hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
遺伝学・染色体工学的手法を用いた高等脊椎動物のセントロメア形成機構の解明

生物が生命を維持するためには、ゲノム情報を包括する構造体である染色体が安定に保持・増殖されなければならない。正常な細胞では、ほぼ決まった時間周期でゲノムの複製と分配が正確に行われる。染色体複製・分配のような基本的な生体反応に狂いが生じると染色体の異数化、がん化など細胞に対する悪影響が生じる。したがって、染色体複製や分配の正確な分子機構を解明することは、遺伝学における本質的な課題の一つである。我々は、染色体分配に重要な働きを担うセントロメアの機能解析を行っている。本研究では、哺乳類細胞の数十から数百倍の頻度で相同組換えが起こるニワトリDT40細胞を用いた各種セントロメアタンパク質のノックアウト解析法を通じて、高等脊椎動物のセントロメアの形成に関する分子機構の理解を目指している。本年度は、CENP-Aノックアウト株の詳細な表現型解析と、新規セントロメアタンパク質の同定および機能解析を中心に研究を進めた。さらに、RNAiマシーナリーとセントロメア構築との関連解明に向けた研究も行った。1)CENP-Aのノックアウト細胞の解析の結果、Mad2およびBubR1というチェックポイントタンパク質の局在異常が観察できた。CENP-Aのノックアウト株では、最初に紡錘体チェックポイント機構の活性化が起きて、細胞周期がM期で遅延した後、分裂後期に入って行くことから、CENP-Aはチェックポイントの「活性化」より「維持」に影響を与えると結論した。2)新規セントロメアタンパク質の同定を目指して、CENP-HとCENP-Iを含む巨大複合体を精製した。質量分析によるアミノ酸配列の決定に引き続きcDNAクローニングを行い、複合体に含まれる5種類のタンパク質を同定した。いずれも、細胞周期を通じてセントロメアへ局在していた。それらのノックアウト細胞の樹立に成功した。3)RNAiマシーナリーに関与するDicer遺伝子の条件的ノックアウト細胞を解析した結果、Dicerはヘテロクロマチン構築と姉妹染色分体の結合に重要な働きを担っていると結論した。本研究では、哺乳類細胞の数十から数百倍の頻度で相同組換えが起こるニワトリDT40細胞を用いて各種セントロメアタンパク質のノックアウト解析法を通じて、高等脊椎動物のセントロメアの形成に関する分子機構の理解を目指している。本年度は、CENP-A、CENP-1/Mis6、Nuf2、ZW10、に加えて、生化学的にZW10と相互作用することが見つかったZW250を対象にノックアウト解析を試みた。CENP-A、CENP-1/Mis6、Nuf2、ZW10に関しては、ノックアウト株の樹立に成功し、ZW250は1アリルのノックアウトが終了したところである。CENP-Aのノックアウト細胞の解析の結果、細胞分裂時期のみならず、間期にも異常が生じることが明らかになった。また、CENP-A欠損細胞で、CENP-C,-H,-Iの局在異常が認められた。NuΩのノックアウト細胞は、約450分の細胞分裂の遅延が起きた後、次の細胞周期に進行することなく死滅した。Nuf2の欠損した染色体のセントロメアにはCENP-C、-H、-Iが存在していた。また、Nuf2がMad2と直接結合することが明らかになったが、ノックアウト細胞でBubRlの局在異常は認められなかった。Nuf2の欠損細胞における細胞分裂遅延は、チェックポイント依存的であるため、BubRIの活性化がその要因の一つであると考えられた。他のノックアウト株の表現型の解析を現在進めている。本年度は、CENP-A、Nuf2、Hec1、に加えて、セントロメア機能との関連が推定されているRNAiマシーナリーに関わるDicerの機能解析を遺伝子ノックアウト、細胞生物学、生化学の手法を用いて行った。Nuf2およびNuf2と相互作用するセントロメアタンパク質Hec1のノックアウト株の表現系解析から、「Nuf2およびHec1は、セントロメアにおいて構造タンパク質として働き、Mad2を中心とした紡錘体チェックポイント機構が働く場を提供している」というモデルを提唱できた。CENP-Aのノックアウト細胞でBubR1というチェックポイントタンパク質の局在が失われた。

CENP-Aのノックアウト株では、最初に紡錘体チェックポイント機構の活性化が起きて、細胞周期がM期で遅延した後、分裂後期に入って行くことから、CENP-Aはチェックポイントの「活性化」より「維持」に影響を与えると結論した。さらにヒト染色体を保持する細胞を用いてDicerの条件的ノックアウト細胞を作成した結果、Dicerの発現が失われた細胞ではヒトセントロメアを形成するリピート配列からの長い転写物が確認できた。現在ノックアウト細胞の詳細な表現型の解析を行っている。生物が生命を維持するためには、ゲノム情報を包括する構造体である染色体が安定に保持・増殖されなければならない。正常な細胞では、ほぼ決まった時間周期でゲノムの複製と分配が正確に行われる。染色体複製・分配のような基本的な生体反応に狂いが生じると染色体の異数化、がん化など細胞に対する悪影響が生じる。したがって、染色体複製や分配の正確な分子機構を解明することは、遺伝学における本質的な課題の一つである。我々は、染色体分配に重要な働きを担うセントロメアの機能解析を行っている。本研究では、哺乳類細胞の数十から数百倍の頻度で相同組換えが起こるニワトリDT40細胞を用いた各種セントロメアタンパク質のノックアウト解析法を通じて、高等脊椎動物のセントロメアの形成に関する分子機構の理解を目指している。本年度は、CENP-Aノックアウト株の詳細な表現型解析と、新規セントロメアタンパク質の同定および機能解析を中心に研究を進めた。さらに、RNAiマシーナリーとセントロメア構築との関連解明に向けた研究も行った。1)CENP-Aのノックアウト細胞の解析の結果、Mad2およびBubR1というチェックポイントタンパク質の局在異常が観察できた。2)新規セントロメアタンパク質の同定を目指して、CENP-HとCENP-Iを含む巨大複合体を精製した。質量分析によるアミノ酸配列の決定に引き続きcDNAクローニングを行い、複合体に含まれる5種類のタンパク質を同定した。いずれも、細胞周期を通じてセントロメアへ局在していた。それらのノックアウト細胞の樹立に成功した。3)RNAiマシーナリーに関与するDicer遺伝子の条件的ノックアウト細胞を解析した結果、Dicerはヘテロクロマチン構築と姉妹染色分体の結合に重要な働きを担っていると結論した。
高性能杭を用いた地盤-基礎-構造物系における耐震性能の分配に関する研究

