hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
急性ストレスが引き起こす帯状回シナプス変化とその分子メカニズムの解明

また、コルチコステロン投与で、ドーパミンのオシレーション増強作用が減弱するため、ドーパミン受容体のうち、D1受容体(D1DR)・D2受容体(D2DR)とGRの共染色を行った。D1DRはグルタミン酸作動性神経細胞の細胞体、および、PV陽性細胞の軸索終末に局在が確認された。D2DRはシグナルが弱いため、現在、検出感度の改善を試みている。これらの結果から、ACCにおけるストレスホルモンの作用点の詳細と、その結果生じる、ACC機能の変化の関連が初めて示唆された。今後、シナプスレベルの解析を進めることでより詳細な、ACCにおける急性ストレスの分子メカニズムが解明されることが期待できる。ACCの機能に重要な神経回路オシレーションを発現するために必要な細胞種(興奮性神経細胞と抑制性神経細胞の双方)にグルココルチコイド受容体が発現していることが認められ、ACCに対するストレスの作用機序解明への重要な手掛かりが得られた。注意・共感・意思決定といった、高次の処理を司る前部帯状回(anterior cingulate cortex: ACC)はストレスの影響を強く受ける。ストレスに際して分泌されるストレスホルモン(げっ歯類ではコルチコステロン)の作用部位の特定を目指し、前年度までに、マウスACCにグルココルチコイド受容体(glucocorticoid receptor)がACCに存在すること、また、そのうち、興奮性のグルタミン酸作動性神経細胞と抑制性のパルブアルブミン(parvalbumin: PV)陽性細胞にGRが存在することを明らかにした。これらの細胞種はACCが機能を発現する際に観察される発振(オシレーション)現象に必須の神経回路を構成する。今年度は、上記の細胞種に加えて、主要な抑制性のGABA(ガンマアミノ酪酸)作動性神経細胞のソマトスタチン(somatostatin: SST)陽性細胞にGRが局在しているかどうかを解析した。また、各細胞種においてGRを発現する細胞の割合を数えた。その結果、グルタミン酸作動性神経細胞、PV陽性細胞、SST陽性細胞のうち、GRを発現する細胞の割合は、それぞれ91, 95%, 86%であった。現在のところ有意差はないが、例数を増やすなどしてさらに検討する予定である。特に、PV陽性細胞とSST陽性細胞はオシレーションに対する寄与のしかたが異なるので、コルチコステロンの影響の差についても今後解析していきたい。また、コルチコステロンを投与したマウスでは、ドーパミンによるオシレーションの増強作用が減弱した。これらの結果から、ACCに存在するGRにコルチコステロンが結合し、ACCの機能発現に影響を与えることが示唆される。
肺癌に対する体外肺切除における、気管支創傷治癒へのキトサンナノ繊維シートの効果

【目的】肺癌に対する「体外肺切除」における、キトサンシートの気管支吻合部創傷治癒への効果と安全性について検証。【対象と方法】犬で体外肺切除モデルを作成し、気管支吻合部被覆を1対照群:被覆なし、2C群:キトサンシート被覆、3M群:肋間筋被覆、に分け比較。【結果】対照群1頭は気管支縫合不全、膿胸で死亡。他は全頭犠牲死まで合併症なく生存。気管支吻合部組織血流、気管支吻合部の炎症改善、胸部Xpでの肺水腫改善において、いずれもC群が最も良好。気管支吻合部外側の肉芽・血管新生はM群>C群>対照群。【結語】体外肺切除の気管支吻合において、キトサンシート被覆は安全に創傷治癒を促進し、肋間筋被覆よりも有用。(1)ビーグル犬を用い体外肺切除モデルを作成した。全身麻酔下に左開胸し、左肺全摘を行い左肺後葉のみを自家移植した。肺癌に対する2群郭清を加えた。(2)気管支吻合部の被覆:1コントロール群(被覆なし、n=5)、2肋間筋被覆群(n=5)を作成した。(3)被覆法の有効性の評価として、術直後、術後3日、術後7日、術後14日、術後1か月、術後2か月に、気管支鏡下に吻合部粘膜の血流測定、胸部レントゲン写真撮影を行った。死亡時、術後2か月に移植肺を摘出し、気管支吻合部の病理学検査を行った。(4)【平均の手術時間/遮断時間】コントロール群:137.5±15分/55.0±9.1分。肋間筋被覆群:169.0±10.8分/52.6±6.2分。【経過】コントロール群:5頭中2頭が死亡(肺動脈血栓、気管支縫合不全で5日目、気管支縫合不全で14日目)。肋間筋被覆群:5頭とも生存。【気管支吻合部血流:術直後、3日目、7日目、14日目、1か月、2か月】<中枢気管支に対する気管支吻合部組織血流比(%)>コントロール群(生存例のみ):48.5±10.5/54.6±17.5/60.6±23.0/59.2±26.0/82.6±6.5/91.2±5.0。肋間筋被覆群:51.3±1.2/53.4±16.3/59.8±2.3/71.2±12.9/77.5±0.8/90.5±7.2.。<中枢気管支に対する末梢気管支組織血流比(%)>コントロール群:78.0±12.0/89.7±5.5/81.1±20.3/96.9±26.0/103.3±0.9/96.7±1.6。筋被覆群:82.6±11.5/91.8±11.2/95.8±28.2/87.5±4.3/93.5±0.7/97.0±4.8。(5)気管支吻合部の肋間筋被覆は、気管支吻合部の血流を維持する効果があり、気管支縫合不全を防ぐ。今後はキトサンシート被覆の検討を加える。平成24年度は、実験開始に先立ち、超音波双方向血流計、フレキシブル型プローブを購入し、血流測定を行う準備をし、体外肺切除モデルの作成を開始した。気管支吻合部のキトサンナノシート被覆群(キトサン群)の作成に当たり、キトサンナノ繊維シートは比較的硬いため、気管支吻合部の縫合糸の部分で浮き上がってしまうため、北海道曹達株式会社とともにキトサンをスポンジ状として縫合糸があっても吻合部を被覆できるよう開発を行うこととした。1キトサンスポンジの作成:脱アセチル化度93%のキトサンをトリフルオロ酢酸で溶解し、塩化メチレンを加え、ろ過してキトサントリフルオロ酢酸液を得る。これを噴霧し4.5mg/ml、9mg/mlのスポンジ状とした。2ウサギ気管を用いた予備実験:ウサギ6羽使用。ウサギの気管を切離後、4-0ものフィラメント糸で連続縫合し、キトサンスポンジを被覆後閉創した。4.5mg/ml、9mg/mlの比較では、4.5mg/mlスポンジの方が気管支に巻き付けやすいが、強度が弱く、保存のため水に浸漬すると耐久性がなくなることが判明した。

