hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
超臨界流体中に噴射した燃料の混合気形成特性に関する研究

また噴射開始後の時間を大きくとり噴霧内の液相燃料が完全に蒸発した状態で求めた噴霧内の全蒸気質量と噴射量を比較して,LAS法の解析精度が十分であることを確認した.来年度は,噴霧を自着火燃焼させた場合の燃焼・排気特性を測定し,噴霧の混合気特性との関連を考察する予定である.定容容器内の超臨界雰囲気(雰囲気温度,圧力が燃料の臨界圧力,温度を越えた高温,高圧の状態)中に液体燃料を噴射した場合の,噴霧内の混合気形成過程を測定するため,2波長レーザ吸収散乱(LAS:Laser Absorption Scattering)法を採用し,噴霧中の液相の影画像(波長532nm)と液相+蒸気相の影画像(波長266nm)を撮影した.これらの影画像を解析して噴霧特性,混合気特性を求めた.超臨界雰囲気中への液体燃料の噴射,混合気形成が行われる例としてディーゼル機関をとりあげ,ディーゼル機関用の噴射システムと機関燃焼室内の燃料噴射時期の雰囲気温度,圧力の条件を採用した.またLAS法の試験燃料として,ディーゼル燃料である軽油と密度,動粘度,沸点などの物性値が近いジメチルナフタレンを使用した.液体燃料の微粒化過程さらには混合気形成過程に影響を及ぼすパラメータとして,噴射ノズルの噴孔径,噴射圧力を変化させるとともに,従来型の単段噴射と噴射段数が2段のスプリット噴射を比較した.混合気特性におよぼすこれらパラメータの影響をまとめると以下のようである.噴孔径を小さくすると,ザウタ平均粒径が小さくなるため燃料の蒸発が促進されることと,雰囲気導入質量が少なくなるため,蒸気相当量比が高くなる.噴射圧力を高くするとザウタ平均粒径が小さくなるため燃料の蒸発が促進されるが,雰囲気導入質量が大きくなるため,結果として蒸気相当量比が,やや低くなる.スプリット噴射を単段噴射と比較すると,ザウタ平均粒径は2段目噴射終了時までは小さく,2段目噴射終了後に大きくなる.雰囲気導入質量はスプリット噴射の方が1段目噴射終了時に大きく,その後2段目噴射時まで小さく,2段目噴射終了後,再び大きくなる.それらの結果として,2段目噴射終了時の蒸気相当量比はスプリット噴射の方が高くなる.
梗塞巣への細胞浸潤を促進して脳梗塞を治す

ラット中大脳動脈一過性閉塞による脳梗塞モデルの梗塞中心部には、骨髄由来のマクロファージが集積し、多くはマクロファージマーカーIba1とNG2コンドロイチン硫酸プロテオグリカン(NG2)を発現するBINCs (Brain Iba1+/NG2+ Cells)であり、HGFやPDGF等の神経保護因子を分泌して梗塞による組織障害を改善する。我々は、このマクロファージの集積を促進し、神経保護効果を強めることが脳梗塞の予後改善に有効であると考え、顆粒球・単球前駆細胞を特異的に刺激するGM-CSFと造血幹細胞の増殖・分化や活性化など幅広い作用を示すIL-3を混合投与する実験を行ってきた。今回、その治療効果に加え、遺伝子発現変化やフローサイトメトリーを用いた梗塞巣集積細胞の分析を行った。ラット脳梗塞モデルに対して、IL-3とGM-CSF(サイトカイン群)を虚血負荷翌日より5日間皮下注射し、その治療効果の解析とともに、梗塞巣集積細胞を分散しフローサイトメトリーにより細胞種、細胞数の計測、mRNA発現を分析した。その結果、サイトカイン投与群はMRIで計測される梗塞巣の容積を減少させ、水迷路試験により測定される学習行動、運動能力などの機能的改善がみられた。梗塞組織では、NG2 mRNA発現が増加し、起炎症性の性質が強い脳マクロファージマーカーであるCD200 mRNA発現は減少していた。脳梗塞巣集積細胞では、マクロファージの集積数の増加と顆粒球の減少が観察された。また、サイトカイン投与では、梗塞辺縁部における神経細胞の抗アポトーシス蛋白であるBcl-xLの発現が有意に上昇していた。IL-3とGM-CSFは、脳梗塞後骨の長期予後を大きく改善させた。サイトカイン投与によって、抗アポトーシス蛋白であるBcl-xLの神経細胞での発現が上昇し、マイクログリアの起炎症性メディエーターの発現が低下していた。サイトカイン(IL-3とGM-CSF)投与による梗塞巣への浸潤細胞を増加させる治療の結果、脳梗範囲の縮小および高次脳機能と行動実験での改善効果が得られている。また、その機序解明に関する実験結果も得られており、上記概要の内容で論文作成中である。IL-3/GM-CSFの投与による脳梗塞組織が改善するメカニズムとして、神経細胞のBcl-xLの発現が上昇したことにより、アポトーシスを起こしていない神経細胞の貪食が抑制されている可能性が考えられた。通常のeat-me signalと違い、ATP産生が維持され、マイクログリアの貪食・起炎症作用が抑制されていると考えられた。今後このメカニズムの解明を進めていく予定である。我々は、ラット梗塞脳には骨髄由来の細胞で多分化能をもち、神経保護的に働くマイクログリア(Iba1+/NG2+細胞)が浸潤することを明らかにした。ヒト脳梗塞組織にも類似の細胞が存在するが、ラットに比べて集積する細胞数が少なく、予後不良に関係していると考えられた。そこで、ラット局所脳虚血モデルに、骨髄からの単球系細胞動員の促進と神経細胞保護効果を併せた治療法として、インターロイキン3 (IL-3:造血幹細胞の増殖・分化・活性化を調節)と顆粒球/マクロファージ-コロニー刺激因子(GM-CSF:起炎症サイトカインとしてマクロファージに特異的に作用)の混合皮下注射を行い、その効果を組織学的、機能的両面より確認することを計画した。そして、その機序を明らかにするために、浸潤細胞の数や局在、多分化能の有無、ならびに虚血巣での様々な起炎症性メディエータ、神経栄養因子、アポトーシス関連因子の発現を経時的に観察するとともに、骨髄を抑制した状況下での効果を確認することにした。そして当該年度は、ラット局所脳虚血モデルを用いて、IL-3とGM-CSFの混合皮下注射の治療効果を組織学的、機能的両面より検討した。その結果、MRIでの脳梗塞巣容積を減少させ、脳組織欠損の体積も縮小させ、水迷路試験での学習行動、運動能力などの機能改善もみられた。そして、real time PCR法ではマクロファージマーカーのNG2の発現が上昇し、免疫組織学的所見やFACSでは梗塞内のマクロファージが増加していた。また、CD86などのM1マーカーの発現は有意に低下していた。また、脳梗塞辺縁部の活性化マイクログリアのTNF-α、IL1β、iNOSなどの起炎症性マーカーの発現が低下していた。つまり、IL-3とGM-CSFの投与により、虚血脳へのマイクログリア浸潤が促進され、脳梗塞範囲が縮小し、機能的にも改善効果が確認された。当該年度(平成29年度)は、ラット中大脳動脈梗塞モデルを用い、IL-3とGMーCSFの混合皮下注射による脳梗塞巣の縮小効果および神経機能の改善効果を確認した。さらに、その効果発現の機序の一部を明らかにした。具体的には、ラットに中大脳動脈領域の脳梗塞を作製し、IL-3単独、GM-CSF単独、IL-3とGMーCSFの混合皮下注射群、および偽薬(生食水)皮下注射群に分けた。なお、サイトカインないし生食水は虚血負荷直後(血流再開直後)より、1日1回5日間の皮下注射をした。各群のラットの脳梗塞範囲は、MRIにてT2強調像で経時的に1ヶ月後まで観察した。その結果、梗塞範囲はIL-3とGM-CSFの混合皮下注射群で最小であった。