本研究では,杭中にジョイントを挿入することで変形性能を向上させた基礎を高性能基礎杭と呼ぶ.本研究では,この高性能基礎杭を持つ構造系を対象として,有限要素法による解析プログラム開発と,そのプログラム群を用いて高性能基礎杭を持つ構造物の地震時挙動の特性の解明を行った.1.有限要素法による解析プログラムの開発本研究では,H16年度までに既存の2次元および3次元有限要素法解析プログラム7S-II,7S-IIIをベースとして,杭中にジョイントを有する基礎杭の解析を行うための解析プログラムを開発した.H17年度ではこれに加えて,地盤の構成則に塑性ポテンシャルの概念を導入したプログラムの開発を行った.2.高性能基礎杭を持つ構造物の地震時挙動の解明本研究で開発した解析プログラムを用いて,杭中にジョイントを有する高性能基礎杭を持つ構造物の地震時挙動について検討した.その結果,構造物直下にジョイントを挿入することで構造物に入力されるエネルギーが低減し応答も抑制される.特に構造物の固有周期が周辺地盤よりも長いケースにおいてその影響が顕著であることが分かった.本研究では,杭中にジョイントを挿入することで変形性能を向上させた基礎を高性能基礎杭と呼ぶ.本研究では,この高性能基礎杭を持つ構造系を対象として,有限要素法による解析プログラムとユーザーインターフェースの開発を行った.さらに,開発したプログラム群を用いて高性能基礎杭を持つ構造物の地震時挙動の特性の解明を行った.1.有限要素法による解析プログラムの開発既存の2次元および3次元有限要素法解析プログラム7S-II,7S-IIIをベースとして,杭中にジョイントを有する基礎杭の解析を行うための解析プログラムを開発した.また,並列計算機による解析を目的として開発したプログラムの構造の整理を行った.2.ユーザーインターフェースの開発有限要素法を用いて杭基礎-地盤-構造物の一体系を解析する際には,解析メッシュの作成に多大な労力を必要とする.本研究では,杭基礎構造物を対象として2次元および3次元解析用の解析メッシュを生成するキャラクタベースのユーザーインターフェースを開発し,解析に活用した.3.高性能基礎杭を持つ構造物の地震時挙動の解明本研究で開発した解析プログラム群を用いて,杭中にジョイントを有する高性能基礎杭を持つ構造物の地震時挙動について検討した.その結果,構造物直下にジョイントを挿入することで構造物に入力されるエネルギーが低減し,応答が抑制されることが明らかになった.ただし,構造物直下にジョイントを設けた場合には地中の地層境界部において杭に発生する曲げモーメントが増大することが分かった.本研究では,杭中にジョイントを挿入することで変形性能を向上させた基礎を高性能基礎杭と呼ぶ.本研究では,この高性能基礎杭を持つ構造系を対象として,有限要素法による解析プログラムとユーザーインターフェースの開発を行った.さらに,開発したプログラム群を用いて高性能基礎杭を持つ構造物の地震時挙動の特性の解明を行った.1.有限要素法による解析プログラムの開発昨年度作成した杭中にジョイントを有する基礎杭の解析を行うための解析プログラムの改良を行った.また,ジョイントを表すばね要素に非線形モデルを追加した.2.ユーザーインターフェースの開発昨年度に引き続いて杭基礎構造物を対象として2次元および3次元解析用の解析メッシュを生成するキャラクタベースのユーザーインターフェースを開発した.開発したインターフェースを用いることで有限要素メッシュの作成が容易になり,パラメータスタディを効率良く行えるようになった.3.高性能基礎杭を持つ構造物の地震時挙動の解明本研究で開発した解析プログラム群を用いて,杭中にジョイントを有する高性能基礎杭を持っ構造物の地震時挙動について,エネルギー分配の変化に基づく検討を行った.その結果,構造物直下にジョイントを挿入することで構造物に入力されるエネルギーが低減し,応答が抑制されるが,その効果はあまり大きくないことが分かった.また,ジョイント杭による上部構造物の応答低減効果は,上部構造物の固有周期が周辺地盤の卓越周期よりも大きい場合に認められることがわかった.本研究では,杭中にジョイントを挿入することで変形性能を向上させた基礎を高性能基礎杭と呼ぶ.本研究では,この高性能基礎杭を持つ構造系を対象として,有限要素法による解析プログラム開発と,そのプログラム群を用いて高性能基礎杭を持つ構造物の地震時挙動の特性の解明を行った.1.有限要素法による解析プログラムの開発本研究では,H16年度までに既存の2次元および3次元有限要素法解析プログラム7S-II,7S-IIIをベースとして,杭中にジョイントを有する基礎杭の解析を行うための解析プログラムを開発した.H17年度ではこれに加えて,地盤の構成則に塑性ポテンシャルの概念を導入したプログラムの開発を行った.2.高性能基礎杭を持つ構造物の地震時挙動の解明本研究で開発した解析プログラムを用いて,杭中にジョイントを有する高性能基礎杭を持つ構造物の地震時挙動について検討した.その結果,構造物直下にジョイントを挿入することで構造物に入力されるエネルギーが低減し応答も抑制される.特に構造物の固有周期が周辺地盤よりも長いケースにおいてその影響が顕著であることが分かった.
NAFLDとサルコペニアの病態連関メカニズムと治療標的分子の探索

筋肉の質・量の低下で説明されるサルコペニアは、近年各種の病態進展に影響することが注目され、運動介入の効果が検証されている。非アルコール性脂肪性肝疾患(NAFLD)において、臨床では運動療法による脂肪肝改善効果が示され、動物実験では高脂肪食マウスに対するトレッドミルによる運動介入により脂肪肝の改善効果が指摘されているが、肝筋連関からの分子生物学的機構の解明や治療標的分子の同定には至っていない。本研究では強制回転かごを用いた運動介入や廃用性筋萎縮モデルを用いて、肝筋連関を中心としたNAFLDの病態メカニズム解明を試みる。
コムギの追肥時期と子実タンパク質含有率決定機構の解明

