hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
上皮細胞侵入過程において新しく発現する赤痢菌遺伝子の分離および機能について

赤痢菌が上皮細胞の中に侵入したときに発現する遺伝子を探す目的で、Tn5-lac(β-ガラクトシダーゼ)トランスポ-ソンによる変異株の作製をおこなった。用いたトランスポ-ソンは挿入された遺伝子と転写融合をおこすようになっているので、未知の遺伝子の発現状態をみることが出来る。D群赤痢菌にTn5-lacをもつ温度感受性プラスミドを形質転換させ、42度でカナマイシン耐性かつX-gal平板上で青いコロニーを作るものを選択した。その青いコロニーのうち、生体の内部と予想される条件下でのみ発現する(つまり青いコロニーになる)コロニーを選択した。まずは、赤痢菌は貧食胞のなかに一時的に存在するので、貧食胞の中の環境条件つまりpHの変化で発現の変わるものを選択した。その結果、酸性の条件下でのみ発現し、中性条件ではほとんど発現しないもの、および逆に酸性条件下ではほとんど発現しないが、中性条件下でよく発現がみられるものがとれた。後者について、Tn5-lacが挿入しているDNA領域をクローニングし、その塩基配列を決めたところ、侵入性遺伝子群の正の調節遺伝子virFにあたることが判明した。つまり、virFの遺伝子は外界のpHの変化に対応し発現が調節されていることが明らかになった。その他にvirGの遺伝子にTn5-lacが挿入しているものも分離されたが、これはvirGの発現がvirFに依存していることを考えあわせると理屈の合うデータであった。これらの結果から、Tn5-lacの系は、種種の条件下で発現の変化する遺伝子を分離するのに適する実験系であることが分かった。
ジアリルエーテル天然有機化合物の機能解明と合成法開発

創薬研究および高度に設計された有機素材の開発段階に必要とされる各種反応試薬は毒性が高く、また大変高価であるために触媒化が望まれている。電気化学的手法を用いた有機素材(薬や液晶材料等)の開発は、環境低負荷型の反応として注目されている。我々は、高い反応選択性および反応性を有する反応試薬を電気化学的に再利用するリサイクルシステムを開発することを目的に、反応試薬の電気化学的挙動およびその再利用評価について検討を行った。反応試薬としてタリウム酸化剤を利用し、電気化学的活性化条件を検討した。有機溶媒条件での活性化は、メタノールを主溶媒とした条件で活性化に成功した。中性の温和な条件における均一溶解性を持つタリウム酸化剤の電気化学的発生法として有力な方法論をこれにより確立した。さらに、タリウム酸化剤特有の有機化学反応のひとつである1,2転移反応を含む環拡大反応・環縮小反応を利用し、発生したタリウム酸化剤の活性について評価を行った。環拡大反応に関しては、多くの基質に関して良好な反応性を示した。環縮小反応では、基質の適応範囲が狭いため有効性を評価するに至らなかった。本反応検討により、活性化したタリウムの活量およびその適応範囲についての知見を得た。触媒反応を達成するためには、タリウムと基質(フェノールやオレフィン化合物等)を分離して選択的にタリウムのを酸化する必要がある。東工大淵上教授らによりこ固体担体に基質を担持することにより電解反応不活性化が達成されることが報告されている。本手法に基づき、固相に基質を担持し電解反応より分離した上で化学量論量の活性化タリウムを作用させて、その反応性について調べた。その結果、目的とする環拡大反応が中程度の収率で進行することが明らかとなった。現在、触媒化へ向けて本反応の収率向上を検討している。酸性水溶液中での活性化は、高い電流効率で定量的に達成できることを見出した。一方、望みとする有機溶媒条件での活性化は、メタノールを主溶媒とした条件でもっとも効率が良く、理論量の3倍程度の電気量を消費するものの80%程度の収率で活性化に成功した。一方、活性化に成功したタリウム酸化剤がどれほど有効なのか。さらに、活性化したタリウムがどのような化合物なのか。有機合成手法および分光学手法により同定した。タリウム酸化剤特有の有機化学反応のひとつである1,2転移反応を含む環拡大反応・環縮小反応を利用し、発生したタリウム酸化剤の活性について評価を行った。分光学的分析方法について検討を行った。IRスペクトルによる活性したタリウムの組成を調べた。その結果、市販のトリフルオロ酢酸タリウム(III)と同じIRスペクトルを示すことが明らかとなった。これにより、電気化学的活性化の際に添加してある陰イオンであるトリフルオロ酢酸イオンを取り込んで活性したタリウムが存在していることが明らかとなった。

本手法に基づき、固相に基質を担持し電解反応より分離した上で化学量論量の活性化タリウムを作用させて、その反応性について調べた。その結果、目的とする環拡大反応が中程度の収率で進行することが明らかとなった。現在、触媒化へ向けて本反応の収率向上を検討している。
ダイオキシンのアレルギー疾患発症への影響