また、虚血負荷後2および4週目に、各群のラットに対して、運動機能試験(ロータロッドテスト)や認知能試験(モリス水迷路試験)を行なったが、IL-3とGM-CSFの混合皮下注射群で最も良好であった。そして、MRI検査と神経機能評価の終了後、各群のラット脳を摘出し、脳梗塞範囲、大脳半球面積左右比、視床面積左右比を組織学的に評価したが、IL-3とGM-CSFの混合皮下注射群で梗塞範囲は小さく、大脳半球および視床面積の左右比は少なかった。そして、治療効果の機序を検討した結果、real time PCR法でマクロファージマーカーのNG2の発現が上昇し、免疫組織学的所見やFACSでは梗塞内のマクロファージが増加していた。また、CD86などのM1マーカーの発現は有意に低下していた。また、脳梗塞辺縁部の活性化マイクログリアのTNF-α、IL1β、iNOSなどの起炎症性マーカーの発現は低下していた。つまり、IL-3とGM-CSFの投与により、虚血脳への組織学的、機能的改善効果が確認されたが、機序として虚血脳へのマイクログリア浸潤の促進と、その炎症反応抑制効果が考えられた。ラット中大脳動脈一過性閉塞による脳梗塞モデルの梗塞中心部には、骨髄由来のマクロファージが集積し、多くはマクロファージマーカーIba1とNG2コンドロイチン硫酸プロテオグリカン(NG2)を発現するBINCs (Brain Iba1+/NG2+ Cells)であり、HGFやPDGF等の神経保護因子を分泌して梗塞による組織障害を改善する。我々は、このマクロファージの集積を促進し、神経保護効果を強めることが脳梗塞の予後改善に有効であると考え、顆粒球・単球前駆細胞を特異的に刺激するGM-CSFと造血幹細胞の増殖・分化や活性化など幅広い作用を示すIL-3を混合投与する実験を行ってきた。今回、その治療効果に加え、遺伝子発現変化やフローサイトメトリーを用いた梗塞巣集積細胞の分析を行った。ラット脳梗塞モデルに対して、IL-3とGM-CSF(サイトカイン群)を虚血負荷翌日より5日間皮下注射し、その治療効果の解析とともに、梗塞巣集積細胞を分散しフローサイトメトリーにより細胞種、細胞数の計測、mRNA発現を分析した。その結果、サイトカイン投与群はMRIで計測される梗塞巣の容積を減少させ、水迷路試験により測定される学習行動、運動能力などの機能的改善がみられた。梗塞組織では、NG2 mRNA発現が増加し、起炎症性の性質が強い脳マクロファージマーカーであるCD200 mRNA発現は減少していた。脳梗塞巣集積細胞では、マクロファージの集積数の増加と顆粒球の減少が観察された。また、サイトカイン投与では、梗塞辺縁部における神経細胞の抗アポトーシス蛋白であるBcl-xLの発現が有意に上昇していた。IL-3とGM-CSFは、脳梗塞後骨の長期予後を大きく改善させた。サイトカイン投与によって、抗アポトーシス蛋白であるBcl-xLの神経細胞での発現が上昇し、マイクログリアの起炎症性メディエーターの発現が低下していた。サイトカイン(IL-3とGM-CSF)投与による梗塞巣への浸潤細胞を増加させる治療の結果、脳梗範囲の縮小および高次脳機能と行動実験での改善効果が得られている。また、その機序解明に関する実験結果も得られており、上記概要の内容で論文作成中である。今後は、IL-3、GM-CSFの脳保護効果の機序を詳細に明らかにする。
対人援助職を対象とした自殺企図手段へのアクセスの制限に向けた支援プログラムの開発

本研究では、わが国の臨床現場において自殺未遂者の再度の自殺を防ぐための自殺手段制限に資する知識やスキル等を明らかにし、自殺未遂者等の自殺リスクのある人を支援する機会のある対人援助職を対象とした支援グプログラムを開発し、その効果を検討することを目的とする。平成30(2018)年度は、自殺未遂者を含む自殺ハイリスク者と接する機会のある対人援助職へのヒアリングを実施し、自殺手段への制限を実施する上で必要とされる知識およびスキル、支援を行う上での障壁および困難点を明らかにすることを目的とした。この目的を遂行するため、具体的に以下の方法を実施した。2対人援助職からのヒアリングの実施:地域において自殺未遂者を含む自殺するリスクのある人への支援経験を有する対人援助職計10名(男性6名、女性4名;平均年齢41.0歳、SD=6.6;救急隊員2名、警察官2名、行政機関の保健師1名、病院ソーシャルワーカー2名、訪問看護師1名、社会福祉協議会ソーシャルワーカー1名)を対象に半構造化面接を実施した。対象者一人ひとりから、自殺ハイリスク者の生活環境において自殺手段を制限するために必要な知識や具体的な方法ついて聴取を行った。ヒアリングから得られた内容をもとに、自殺ハイリスク者支援を行う様々な現場における自殺の手段制限の現状、そして自殺の手段制限を行う上で必要とされる知識とスキル、そして社会資源に関する項目についての情報を収束した。平成30(2018)年度中に予定していた、自殺の手段制限に関する国内外の文献のレビュー、ならびに自殺未遂者等の自殺リスクのある人を地域で支援する対人援助職を対象にヒアリングを実施した。加えて、ヒアリングから得られた内容について、KJ法を用いて、自殺ハイリスク者支援を行う様々な現場における自殺の手段制限の現状、そして自殺の手段制限を行う上で必要とされる知識とスキル、そして社会資源に関する項目のカテゴリ化を行った。以上より、本研究は概ね順調に進展していると判断する。2019年度は、平成30(2018)年度の成果をもとに、自殺再企図予防に向けた効果的な自殺手段制限の実施に資する対人援助職向けの支援プログラムを開発し、その実施可能性を明らかにする。具体的には、以下の方法により研究目的を遂行する。1支援プログラムの作成:1)本研究の連携研究者および研究協力者らと、具体的なプログラム内容および構成を検討し、支援プログラムを作成する。2)支援プログラムで使用する資材および実施マニュアルの詳細を検討し、作成する。3)本研究の研究協力者らと、支援プログラムの効果指標となる尺度項目を選定し、質問票を作成する。2支援プログラムの実施可能性の検討:1)自殺対策ならびに自殺手段制限に造詣のある学識経験者5名より、支援プログラム案についてのヒアリングを行い、その実施可能性を検討する。2)ヒアリングの結果を踏まえ、支援プログラムおよび実施マニュアルならびに評価指標を改定する。2支援プログラムの実施可能性の検討:

1)自殺対策ならびに自殺手段制限に造詣のある学識経験者5名より、支援プログラム案についてのヒアリングを行い、その実施可能性を検討する。2)ヒアリングの結果を踏まえ、支援プログラムおよび実施マニュアルならびに評価指標を改定する。
多店相互作用が可能な不斉空間の構築

(1)ホストーゲスト間のCH-パイ相互作用の解明と不斉誘起の機構レゾルシン環状四量体と極性の高いゲストとの錯形成がゲストーホスト間のCH-パイ相互作用(CH-パイ水素結合)により駆動されること、およびこのような相互作用が不斉誘起をもたらすことを、熱力学パラメーター、H/D同位体効果を含む種々の物理化学的手法により明らかにした。また、この相互作用の本質が誘起双極子相互作用であることも解明した。(2)L-プロリン基を有するレゾルシン環状四量体の不斉NMRシフト試薬としての利用標題の不斉ホスト化合物にキラルなゲストがとこまれると、光学異性体により構造が異なり、これがホストの環電流効果に基づくゲストのNMRシフトの違いとして識別できる。このように、不斉ホストが不斉NMRシフト試薬として利用できることを明らかにした。これは、アミノ酸などの光学純度を決定するための、非常に簡便にして高精度の分析法を提供するものである。(3)多孔質有機結晶のゲストとりこみ能アントラセンのビスレゾルシン誘導体は水素結合ネットワークにより分子状のシートを形成し、生じた空孔には水から極性有機化合物、さらには炭化水素に至る極めて多彩なゲスト分子を、気相、液相、固相の種々の物理状態から化学量論的にとりこむことが明らかになった。
合成ペプチドによる自己免疫応答の制御とエピトープ治療の開発

全身性自己免疫疾患のプロトタイプと考えられる混合性結合組織病(MCTD)における自己免疫機構の解析とエピトープ療法の可能性を求めて、今年度は、1.MCTDの発症要因と考えられるU1 snRNP 70kDポリペプチド(70kD)のT細胞エピトープの確立、2.それを含む合成ペプチドによる免疫調節、及び3.患者リンパ球移植SCIDマウスの確立を目標とした。HLA型特異的結合モチーフを有するペプチドは、抗原特異的免疫応答を修飾する。白人における70kDに対する免疫応答は、HLA-DR2/DR4sharedepitopeに支配される。我々は、既に報告されている70kDのアミノ酸配列より、HLA-DR2/DR4結合モチーフを含む20アミノ酸長のペプチドを4配列決定し、夫々をペプチド合成装置で作成した。対象細胞として、70kD刺激に対して高い増殖反応を示すHLA-DR4陽性白人MCTD患者末梢血より単核球を分離し、70kDで刺激培養することにより株化細胞を得た。この株化細胞を各合成ペプチドで3日間刺激培養し、その増殖反応を検討した。患者株化細胞は、これら合成ペプチドに対し強い増殖反応を示した。この結果は、HLA結合モチーフから推定される合成ペプチドによる、免疫調節作用の可能性を示した。SCIDマウスに、MCTD患者由来末梢血リンパ球を移入することにより、ヒトG型免疫グロブリン産生マウスを樹立した。これらのSCIDマウスが抗70kD抗体を産生し、MCTD様症状の出現や自己抗体の産生が起きるかどうかを検討中である。更に、得られたSCIDマウスに作成した合成ペプチドを投与して、その発症、自己抗体産生能、免疫担当細胞間相互作用、サイトカイン産生能、臨床症状、臨床検査所見、及びその毒性について観察し、エピトープ療法としての応用の可能性を今後も継続して追求して行く予定である。全身性自己免疫疾患のプロトタイプと考えられている混合性結合組織病(MCTD)における自己免疫機構の解析とエピトープ治療法の可能性を求めて、MCTDの発症要因と考えられているU1 snRNP70kDのポリペプチドのT細胞エピトープを確立するために、研究計画当初は70kDポリペプチド特異的T細胞クローンを樹立することを目的とした。T細胞クローニングはこのような目的に広く用いられてきた方法ではあるが、時間、労力および経費がかかるのが難点であった。一方この半年の間に、HLAクラスII分子が結合し得るペプチドの型特異的共通モチーフが次々に明らかになり、T細胞エピトープを直接推定することが可能となってきた。そこで我々は、確立していない日本人MCTD患者のHLA表現型を改めて決定し、相関の最も強いHLAの型特異的結合モチーフを参考に、既に報告されている70kDポリペプチドのアミノ酸配列の中から、T細胞エピトープの推定を試みた。その結果、日本人MCTD患者ではHLA-DR9の有意の増加がみられた(患者群63.6%、健康人28.2%、p<0.01)。HLA-DR9は日本人に頻度の高い表現型であり、現在迄のところ型特異的モチーフは明らかになっていない。これまでに研究代表者は、白人患者集団においてHLA-DR2とHLA-DR4とによって形成されるsharedepitopeとMCTD患者との相関を報告してきた。そこでこのshared epitopeに結合し得る4個のペプチドを決定し、F-MOS法を用いて合成した。現在70kDポリペプチドに高い増殖反応性を示すヒト由来リンパ球の、これらペプチドに対する免疫応答を検討中である。

