hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ストレス脆弱性の分子機構:PrRPニューロン仮説の検証

本研究の目的は、プロラクチン放出ペプチド(PrRP)ニューロンの異常によりストレス反応の異常をきたすことを証明し、さらに、PrRPがストレス反応を維持する機構を明らかにすることであった。本年度は、まず、ストレス反応における内因性のPrRPの働きを明らかにする目的で、PrRP遺伝子欠損マウスを用いてストレス反応に異常があるかを検討した。PrRP遺伝子欠損動物は、条件恐怖刺激に対するオキシトシンの分泌反応が減弱していた。また、ストレス刺激負荷によるエネルギー消費量上昇反応が、PrRP遺伝子欠損動物では減弱していた。さらに、ストレスに対する摂食抑制反応もPrRP遺伝子欠損動物で減弱していた。一方、条件刺激に対するすくみ行動が促進していた。また、PrRP遺伝子欠損動物に慢性ストレスを負荷すると、野生型の動物に比較して欝様行動が強く観察された。従って、PrRPは急性と慢性のストレス反応に重要な因子であることが示唆された。PrRを脳室内に投与すると不安行動が減弱する。そこで、次に、PrRPの不安行動減弱作用における作用部位を明らかにする目的で、PrRPを分界条床核、視床下部室傍核、視床下部背内側核、扁桃体の脳内各部位に投与する実験を行った。その結果、視床下部背内側核がPrRPの抗不安作用の作用部位の候補であることが示唆された。さらに、PrRPを投与すると視床下部のオキシトシン産生ニューロが活性化されることがわかった。さらに、オキシトシン産生ニューロンの下流を探索する目的で、オキシトシン受容体を発現する細胞の探索を行った。その結果、縫線核のセロトニン産生ニューロンの多くがオキシトシン受容体を発現することを見出した。さらに、オキシトシンの抗不安行動作用がセロトニン受容体アンタゴニストで阻害された。これらのデータは、オキシトシン産生ニューロンの下流にセロトニン産生ニューロンがあるという考えに矛盾しないデータである。ストレス負荷により延髄のPrRPニューロンが活性化される。まず、PrRPの行動における作用を明らかにする目的でPrRPを外来性に投与して行動実験を行った。ラットにPrRPを脳室内投与すると、ラットの不安行動が減弱した。また、PrRPを視床下部の局所に投与することでも、この不安行動の減弱作用が観察された。従って、ストレスでPrRPニューロンが活性化されるが、このPrRPは視床下部に作用して不安行動を修飾している可能性がある。一方、ストレスを負荷すると、PrRPニューロンと共に、視床下部のオキシトシンニューロンが活性化される。また、脳室内にPrRPを投与すると下垂体後葉からのオキシトシン放出が増加する。さらに、ストレス負荷により、オキシトシンニューロンの細胞体がある視床下部視索上核に投射している延髄弧束路核のPrRPニューロンが活性化される。従って、ストレス負荷により延髄のPrRPニューロンが活性化され、その結果、視床下部のオキシトシンニューロンが活性化される可能性が考えられる。そこで、次に、PrRPが視床下部のオキシトシンニューロンに作用するかどうかを検討する目的で、パンチアウトしてきた視床下部視索上核にPrRPを投与した。PrRPを視索上核片に作用させると、視索上核片からのオキシトシン放出が有意に増加した。従って、ストレス負荷により、延髄のPrRPニューロンが活性化され、その結果、視床下部のオキシトシンが活性化され、このオキシトシンが不安行動を修飾しているという可能性が考えられた。
Self-similar fractal 上の拡散過程の研究

1.infinitely ramifiedfractal上のBrownianmotion構成:無限個の障害物が散らばる領域において、反射壁ブラウン運動の転移確率についての上下からの大局的な評価を行った。これの応用として、Sierpinski carpets上の対称かつ非退化な自己相似拡散過程の族を構成した。更にこれらは局所平行移動不変であり、fractalの図形的不変性に応じた不変性を兼ね備えている。ただ、これらの拡散過程は不変測度がfractal measureと違うためBrownian motionと呼ぶのはふさわしくないが、従来とは全く違った明晰なやり方で拡散過程を構成した点が面白いと思う。我々の方法はDirichlet form理論を使うもので、従来はfinitely ramified fractalにしか有効でないと思われていたこの理論がfractalの中の障害物の部分の境界がなめらかな多様体になっている事に注目しその上で普通の微分からできるDirichlet formを考えfractal全体で動く拡散過程を構成するというのがアイデアである。この拡散過程が非退化を言うのに上記の反射壁ブラウン運動の転移確率の評価を用いている。将来この拡散過程の族の極限としてBrownian motionを作る事を期待している。2.nested fractal上のBrownian motionの一意性の証明:finitely ramifiedcell fractalと言うかなり広いfractalのクラスで非退化な自己相似拡散過程が存在するための必要十分条件を求めた。つまりhitting probabilityの方程式という物を考えその解を与えるごとに一つ非退化な自己相似拡散過程が一意に存在する事を示した。最近Sabotがnested fractal上のBrownian motionに関するhitting probabilityの方程式の解の一意性を証明したが、これと我々の結果を合わせるとBrownian motionの一意性がついに示された事になる。1.infinitely ramified fractal上のBrownianmotion構成:無限個の障害物が散らばる領域において、反射壁ブラウン運動の転移確率についての上下からの大局的な評価を行った。
リンパ管新生におけるアンジオポエチンの発現・機能解析とリンパ管誘導システムの開発

