hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
妊婦および小児におけるインフルエンザワクチンの有効性・安全性評価

本邦において、妊婦および小児における適切なインフルエンザワクチン接種の普及を推進するためには、本邦独自の成果に基づいて、これらの疑問や不安を払しょくする必要がある。そこで、複数の研究基盤に基づいて、インフルエンザワクチン接種の有効性・安全性の評価を試みた。BOSHI研究・エコチル調査においては、妊婦のインフルエンザワクチンの接種状況把握のための情報収集および出生児の追跡調査を実施した。医師会調査においては、経年的に児におけるインフルエンザワクチンの接種状況、インフルエンザ感染状況、副反応の発生状況を調査し、シーズン間で大きな差は生じていないことを明らかにした。宮城県岩沼市のスズキ記念病院で実施しているBOSHI研究、および宮城県内の環境省「子どもの健康と環境に関する全国調査(エコチル調査)」の追加調査においては、研究対象者の診療録・妊婦健診情報・分娩記録等の収集が順当に進み、次年度以降にインフルエンザワクチン接種の有効性解析が実施可能になる見込みである。平成27年6月の時点で、宮城県白石市内の幼稚園・保育園・小学校に通園・通学中の児童2,643名、および埼玉県蕨・戸田市内の幼稚園・保育園・小学校に通園・通学中の児童21,971名の保護者を対象に、基礎特性、インフルエンザワクチン接種状況、インフルエンザ感染等に関する自記式質問票を配布・回収した(回収率:白石市86%、蕨・戸田市69%)。インフルエンザワクチン接種の有効性は、宮城県白石市調査では、1回接種では認められず、2回接種では35%(12-52%)であり、埼玉県蕨・戸田市調査では、1回接種では14%(3-24%)、2回接種では、31%(24-37%)であった。宮城県白石市調査でインフルエンザワクチン接種の安全性を評価した結果、接種後の副反応としては、発赤が19%と最も多く、次いで腫脹(16%)、しこり(10%)、熱感(7%)の順に多く、アナフィラキシーの回答はなかった。本調査の結果、平成26-27年シーズンのインフルエンザワクチン接種による重篤な副反応は認められず、ワクチン2回接種がインフルエンザ感染の予防に寄与していたことが明らかとなった。宮城県岩沼市のスズキ記念病院で平成18年に開始されたBOSHI研究に関しては、医療機関スタッフとの密な連携が構築されており、対象者の情報収集がスムーズに行われている。宮城県内の環境省「子どもの健康と環境に関する全国調査(エコチル調査)」の追加調査に関しては、当初予定よりも多数の合計3,800組の母子の参加が得られており、かつ高い追跡率を維持した状態で追跡調査が推進されている。宮城県白石市および埼玉県蕨・戸田市の児童を対象とした調査に関しては、共に非常に高い回収率が得られており(宮城県白石市:86%、埼玉県蕨・戸田市:69%)、本調査結果が高い外的妥当性を持って現場へフィードバック可能なものとなっている。医師会はもちろん、自治体・教育委員会・調査対象施設との良好な関係を構築されている。宮城県岩沼市のスズキ記念病院で実施しているBOSHI研究、および宮城県内の環境省「子どもの健康と環境に関する全国調査(エコチル調査)」の追加調査においては、研究対象者の診療録・妊婦健診情報・分娩記録等の収集が完了した。エコチル調査の追加調査対象者の追跡調査に関しては、6か月、12か月、18か月、42か月調査がそれぞれ、98.2%、96.0%、97.7%、88.7%、82.8%、66.1%と高い回収率で実施されている。平成28年6月の時点で、宮城県白石市内の幼稚園・保育園・小学校に通園・通学中の児童2,524名を対象に、基礎特性、インフルエンザワクチン接種状況、インフルエンザ感染等に関する自記式質問票を配布し、1,979名から調査票を回収した(回収率:78.4%)。インフルエンザワクチン接種率は53.1%、インフルエンザウイルス感染率は31.2%であり、インフルエンザワクチン接種のインフルエンザウイルス感染に対する有効性は、1回接種では認められず、2回接種では33.5%(12.2-49.6%)であった。インフルエンザワクチン接種の安全性を評価した結果、接種後の副反応としては、ワクチン接種者における副反応としては、発赤が16.4%、腫脹が16.5%、しこりが8.3%、熱感が6.0%であった。平成27年度実施の調査との比較の結果、宮城県白石市内の児童における平成27-28年シーズンのインフルエンザ4価ワクチン接種の安全性・有効性は、平成26-27年シーズンのインフルエンザ3価ワクチン接種と同程度であったことが示唆された。宮城県岩沼市のスズキ記念病院で平成18年に開始されたBOSHI研究に関しては、医療機関スタッフとの密な連携が構築されており、対象者の情報収集を完了することができた。宮城県内の環境省「子どもの健康と環境に関する全国調査(エコチル調査)」の追加調査に関しては、高い追跡率を維持した状態で追跡調査が推進されている。宮城県白石市の児童を対象とした調査に関しては、平成27年度と同様非常に高い回収率が得られており、本調査結果が高い外的妥当性を持って現場へフィードバック可能なものとなっている。