開花後の窒素追肥がコムギの子実タンパク質含有率を高める機構として、シンクサイズ決定後に吸収された窒素は葉を経由して子実に転流する経路から葉を経由しないで直接子実に向けられる経路へと変化するという仮説を立て、追肥時期を茎立ち期登熟期の間で変えることで検証した。その結果、開花期以降の追肥は開花後同化乾物量よりも開花後同化窒素量を増やしたため、子実タンパク質含有率は増加した。吸収された窒素の地上部各器官への分配割合は、追肥時期が遅くなるのに伴い、葉などの同化器官が少なく、穂が多くなった。しかし、登熟中期に吸収された窒素であっても、約4割は一度葉へ転流していた。平成22年度は窒素追肥時期が乾物生産、子実収量と収量構成要素および子実タンパク質含有率に与える影響を明らかにすることを目的として、平成20年播種の予備試験の結果とともに平成21年播種の結果を合わせて解析した。これらの試験では、追肥の時期を茎立ち期から1週間10日ごとに細かく設定し、収量および子実タンパク質含有率を調べることで、追肥時期が収量およびタンパク質含有率に及ぼす影響を解析した。その結果いずれの試験年次においても、止葉展開完了期出穂・開花期前後を境にそれ以降の追肥がコムギの子実タンパク質含有率を高めることが確認された。ただし、平成21年播種試験では、対照区における生育量が大きくかつ子実タンパク質含有率が高かったため、前年得られたような有意差は検出できなかった。これは使用した圃場の地力が高かったためと考えられた。水田を含む2圃場で開花期前後の3時期に追肥を硫安によって行った試験でも、追肥によって子実タンパク質含有率は無追肥区と比較して有意に高くなった。しかし、追肥をした3時期の間では有意な差は見られなかった。したがって開花期前後の窒素追肥は子実タンパク質含有率を高めるのに有効であるが、止葉展開完了期以降の時期の違いによる効果の違いは大きくないと考えられた。追肥時期の違いが子実タンパク質含有率に及ぼす影響について、窒素と炭素の動態から検討した。その結果、登熟期間中の窒素増加量は出穂後の追肥によって多くなる傾向が見られた。登熟前期のΔC(植物体炭素増加量)/ΔN(植物体窒素増加量)は追肥時期が遅くなるのに伴って小さくなった。登熟後期のΔC/ΔNはいずれの区においても登熟前期に比べて著しく小さくなった。これらの結果から、出穂後に追肥をした区では炭素に比べ窒素が優先的に蓄積した結果、子実タンパク質含有率が高くなったことが示唆された。開花後の窒素追肥が子実タンパク質含有率を高める機構として、開花後に吸収された窒素は子実に転流する際、葉を経て澱粉合成に貢献してから子実へ転流する経路から葉での澱粉合成に貢献しないで直接子実に転流する経路に変化するという仮説を立てた。1.開花期の窒素栄養状態が仮説の成立に及ぼす影響の検討基肥と茎立期追肥の量を変えて栽培を行い、開花時の植物体の窒素栄養状態を変えたコムギに開花期窒素追肥を行い、子実収量や子実タンパク質含有率に及ぼした影響を解析した。その結果、開花期追肥量が等しくても、開花期地上部窒素蓄積量が多い区では少ない区に比べて、成熟期の穂窒素蓄積量に占める穂の開花前蓄積窒素量が多く、子実タンパク質含有率が高く、子実タンパク質含有率の増加割合は小さくなった。以上の結果から、開花期窒素追肥が子実タンパク質含有率を高める効果の違いには、開花期の地上部窒素蓄積量が影響することが示された。2.これまでに得られた結果のとりまとめ茎立期から登熟期の間に12週間間隔で窒素を追肥し、収量、子実タンパク質含有率および開花期から成熟期までの乾物重と窒素蓄積量の増加を無追肥区と比較した試験について、論文にとりまとめた。子実タンパク質含有率は、開花期以降の追肥によってのみ増加した。節間伸長期の追肥によって子実タンパク質含有率が高まらなかったのは、無追肥区に比べて穂の窒素蓄積量は増加したものの、開花前蓄積乾物量と開花後同化乾物量が多くなることによって穂の総乾物蓄積量も窒素蓄積量と同程度に増加したためであった。一方、開花期以降の追肥では、無追肥区に比べて開花後同化乾物量よりも開花後の同化窒素量が大きく増加したため子実タンパク質含有率が高くなった。しかし、登熟中期の追肥によっても開花後同化乾物重が増加した。このため、登熟中期の追肥窒素も葉における澱粉合成に貢献したと考えられた。

開花後に吸収された窒素は子実に転流する際、葉を経てデンプン合成に貢献してから子実へ転流する経路から葉でのデンプン合成に貢献しないで直接子実に転流する経路に変化するという仮説を検証した。窒素追肥の時期を生育初期から登熟期間中まで細かく設定した試験によって得られたサンプルの器官別の窒素および炭素含有量を測定した。その結果、予想と異なり成熟期の地上部の窒素に占める穂の窒素の割合には追肥時期による違いは認められなかった。さらに開花前22日、開花日、開花後20日の3時期に15Nを用いて追肥を行った。その結果、追肥時期が遅くなるのに伴い、追肥10日後の15Nは葉身や稈+葉鞘といった同化器官への分配が少なく、穂への分配割合が多くなった。一方,成熟期にはいずれの追肥時期でも15Nの大部分が穂へ分配されていた。これらの結果から、仮説と同様に追肥時期が遅くなるのに伴い、追肥された窒素は葉や稈、葉鞘などの光合成器官に分配される割合が減ることが明らかになった.一方で、追肥された窒素の大部分は成熟期には穂へ分配されていた結果から、コムギでは窒素の再転流能力が高いことが推察された。併せて、開花時の植物体の窒素栄養状態が仮説の成立に及ぼす影響について、開花期の植物体の窒素栄養状態が異なるコムギに開花期窒素追肥を行うことで、子実収量や子実タンパク質含有率に及ぼす影響を検討した。その結果、開花期の窒素蓄積量が多いほど開花期窒素追肥が子実タンパク質含有率を高める効果が小さいことが分かった。それは、開花期の窒素蓄積量が多いと茎葉から穂へ再転流する窒素量が多く、開花期窒素追肥を行わなくても子実タンパク質含有率が高くなるためであることが明らかになった。25年度が最終年度であるため、記入しない。当初設定した、開花後に吸収された窒素は子実に転流する際、葉を経てデンプン合成に貢献してから子実へ転流する経路から葉でのデンプン合成に貢献しないで直接子実に転流する経路に変化するという仮説の検証について、予定通り栽培試験を行うことができ、15Nを用いた検証も併せて行えた。これまでの栽培試験の結果から、仮説の検証に際して有効なデータを収集できた。さらに仮説の成立する条件についても、圃場や施肥の異なる条件で栽培試験を行い、データを収集することができたため、おおむね順調に進行しているものと評価した。仮説の検証に必要なデータ収集を行うことができたので、今後はこれまでに得られたデータの解析およびとりまとめ、補足データの収集をすることとする。とりまとめた結果については速やかに論文化し、発表することを目標とする。
液体クロマトグラフィー/質量分析法による先天性代謝異常症の診断に関する研究

今年度の研究では、主に大気圧化学イオン化液体クロマトグラフィー/質量分析法(LC/APCI-MS)を用いた先天性代謝異常症の診断法についての検討を行った。1.LC/MSによる有機酸分析法について検討した。LC/MSとしては日立M1000-Sを用い、サンプルは、フィルターを通すのみでHPLCに直接導入した。通常のサイクリックスキャン分析でグルタル酸尿症、アルカプトン尿症などで異常排泄有機酸を検出できた。また、選択イオン検出モード(SIM)の使用により、感度の上昇と簡便な定量分析を行うことができた。この方法では前処理がほとんど不必要であり、極めて容易な測定が可能であり、有用であった。2.リピドーシスの診断のため、LC/MSによる糖脂質類(セレブロシド、セラミド類)の分析を行う目的で、準備段階として標準物質の分析を開始した。今後は引き続き測定条件の検討を行った上で、実際に臨床検体での測定を行う予定である。3.血清または尿をウレアーゼで処理したあとに、ガスクロマトグラフィー/質量分析法によって分析し、有機酸と同時にアミノ酸、糖類および核酸などを測定する方法を同時に検討した。この方法は比較的前処理が簡単で、結果から多くの情報が得られるので、多種類の疾患のスクリーニングに応用できることが期待された。4.質量分析法を用いて、脳内の微量アミン類の検出を行った。また、ラットの脳内でエピニンから神経毒と考えられるN-メチルノルサルソリノールが作られることを証明した。現在のLC/APCI-MSでは物質の構造に関する情報が得にくいという問題がある。今後は、新しい測定手段としてLC/MS/MSを用いることによってこの点を改善し、さらに今の分析法を発展させてゆく予定である。
両生類の初期発生における細胞内カルシウムの遊離とその機能

