しているため、送粉者を共有している場合には異種間の花粉の授受により共存は難しいと考えられる。そのため、本研究では送粉者をたがえることが生殖前隔離を達成し、植物の共存を可能にすることで植物の種多様性に貢献しているという仮説を提示し、検証を行っている。主な材料であるニューカレドニアにおけるコミカンソウ属植物は以前の研究により、数種の植物が幼虫期に種子を食害する種特異的なハナホソガ(ホソガ科)によって送粉されることが明らかとなっており、およそ110種のコミカンソウ属植物はハナホソガ媒であることが予想されていた。しかし、2015年3月の事前調査によって、多くの植物は長角亜目昆虫(タマバエ科、キノコバエ科など)に送粉されていることが示唆された。長角亜目昆虫による送粉は例が少なく、研究の基盤となる自然史がほとんどわかっていない。今後の効率的な調査のため、長角亜目媒の送粉様式の自然史を明らかにすることを優先とし、研究活動を行った。コミカンソウ属植物において長角亜目媒の送粉様式が示唆されたものは、いずれも深紅の花被片をもっていた。また、日本産コミカンソウ属植物のコバンノキもまた、深紅の花被片をもっており、タマバエ科やクロバネキノコバエ科昆虫が送粉者であることが示唆されていた。調査から日本に分布する深紅色の花をもつガリア科など複数の科の植物でキノコバエ科の昆虫が主な送粉者であることが明らかとなった。これは植物の科や目をまたいで深紅色の花弁とキノコバエ類(長角亜目昆虫)の関係性を強く示唆するものである。また、花弁の色以外にも複数の花形態に共通性が見られたことから、被子植物においてキノコバエ媒の送粉シンドロームが存在することが示唆された。調査を行った植物以外でも、シンドロームに合致する形質をもつものはキノコバエ媒である可能性が高く、有用な予測である。本研究は被子植物の多様性と送粉者との関係性を明らかにするために行われているものである。地球上に植物の生育できる土地は限られているため、多くの種が作り出されるためには限られた生育地に多くの種が共存することが重要である。植物が共存するためには、生殖隔離が達成されていることが必須であり、近縁な植物種間の場合、それは送粉者が異なることで達成されていると考えられる。本研究で提示している仮説は限られた範囲に生育する種多様な分類群であれば検証が可能である。2015年度はキノコバエ類による送粉の自然史を明らかにすることおよび深紅色の花をもつ植物とキノコバエ媒の関連性の探索をおもに行い、被子植物においてキノコバエ媒の送粉ンシンドロームが存在することが浮き彫りとなってきた。研究の中で、キノコバエ媒の植物を含む分類群は種多様であること、また、ある任意の地域に共存する近縁種では花色が異なり、送粉者も異なることが明らかとなってきた。さらに、分類群の中で送粉者の変更が頻繁に起きていること、キノコバエ媒の植物はキノコバエ以外の昆虫媒の植物よりも分布域が狭いなどの傾向も見いだせてきた。

これはまさに植物の種多様性と送粉者の関連性について示唆をもたらすものであり、予期せぬ好適な材料である。動物媒の送粉様式の獲得は白亜紀以降の被子植物の多様化に貢献したと考えられているが、その具体的なメカニズムはよく分かっていない。本研究では送粉者をたがえることが生殖前隔離を達成し、植物の共存を可能にすることで植物の種多様性に貢献しているという仮説を提示し、検証を行っている。主な材料であるニューカレドニア産のコミカンソウ属植物は、以前の研究により、数種の植物が幼虫期に種子を食害する種特異的なハナホソガ(ホソガ科)によって送粉されることが明らかとなっている。そのため、およそ110種のコミカンソウ属植物はハナホソガ媒であることが予想されていたが、調査によって、多くの植物は長角亜目昆虫(タマバエ科、キノコバエ科など)に送粉されていることが示唆された。また、これらの植物はいずれも深紅色の花被片を持っており、長角亜目昆虫による送粉との強い関連が示唆された。長角亜目昆虫による送粉は被子植物の中で例が少なく、基本的な自然史が分かっていないが、2015年度の研究から、深紅色の花弁と長角亜目昆虫との関連はコミカンソウ属だけでなく、広く被子植物一般に観察できるものである可能性が示唆された。また、長角亜目昆虫によって送粉されている植物種群はテンナンショウ属、カンアオイ属、ニシキギ属など、顕著に種多様かつ共存種数の多いグループを含むことが分かった。