医薬品医療機器等法(旧薬事法)および予防接種法に基づいて報告された副作用症例を蓄積した「医薬品副作用データベース(JADER)」が、2012年より、独立行政法人医薬品医療機器総合機構(PMDA)から公表されたため、2004年4月以降に報告された症例から、患者の年代が10歳未満または新生児・乳児である症例をJADERから抽出し、被疑薬がワクチンの場合をワクチン症例と分類し、症例の転帰・報告頻度の高い被疑薬の一般名・副作用症状等を集計した。JADERから抽出された症例は13768件であり、そのうちワクチン症例は2864件であった。転帰として回復・軽快に至った症例はワクチン症例で77.8%、死亡に至った症例はワクチン症例で3.3%であった。ワクチン症例のうち、被疑薬の一般名として、インフルエンザHAワクチンは16.8%、A型インフルエンザHAワクチン(H1N1株)は2.1%であった。インフルエンザHAワクチン症例は2005年の29.5%をピークに、徐々に減少傾向を示した。副作用症状としては、ワクチン症例では発熱が最も多く(11.6%)、次いで痙攣(4.3%)、熱性痙攣(3.4%)の順であった。被疑薬と症状の組み合わせとしては、インフルエンザHAワクチンによる発熱が2.1%と最も多く、次いで、インフルエンザHAワクチンによるアナフィラキシーショックおよび注射部位腫脹がそれぞれ1.5%であった。JADERを用いて、本邦の小児におけるワクチン使用に伴う副反応の発生状況およびその特徴を明らかにした。今後、JADERを用いて小児インフルエンザワクチン症例におけるシグナル検出の試みや、海外の同様のデータベースとの比較によって、小児インフルエンザワクチンの安全性情報の充実に貢献することが可能である。本邦において、妊婦および小児における適切なインフルエンザワクチン接種の普及を推進するためには、本邦独自の成果に基づいて、これらの疑問や不安を払しょくする必要がある。そこで、複数の研究基盤に基づいて、インフルエンザワクチン接種の有効性・安全性の評価を試みた。BOSHI研究・エコチル調査においては、妊婦のインフルエンザワクチンの接種状況把握のための情報収集および出生児の追跡調査を実施した。医師会調査においては、経年的に児におけるインフルエンザワクチンの接種状況、インフルエンザ感染状況、副反応の発生状況を調査し、シーズン間で大きな差は生じていないことを明らかにした。宮城県岩沼市のスズキ記念病院で実施しているBOSHI研究、および宮城県内の環境省「子どもの健康と環境に関する全国調査(エコチル調査)」の追加調査に関しては、研究対象者の診療録・妊婦健診情報・分娩記録等の収集および追跡調査を鋭意進め、インフルエンザワクチン接種の有効性解析および妊婦のインフルエンザワクチン接種と児のインフルエンザ感染との関連に関する解析を実施する。平成27-28年シーズンのインフルエンザワクチンが従来の3価ワクチンから4価ワクチンに変更されたことに伴い、4価ワクチンの有効性・安全性を評価する。方法としては、平成27年度と同様の方法を用いて、平成28年6月の時点で、宮城県白石市内の幼稚園・保育園・小学校に通園・通学中の児童、および埼玉県蕨・戸田市内の幼稚園・保育園・小学校に通園・通学中の児童の保護者を対象に、自記式質問票に基づく調査を行う。更なる回収率向上のため、調査時に、昨シーズンの結果を再度還元し、調査の意義をご理解いただけるように努める。宮城県岩沼市のスズキ記念病院で実施しているBOSHI研究、および宮城県内の環境省
喫煙および禁煙がヒト歯周組織由来培養細胞に与える影響および効果について

喫煙による創傷治癒の遅延が生じるため、治療の際には禁煙指導を行うが、喫煙者の多くは喫煙による全身への影響は「悪いもの」としての認識はあるものの、口腔内に対してどのような影響があるのか理解している喫煙者は少ない。そこで、本研究は、喫煙による歯周組織細胞への影響および禁煙後の変化について検索を行うことにより、禁煙によりもたらされる歯周組織への効果を示すことにより患者教育の向上を目指す目的で実施された。患者より提供された組織より、上皮細胞、歯肉線維芽細胞、歯根膜線維芽細胞および血管内皮細胞を分離・培養し研究に用いた。1喫煙の影響としてニコチンを作用し、細胞の形態変化、各種タンパク質産生およびアイソトープを用いたニコチンの取り込み・細胞内動態について検索を行った。2禁煙の効果としてニコチンによる刺激後ニコチンを含有しない培地により培養を継続したものを禁煙群とし上記と同様の検討を行った。3ヒト血管内皮細胞の三次元培養によるtubeformationに対する喫煙・禁煙の影響についての観察を行った。喫煙群ではニコチンを作用させた細胞の細胞質内に空胞が認められるが、ニコチン刺激を除去すると空胞が消滅し、ニコチン刺激によって減少した細胞増殖能および遊走能、タンパク質産生がニコチン刺激を除去することでそれぞれ有意な増加が認められた。また、ヒト血管内皮細胞の三次元培養によるtubeformationに対しニコチンを刺激すると時間依存的にtubeの破壊が認められ細胞数も減少するが、ニコチン刺激を除去することで回復傾向を示した(2019年日本禁煙学会にて繁田正子賞最優秀受賞)。以上の事から、禁煙によりニコチン刺激を遮断することで、損なわれた細胞機能に回復傾向が認められ、禁煙の有用性が示された。近年、分煙や禁煙がうたわれているが日本における喫煙率は減少傾向を示すものの未だに高い状況にある。喫煙者の臨床的所見の一つである歯肉の肥厚に関し有力な論文がないことから、申請者は線維化因子として医科領域で研究が行われている比較的新しい成長因子であり、当時歯科分野に焦点を当てた研究が少なかった結合組織増殖因子(CCN2/CTGF)に着目し、タバコの有害成分であるnicotineに暴露された歯周組織モデルとして喫煙と歯周組織の線維化について研究を行った。その結果、nicotine刺激により増加したCCN2/CTGFによりTypeI collagenの発現が誘導され線維化へ向かうことを明らかにし、細胞外マトリックスへの影響を検索し喫煙モデルにおいてnicotine刺激によりMMP-1は有意な抑制が認められた一方、TIMP-1は有意な発現の亢進が認められ、CCN2/CTGFの上流に位置するTGF-β1の有意な増加を示し、恒常性の破たんが生じていることを示した。医科分野では喫煙とCCN2/CTGFの関係は肺の慢性閉塞性疾患において発現の増加が報告されているが、歯科においてこれらの関係を示したのは申請者が初めてだった。申請者はnicotineによる細胞への与える影響について研究を行ってきたが、これらの刺激を中断した「禁煙」によって細胞がどのように変化してくのか検索を行う必要性を感じた。直接nicotineの曝露に直面する上皮細胞や血管内皮細胞の影響、刺激を除去した後の変化についての検索結果を示すことで喫煙の影響および禁煙の効果について患者の理解を向上させることを目的として行う。これは今一度禁煙をよびかける一助になる医学的側面と共に社会的意義も高い研究と考える。現段階はヒトからの歯肉線維芽細胞、歯根膜線維芽細胞、上皮細胞および血管内皮細胞の分離と樹立を行っている。初年度の計画として、まずはじめに各種細胞(ヒト由来の上皮細胞、歯肉線維芽細胞、歯根膜線維芽細胞、歯根膜由来血管内皮細胞)の樹立を行う。それぞれ各種細胞にnicotineを曝露することで喫煙モデルとし、nicotine曝露後の細胞について形態学的検索、各種タンパク質の検索、アイソトープを用いてnicotineの取り込みについての検索を行うこととした。歯肉線維芽細胞および歯根膜細胞の分離・樹立は完了しており、形態変化など実験進行中である。研究進歩状況が遅れている理由は、歯根膜に存在する血管内皮細胞は数的に少なく従来行ってきた方法ではなく、新たな手法による分離・樹立を立案し進行中であるためである。今まで使用してきた培地の生産中止などによる中断も生じた。同様にヒト歯肉からの上皮細胞分離方法は大変困難であり、現在進行中である。喫煙は歯周病の最大の環境因子リスクファクターといわれる。喫煙者の臨床的所見の一つである歯肉の肥厚に関し、数々の著書などに記載されているものの、有力な研究論文がないことから、申請者は線維化との関係で研究が行われている比較的新しい成長因子であり、当時歯学の分野に焦点を当てた研究が少なかった結合組織増殖因子(Connective Tissue Growth Factor: CCN2/CTGF)に着目し、タバコの有害成分であるnicotineに暴露された歯周組織モデルとして、ヒト歯肉線維芽細胞および歯根膜線維芽細胞を樹立しIn vitro喫煙と歯周組織の線維化について研究を行った。その結果、icotine刺激により増加したCCN2/CTGFによりTypeI collagenの発現が誘導され線維化へ向かうことを示し、さらに、nicotine刺激によりMMP-1は有意な抑制が認められた一方、TIMP-1は有意な発現の亢進が認められ、さらに、CCN2/CTGFの上流に位置するTGF-β1の有意な増加を示し、恒常性の機能の破たんが生じることを示した。