全身性自己免疫疾患のプロトタイプと考えられる混合性結合組織病(MCTD)における自己免疫機構の解析とエピトープ治療の可能性を求めて、今年度は1.MCTDの発症要因と考えられるU1snRNP70kDポリペプチド(70kD)のT細胞エピトープの確立、2.それを含む合成ペプチドによる免疫調節、及び3.患者リンパ球移植SCIDマウスの確立を目標とした。HLA型特異的結合モチーフを有するペプチドは、抗原特異的免疫応答を修飾する。白人における70kDに対する免疫応答は、HLA-DA2/DR4 shared epitopeに支配される。我々は、既に報告されている70kDのアミノ酸配列より、HLA-DR2/DR4結合モチーフを含む20アミノ酸長のペプチドを4配列決定し、夫々をペプチド合成装置で作成した。対象細胞として、70kD刺激に対して高い増殖反応を示すHLA-DR4陽性白人MCTD患者末梢血より単核球を分離し、70kDで刺激培養することにより株化細胞を得た。この株化細胞を各合成ペプチドで3日間刺激培養し、その増殖反応を検討した。患者株化細胞は、これら合成ペプチドに対し強い増殖反応を示した。この結果は、HLA結合モチーフから推定される合成ペプチドによる、免疫調節作用の可能性を示した。SCIDマウスに、MCTD患者由来末梢血リンパ球を移入することにより、ヒトG型免疫グロブリン産生マウスを樹立した。これらのSCIDマウスが抗70kD抗体を産生し、MCTD様症状の出現や自己抗体の産生が起きるかどうかを検討中である。更に、得られたSCIDマウスに作成した合成ペプチドを投与して、その発症、自己抗体産生能、免疫担当細胞間相互作用、サイトカイン産生能、臨床症状、臨床検査所見、及びその毒性について観察し、エピトープ療法としての応用の可能性を今後も継続して追求して行く予定である。
数学構造とアルゴリズム

数学構造として、いくつかの代数系についてその構造を考察し、語の問題などのアルゴリズム問題について調べた。特に可換な逆半群の逆半群のクラスにおける融合積に関する語の問題について考察した。また、ある種の恒等式を満たす完全正則半群の代数構造を明確にした。特に完全単純半群の場合におけるRees行列半群に表現を決定した。このことから恒等式をみたす完全正則半群のvarietyについて知見を得た。そして、群論におけるKrull-Schmidt定理に相当する結果をorthocryptogroupに対して得た。また、立方体表面におけるラテン方陣のようなデザインを考察し、それを数独パズルに応用し、解法プログラム及び問題作成プログラムを構成した。群の融合積は、自然な仮定の下で、融合積の語の問題は可解となる。一方で、半群のクラスにおいては、有限半群の融合積ですら、語の問題が可解であるとは限らないことが知られている。したがって、表示に関するアルゴリズム問題に関して、群と半群ではまったく様相が異なる。応募者は、一般には逆半群の融合積の語の問題は可解であるとは限らないと予想しており、H20年度には逆半群の融合積の語の問題を否定的に解く研究を実施した。これを解決するため、Boone-Novikovによる語の問題が非可解な有限表示群の構成法を利用して、逆半群の融合積の語の問題が非可解になるものを構成しようと試みたが、当初考えていなかったことがいくつかあり、研究は計画通りに進まなかった。しかし、この研究を実施したことにより、以前に知られていなかった知見を得ることができた。Boone-Novikov群を利用して、融合積を構成した場合に、逆半群のクラスでは語の問題が可解になるが、一方で、Clifford半群という逆半群よりも小さいクラスにおいては非可解になりそうだということが分かった。このことから、Clifford半群に関する融合積の語の問題を否定的に解決できると予想される。その証明方法はグラフを利用した幾何学的または組み合わせ論的な手法であるが、Clifford半群の融合積だけでなくHNN拡大に関する語の問題についても同様の手法が適用可能であると考えられる。逆半群のHNN拡大の語の問題については、群論におけるBritton補題の一般化が必要であると予想され、その予備的な研究を行い、京都大学数理解析研究所において研究発表を行った。H21年度には、Clifford半群の融合積とHNN拡大の語の問題を否定的に解き、論文を完成させたい。Clifford半群という逆半群よりも小さいクラスにおいては非可解になると予想して証明を試みているが、簡単ではない。また可換なClifford半群に関する融合積の語の問題については可解になることが分かった。可換の場合と、非可換の場合で状況がまったく異なる。そこで、可換なClifford半群に関する融合積の語の問題を肯定的に解決することを目指した。特に、可換なClifford半群の融合積のSchutzenbergerグラフの性質を調査した。Schutzenbergerグラフの性質が分かれば、それを利用したアルゴリズムを十分に理解でき、目指している問題を攻略できる。同時に、Clifford半群の一般化である完全正則半群についても、Clifford半群と似た性質を持つ場合には、融合積の語の問題も可解であることが予想されるため、比較的にClifford半群に近い完全正則半群として恒等式((xy)^<-1>=xx^<-1>y^<-1>x^<-1>yy^<-1>)、を満たす完全正則半群について検討を始めた。完全正則半群は部分群の和となる半群であり、逆半群とともに重要なクラスに位置づけられる。このクラスの半群の構造と表現について考察を行い、完全単純半群分解における各成分のサンドウィッチ行列の構造に特殊な性質があることを確認した。これによりこのクラスの半群の表現が可能になった。現在、この結果を論文として発表するため準備中である。H22年度は、Clifford半群に性質が似ている半群である完全正則半群に関するアルゴリズム問題を考察するため、その構造を研究した。特に恒等式((xy)^<-1>=xx^<-1>y^<-1>x^<-1>yy^<-1>)及びそれに近い恒等式を満たす完全正則半群についてその構造を明らかにした。まず、この恒等式を満たす完全単純半群のRees行列半群表現を完全に決定した。この恒等式を満たすRees行列半群のサンドイッチ行列の各成分は、基礎群の中心に含まれる位数3の元でなければならないことが分かった。

このことから、この恒等式を満たす完全正則半群の完全単純クラスが決定することにより恒等式((xy)^<-1>=xx^<-1>y^<-1>x^<-1>yy^<-1>)及びそれに近い恒等式を満たす完全正則半群に関するvarietyの状況を明確にした。また、normalな部分半群に関する有限性を満足するorthocryptogroupと呼ばれる完全正則半群に関しては、群論におけるKrull-Schmidt定理のように、分解不能な部分半群のつむぎ積に一意的に分解できることを証明し、さらに自明でないnormal部分半群を持たないorthocryptogroupのつむぎ積として定義されるcompletely reducible orthocryptogroupの同値な条件を与えた。一方で、逆半群の融合積の語の問題について研究を進めていたが、まだ解決には至っていない。可換な逆半群(そしてClifford半群)の(逆半群のクラス内での)融合積の語の問題は肯定的に解決できることが分かっているので、これについて厳密な証明を与える研究を続行している。また、数学構造の応用として、立方体表面におけるデザイン構造を考察し、それを数独パズルに応用し、解法プログラム及び問題作成プログラムを構成した。これについて、特許出願を行っている。
自己・非自己識別システムの起源と進化:ゲノム重複の適応免疫系誕生における役割