ダイオキシン汚染は生体に対して及ぼす影響の中で、アレルギー疾患の増悪へ関与する可能性も指摘されているが、未だ解明が進んでいない。我々はアレルギー疾患の発症に重要な役割を果たすサイトカインがリンパ球や皮膚、気道の細胞においてダイオキシン受容体およびその代謝酵素の発現を促すことを明らかにした。またダイオキシン暴露がアレルギー疾患の病態形成に及ぼす影響を調べるため、アレルギー疾患の病態形成に関わるサイトカインシグナルとダイオキシン代謝経路との相互作用を解析した。今年度我々は、(1)IL-4によるAhRの発現誘導機序の解明、(2)B細胞以外の生体細胞におけるIL-4/IL-13によるAhR誘導及び活性化の検討、(3)IL-4によるAhR活性化機序の解明、に関して研究を行った。(1)IL-4によるAhRの発現誘導機序の解析を行うため、ヒトAhR遺伝子の転写開始点より3kb上流の配列をプロモーター挿入部位に組み込んだレポータープラスミドを作製した。このプラスミドをHEK293T細胞に一過性発現させ、恒常的な転写活性を確認した。現在IL-4刺激、TCDD刺激などでプロモーター活性が変動するかどうかを解析している。またプロモーター配列を短くしたコンストラクトを計5種類作製し、IL-4刺激に反応する転写因子結合部位の検索が行えるようにした。(2)気道上皮細胞や皮膚角化細胞は気管支喘息やアトピー性皮膚炎といったアレルギー疾患において重要な役割を果たす一方、生体内でダイオキシンに曝露される細胞でもある。そこで皮膚角化細胞、気道上皮細胞などを用いてIL-4/IL-13刺激によるAhR発現誘導の有無を解析した。その結果ヒト初代培養角化細胞、HaCaT細胞においてわずかにIL-4/IL-13によるAhR発現誘導が見られたが、TCDD刺激と比較すると誘導倍率は極めて低かった。またヒト気道上皮系細胞株であるBEAS-2BではAhR及びその下流の薬物代謝酵素の一つであるCYP1B1の発現誘導が認められた。(3)IL-4がB細胞においてAhR、CYP1A1発現誘導を確認しているが、その機序や生理的意義は分かっていない。そこでIL-4刺激後のB細胞や皮膚角化細胞における薬物代謝活性の測定を行った。TCDD刺激後のHepG2細胞と比較すると薬物代謝活性の亢進は見られなかったため、現在細胞分画による精製ミクロソームを用いた検討を行っている。今年度我々は、(1)IL-4/IL-13によるAhR活性化機序の解明、(2)気道上皮細胞や皮膚角化細胞におけるIL-4/IL-13による薬物代謝酵素の発現誘導の解析を行った。(1)AhRはHSP90といったシャペロンと結合して通常細胞質に存在しているが、TCDDなどのリガンドと結合すると構造変化によりシャペロンから解離して核に移行し、転写因子として機能する。我々はIL-4刺激を受けた際、AhRがTCDD非存在下で活性化する機序を解明するため、IL-4刺激B細胞を用いて抗AhR抗体による免疫沈降を行った。今後IL-4刺激下にAhRと特異的に相互作用するタンパク質をマススペクトロメトリーにて同定していく。またB細胞を分画し、ミクロソーム分画を用いて薬物代謝活性を測定したが、IL-4による活性亢進は認めなかった。これらの結果からB細胞においてIL-4により誘導されたAhRは薬物代謝酵素以外の標的遺伝子に対して作用している可能性を考え、クロマチン免疫沈降を行っている。我々は昨年度の検討により気道上皮細胞や皮膚角化細胞においてもIL-4/IL-13刺激によりAhR発現誘導されることを明らかにした。本年はその下流の薬物代謝酵素の発現誘導を確認するとともに、これらの刺激を受けた細胞の薬物代謝活性を調べた。B細胞ではIL-4刺激によりCYP1A1をはじめとする薬物代謝酵素の発現誘導が見られ、また気道上皮細胞においてもIL-4/IL-13刺激によりCYP1B1の発現が誘導されることを確認した。AhRはTGF-βやIL-1β, p27, Baxなど炎症や細胞周期の制御、アポトーシスなど様々な生体制御に関わる分子の発現調節に関与しているため、現在こういった分子の発現への影響も調べている。
幼生期の環境差が動物の血縁認識能と社会行動に与える影響について

本年度はヤマアカガエル(R. ornativentris)の血縁認識と学習効果について以下2点の成果を得た.1)発達と社会性:幼生を実験操作により発達段階の異なる大小2つのグループに分け,社会的選好性にサイズ依存性があるのかについて,グループごとに選択実験を行い検証した.結果,小さな個体は大きな個体が非兄弟の時に同じ小さなサイズを好み,大きな個体は小さな非兄弟を好む傾向にあった.R. ornativentrisの幼生では,発達段階により社会的選好性を変化させることがわかった.この理由は,発達に従い集団生活におけるコストが発生するためと考えられる.つまり,小さな個体は小さな個体同士でお互いに群れることによる利益が大きいが,発達の進んだ個体では寧ろ資源競争につながるため,同じ大きな個体に近寄らない傾向にあると考えられる.本研究により,カエル類において初めて,発達に伴い血縁者識別と社会的選好性が変化することを明らかにした.2)学習効果の検証:R. ornativentrisの血縁認識について,親密生の影響を調べるため,兄弟だけで育ったcontorlグループと非兄弟と混ざって育ったMix飼育グループについて,兄弟への選好性を比較した.結果,非兄弟と共に育ったグループでは兄弟だけで育ったグループに比べて,兄弟への選好性が有意に低下した.またMix飼育の個体における遺伝的な兄弟への選好性は,unfamiliar個体に対してよりもfamiliar個体に対してより低くなった.R. ornativentrisにとって「兄弟かどうか」は「共に育ったかどうか」といった親密性に依存する可能性が高く,その血縁認識能は学習によって獲得されると考えられる.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は,広島県吉和地区,同湯来町,栃木県日光市由来のニホンヒキガエル雌雄ペアより,4卵塊を得て材料とした.得られた胚を4つの飼育環境〔飼育水が水環境(W)とため池水(P),1個体のみの孤立飼育と集団飼育の組み合わせで4つの実験グループ群〕にわけ,それぞれ群別に飼育した後,同一の実験群からランダムに選別した幼生8個体を用い,56組について,社会性の指標として群泳行動を観測した.行動形質の定量化においては,最近傍個体間距離の平均値をフリーソフトを用いて算出することで行い,得られた値を4群間で比較した解析結果より,水環境差では幼生の社会行動に有意差な差は検出されなかった.しかし一方で,集団効果においては,孤立飼育と集団飼育のグループ間で有意な差が検出された.以上の結果から,ヒキガエルの幼生においては,幼生期の個体相互作用の有無は社会行動形質に確かな差をもたらすが,水環境の差,すなわち微生物との相互作用が群泳行動に大きな差をもたらすとは言えない事が明らかとなった.並行して,行動実験に用いた個体よりRNAを抽出し,脊椎動物の血縁認識基盤としてよく用いられる主要組織適合遺伝子複合体(MHCclassII exon partial)の発現を4つの実験群間で比較した.リファレンスとしてハウスキーピング遺伝子のTAGLN(actin binding protein)を採用し,定量PCRを行なった.結果,実験グループ群間で、MHC遺伝子の発現量に有意差は認められなかった.MHC遺伝子の発現量の増加が,社会行動の差に直結している訳ではないことがわかった.本結果からは,記憶に関する部分についての差はわからないので,同時並行で行なっている次世代シーケンスによる網羅的解析(RNAseq)の解析を進めている.28年度に始めた本研究課題の成果をほぼまとめあげることに成功し,国際学会を加え4回学会発表をすることができた.新規で始めたにテーマにもかかわらず,効率のよいデータ解析等,行うことができている.昨年度までの研究成果についての論文は現在投稿中.共同研究で進めているモデル研究も順調に結果がまとまってきており,論文執筆にとりかかっている状況である.以上より,おおむね順調に研究は進展している状況であるといえる.29年度においては,主にヤマアカガエル(Rana ornativentris)とニホンヒキガエル(Bufo japonicus)の幼生における社会的選好性につて,生得性と可塑性に焦点を当てて以下の4項目に渡り検証を行った.(1)「同種」識別能の生得性と可塑性の検証:解析の結果,ヤマアカガエル(R. ornativentris)では3群間における明確な差は認められなかったが,ニホンヒキガエル(B.japonicus)においては,混合環境において異種(Rana)への選好性が上昇したことにより,B.japonicusでは同種識別に可塑性が存在することが明らかにされた.(2) Rana ornativentrisの幼生の社会的選好性におけるサイズ依存性:R. ornativentrisは小さな個体との群泳を好むことがわかった.またこの選好性における血縁認識の効果を検証した結果,サイズだけでなく血縁認識も識別に利用していることがわかった.(4)ニホンヒキガエル(Bufo japonicus)の血縁者識別における可塑性:孤立生活と集団生活,または水環境(水道水か池の水か)が幼生個体の社会性に与える影響を調べた.実験結果より, B.japonicusにおいては,水環境にかかわらず学習効果により血縁認識能が高まることが確認された.また孤立育ちでは明確な血縁認識能が認められず,B.japonicusの幼生は集団で育たないと社会性が育たないことが強く示唆された.