申請者は歯肉や歯根膜だけではなく、直接nicotineの暴露に直面する上皮細胞や血管内皮細胞の影響、刺激を除去した後の変化についての検索結果を示すことで喫煙の影響および禁煙の効果について患者の理解を向上させることができると考えた。現段階は、ヒト歯肉線維芽細胞、ヒト歯根膜線維芽細胞、血管内皮細胞および難航していたヒト上皮細胞の分離と樹立を成功させ、nicotineに暴露したモデルによる解析を行っている。初年度は、血管内皮細胞および上皮細胞の培養培地の販売中断に伴い約4か月間にもおよぶ実験中断を余儀なくされた。さらに、上皮細胞の分離・樹立が困難であり、やや研究が遅れていたが、ヒト上皮細胞の分離・樹立に成功し実験を進めることができた。2年目の研究のポイントは、nicotine刺激除去によってもたらされる各種細胞変化についての観察である。増殖変化、遊走能、形態変化・アイソトープを用いたnicotineの細胞内動態などの観察を行った。さらに、ヒト血管内皮細胞により三次元培養(Tube Formation)を行い、nicotine刺激後の変化についても観察を行った。喫煙による創傷治癒の遅延が生じるため、治療の際には禁煙指導を行うが、喫煙者の多くは喫煙による全身への影響は「悪いもの」としての認識はあるものの、口腔内に対してどのような影響があるのか理解している喫煙者は少ない。そこで、本研究は、喫煙による歯周組織細胞への影響および禁煙後の変化について検索を行うことにより、禁煙によりもたらされる歯周組織への効果を示すことにより患者教育の向上を目指す目的で実施された。患者より提供された組織より、上皮細胞、歯肉線維芽細胞、歯根膜線維芽細胞および血管内皮細胞を分離・培養し研究に用いた。1喫煙の影響としてニコチンを作用し、細胞の形態変化、各種タンパク質産生およびアイソトープを用いたニコチンの取り込み・細胞内動態について検索を行った。2禁煙の効果としてニコチンによる刺激後ニコチンを含有しない培地により培養を継続したものを禁煙群とし上記と同様の検討を行った。3ヒト血管内皮細胞の三次元培養によるtubeformationに対する喫煙・禁煙の影響についての観察を行った。喫煙群ではニコチンを作用させた細胞の細胞質内に空胞が認められるが、ニコチン刺激を除去すると空胞が消滅し、ニコチン刺激によって減少した細胞増殖能および遊走能、タンパク質産生がニコチン刺激を除去することでそれぞれ有意な増加が認められた。また、ヒト血管内皮細胞の三次元培養によるtubeformationに対しニコチンを刺激すると時間依存的にtubeの破壊が認められ細胞数も減少するが、ニコチン刺激を除去することで回復傾向を示した(2019年日本禁煙学会にて繁田正子賞最優秀受賞)。以上の事から、禁煙によりニコチン刺激を遮断することで、損なわれた細胞機能に回復傾向が認められ、禁煙の有用性が示された。初年度の実験計画の主要ポイントは各種細胞の分離であり、許容範囲内の遅れだと考えらえるため、現段階では研究計画の変更は考えていない。当初の予定どうり、H29年度の研究内容を進め並行して上皮細胞および血管内皮細胞の分離を行うこととする。喫煙・禁煙についての形態学的変化や細胞増殖活性について検索を行ってきた。
超臨界降着活動銀河核の多相星間ガス観測から探る銀河とブラックホールの共進化

近傍宇宙で確認されている超巨大ブラックホール(SMBH)質量とその母銀河のバルジ質量との間の強い相関は、銀河とブラックホールの間の共進化関係を示唆している。近年、この共進化の物理過程として、SMBHへの質量降着によって明るく輝く活動銀河核からのフィードバックが有力視されている。そこで、理論限界を超えるほどの極めて激しい質量降着を示す「超臨界降着活動銀河核」は共進化の観測的研究において重要なターゲットとなる。本研究は、超臨界降着活動銀河核の分子ガス相に着目し、ミリ波・サブミリ波帯の分子ガス輝線観測によってその物理的性質を調査し、共進化関係における超臨界降着活動銀河核の寄与を明らかにすることを目指す。
単為結果性に関わるPAT-2転写因子を制御する分子機構の解析

