hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
精子形成に関わる尾鞘（マンチェット）結合分子TMCO5Aの解析

平成2628年度までの研究において、TMCO5Aが伸長精子細胞のManchetteに局在すること、つまりTMCO5AはManchette微小管の結合蛋白質であることが免疫蛍光抗体法によって示唆された。しかし、TMCO5AをCOS7培養細胞に発現させたところ、細胞骨格である微小管と共存するのではなく、核膜・小胞体膜に局在することが判明し、TMCO5Aの局在や挙動の再検討を行った。共焦点レーザー顕微鏡の解析により、TMCO5AはManchette微小管に近接して存在するものの、その局在は完全には一致せず、Manchette微小管よりも核膜側に局在することが明らかとなった。平成29年度において、Nesprin1とTMCO5A、PNA-lectinとTMCO5Aによる二重染色を行うとともに、免疫電顕による検討を行った結果、TMCOO5Aは微小管と核膜の間に局在することを確認した。平成30年度において、核膜と微小管の結合を仲介する分子SUN4に対する抗体を作成し、この抗体を用いてTMCO5A分子と核膜およびManchette微小管の位置関係を詳細に分析した。その結果、TMCO5AはSUN4分子と局在を同じくすることが判明した。すなわち、TMCO5Aは常に伸長精子細胞のManchetteに沿って存在するが、Manchetteそのものではなく、Manchetteと核膜の境界部に局在することが明らかとなった。これらの結果から、TMCO5AはManchetteと恊働して、伸長精子細胞における核の伸長や鞭毛形成に関わる可能性が示唆された。哺乳類の精子形成において、半数体円形精子細胞は、劇的な形態変化を伴う変態(Spermiogenesis精子変態)を行いながら、伸長精子細胞から精子へと分化する。申請者は、伸長精子細胞に特異的に構築される構造体Manchette(マンチェッタ)に局在する未解析分子Tmco5Aをコードする遺伝子をサブトラクション法によってクローニングした。TMCO5Aについて、その分子局在、細胞内動態、相互作用分子の探索を行うことが本研究の目的である。TMCO5Aが伸長精子細胞のManchetteに局在することが免疫蛍光抗体法によって示唆されている。作成した抗体とイムノゴールドを用いた免疫電子顕微鏡解析によって、精子細胞におけるTMCO5Aの分子局在を詳細に検討した結果、TMCO5AがManchetteに局在することが確認できた。また、培養細胞を用いた分子動態の解明を行った。TMCO5AをCOS7培養細胞に発現させると、細胞骨格である微小管と共存することが判明している。培養細胞において微小管の脱重合、再重合を誘導し、その際のTMCO5Aの挙動を解析した結果、TMCO5Aの挙動は微小管の挙動と一致した。さらに、TMCO5Aと相互作用分子の探索を酵母Two-Hybrid法によっておこない、TMCO5Aと相互作用する候補分子をマウスライブラリーから同定した。今後同定した分子の解析を進めていく。研究計画にそった研究が進行しているため。平成27度の研究において、TMCO5Aが伸長精子細胞のManchetteに局在すること、つまりTMCO5AはManchette微小管の結合蛋白質であることが免疫蛍光抗体法によって示唆された。研究データの一部見直しを行ったため。

平成29年度において、Nesprin1とTMCO5A、PNA-lectinとTMCO5Aによる二重染色を行うとともに、免疫電顕による検討を行った結果、TMCOO5Aは微小管と核膜の間に局在することを確認した。現在、核膜と微小管の結合を仲介する分子SUN4に対する抗体を作成中であり、この抗体を用い多研究を継続中である。研究データの一部見直し、および追加実験を行ったため平成2628年度までの研究において、TMCO5Aが伸長精子細胞のManchetteに局在すること、つまりTMCO5AはManchette微小管の結合蛋白質であることが免疫蛍光抗体法によって示唆された。しかし、TMCO5AをCOS7培養細胞に発現させたところ、細胞骨格である微小管と共存するのではなく、核膜・小胞体膜に局在することが判明し、TMCO5Aの局在や挙動の再検討を行った。共焦点レーザー顕微鏡の解析により、TMCO5AはManchette微小管に近接して存在するものの、その局在は完全には一致せず、Manchette微小管よりも核膜側に局在することが明らかとなった。平成30年度において、核膜と微小管の結合を仲介する分子SUN4に対する抗体を作成し、この抗体を用いてTMCO5A分子と核膜およびManchette微小管の位置関係を詳細に分析した。その結果、TMCO5AはSUN4分子と局在を同じくすることが判明した。すなわち、TMCO5Aは常に伸長精子細胞のManchetteに沿って存在するが、Manchetteそのものではなく、Manchetteと核膜の境界部に局在することが明らかとなった。これらの結果から、TMCO5AはManchetteと恊働して、伸長精子細胞における核の伸長や鞭毛形成に関わる可能性が示唆された。TMCO5Aと相互作用分子の探索を酵母Two-Hybrid法によっておこない、TMCO5Aと相互作用する候補分子をマウスライブラリーから同定した。今後この同定した分子の解析を進めていくことが重要である。TMCO5A分子と核膜およびManchette微小管の位置関係を、精巣から分離した精子細胞と培養細胞発現系を用いて、共焦点レーザー顕微鏡により詳細に解析する。現在、核膜と微小管の結合を仲介する分子SUN4に対する抗体を作成中であり、この抗体を用いてTMCO5A分子と核膜およびManchette微小管の位置関係を詳細に分析する。そのため、研究継続を申請し、承認されている。TMCO5Aについて、当初伸長精子細胞の微小管構造体(マンチェット)に局在する分子との仮説に基づいて研究を進めていたが、より高分解能の共焦点レーザー顕微鏡観察や培養細胞への遺伝子導入実験により、TMCO5Aの局在が微小管と完全に一致しないことが判明した。この事を検証するために追加実験を行うとともに、学会発表および論文作成のため、実験期間の延長が必要となった。
インターナショナル・ウエスタンの起源と展開―フロンティア表象の世界的普及の研究