前年度に引き続き自主的に取り組んでおり,研究課題は着実に前進している.29年度は両生類の幼生における血縁認識能とその可塑性について,主に4項目にわたり実験検証を行った.それぞれで新たな課題を見つけており,今後のさらなる発展が期待できる.PDで新たに取り組みだした課題であるにも関わらず,PD採用からの2年間においてかなり成果としてまとまってきた.特に,脊椎動物の幼生の社会的選好性において体サイズと血縁関係の両方が関わっていることを実験で明らかにしたのは,当該年度における大きな成果である.また2種を用いた種認識についての研究においても早々に学会発表を行っており,この分野での基礎的知見を得ている.論文化の準備も進んでいるので,最終年度では形としてより表に出てくると期待できる.本年度はヤマアカガエル(R. ornativentris)の血縁認識と学習効果について以下2点の成果を得た.1)発達と社会性:幼生を実験操作により発達段階の異なる大小2つのグループに分け,社会的選好性にサイズ依存性があるのかについて,グループごとに選択実験を行い検証した.結果,小さな個体は大きな個体が非兄弟の時に同じ小さなサイズを好み,大きな個体は小さな非兄弟を好む傾向にあった.R. ornativentrisの幼生では,発達段階により社会的選好性を変化させることがわかった.この理由は,発達に従い集団生活におけるコストが発生するためと考えられる.つまり,小さな個体は小さな個体同士でお互いに群れることによる利益が大きいが,発達の進んだ個体では寧ろ資源競争につながるため,同じ大きな個体に近寄らない傾向にあると考えられる.本研究により,カエル類において初めて,発達に伴い血縁者識別と社会的選好性が変化することを明らかにした.2)学習効果の検証:R. ornativentrisの血縁認識について,親密生の影響を調べるため,兄弟だけで育ったcontorlグループと非兄弟と混ざって育ったMix飼育グループについて,兄弟への選好性を比較した.結果,非兄弟と共に育ったグループでは兄弟だけで育ったグループに比べて,兄弟への選好性が有意に低下した.またMix飼育の個体における遺伝的な兄弟への選好性は,unfamiliar個体に対してよりもfamiliar個体に対してより低くなった.R. ornativentrisにとって「兄弟かどうか」は「共に育ったかどうか」といった親密性に依存する可能性が高く,その血縁認識能は学習によって獲得されると考えられる.ヒキガエルの幼生の社会行動には可塑性があることは明らかにできた.しかし一方で,メカニズムの解明については,より詳細なデータが必要であり,準備中のRNAseqによるデータ等,分子実験はさらに展開していく.29年度に追加実験を行い改めてデータをまとめて国際誌に発表する.また新たに派生的研究テーマも進める.既におこなった予備実験をもとに,別種を用いた社会識別の実験をおこなう.研究をさらに国際的に発展させていくため,ソウル大学を訪問しWaldman教授との共同研究も具体的に進めていく.先にあげた4項目について,データの追加,解析,またそれらが終了したものについては国際誌に論文を発表していく.具体的には「(1)「同種」識別能の生得性と可塑性の検証」はデータを際解析,年内にはを論文として出版する。「(2)ヤマアカガエルの幼生の社会的選好性におけるサイズ依存性」はすでに論文執筆を終えており,最も早い出版が期待される.
核融合物理に関連する高エネルギー密度プラズマに関する研究

重イオンビーム慣性核融合における高エネルギー密度状態の生成を目指して、1複数の重イオンビームを重畳させたときのターゲットヘのビーム輸送とエネルギー付与分布を調べ、2その分布の高エネルギー密度状態への影響を研究することが、本研究の目的である。高エネルギー密度プラズマの生成は、核融合研究において非常に重要であり、医療応用・物性研究等にも新たな研究領域を開く手段を与える。昨年度までに以下の点について成果を得た。1、重イオン1粒子の阻止能を計算するコード他を開発。2、重イオン慣性核融合炉内での重イオンビーム輸送に関連し、有効なビーム中和方法を提案した。3、ビーム内粒子分布を考慮し標的へのエネルギー付与分布を計算する解析コードを開発、これらの成果により、標的となる物質に複数本の重イオンビームが照射した際のエネルギー付与分布を求めることができる。1本の重イオンビーム内の粒子エネルギー分布、ビームエミッタンス、収束度など指定することで、現実的なエネルギー付与分布が得られるようになった。今年度はこのコードを用いて、標的内のエネルギー付与分布とビーム配置等のビームパラメータとの関係を調べた。今年度得られた成果は以下の二つにまとめられる。1,重イオン慣性核融合燃料標的を均一に爆縮させるために必要なビーム照射不均一を実現する方法を見つけたこと。直接照射型の爆縮方式でも、ビーム本数を32本程度以上用いることで均一なビームエネルギー付与が可能であることが示された。2,複数本のイオンビームを任意形状の物質に照射し、そのエネルギー付与分布を計算できるようになった。これにより、生体や材料にイオンビームを照射した際の詳細なエネルギー分布状態がわかり、高エネルギー状態の応用範囲が広がった。本研究テーマの当初の目的に加えて、上記2のような成果も得られ、本研究は有意義であった。重イオンビーム慣性核融合における高エネルギー密度状態の生成を目指して、(1)複数の重イオンビームを重畳させたときのターゲットへのビーム輸送とエネルギー付与分布を調べ、(2)その分布の高エネルギー密度状態への影響を研究することが、本研究の目的である。高エネルギー密度プラズマの生成は、核融合研究においてクリティカルに重要であり、更に材料・物性研究にも新たな研究領域を開く手段を与えうる。昨年度までにすでに、重イオン1粒子の阻止能を計算するコード他を開発している。そこで、本年度では、まず上記(1)についてビーム内粒子分布を考慮して標的へのエネルギー付与分布を計算する解析コードを開発した。このコードでは、標的となる物質に複数本の重イオンビームが照射した際のエネルギー付与分布を求めることができる。1本の重イオンビーム内の粒子エネルギー分布、ビームエミッタンス、収束度などを指定することで、現実的なエネルギー付与分布が得られる。現在このコードを用いて、標的内のエネルギー付与分布とビーム配置等のビームパラメータとの関係を調べているところである。現在までの成果は先日の理化学研究所で開催された研究会で発表した。もう一息で興味深い成果が得られるものと期待感がある。今後更に付与されるエネルギーの空間的分布のほかに時間的な波形も重要になるため、これについても調べる。特に付与エネルギー分布均一度とビームパラメータとの関係を中心に本研究を進めたい。来年度は、このコードを、別途研究開発する標的物質の運動のシミュレーションコードと結合させ、ビームパラメータの高エネルギー密度プラズマの状態への影響を詳細に調べる予定である。設備備品費の解析計算用コンピュータは計算コードの開発と解析計算に利用している。旅費は上記の理研での研究成果発表のために使用した.重イオンビーム慣性核融合における高エネルギー密度状態の生成を目指して、1複数の重イオンビームを重畳させたときのターゲットヘのビーム輸送とエネルギー付与分布を調べ、2その分布の高エネルギー密度状態への影響を研究することが、本研究の目的である。
下顎骨骨折の発生機序に関する研究