トマトの単為結果性原因遺伝子は転写因子PAT2であることが分かった。単為結果性や果実肥大の分子的メカニズムを解明するため転写因子PAT2の標的遺伝子の同定を行った。野生型トマトにオーキシン処理を施し、定量PCRにより子房内のmRNA発現量解析を行ったところ、処理後のPat2発現量は減少し、一方で活性型ジベレリン生合成酵素をコードするGA3oxは著しく増加した。各開花ステージにおける発現量を解析した結果、ステージが進むにつれてPat2は減少しGA3oxは増加した。これらから、転写因子PAT2がGA3 oxidaseの転写を抑制することが明らかになった。単為結果は受精によらず、着果および果実の肥大が起こる現象である。園芸分野では種子なし果の作成や着果安定のために、品種に単為結果性を持たせることは、果実の品質向上と安定な栽培に重要である。本申請課題はトマトを単為結果にする原因遺伝子Pat-2の分子機構を明らかにすることで、単為結果性の分子機構を明らかにする。その遺伝子を非単為結果性作物に導入することにより、単為結果性を付与し、トマトのみならず種子なし果実や、着果の安定した作物を作出するための基盤的研究を最終的な目的としている。今年度の解析により、単為結果性転写因子Pat-2の作用する遺伝子としてジベレリン活性化遺伝子GA3 oxidaseが候補として上がった。受粉後にジベレリンは果実の成長に寄与するが、受粉前に機能すると受粉が抑制されるので、受粉するまでGA3 oxidaseの発現を抑制しているという筋書きが推定できた。また、Pat-2を抑制するMIFも同様の機能が推定できる結果を得た。トマトの単為結果性原因遺伝子の分子的実体は不明であったが、原因遺伝子pat2を野菜茶業研究所が同定した。野生型のPAT2タンパク質は、数種類あるZinc finger homeodomain転写因子のひとつで、pat2遺伝子は、野生型Pat2遺伝子の一部が欠損しており、pat2が機能を失っているため単為結果性を付与すると考えられた。植物の単為結果性の分子的メカニズムを解明するため転写因子PAT2に焦点を当て、その標的遺伝子の同定を行った。野生型トマトにオーキシン処理を施し、定量PCRにより子房内のmRNA発現量解析を行ったところ、処理後のPat2発現量は減少し、一方で活性型ジベレリン生合成酵素をコードするGA3酸化酵素は著しく増加した。各開花ステージにおける発現量解析においても、ステージが進むにつれてPat2は著しく減少しGA3酸化酵素は増加した。これらから、「転写因子PAT2がGA3酸化酵素の発現を抑制している」という可能性が浮上した。そこで、小麦胚芽抽出液中で合成したFLAG-PAT2タンパク質と、GA3酸化酵素promoterの結合有無の解析を試みた。免疫沈降法・定量PCRと、Alpha Screenの2通りの手法において、転写因子PAT2がGA3酸化酵素promoterにある6塩基に結合することが明らかになった。さらに、野生型品種と単為結果性品種において、GA3酸化酵素子房内発現量の比較を行ったところ、転写因子PAT2が機能しない単為結果性品種の方が、開花ステージの早い段階からGA3酸化酵素の発現量増加が認められた。以上の結果は、上述の可能性を支持するものである。以上より、開花ステージが早い段階では、転写因子PAT2がGA3酸化酵素発現を抑制して果実肥大が阻害されるが、開花ステージが進むにつれて、生体内オーキシン量が増えるとPat2発現が抑えられるため、結果としてGA3酸化酵素発現が促されて実が成長するという考察に至った。転写因子Pat2が制御する遺伝子がジベレリン活性化遺伝子GA3 oxidaseである可能性が高くなった。これは研究の展開として極めて重要である。植物生化学転写因子Pat2が制御する遺伝子がジベレリン活性化遺伝子GA3 oxidaseである可能性が高くなったので、GA3 oxidaseのプロモーター領域のPat-2結合領域を、AlphaScreen法などを使って同定する。さらにPat-2タンパク質自身の変動も解析する予定である。既に認識が適切と思われる特異抗体も調製できた。次年度使用額は189,093円であり、実支出額で年度内の研究に問題なく執行できた。次年度に継続される課題であるため、年度内に189,093円を消費する必要は考えられなかった。次年度使用額189,093円を加算して、今年度新たに使用するAlphaScreen法に必要なアクセプターとドナービーズを購入し、計画に従い問題なく執行できる。
果実における新規機能性成分グルコース誘導体の解析

近年、果実の品質として、甘さや大きさに加えて機能性の重要性が高まっている。本研究で取り上げる物質は、従来のビタミンやポリフェノール類などのカテゴリーに入らない機能性成分であると考えられる。そこで主にシーベリーにおいてグルコース関連物質についての解析を進めたところ、グルコース誘導体は他の炭水化物の一次代謝に関わる糖類にくらべると、比較的、不活性なプールとして存在していることが明らかとなった。また成分の変動に関わると考えられる、成熟過程について調べたところ、クリマクテリック型であり、他の成分と同様に成熟時に合成や蓄積が低下することが明らかとなった。本研究で取り上げる物質は、従来のビタミンやポリフェノール類などのカテゴリーに入らない新規の機能性成分である。特に、これまでの機能性成分は抗酸化に関わる物質がほとんどであったことから、抗酸化に関わらない抗肥満作用などを有する果実成分に着目し、解析することを目的とした。シーベリーはグルコース誘導体を比較的多量に含む他、ビタミンCを比較的多く含み、さらには果実においてはめずらしいビタミンEの含量が高いことが知られている。また、各種成分の変動に関わると考えられる成熟ホルモンであるエチレンや環境ストレスの影響については、これまで調べられてこなかった。そこで25年度においては、シーベリー果実でグルコース誘導体の含量に影響したり、また機能性において相乗効果が考えられる要因であるビタミン類、植物ホルモン類、さらには環境ストレス耐性について検討した。また、グルコース誘導体と同様に、非抗酸化物質としての機能性成分の解析を果実類において検討し、新たな機能性成分のグループの構築を進めた。その結果、ビタミンや植物ホルモン類、およびそれらと関係するストレス耐性については、クリマクテリック型であること、ストレス耐性であること、果実の成熟時にビタミンCもEも減少傾向にあることなどがわかった。また抗酸化と関わらない新規機能性成分をいくつか検討することができた。園芸市場における消費者の多様なニーズや輸出促進に対応した高付加価値化の必要性が求められており、果実の品質として、甘さや大きさに加えて機能性の重要性が高まっている。本研究では、従来のビタミンやポリフェノール類などのカテゴリーに入らない新規の機能性成分に注目している。特に、これまでの機能性成分は抗酸化に関わる物質がほとんどであったことから、抗酸化に関わらない抗肥満作用などを有する果実成分に着目し、解析することを目的とする。グルコース誘導体を比較的高濃度で含むシーベリー(Hippohpae rhamnoides)は、亜種としてspp. rhamnoidesやspp. mongolicaなど広範な分布を示すいくつかの亜種を有しており、それぞれの亜種特有の性質を示すことが知られている。そこで平成24年度は亜種およびそられの交雑実生等を対象として果実成分の解析を行い、グルコース誘導体や関連物質の遺伝的多様性を検討した。また、シーベリーの転流糖はスクロースであることが明らかにされているため、スクロースからグルコース誘導体その他関連物質への代謝・蓄積過程を検討することによって、当該物質等の合成機構の一端を調べることを目的とした。検討の結果、糖関連物質の組成や含量について、品種、系統間差が見られることが明らかとなった。また、グルコース誘導体は,他の炭水化物の一次代謝に関わる糖類にくらべると、比較的、不活性なプールとして存在していることなどが明らかとなった。本研究の目的は、近年の園芸市場において、消費者の多様なニーズや輸出促進に対応した高付加価値化の必要性が求められていることから、果実の品質として、甘さや大きさに加えて機能性の重要性が高まっているという背景に基づいている。特に本研究では、従来のビタミンやポリフェノール類などのカテゴリーに入らない新規の機能性成分に注目しており、これまでの機能性成分は抗酸化に関わる物質がほとんどであったことから、抗酸化に関わらない抗肥満作用などを有する果実成分に着目し、解析することを目的としている。2年間の研究期間において上記の目的を達成するために、本年度は、グルコース誘導体を比較的高濃度で含むシーベリーHippohpae rhamnoidesを材料として用い、その生物的多様性を検討することとした。その結果、ほぼ予定通り、亜種間の差異などの成果や代謝の特性などを明らかにすることができたことから、おおむね順調な進展と評価した。そこで今後は、機能性の発現において相乗効果が考えられる要因や、機能性成分の蓄積に影響し得る要因であるビタミン類や環境ストレス耐性について検討する。また、グルコース誘導体と同様に、非抗酸化物質としての機能性成分の解析を果実類において検討し、新たな機能性成分のグループの構築を進める。