このため、4.5mg/mlスポンジの片面にキトサンフィルムを貼付し、乾燥品として用いることとした。3キトサンスポンジの感染の問題:ウサギの3羽で創感染を起こしたため、キトサンスポンジの作成、実験操作で消毒を徹底し、残りの3羽は感染を起こさず3か月以上長期生存した。その後、イヌにおける体外肺切除コントロール群(気管支吻合部被覆なし)の作成を開始しているところである。【目的】肺癌に対する「体外肺切除」において、キトサンナノ繊維シートの気管支吻合部創傷治癒への効果と安全性について検証した。【対象と方法】犬を用いて体外肺切除モデルを作成。左肺全摘を行った後、左肺後葉のみを自家移植し、肺癌に対する2群郭清を施行。気管支吻合部の被覆法を1対照群:被覆なし(n=5)、2キトサン群:キトサンシート被覆(n=5)、3肋間筋群:肋間筋被覆(n=5)の3群に分けて比較。被覆法の評価として、術直後、3日、7日、14日、1か月、2か月に、気管支鏡下の観察、吻合部組織血流測定、胸部X線写真撮影を行い、治癒過程を評価。術後2か月に移植肺を摘出し気管支吻合部の病理学検査を行った。【結果】<生存・合併症>対照群1頭を術後14日目に失った以外は全頭術後2か月まで合併症なく生存。死亡例では気管支吻合部の瘻孔と膿胸を認めたが、肺動静脈に閉塞や血栓形成などなし。<気管支吻合部組織血流>吻合部中枢側に対する吻合部の組織血流量の比率を測定。各群ともに術後7日目に最も低下したが、経過でキトサン群>対照群>肋間筋群の傾向であった。<気管支鏡検査所見>吻合部評価として、炎症、粘膜上皮再生、狭窄の度合いをスコア化した。経過で改善の度合いはキトサン群>肋間筋群=対照群(一時的狭窄に関しては肋間筋群が最も強かった)。<胸部Xp>胸部X線写真の評価として、胸水、肺水腫の度合いをスコア化した。肺炎は死亡例以外に認めず。経過で改善の度合いはキトサン群>対照群>肋間筋群。<気管支吻合部の組織学的所見>死亡例以外全例において、吻合部気管支粘膜上皮再生は完成していた。吻合部外側の線維化肉芽組織層は肋間筋>キトサン群>対照群(現在免疫染色を追加しさらに詳細に評価中)。【結語】体外肺切除における気管支吻合において、キトサンナノ繊維シートは安全に吻合部創傷治癒を促進し、肋間筋被覆よりも有用な被覆法である。呼吸器外科学キトサンシートの最適化に時間を要した。また、ビーグル犬の心膜周囲脂肪織は薄く体積もないため気管支被覆に適さないため、心膜周囲脂肪織被覆群は作成できなかった。キトサンナノ繊維シートが比較的硬いため、気管支吻合部の縫合糸の部分で浮き上がってしまうため、縫合糸があっても吻合部を被覆できるキトサンスポンジを開発した。このため、体外肺切除モデルの作成が予定より遅れている。ビーグル犬の比較検討群を、1被覆なし、2肋間筋被覆、3キトサンシート被覆群の3群とし、前2群は終了しているので、キトサンシート被覆群の作成を行い、3群間を比較検討する。平成25年度は予定通り体外肺切除モデルを、コントロール群(被覆なし)、有茎心膜周囲脂肪織被覆群、肋間筋被覆群、キトサンナノスポンジ被覆群の作成を行い、気管支吻合部の評価を行う。気管吻合部をキトサンナノ繊維シートで被覆する群の作成を行い、被覆なし群、肋間筋被覆群、キトサンシート被覆群を比較する。上記の体外肺切除モデルの作成、気管支吻合部の病理学的評価について研究費を使用する予定である。
線虫モデルを用いたタウオパチー神経変性機構の解明

本年度において、申請者は前年度作製したFTDP-17変異型タウ発現線虫における詳細なタウの発現量解析をおこなった。その結果、ウエスタンブロット、RT-PCRで2日齢、5日齢において安定してタウが発現していることが確認された。同時にこの時期で行動解析をおこない、変異型タウを発現させたライン、あるいは野生型タウを高発現させたラインで行動学的な異常を示すことを見いだした。以上の結果より、2日齢、5日齢での発現解析が妥当であると判断した。つづいて、これら線虫より、mRNAを精製し、網羅的な発現解析をおこなった。その結果、幾つかのmRNAがタウオパチー神経変性に対応して発現量の変化するものとして同定された。これら候補遺伝子について、リアルタイムPCR法により再解析した結果、この発現変化は正確に再現されることを確認した。この候補遺伝子群には、共通の細胞内シグナル伝達経路の異常を反映する一群が含まれており、新たなタウオパチー神経変性経路の同定が期待される。現在、これら候補遺伝子の真偽について確認するため、培養細胞系、線虫を用いた詳細な解析を進めているところである。また、以前作製したmechanosensory neuronにタウを発現させた線虫を用いて、このモデルにおける神経機能異常に影響を与える因子の同定を進めた。その結果、低分子量化合物としてはクルクミンがこの神経機能異常に保護効果を持つことを見いだした。また、分子シャペロンの一つとしてHSP70に注目し、その神経保護効果について形態学的な解析を進めた。その結果、HSP70発現により軸索、細胞体などの形態異常も同時に回復することがわかった。この結果はタウオパチー神経変性機にタンパク質折りたたみ異常が大きく関与していることをいみし、また、今後のタウオパチーの治療法開発の可能性を提示するものである。これまで、線虫のmechanosensory neuronに野性型タウ、あるいは二種類のFTDP-17変異タウ(P301L, R406W)をそれぞれ発現させたモデルを作製した。その結果、変異型タウを発現させた線虫において、強いtouch responseの低下(mechanosensory neuronの機能異常)を認めた。本年度はこのタウオパチーモデル線虫を用い、変性神経細胞の形態学的解析を行った。方法は、freeze cracking法と免役細胞染色法を組み合わせ、とくに尾部にあるmechanosensory neuron(PLML, PLMR)に注目し、その形態変化について検討した。その結果、変異タウ線虫特異的にtouch responseが低下する5日齢において、この神経機能の低下に伴う神経線維の形態異常が確認された。一方、細胞体、神経線維の消失は認められなかった。また、変性神経細胞中に異常なタウの蓄積が認められたものの、一部タウの蓄積の伴わない変性像も確認された。さらに10日齢になると、変異タウ線虫では神経細胞、神経線維の消失が認められた。また、5日齢では異常の認められなかった野性型タウ線虫でも、僅かであるが神経線維の変性、タウの蓄積が認められた。同時に電子顕微鏡を用いた観察により、これら変性神経細胞では微小管構造の崩壊が起こること、また蓄積したタウは非線維性の形態であることを明らかとした。以上の結果より、タウオパチーにおける神経変性過程として、神経線維の変性が初期像であり、神経線維、細胞体の消失は比較的後期の減少であることが示された。また、神経機能の損失は細胞体の消失よりもむしろ、軸索変性に伴って獲得される可能性を示した。
オキシトシン受容体ノックアウトマウスを用いた分娩発来機序の分子生物学的解析