三次元有限要素法を用いて下顎骨の応力解析を行った。荷重条件および拘束条件の設定を組み合わせて下顎骨の応力の変化を比較検討した。特に、下顎骨の外側から内側に至る応力変化についても検討した。すなわち、下顎骨モデルを外側要素群と内側要素群に分け、各要素において外側面中央、内側面中央の各点に応力を出力させ、外側と内部と内側での応力分布を比較検討した。荷重の方向(前方から、斜め上方等)、荷重部位(おとがい正中部、下顎小臼歯相当部下顎下縁)、拘束条件(顎関節部、歯槽部剛性支持等)によって応力分布は変化したが、荷重部位における応力の集中は条件にかかわらず認められた。下顎骨臼歯相当部下顎下縁に荷重を加えた場合は荷重部に大きな応力の集中が認められる他、顎関節部にも応力の集中が認められた。その他の部位にも応力の集中が認められ、これらは条件によって変化することが示された。応力の外側から内側への変化をみたとき、外側にみられた大きな応力が同部位の内部、内側では認められなかった。おとがい正中部に荷重を加えた場合は、荷重部に大きな応力の集中が認められたが、荷重の方向によって応力の分布は大きく変化した。しかし、応力の外側から内側への変化としては荷重の方向によって著明な差はなかった。下顎骨臼歯相当部下顎下縁に荷重を加えた場合と異なり、外側の大きな応力はそのまま移行的に内側に伝播された形となっていた。以上、下顎骨に荷重を加えた場合、荷重条件の方向、部位、および拘束条件により変化し、荷重部での応力集中以外に他部位での応力集中は外側と内側でも差があることから、下顎骨骨折の発生には外力の作用状況が大きく影響することが示唆され、介達骨折初期発生過程についての推測が可能となった。20節点6面体の要素分割を行った下顎モデルに応力解析を行った。この下顎モデルに種々の条件を与え、下顎モデルの各々の部位要素における応力の集中等を検討した。荷重の大きさ、荷重の方向、荷重点によって応力の集中する要素(部位)は変化したが、荷重点における応力の集中はどの条件下でもみられ、またその他荷重以外でも応力の集中する要素(部位)が認められた。これらの結果と臨床統計的観察とを比較検討した。外傷の臨床的な観察において上顔面部と下顔面部との比較では下顔面部の方が上顔面部より例数が多い。現時点ではそれらの外傷の際の外力の大きさ、外力の方向等について、ある程度の推測は可能であるもののほとんど確認は不可能な状態である。外力の作用点については推測が可能な症例も存在する。外力を受ける機会は下顔面部の方が多いことが明らかであるが、下顎骨を上顔面部と下顔面部とに分類すると顎面節突起部、筋突起部、および下顎枝部は上顔面部に、また下顎骨体部は下顔面部になり、このうち筋突起部、下顎枝部の骨折は例数が少なく、顎関節部と下顎骨体部の骨折が多いことが知られている。上顔面部の顎関節突起骨折は上記の事実や外力の作用点について比較的推測が可能な症例が調査等から直接的な外力の作用によらない症例が多いと推測される。応力解析結果によると荷重点以外に応力の集中がみられる要素(部位)として顎関節突起部もあげられ、臨床統計的観察からの推測と一致している。即ち、顎関節突起部は直接的な外力の作用ではなく間接的な外力の作用によって破壊されうることが示唆された。8節点6面体の要素分割を行った下顎骨モデル(総要素数864要素、総節点数1143節点)に三次元応力解析を行った。

この下顎モデルに種々の条件を与え、下顎モデルの各々の部位要素における応力の集中等を検討した。荷重の方向(前方、斜め上方等)、荷重部位(おとがい正中部、下顎小臼歯相当部下顎下縁)、拘束条件(顎関節部、歯槽部剛性支持等)によって応力分布は変化したが、荷重部位における応力の集中はどの条件下でもみられ、またその他荷重部位以外でも応力の集中する要素(部位)が認められた。荷重部以外では臨床的な観察で多いとされる顎関節部やその他の部位において応力の集中がみられたが、荷重条件、拘束条件によってそれらは変化した。下顎骨の内側、内部、内側での応力変化についても検討した。すなわち、下顎骨モデルを外側要素群と内側要素群に分け、各要素において外側面中央、中心、内側面中央の各点に応力を出力させ、外側と内部と内側での応力分布を比較検討した。荷重方向、荷重部位、拘束条件によって、外側、内部、内側での応力の変化に著しい差異がみられた。以上、下顎骨に荷重を加えた場合、荷重の方向、部位および拘束条件により応力分布は変化し、荷重部での応力集中以外に、他部位での応力集中も外側と内側とでも差があることから、下顎骨骨折の発生形態には、外力の作用状況が大きく影響を及ぼすことが示唆され、下顎骨合併骨折の様態の発生過程の推測が可能となった。
電子機能を有する液晶／分子集合ナノファイバー複合体の構築