本研究の目的は、19世紀から現在にかけて、アメリカ西部のイメージが世界に流布したプロセスを包括的に解明することである。本年度は4年計画の3年目に当たる。昨年度までは国や地域の越境を重視したリサーチを行ったが、その際に明らかになったのは、メディアの越境についても理論的に考察する必要性である。そこで本年度は、アダプテーション研究の最新の成果を吸収しつつ、文学、絵画、写真、映画等の諸メディアの関係性について、アメリカ西部を舞台とする作品を取り上げて検討した。とくに重点的にリサーチしたのは、19世紀半ばにオレゴン・トレイルを旅した女性開拓者たちの日記と、その日記から多様なインスピレーションを得た2010年の映画『ミークス・カットオフ』である。この研究成果の一部を「ボンネットを被った西部劇女性開拓者の日記と『ミークス・カットオフ』」というタイトルのもと、アメリカ学会第52回大会のアダプテーション研究部会で発表した(部会の司会と報告執筆も担当)。19世紀の日記と21世紀の映画の関係性について、近代以降の視覚文化史の流れを踏まえて考察する内容であり、すでに論文化に向けても準備を進めている。従来この種の研究であまり重視されなかったノンフィクション文学(日記や旅行記等)を取り扱うことは、本研究の当初からの課題であった。この点に関しては本年度中に一定の成果が出せたように思う。リサーチを進めるうちに、19世紀アメリカ文学について視覚文化史の観点からさらに考究する必要性を感じたため、最終年度となる次年度はこの点にも力を入れるようにしたい。リサーチそのものは昨年度同様着実に進んでいる。昨年度実施した研究発表に基づく論文も完成したが、諸般の事情により公刊が遅れているため「(3)やや遅れている」とする。まず今年度のアメリカ学会での研究発表の成果を次年度中に論文として公刊するようにしたい。また今年度はメディアの越境を主たるテーマとしたが、次年度はふたたび国や地域の越境についても考察を進めたい。本研究の目的は、19世紀から現在までを視野に入れて、アメリカ西部のイメージが世界に流布したプロセスを包括的に解明することにある。初年度にあたる本年度は、基礎文献の広範な渉猟につとめるとともに、おもに以下の三点についてリサーチをおこなった。1.古典期のハリウッド西部劇と、21世紀の現在ひとびとが抱いている西部劇のイメージのあいだの齟齬についての研究。アメリカ国外の西部劇がいかにこの齟齬の生成に関与したかが今後の研究の焦点のひとつとなるため、本年度中にこの齟齬の内実をクリアにできたことは大きな成果といえる。2.黒澤明監督の時代劇『七人の侍』(1954)とそのリメイクである西部劇『荒野の七人』(1960)と、そのさらなるリメイクである西部劇『マグニフィセント・セブン』(2016)の比較考察。日本の時代劇と諸外国の西部劇の相互影響関係も本研究の重要テーマであるが、そのなかでもとくに注目すべき『七人の侍』の西部劇的展開について、最新作の公開を機に包括的な再検討ができた。3.ブルガリアで撮影されたジョー・カストナー監督の『トム・ソーヤー&ハックルベリー・フィン』(2014)を中心に、アメリカ西部が舞台であるにもかかわらずヨーロッパで撮影された映画作品とその文化史的、映画史的背景の考察。1960年代・70年代のいわゆるスパゲッティ・ウエスタン(マカロニ・ウエスタン)ではなく、マーク・トウェインの19世紀小説の映画化作品を取り上げた点が特色であり、ヨーロッパにおけるアメリカ西部表象の多様性を明らかにできた。なお、1と3については次年度中に書籍と学会誌に研究成果を発表予定であり、2については論文化はまだ進んでいないものの、朝日カルチャーセンター名古屋教室での講演で研究成果の一部を発表した。本年度は、小説家ジェイムズ・フェニモア・クーパーと興行主バッファロー・ビルを中心に、19世紀のヨーロッパにおけるアメリカのフロンティア表象の受容をリサーチする予定であったが、関連文献の渉猟に思いのほか時間がかかったため、中途より、次年度以降に予定していた20世紀以降の映画作品を中心とするリサーチに切り替え、このリサーチにおいて「研究業績の概要」に記したような種々の成果を得ることができた。このようにスケジュールに多少の変更はあったものの、研究は全体としておおむね順調に進展している。とはいえ、先送りとなったジェイムズ・フェニモア・クーパーとバッファロー・ビルについての考察は、本研究課題の要をなすものであるため、次年度中には必ずなんらかの具体的な成果を出すようにつとめたい。4年計画の2年目となる本年度は、おもにジェイムズ・フェニモア・クーパーの長編小説『モヒカン族最後の者』(1826)とそのアメリカ国内外でのアダプテーションに関する研究を行った。『モヒカン族最後の者』をふくむクーパーの「レザー・ストッキング物語」シリーズは、作家の生前から本国アメリカのみならずヨーロッパで人気を集め、数多くの作家に影響を与えた。19世紀末に誕生した映画というメディアにおいても、本シリーズはアメリカとヨーロッパで繰り返しアダプトされてきた。本研究では『モヒカン族最後の者』のアダプテーション映画に照準を絞り、アメリカで製作された数ヴァージョンとヨーロッパ各国で製作された多様なヴァージョンを取り上げ、とくにヒロインの姉妹と先住民の悪漢の描写に注目した比較考察を行い、各ヴァージョンの特色を解明した。この研究成果の一部を「誰が崖から落ちるのか?

The Last of the Mohicansの映画版をめぐって」というタイトルの学会発表にまとめ、現在は論文化に向けた準備を進めている。ヨーロッパにおけるアメリカ西部の受容に最大級の影響力を誇ったのがクーパー作品であり、そのクーパー作品について集中的なリサーチができたことは、次年度以降、さらに広い地域におけるアメリカ西部の受容を考察する上で、弾みとなる成果と言える。こうした具体的な作品の分析に加えて、本年度はアダプテーションの理論に関するリサーチも遂行した。この成果は次年度以降、小説、旅行記、絵画、映画等、複数のメディアを横断する西部のイメージを分析するのに活用される予定である。リサーチそのものは着実に進んでおり、昨年度に課題として残されたクーパー関連作品の分析も実行できた。ただし、論文化がまだ途中の段階であるため、進捗状況は「(3)やや遅れている」とする。本研究の目的は、19世紀から現在にかけて、アメリカ西部のイメージが世界に流布したプロセスを包括的に解明することである。本年度は4年計画の3年目に当たる。昨年度までは国や地域の越境を重視したリサーチを行ったが、その際に明らかになったのは、メディアの越境についても理論的に考察する必要性である。そこで本年度は、アダプテーション研究の最新の成果を吸収しつつ、文学、絵画、写真、映画等の諸メディアの関係性について、アメリカ西部を舞台とする作品を取り上げて検討した。とくに重点的にリサーチしたのは、19世紀半ばにオレゴン・トレイルを旅した女性開拓者たちの日記と、その日記から多様なインスピレーションを得た2010年の映画『ミークス・カットオフ』である。この研究成果の一部を「ボンネットを被った西部劇女性開拓者の日記と『ミークス・カットオフ』」というタイトルのもと、アメリカ学会第52回大会のアダプテーション研究部会で発表した(部会の司会と報告執筆も担当)。19世紀の日記と21世紀の映画の関係性について、近代以降の視覚文化史の流れを踏まえて考察する内容であり、すでに論文化に向けても準備を進めている。従来この種の研究であまり重視されなかったノンフィクション文学(日記や旅行記等)を取り扱うことは、本研究の当初からの課題であった。この点に関しては本年度中に一定の成果が出せたように思う。リサーチを進めるうちに、19世紀アメリカ文学について視覚文化史の観点からさらに考究する必要性を感じたため、最終年度となる次年度はこの点にも力を入れるようにしたい。リサーチそのものは昨年度同様着実に進んでいる。昨年度実施した研究発表に基づく論文も完成したが、諸般の事情により公刊が遅れているため「(3)やや遅れている」とする。「現在までの進捗状況」に記したように、初年度に遂行できなかったジェイムズ・フェニモア・クーパーやバッファロー・ビルの研究にできるだけ早く着手する予定である。19世紀のヨーロッパにおける彼らの小説/演劇の受容の実態を明らかにするため、まずは同時代の言説を丁寧に読み進め、分析してゆく。
沿岸域の不規則波浪に伴う長周期波の出現特性の解明とその標準方向スペクトルの提案