分娩に際して、子宮筋のオキシトシン感受性が急激に増加することは、種差をこえて認められる。また、オキシトシンは、子宮筋のみでなく、中枢神経系・乳腺・卵巣・子宮内膜にも存在し、様々な生理作用を持つことが知られている。これらの生理作用を解析するうえで、時期あるいは臓器特異的なオキシトシン受容体(OTR)の発現調節機構の検討とモデル動物の作成を目的として、129SVマウス由来ゲノムライブラリーより、マウスオキシトシン受容体(mOTR)遺伝子をクローニングした。mOTR受容体遺伝子は、4個のエクソンと3個のイントロンから構成され、得られた塩基配列より予想されたアミノ酸配列は、388個のアミノ酸より構成される7回膜貫通型蛋白で、hOTRと91%の類似性を有していた。mOTR遺伝子は、ヒトと同様に、4個のエクソンと3個のイントロンから構成され、エクソン1. 2は非翻訳領域に相当し、エクソン3. 4に翻訳領域は含まれていた。転写開始点より上流約1.6kbに含まれる、既知の転写因子の結合部位配列を解析した結果、エストロゲン反応エレメントEREや炎症性サイトカインに関連したNFIL-6、NFkB結合部位が存在した。さらに、転写調節領域において、種差をこえた類似性をもつ塩基配列がみとめられた。また、妊娠時子宮筋におけるOTRmRNA発現は、妊娠16日齢より増加し、分娩当日に急激な増加をみとめた。以上より、マウスでもヒトと同様に、性ステロイドや炎症による発現調節の可能性が示唆された(Mole. Cell. Endocrinol.)。現在、このクローンを用いた転写調節機構の検討や、ターゲッティング用ベクターを作成中である。子宮筋におけるオキシトシンレセプターの発現様式と陣痛発来との関係を検討すべく行った分子生物学的な研究において、以下の研究成果を得た。1)非妊娠子宮筋、陣痛発来前の妊娠末期子宮筋、陣痛発来後の妊娠末期子宮筋に対し、オキシトシンレセプターの発現をin situハイブリダイゼーション、免疫組織染色、ノーザンブロッティングおよびウェスタンブロッティングにより検討した。その結果、陣痛発来時には子宮筋オキシトシンレセプターの発現は転写レベルでも翻訳レベルでも著しく増加するが、子宮筋個々の筋細胞レベルにおいて、発現様式は一様ではなく、モザイク様の発現をする事を発見した。これは分娩時の陣痛は、子宮筋の一様な同時収縮ではなく、オキシトシンレセプターを発現し、オキシトシン反応した子宮筋より、gap-junctionと想定される子宮筋細胞間のシグナル伝達を通じ構成された、統合的な子宮収縮であることと示すものである。2)オキシトシン受容体ノックアウトマウスを作成する目的で行っている、129SVマウス由来遺伝子ライブラリーを用いたマウスのオキシトシンレセプターの遺伝子クローニングの結果、マウスの遺伝子の全コーティング領域の塩基配列を決定した。マウスのオキシトシンレセプター遺伝子は、ヒトの遺伝子と同様に4つのエキソンより構成され、アミノ酸の相似は85.9%と高く、この遺伝子は種を越えてよく保存されている事が証明された。

mOTR受容体遺伝子は、4個のエクソンと3個のイントロンから構成され、得られた塩基配列より予想されたアミノ酸配列は、388個のアミノ酸より構成される7回膜貫通蛋白で、hOTRと91%の類似性を有していた。mOTR遺伝子は、ヒトと同様に、4個のエクソンと3個のイントロンから構成され、エクソン1.2は非翻訳領域に相当し、エクソン3.4に翻訳領域は含まれていた。転写開始点より上流約1.6kbに含まれる、既知の転写因子の結合部位配列を解析した結果、エストロゲン反応エレメントEREや炎症性サイトカインに関連したNFIL-6、NFkB結合部位が存在した。さらに、転写調節領域において、種差をこえた類似性をもつ塩基配列がみとめられた。また、妊娠時子宮筋におけるOTRmRNA発現は、妊娠16日齢より増加し、分娩当日に急激な増加をみとめた。以上より、マウスでも、ヒトと同様に、性ステロイドや炎症による発現調節の可能性が示唆された(Mole.C ell.E ndocrinol.)。現在、このクローンを用いた転写調節機構の検討や、ターゲッティング用ベクターを作成中である。
テラヘルツ分光による液体及び生体高分子のダイナミクスの研究