本研究プロジェクトでは、新しい電荷輸送性液晶物理ゲルの開発に焦点をあて、次に示す電子活性自己組織化材料を構築した:(1)スルホニル基の双極子相互作用による一次元組織化を活用した電場配向性カラムナー液晶の開発、X字分子構造を有するピレンオリゴチオフェン共役カラムナー液晶/水素結合性自己組織化ファイバーからなるホール伝導性液晶物理ゲルの創製およびメカノクロミック発光材料の構築、(3)磁性およびレドックス活性を示す安定有機ラジカル部位を有するアミノ酸誘導体の自己組織化ファイバーの開発と配向制御。本研究では、液晶と分子集合ナノファイバーからなる液晶物理ゲルのユニークな自己組織化能を生かして高性能・高機能電荷輸送材料を構築することを目的とした。このために電荷輸送機能を有する新しいカラムナー液晶材料の開発および液晶とゲル化剤との複合化を行った。オリゴチオフェンやカルバゾールなどの棒状のπ共役分子の両端にトリアルコキシフェニル基を導入した分子を設計・合成した。これらの分子は幅広い温度範囲でカラムナー液晶性を発現した。等方性液体状態にある試料を液晶状態まで徐冷することにより、カラム構造を電極基板上で垂直配向させることができた。この配向した液晶の電荷輸送機能を過渡光電流測定により調べた。約10-4 cm2V-1s-1のホール移動度が得られた。次に、アミノ酸誘導体のゲル化剤とカラムナー液晶とを複合化した。ゲル化剤は、液晶中で自己組織化ファイバーを形成して液晶溶媒をゲル化した。この液晶物理ゲルにおいては、電極基板上でのカラムナー液晶の均一な垂直配向は達成されず、部分的に配向が乱れることが明らかとなった。この試料について過渡光電流測定を行った結果、液晶単独と同程度のホール輸送性を示すことが分かった。このため、新たな液晶分子および分子集合ナノファイバー形成分子の開発と配向制御を行った。ファイバー形成分子として、電荷輸送性π共役部位であるペリレンビスイミド部位と、水素結合性部位としてアミド結合を有する分子を設計・合成した。得られた分子についてTime-of-Flight測定により電荷移動特性を調べたところ、0.01 cm2/Vs程度の電荷移動特性を示すことが分かった。さらにこのファイバー形成分子をネマチック液晶と複合化し、配向を制御した液晶場でファイバーを形成させることにより、ファイバーの配向制御を達成した。電極基板上で配向したファイバーを作製し、その電荷移動度を測定したところ、ファイバーの単軸方向にくらべ長軸において高い電気移動度を示した。また、新規電荷輸送性液晶分子として、オリゴチオフェン部位の片側、または両側にトリアルコキシフェニル基を導入した分子を合成した。分子構造の変化に伴い、カラムナー相やスメクチック相など様々な液晶相を形成した。本研究では、液晶と分子集合ナノファイバーからなる液晶物理ゲルのユニークな自己組織化能を生かして高性能・高機能電荷輸送材料を構築することを目的とする。このために、電荷移動性の液晶および分子ファイバーの作製、およびそれらの構造制御方法について研究を進めた。電荷移動性のπ共役部位であるオリゴチオフェン骨格を有するポリカテナー型の液晶分子や、ペリレンビスイミド骨格を有する分子集合ナノファイバー形成分子を開発した。さらに、液晶および分子性ナノファイバーの構造制御方法として、強い双極子を示すスルホン基に着目し、ビスフェニルスルホン骨格の両端にエーテル結合を介してトリアルコキシフェニル部位を導入した分子を合成した。得られた分子は室温を含む温度範囲でヘキサゴナルカラムナー相を示した。これはビスフェニルスルホン骨格を有する初めての液晶分子である。特にアルコキシ鎖の炭素数が10の分子は、室温下、カラムナー相状態において交流電場を印加すると、電場方向とカラムの軸方向が平行になるように配向が変化した。またこれらのビスフェニルスルホン誘導体は溶媒に対するゲル化能を示した。ゲルにおいては分子性ナノファイバーが形成されていた。スルホン部位の強い双極子相互作用が、カラムナー相や分子ファイバーにおける1次元分子集合体形成の駆動力になっていると考えられる。本研究は、研究代表者が発明した液晶物理ゲルのユニークな特性を生かして、高性能・高機能性有機材料を構築することを目的とする。液晶物理ゲルは、液晶中で分子集合ナノファイバーが作る自己組織的に形成するゲル状態の固体を示す。液晶分子および分子集合ナノファイバー形成分子の精密な分子設計・ナノからマイクロメートルレベルの相分離構造の制御・巨視的な配向制御を行ない、新規機能性分子配列材料を得ることを目的とした。新たな機能性液晶として、ピレンを4つのジチオフェンで修飾した十字の構造を基本骨格とする液晶分子を設計・合成した。得られた分子の液晶性は導入したアルキル鎖の長さによって変化し、さらに液晶状態において、光誘起導電性やメカノクロミック蛍光発光性などの特徴的な機能を示した。この液晶分子を、長鎖アルキル基を有するヒドラジン誘導体と混合することで液晶物理ゲルが得られた。ゲル化がホール輸送特性に与える効果は液晶相によって異なり、ヘキサゴナルカラムナー相では、ゲル化による2倍程度のホール移動度の向上が見られた。また、機能性ナノファイバー形成分子として、安定な有機ラジカルである2,2,6,6-テトラメチルピペリジン1-オキシル部位を含むゲル化剤分子を開発した。

この分子に、配向したネマチック液晶中でファイバー形成させ、液晶物理ゲルとすることにより、配向を制御した分子ナノファイバーを得た。有機ラジカル分子の巨視的な配向構造と磁気的特性の関係について、得られた液晶ゲルやファイバー状集合体のSQUID測定を行なった。本研究プロジェクトでは、新しい電荷輸送性液晶物理ゲルの開発に焦点をあて、次に示す電子活性自己組織化材料を構築した:(1)スルホニル基の双極子相互作用による一次元組織化を活用した電場配向性カラムナー液晶の開発、X字分子構造を有するピレンオリゴチオフェン共役カラムナー液晶/水素結合性自己組織化ファイバーからなるホール伝導性液晶物理ゲルの創製およびメカノクロミック発光材料の構築、(3)磁性およびレドックス活性を示す安定有機ラジカル部位を有するアミノ酸誘導体の自己組織化ファイバーの開発と配向制御。27年度が最終年度であるため、記入しない。材料化学23年度研究計画では、電荷輸送性を示す新しいカラムナー液晶や双連続キュービック液晶を開発し、アミノ酸誘導体などのゲル化剤と複合化させることにより、高速電荷輸送性を発現する液晶物理ゲルを構築することを目標とした。計画に従って研究を遂行し、オリゴチオフェンやカルバゾールなどのπ共役分子構造を有する新しいホール輸送性カラムナー液晶の開発に成功した。また、これらの液晶とゲル化剤とを複合化することで、液晶物理ゲルを構築することができた。電荷移動性の分子ファイバーの開発およびその配向制御を達成するなど、おおむね順調に進展している。電荷移動性を示す液晶分子やナノファイバー形成分子を開発し、さらに液晶の配向制御における重要な知見が得られるなど、おおむね順調に進展している。高速電荷輸送性を発現する新規液晶材料のさらなる開発、液晶の電荷輸送性向上のためのゲル化剤分子の最適化に関する研究、カラムナー液晶ゲルの垂直配向制御のための電極表面化学修飾や電場印加に関する研究、および電荷輸送性を有するファイバー形成分子の構築とその配向制御に関する研究を行う。電荷移動性液晶と電荷移動性ナノファイバーとの複合化を行い、高速電荷輸送を達成する。さらにファイバーおよび液晶の配向制御を行い、基板と液晶および分子ファイバーの界面における電気抵抗を低減させ、効率的に機能する材料を開発する。
ローマ帝政末期におけるキリスト教異端諸派の排斥メカニズムと教会制度確立過程の解明