アフリカツメガエル(Xenopus laevis)の未受精卵にCa^<++>-sensitive photopratein(Aequorin)を注入し,ガラス針を刺すことにより付活すると,1)付活点から細胞内カルシウムの遊離が始まりそれが反対極に向かって波状に卵表層を伝播すること(Ca^<++> waveの存在),および2)Ca^<++>wave域は微速度映画で観察されるActivation waveのlight zone(表層弛緩域)と一致することが既に報告されている(Kubota et al,1987).本研究の目的は, 1)人工受精卵においても人工付活時と同様のCa^<++>waveが観察されるか,2)人工付活卵のCa^<++>wave域と表層粒崩壊域とが卵表上でどのように空間的に対応するのか,この2点を調べることである.結果1:燐酸緩衝液中でAequorinを顕微注入した野生型Xenopus卵母細胞をアルビノ型Xenopusの体腔中にOR2液と共に移植した.アルビノ型♀から経時的に絞りだした未受精卵の中に時々現れる野生型の卵をSteinberg液中で受精させ,受精に伴う細胞内カルシウムの遊離をAequorinの発光でとらえた.その結果,精子を加えた側の卵表からカルシウムの遊離が始まり,遊離カルシウム域の先端が円状に反対極にむかって進行した.このCa^<++>waveの時間的空間的特徴は付活時のものと基本的に同等であった.結果2:Aequorinを注入した人工付活卵を用いて超高感度ビデオ顕微鏡でCa^<++>waveを見ながら卵を固定し,走査型電子顕微鏡で表層形態を調べることにより, Ca^<++>waveと表層粒の崩壊・微絨毛の伸展との対応を調べた.その結果, Ca^<++>wave域は表層粒崩壊域とほぼ一致することがわかった.まとめ:以上から,アフリカツメガエル卵の受精時にも確かにCa^<++>waveが存在し,形態的にはActivation waveのLight zone(弛緩域)と,微細形態的には表層粒崩壊域と一致することが明らかになった.アフリカツメガエル(Xenopus laevis)の未受精卵にCa^<++>-sensitive photopratein(Aequorin)を注入し,ガラス針を刺すことにより付活すると,1)付活点から細胞内カルシウムの遊離が始まりそれが反対極に向かって波状に卵表層を伝播すること(Ca^<++> waveの存在),および2)Ca^<++>wave域は微速度映画で観察されるActivation waveのlight zone(表層弛緩域)と一致することが既に報告されている(Kubota et al,1987).本研究の目的は, 1)人工受精卵においても人工付活時と同様のCa^<++>waveが観察されるか,2)人工付活卵のCa^<++>wave域と表層粒崩壊域とが卵表上でどのように空間的に対応するのか,この2点を調べることである.結果1:燐酸緩衝液中でAequorinを顕微注入した野生型Xenopus卵母細胞をアルビノ型Xenopusの体腔中にOR2液と共に移植した.アルビノ型♀から経時的に絞りだした未受精卵の中に時々現れる野生型の卵をSteinberg液中で受精させ,受精に伴う細胞内カルシウムの遊離をAequorinの発光でとらえた.その結果,精子を加えた側の卵表からカルシウムの遊離が始まり,遊離カルシウム域の先端が円状に反対極にむかって進行した.このCa^<++>waveの時間的空間的特徴は付活時のものと基本的に同等であった.結果2:Aequorinを注入した人工付活卵を用いて超高感度ビデオ顕微鏡でCa^<++>waveを見ながら卵を固定し,走査型電子顕微鏡で表層形態を調べることにより, Ca^<++>waveと表層粒の崩壊・微絨毛の伸展との対応を調べた.その結果, Ca^<++>wave域は表層粒崩壊域とほぼ一致することがわかった.まとめ:以上から,アフリカツメガエル卵の受精時にも確かにCa^<++>waveが存在し,形態的にはActivation waveのLight zone(弛緩域)と,微細形態的には表層粒崩壊域と一致することが明らかになった.
高品質フォトニック結晶素子におけるインコヒーレント光励起誘導ラマン利得の研究