テラヘルツ時間領域分光法(THz-TDS)を用いて、溶液、生体高分子、結晶の複素誘電率を測定し、そのダイナミクスを調べている。前年度、既存のTHz-TDSの装置全体をゲージで囲い、乾燥空気置換することでTHz領域に観られる水の吸収の効果を除去し、データの精度を向上させることができた。これにより定量的な議論に耐えうるデータの領域を10cm^<-1>から85cm^<-1>に拡張することができた。本年度は、特に無極性溶媒中における極性溶質を用いた溶液のテラヘルツスペクトルの研究を行った。溶媒としては、四塩化炭素、シクロヘキサン、またn-アルカン類を用いた。溶質としては、ニトロベンゼン、クロロベンゼン、ベンゾニトリル、ピリジンなどの有極性のベンゼン置換体またはそれに類するものを選んだ。参考のため、ヘキサメチルベンゼンなどの無極性の溶質を用いた場合についても測定を行った。有極性溶質の場合、消衰係数は波数とともに減少するが、無極性溶質の場合は消衰係数が有極性の場合よりも1桁以上小さく、また波数とともに増加する傾向が見られた。前年度までは、消衰係数の波数依存性について、系における全双極子モーメントの配向の時間相関関数に対してモデル関数を仮定し、解析を行ってきたが、吸収係数で表示すると、4060cm^<-1>付近のブロードなバンドが明確に観測される。そこで、波数に対して吸収係数表示を行い、双極子モーメントの時間相関関数に対してモデル関数を仮定し、解析を行ったところ、流体力学的な配向緩和の成分に加えて、過減衰的な成分または速い緩和、さらに振動減衰の成分が存在することが示唆された。第二の成分は溶媒分子との衝突により誘起された緩和であり、また振動減衰は溶質と溶媒問相互作用による溶質分子のライブレーションであると推察している。以上の結果はヨーロッパで行われた二つの国際会議で発表し、またJournal of Non-Crystalline Solidsに論文の掲載が決まった。測定に先立ち、従来からあったTHz-TDSの装置全体をゲージで囲い、乾燥空気置換することでTHz領域で観られる水の吸収の効果を除去し、データの精度を向上させた。測定を行った物質は、四塩化炭素中のヘキサメチルベンゼン-テトラシアノエチレン電荷移動錯体及びその結晶、四塩化炭素等の無極性溶媒にニトロベンゼン等の有極性、及びヘキサメチルベンゼン等の無極性溶質を溶かした溶液、生体高分子としてバクテリオロドプシン、アミロイド等である。ヘキサメチルベンゼン-テトラシアノエチレン電荷移動錯体については、現在その結晶について測定が終了し、通常の結晶、及び重水素化したものの結果の違いを議論中である。無極性溶媒中の、有極性、及び無極性分子については、測定周波数領域(3×10^<11>2.6×10^<12>Hz)では、有極性分子を溶かした溶液では低周波側にGHz帯で観測される有極性分子の回転運動を反映していると思われる誘電緩和の裾野が観測された。この緩和の裾野は、無極性分子を溶かした溶液では観測されなかった。さらに、すべての溶液で、1THz付近で誘電分散が観測された。この誘電分散については、現在議論中である。この研究の中間報告を、2004年11月光化学討論会で行った。測定試料を追加し、その結果を2005年7月フランスのリールで行われる第5回複雑系の緩和現象国際討論会にて報告する予定である。生体高分子に関しては、その下準備の一環として、FTIRの測定を行っている。現在、すべての測定について、温度変化を調べるため、恒温バス、熱電対、デジタルマルチメータ等を購入し、温度を変化させた測定の準備を行っている。

そこで、波数に対して吸収係数表示を行い、双極子モーメントの時間相関関数に対してモデル関数を仮定し、解析を行ったところ、流体力学的な配向緩和の成分に加えて、過減衰的な成分または速い緩和、さらに振動減衰の成分が存在することが示唆された。第二の成分は溶媒分子との衝突により誘起された緩和であり、また振動減衰は溶質と溶媒問相互作用による溶質分子のライブレーションであると推察している。以上の結果はヨーロッパで行われた二つの国際会議で発表し、またJournal of Non-Crystalline Solidsに論文の掲載が決まった。
二中間子原子の寿命測定による非摂動領域でのQCDの検証 -DIRAC実験-

この研究の目的は、π^+とπ^-がクーロン力でゆるく束縛したπ^+π^-原子の崩壊寿命を直接測定することで、π中間子のS波散乱長を求め、この散乱長をカイラル摂動理論で計算した散乱長と5%以内の精度(寿命で10%)で比較することにより、非摂動領域での量子色力学(QCD)の検証を行うことでした。1999年に始まった本実験は、当初の陽子ビーム強度1x10^<10>pppから2003年秋には2x10^<11>pppと20倍にまで増やすことができ、ほぼ計画時の統計精度を得ました。π^+π^-原子測定データ中に含まれるpπ^-データを解析した結果Λ粒子の質量をM_Λ=1115,790±0.395MeV/c^2を与え検出器系の性能の良さを裏付けました。その間、π^+π^-原子を生成する標的も主にNi、Tiを用い特にNi標的では、シングル層と合計が同じ厚さのマルチ層の両者を交互に用いバックグラウンドの補正をやり易くしています。プロポーザルが採択されたときから8年後の現在、カイラル摂動計算の技術が向上し寿命をσ=3.3%の精度で予言できるようになっています。一方DIRAC実験で測定された寿命の精度は現在σ=12%程度なので、新たに測定器系を増強し測定を継続する必要があります。その計画の一環として、現在日本東海村に建設中で2007年に稼動予定の50GeV大強度陽子加速器施設J-PARCでの実験に対するLetter of intentを提出し採択されました。また、この実験の難しさだった、前方検出器上で2x10^7/secという膨大な二次粒子の中から、π^+π^-原子の崩壊に伴う事象を選別するために日本グループが開発した4次元トポロジカル検出器は2個のπ粒子間の距離をリアルタイムで高速に識別するトポロジカルな情報を与え実験の実施を可能にしました。1.CERNで取得した大量のデータを日本で処理するため、前方トリガー検出器系に後方検出器を接続させるレイトレースを用いた多粒子トラッキング解析のオフラインプログラムの開発と解析を行った。2.1999年度取得したデータの予備的な解析結果から、Pt箔を標的として生成されたπ^+π^-原子(A_<2π>)からの解離π^+π^-対を有効相対運動量Fが2MeV/c以下の領域で160±45事象観測している事が明らかになった。A_<2π>のこのように明瞭な観測は初めてである。3.2000年度は、延べ約200日・人のCERNでの実験参加で、主にTiを標的としデータの取得を行った。数種類の標的で実験データを取る事により、A_<2π>の寿命、つまりπ^+π^-の散乱長を求めQCDのカイラル摂動計算から求めた値との比較が可能となる。4.国内で検出器系とトリガー系の開発と試験が可能になるように、PCとCAMAC/VMEからなるデータ取得システムを開発した。5.現レベル2トリガー系のSCIFIホドスコープで検出できていない距離1mm以内の超近接パイ粒子対を分離測定するために、標的下流に0.01T・mの永久磁石を挿入した場合のシミュレーションを行った。