3世紀半ば、ローマ司教団と北アフリカ司教団とはアリウス派排斥のために共同戦線を張る必要から共に教皇の至上権を認めた。5世紀半ばに、教皇権は東西両教会間の教皇の権威を巡る対立によって更に強化された。このような外的要因に加えて、西方教会内部の構造転換も、いわば内的要因として、教皇至上権の確立に寄与した。東方に比べて、西方では、いまだ上流階層において異教徒や彼らの伝統的な文化が強い影響力を有していた。したがって、西方教会は、単にローマ化すること、すなわち世俗化することを余儀なくされるのみならず、同時に制度化、すなわち教皇権に基づく堅固な組織を築き上げる必要に迫られたのである。そのような局面において、アウグスティヌスの原罪論は、西方教会の世俗化を促進し、また、罪の赦しのより強固な権威を要請する教会を確立していくためにきわめて都合の良い神学的枠組みを提供することができたのであった。結局、異端を排斥することができ、また罪を赦すことができる至上の権威としての教皇権が、5世紀のゲラシウス教皇文書において明確に宣言されるに至った。同時に同じくこの文書において、こと宗教的な事柄については、教皇権の方が皇帝の権利に勝るものと宣言されたのである。これは、以上の外的要因と内的要因の双方が機能して教皇の至上権が確立されたことを象徴的に示すものに他ならない。以上の成果に引き続き、当初の予定では、西方側と東方側の異端排斥を巡る緊密な連携について解明を行う予定であった。しかしながら、アレキサンドレイアと北アフリカとの間に、異端排斥に関わる連携のあったことは判明したものの、更にこれにペラギウス派がどこまで関与したかについては史料の収集と判読の作業が間に合わなかった。キュリロスとアウグスティヌスという東西のリンケージが、ネストリオス派とペラギウス派というリンケージを異端として排斥したことは推察できるが、これをテーゼとして結論付けるには、更にアウグスティヌス最晩年の説教や書簡郡を初めとする精緻な検証により十分な証拠が挙げられねばならない。今年度の研究による新たな成果は、項目11に記した二つの論文に掲載し、また、その一部は平成11年8月に英国オクスフォード大学で開催された「第13回国際教父学学会」にて発表した。新たな成果の概要は以下の通り。1.380年代の西方側キリスト教会内部には、教会指導者とキリスト教ローマ貴族との繋がりにおいて二つの人脈が存在した。すなわち、アクイレイアの司教ルフィーヌスと彼のパトロンであった大メラーニアを中心とするグループ、今一つはヒエロニュムスと彼の霊的指導を受けた貴族夫人パウラを中心とするグループである。2.400年にオリゲネスの思想が異端として断罪されるやいなや、ルフィーヌスおよびヒエロニュムス双方のグループ間に、相手方をオリゲネス主義者であると決めつける激しい論争が生じた。この「オリゲネス論争」の担い手であった二つの人脈が、ほとんどそのまま新たな「ペラギウス論争」の担い手へと移行した。3.ルフィーヌスの後を受け継いだペラギウスとその弟子たちは、幼児洗礼を認めながらもそれを義務的なものと捉えず、あくまでも「緊急洗礼」として位置づけていた。これは、考古学的データ、とりわけペラギウス派が活躍したローマ市ならびに北イタリアのカタコンベ碑文からも裏づけることができる。

380年代から410年までの間に死の危機に瀕して洗礼を授けられ、その後息を引き取った子供の墓が多数カタコンベの碑文から確認できる。これは、当時イタリア本土では、幼児洗礼が未だ義務化されていなかったことを裏づけるものである。4.一方、ヒエロニュムスとアウグスティヌスは、原罪論の提唱によって、幼児洗礼を原罪の除去に必要不可欠なものとして強調した。当時の教会当局にとって、ペラギウス派の排斥は、幼児洗礼義務化のためにも不可欠であった。また、アウグスティヌスの原罪論は、まさしく幼児洗礼義務化のために好都合なものに他ならなかった。今年度の研究は、本来東西両教会内部における代表的な異端、すなわち東方ではネストリオス派、西方ではペラギウス派が排斥される過程と、両者を結ぶ共通の直接的、間接的繋がりがあったのか否かを検証することが第1の目的であった。また、教会内部の諸制度が確立していく過程を西方側、東方側、それぞれについて検証することが第2の目的であった。しかしながら、本年度明らかにできたのは、第1の目的については、ペラギウス派排斥の過程が西方教会教皇権の確立にいかに資するものであったか、という点、また、第2の目的については、教会制度の中でもローマ教会と教皇の首位権が確立していく過程に的を絞り、教皇権確立の外的要因、ならびに内的要因を、主に4世紀から5世紀に限って明らかにする点に留まった。帝政末期における教皇権の確立については、西方側の首都としての伝統的地位以外に、ローマが使徒ペトロとパウロの殉教の地であったことに由来する古典的権威、更には異端を排斥する必要性に基づく正統派の拠り所としての権威が求められたとするのが一般的な理解であった。本年度の研究では、以上の伝統的見解に加えて、むしろ教皇権確立に際しては、対立する諸陣営の抗争がより上位の権威によって自らを正当化することを求めた結果、教皇の権威が不動の地位にまで高められることになったという教会政治的利害の存在を浮き彫りにした。その意味では、異端が教皇に対立し、正統派が教皇を支持するといった単純な図式では割り切れない複雑な状況が存した。つまり、対立する諸陣営それぞれが個々の陣営にとって有利な教皇を権威として祀り上げることによって、最終的にはその抗争に勝利した側が正統となり、破れた側が異端として排斥された。その結果、最終的に教皇の権威は、個々の教皇の人格や功績からは全く独立した別個の権威、更に法によって裏づけられる権威にまで高められることとなったのである。本年度は、キリスト教的アスケーシスを西方圏へ伝えようとした東方型修道制の担い手たちが異端として排斥される過程と、さらにこれと並行して西方教会において生じた教皇権確立の過程という特徴的な二つの側面から当該研究課題にアプローチした。それぞれの研究内容は、1)東方型アスケーシスのローマ市移植における挫折要因、ならびに2)ローマ帝政末期における教皇権確立の諸要因、と題する二本の論文として公にされる予定である。1)の主要な概要として、まず、帝政末期のローマ社会がキリスト教的アスケーシスを受け入れられなかったのは、帝国の秩序維持を教会に期待した皇帝はじめ上層部が、性急なキリスト教化を焦るあまり、教会内部に世俗の力関係が入り込むことを許す結果となり、いわば、教会が急速に世俗化していったためであることを明らかにした。いかなる罪も赦されるとする寛容主義者の存在や、王ヴィニアーヌスのような極端な結婚観を持つ者が現れてきたことが、このことを如実に物語っている。
実験動物がんのがん遺伝子