ラマンンレーザは、コヒーレント光、つまりレーザ光により励起されて発振するレーザであり、応用範囲が制限されやすい性格をもつ。また、微小共振器を用いるラマンレーザの場合は、閾値が小さくなる利点がある一方で、励起レーザの波長を特定波長に一致させる動作が不可欠となる。本研究では、これらの短所を克服するために、インコヒーレント光をラマンレーザの励起光として採用する。光源には、スーパールミネッセントダイオード(SLD)を用い、測定対象には、マイクロワット以下の超低閾値で発振する高Q値ナノ共振器シリコンラマンレーザを使う。3年の研究期間で、“高品質ナノ共振器では、非コヒーレント光励起で実用的な誘導ラマン利得を発生できるか"、という「問い」にたいして、卓越した試料作製プロセスと、精緻な顕微分光技術を駆使して「答え」を出す。初年度は、複数のレーザサンプルにたいしてSLD光励起によるラマン散乱スペクトル測定を行い、自然ラマン散乱ピークが発生していることを確認した。誘導ラマン利得の発現には、低閾値化と励起効率の改善が効果的である。そこで、励起導波路数を従来の2本から1本に減らしたレーザを設計して、Q値を電磁界シミュレーションで計算したところ、従来よりも数10%高くなった。つづいてサンプルを作製して測定したところ、従来の3分の1以下まで閾値が下がった。発振メカニズムを調べるために、誘導ラマン散乱励起スペクトル(SRE)を測定したところ、従来のサンプルとは最高出力が得られる波長などに違いが見られた。現在理由を考察中である。翌年度以降の研究に向けて波長1.2umー1.3 um付近の波長可変レーザを購入して顕微分光測定系に組み込んだ。また連携研究者である京都大学のグループとの共同研究により、新たな共振器構造を設計して、理論Q値を従来の数倍まで高めた。本研究の遂行には、以下の3点の課題を想定しているがそれぞれ順調に進めることができ、低閾値化など所望のの成果も得られたため。また、ラマンレーザに関するフルペーパー論文を5本(Physical Revieve Applied、Optica、Laser and Photonics Reviews、Journal of Lightwave Technology x 2)出版した。【測定手法の開発】SLD光源や短波長レーザ光源を組み込んだ顕微分光測定系の構築を順調に進めることができた(担当学生:山下大喜)。また、今後必要となる測定装置の多くを研究費を用いて揃えることができ、今後、研究を担当する学生が測定手法を身に付けることができた(岡田博子、川勝太郎)。【励起導波路構造の改良】上述の通り、励起導波路数を1本に減らしたサンプルを作製して励起効率の改善とQ値の向上が得られた。それにより、従来よりも閾値を3分の1以下に低減できた(川勝太郎)。【共振器構造の改良】上述の通り、共振器構造を改良して、レーザ発振に利用する共振モードの設計Q値を従来より数倍高めることができた(浅野卓、野田進、連携研究者)。【その他】ラマンレーザサンプルの作製プロセスの改善を、連携研究者とともに進めた。さらなる高Q値化、波長ばらつきの低減に役立つ知見が得られつつある。CMOSプロセスを用いたラマンレーザサンプルの作製を産業技術総合研究所と進めて、レーザ発振まであと一歩というところまで進んでいる。次年度は、励起導波路構造と共振器構造を改良したサンプル作製をおこない特性を評価する。とくに、Q値を向上した共振器で設計通りの高Q値が得られるのかを重点的に調べる。高Q値が得られない場合は、その原因を突き止めるとともにプロセス改善を行う。現状のプロセスは、ラマンレーザに対して最適化されておらず、原因不明のQ値低下もランダムに発生しているため、プロセス改善の余地は大きいと予想している。測定系については、SLD光源の出力が戻り光により大きく変動するという問題が判明している。アイソレータを組み込むか、ARコーティングを施したオプティクスを利用して改善を試みる。SLD光源は、波長の柔軟性がないのも研究遂行の妨げとなる。特に我々が利用したい1.4 um帯にはSLD光源が少ない。また、不要な励起光をカットするためのバンドパスフィルターも市販されていない。波長の調整は、SLD本体を冷やすことで行い、同時に高出力化を実現する。すでに、初期動作に成功している。バンドパスフィルターが必要不可欠と判明したら特注することも検討するが、波長可変機能がなく、使用場面が制限されやすいので、優先度は低い。インコヒーレント光励起による誘導ラマン利得を調べるために、2つの方法でラマンレーザサンプルを励起して(SLDとレーザの同時励起、レーザ励起のみ)、両者の結果を比較することで、レーザ発振の鍵となる学理を調べていく。SLD光とレーザ光による同時励起は、ファイバー結合器を用いて両者を合波する予定だが、強度がそれぞれ半分に下がるため、高感度検出が可能なロックイン検出を用いる。論文執筆については、発振に用いる2つの共振モードの周波数差ばらつきの原因解明、CMOSプロセスで作製したシリコンラマンレーザ、波長ばらつきの低減に関する膜厚分析、高い設計Q値を持つ共振器構造について進める予定である。

ラマンンレーザは、コヒーレント光、つまりレーザ光により励起されて発振するレーザであり、応用範囲が制限されやすい性格をもつ。また、微小共振器を用いるラマンレーザの場合は、閾値が小さくなる利点がある一方で、励起レーザの波長を特定波長に一致させる動作が不可欠となる。本研究では、これらの短所を克服するために、インコヒーレント光をラマンレーザの励起光として採用する。光源には、スーパールミネッセントダイオード(SLD)を用い、測定対象には、マイクロワット以下の超低閾値で発振する高Q値ナノ共振器シリコンラマンレーザを使う。3年の研究期間で、“高品質ナノ共振器では、非コヒーレント光励起で実用的な誘導ラマン利得を発生できるか"、という「問い」にたいして、卓越した試料作製プロセスと、精緻な顕微分光技術を駆使して「答え」を出す。初年度は、複数のレーザサンプルにたいしてSLD光励起によるラマン散乱スペクトル測定を行い、自然ラマン散乱ピークが発生していることを確認した。誘導ラマン利得の発現には、低閾値化と励起効率の改善が効果的である。そこで、励起導波路数を従来の2本から1本に減らしたレーザを設計して、Q値を電磁界シミュレーションで計算したところ、従来よりも数10%高くなった。つづいてサンプルを作製して測定したところ、従来の3分の1以下まで閾値が下がった。発振メカニズムを調べるために、誘導ラマン散乱励起スペクトル(SRE)を測定したところ、従来のサンプルとは最高出力が得られる波長などに違いが見られた。現在理由を考察中である。翌年度以降の研究に向けて波長1.2umー1.3 um付近の波長可変レーザを購入して顕微分光測定系に組み込んだ。また連携研究者である京都大学のグループとの共同研究により、新たな共振器構造を設計して、理論Q値を従来の数倍まで高めた。本研究の遂行には、以下の3点の課題を想定しているがそれぞれ順調に進めることができ、低閾値化など所望のの成果も得られたため。また、ラマンレーザに関するフルペーパー論文を5本(Physical Revieve Applied、Optica、Laser and Photonics Reviews、Journal of Lightwave Technology x 2)出版した。【測定手法の開発】SLD光源や短波長レーザ光源を組み込んだ顕微分光測定系の構築を順調に進めることができた(担当学生:山下大喜)。また、今後必要となる測定装置の多くを研究費を用いて揃えることができ、今後、研究を担当する学生が測定手法を身に付けることができた(岡田博子、川勝太郎)。【励起導波路構造の改良】上述の通り、励起導波路数を1本に減らしたサンプルを作製して励起効率の改善とQ値の向上が得られた。それにより、従来よりも閾値を3分の1以下に低減できた(川勝太郎)。【共振器構造の改良】上述の通り、共振器構造を改良して、レーザ発振に利用する共振モードの設計Q値を従来より数倍高めることができた(浅野卓、野田進、連携研究者)。【その他】ラマンレーザサンプルの作製プロセスの改善を、連携研究者とともに進めた。さらなる高Q値化、波長ばらつきの低減に役立つ知見が得られつつある。CMOSプロセスを用いたラマンレーザサンプルの作製を産業技術総合研究所と進めて、レーザ発振まであと一歩というところまで進んでいる。
Cu-Al-Ni形状記憶合金における逐次変態擬弾性に及ぼる塑性変形効果