その結果、相対運動量X成分が3MeV/cなら完全に分離可能であることが判った。2001年度に新しい直径0.25mmのSCIFIホドスコープの増設と合わせて永久磁石を設置する事にした。この設置により、測定する全運動量領域で穴のないトリガー系とオフライン解析時のトラッキングが可能となる。1.2001年度は、上記5名の研究者で延べ約200日間にわたりCERNでのDirac実験(PS212)に参加し、主にTiを標的としたπ^+π^-原子の寿命測定データの取得を行った。同時に今年度末測定コースに追加設置するScifi-ホドスコープU面の作成(PSPM)と設置準備および性能評価を行った。2.2000年度から2001年度前半までのデータ解析の結果、π^+π^-原子はNi標的(206日分)に対し4920±270個、Ti標的(77日分)に対し1830±160個が検出されていることがわかった。予備的な結果であるが、求められるπ^+π^-原子の寿命τの値は、τ=(3.6+0.9/-0.7)・10^<-15>秒である。この測定精度は、現在22%程度であり、QCDの検証に必要とされる精度10%は2001年度後半のデータ解析と2002年の測定によって達成される見込みである。ちなみに2002年度は、7ヶ月のビームタイムを要求し、Niについて2700個、Tiについて7000個のπ^+π^-原子を検出する予定である。3.上記達成の準備として、ビーム中からのバックグラウンド源除去用の小型永久磁石と、トリガーおよびトラッキングに使用されているシンチレーティングファイバホドスコープを超近接粒子対にまで感度を与える小型永久磁石のテストと設置を行う。これにより、ビーム強度をあげることおよびデータの質をよくする。4.測定器開発およびメンテナンス用のデータ取得解析用のCAMAC-PCシステムを新たに設置した。1)2002年度は上記5名の研究者で延べ約170日間にわたり、欧州共同原子核研究機構(CERN)におけるDIRAC実験(PS212)に参加し、主にTi標的でのπ^+π^-原子の崩壊寿命測定データの取得、および日本グループの開発作成したトポロジカルトリガー用のシンチレーティングファイバホドスコープ(SCIFI)X-Y面のメンテナンスを行った。その間に昨年度製作したSCIFI・U-面の性能試験と実験コースへの設置・取得データへの取り込み作業も行った。2)本実験開始の2000年から2002年末までの総計約14ヶ月間のビームタイムに取得したデータの予備的な解析の結果、π^+π^-原子の寿命は14%の統計精度で求まった。これは|a_0-a_2|散乱長にすると7%の統計精度で求まったことになる。これにシステマティックな誤差を評価した結果、当初の目標である5%の精度を得るには、現在の陽子ビーム強度では2004年度はじめに完了する。3)π^+π^-原子の散乱長決定後の次段階の実験として、π^+π^-原子と同様に精度の良いカイラル摂動計算が可能なπK原子散乱長測定の検討を始めた。現在のスペクトロメータ測定装置を正負の粒子に対して少し非対称にすること、前方検出器のトリガー系とトラッキング系を強力にすることで使用可能であることがわかった。この計画を実現するために、現在日本で建設中の大強度陽子加速器J-PARKに対してLOIを提出した。4)ビームエリア内で、検出器と回路系を点検調整するためにノート型PCを購入しテストデータ取得・オンライン解析用プログラムを開発した。1.2003年度は5月20日から9月7日まで、本科研費を使い上記5名研究者で延べ約140日間にわたりCERNでのDirac実験(PS212)に参加した。8μm厚12層のマルチレーヤーTi標的を含む複数の標的を用いπ^+π^-原子の寿命測定データの取得を行った。
配向性分子場を利用したジアセチレン重合反応の制御

本申請研究の目的は、反応場設計に基づく物質変換という概念の確立にある。具体的反応系として、ベンジリデンアニリンと長鎖サルチル基からなる液晶相形成部位を導入したジアセチレンのマネチック相における1,4-付加重合反応を取り上げた。ネマチック相は、微視的配向性と巨視的流動性という拮抗する要因を有しており、ジアセチレン重合反応場としてどのような特徴をもつかを解明することを目指している。本申請研究で得られた成果を以下に要約する。(1)液晶相重合の前期過程において、ジアセチレントリマ-を単離することに成功した。このトリマ-は、分子間の1.4-付加により生ずる両末端のラジカルが分子内付加して生ずるシクロプロペン環を有している。(2)ビラジカルの構造に鉗子、横浜国立大学の永瀬助教授との共同研究により、GVB法による理論計算を行い、安定な配座およびスピン分布についての知見を得た。ネマチック相重合初期のオリゴマーの生成過程を詳細に検討したところ、トリマ-の生成に誘導期間(126°Cで約10分)が存在すること、またこの誘導期間が別途単離したペンタマ-を添加すると、著しく短縮されることを見出した。以上の実験結果より、反応性分子場としてのネマチック相における局所的配向性は、そのままでは反応に適した配向にはなっていないが、鋳型分子を注入することにより、反応場の柔軟性を反映し、配向が矯正され、オリゴマー生成が著しく加速されることが明らかになった。このような視点を加えることにより、液晶相重合におけるジアセチレンの重合反応挙動の全体像がほぼ解明されたと考えている。(1)液晶相重合を利用することにより合成・単離されたジアセチレントリマーを、ポリビニルアルコールの高分子フィルムに埋め込んだ試料を作成した。この試料を光照射、または90°Cに加熱することにより、シクロプロペン環が開環して生成したと考えられるビラジカルの3重項種(D=2.53×10^<-3>cm^<-1>,E=4.1×10^<-4>cm^<-1>)のESRによる検出に成功した。またスペクトルの温度依存性より、このジラジカルは、熱励起3重項種であることが明らかになった。(2)ビラジカルの構造に関し、横浜国立大学の永瀬助教授との共同研究により、GVB法による理論計算を行い、安定な配座およびスピン分布についての知見を得た。この計算により求められたスピン電子密度の結果は、ESRスペクトルより得られた零磁場分裂パラメーターをよく説明できる。(3)単離されたトリマーを、モノマーが形成する液晶性反応場にもどし、モノマーと共に加熱したところ、ペンタマーや高次オリゴマーが生成することを見いだした。このことより、トリマーがリビングオリゴマーとみなせることが明らかになった。以上、液晶相重合により単離されたトリマーは、開環して生成するビラジカルと平衡にあること、トリマーはモノマーからなる液晶性反応場中で重合反応を再開する点でリビングオリゴマーと見なせることを明らかにした。この2点は、秩序場におけるジアセチレン重合の機構解明の上で重要な知見といえよう。本申請研究の最終目標は、反応場設計に基づく物質変換という概念の確立にある。具体的反応系として、前年度に引き続き、液晶相形成部位を導入したジアセチレンのネマチック相における1,4-付加重合反応を取り上げた。ネマチック相は、微視的配向性と巨視的配向制御という拮抗する要因を有しており、ジアセチレン重合反応場としてどのような特徴をもつかを解明することを目指している。平成6年の最も重要な成果としては、ネマチック重合の初期過程に関し、明確な描写が得られたことが挙げられる。