ドップラー式海象計を改修し,3地点で10層の水粒子速度を観測した.また,これらのデータから高精度な方向スペクトルを推定可能な方法を開発し,その有用性を示した.さらに本方法により方向スペクトルの出現特性を検討した.多地点の波浪データをスペクトル解析し,長周期波の出現特性およびそのスペクトルについて検討した.その結果,スペクトルの月平均値は既往の標準スペクトルと同様な分布となるが,長周期が卓越する条件では標準形の適用は困難であり,更なる検討が必要であることが示唆された.有義波周期よりもマイナス1次モーメント周期の方が長周期波の出現特性を合理的に表示できる等の知見が得られた.平成26年度は,1)沿岸長周期波が発生した既往の気象・海象データの収集・整理・解析,2)多層型超音波ドップラー式海象計を対象とした方向スペクトル解析法の開発・改良,の2つの項目について検討した.1)では,全国港湾海洋波浪情報網の波浪観測データの中から,長周期波が卓越した波浪観測データを抽出し,様々な気象擾乱時のデータを調査した.そして,沿岸から沖合までの海域における長周期波の周波数別特性の解析を行い,その違いの原因について考察した.周期150s以下の短い成分は,水深250m以下の海域に主に存在し,擾乱時と静穏時の差が大きいために年間の変動が大きいが,周期300s以上の長い成分は,全海域にまんべんなく存在し,年間の変動も小さいことを示した.また,微気圧変動の増大と副振動の発達を調査し,副振動の出現海域の違いは,低気圧の進行方向の違いに伴う微気圧変動の伝播方向の違いによるものであることを示した.2)では,申請者らが開発したベイズ法(1987)を基礎として,多層型超音波ドップラー式海象計に適用可能な高精度で安定性の高い方向スペクトル解析法を開発した.なお,本研究ではこれまでに扱ったことのない多量データを使用して方向スペクトル解析を行うことから,多重共線性,収束計算の不安定性等の問題が生じる可能性がある.また,方向スペクトル解析に使用するデータの組合せや数の違いにより,推定精度に差が生じることもあり得る.そこで,多層型超音波ドップラー式海象計のデータの組合せや数を変えた様々な条件で,方向スペクトルを推定するための順・逆解析の双方向の数値実験を行い,本研究で開発・改良したベイズ法による方向スペクトル推定法の機能,精度,安定性および使用データの組合せや数の違いによる方向スペクトルの推定精度に関する定量的評価を行った.平成27年度は,1)多層型超音波ドップラー式海象計のシステムの改修(10層観測)と長周期波の特性解明を目的とした方向スペクトルの現地観測,2)方向スペクトル解析に基づく長周期波の出現特性の解明と長周期波の標準方向スペクトルの提案,の2つの項目について実施および検討した.1)では,国土交通省および東北地方整備局・中部地方整備局の協力を得て,太平洋側では八戸港と下田港,日本海側では秋田港を対象として多層型超音波ドップラー式海象計の陸上局のシステムに一部の改修を加えると共に大容量記憶装置を接続し,水位変動,水圧変動および10層(各層3成分)の水粒子速度の32成分を観測し,データを収録・蓄積した.また,八戸港,秋田港の波浪の出現特性に関する情報交換および情報収集を実施した.2)では,上記の観測で得られた各波動量の時系列データから周波数スペクトルおよびクロススペクトルを推定し,それらのスペクトルを用いてベイズ法(BDM),拡張最大エントロピー法(EMEP)および拡張最尤法(EMLM)により方向スペクトル解析を実施した.方向スペクトル解析に際しては,上記の3種類の解析法の現地観測データへの適用性を検討し,最も推定精度が高いベイズの数値計算法に改良を加えて安定性の向上を図った.また,それらの3種類の方向スペクトル解析法で推定された方向スペクトルを詳細に検討し,特に方向集中度パラメータの推定値の差異について検討した.さらに,スペクトルの自由波成分と拘束波成分を分離するために必要なバイ・スペクトル解析法の開発を行った.加えて,次年度に実施する波浪モデルによる方向スペクトルの再現精度に関する検討に向けて,波浪モデルで推定された方向スペクトルの方向集中度パラメータの特性の検討を実施し,現地観測データから得られた方向集中度パラメータの特性と比較し,次年度の研究に向けた準備を行った.交付申請書に記述した,1)多層型超音波ドップラー式海象計のシステムの改修(10層観測)と長周期波の特性解明を目的とした方向スペクトルの現地観測,2)方向スペクトル解析に基づく長周期波の出現特性の解明と長周期波の標準方向スペクトルの提案,の2つの項目について実施および検討した.1)は,秋田港,八戸港,下田港の波浪観測システムの一部の改修を加えると共に大容量記憶装置を接続し,水位変動,水圧変動および10層(各層3成分)の水粒子速度の32成分を観測し,当初予定通りの観測を実施するとともに貴重な波浪観測データを測得した.2)は概ね順調に達成できた.本研究では,これまで扱ったことが無い多量の観測データから得られる数百の積分方程式に基づいて高精度な方向スペクトルを推定することから,方向スペクトル解析法によっては,多重共線性,収束計算の不安定性等の問題が生じる可能性があったが,ベイズ法および最大エントロピー法ともほぼ安定した推定値が得られた.また,ベイズ法については,計算の安定性を向上させる改良を行い,有用な結果が得られたことから,