平成24年度の研究を推進する過程において、本研究の目的にある、従来のビタミンやポリフェノール類などのカテゴリーに入らない新規の機能性成分の検討の必要性が増大した。特に、これまでの機能性成分は抗酸化に関わる物質がほとんどであったことから、抗酸化に関わらない抗肥満作用などを有する果実成分に着目し、解析することとし、挑戦的萌芽研究として当初予定を上回る成果をあげるため、さらなる新たな機能性成分の解析に研究費を使用することとして、24年度の使用を抑え、25年度の使用予定とした。
リーマン多様体の崩壊と微分形式のラプラシアンの固有値の研究

閉Riemann多様体が崩壊した時、対応する微分形式に作用するLaplacianの固有値の極限について研究を行ってきた.Riemann多様体の崩壊の最も基本的な例は、fiber buundleでそのfiberが一様に潰れて底空間に収束するものである.この場合のLaplacianの固有値の極限についてはよく分かっている.一般に、断面曲率が下から一様に抑えられている場合の崩壊は、粗く言うと、このようなfiber bundleが貼り合ってできている.従って、この場合のLaplacianの固有値の極限を調べるというのはごく自然なことであり、とても重要なことである.しかし、貼り合わせの複雑さのため、一般に固有値の極限を調べるのは非常に困難である.そこで、我々はこのような貼り合わせの崩壊の最も簡単な場合、すなわち、2つのコンパクトな境界つき直積Riemann多様体の境界で貼りあわせて得られる崩壊を調べた.ここで、一方のfiberが他方のfiberの境界になっている点が面白いところである.昨年度までは、第1固有値の極限、特に、0に収束する小さい固有値や∞に発散する大きい固有値の存在とfiberのトポロジー関係について調べてきた.本年度はすべての固有値の極限を調べるために、まず関数に作用するLaplacianの固有値の極限を調べた.その結果、昨年度まであった底関数の次元に関する仮定を完全に取りのぞくことができ、関数に作用するLaplacianの固有値が底空間の固有値に収束することを完全に示すことができた.同時に。対応する固有関数の収束も示すことができた.証明方法は、偏微分方程式の関数解析的手法、いわゆる、$L 2$-解析を用いて行った.なお、本結果を論文として発表することができた(別記).閉Riemann多様体が崩壊した場合の微分形式に作用するLaplacianの固有値の振る舞いについて研究を行って来た.この場合の興味深い現象として,Ricci曲率の下限と直径が一様に押さえられた崩壊において,微分形式の固有値が0に収束する小さい固有値の存在と,反対に∞に発散する大きい固有値の存在が挙げられる.本年度は,まず,大きい固有値の存在とその多様体の幾何学的な性質の関係について研究を行った.考察したRiemann多様体の崩壊は,崩壊すると多様体のトポロジーが変化し,かつ,極限空間が境界を持つような場合である.これは,断面曲率が下にのみ有界な崩壊で現われる非常に基本的な状況である.特に,2つの直積的な境界付き多様体をその境界で貼り合わせてできる崩壊において,対応する大きい固有値の存在について研究した.その結果,大きい固有値が存在するためには,微分形式の次数の制限と崩壊のある種のファイバーのコホモロジー群が消滅する,という位相的条件によって完全に特徴づけられることが分かった.第2の成果は,関数と$p$-形式に作用するLaplacinan固有値の大小関係の比較についてである.すべての調和$p$-形式の長さが定数であるような閉Riemann多様体では,$p$-形式に作用する第$k$固有値は関数の第$k$固有値以下である,という結果を得た.つまり,微分形式の次数に対応した固有値の大小関係が,調和形式の長さが一定という幾何学的な条件によって規定されるということである.このような多様体の典型的な例として,等質なRiemann多様体が挙げられる.この結果より,調和形式の長さが定数であるようなRiemann多様体の崩壊では,常に大きい固有値が存在しないとも分かった.昨年度に引き続き,閉Riemann多様体が崩壊した際の対応する微分形式に作用するLaplacianの固有値の極限について研究を行った.特に,微分形式の場合は関数の場合と異なり曲率が有界な崩壊であっても,小さい固有値と呼ばれる0へ収束する固有値や,大きい固有値と呼ばれる∞に発散する固有値が存在することがある.従って,これらの特殊な固有値の存在とその崩壊の幾何・トポロジーの関係を解明することが非常に重要である.我々は,崩壊の典型的な例である2つのコンパクトな境界つき直積Riemann多様体を境界で貼りあわせて得られる崩壊について研究を行った.昨年度は,この崩壊に対して大きい固有値の存在条件が解明できたので,本年度は小さい固有値の存在について研究を行った.その結果,崩壊する多様体のトポロジーが簡単な場合には、小さい固有値が存在しないことが分かった.しかし,トポロジーが複雑になった場合にはもはやこの方法では証明できず,問題は非常に難しくなる.この困難を解決するには,新たに固有値の極限を調べることが必要であろうと考えた.しかし,一般に固有値の極限を調べることは非常に難しいため,まずは関数の場合に対して調べた.その結果,極限空間が1次元の場合には固有値の収束を証明することができたが、2次元以上になると境界の取り扱いが困難なため未解決である.従って,この解決と一般の微分形式の場合を証明することは来年度の課題である.なお,フランスのBrestで開かれた国際研究集会に出席し研究発表を行った.また,フランスのNantes大学のAnne氏とEcole PolytechniqueのCourtois氏を訪問し,研究議論および情報収集を行ったことは非常に有意義であった.閉Riemann多様体が崩壊した時、対応する微分形式に作用するLaplacianの固有値の極限について研究を行ってきた.Riemann多様体の崩壊の最も基本的な例は、fiber buundleでそのfiberが一様に潰れて底空間に収束するものである.この場合のLaplacianの固有値の極限についてはよく分かっている.