即ち、ネマチック相重合初期のオリゴマーの生成過程を詳細に検討したところ、トリマ-の生成に誘導期間(126°で約10分)が存在すること、またこの誘導期間が別途単離したペンタマ-を添加すると、著しく短縮されることを見出した。このことは、トリマ-と類似の形状を有するペンタマ-が自己の周縁にモノマーを配向させ、トリマ-生成の鋳型としての役割を果していることを示唆している。以上の実験結果より、反応性分子場としてのネマチック相における局所的配向性は、そのままでは反応に適した配向にはなっていないが、鋳型分子を注入することにより、反応場の柔軟性を反映し、配向が矯正され、オリゴマー生成が著しく加速されることが明らかになった。このような視点を加えることにより、液晶相重合におけるジアセチレンの重合反応挙動の全体像がほぼ解明されたと考えられている。
河川おける難分解性有機物輸送量に着目した流域の人間活動許容量の算出

本研究は,河川流量・水質観測を通じて河川水中の全有機物および難分解性有機物の物質収支や時空間変動を把握し,土地利用・人口分布データとの比較によって流域の有機汚濁機構の推定を目指している.本年度は,以下の3点に取り組んだので,その成果を以下にまとめる.(1)渡良瀬川における難分解性有機物の流下量および物質収支の推定難分解性有機物の濃度は,昨年度(横尾ら[2007])の結果を踏まえて採水100日後の全有機炭素濃度(TOC)であるとした.この濃度に,超音波式流向流速計(ADCP)で測定した河川流量を乗じて難分解性有機物の流下量を計算した.この流下量を渡良瀬川沿いの3地点で測定し,群馬県旧桐生市および栃木県足利市を対象として難分解性有機物の物質収支を計算した.その結果,旧桐生市より足利市の方が難分解性有機物を多く排出している傾向を初めて示すことができた.(2)流域人口と土地利用が難分解性有機物の流下量に与える影響の評価互いに隣接した旧桐生市と足利市は土地利用状況も類似しており,両市の違いは人口に代表される.そこで,足利市の人口と難分解性有機物排出原単位の関係を求めた.この図は,足利市が目指すべき将来の河川水中の難分解性有機物濃度を設定すれば同市が許容できる人口を直感的に求められるものであり,環境を保全しながら同市が発展するシナリオ作りの基礎資料となり得る.(3)渡良瀬川下流域における有機汚濁機構の全体像の解明今年度は,渡良瀬川下流域における有機汚濁機構の全体像を解明するには至らなかったが,河川中の全有機物および難分解性有機物の濃度は流域人口と関係している可能性を示した.これは,難分解性有機物は腐食植物などに由来するだけではなく,人間活動を通じても排出されることを示している.同様のデータを蓄積し,同流域の有機汚濁機構の全体像の解明に迫ることが今後の課題である.平成18年度は,(1)難分解性有機物濃度の推定法の開発,(2)人間活動量の算定および渡良瀬川の水質縦断分布調査,(3)流域の土地利用と河川流量の関係の整理を行った.以下にその詳細をまとめる.1.難分解性有機物濃度の推定法の開発1.難分解性有機物濃度の推定法の開発河川で保水した水の溶存酸素量(以下DO)と全有機炭素量(以下TOC)について保水日から100日間の時系列変化を測定した.その結果,保水後5目間で分解された易分解性有機物濃度と分解されなかった難分解性有機物の構成率を算出できることがわかった.また,保水後100日間のDOおよびTOCの減少に関する数理モデルも提案した(佐藤ら[2007]).2.流域の人間活動量の算定および渡良瀬川の水質縦断分布調査渡良瀬川流域を対象として,人間活動量の指標である人口分布および土地利用の構成を調査し,有機物濃度との関係を調査した.その結果,人間活動の影響が大きいのは下流域であることが判明したため,今後は下流部に往日して詳細な調査を行うこととした.また,渡良瀬川の有機物濃度の季節変動を調査した結果,春に高く,秋に低い季節変動があることを確認した.(上岡ら[2006],横尾ら[2006],木南ら[2007])3.流域の土地利用と河川流量の関係の整理本研究の手法には,労力のかかる河川流量測定を行うことを前提とする点に弱点がある.そこで,流域の地理条件と河川流量の関係に立脚して河川流量を予測する方法の実現可能性を調べた.その結果,流域の地理条件から流況曲線が描ける可能性があることが明らかになった(横尾・有価[20071,横尾・長尾[2007]).平成19年度は,難分解性有機物流下量および渡良瀬川流域における人間活動の関係を整理し,河川水質基準値を参考にしながら渡良瀬川下流域の人間活動許容量の算出を行い,一連の研究成果をまとめる.本研究は,河川流量・水質観測を通じて河川水中の全有機物および難分解性有機物の物質収支や時空間変動を把握し,土地利用・人口分布データとの比較によって流域の有機汚濁機構の推定を目指している.本年度は,以下の3点に取り組んだので,その成果を以下にまとめる.(1)渡良瀬川における難分解性有機物の流下量および物質収支の推定難分解性有機物の濃度は,昨年度(横尾ら[2007])の結果を踏まえて採水100日後の全有機炭素濃度(TOC)であるとした.この濃度に,超音波式流向流速計(ADCP)で測定した河川流量を乗じて難分解性有機物の流下量を計算した.この流下量を渡良瀬川沿いの3地点で測定し,群馬県旧桐生市および栃木県足利市を対象として難分解性有機物の物質収支を計算した.その結果,旧桐生市より足利市の方が難分解性有機物を多く排出している傾向を初めて示すことができた.(2)流域人口と土地利用が難分解性有機物の流下量に与える影響の評価互いに隣接した旧桐生市と足利市は土地利用状況も類似しており,両市の違いは人口に代表される.そこで,足利市の人口と難分解性有機物排出原単位の関係を求めた.

この図は,足利市が目指すべき将来の河川水中の難分解性有機物濃度を設定すれば同市が許容できる人口を直感的に求められるものであり,環境を保全しながら同市が発展するシナリオ作りの基礎資料となり得る.(3)渡良瀬川下流域における有機汚濁機構の全体像の解明今年度は,渡良瀬川下流域における有機汚濁機構の全体像を解明するには至らなかったが,河川中の全有機物および難分解性有機物の濃度は流域人口と関係している可能性を示した.これは,難分解性有機物は腐食植物などに由来するだけではなく,人間活動を通じても排出されることを示している.同様のデータを蓄積し,同流域の有機汚濁機構の全体像の解明に迫ることが今後の課題である.
感度安定型PZT素子を用いた自己補償型SHMシステムの開発と応用