これについては学術論文に投稿中である.なお,長周期波の出現特性の解明と標準方向スペクトルの提案については,非常に多様な結果が得られており,現在も継続して検討中である.次年度に定量化した研究成果を報告予定である.うねり性波浪の実態解明のため,海象計による方向スペクトルの推定手法として開発された拡張最尤法とベイズ法に加えて,より厳密な計算で方向スペクトルを推定可能な高精度化を行った.そして,うねり性波浪を想定した数値シミュレーションにより各手法による方向スペクトルの推定精度を比較することにより,高精度化したベイズ法がうねり性波浪の方向スペクトルを最も高精度に推定できることを検証した.また,平成27年度に八戸港,下田港,秋田港を対象として実施した多層(10層観測)型超音波ドップラー式海象計による波浪観測データを方向スペクトル解析した.さらに,直江津,苫小牧,常陸那珂,細島の20082012年の5年間の観測データをスペクトル解析した.そして,これらの解析データを元に我が国周辺海域の長周期波成分のスペクトル特性を検討した.長周期波スペクトルの月別・年別の平均値は平石(1997)と同様な平坦なエネルギー分布を示すが,高波浪時には地点別、擾乱別に広い範囲で分布形が変動し,それらの特性を有義波高・周期等の波浪諸元でパラメタライズすることは困難である.そこで,有義波周期に加えて,どの様なパラメータがスペクトルの周波数特性を表現可能なのか検討し,マイナス1次モーメント周期が合理的パラメータであることを観測データで検証し,長周期波の標準スペクトルを提案するための具体的方途を見出した.さらに,検討した観測データ期間の気象擾乱を入力条件として,第三世代波浪モデルにより波浪推算を実施した.そして,推算値と観測値を比較し,波浪モデルによる方向スペクトルの再現精度を検討した.その結果,気象擾乱時に沿岸域で発達する長周期成分を推算するためには,沿岸域で発生するトラップモードの長周期波を精度良く推算できるモデルの改良が必要であることが示唆された.ドップラー式海象計を改修し,3地点で10層の水粒子速度を観測した.また,これらのデータから高精度な方向スペクトルを推定可能な方法を開発し,その有用性を示した.さらに本方法により方向スペクトルの出現特性を検討した.多地点の波浪データをスペクトル解析し,長周期波の出現特性およびそのスペクトルについて検討した.その結果,スペクトルの月平均値は既往の標準スペクトルと同様な分布となるが,長周期が卓越する条件では標準形の適用は困難であり,更なる検討が必要であることが示唆された.有義波周期よりもマイナス1次モーメント周期の方が長周期波の出現特性を合理的に表示できる等の知見が得られた.交付申請書に記述した,1)沿岸長周期波が発生した既往の気象・海象データの収集・整理・解析,2)多層型超音波ドップラー式海象計を対象とした方向スペクトル解析法の開発・改良,の2つの項目について実施した.1)は,解析対象とする既往の観測データが膨大な量であることから,ある程度検討内容を絞って実施した.これについては27年度にも引き続き実施し,計画通りの内容の達成が見込まれる.2)については順調に達成できた.
低温気相成長したマルチフェロイック薄膜の複合構造制御による高機能化

次期デバイスのさらなる高集積化、高機能複合化、低エネルギー・省エネルギー化へ向けて、複数の機能を同時に発現する複合機能材料の開発が必要とされてきている。本研究では、化学気相析出法やRFスパッタ法を用いた複合構造制御により、Y-Fe-O系薄膜およびCo-Nb_2O_5系複合膜などの磁性-誘電性の両特性を兼ね備えた複機能材料薄膜の作製とIr系およびRu系新規酸化物電極薄膜の作製に成功した。現在の電子デバイスは、強弾性、超弾性、強磁性、強誘電性材料を、単機能材料として利用しているものが一般的であるが今後の、さらなる高集積化、高機能複合化、低エネルギー・省エネルギー化へ向けて、複数の機能を同時に発現し利用する複機能材料の開発をする必要がある。本年度はまず強誘電体薄膜の作製としてCVD法によるチタン酸バリウム薄膜の作製をおこなった。既設のMOCVD装置によって、各種単結晶基板上に膜が生成する基板温度、原料導入ガス流量、酸化ガス流量、ガス組成、炉内圧力などの合成条件を明らかにした。また、アルカリ土類酸化物(SrO、CaO、MgO)置換したBa_<1-x>A_xTi_2O_5強誘電体(A=Sr,CaおよびMg)、をアーク溶解により作製し、キュリー温度、誘電率、および結晶構造に及ぼすアルカリ土類金属酸化物の影響を調べた。いずれの元素置換に置いてもBaTi_2O_5強誘電体の格子定数は減少し、それぞれの固溶限はx=0.12,0.08および0.03であった。Ba_<1-x>A_xTi_2O_5の誘電率はxの増加にともない増加し、それぞれX=0.01,0.02および0.005の時に、極大値(3300,5000および3200)であった。キュリー温度(X=750K)は、xの増加にともない減少し、それぞれ703K,685Kおよび665Kとなった。RFマグネトロンスパッタ装置を用いた、(O2+Ar)の反応性スパッタ法によりCo-Ti-O膜を作成し、磁気特性評価を行った。膜に磁気抵抗効果(MR比)を観察することが出来、その最大値は約10%(in 10 kOe)であった。また、1kOe付近でのMR比の変化も極めて急峻であり、実用上有益である。本年度は強誘電体薄膜用電極材料の探索として既設のパルスレーザーデポジション装置を用いて、各種電極薄膜(Ir系(Sr-Ir-0, Ba-Ir-0, Ca-Ir-0)、Ru系(Sr-Ru-0, Ba-Ru-0, Ca-Ru-0))を作製した。基板温度、ガス圧力、ガス流量、基板種類、装置出力などのパラメータと得られた膜の構造、組成、組織、成膜速度などを明らかにするとともに、膜の導電特性を明らかにした。また、各種単結晶基板上にエピタキシャル成長膜を作製し、膜の結晶方位と導電特性との関係を明らかにした。また、BaTi2_O_5強誘電体をCa、Zr置換したBa-Ca-Ti-Zr強誘電体をアーク溶解により作製し、キュリー温度、誘電率、および結晶構造に添加元素の影響を調べた。その結果、強くb軸配向したBaTi_2O_5膜が得られた。CaO添加量の増加にともないキュリー温度の上昇がみられた。さちに、CoNb合金+Nbチップ複合ターゲットを用いたRFマグネトロンスパッタ法によりCo-Nb-O金属-セラミックス系ナノ複相構造薄膜を作製した。酸素を導入せずに成膜した膜は磁場を印加しても磁化されなかったが、酸素分圧の増加にともない磁化が増加し、超常磁性を示した。(Co_<.65>Nb_<.35>)_<63>O_<37>のとき最大B=4.1kG(at 10kOe)まで磁化された。さらに酸素分圧を増加すると磁化特性は減少した。一方、Co濃度が少ないときは磁化されなかったが、18%以上で磁化された。Co濃度がCo_x(Nb_2O_5)_<100-x>において20<X<40の時、磁束密度B_<14kOe>=0.5-3.5(kG)、誘電率=13-28をあわせもつ磁性-誘電体となることを明らかにした。本年度は、誘電特性と磁気特性を有する材料薄膜、および誘電特性評価に有用な電極材料薄膜の作製を行い、複機能物性材料研究を総括した。磁性および誘電性を兼ね備えた化合物であるY-Fe-O系