特に、しばしば5種以上の種が共存するニシキギ属植物においては、深紅色の花弁を持つ種と持たない種が共存していることが示唆された。このことは本研究の仮説を支持しており、2年度目には、その仮説の確からしさを検討するために主にニシキギ属に着目して送粉様式と共存パターンの解明を行った。本研究は近縁な植物種間の共存における送粉者の機能に着目したものであり、2016年度に行ったニシキギ属の調査からは興味深い結果が得られた。ニシキギ属はアジア・北米などに130種を擁する分類群で、日本にはおよそ20種が分布する。主な調査地である白山では、5種のニシキギ属植物が共存していること、また、北海道利尻島においては、ごく近縁な深紅色の花を持つクロツリバナと、緑色の花を持つオオツリバナが同所的に、同時期に開花していることが明らかとなった。興味深いことに、これらの植物では主な送粉者が異なり、クロツリバナはキノコバエやクロバネキノコバエなどの長角亜目昆虫、オオツリバナはコウチュウやハナバチが主たる送粉者であった。2種は非常に近接して開花しているが、訪花者層は大きく異なり、また生育地には雑種が存在していなかったことから、送粉者による生殖隔離が働いている可能性が示唆された。また、ニシキギ属9種の送粉様式の調査から、深紅色の花を持つ種は長角亜目、特にキノコバエ類によってもっぱら送粉されていること、非深紅色の花を持つ種はハナバチ・コウチュウ・ハエに送粉されていることが明らかとなった。また、深紅色の花はニシキギ属の中で独立に進化していることが分かっており、ニシキギ属では深紅色の花の進化とキノコバエ類の進化に深い関連があることが示唆された。ニシキギ属植物の中では、一部の共存する種ペアにおいて、送粉者の違いが見出されたが、その他の種ペアは、一見送粉者層に大きな違いはなく、むしろ、開花フェノロジーやハビタットの違いで共存が可能になっていることが示唆された。本研究は、送粉者と被子植物の種多様化の関係性の理解を深めるため、近縁な植物種の同所的な共存における送粉者の調査を行っている。昨年度までの研究から、日本において共存種数の多いニシキギ科ニシキギ属およびシソ科ヤマハッカ属において、異なる送粉者を利用することで近縁な植物種の共存が可能になっている可能性が示唆された。
両親媒性ポリマーを利用した細胞膜曲率センサーの開発

本研究では、両親媒性構造を有するポリマーを用いて膜曲率センサー分子の開発を行った。様々な細胞機能を発現する上で、膜曲率は重要な役割を果たしている。本研究では、特に多くの膜たんぱく質やペプチドが局在すると指摘されている高い膜曲率構造を標的とした。高い膜曲率構造にはlipid packing defects(defects)と呼ばれる膜の疎水性部が水中に暴露した領域が形成されており、たんぱく質やペプチドの疎水性ドメインとの相互作用点となる。したがって、本研究では高い膜曲率構造に存在するdefectとの疎水性相互作用に注目し、ポリマーの親疎水性バランスをチューニングすることで特定の膜曲率を認識するポリマー分子の開発を目指した。前年度には、両親媒性構造を有するポリマーの合成・ライブラリ化を行った。膜曲率の認識に求められるポリマーの設計指針を明らかにするために、ポリメタクリル酸を基礎骨格に持ち、カチオン性側鎖と疎水性側鎖の親疎水性バランスを制御することでdefectとの疎水性相互作用の制御を目指した。またATRP重合にてポリマーの末端に蛍光色素を導入し、膜への標識機能を付与した。本年度は得られたポリマーライブラリを対象に、ポリマーと膜との相互作用を細胞サイズのモデル細胞膜を用いて蛍光顕微鏡にて評価した。膜曲率の認識に求められるポリマーの構造因子について検討したところ、(i)疎水性側鎖のアルキル鎖長およびカチオン性基の側鎖長と(ii)共重合組成比が膜曲率の認識において重要なことが示唆された。本研究から、ペプチドのように決まったモノマー配列を持たないランダムコポリマーであっても、分子全体の特性を制御することで天然のタンパク質やペプチドが持つ膜曲率認識機能を模倣できることが示された。27年度が最終年度であるため、記入しない。特に、生体内で多くのタンパク質が局在することが指摘されている高い膜曲率構造を標的とした。この構造領域はdefectと呼ばれ、タンパク質やペプチドが持つ疎水性ドメインとの相互作用点となる。