ヒトやマウスがもつ精巧な自己・非自己識別システムは,長い時間をかけて行われた試行錯誤の結果,形成されたものであり,言うまでもなく「進化」の所産である.したがって,システムの全貌を総合的に理解するためには,ヒトやマウスのみを研究の対象としていたのでは不十分である.そこで,本研究では,ヒトから魚におよぶ脊椎動物を研究の対象として,自己・非自己識別システムの構造・機能,由来を探ることを目的とした.研究代表者は,プロテアソーム遺伝子群を解析することにより,主要組織適合遺伝子複合体(MHC)領域が大規模な染色体重複によって形成されたものであることをあきらかにした.MHC領域をまきこんだ染色体重複は今から4億年以上も前に,有顎脊椎動物の共通祖先に起こったものと想定され,ゲノム重複の一環として起こった可能性が強く示唆された.分担者の一人であるFlajnikはアフリカツメガエルMHCのゲノム構造の解析を推進するとともに,軟骨魚類で同定されたNAR遺伝子の多様性形成機構に関し新知見を得た.Du Pasquierは胸腺皮質リンパ球に特異的に発現される免疫グロブリン超遺伝子族CTXに関する研究を精力的に推進し,本超遺伝子族に属する多数の新規遺伝子をヒトにおいて同定した.また,同じく分担者の一人であるKaufmanはニワトリMHCの全塩基配列を決定し,ニワトリのMHCにはプロテアソーム遺伝子が存在しないこと,NK receptor様のC-typeレクチン遺伝子が存在することなど,多くの興味深い知見を得た.ヒトやマウスがもつ精巧な自己・非自己識別システムは,長い時間をかけて行われた試行錯誤の結果,形成されたものであり,言うまでもなく「進化」の所産である.したがって,システムの全貌を総合的に理解するためには,ヒトやマウスのみを研究の対象としていたのでは不十分である.そこで,本研究では,ヒトから魚におよぶ脊椎動物を研究の対象として,自己・非自己識別システムの構造・機能,由来を探ることを目的とした.研究代表者は,プロテアソーム遺伝子群を解析することにより,主要組織適合遺伝子複合体(MHC)領域が大規模な染色体重複によって形成されたものであることをあきらかにした.MHC領域をまきこんだ染色体重複は今から4億年以上も前に,有顎脊椎動物の共通祖先に起こったものと想定され,ゲノム重複の一環として起こった可能性が強く示唆された.分担者の一人であるFlajnikはアフリカツメガエルMHCのゲノム構造の解析を推進するとともに,軟骨魚類で同定されたNAR遺伝子の多様性形成機構に関し新知見を得た.Du Pasquierは胸腺皮質リンパ球に特異的に発現される免疫グロブリン超遺伝子族CTXに関する研究を精力的に推進し,本超遺伝子族に属する多数の新規遺伝子をヒトにおいて同定した.また,同じく分担者の一人であるKaufmanはニワトリMHCの全塩基配列を決定し,ニワトリのMHCにはプロテアソーム遺伝子が存在しないこと,NK receptor様のC-typeレクチン遺伝子が存在することなど,多くの興味深い知見を得た.ヒトやマウスがもつ精巧な自己・非自己識別システムは、長い時間をかけて行われた試行錯誤の結果、形成されたものであり、言うまでもなく「進化」の所産である。したがってシステムの全貌を総合的に理解するためには、ヒトやマウスのみを研究の対象としていたのでは不十分である。そこで、本研究計画では、ヒトから魚におよぶ脊椎動物を研究の対象として、自己・非自己識別システムの構造、機能、由来を探究することを目的とした.得られた成果の概要を以下に記す.1)研究代表者は、主要組織適合遺伝子複合体MHC領域が有顎脊椎動物の共通祖先に起こった3)研究分担者であるL.Du Pasquierは,アフリカツメガエルの胸腺皮質リンパ球に特異的に発現される免疫グロブリン超遺伝子族分子CTXの構造・機能・起源を解析した(Eur.J.Immunol.28:4094,1998).4)研究分担者であるJ.Kaufmanは,ニワトリMHCのB-F/B-L領域の全塩基配列約93kbを決定した(Immunol.Rev.167:in press).その結果,本領域にはIFN-γ誘導性のプロテアソーム・サブユニット遺伝子であるLMP7,LMP2が存在しないことが明らかになった.ヒトやマウスがもつ精巧な自己・非自己識別システムは,長い時間をかけて行われた試行錯誤の結果,形成されたものであり,言うまでもなく「進化」の所産である.したがって,システムの全貌を総合的に理解するためには,ヒトやマウスのみを研究の対象としていたのでは不十分である.そこで,本研究では,ヒトから魚におよぶ脊椎動物を研究の対象として,自己・非自己識別システムの構造,機能,由来を探ることを目的とした.研究代表者は,プロテアソーム遺伝子群を解析することにより,主要組織適合遺伝子複合体(MHC)領域が大規模な染色体重複によって形成されたものであることをあきらかにした.MHC領域をまきこんだ染色体重複は今から4億年以上も前に,有顎脊椎動物の共通祖先に起こったものと想定され,ゲノム重複の一環として起こった可能性か強く示唆された.分担者の一人であるFlajnikはアフリカツメガエルMHCのゲノム構造の解析を推進するとともに,軟骨魚類で同定されたNAR遺伝子の多様性形成機構に関し新知見を得た.Du Pasquierは胸腺皮質リンパ球に特異的に発現される

免疫グロブリン超遺伝子族CTXに関する研究を精力的に推進し,本超遺伝子族に属する多数の新規遺伝子をヒトにおいて同定した.また,同じく分担者の一人であるKaufmanはニワトリMHCの全塩基配列を決定し,ニワトリのMHCにはプロテアソーム遺伝子が存在しないこと,NK receptor様のC-typeレクチン遺伝子が存在することなど,多くの興味深い知見を得た.
共焦点内視鏡による消化管神経叢異常の多元的病因解析体系の開発