一般に、断面曲率が下から一様に抑えられている場合の崩壊は、粗く言うと、このようなfiber bundleが貼り合ってできている.従って、この場合のLaplacianの固有値の極限を調べるというのはごく自然なことであり、とても重要なことである.しかし、貼り合わせの複雑さのため、一般に固有値の極限を調べるのは非常に困難である.そこで、我々はこのような貼り合わせの崩壊の最も簡単な場合、すなわち、2つのコンパクトな境界つき直積Riemann多様体の境界で貼りあわせて得られる崩壊を調べた.ここで、一方のfiberが他方のfiberの境界になっている点が面白いところである.昨年度までは、第1固有値の極限、特に、0に収束する小さい固有値や∞に発散する大きい固有値の存在とfiberのトポロジー関係について調べてきた.本年度はすべての固有値の極限を調べるために、まず関数に作用するLaplacianの固有値の極限を調べた.その結果、昨年度まであった底関数の次元に関する仮定を完全に取りのぞくことができ、関数に作用するLaplacianの固有値が底空間の固有値に収束することを完全に示すことができた.同時に。対応する固有関数の収束も示すことができた.証明方法は、偏微分方程式の関数解析的手法、いわゆる、$L 2$-解析を用いて行った.なお、本結果を論文として発表することができた(別記).
ハス田における水質汚濁負荷削減に向けた営農計画の構築

茨城県霞ヶ浦周辺におけるレンコン収穫の際の濁水について,作業を行う農地や作業時間の調整などによって抑制できるのではないかとの仮説のもとで,各種の調査を行った。その結果,1)全国のレンコン収穫方法およびその変遷について整理した。また茨城県の水掘りの特異性について把握した。2)農作業の実態を踏まえて,作業を休憩している時間における節水や,洗浄水の扱いなどに一考の余地があることを提示した。本研究の目的は,霞ヶ浦周辺のハス田を対象として,水質汚濁負荷の削減に向けた営農計画を構築することである.具体的には,耕地ごとの作期および作業の分散による排水量の調整や,排水権の設定による負荷抑制対策の実効性について検討することを主な研究課題に設定した.本研究では,「収穫作業の時間をずらすことや,作業を同時間に行わざるを得ないのであれば,隣接したハス田ではなく,離れたハス田で作業する(ジェット噴流が周辺のハス田に流出することから,水位上昇が緩やかになる)ことなど,作業体系ごと見直すべき」との仮説を立てたが,これに関連する調査として,平成21年度は,全国の主要なレンコン産地における収穫作業の方法について広範に調査した.また,それをもとに,レンコン収穫方法の変遷について,新技術導入の観点から考察した.その結果,収穫方法を「クワ掘り」と「水圧掘り」の2者に大別し,それぞれの利点と課題について整理できた.霞ヶ浦周辺で行われているのは水圧掘りだが,霞ヶ浦においてはこの収穫方法が水質汚濁の一因であると報告されているものの,他地区では必ずしも問題視されていなかった.すなわち,霞ヶ浦周辺に独自の事情が関係すると考えられる.また,水圧掘りは,伝統的なクワ掘りに対して新技術であり,なおかつ作業効率を鑑みても明らかに上位技術である.しかし伝統的なクワ掘りを行っている地区が多く残っている.その理由について,「新技術導入を判断する過程」(牧山ら,2001)を応用して考察した.すなわち,同様にクワ掘りを継続している地区でも事情が異なり,愛知県愛西市は冬期の利水ができないために水掘りを行えないのに対し,佐賀県白石町や岡山県連島は水掘り導入が可能ではあるものの,水圧掘りだとレンコンの品質やその後の生育に影響するために経営的に難があり,結果的にクワ掘りが選択されていることを把握した.本研究の目的は,霞ヶ浦周辺のハス田を対象として,水質汚濁負荷の削減に向けた営農計画を構築することである.具体的には,耕地ごとの作期および作業の分散による排水量の調整や,排水権の設定による負荷抑制対策の実効性について検討することを主な研究課題に設定した.本研究では,「収穫作業の時間をずらすことや,作業を同時間に行わざるを得ないのであれば,隣接したハス田ではなく,離れたハス田で作業する(ジェット噴流が周辺のハス田に流出することから,水位上昇が緩やかになる)ことなど,作業体系ごと見直すべき」との仮説を立てた.今年度はこの仮説について具体的に検討することを目的として,茨城県霞ヶ浦周辺地区の企業的家族経営農家を事例に,その農作業体系(特に収穫作業に注目)および作業効率を調査し,主に以下の結果と考察を得た.・特に収穫繁期においては,収穫を行うハス田から出荷準備を行う自宅作業場までの往復の時間が軽視できないことを定量的に把握した.すなわち収穫繁期においては農家は集落近傍のハス田での作業を好むことから,その計画的な分散は困難である.・また,ハス田においては,収穫のみならず,レンコンの洗浄にも多量の用水を使っている農家が多数いることを明らかにした.したがって排水量の削減のためには,自宅作業場に洗浄水槽や洗浄機を配置することが望ましいが,投資額を考えるとそのための助成措置を検討する必要がある.・収穫したレンコンのうち,出荷できない残渣部分の量は看過できないが,多くの農家はそれをハス田に放逐していた.水質汚濁抑止のためには,これの規制も重要である.本研究の目的は,霞ヶ浦周辺のハス田を対象として,水質汚濁負荷の削減に向けた営農計画を構築することである.具体的には,耕地ごとの作期および作業の分散による排水量の調整や,排水権の設定による負荷抑制対策の実効性について検討することを主な研究課題に設定し,茨城県霞ヶ浦周辺地区の企業的家族経営農家を事例に,その農作業体系(特に収穫作業に注目)および作業効率を調査した.23年度は前年度の結果である以下について検証・確認を行った.(1)レンコン収穫繁期においては,収穫を行うハス田から出荷準備を行う自宅作業場までの往復の時間が軽視できず,農家は集落近傍のハス田での作業を好むことから,その計画的な分散は困難である.(2)収穫のみならず,レンコンの洗浄にも多量の用水を使っている農家が多数いる.したがって排水量の削減のためには,自宅作業場に洗浄水槽や洗浄機を配置することが望ましく,そのための助成措置を検討する必要がある.(3)収穫したレンコンのうち,出荷できない