化合物薄膜をCVD(化学気相析出法)で合成した研究では、これまで報告例がなかった有機金属錯体を用いたCVD(MOCVD)法により初めてYFeO_3およびY_3Fe_5O_<12>薄膜の合成に成功した。得られたYFeO_3およびY_3Fe_5O_<12>薄膜は、それぞれフェリ磁性、強磁性を示し、かつ両者とも誘電率414、tanδ0.110.28を有する誘電体であることを明らかにした。特にY_3Fe_5O_<12>薄膜の飽和磁化の強さは5kG(at 5kOe)を越えており、スパッタ法で作製された強磁性マグネタイト薄膜を超える優れた特性を有していた。金属-セラミックス系ナノ複相構造膜として、Fe-Ti-O系膜をスパッタ法により作製し、その特性と構造を検討した。Fe_<31>Ti_<22>O_<47>薄膜は超常磁性を示し、磁束密度2.51kG(at 5kOe)の軟磁性材料でかつ、電気比抵抗は4.16×10^6μΩcm、誘電率約34、誘電損失0.59(at 100kHz)を有する磁性-誘電体となる最適条件を明らかにした。電極薄膜として(001)SrRuO_3(SRO)、(001)CaRuO_3(CRO)および(205)BaRuO_3(BRO)薄膜を、レーザアブレーションによって(001)LaAlO_3基板上に作製し、その結晶組織、構造と電気伝導度との関係を調べた。SROとBROの薄膜の電気伝導率は、基板温度および酸素圧力の増加にともない増加した。特に(001)CRO薄膜は、最も高い電気伝導率(1.5×10^5Sm^<-1>)を示した。
多不連続点アルゴリズムを用いた磁気異方性のある磁性体と光結合する原子気体の研究

量子磁性体や冷却原子気体といった量子多体系の有効模型の数値厳密解を与える量子モンテカルロ法を主軸として,平均場理論,摂動論に基づいた有効模型構築,厳密対角化法などの,可能な限り近似を排した量子多体模型の数値計算手法を適宜活用し,いくつかの量子磁性体および混合冷却原子気体の解析を行った.その結果,混合冷却原子気体,量子スピン液体,カイラルソリトン格子といった近年精力的に研究が進められている研究対象に対する新たな知見を得ることに成功した.多不連続点アルゴリズム(MDA)を用いて立方磁気異方性のある量子磁性体および光と結合する原子気体の量子モンテカルロ(QMC)シミュレーションを効率よく行うことが,本課題の目的である.本年度単一イオン立方磁気異方性のある強磁性体の量子スピン模型(S=2)にMDAを適用し,期待される磁気秩序の消失が起こることを明らかにした.また以下の本研究課題に関わる研究結果を公表した.一般化スピン波理論:伝統的なスピン波理論を一般化し,N種類のボゾンを導入したものが,複数のグループで各々の模型に対して使用されてきた.この一般化スピン波理論の数学的枠組みを,SU(N) Schwinger boson表示を用いて整理した.またBilinear-biquadratic模型に対してこれを適用した.今後立方磁気異方性のある磁性体の模型にも適用する.光格子中2成分ボーズ混合気体の重いソリトンと表面臨界現象:冷却ボーズ気体を光格子中に閉じ込め,格子の深さを変化させると,モット絶縁体ー超流動転移が起こる事が確かめられている.以前2成分の混合気体の場合は,この転移が不連続になる場合があることをQMC計算により明らかにした.この転移点近傍で,ソリトンのサイズが発散的に大きくなることを明らかにした.不連続転移で特徴的長さが発散する事例として表面臨界性が知られており,本研究ではソリトンサイズの発散と表面臨界現象との関係を明らかにした.量子スピンアイス模型のQMCシミュレーション:スピンアイス(SI)物質では,高温弱相関相からクロスオーバーを経て低温の広い温度領域で残留エントロピーを伴う古典SI状態が観測される.より低温での実験結果は,残留エントロピーが解放されることを示唆している.本研究ではIsing模型に横成分の強磁性相互作用を加え,QMC法を用いた解析を行った.その結果,量子効果により残留エントロピーが解放され,古典SI状態から量子SI状態へとクロスオーバーすることを明らかにした.今年度量子磁性体の量子モンテカルロ(QMC)シミュレーションに関する研究成果として,以下の3つの研究成果を公表した.・2次元および3次元toriccode極限の量子スピン液体の安定性:多不連続点アルゴリズムのアイディアを基に開発したQMC法を用いて,toric codeのQMCシミュレーションを実装した.本研究ではtoric code極限の量子スピン液体相のイジング相互作用に対する安定性を議論した.強磁性相への相転移は次元に依存し,2次元系では連続転移であるのに対して,3次元系では不連続転移であることを明らかにした.なお従来型の方法の適用では正しいシミュレーションは実現できず,アルゴリズムの改良が重要な役割を果たした.・反強磁性横磁場イジング模型の量子三重臨界点(QTCP):正方格子上のJ1-J2横磁場反強磁性イジング模型のQMCシミュレーションにより,基底状態相図に量子相転移が連続転移から不連続転移へと変わるQTCPが存在することを示した.そして有限サイズスケーリングを用いて,精度良くQTCPの位置を決定することに成功した.QTCPでは反強磁性帯磁率だけでなく一様帯磁率も発散する.QTCPの近接効果として有限温度において一様帯磁率が増大することを示した.・量子スピンアイス模型のQMCシミュレーション:スピンアイス物質の極低温で期待される量子効果の発現に注目し,スピン1/2のXXZ模型のQMCシミュレーションを実装し,有限温度相図を完成させた.その結果比熱の温度依存性に二つのブロードなピークが存在することを確認した.高温側のピークは古典イジング模型のシミュレーションでも確認されている古典アイス相へのクロスオーバーである.一方低温側のピークは導入した量子効果によるもので,残留エントロピーを解放し,古典アイス相から量子アイス相へのクロスオーバーを示している.多不連続点アルゴリズムのアイディアを基に開発したQMC法を用いて,2次元および3次元toric code極限の量子スピン液体の量子モンテカルロシミュレーションを実装した.この研究成果は,新しいアルゴリズムを適用することにより,従来のQMC法の適用が困難だった模型に対する数値厳密解を得ることに成功したことを意味しており,重要な適用例であると考えられる.申請内容の単一イオン立方磁気異方性のある強磁性体の量子スピン模型(S=2)への適用は引き続き行っている.強異方性領域での計算が困難であることも明らかになったため、弱異方性領域での計算結果を公表することとする.今年度,以下の3つの研究成果を公表した.・量子スピンアイスの候補物質のTb2+xTi2-xO7+yの有効量子スピン模型に量子モンテカルロ(QMC)法を適用した.有効量子スピン模型の高温領域の帯磁率の解析,および古典スピン模型を用いた中性子散乱,磁場中比熱,磁化の解析を複合的に用いて有効模型のパラメータを決定し,低温相が電気四極子相であることを明らかにした.有効模型にはフラストレーションがあり,低温のQMCシミュレーションは負符号問題のために困難である.しかし高温領域では,再重み付け法を用いて計算が可能であり,十分な精度の計算が可能である.