本研究では、このdefectとの疎水性相互作用に注目し、ポリマーの親疎水性バランスをチューニングすることで特定の膜曲率を認識することを目指した。カチオン性基と疎水性基から構成された両親媒性ポリマーを合成した。また膜の標識機能を付与するために、ポリマーの末端に蛍光色素を導入した。さらに側鎖構造や共重合組成比を網羅的に制御し、ライブラリ化した。作成したポリマーライブラリを対象に、ポリマーと細胞膜との相互作用を細胞サイズのモデル細胞膜を用いて蛍光顕微鏡にて評価した。その結果、モデル細胞膜が持つ高い曲率への選択性はポリマーの親疎水性バランスに依存することがわかった。また本ポリマーは生体試料である大腸菌が持つ膜曲率に対しても選択性を示すことも蛍光顕微鏡による直接観察から明らかになった。本研究から二次構造を形成しない合成ポリマーにおいても、ポリマーの物性をチューニングすることで膜曲率を認識できることが示された。合成ポリマーにて膜曲率の認識が出来ることを、蛍光顕微鏡観察にて明らかにできた。さらに膜曲率を認識できるポリマーの分子設計として、ポリマーにおける親疎水性バランスの制御の重要性が示唆された。さらにin vitro系であるリポソームだけでなく、大腸菌を用いたin vivo系においてもポリマーが膜曲率を認識できることを示した。このことから本ポリマーが、膜曲率を認識する分子プローブとしての機能を充分に発揮できる材料として有益であることが示された。

既に膜曲率の認識に求められるポリマーの分子デザインに関する基礎的な知見が得られた。したがって今後は、膜曲率に対して選択性を示したポリマーを対象にどのように膜曲率を認識するかメカニズム評価を行う。高い曲率を低い曲率を併せ持つディスク構造のモデル細胞膜「バイセル」を用いることで、脂質膜とポリマーとの相互作用をリンNMRにより評価し、脂質膜中でのポリマー構造、側鎖の挙動、挿入の深さを検討していく。27年度が最終年度であるため、記入しない。
アロディニアにおける神経成長因子の役割

アロディニアとは、通常は痛みを誘発しない触刺激によって、誘発される痛みであり、炎症時や末梢神経損傷時に生じることがある。脊髄の侵害受容ニューロンへの触覚入力の機能的な結合の増強が生じたときにアロディニアが生じる可能性があると考え、2つの系で実験を行った。1.触覚線維の解剖学的シナプス結合の再構築抗NGF(神経成長因子)抗体投与により、侵害受容線維が消失すれば、それに代わり、触覚線維が侵害受容ニューロンにも軸索突起を伸ばし、アロディニアが生じる可能性がある。出生当日から4週間、ラットに抗NGF抗体(3μl/g/day)を皮下注射し、6週齢以後に実験を行った。抗NGF抗体投与ラットで、軸索反射性皮膚温上昇の抑制をサーモグラフィーで確認し、侵害受容線維の一部が消失したと示唆された。しかし、脊髄後角のc-FOSタンパクの発現や行動テストでは、抗NGF抗体投与群と正常群との間に有意差がなかった。出生後の抗NGF抗体投与では、TrkAを持つニューロンの一部が存続するために、触覚線維の新たなシナプス接続は成立せず、アロディニアは誘発されるには至らなかったと示唆された。2.触覚線維の生理学的興奮作用の増強GABAA受容体拮抗物質ピクロトキシン(Ptx)の全身投与は、脊髄後角広作動域ニューロンの痛み刺激に対する反応を抑制するが、触刺激に対する反応を増幅する。Ptx全身投与後、中脳ではc-FOSは、Edinger-Westphal核に密に発現し、中心灰白質、背側縫線核の非セロトニンニューロンにまばらに発現した。正常動物を発痛物質で刺激したときも、同部位にc-FOSの発現が見られた。これまで痛みに関するEdinger-Westphal核の役割についての研究はなされていなかったが、Edinger-Westphal核は、アロディニアおよび鎮痛と深く関わっている可能性が示唆された。非侵害性機械受容器を興奮させる触刺激は、通常は痛みを誘発しないが、末梢神経損傷時や炎症時には、痛みを誘発する。これをアロディニアという。神経成長因子(NGF)は胎生期では侵害受容ニューロンの生存に不可欠であり、胎生期および新生期のラットに抗NGF抗体を投与しても、侵害受容ニューロンの一部が消失するという報告がある。アロディニア成立に、神経ペプチドが関与するかを調べるために、脊髄内,終末から放出されて、痛覚過敏に関与する可能性のあるCGRP量を推定する戦略として、メリチンテストを行った。