Cu-14.4Al-3.6Ni(mass%)合金の〈001〉方位の単結晶において約150°C以上の温度で現れる(応力降下を伴う)一段のステージの擬段性変形を光顕観察および二面解析などにより調べ、【β_1】母相から晶癖面【(155)_(β1)】と【(515)_(β1)】とを持つ【β_1】'マルテンサイトの2種類の兄弟晶が応力誘起され、それらの交差部分が【α_1】'マルテンサイトに変態すること、したがってその擬弾性は連続【β_1】【→!←】【β_1】'【→!←】【α_1】'変態(従来は一段の逐次変態と呼んでいた)によるものであることを明らかにした。この温度域においては直接の【β_1】→【α_1】'変態が起こらず、このような連続変態が起きる理由は、以前我々が提案した本合金の応力-温度空間における準安定状態図において、【β_1】【→!←】【β_1】',【β_1】【→!←】【α_1】',および【β_1】【→!←】【α_1】'の各変態の(仮想的な)応力ヒステリシスを考慮に入れることにより熱力学的に説明できることを示した。また擬弾性に及ぼす塑性変形効果については、Cu-(13.014.7)Al-(3.05.0)Niの組成範囲の合金について調べた結果、すべり変形の導入され易さは組成、熱処理および試験温度に依存すること、導入されたすべり量が大きいほど【α_1】'マルテンサイトの安定性が起き易く変態応力を低下させること、すべり変形の導入による規則度変化が変態温度の変化と擬弾性特性の劣下、ひいては各相の安定性に変化をもたらすことが明らかにされた。しかし、すべり変形の導入され易さは上述の因子だけでなく試料方位にも著しく影響を受けることが明らかになった。すなわち、試料方位が〈001〉に近ければ【β_1】'→【α_1】'変態応力が低いにもかかわらずすべり変形が導入され易く、逆に〈001〉から離れるに従がって変態応力が高くなるにもかかわらずすべり変形が導入され難くなった。このことから擬弾性特性の改善には試料方位が重要な因子になるといえる。そこで今後試料方位がすべり変形応力と変態応力に及ぼす影響とを関連づけて検討していく予定である。
慢性肺アスペルギルス感染症の病態解析、新規診断法、治療法の開発と確立

慢性肺アスペルギルス症の病態は複雑で診断の遅れが治療導入の遅れと関連している。本研究で、慢性肺アスペルギルス症のマウスモデルを開発することで、新規診断法、新治療の開発をめざした。COPDを作成したマウスモデルで、アスペルギルスが3週間継続して定着し、COPDのないマウスよりも肺内静菌が増加することを確認した。新治療としては、アムホテリシンBリポソーム製剤による吸入治療が効果を発揮することを証明した。深在性真菌症のうち、肺アスペルギルス症は増加の一途にある。慢性壊死性肺アスペルギルス症やアスペルギローマなどの慢性肺アスペルギルス症について、その病態は不明な点が多く、診断法、治療法についても十分に確立されていない。本研究は、実際の臨床症例を忠実に反映したモデルとして、慢性閉塞性肺疾患(COPD)をベースとした」「曼性肺アスペルギルス症のマウスモデルを作成し、局所における病態解析をはじめ、診断法開発、治療法の確立を日指すものである。研究期間は5年間。実際の臨床病態に則したモデルを目指し、肺の器質的病変(COPD)マウスを作成、アスペルギルスを経気道的に感染させ、慢性感染モデルとする。到達目標として、(1)アスペルギルスの慢性感染に必要な因子、増悪因子の解明、(2)肺局所における宿主の免疫応答(炎症性サイトカイン、免疫担当細胞の動態解析)、(3)局所におけるアスペルギルス感染特異タンパクの検出とプロテオミクス解析による新規診断マーカーの検索、(4)抗真菌薬の治療効果の検討(併用療法も含む)、(5)IFN-γなどを用いた免疫療法の有用性に関する検討を行い、病態解明、診断、治療にいたるまでを総合的に解析する。本研究は、実際の慢性壊死性肺アスペルギルス症やアスペルギローマなどの慢性肺アスペルギルス症の臨床症例を忠実に反映したモデルとして、慢性閉塞性肺疾患(COPD)をべースとした慢性肺アスペルギルス症のマウスモデルを作成し、局所における病態解析をはじめ、診断法開発、治療法の確立を目指すものである。成20年度の計画として、COPDマウスモデルの作成とアスペルギルス感染COPDマウスモデルの確立することである。1.COPDマウスモデルの作成ICRマウス、8週齢、雌を使用する。経気管的にporcine pancreaticelastase (PPE:ブタ膵エラスターゼ)を投与し、作成することはできた。2.アスペルギルス感染COPDマウスモデルの確立COPDの病変を惹起したマウスに、経気道的に、臨床分離株Aspergillus fumigatus MF13のconidiaを投与し、モデル確立を目指したが、様々な投与量(conidia量)、投与方法(経鼻、経気管、エアロゾル)について検討するも、免疫不全のないマウスでは、ほとんどすべてのアスペルギルスが排除されることが判明した。COPD病変のみでは、モデル確立が困難と考え、次に、非COPDマウスにステロイド、免疫抑制剤を投与し、比較的マイルドな免疫抑制状態を惹起した上でconidiaの感染を行ったが、上記と同用にアスペルギルスが排除される現象が認められた。現在は、慢性的な感染持続状態を成立させるため、ホストの免疫状態の調整、ならびに、アスペルギルスでバイオフィルム状態になっているカテーテルの経気道的挿入による感染モデルの作成を試みている。将来的には、COPDマウスにこれらのカテーテルを挿入し、慢性感染が持続するようなモデルを作成する。本研究は、実際の慢性壊死性肺アスペルギルス症やアスペルギローマなどの慢性肺アスペルギルス症の臨床症例を忠実に反映したモデルとして、慢性閉塞性肺疾患(COPD)をベースとした慢性肺アスペルギルス症のマウスモデルを作成し、局所における病態解析をはじめ、診断法開発、治療法の確立を目指すものである。平成21年度の計画として、COPDマウスモデルの作成とアスペルギルス感染COPDマウスモデルの確立することである。1.アスペルギルス慢性感染マウスモデルの確立前年度までに、種々の条件において、マウスモデルの確立を試みるも、臨床分離株Aspergillus fumigatus MF13のconidiaの気管内投与では、感染を確立できないために、アスペルギルスでバイオフィルム状態になっているカテーテルの経気道的挿入による感染モデルの作成を試みた。再現性に問題はあるものの、約1週間の間、アスペルギルスが気管内に留まる条件を検索し得た。さらに生存期間が延長するような詳細な条件設定を行い、慢性感染のモデルに発展させる予定。2.アスペルギルス感染マウスモデルにおける治療実験慢性モデル作成と平行して、侵襲性肺アスペルギルスマウスモデル(免疫抑制剤使用)にて、micafungin(腹腔内投与)+liposomal amphotericin B(吸入投与)の併用治療について検討し、併用療法群が単独治療群より治療効果が高いことが証明され、また、amphotericin Bの血清中への移行がほとんどないことも確認された。