残渣部分の量は看過できず,多くの農家はそれをハス田に放逐していた.さらに,研究目的とは異なるが,平成23年度は急遽,震災に対応してのレンコンの風評被害に関する調査を行った.その結果,IA経由で販売されているレンコンについては,震災直後の46月こそは売り上げの減少が見られたものの,それ以降は特に影響は見られなかったとのことである.その一方で,直売農家は大幅な売れ行きの減少があったとのこと.その理由について,贈答品の減少,すなわち,消費者本人は,放射能汚染の影響のなさを把握しているものの,そうした消費者が他の消費者への贈答品などとして使用することについては,「うちはいいけど,あそこのうちは嫌うかもしれないから」という,一歩踏み込んだ配慮によって,使用を自粛するという意向が働いたのではないかと考察した.
MRを用いた建物維持管理情報と現実空間の融合的閲覧システムの開発と実践的評価

本研究は、既開発のBIMを用いたグラウド型建物維持管理システム(BIMS)のデータベースに蓄積された多種多様な維持管理情報を、維持管理の現場(オンサイト)において効率的・効果的に利活用することを目指している。そのために、「Mixed Reality(MR)技術を用いた部材・機器に関する維持管理情報の現実空間との融合的閲覧」を可能とする一連のシステムを開発することを、本研究の目的とする。1)xReality技術(VR、AR、MR)やHMDに関する基礎調査を、論文や文献を対象に行った。加えて、建物維持管理におけるxReality技術の実践的活用事例を調査した。2)MRシステム開発に先立ち、空間内に浮遊する情報表示パネルを用いて維持管理情報を閲覧するという、維持管理情報閲覧手法を提案した。さらに、この手法を実装した、VR(HMDによる立体視)およびモーションキャプチャーを活用したプロトタイプシステムを開発した。維持管理対象建築物を立体視したバーチャル空間の中で、手のジェスチャを使い維持管理情報を閲覧するシステムである。このプロトタイプシステムは現実空間と維持管理情報を重畳するものではないが、空間内での維持管理情報のあり方について疑似体験することができる。3)維持管理担当者を対象とした構築手法の評価の結果、a)維持管理対象建築物と維持管理情報が空間内に一体的に表示される点、b)手のジェスチャで直感的に操作できる点、c)俯瞰とアイレベルのどちらからでも維持管理情報が閲覧できる点の3点について評価された。「やや遅れている」と判断した理由について、以下に示す。1)空間内での維持管理情報の閲覧手法の提案とその評価に関して、予定していた以上に手間取った。通常の平面的な広がりの中での情報閲覧と根本的に異なるため、その特徴を生かした方法を試行錯誤の中で見いだした。逆に言えば、この部分についてだけでも十分に研究成果としての意義があると言える。2)時間的制約から既開発のBIMSのデータベースとの接続まで行えておらず、現在のところダミーデータで提案・評価を行っている。3)現実空間と維持管理情報を重畳するためにMRデバイスを用いるが、研究遂行に適した機能を搭載するMRデバイスのリリースが遅れている。1)研究遂行に適した機能を搭載するMRデバイスを導入し、提案した維持管理情報閲覧手法を組み込んだ現実空間と維持管理情報を重畳するMR維持管理情報閲覧システムを開発する。MRデバイスのリリース時期に依存するため、場合によってはタブレットを用いたAR技術を活用した現実空間と維持管理情報の重畳を行う。この開発はMR技術を用いることの一部となるため、特に研究計画に支障を及ぼすとは考えない。2)既開発のBIMSのデータベースとの接続を行う。その際、BIMSの一部改良が必要となることが予想される。3)既にBIMSを運用しているオフィスビルでの、開発システムの試験運用とシステム評価を行う。

3)既にBIMSを運用しているオフィスビルでの、開発システムの試験運用とシステム評価を行う。研究遂行に適した機能を持つMRデバイスのリリースが遅れているため、代わりにMRデバイスより安価なVRデバイスを購入し、維持管理情報の空間内での閲覧手法を構築した。その差額が使用額の差に表れている。次年度は、前年度の繰越額と次年度購入予定のサーバのスペックを研究遂行上問題のない範囲で若干落とした額を加えて、MRデバイスを購入する。
B型肝炎のラミブジン耐性獲得のメカニズムの解析と対策の検討

平成13年度に構築したlight cyclerによる定量系を用いて、平成14年度には、YMDD変異株出現例と非出現例で、lamivudine投与早期におけるウイルス動態について検討を行い、YMDD変異株出現の指標を推定し報告した。平成14年度には、peptide nucleic acid(PNA)を用いて超高感度にYMDD変異株を検出する系を構築し、検出感度を従来法の10^4倍まで上昇させることを可能にした。この系を用いることで、耐性株出現のより早期発見早が可能となり、lamivudine非投与例のHBe抗体陽性B型肝疾患62例中1例(1.6%)で、YMDD変異株(YVDD)が存在することを確認した。またさらなる解析により、未報告の種々のYMDD変異株を同定し報告した。H15年度にはHBe抗原陽性B型肝疾患症例でも同様の検討を行い、未報告のYMDD変異株を同定し報告した。また、lamivudine耐性のYMDD変異株が出現した症例で、pre-Core, core promoter領域の変異、YIDD, YVDD、L528M変異をはじめとするpolymerase領域の変異と病態の関連について検討を開始した。H14年度には、YMDD野生株と変異株の1.4×HBV DNAのコンストラクトを作成し、培養細胞にtransfectionし、ウイルスの放出、蛋白発現を確認した。H15年度には、1.4×HBV DNAのコンストラクトをHepG2細胞にstable transfectionしHBVを持続高発現する細胞を得た。また、H14年度には、HBV感染細胞系にlamivudineを投与し、YMDD野生株と変異株の薬剤感受性の比較検討を開始し、H15年度には、lamivudine、adefovirなど種々の薬剤の有効濃度をYMDD野生株、変異株別に検討し報告した。また、YMDD野生株と変異株の1.4×HBV DNAコンストラクトをtransfectionし、PNAを用いて、複製されてくるHBVのquasispeciesについて検討し報告した。平成13年度には、耐性株出現例と、非出現例の特徴を比較するため、長期投与例16例の治療前のHBVの全塩基配列、耐性出現例の出現後の全塩基配列、非出現例で、polymerase chain reactionによりviral DNA断片が増幅可能な症例の全塩基配列を決定べく解析を行っている。現在HBVのwhole genomeをcloningし、cloningとsequencingを行っている。また、変異HBVの増殖能力を検討するため、現在培養細胞に感染させる3tandemのconstractを作成中である。HBV genomeが大腸菌内で容易に遺伝子変異などの修飾を受けるため、sequenceを確認し、GenBankに登録されているHBV genomeと比較し、Taq DNA polymeraseによる変異、大腸菌による変異と考えられるものをsite directed mutagenesisの手法を用いて塩基置換し、完全長のgenomeを得ることが出来た。また、培養肝細胞系を用いて、感染が成立することを確認するため、real time PCRによるHBVの高感度定量系を作成した。HBVキャリアから、ウイルス量の多い症例を選択し、その血清をヒト肝細胞培養系に添加し、ウイルスの増減が肝細胞以外の培養細胞に添加した場合の比べて異なるかどうかについて検討するため、現在培養上清のウイルス量を測定中である。血清添加による培養肝細胞のviabilityには問題がないことが確認されている。また、培地からのHBVの回収、real time PCRによる増幅も問題ないことも確認することが出来た。