近年,高速輸送機関や土木建築構造物の損傷や劣化の状態をリアルタイムに検出するシステム(SHMシステム)の開発が求められている.本研究では,耐久性に優れたPZT素子を開発し,それをSHMシステムに組み込むことによって,長期安定的に構造物の健全性を監視できるシステムを開発することを試みた.その結果,従来のPZT素子に比べて2倍以上もの耐久性を有する素子とSHMシステムの開発に成功した.近年,高速輸送機関や土木建築構造物の損傷や劣化の状態をリアルタイムに検出するシステム(SHMシステム)の開発が求められている.本研究では,耐久性に優れたPZT素子を開発し,それをSHMシステムに組み込むことによって,長期安定的に構造物の健全性を監視できるシステムを開発することを試みた.その結果,従来のPZT素子に比べて2倍以上もの耐久性を有する素子とSHMシステムの開発に成功した.近年,航空宇宙分野をはじめ,自動車,土木,建築,医療などの広範な産業分野において,PZT素子や光ファイバーなどを用いたSHM(構造ヘルスモニタリング)システムが注目されている.特に,PZT素子を用いたSHMシステムでは,ラム波と呼ばれる弾性波を利用することによって,構造材料に生じた損傷を効率的にモニタリングできることが知られており,国内外の多くの研究機関で基礎研究が進められている.しかし,これまでの研究を通じて,一般的なPZT素子では長期使用時の圧電特性の劣化が無視できず,このことが損傷検出精度に重大な影響を及ぼすことが明らかになっている.そこで,本研究では,長期にわたって安定した圧電特性を維持できる耐久性に優れたPZT素子および素子の劣化を補完し被測定物の損傷を正確に同定できる信頼性に優れたSHMシステムを開発することを試みている.平成18年度は,主として,(1)PZT素子の圧電特性劣化メカニズムの解明,(2)感度変化の少ないPZT素子の開発に重点をおいて研究活動を行った.(1)に関しては,CCDマイクロスコープを用いて,外力によるPZT素子の微視的損傷挙動をその場観察し,PZT素子と電極との間に発生する剥離損傷とPZT素子内部に発生する微小き裂が,PZT素子の感度変化の主要因であることを明らかにした.(2)に関しては,FEMによる数値解析を用いて,外力を受けた際のPZT素子内部の応力状態を詳細に解析し,熱残留応力を利用したサンドイッチ型の新構造を採用することによって,外力による感度変化の小さいPZT素子を作製することが可能であることを明らかにした.また,(2)に関連する成果は特許として出願した.近年,航空宇宙分野をはじめ,自動車,土木,建築,医療などの広範な産業分野において,PZT素子や光ファイバーなどを用いたSHM(構造ヘルスモニタリング)システムが注目されている.特に,PZT素子を用いたSHMシステムでは,ラム波と呼ばれる弾性波を利用することによって,構造材料に生じた損傷を効率的にモニタリングできることが知られており,国内外の多くの研究機関で基礎研究が進められている.しかし,これまでの研究を通じて,一般的なPZT素子では長期使用時の圧電特性の劣化が無視できず,このことが損傷検出精度に重大な影響を及ぼすことが明らかになっている.そこで,本研究では,長期にわたって安定した圧電特性を維持できる耐久性に優れたPZT素子および素子の劣化を補完し被測定物の損傷を正確に同定できる信頼性に優れたSHMシステムを開発することを試みている.平成18年度は,主として,(1)PZT素子の圧電特性劣化メカニズムの解明,(2)感度変化の少ないPZT素子の開発に重点をおいて研究活動を行い,平成19年度は,主として,(3)自己補償型システムの開発を行った.(1)および(2)については前年度報告済みであり,(3)に関しては,最初に,動的陽解法による数値解析を用いて,PZT素子の感度劣化の有無が損傷同定精度に及ぼす影響について検討を行った.次に,PZT素子の感度劣化を補償するためのデータ処理方法を開発することを試みた.その結果,近接する複数のPZT素子の出力信号を解析することによって,PZT素子の感度劣化を定量的に決定することができ,損傷同定のための基準出力波形を逐次更新することによって,検査対象物の損傷を精度よく同定できることが示唆された.近年,航空宇宙分野をはじめ,自動車,土木,建築,医療など,広範な産業分野において,PZT素子や光ファイバーなどを用いたSHM(Structural Health Monitoring)システムが注目されている.特に,PZT素子を用いたSHMシステムでは,Lamb波を利用することによって,構造材料に生じた損傷を効率的にモニタリングできることが知られており,国内外の多くの研究機関で基礎研究が進められている.しかし,研究代表者らの一連の研究を通じて,一般的なPZT素子では,長期使用時の圧電特性の劣化が無視できず,このことが損傷検出精度に重大な影響を及ぼすことが明らかになっている.そこで,本研究では,長期にわたって安定した圧電特性を維持できる耐久性に優れたPZT素子および素子の劣化を補完し,被測定物の損傷を正確に同定できる信頼性に優れたSHMシステムを開発することを試みた.平成20年度には,CFRP製構造物の損傷可視化システムを開発することを試みた.当初,モニタリング対象物としてCFRP製圧力容器を検討していたが,提案システムの性能評価により好都合で,社会的なニーズも高いCFRP補強コンクリート梁に対象物を変更し検討を行った.その結果,懸念されていたコンクリート内へのLamb波の散乱は,本システムの性能に重大な影響を与えることがないことが明らかになった.

また,主としてLamb波の伝播速度の変化に着目することによって,CFRPとコンクリートとの接着界面の剥離現象を定量的にモニタリングできることが明らかになった.さらに,損傷の有無によるLamb波の伝播挙動の変化を,特殊なスカラー量に換算することによって,非常に簡便にモニタリングできることが明らかになった.
脂肪肝の再生に於けるオートファジーの役割と分子機序の解明