今後の新しい肺アスペルギルス症の治療法として有用である可能性がある。本研究は、実際の慢性壊死性肺アスペルギルス症やアスペルギローマなどの慢性肺アスペルギルス症の臨床症例を忠実に反映したモデルとして、慢性閉塞性肺疾患(COPD)をベースとした慢性肺アスペルギルス症のマウスモデルを作成し、局所における病態解析をはじめ、診断法開発、治療法の確立を目指すものである。アスペルギルス慢性感染マウスモデルの確立前年度までに、COPDのみを作成するモデルでの確立が困難であることが判明したため、アスペルギルスをバイオフィルム状に付着させたカテーテルを経気道的に挿入し、免疫不全を加える方法により感染モデルの作成を試みている。免疫抑制剤の投与法を静脈注射から経口連日投与に変更することで、アスペルギルスが気管内に留まる期間が1週間程度であったものが約4週間に延長し、さらに臨床的に類似したモデルに近づきつつある。2.アスペルギルス感染マウスモデルにおける治療実験慢性モデル作成と平行して、侵襲性肺アスペルギルスマウスモデル(免疫抑制剤使用)にて、抗真菌薬の経気道的投与という新しい治療法について検討している。抗真菌薬の効果を見やすくするために、1週間程度は生存が可能なモデルに変更した上で、抗真菌薬のエアロゾル吸入をチャンバー内で行っている。micafhnginの経気道投与により、マウスの生存率が延長する結果を得られているが、再現性を検討する必要がある。アスペルギルス慢性感染マウスモデルの確立前々年度までに、COPDのみを作成するモデルでの確立が困難であることが判明したため、アスペルギルスをバイオフィルム状に付着させたカテーテルを経気道的に挿入し、免疫不全を加える方法により感染モデルの作成を試みている。一方で、より安定した慢性モデルとするために、カテーテル牽留置せず、菌糸をやや伸張させた状態のアスペルギルスを感染させるモデルの開発を行った。カテーテル留置例に比較すると、気管支内における菌の定着が増加し、より容易に真菌球を作成することが可能となった。さらに、再現性、安定化を図るために改良を行っている。2.アスペルギルス感染マウスモデルにおける治療実験前年度までに、慢性モデル作成と平行して、侵襲性肺アスペルギルスマウスモデル(免疫抑制剤使用)にて、抗真菌薬の経気道的投与という新しい治療法について検討している。micafunginの経気道投与により、マウスの生存率が延長する結果を得られているが、再現性が得にくい不安定な結果となっており、条件の微調整を行っている。
ホウ素クラスター-遷移金属結合の化学

イコサヘドラル型構造のホウ素クラスターであるオルトーカルボラン骨格内の炭素原子が通常の炭素とは異なる特殊環境下であることを利用して,新規な化学反応の開発を目指した。まず,主に炭素-炭素結合生成反応の開発を目指して,遷移金属触媒を利用した化学反応を検討した。これまでにパラジウム触媒を用いた炭素-炭素結合生成反応に成功しているので,こういったパラジウム,ロジウム,ルテニウム錯体等のd軌道電子の占有率が高い遷移金属触媒により,オルトーカルボラン骨格内の炭素-水素結合を活性化させ,反sp^2,sp炭素との結合生成反応を行ったが目的の反応は進行しなかった。これはオルトーカルボラン誘導体がクラスター内の炭素-水素結合の活性化によりホウ素-水素結合の活性化が優先するためと考えると説明できる。そのため目的の反応を主反応にするにはさらなる検討が必要と考えた。そこで炭素-水素結合を炭素-ケイ素結合に置き換えて反応を行ったが反応性はほとんど変化しなかった。次に,炭素-水素結合を炭素-臭素結合に置き換えた化合物の反応を検討した。多くの電子豊富な反応剤は同分子内あるいは別分子内のホウ素-水素結合を活性化し,これによる炭素-臭素結合の還元反応が進行した。これに対し1級アミンではオルトーカルボラン骨格がニド型クラスターへ化学変化するという異なる結果が得られた。これは1級アミンの場合,ホウ素-水素結合の活性化でなく,クラスター内の炭素-ホウ素結合の活性化に関与したと考えると説明できる。従来,オルトーカルボランを高水溶性のニド型クラスターへ変換するには高温と高塩基性条件が必要とされたが,臭素化誘導体は短時間・室温でこの反応を行える。
マルチメディア・オン・デマンドによる医学情報処理技術の統合化に関する研究

平成7年度には研究計画により、マルチメディアデータベース用ファイルサーバーシステムを構築し、大容量の診療ならびに医学教育用動画像の蓄積用のデータベースとしてCD-ROM100枚連装式チェンジャーと接続し連携した。さらに学内にすでに整備されているATM-LAN環境とこのシステムのネットワーク化を行い、学内のネットワーク環境下でのシステム利用を可能とした。これを受けて平成8年度の研究計画では、診療ならびに医学教材用の動画像のアナログデータからデジタルデータへの変換をシステム化し、また医学教材としての内容を充実するために編集のためのソフトの充実を図り、ノンリニアデジタル編集システムとの連携を図った。また、医学教育用の動画像の表示・検索システムの構築を行い、WWW(World Wide Web)のWEBを利用したHTML(Hyper Text Markup Language)化による全文検索システムを完成させた。具体的には、パーキンソン病を例にマルチメディア医学電子教科書を作成し、症状の動画像を含むマルチメディア医療情報をデジタル化し、ネットワーク化でオン・デマンド(データ要求時に即時にデータを配送する方式)に利用できる環境を構築した。これらのシステム化により、すでに整備されている高速なネットワーク環境を活用するとともに、マルチメデイアである医療情報とくに動画像を含めた大容量の医療情報をオン・デマンドに、蓄積・検索・伝送できる統合化したマルチメディア医療情報システムを構築し、実用的に活用できることを実証した。平成8年度研究計画として、平成8年度に整備された学内ネットワークATM-LANにファイルサーバー(データ蓄積用)と情報処理用コンピュータを接続し、既存の鹿児島大学総合病院情報システム(以下、THINK)に蓄積されたデータをftpを利用してデータの抽出及びデータベースとして再構築を行った。また、マルチメディア医療情報の登録を開始し、オン・デマンド方式(データ要求時に即時にデータを配送する方式)のデータ転送システムの構築と高次データベースの情報加工手順の開発研究を行った。具体的には以下の手順で研究を行った。1.マルチメディアデータベース用のファイルサーバの導入を行った。2.LANにTHINKを接続し、データの抽出とデータベース登録手順の開発を行った。3.マルチメディア医療情報のデータベース登録開始とオン・デマンド配送の研究開発を行った。4.データベース参照用端末ソフトウェアの開発を行った。5.高機能画像・データ処理用ワークステーションの導入を行った。6.構築したデータベースからのデータ抽出手順の開発を行った。マルチメディア医療情報データはWWW(World Wide Web)サーバでオン・デマンドサービスを行うため、動画像はmpeg形式で、静止画像はjpegで、テキスト文字はhtml形式で保存し、登録を行った。現在は、この蓄積された情報をオン・デマンドで、かつ容易に検索参照出来るような情報検索システムの改良を進めている。初年度の平成8年度研究計画により、マルチメディアデータベース用ファイルサーバーシステムを構築し、大容量の診療ならびに医学教育用動画像の蓄積データベースとして連装式のCD-Rチェンジャーと接続し連携した。さらに学内にすでに整備されているATM-LAN環境とこのシステムのネットワーク接続を行い、学内のネットワーク環境下でのシステム利用を可能とした。これを受けて平成9年度の研究計画では、診療ならびに医学教材用の動画像のアナログデータからデジタルデータへ変換し、また教材としての内容を充実するための編集・加工のためのソフトの充実を図り、ノンリニアデジタル編集システムとの連携を図った。また、医学教材用の動画像検索システムの構築を行い、WWWのWEBを利用したHTML化による検索システムを完成させた。これらのシステム化により当初の研究目的・計画であった、すでに整備されている高速なネットワーク環境を活用し、マルチメディアである医療情報とくに動画像を含めた大容量の医療情報をオン・デマンドに(データ要求時に即時にデータを配送する方式)、蓄積・検索・伝送できる統合化した医療情報システムを構築し、実用的に活用できることを実証した。本研究により、今後の電子カルテシステム構築のためのマルチメディア医療データベースの基礎的研究が実施でき、さらに高速ネットワーク環境下での実際的運用とその効率性が確認された。
土壌有機化合物を環境指標とした土壌環境変化の追跡