ハチ毒に含まれる発痛物質メリチンを皮下投与し、軸索反射性に末梢に放出されるCGRPによって生じる皮膚温の上昇をサーモグラフィーで記録した。このような記録はこれまで報告されていない。1.正常動物の軸索反射性皮膚温の生後変化メリチン50μlを足蹠に投与すると、2週齢以後のラットで、投与部位周辺の皮膚温の上昇がみられた。離乳直後の母親ラット(18-20週齢)では、皮膚温の上昇はみられなかったが、10週齢までのメスラット全例で、皮膚温の上昇が見られた。後根神経節のCGRP量はメスの性周期によって変化するという報告があるが、離乳直後のラット以外で皮膚温の上昇がメスラットでもみられたことから、痛覚過敏および軸索反射性皮膚温上昇を引き起こすのに必要なCGRP量はメスでも、充分存在すると考えられた。2.抗NGF抗体投与ラット出生当日から4週間、抗NGF抗体(3μl/g)を皮下注射し、5週から7週齢で、メリチンテストを行った。オスラット5匹中1匹、メスラット4匹中3匹で、軸索反射が消失した。唾液腺などのNGF量は、オスラットで有意に多い。そのため、オスでは抗NGF抗体の効果が現れにくくなり、侵害受容線維が消失せずに、軸索反射が保持されていたことが示唆された。

Ptx全身投与後、中脳ではc-FOSは、Edinger-Westphal核に密に発現し、中心灰白質、背側縫線核の非セロトニンニューロンにまばらに発現した。正常動物を発痛物質で刺激したときも、同部位にc-FOSの発現が見られた。これまで痛みに関するEdinger-Westphal核の役割についての研究はなされていなかったが、Edinger-Westphal核は、アロディニアおよび鎮痛と深く関わっている可能性が示唆された。
肺気腫発症の個体差と肺胞マクロファージの多機能性に関する研究

肺気腫は肺弾性線維の不可逆的破壊を特徴とし、喫煙者の一部に発症する。本研究は肺気腫はエラスターゼ、アンチエラスターゼ不均衡の立場から肺胞マクロファージの多機能に着目し、慢性喫煙に対する生化学的反応の個体差を明らかにすることを目的とした。対象は中高年健常喫煙者、非喫煙者のボランティアと軽度の肺気腫患者で胸部CTにて気腫病変の有無を評価した。気管支肺胞洗浄(BAL)を施行し、肺胞マクロファージを分離した。喫煙者では非喫煙者に比べ肺胞マクロファージ中のオキシダント産生能が亢進し、アンチオキシダント活性が低下していた。また肺胞マクロファージ中の合成基質(MAOSAAPVNA)に対する酵素活性は喫煙者、非喫煙者には差がなかったが、喫煙者のなかでCT上気腫病変を有するものはない者に比して有意に高く、肺胞マクロファージ培養液中への好中球エラスターゼの放出能もCT上気腫病変を有するものでは有意に高かった。この機能はは喫煙暴露に対する反応を反映しているのではなく、肺気腫発症の内因としての喫煙感受性の一部を説明する。また、われわれは各種エラスターゼの肺気腫発症における相対的役割を検討する目的で気管支肺胞洗浄液(BAL)液中に存在する各種エラスターゼを測定し、肺胞破壊の病態を生化学的に評価する目的で肺弾性線維の分解産物(Elastin-derived peptides:EDP)を定量した。好中球エラスターゼは気腫病変を有する喫煙者では、非喫煙者に対してのみならず、気腫病変のない喫煙者に比しても有意に高値を示した。しかしシステインプロテアーゼであるカテプシンB、Lは喫煙、気腫病変との関係は見られなかった。喫煙者では非喫煙者に比べBAL液中のEDP濃度が有意に高く、BAL液中のEDP濃度は好中球エラスターゼ・α1-アンチトリプシン複合体濃度や、合成基質(MAOSAAPVNA)に対する酵素活性と有意に相関を示していた。肺気腫の外的要因として喫煙が最も重要な役割を果たしていることは良く知られているが、本研究は『喫煙に対する感受性』ともいうべき内的要因に注目した。エラスターゼ、アンチエラスターゼ不均衡の立場から、血液及び気管支肺胞洗浄液を用いて、喫煙感受性の個体差を検証した。さらに肺胞マクロファージの役割に着目し、そのオキシダント産生とアンチオキシダント産生のメカニズムを検証した。健康診断目的のボランテイアと当科外来通院患者約40名を対象に、呼吸機能検査、胸部レ線検査、胸部高分解能CT検査により健常非喫煙者、健常重喫煙者、早期の肺気腫患者の3つの群に分類し、採血と気管支肺胞洗浄を施行した。