・実験グループと協力して,空間的に低対称な磁気ユニットを内包する系の磁化曲線及び電気磁気応答の解析を行った.解析を行った物質Ba(TiO)Cu4(PO4)4は,近年合成されたものであり,正四角台塔型の磁気ユニット(Cu4O12)を内包している.局所的な空間反転対称性の欠如により,Cuイオンの量子スピン間にはスピン軌道相互作用由来のDzyaloshinskii-Moriya(DM)相互作用が現れる.DM相互作用の存在はスピンの空間的な異方性を生み出す.その結果,外部磁場の方向に依存する磁化曲線が得られる.本研究では磁化曲線の磁場方向依存性を再現する有効量子スピン模型を構築した.またこの系の有限磁場有限温度相図を完成させ複数の反強磁性相が安定化することを示し,各相での電気分極の空間的配置について明らかにした.・蜂の巣格子上に定義されたKitaev模型は,基底状態が量子スピン液体であることが厳密に示されている模型である.量子スピン間には異方的なイジング相互作用が働き,量子化軸が異なるためにフラストレーションが存在する.本研究では,さらに一様なイジング相互作用を追加することにより,異なる量子スピン液体を経由して磁気秩序相へと推移することを示した.異方的な量子スピンが基本的な自由度になっている系(量子スピンアイス,Kitaev toric code)を,QMC法を用いて解析してきた.特に多不連続点アルゴリズムのアイディアを基に開発したQMC法が,2次元および3次元toric code極限の量子スピン液体のシミュレーションに有効であった.その後スピン液体間の転移を発見するといった申請当初には予想していなかった発展をしている.単一イオン立方磁気異方性のある強磁性体の量子スピン模型への適用は引き続き行っている.今年度本研究課題に関する研究成果として,以下の2つトピックの研究成果を公表した.・キタエフ量子スピン液体:ハイパーオクタゴンおよびハイパーノナゴン格子上の3次元拡張キタエフ模型の有限温度相転移についてモンテカルロ法を用いた解析を行った.ハイパーオクタゴン格子の場合には有限温度で局所的対称性の破れを伴わない相転移が確認された.この転移はこれまでハイパーハニカム格子で確認された相転移と定性的に同じものであり,相転移温度は局所的に定義されるZ2保存量(フラックス)を反転するのに要するエネルギーと密接な関係があることを示唆する結果を得た.一方ハイパーノナゴン格子では,取り扱いが容易な極限でのシミュレーションを行い,これまでの拡張キタエフ模型と異なる非一様なフラックス配置が基底状態に現れ,カイラルスピン液体が実現することを示した.また有限温度において一次転移を示すことも見出した.またこれまでd5電子配置のイオンを有する物質が,キタエフ模型実現の候補物質として提案されてきたが,その可能性を広げd7電子配置のイオンを有する物質でもキタエフ模型が実現する可能性を指摘した.・カイラルソリトン格子系:カイラルソリトン格子と呼ばれる特異なスピン配位を有する遍歴磁性体が近年注目を集めている.
広域森林環境情報整備とネットワーク型森林管理システムの開発

1.森林環境情報の整備中規模ワークステーションをホストとして、森林環境情報データベースの開発を行った。特に空間データも一般のテキストデータや数値データと組み合わせて広域森林環境情報とした。森林環境情報として、主要演習林における森林簿、気象、各種試験地のデータを入力ないし既存データからのコンバートによってデータベースに入力し、森林環境情報の項目やフォーマットについて試験した。2.端末グラフィック環境システムの開発全国規模の森林環境情報を恒常的に入力・管理・解析などを行って利用していくのに必要な使いやすく分かりやすい端末が必要である。そこではグラフィック・ユーザ・インターフェースの優れたハードウェア、ソフトウェアを利用して、複雑な森林環境情報を分かりやすく表示するグラフィックス環境を開発した。3.森林管理システムの開発整備を進めた森林環境情報を利用できる森林管理システムを開発した。森林環境情報は、森林基本図とその各場所に対応する属性からなっている。属性には林相や地形に関する情報が含まれている。森林管理システムは、これらの情報をもとにして、森林のもつ様々な機能を評価し、森林のゾーニングを行い、今後森林をどのように取り扱っていくかということを対話式に決定するためのものである。4.フィールドに結びついた森林環境情報の解析広域森林環境情報として体系化されてデータベースに蓄積された森林環境情報の解析を行った。また、長期間測定された成長試験地の測定データを相互に比較することによって、森林環境の解析を行った。・中核ネットワークホストシステムの構築データ入力用前処理システムや端末グラフィックス環境サブシステムはいずれもUT-net(東京大学学内LAN)によって,中核ネットワークホストシステムと接続したが、データ共有や高速通信など,本研究のような共同研究においては、必要不可欠なツールであることが証明され、ネットワークの有効性が明らかとなった。・森林環境情報の整備およびそのための検討東京大学千葉演習林,秩父演習林,北海道演習林を対象として森林環境情報の項目とフォーマットを決定し、システムへの入力を行った。また、整備を進めていく上での必要な労力が明らかになった。森林環境情報整備の検討のため、共同研究者による試験研究会議を開催し、各大学で森林環境情報の整備を行う場合に入力すべき項目やフォーマットについて検討した。・端末グラフィック環境サブシステムの開発高速なグラフィックス性能を持つグラフィックス・ワークステーションを導入し,現有のパソコンと接続して,森林環境情報の可視化システムを構築した。森林の持つ多機能な環境は,そのまま情報の複雑さに反映される。本研究が進むにつれ,その整備情報と森林環境管理システムはますます複雑になるが,本システムは,近年のサイエンティフィック・ビジュアライゼーションを応用して,こうした複雑な森林環境情報を分かりやすく表示し,共同研究者を含めた学際的な検討を可能にすることが明らかとなった。●6大学端末用パソコン森林環境情報システムの整備前年度整備した中核ネットホストシステム、および端末用パソコン森林環境情報システムでの森林環境情報整備・検討結果を踏まえ、共同研究者の所属する全大学(北海道大学、東北大学、東京農工大学、京都大学、九州大学、鹿児島大学)でホストシステムを利用するために開発された端末環境システムを設置した。●端末グラフィックス環境サブシステムの試験運用中核ホストシステム、および端末用パソコン森林環境情報システムで整備が進む森林環境情報やその管理解析情報へのサイエンティフック・ビジュアライゼーションの応用として昨年度に整備開発を行った端末グラフィックス環境サブシステムを用いて、実際に整備された情報を利用して、その試験運用を行った。●森林環境管理システムの試験開発整備を進めた森林環境情報を利用しての森林環境管理システムの開発方法を試験、検討した。森林環境管理システムは、これらの情報をもとにして今後、森林をどのように取り扱っていくかということを対話式に決定するためのものである。●森林環境管理システムの開発前年度まで全国を縦断する7大学(北海道大学、山形大学、東京大学、東京農工大学、京都大学、九州大学、鹿児島大学)の森林環境情報を整備してきた。