消化管神経叢の形態や機能の異常を伴う運動機能性障害は、アカラシアやHirshsprung病、薬物による胃排出障害等、先天性のものも含め原因が多岐に渡り、あらゆる消化管に認められるが、良性疾患であるが故に、病因の十分な組織解剖学的解析が行われていない。本研究では、生体内部で組織学的観察を行うことができる顕微内視鏡技術の一つである、共焦点内視鏡を用い、消化管神経叢の構造解析法を開発する。ブタモデルによる検証実験により、漿膜側からCresyl Violet色素を散布し、CLEで観察することにより、ラダー状に消化管固有筋層内を錯綜する筋間神経叢を視覚化できることが明らかになった。そこで前臨床試験として今回の検討項目である2014年9月から2016年3月までに腸管切除術を受けたHirschsprung病以外の疾患により切除を受けた9症例の正常部腸管標本12検体を、Cresyl Violet色素を切除検体の漿膜面に散布、もしくは漿膜下に局所注射し、漿膜側からのCLE観察によりENSの可視化の可否を評価した.その後, CLEの観察部位の水平断標本を作成し、病理組織所見と対比した.その結果、染色性が良好であったほぼ全ての検体で、過去の検討同様に, ENSは輝度の高いラダー状構造として描出された。その感度は92.3%、特異度は100%であった。同期間中に採取されたHirschsprung病についても解析を行い、同様の筋間神経叢の視認性が確認されたことに加え、神経叢の変性部も視覚化できる可能性が示唆た。本研究成果により、従来の画像診断では視覚化することすら困難であった消化管神経叢を生体内でリアルタイムに視覚化できることが明らかになり、臨床導入が実現できれば数多くの機能性疾患の診断鑑別のみならず、同一個体内の病巣・正常部の変化や、継時的変性も含め解析できるものと期待される。28年度が最終年度であるため、記入しない。神経堤由来の細胞が蛍光を持つGFPマウスモデルを用いたin vivo検討および切除豚臓器モデルを用い、0.1%cresyl violetの漿膜表層への散布および漿膜下層内への注入により、消化管神経叢を共焦点内視鏡により安定して描出するための手技を確立した。特にGFPマウスモデルを用いた検討では、0.1%cresyl violetの漿膜側からの投与により共焦点内視鏡を用いて視覚化される梯子状の構造物が、消化管神経叢の構造と一致することを証明できた。また、本実験を通して、共焦点内視鏡によって観察される消化管神経叢は対象臓器によって密度や神経束、神経節の大きさや細胞数が異なることも明らかになった。前臨床試験として、小児を対象に、ヒト大腸切除標本を用いたex vivo実験も開始した。すでに20症例の解析を終え、本研究で確立された手技が、人体を対象としても応用可能であることを確認した。Hirshsprung病症例の解析では、同一個体内においても正常部と病変部において消化管神経叢の共焦点内視鏡所見に明瞭な違いが見られることが明らかになった。今後、さらなる症例蓄積に加え、他の疾患やコントロール症例との対比により、共焦点内視鏡を用いて消化管神経叢を観察できることの臨床的意義や適応をより明確にする必要はあるが、従来の画像診断や組織学的解析では視覚化することすら困難であった、生体内の消化管神経叢の解剖組織学的情報が、共焦点内視鏡を漿膜側から用いることによって低侵襲かつ高解像度の画像を用いて分析できることが明らかになった。動物実験は豚のin vivo実験および粘膜側からの観察についての検討が予定のスケジュールに達していないが、漿膜側からの観察については、すでに28年度に予定していた前臨床試験の症例数に達した。

同期間中に採取されたHirschsprung病についても解析を行い、同様の筋間神経叢の視認性が確認されたことに加え、神経叢の変性部も視覚化できる可能性が示唆た。本研究成果により、従来の画像診断では視覚化することすら困難であった消化管神経叢を生体内でリアルタイムに視覚化できることが明らかになり、臨床導入が実現できれば数多くの機能性疾患の診断鑑別のみならず、同一個体内の病巣・正常部の変化や、継時的変性も含め解析できるものと期待される。豚モデルを用いた生体内での共焦点内視鏡による消化管神経叢観察の手技的実現性を検討するとともに、ヒト切除標本を用いた前臨床試験のさらなる症例集積を行い、臨床導入へむけて共焦点内視鏡による消化管神経叢観察の臨床的意義と適応を明確にしていく。28年度が最終年度であるため、記入しない。
結合位置の高度制御を可能にする直接的アリール化重縮合法の開発

本研究は、芳香族化合物のC-H結合を直接反応点としてC-C結合へと変換する直接的アリール化反応を活用して、結合位置が高度に制御されたπ共役高分子を合成する手法を開発することを目標とした。芳香族モノマーの特定位置のC-H結合でのクロスカップリング反応を効率よく進行させるために、モノマーの設計と反応条件の選択の2つの観点から、重合反応を精査した。これらの最適化より、架橋反応やホモカップリング反応などの副反応が抑制され、結合位置が高度に制御されたπ共役高分子が得られることを明らかにした。本研究は、直接的アリール化反応が特定位置のCーH結合で効率よく進行するための活性点と反応場の構築を行い、結合位置が高度に制御されたπ共役高分子を合成する重縮合法を確立することを目的とする。まず、指向性メタル化基(もしくは配向基)を組み込んだ芳香族モノマーを設計・合成し、オルトメタル化反応を経由することによって、重縮合反応における結合位置の制御に取り組んだ。その結果、配向基として2-ピリミジニル基を1-位に導入したピロール誘導体をモノマーとして用い、ルテニウム錯体触媒た重合を行うことによって、オルトメタル化反応が進行し、ピロールユニットのα位での直接的アリール化反応が効率よく進行した。構造解析の結果、ピロールのβ位などの望まないCーH結合での副反応が抑制され、結合位置が高度に制御されたπ共役高分子が得られることが明らかとなった。さらに、導入した2-ピリミジニル基は塩基性条件下で加熱することによって効率よく脱離することができ、この配向基の脱離によって主鎖間のねじれが解消され、ポリマー主鎖のπ共役長の伸長が確認された。次に、望まないCーH結合での副反応を抑制する重合反応の構築に取り組んだ。リン配位子無添加の触媒系における重合では、マイルドな反応条件を設定することによりある程度副反応が抑制できることがわかった。また、制御系重合触媒反応の構築では、溶媒の選択や配位子の添加効果が確認されたが、一方で、生成するポリマーの溶解性も大きな因子として働くことが示された。さらに、研究協力者との共同研究において、直接的アリール化反応によって合成したπ共役ポリマーを実際に有機デバイスに実装し、素子特性評価を行った。その結果、ポリマーの純度や分子量がデバイス性能に大きな影響を及ぼすことが実証された。まず、指向性メタル化基(もしくは配向基)を組み込んだ芳香族モノマーの設計による結合位置制御の取り組みにおいて、カップリングパートナーに対する影響を確認した。昨年度は、配向基をピロール誘導体に導入し、Ru錯体触媒を用いた重合を行うことによって、ピロールのβ位のCーH結合での副反応が抑制され、結合位置が高度に制御されたπ共役高分子を合成した。本年度は、この重合におけるカップリングパートナーとしてチオフェン誘導体を用いて、重縮合反応における結合位置の制御に取り組んだ。その結果、この重合では、チオフェンユニットのβ位におけるCーH結合での副反応も抑制することができ、結合位置が高度に制御されたπ共役高分子が得られることがわかった。望まないCーH結合での副反応を抑制する重合反応の構築においては、チオフェン誘導体の置換基の嵩高さと導入位置によって副反応が抑制できることを確認した。これは、置換基の立体障害によって、オルト位のCーH結合での副反応が抑制されるとともに、嵩高い置換基の導入によって主鎖ユニット間のねじれが生じ、CーH部位の反応性が制御できるためと考察した。また、チオフェンに導入する置換基の電子的効果と重合触媒系、特に溶媒との間に相関性があることを見出した。一方、モデル反応による直接的アリール化反応と副反応の経時変化を精査した。その結果、不均化反応によるモノマー同士のホモカップリング体の生成が確認された。この副反応は、触媒濃度を下げることによって不均化反応を抑制することで制御でき、構造の制御されたπ共役高分子の合成に有効であることを明らかにした。本研究は、直接的アリール化反応が特定位置のCーH結合で効率よく進行するための活性点と反応場の構築を行い、結合位置が高度に制御されたπ共役高分子を合成する重縮合法を確立することを目的とした。指向性メタル化基(もしくは配向基)を組み込んだ芳香族モノマーの設計による結合位置制御の取り組みにおいて、カップリングパートナーとなる芳香族モノマーの官能基に注視して重合反応の検討を行った。その結果、カップリングパートナーとして、従来のブロモ基に加えて、クロロ基やカルボキシル基、ビニル基などを官能基とする芳香族モノマーに拡張でき、構造制御されたπ共役高分子が得られることを確認した。望まないCーH結合での副反応を抑制する重合反応の構築においては、昨年度、チオフェンに導入する置換基の電子的効果と重合触媒系、特に溶媒との間に相関性があることを見出したことから、この知見に基づく副反応の制御に取り組んだ。その結果、電子吸引性置換基を有するチオフェン誘導体と電子供与性置換基を有するチオフェン誘導体を対象モノマーとして組み合わせることで、望まないCーH結合でのカップリング反応や同種モノマー同士のホモカップリング反応を抑制できることが明らかとなった。さらに、直接的アリール化反応によって合成したπ共役ポリマーを実際に有機デバイスに実装して素子特性評価を行った。