ヒトがん誘発における食品中の発がん物質ヘテロサイクリックアミンの関与を追求する目的で、これらの化合物で誘発された実験動物がんにおけるrasおよびp53遺伝子変異のパターンを解析した。MeIQx誘発ラット肝増殖性結節13例、肝がん13例および胆肝5例、計31例についてP53変異を検討した。肝がんのうち、中分化および低分化型のものの75%(3/4)に変異が検出された。1例では異なるDNA鎖にそれぞれ異なった変異を有していた。4つの変異はG→Tであったが、コドンは全て異なっていた。MeIQ誘発マウス前胃腫瘍では、8例中7例にp53変異が検点された。6つの独立した遺伝子変異のうち4例でG→T、各1例ずつでG→A、C→Tが検出された。コドンは各々異なっていた。またこれらの腫瘍4例ではHa-rasに変異があり、そのうち1例の乳頭腫では、Ha-ras、p53変異と正常alleleの欠失がみられた。これら遺伝子変異が扁平上皮発がんの初期変化である可能性が示唆された。MeIQXやIQはグアニン塩基と共有結合することが明らかにされている。rasおよびp53遺伝子変位の殆どはグアニン塩基に起っていること、p53の変異コドンに特異性はないことが示唆された。ヘテロサイクリックアミンのリスク評価には、p53変異パターンは手がかりにならないと思われる。メチルコラントレン誘発マウス肉腫では35%にc-mycの増幅がみられた。増幅があるものは少数の細胞で移殖が成立した。また増幅のあったもののうち76%で正常alleleの欠失が認められた。c-mycの増幅の機構正常alleleの欠失の生物学的意義については今後の問題として残された。Balb/C3T3細胞のTPA耐性変異株は、v-srcの導入により50100倍の頻度で肺転移する。VEGF刺激で正常細胞は160KDa蛋白質のリン酸化が誘導されるが、TPA耐性株ではリン酸化されない。VEGF受容体であるflt細胞悪性化における機能と役割を解析する手がかりを得た。
BirA酵素標識法による運動時のHSPBsの標的分子の網羅的解析とその応用

本研究では、BirA酵素標識法による低分子量ヒートショック蛋白質HSPB1の結合蛋白質の網羅的な解析に成功することができた。また、IGF-IによるC2C12筋細胞株の肥大化モデルにおいて、RhoA-SLKのシグナルの関与を明らかにした。今後、BirA酵素標識法による分子シャペロンの活性化を定量的に測定する実験法に発展させると共に、高齢者の筋萎縮の予防に繋がる食品成分の開発に用いる研究ツールとして応用する計画である。BirA酵素標識法は、ビオチンリガーゼの変異体であるBirAを低分子量ヒートショック蛋白質(HSPBs)に融合させることで、ビオチン化標識によって相互作用分子を網羅的に分離、精製を行うことができる手法である。本研究では、運動時の筋肉増加に関与するシャペロン分子の役割を明らかにするため、BirA融合HSPBsを作製し、筋細胞におけるHSPBの相互作用分子の解析を行った。本年度は、筋細胞を用いた実験系を確立し、運動負荷時のシャペロン分子の機能解析を進めることができた。骨格筋は、筋収縮によって生じる活性酸素、熱、切断からその構造を守るため、多くの分子シャペロンが機能している。HSPBsは、低分子量ヒートショック蛋白質の一群(アイソフォーム10種類)で、老化、炎症、損傷など細胞ストレス、特に筋肉トレーニングによって発現が誘導されるシャペロン分子である。様々な細胞状態に応じてシャペロン機能を発揮するHSPBsであるが、そのシャペロン標的分子群は殆ど不明である。本研究では、運動後の筋細胞における各HSPBアイソフォームの分子シャペロンの標的分子及びその調節分子について、BirA酵素標識法を用いて網羅的に解析し、筋肉増加に有益なHSPBsを明らかにすることを目指している。本年度は、運動負荷に伴う筋肉増加に関与するHSPBsのシャペロン機能の解明のため、自作の細胞伸展装置を作製し、伸展伸縮刺激を加えた筋細胞におけるHSPB1のシャペロン標的分子群をBirA酵素標識法で識別し、プロテオーム解析によって網羅的に同定を試みた。また、HSPBsの細胞内動態の詳細を理解するため、BirA融合HSPB1(BirA-HSPB1)によってリジン残基がビオチン標識されたビオチン化蛋白質をストレプトアビジン結合により検出し、それらの細胞内動態を蛍光顕微鏡下で可視化することを試みた。また、HSPB1の相互作用分子候補の同定に向けた特異的抗体による結合確認実験の分析条件の検討、最適な伸展伸縮刺激の指標となる細胞形態、分子マーカーを明らかとした。更に、これらの研究を継続的に進めることで、運動負荷時のヒートショックタンパク質の役割の解明に繋がると推察される。培養細胞(HEK293細胞、C2C12細胞)にBirA-HSPB1発現プラスミドを遺伝子導入し、ビオチン添加依存的にBirA-HSPB1によるタンパク質のビオチン標識の増加を確認した。培養細胞に過酸化水素水による過酸化刺激を施したところ、細胞障害による細胞のプログラム死(アポトーシス)の誘導が確認され、細胞数の低下、ストレスによるHSPB1の細胞内局在移行を確認した。HSPB1のシャペロン活性の視覚的な検出に向け、BirA-HSPB1を発現した細胞を蛍光免疫染色し、顕微鏡下で観察したところ、BirA-HSPB1によるタンパク質のビオチン化を可視化することに成功した。これらの結果よりBirA酵素標識法を用いてHSPB1のシャペロン機能の解析技術の構築に一定の目処を立てることができた。これらのことから本研究課題はおおむね順調に進展していると判断される。(1)筋細胞で発現するHSPBsのN末側にGFP-BirAを融合させた組換え蛋白質発現プラスミドを作製し、筋細胞において安定発現細胞株を作製した。ビオチン添加により、BirAのビオチン化の活性を確認すると共に、HSPBsによる相互作用分子の解析を立ち上げた。(2)細胞株を分化誘導後、自作の伸展装置で筋収縮を模した反復伸展収縮刺激系の確立ができた。(3)BirA-HSPBsによるビオチン化蛋白質を磁性SAレジンで回収し、比較解析を実施した。本年度に引き続き、HSPBs間における相互作用分子のパターン分布の比較解析を進め、質量分析によりHSPB1と相互作用する蛋白質の同定を進める。また、筋細胞の伸展収縮による運動モデルからそれぞれのHSPBsの相互作用分子の比較を引き続き進め、BirA-HSPBsによる標的蛋白質のビオチン化標識の程度と分子シャペロン活性の定性的な推量に関するる実験精度を更に高める。細胞生物学HSPBs間における相互作用分子のパターン分布の比較解析を進め、質量分析により相互作用する蛋白質を同定する。また、筋細胞の伸展収縮による運動モデルからそれぞれのHSPBsの相互作用分子の比較を進める。また、BirA-HSPBsによる標的蛋白質のビオチン化標識の程度よりヒートショック蛋白質の分子シャペロン活性を定性的に推量する実験法への応用を進める。