これらの情報をもとにして今後、森林が現在どのような状態にあるか、今後どのように取り扱っていくかということを対話式に決定するための森林環境管理システムの開発を行った。●全国規模の森林環境情報整備および森林環境管理システム構成の原理作成前年度までは個々の大学の演習林を対象として森林環境情報の整備を行い、森林管理システムの開発を行ってきた。全国の他の大学の演習林や一般の国有林や民有林にも同様の森林環境情報を保有しているところが多数存在する。そこで、これらで保有されている森林環境情報の整備を進めた場合の情報のデータベース化とネットワーク型森林環境管理システムのあり方を、これまでの研究の成果をもとに検討した。
エラー関連脳電位の機能とその神経基盤

昨年度まで研究で用いた確率学習課題を用い、より不確実な環境下における意思決定のプロセスについて、エラー関連電位を用いて、検討を行った。エラー関連電位は行動結果について、外部の刺激が与えられたあとの250ミリ秒で生起することから、比較的に高次のエラー認知処理を反映すると考えられるため、研究2で検討できなかった、長期的な報酬予測エラーについて、新たな解析法を使うことによって分離することが試みされた結果を確率学習課題に転用し、学習過程におけるエラー関連電位の生理指標としての位置づけを確定した。本年度ではヒトが複雑な環境で生き抜くための環境変化する際の最適な行動を学習する過程における、エラー関連電位の振る舞いを記録し、異なる状況と時間スケールの利得判断を検討した。最適な行動とは、報酬を最大限にするものでなければいけない。時には、将来の大きな利益を得るためには短期的な損失を覚悟して行動する必要がある。その際に、このような長期報酬予期下の損失について、ヒトはポジティブに評価するだろうか。本研究では、この問題について事象関連電位(ERP)を用いて、検討を行った。実験では、ギャンブル課題中の実験参加者の脳電気活動を測定し、その結果、行動評価を反映すると考えられるFRN(フィードバック関連電位)の振幅では、長期報酬予期下の損失より、長期損失予期下の利得において、陰性に振れることから、実験参加者は長期報酬予期下の損失をよりポジティブに評価することが明らかになった。社会的報酬(利他行動など)のような比較的に総合的な価値判断を検討する際に、ERPは有効なツールである可能性を示した本研究では、人間のエラー認知機能が強化学習の過程における役割を検討するために、確率学習課題という学習・意思決定を行った。この課題は、提示される二つの選択肢の中から一つを選び、その後選択した結果(正なら金銭的報酬を獲得できる。誤なら金銭的損失を被る)を知らせる。呈示した二つの選択肢において、それぞれ、70%、30%の報酬随伴率と設定した。すなわち、被験者が選択していくうちに、結果のフィードバックにより、報酬と選択肢の間にある随伴率を気づきをより自分に有利な行動をとる。その過程における、脳活動の変化と行動変化の関連を検討するのは確率学習実験である。従来の仮説によれば、エラー関連電位が報酬随伴率に敏感に反応し、その電位の振幅が学習中と学習完成後において異なるはずである。また、その振幅の変動が学習の成立過程を反映すると仮定された。仮説と反し、今回の実験結果では、行動では、被験者が学習が成立したにも関わらず。エラー関連脳電位は学習の過程において、確率の変化を反映するではことをしめした。この結果が強化学習仮説に反する多数の先行研究とは整合した。さらに、エラー関連電位が短期間の随伴確率効果も反映しないことから、エラー関連脳電位が各試行における結果の評価を行うものであることが明らかになった。同時に、従来エラー関連脳電位が担うと論じられてきた長期的な報酬随伴率を反映するシステムが別に存在する可能性をしめし、そのシステムとエラー関連脳電位の関係で学習過程に重要な影響を与えると予想し、エラー関連脳電位の機能的意義について、新たな重要な証拠を提供した。今年度では、昨年度の研究で用いた確率学習課題を用い、より不確実な環境下における意思決定のプロセスについて、エラー関連電位を用いて、検討を行った。エラー関連電位は行動結果について、外部の刺激が与えられたあとの250ミリ秒で生起することから、比較的に高次のエラー認知処理を反映すると考えられるため、研究2で検討できなかった、長期的な報酬予測エラーについて、新たな解析法を使うことによって分離することが試みされた。その結果、報酬予測エラーに関連する三つの独立成分が得られ、そのうちの一つは長期報酬予測エラーに関連すると考えられる。その成分の発生源は眼窩野に位置し、長期的な報酬予測が失敗した際に、より低周波数帯域の増強が見られ、しかもこの独立成分は従来のエラー関連脳電位を構成する一部であることが検証された。以上のように、事象関連電位であるエラー関連電位を精緻な解析によって、空間情報と周波数情報が得られ、それに基づき、より独立な処理段階を特定することができたことが、行動評価が学習全体に与える影響とエラー関連脳電位の解明に、新たな可能性を示した。