オートファジー関連遺伝子(Atg5)のノックアウトマウスを作成し、70%肝切除時の再生肝を経時的に採取し、BrdU取り込み率、CyclinD1の活性、細胞周期S期への移行、血清ALT値などを比較検討することで、オートファジーの役割を明らかにすることができた。オートファジーKOマウスにおいて核の増殖能の低下(BrdU取り込み率の低下)、障害蛋白質の蓄積(p62蛋白質の蓄積)、血清アルブミン値の低下を術後早期に認めた。p21蛋白質に起因する細胞周期の遅延(細胞周期G2やS期の減少、CyclinDの低発現)や、肝組織中ATPの低下、細胞老化(cell senescence)の促進が考えられた。現在、肝切除術・生体肝移植術における問題点の一つとして、術後肝不全及びsmall for size症候群であり、いずれも術後の肝再生遅延が原因とされており、しばしば致死的となる。今回我々はこの研究課題に対し、オートファジーを利用する。オートファジーは細胞内の蛋白質再編成とエネルギー産生に極めて重要な役割を果たしており、肝再生という高度に組織化された生命現象をコントロールする可能性は極めて高いと考えられるが、肝再生における役割はいまだ不明である。今回の研究では、正常マウスの肝再生におけるオートファジーの動態評価の結果をもとに、オートファジーノックアウトマウスを用いた基礎的研究を行うとともに、種々の病態(脂肪肝・非アルコール性脂肪肝炎・肝硬変モデル)においてオートファジーの制御による肝再生治療実用化にむけた基礎的研究を行った。(1)マウス再生肝・脂肪肝においてオートファジー(AP)の発現は術後12時間後より高値となり以降漸減した。AP抑制によってcyclin D1の発現低下及び細胞周期S期の減少した。(3)オートファジーKOマウスでは、肝組織ATPの低下を認めるとともに、BrdU取込率の低下、血清ALT及びアポトーシス増加、ユビキチン化蛋白質の蓄積を認めた。ミトコンドリア(Mt)の障害を認めるとともにβ酸化関連酵素の低発現を認めた。以上より、APは再生時の肝細胞で活性化し、脂肪肝肝再生に重要な役割を果たしていた。この機序としてはMtにおけるβ酸化を介したエネルギー産生が重要であると考えられた。各実験系より以下の結果が得られた。(1)マウス再生肝(脂肪肝)においてオートファジー(AP)の発現は術後12時間後より高値となり以降漸減した。以上より、APは再生時の肝細胞で活性化し、脂肪肝に於ける肝再生に重要な役割を果たしていた。本研究に於いては肝再生に於けるオートファジーの役割の解明を行い、さらに脂肪肝におけるオートファジーの働きを明らかにすることを目的としている。我々は、マウス肝切除モデルを確立し、正常肝における再生肝オートファジーの定量化を、LC3を用いた免疫組織染色(オートファゴゾーム)にて行った。Cre-loxPの系を用いて、肝特異的にオートファジー関連遺伝子(Atg5)のノックアウト(KO)マウスを作成した。さらに、70%肝切除時の再生肝を経時的に採取し、肝重量体重比、BrdU取り込み率、細胞周期調節蛋白質CyclinD1の活性、細胞周期S期への移行、血清ALT値などを比較検討することで、オートファジーの役割を明らかにすることができた。電子顕微鏡及びウエスタンブロットによる検討によって、正常肝においてオートファジーは術後1日目をピークに高発現していることが判明した。さらに、オートファジーKOマウスにおいて、核の増殖能の低下、障害蛋白質の蓄積、肝機能の低下早期に認めた。その一因としては、p21蛋白質に起因する細胞周期の遅延(細胞周期G2やS期の減少や、肝組織中ATPの低下を認めた。具体的には肝再生時にオートファジーがBrdU取り込み率の低下、p62蛋白質に強く関わることが示された。予想外にも、それらの原因として、p21蛋白質に起因する細胞周期の遅延(細胞周期G2やS期の減少、CyclinDの低発現)や細胞老化(cell senescence)の促進が考えられたことが、本研究による新規発見であるとともに、病的肝における再生遅延の機序解明に深くつながると考えられた。上記の通り正常肝における再生肝のオートファジーの役割を明らかにすることができた。具体的には、肝特異的にオートファジー関連遺伝子(Atg5)のノックアウト(KO)マウスを用いることで、肝再生時にオートファジーが核の増殖能の低下(BrdU取り込み率の低下)、障害蛋白質の除去(p62蛋白質)、肝機能の維持(AST/ALT値、血清アルブミン値)に強く関わることが示された。予想外にも、それらの原因として、p21蛋白質に起因する細胞周期の遅延(細胞周期G2やS期の減少、CyclinDの低発現)や、肝組織中ATPの低下、細胞老化(cell senescence)の促進が考えられたことが、本研究による新規発見であるとともに、病的肝における再生遅延の機序解明に深くつながると考えられた。

我々は、オートファジーの制御を利用した肝再生治療実用化を目的として、脂肪肝において70%肝切除時の再生肝を経時的に採取し、細胞周期調節蛋白質CyclinD1の活性、細胞周期S期への移行、血清ALT値などを比較検討することで、オートファジーの役割を明らかにすることができた。電子顕微鏡及びウエスタンブロットによる検討によって、正常肝においてオートファジーは術後1日目をピークに高発現していることが判明した。さらに、オートファジーKOマウスにおいて核の増殖能の低下(BrdU取り込み率の低下)、障害蛋白質の蓄積(p62蛋白質の蓄積)、肝機能の低下(AST/ALT値の上昇、血清アルブミン値の低下)を術後早期に認めた。p21蛋白質に起因する細胞周期の遅延(細胞周期G2やS期の減少、CyclinDの低発現)や、肝組織中ATPの低下、細胞老化(cell senescence)の促進が考えられた。この結果は、脂質代謝異常に基づく脂肪肝・非アルコール性脂肪肝炎における再生時のオートファジーの役割解明につながるとともに、病的肝における再生率回復を図るための重要な基礎実験となった。上記の通り再生肝のオートファジーの役割を明らかにすることができた。具体的には、肝特異的にオートファジー関連遺伝子(Atg5)のノックアウト(KO)マウスを用いることで、肝再生時にオートファジーが核の増殖能の低下(BrdU取り込み率の低下)、障害蛋白質の除去(p62蛋白質)、肝機能の維持(AST/ALT値、血清アルブミン値)に強く関わることが示された。それらの原因として、p21蛋白質に起因する細胞周期の遅延(細胞周期G2やS期の減少、CyclinDの低発現)や、肝組織中ATPの低下、細胞老化(cell senescence)の促進が考えられたことが、、病的肝における再生遅延の機序として深く関わると考えられた。オートファジー関連遺伝子(Atg5)のノックアウトマウスを作成し、70%肝切除時の再生肝を経時的に採取し、BrdU取り込み率、CyclinD1の活性、細胞周期S期への移行、血清ALT値などを比較検討することで、オートファジーの役割を明らかにすることができた。オートファジーKOマウスにおいて核の増殖能の低下(BrdU取り込み率の低下)、障害蛋白質の蓄積(p62蛋白質の蓄積)、血清アルブミン値の低下を術後早期に認めた。本研究に於いては肝再生に於けるオートファジーの役割の解明を行い、さらに脂肪肝におけるオートファジーの働きを明らかにすることを目的としている。(1)肝再生過程に於けるオートファジーとミトコンドリア機能に関する検討:70%肝切除マウスの肝組織を経時的に採取し、ミトコンドリアによるエネルギー産生の推移およびミトコンドリア障害の定量と活性酸素(ROS)の定量を行う。(2)肝再生におけるオートファジー依存性β酸化及によるエネルギー代謝に関する検討:前述の経時的に採取した肝切除後組織を用いて肝脂質の経時的変化の測定とミトコンドリアによるエネルギー産生の推移に関する定量を行う。(3)GFP-LC3型レンチ