平成13年度に構築したlight cyclerによるウイルスの定量系を用いて、平成14年度には、YMDD変異株出現例と非出現例で、lamivudine投与早期におけるウイルス動態について検討を行い、YMDD変異株出現の指標を推定、報告した。平成14年度には、peptide nucleic acid(PNA)とPCR-RFLP法を用いて、さらに高感度にYMMD変異株を検出する系を構築し、検出感度を従来のPCR-RFLP法の10^4倍まで上昇させることを可能にした。この系を用いることにより、耐性株出現のより早期発見が可能となりた。また、lamivudine非投与例でもYMDD変異株の検出を行うことにより、HBe抗体陽性B型肝疾患62例中1例(1.6%)で、YVDDが存在することを確認した。またさらなる解析により、白然界に種々のYMDDvariantが存在することを確認し、報告した。H14年度には、YMDD野生株と変異株の1.5×HBV DNAのコンストラクトを作成し、培養細胞にトランスフェクションし、ウイルスの放出、蛋白発現を確認した。このHBV感染細胞系にlamivudineを投与し、YMDD野生株と変異株の薬剤感受性の比較検討を開始したところである。また、YMDD変異株のコンストラクトのトランスフェクションをLamivudineの存在下、非存在下で行い、複製されてくるHBVのquasispeciesについても検討を開始した。平成13年度に構築したlight cyclerによる定量系を用いて、平成14年度には、YMDD変異株出現例と非出現例で、lamivudine投与早期におけるウイルス動態について検討を行い、YMDD変異株出現の指標を推定し報告した。平成14年度には、pcptide nucleic acid(PNA)を用いて超高感度にYMDD変異株を検出する系を構築し、検出感度を従来法の10^4倍まで上昇させることを可能にした。この系を用いることで、耐性株出現のより早期発見が可能となり、lamivudine非投与例のHBe抗体陽性B型肝疾患62例中1例(1.6%)で、YMDD変異株(YVDD)が存在することを確認した。またさらなる解析により、未報告の種々のYMDD変異株を同定し報告した。H15年度にはHBe抗原陽性B型肝疾患症例でも同様の検討を行い、未報告のYMDD変異株を同定し報告した。また、lamivudine耐性のYMDD変異株が出現した症例で、pre-Core, core promoter領域の変異、YIDD, YVDD、L528M変異をはじめとするpolymerase領域の変異と病態の関連について検討を開始した。H14年度には、YMDD野生株と変異株の1.4×HBV DNAのコンストラクトを作成し、培養細胞にtransfectionし、ウイルスの放出、蛋白発現を確認した。H15年度には、1.4×HBV DNAのコンストラクトをHepG2細胞にstable transfectionしHBVを持続高発現する細胞を得た。
自律神経による心機能制御の分子メカニズム

心機能制御の中心は自律神経であり、カテコラミン受容体刺激による心筋細胞内cAMPの産生は、カルシウム・収縮関連蛋白のリン酸化を促し、心臓の変時性・変力性を増強する。アデニル酸シクラーゼはカテコラミン受容体刺激を受けてcAMPを産生する酵素であり、9種のサブタイプをもち、申請者らの発見した5型サブタイプは6型とともに心臓型ファミリーを形成する。6型が胎児期に最大発現を示し、5型は成人心筋細胞において最大発現を示すことから、前者は胎児型、後者は成人心臓型と称されている。本申請では、心臓に発現するアデニル酸シクラーゼサブタイプの生理的意義を、ノックアウト動物などの遺伝子操作、サブタイプ特異的作動薬などの薬理学的手法を用いて、心機能制御に及ぼす影響を中心に検討していった。到達目標は、5型サブタイプが心不全発症に重要な役割を果たすこと、5型サブタイプの選択的抑制が心不全・心筋アポプトーシスの発生にどのように関与するか、その分子メカニズムの詳細を検討することである。主として5型ノックアウトモデルを用いて、慢性カテコラミン刺激に対する5型欠損による心筋保護作用の分子メカニズムを中心として検討した。同時に、β受容体・アデニル酸シクラーゼサブタイプ別の共役やβ受容体シグナルのダウンレギュレーションのメカニズムの検討をおこなった。始めに慢性カテコラミン刺激に対する心筋保護作用の分子メカニズムを検討した。いわゆるβ受容体シグナルのダウンレギュレーションは従来受容体レベルでの変化が中心とされたが、ACのサブタイプ発現系がどのように変化するのかを調べたところ、ACサブタイプ特異的な変化が見られることがわかった。とりわけ5型サブタイプはダウンレギュレーションに抵抗性を示し、カテコラミン刺激時の心機能低下の成因となっていることが示唆された。さらにβ受容体とアデニル酸シクラーゼのサブタイプ間の共役もサブタイプ依存性であることがわかった。心筋細胞死に対する反応を比較すると、ACのサブタイプの発現によって心筋細胞死が大きく変化すること、細胞内Aktシグナル系の個別変化が診られることなどがわかった。とりわけ5型ACサブタイプの発現が、心機能調節および細胞の生存性に重要な役割を果たすことを意味することが結論された。アデニル酸シクラーゼはカテコラミン受容体刺激を受けてcAMPを産生する酵素であり、9種のサブタイプをもち、申請者らの発見した5型サブタイプ(AC5)は6型とともに心臓型ファミリーを形成する。本申請では心臓に発現するアデニル酸シクラーゼサブタイプの生理的意義を、ノックアウト動物などの遺伝子操作、サブタイプ特異的作動薬などの薬理学的手法を用いて、心機能制御に及ぼす影響を中心に検討した。とりわけ我々の開発したAC5欠損マウス(AC5KO)を用いて、浸透圧ミニポンプを用いて、慢性カテコラミン刺激実験を行った。心肥大はAC5KOと野生種(WT)で同様であったが、心筋細胞アポプトーシスの低下がAC5KO見られた。