高純度な高分子半導体を得るための精製方法を確立するとともに、π共役ポリマーの分子量、不純物残存量、末端のハロゲン基の有無などの観点からデバイス特性評価を行った。その結果、末端のハロゲン基がホール・励起子などのトラップサイトとして働くことが確認され、ポリマーの末端処理がデバイス特性の向上に大きく寄与することを明らかにした。本研究は、芳香族化合物のC-H結合を直接反応点としてC-C結合へと変換する直接的アリール化反応を活用して、結合位置が高度に制御されたπ共役高分子を合成する手法を開発することを目標とした。芳香族モノマーの特定位置のC-H結合でのクロスカップリング反応を効率よく進行させるために、モノマーの設計と反応条件の選択の2つの観点から、重合反応を精査した。これらの最適化より、架橋反応やホモカップリング反応などの副反応が抑制され、結合位置が高度に制御されたπ共役高分子が得られることを明らかにした。芳香族モノマーに指向性メタル化基を導入し、オルトメタル化反応を経由して重合を進行させる手法が、対象モノマーだけでなく、カップリングパートナーとなる芳香族モノマーのCーH結合における副反応も抑制できることを明らかにできた点は大きな進展といえる。これによって、指向性メタル化基の導入は、結合位置が高度に制御されたπ共役高分子の合成に効果的であることが明らかとなり、本研究の目的の一つは概ね達成できたと判断される。一方、対象芳香族モノマーの反応性と重合触媒系、特に使用する溶媒との間に相関性が見出せた点は重要な知見と捉えている。対象モノマーとカップリングパートナーとなる芳香族モノマーの電子密度を考慮し、適切な触媒反応条件を選択することによって、指向性メタル化基を導入しなくても結合位置が高度に制御されたπ共役高分子を合成できる重縮合法が確立できる足掛かりが得られたものと判断される。27年度が最終年度であるため、記入しない。高分子化学過去2年の成果に基づき、さらに探索試験研究を進めるとともに、本重縮合反応の制御と拡張を図る。芳香族モノマーの分子設計においては、結合位置制御に適切な置換基の導入と精査を行うとともに、対象モノマーの拡張を図り、指向性メタル化基の導入が、結合位置を高度に制御したπ共役高分子の合成に広く活用できるように検討を進める。一方、制御系重合触媒反応の構築では、重合反応条件とモノマーの選択のポイントを明確する検討を進め、望まないCーH結合への保護基の導入や指向性メタル化基の導入などを行わずに結合位置が高度に制御されたπ共役高分子を合成できる手法を確立する。さらには、高分子半導体として注目度の高い芳香族モノマーをターゲットとした重合を並行して検討することで、この合成手法が、有機電子・光デバイス素材となる高分子半導体材料の開発手段として意義のあることを明らかにする。芳香族モノマーに指向性メタル化基を組み込み、オルトメタル化反応を経由する重合反応を構築することで、結合位置が高度に制御されたπ共役高分子を合成できた点は大きな進展といえる。今後さらにこの重合の適用範囲を拡張する研究を進めることによって、本研究の目的の一つは達成できると判断される。
筋肉のHodgkin-Huxley方程式を用いたミオトニーの温度依存性の解析

筋緊張症(ミオトニー)および周期性四肢麻痺という筋疾患には,寒冷により症状が悪化するタイプと,症状が温度に依存しないタイプがある。このことは,ミオトニア・パラドックスと呼ばれ,何故生じるか説明がついていない。本研究の目的は,温度依存性のある骨格筋細胞膜に関するHodgkin-Huxley方程式(以下でHHM式とする)を用いて,この現像が生じるメカニズムを調べることである。実験的に導出された完全なHHM式は両生類骨格筋のもののみがあるが,本研究により,哺乳動物のチャネルの性質とは違いがあり温度依存性の検討にはふさわしくないことがわかった。そのため,複数の文献の実験データより哺乳動物骨格筋に関するHHM式を構成した。このHHM式において,疾患により変化が知られているClコンダクタンス,Naチャネルの性質等を変化させた場合の分岐現象を,力学系の理論を援用しつつ,数値計算により調べた。その結果,Clコンダクタンスが変化した場合も,Naチャネルに異常がある場合も,異常な振る舞いの起りやすさに温度による大きな変化は見られなかった。分岐図をみると,正常な一回の発火が生じるパラメータ領域,筋緊張に対応する反復発火が生じる(すなわち周期解が存在する)領域,筋麻痺に対応する脱分極電位の安定平衡点に収束が生じる領域が互いに隣接すること,これらのパラメータ領域の境界となる分岐現象がhomoclinic分岐およびdouble cycle分岐であり,三領域が出会う点はinclination-flip分岐点であった。Naチャネルに異常がある場合に低温でミオトニーが生じやすいという臨床的知見と対応する結果が得られなかったのは,想定したチャネルの機能異常のタイプが誤っているか,または,モデルの温度依存性が現実とあっていないためと考えられる。筋緊張症(ミオトニー)および周期性四肢麻痺症という筋疾患には、寒冷により症状が悪化するタイプと、症状が温度に依存しないタイプがある。このことは、ミオトニア・パラドックスと呼ばれ、何故生じるか説明がついていない。本研究の目的は、温度依存性のある骨格筋細胞膜に関するHodgkin-Huxley方程式(以下でHHM式とする)を用いてこの現象が生じるメカニズムを明らかにすることである。本年度は、哺乳動物を扱う前の予備的検討として、式のパラメータが一つのまとまった実験で求められているカエルのHHM式を対象とし、式に現れるパラメータのうち二つまでを組にして変化させたときの分岐現象を、力学系の理論を援用しつつ、数値計算により調べた。まず、従来から扱っている温度22度で、Naチャネル不活性化過程の温度依存性を規定するパラメータVhとリークコンダクタンスgl(それぞれ低温で悪化するタイプ、しないタイプに関連)を変化させたときの分岐現象を調べ、正常な一回の発火が生じるパラメータ領域、筋緊張に対応する反復発火が生じる(すなわち周期解が存在する)領域、筋麻痺に対応する脱分極電位の安定平衡点に収束が生じる領域の範囲と、これらの領域の境界となる分岐現象がhomoclinic分岐およびdouble cycle分岐であることを明らかにした。特に、3領域の三叉点となる分岐点はinclination-flip分岐点と考えられ、この点の近傍で周期倍分岐の連鎖が生じていることがわかり、数理的にも興味深い。また、温度6度の低温でも同じパラメータで分岐図を描いたが、温度依存性について知られている現象と対応する結果は得られなかった。これは、元来、正常な現象が生じるパラメータ範囲の広いカエルのHHM式での現象であるので、来年度以降、哺乳動物のパラメータのHHM式で検討を行う必要が確認された。筋緊張症(ミオトニー)および周期性四肢麻痺という筋疾患には、寒冷により症状が悪化するタイプと、症状が温度に依存しないタイプがある。