各種泥炭土及び泥炭地植物を試料とし、フェノール性化合物、脂肪酸、ステロール、中性糖組成の環境指標としての役割を検討した。本年度は、ステロールおよび中性糖組成を中心に研究した。泥炭土から検出されたステロールはβ-シトステロール、カンペステロール、スティグマステロール等の植物由来のものがほとんどを占めた。富栄養的な環境の下で生成した生花苗低位泥炭土では、微量のコレステロールが検出された。ミズゴケのステロール含量は非常に少なく、これを反映して、ミズゴケを主要な構成植物とする高位泥炭層のステロール含量は低かった。しかし、草本を主体とする高位泥炭層のステロール含量は高く、以下、中間泥炭、低位泥炭の順に減少した。泥炭のステロール中最も多く含まれたのは、β-シトステロールであった。しかし、泥炭構成植物中では比較的割合の低かったスティグマステロールは、泥炭中では割合が増加し、特に、低位泥炭層中でその割合が高くなった。構成植物の糖組成は、草本および木本植物では、一般にキシロースの割合が最も高く、次いでグルコース、アラビノース、ガラクトース、マンノースの順に多く含まれた。ミズゴケおよびヤマドリゼンマイでは、グルコースに次いで、ガラクトース、マンノース等が多く含まれた。従って、泥炭土においては、マンノースおよびガラクトースを土壌微生物量の指標の一因子として用いることは因難である。泥炭土の糖含量は高位泥炭、中間泥炭、低位泥炭の順に減少する傾向にあった。各断面とも、最表層はグルコースの割合が非常に高かったが、下層に向かって減少する傾向が認められた。他方、キシロースやアラビノースを主体とする本来のヘミセルロース成分は、年代の経過した下層の泥炭層ほど増加した。さらに、量的には少なかったが、泥炭土中のセルロース型糖の糖組成も、構成植物の種類と良い対応関係を示した。北海道を始め日本各地に分布する泥炭層は、最終氷期以降の気候変化、植生変化、火山活動および地形変化を記録して残している。本研究ではこの泥炭層に刻み込まれた歴史を解明するため、嫌気的条件下で微生物分解を受け難い、リグニン由来のフェノール性化合物組成および脂質組成の分析を行なった。実験には北海道各地の主要泥炭地から採取した4泥炭断面の各層位から得た42試料と、各部位に分けた構成植物24試料を供試し、酸化銅アルカリ分解によって生成するフェノール性化合物およびクロロホルム-メタノールで抽出される脂質画分をメタノリシスして得られる脂肪酸メチルエステルをガスクロにより定量した。ヨシ、ヌマガヤ、ササ等のイネ科植物からは、多量のケイ皮化合物およびシリンジル化合物が生成した。ホロムイスゲ、ワタスゲ、フトイ等のカヤツリグサ科の植物はイネ科植物よりもケイ皮化合物生成量が少なかった。ツルコケモモ、エゾイソツツジ、ヤチヤナギ等の木本類被子植物からのケイ皮化合物生成量はさらに少なかった。ミズゴケからは主としてP-ヒドロキシフェニル化合物とバニリンのみが生成し、シリンジル化合物およびケイ皮化合物は生成しなかった。脂肪酸組成も構成植物ごとに著しい特徴を示した。ヨシからはアラキジン酸が、ヌマガヤからはステアリン酸が、ミズゴケからはパルミチン酸およびオレイン酸を始めとする不飽和脂肪酸が、他の植物と比較して著しく多く生成した。

泥炭土壌からのフェノール性化合物および脂肪酸類の生成量は構成植物からの生成量に匹敵するほど高く、これらの化合物の泥炭中での安定性を示した。構成植物におけるこれらの化合物の組成の特徴もかなり泥炭中に残っており、泥炭土の堆積過程や植生変遷の解明に有用であった。堆積様式の異なる4種の泥炭土断面(42試料)および泥炭地植物(24点)を用い、土壌中で安定なリグニン成分と脂質成分、さらに糖組成を環境指標とし、環境と土壌の相互作用を明かにした。フェノール性化合物の収量は高位泥炭層で最も高く、以下、中間泥炭、低位泥炭の順に減少した。さらに、個々のフェノール性化合物の収量から計算された各種の指標は、泥炭断面中における、草本植物、ミズゴケ、木本植物の変遷を示す良い指標となった。泥炭地の植物はそれぞれ特徴ある脂肪酸組成を示した。ヨシにはアラキジン酸(C20)が多く含まれ、ヨシを主要な構成植物とする低位泥炭の良い指標となった。高位泥炭層ではパルミチン酸の比率が高かった。炭素数16以下の飽和脂肪酸や、炭素数18の不飽和脂肪酸は比較的不安定で、下層の泥炭層ほど減少したが、ワックスの成分として重要な、炭素数20以上の長鎖脂肪酸の割合は増大した。泥炭土から検出されたステロールはβ-シトステロール、カンペステロール、スティグマステロール等の植物由来のものがほとんどを占めた。富栄養的な環境の下で生成した泥炭土では、微量のコレステロールも検出された。草本を主体とする高位泥炭層のステロール含量は高く、以下、中間泥炭、低位泥炭の順に減少した。また、スティグマステロールは、特に低位泥炭層中でその割合が高くなった。泥炭土の糖組成には、構成植物の糖組成が良く反映された。各断面とも、最表層はグルコースの割合が非常に高かったが、下層に向かって減少する傾向が認められた。他方、本来のヘミセルロース成分は、下層の泥炭層ほど増加した。4種類の有機物組成は、以上のように、泥炭の構成植物、堆積様式、堆積環境と良い対応を示した。
ストレス負荷を模した視床下部電気刺激による延髄交感神経中枢の興奮遷延機構の解明

高血圧症は心血管疾患の最大のリスク因子であり、本態性高血圧症の発症メカニズムを明らかにすることは急務である。近年、急性ストレスに対する循環反応の回復が遅い人ほど将来的に高血圧を発症しやすいことが報告されたが、そのメカニズムは明らかでない。本研究では、『ストレス刺激後の遷延性交感神経活動亢進にアストロサイトが重要な役割を担っている』との仮説を立て、その妥当性を実験により検証する。