年度末の会計処理の期間が限られており、金額が僅かである理由から一部の試薬の購入を次年度に先送りにした。そのため、次年度に僅かであるが次年度使用額が生じた。そのため、次年度に使用額が生じた。次年度使用額については、年度開始後、速やかに試薬購入の執行に充てる計画である。金額が僅かであるため、早急に必要な試薬の購入を進め、会計処理を実施する予定である。
中枢神経系における鉄陽性ニューロン及びグリアの鉄代謝と鉄輸送経路の解明

●中枢神経系において二価鉄Fe (II)と三価鉄Fe (III)は、大脳基底核、扁桃体、視床、腹側視床下部、脳神経核(V、VII、VIII)、網様体、中脳四丘体、小脳核・皮質、脳室周囲器官、嗅球に強く局在した。主な鉄陽性細胞は各種グリアだった。複数の領域はGABA陽性領域と重複が見られ、その代謝に関わるGABAトランスアミナーゼ(鉄含有)の合成に鉄が多く使用されると考えられる。有髄線維では、軸索内の鉄陽性ミトコンドリアと髄鞘内外表面のオリゴデンドロサイト鉄陽性細胞突起の存在から、シュミットーランターマン切痕を介する髄鞘外側→内側→軸索内への鉄輸送が示唆された。●虚血によりニューロンとグリアの核内にFe (II)反応が見られた。細胞質中のFe (II)及びFe (II)が核内へ移動した可能性、また核内Fe (III)がFe (II)に還元された可能性が推測された。Fe2+は活性酸素生成を触媒するので、核内でのFe (II)出現/流入は核を傷害する危険性が推測された。予定した鉄キレート剤投与による酸化ストレス(虚血再潅流)軽減効果測定は19年度に間に合わなかった。●加齢と脳内鉄蓄積の観察では、加齢ラットは若い成体と比べ鉄陽性グリアが著しく高頻度であった。脳には効果的な鉄排出経路が存在せず、余剰鉄や分解不可の鉄(鉄蛋白の残骸)はグリア細胞のサイトゾルやリソソームに蓄積され続けると示唆される。ニューロンでは加齢に伴う鉄蓄積の著しい変化は見られなかったが、鉄陽性リソソームの数とサイズの増大から、余剰な鉄はこれらに隔離されると示唆された。●鉄は脳の各種機能に必須だが細胞毒性(ヒドロキシラジカル生成)も示す為、ニューロンの鉄蓄積は最小限に抑えられ、ニューロン活動に必要な鉄はアストロサイトやオリゴデンドロサイトが貯蔵し、適時ニューロンヘ供給している推測される。正常ラットの脳において、神経細胞と各種グリア細胞、血管の非ヘム二価鉄及び三価鉄の細胞内局在を電顕的に検索した。非ヘム鉄の細胞内局在は多様であり、各種細胞間の差異の他に、同種間においても領域依存的に差異があった。神経細胞では鉄陽性反応は小脳や脳幹の大型神経細胞と間脳や被殻淡蒼球の神経細胞のライソゾームとミトコンドリアに局在した。オリゴデンドロサイトの鉄反応は成熟細胞(小型)では核に、若い細胞(大型)ではサイトゾルとライソゾームに局在した。アストロサイトの鉄反応は灰白質の原形質性細胞ではライソゾームと核、さらに毛細血管近傍に限りサイトゾルにも局在した。白質の線維性細胞では鉄反応は細胞質と核に局在した。上記2種類のグリアでは大部分の細胞が鉄陽性を示した。一方、マイクログリアでは大部分の細胞は鉄反応偽陽性または弱陽性であるが、少数の細胞が非常に強い鉄反応を示しそれらが脳全域に散在性に分布しているのが観察された。鉄局在は前者のマイクログリアではライソゾームに、後者では突起を含む細胞質全体に示された。血管では二価鉄と三価鉄の局在が異なり、二価鉄は内皮細胞の管腔側表面に、三価鉄は内皮細胞のサイトゾルとライソゾームに局在した。また毛細血管の三価鉄は灰白質では内皮細胞に局在し、白質では血管を覆うアストロサイトの突起に示された。電顕鉄組織化学による各種グリアの鉄局在の多様性は、非ヘム鉄の貯蔵形体と機能的意義が多様であることを推測させる。ライソゾームは中枢神経系の細胞では最も普遍的な鉄陽性オルガネラであり鉄の代謝や隔離に関係していると考えられる。鉄強陽性マイクログリアは鉄の蓄積と隔離に特化していると考えられる。今後、中枢神経系ついて(1)加齢ラットの脳内鉄局在、(2)免疫染色による貯蔵鉄の同定、(3)酸化ストレス負荷による細胞内鉄局在変化の観察、(4)鉄キレート剤投与による酸化ストレス軽減効果の観察を行う。

予定した鉄キレート剤投与による酸化ストレス(虚血再潅流)軽減効果測定は19年度に間に合わなかった。●加齢と脳内鉄蓄積の観察では、加齢ラットは若い成体と比べ鉄陽性グリアが著しく高頻度であった。脳には効果的な鉄排出経路が存在せず、余剰鉄や分解不可の鉄(鉄蛋白の残骸)はグリア細胞のサイトゾルやリソソームに蓄積され続けると示唆される。ニューロンでは加齢に伴う鉄蓄積の著しい変化は見られなかったが、鉄陽性リソソームの数とサイズの増大から、余剰な鉄はこれらに隔離されると示唆された。●鉄は脳の各種機能に必須だが細胞毒性(ヒドロキシラジカル生成)も示す為、ニューロンの鉄蓄積は最小限に抑えられ、ニューロン活動に必要な鉄はアストロサイトやオリゴデンドロサイトが貯蔵し、適時ニューロンヘ供給している推測される。