実験では、ギャンブル課題中の実験参加者の脳電気活動を測定し、その結果、行動評価を反映すると考えられるFRN(フィードバック関連電位)の振幅では、長期報酬予期下の損失より、長期損失予期下の利得において、陰性に振れることから、実験参加者は長期報酬予期下の損失をよりポジティブに評価することが明らかになった。社会的報酬(利他行動など)のような比較的に総合的な価値判断を検討する際に、ERPは有効なツールである可能性を示した
麻酔薬の心保護作用におけるミトコンドリアのカルシウム依存性カリウムチャネルの役割

揮発性麻酔薬であるイソフルランはポストコンディショニング効果を有し、心筋の虚血再灌流傷害に対して保護的に作用する。その作用機序にミトコンドリアのカルシウム依存性カリウムチャネルの開口が関与していることがわかった。また、揮発性麻酔薬による心筋保護効果にはミトコンドリアの蛋白のO-Linked beta-N-acetylglucosamineによる修飾が関与することもわかった。吸入麻酔薬イソフルランは心筋虚血に対して心保護作用を有する。最近、そのメカニズムにミトコンドリアのCa依存性K(Kca)チャネルの影響が指摘されている。またミトコンドリアのpermeability transition pore(mPTP)は心筋保護効果に重要な役割を果たすこともわかってきた。本研究の目的は吸入麻酔薬イソフルランによる心筋保護効果の作用機序にミトコンドリアのmPTPへのミトコンドリアのKcaチャネルの関与が存在するか明らかにすることである。我々はウサギ(日本白色種13週齢オス)を用いたin vivo心筋虚血再灌流実験を行った。ウサギをペントバルビタールで麻酔し、気管切開を行い、人工呼吸を開始した。右内頸動脈と内頸静脈にカテーテルを挿入して、動脈圧測定および輸液・投薬に用いた。左開胸し左冠動脈前下行枝の枝に糸をかけ心筋虚血再灌流モデルを作成した。すべてのウサギは30分の冠動脈閉塞と3時間の再灌流を行い、3時間後再び冠動脈を閉塞しエバンス・ブルーを静脈内に投与し心臓の灌流域が青く染まるのを確認して心臓を取り出した。TTC染色を行って心筋梗塞サイズを測定した。イソフルラン群は再灌流開始2分前から1MAC(最少肺胞内濃度)のイソフルランを投与開始し再灌流3分後まで投与した。現在のところ対照群は7羽、イソフルラン群は8羽実験が終了している。対照群もイソフルラン群も左室重量(LV)に対する灌流危険域の重量(AAR)の比(AAR/LV)は同程度であった。対照群の心筋梗塞サイズ(心筋梗塞重量(IF)/AAR)は41±11%(mean±SD)であったのに対してイソフルラン群の心筋梗塞サイズは21±10%と有意に小さい値を示した。現在はKcaチャネル開口薬およびKcaチャネル阻害薬を投与した群の実験を行っているが、n数が少ないので統計学的な評価はしていない。揮発性麻酔薬は心筋の虚血再潅流障害に対して保護作用を持つ。特に、一度心筋虚血が起こった後であっても、再潅流前に揮発性麻酔薬を投与すると、心筋梗塞サイズが減少する現象を、麻酔性ポストコンディショニングと呼ぶ。周術期は、通常よりも心虚血疾患に罹患する可能性が高い。全身麻酔に最も一般的に使われる揮発性麻酔薬が心虚血疾患に対して心保護作用を示すということは、臨床的に大変意義のあることである。我々は平成22年度、この揮発性麻酔薬によるポストコンディショニングの機序を解明するため、ミトコンドリアのCa依存性Kチャネル(KCa)とその上流にあるProtein Kinase A(PKA)の役割に着目し、研究を行った。方法は、昨年同様、13週齢雄性ウサギのin vivo心筋虚血再潅流モデルを用いた。ウサギに冠動脈閉塞30分と再潅流3時間の虚血再潅流障害を与えた後、心筋梗塞サイズを測定した。結果、揮発性麻酔薬の一つであるイソフルランを再潅流前に投与したウサギは、対象と比べて心筋梗塞サイズを有意に減少させたが(ポストコンディショニング;APost)、イソフルラン投与5分前に、KCa阻害剤であるIberiotoxinを投与すると、Apostは棄却された。また、Protein Kinase A (PKA)阻害剤であるH-89も同様に、Apost効果を棄却した。一方、KCa開口剤であるNs1619の再潅流時投与は、心筋梗塞サイズを有意に減少させたが、ApostとNS1619の併用はそれぞれの単独効果と差がなかった。以上から、イソフルランによるApost効果の発現に、KCaの開口が必要であることが判明した。また、PKA活性化も関与する可能性が示された。揮発性麻酔薬は心筋の虚血再灌流傷害に対して保護作用を持つ。特に、一度心筋虚血が起こった後であっても、再灌流前に揮発性麻酔薬を投与すると、心筋梗塞サイズが減少する現象を、麻酔性ポストコンディショニングと呼ぶ。周術期は、通常よりも心筋虚血に罹患する可能性が高い。全身麻酔に最も一般的に使用される揮発性麻酔薬が心筋虚血に対して保護作用を示すということは、臨床的に大変意義のあることである。我々は平成23年度、この揮発性麻酔薬にポストコンディショニングの機序を解明するために、ミトコンドリアのCa依存性Kチャネル(KCa)とその上流にあるProtein Kinase A (PKA)の役割に着目し、研究を行った。

さらに、吸入麻酔薬イソフルランによって、ミトコンドリアの蛋白が0-Linkedβ-N-acetylglucosamine (0-GlcNAC)によって修飾されるか検討した。方法:昨年同様、13週齢雄性ウサギのinvivo心筋虚血再灌流モデルを用いた。ウサギに冠動脈閉塞30分と再灌流3時間を与えた後、心筋梗塞サイズを測定した。また、マウスの心筋虚血再灌流モデルで0-GlcNAc阻害薬を用いて心筋梗塞サイズを測定した。結果:ウサギの実験では昨年度よりn数が増加し、結果は昨年と同様に揮発性麻酔薬によるポストコンディショニングはKCa阻害薬で棄却され、PKA阻害薬でも棄却された。マウスによる実験では麻酔薬による心保護効果は0-GlcNAc阻害薬で棄却された。まとめ:以上からイソアルランによる心筋保護効果にはミトコンドリアの機能が関与していて、KCaチャネルやミトコンドリアの蛋白の0-Linked β-N-acetylglucosamine (0-GlcNAC)による修飾が関与することが分かった。