本研究の目的は、温度依存性のある骨格筋細胞膜に関するHodgkin-Huxley方程式(以下でHHM式とする)を用いて、この現象が生じるメカニズムを明らかにすることである。本年度は、文献にある実験データから構築した哺乳動物のパラメータをもつHHM式を対象とし、式に現れるパラメータのうち二つまでを組にして変化させたときの分岐現象を、力学系の理論を援用しつつ、数値計算により調べた。具体的には、温度22度で、Naチャネル不活性化過程の電位依存性を規定するパラメータVhとリークコンダクタンスgl(それぞれ低温で悪化するタイプ、しないタイプに関連)を変化させたときの分岐現象を調べた。その結果、正常な一回の発火が生じるパラメータ領域、筋緊張に対応する反復発火が生じる(すなわち周期解が存在する)領域、筋麻痺に対応する脱分極電位の安定平衡点に収束が生じる領域が互いに隣接すること、これらのパラメータ領域の境界となる分岐現象がhomoclinic分岐およびdouble cycle分岐であることを示した。この結果は、カエルのHHM式の場合と同様であった。来年度は、低温での現象を調べ、比較検討する予定である。筋緊張症(ミオトニー)および周期性四肢麻痺という筋疾患には,寒冷により症状が悪化するタイプと,症状が温度に依存しないタイプがある。このことは,ミオトニア・パラドックスと呼ばれ,何故生じるか説明がついていない。本研究の目的は,温度依存性のある骨格筋細胞膜に関するHodgkin-Huxley方程式(以下でHHM式とする)を用いて,この現象が生じるメカニズムを調べることである。本年度は,哺乳し動物のパラメータをもつHHM式を対象に,低温で症状が悪化するタイプがあることが知られているNaチャネルに異常がある場合について,式の振る舞いを詳細に調べた。具体的には,HHM式においてNaチャネル不活性化過程の電位依存性を規定するパラメータVhとリークコンダクタンスgl(それぞれ低温で悪化するタイプ,しないタイプに関連)という二つのパラメータを変化させたときの分岐現象を,力学系の理論を援用しつつ,数値計算により検討した。その結果,Naチャネルに異常がある場合にも,Clチャネルに異常がある場合と同様,異常な振る舞いの起りやすさに温度による大きな変化は見られなかった。分岐図をみると,正常な一回の発火が生じるパラメータ領域,筋緊張に対応する反復発火が生じる(すなわち周期解が存在する)領域,筋麻痺に対応する脱分極電位の安定平衡点に収束が生じる領域が互いに隣接すること,これらのパラメータ領域の境界となる分岐現象がhomoclinic分岐およびdouble cycle分岐であり,三領域が出会う点はinclination-flip分岐点であった。Naチャネルに異常がある場合に低温でミオトニーが生じやすいという臨床的知見と対応する結果が得られなかったのは,想定したチャネルの機能異常のタイプが誤っているか,または,モデルの温度依存性が現実とあっていないためと考えられる。
エンドセリンの動脈硬化発症および進展に果たす病態生理的役割の解明(特に血球系細胞ー血管内皮ー血管平滑筋相互作用の観点から)

動脈硬化の初期病変には単球やTリンパ球など血球由来細胞が集ぞくし、これら血球由来細胞と内皮細胞および血管平滑筋細胞(VSMC)との相互作用が動脈硬化の発症、進展に深く関与していることが予想される。そこで、本研究ではTリンパ球から産生されるインタ-ロイキン2(ILー2)が血管内皮細胞のエンドセリン1(ETー1)産生、およびVSMCの細胞増殖にどのような影響を及ぼすか検討した。ブタ肺動脈由来血管内皮細胞において、培養上清中へのETー1産生は時間依存性に増加したが、1u/mlのILー2はこのETー1分泌を有意に仰制した。さらに、ILー2はETー1mRNAの発現を有意に仰制したことから、ILー2はETー1の産生を転写レベルで仰制することが示唆された。また、Nitric Oxide(NO)合成阻害剤Arg(NO_2)、あるいはsoluble guanylate cyclase inhibitorメチレンブル-はILー2による仰制作用を有意に回復させたことからILー2のETー1産生仰制作用にNOの産生を介したcGMP系が関与していることが示唆された。一方、VSMCにおいてILー2は3u/mlの低濃度において細胞増殖を有意に仰制し、PDGFやEGFの増殖促進作用も有意に仰制した。これに対し、高濃度である300u/mlのILー2はVSMCの細胞増殖を有意に促進させ、PDGFやEGFの作用もそれぞれ相加的および相乗的に増強した。さらに、低濃度のILー2による増殖仰制効果はindomethacinの同時添加により有意に回復した。実際ILー2は増殖を抑制する濃度においてPGI_2の産生を有意に促進させた。また興味深いことにILー2は増殖抑制効果を示す濃度においてプロテオグリカンの合成を著明に促進した。ヘパラン硫酸はVSMCの増殖を抑制することが報告されており、現在どのプロテオグリカン合成が促進されているか検討中である。以上の結果より、動脈硬化の初期巣に多く存在する活性化されたTリンパ球はILー2の産生を介して血管内皮細胞やVSMCの機能に影響を与え動脈硬化の進展に重要な役割を果たしていることが示唆された。