血液では、一般検査の他、ニコチン、コチニンを測定し喫煙暴露の客観的指標とした。血中及び気管支肺胞洗浄液上清中のエラスターゼ、アンチエラスターゼの量および活性を測定した。血中及び気管支肺胞洗浄液上清中のエラスターゼ-α1-アンチトリプシン複合体がそれぞれ、喫煙者において非喫煙者に比べ有意に高値を示し、同じ喫煙歴を有する健常喫煙者群に比べて早期肺気腫患者で有意に高値であった。このことは、今後個体感受性に関する特異的因子を検索していくうえでの第一歩である。気管支肺胞洗浄液より肺胞マクロファージを分離し、蛍光光度法によりオキシダント産生能、及び分光光度法によりCu,Zn-superoxide dismutase(SOD)、glutathione peroxidase(GPX)、catalase等のアンチオキシダント活性を測定した。

高齢喫煙者においてはオキシダント産生能が亢進し、アンチオキシダント活性が低下していた。このことは、喫煙に対する生体反応の不均衡が加齢に伴って生ずる可能性を示している。本研究は、肺気腫発症の内的要因ともいうべき『喫煙に対する感受性』の個体差を明らかにすることを目的としている。今年度は、肺胞マクロファージの機能の中で、肺胞マクロファージに内在し、最も強力なエラスチン分解能をもつ好中球エラスターゼの役割に着目した。自覚症状のない中高年ボランテイア36名を対象に、肺高分解能CT検査を施行し、気腫病変lowattenuation areaの有無を評価した。同対象に気管支肺胞洗浄を行い、各被験者の気管支肺胞洗浄液より肺胞マクロファージを分離し、その同一個数あたりの溶解液中に存在する好中球エラスターゼ活性を好中球エラスターゼに高感度の合成気質(MEOSAAPVNA)を用い、吸光光度法にて測定した。肺胞マクロファージ中の好中球エラスターゼ活性は喫煙者、非喫煙者間に差はなかった。しかしCT検査上、気腫病変が検出される群は、同程度の喫煙歴がありながら気腫病変を認めない群に比べてこの活性が有意に高値であった。また、同一個数の肺胞マクロファージを24時間無血清培養を行ない、その上清中のエラスターゼ-α1-アンチトリプシン複合体をELISA法にて測定したところ、気腫性変化の認められた群では、認められない群に比べ有意に高値を示した。以上の結果より、肺胞マクロファージ中の好中球エラスターゼ活性およびその放出能は喫煙により増減する指標ではなく、気腫病変形成に関する喫煙感受性の個体差を反映するひとつの因子であると考えられた。本研究は慢性喫煙に対する生化学的反応の個体差に着目し、肺気腫発症の内的要因を明らかにすることを目的としている。肺気腫はエラスターゼ、アンチエラスターゼ不均衡により肺弾性線維の不可逆的破壊が進行するとされている。われわれは、その分解産物(Elastin-derived peptides:EDP)を気管支肺胞洗浄液中で定量し、喫煙との関係、酵素学的不均衡との関係を検討した。対象は中高年健常喫煙者、非喫煙者のボランティアと軽度の肺気腫患者42名で胸部CTにて気腫病変の有無を評価した。気管支肺胞洗浄(BAL)を施行し、その上清中のEDPをヒト肺エラスチンに対するpolyclonal抗体を用いてELISA法にて測定した。喫煙者では非喫煙者に比べBAL液中のEDP濃度が有意に高く(29.9±3.5SE vs 17.0±1.8ng/mg albumin,p<0.01)、喫煙暴露の客観的指標である血漿コチニン濃度ともに有意に相関していた(r=0.53,p<0.001)。またBAL液中のEDP濃度は好中球エラスターゼ・α1-アンチトリプシン複合体濃度や(r=0.38,p<0.05)合成基質(MAOSAAPVNA)に対する酵素活性と(r=0.65,p<0.001)有意に相関した。BAL液中に存在する種々のエラスターゼの気腫化形成における相対的役割を検討するため好中球エラスターゼとシステインプロテアーゼであるカテプシンBとLをELISA法にて測定し、喫煙歴とCT上の気腫病変との関係を調べた。好中球エラスターゼは気腫病変を有する喫煙者では、非喫煙者に対してのみならず気腫病変のない喫煙者に比しても有意に高値を示した(0.52±0.10SE vs 0.23±0.07mg/mg albumin,p<0.01)。