本研究では従来の脈管成長因子とは異なる中間型(imp) VEGF-Cを新たに作製し、これを用いてリンパ管新生モデルを確立させた。また、リンパ管の形成に与る成長因子、アンジオポエチン(Ang)-2のリンパ管新生に対する役割を本モデルで明らかにした。さらに、これらの研究成果をもとに高度な生体内リンパ管新生を誘導するimpVEGF-C/Ang-2システムを開発した。本システムは新しいリンパ浮腫治療戦略として期待できる。リンパ管新生におけるアンジオポエチンと関連分子の発現動態と役割を明らかにするために、中間型VEGF-C添加コラーゲングラフトを野生型・Angiopietin-2ノックアウトマウスの皮下に移植したリンパ管新生モデルを作製し、径時的にグラフトを含めた皮膚組織を材料として採取した。各材料より組織試料を作製し、アンジオポエチンとその受容体の発現を組織化学により解析した。中間型VEGF-Cグラフトを移植した野生型マウスの背部皮膚では、グラフトの周囲のリンパ管から芽出、分岐し、グラフト内に伸長するリンパ管新生が誘導された。グラフト周囲からグラフト内に増殖、侵入する間質細胞は主にAngiopoietin-1を、グラフト内へ伸長する新生血管と新生リンパ管はAngiopoietin-2を発現していた。また、新生リンパ管は新生血管とともにAngiopoietin-1,2の受容体であるTie-2を発現していた。これに対して、Angiopoietin-2ノックアウトマウスの背部皮下に移植された中間型VEGF-Cグラフトおよびグラフト周囲皮膚組織では、リンパ管新生の誘導が乏しく、その形態も粗造であった。これらのことは、Angipoietin2-Tie-2のシグナル伝達がリンパ管新生に関与していること、またAngiopoietin-2はリンパ管内皮細胞上のTie-2受容体のagonistであり、リンパ管の新生と形態形成に対して自己調節因子として働いていることが示唆された。さらに、RT-PCRを用いて、対照、成熟型VEGF-Cまたは中間型VEGF-Cを添加した各グラフト内のAngiopoetin-1,2およびTie-2のmRNAの発現の解析を現在行っている。リンパ管新生におけるアンジオポエチンと関連分子の発現動態と役割を明らかにするために、中間型VEGF-C添加コラーゲングラフトを野生型マウスとAngiopietin(Ang)-2ノックアウトマウスの皮下に移植したリンパ管新生モデルを作製した。径時的に採取したグラフトを含む皮膚組織より試料の作製とRT-PCRを行い、リンパ管新生動態とアンジオポエチンとその受容体の発現を解析した。中間型VEGF-Cグラフトを移植した野生型マウスでは、血管新生とともに、宿主のリンパ管からグラフト内に芽出、伸長するリンパ管新生が誘導された。新生リンパ管を有するグラフトはAng-1とAng-2の発現を示し、いずれもグラフト内に増殖、侵入する大食細胞と間質細胞に局在していた。また、新生リンパ管は新生血管とともにAng-1,2の受容体であるtie-2を発現していた。これに対して、Ang-2ノックアウトマウスに移植されたグラフトでは軽度の血管新生が見られたが、リンパ管新生はほとんど見られなかった。これらのことは、Ang-2がリンパ管内皮細胞上のTie-2のagonistとして作用し、リンパ管の新生と形態形成に必要であることを示唆している。これらのことより、中間型VEGF-Cに加えて微量のAng-2を添加したグラフトを野生型マウスに移植したところ、血管新生への影響は乏しいのに対して、非常に旺盛なリンパ管新生を誘導した。さらに、グラフト周囲の静脈からリンパ管が芽出するリンパ管発生も観察された。これらの新生リンパ管は内腔にリンパおよび免疫細胞を有し、機能的側面も有していた。現在、これらの新生リンパ管の分子プロフィールを解析中である。本研究の一部は第51回日本組織細胞化学会総会・学術集会で発表され、最優秀演題賞を獲得した。野生型マウスとアンジオポエチン遺伝子改変マウスを用いて、独自に作成した中間型VEGF-C添加コラーゲングラフトモデルを作製し、生体内リンパ管新生におけるアンジオポエチンの発現動態とアンジオポエチン-2(Ang-2)の必要性を明らかにした。さらに、Ang-2はリンパ管内皮細胞に対してagonistとして作用し、リンパ管新生を活性化させるだけでなく、Foxc2とともにPDGF-BB-PDGFR-βによるシグナリングカスケードを惹起させることでリンパ管の形態形成にも密接に関与することが判明した。これまでの研究成績を総合的に解析した結果、中間型VEGF-Cは従来の脈管薪生因子より有効にリンパ管新生を誘導するイニシエーターであり、Ang-2は新生リンパ管の成長と形態形成に与る重要なプロモーターであると考えられた。これより、中間型VEGF-CとAng-2を用いた数種類の成長因子

カクテルを作製し、これらを添加したグラフトを生体に移植したところ、中間型VEGF-C単独よりも旺盛なリンパ管新生を導くだけでなく、小静脈からのリンパ管発生を誘導する成長因子カクテルを抽出することが出来た。誘導された新生リンパ管は組織液の吸収や細胞の輸送などの機能性を有しており、本研究で開発した中間型VEGF-C-Ang-2カクテルは現在医学的・社会的問題として注目される難治性リンパ浮腫に対して新たな治療戦略を提供するツールとして期待できるものと思われる。以上の研究成果をもとに現在、極めて細い注射針で生体注入可能なリンパ管新生ドラッグデリバリーシステムとして中間型VEGF-C-Ang-2カクテルによる自己組織化ナノペプチドハイドロゲルの開発を手掛けている。これを原発性・続発性リンパ浮腫モデルに適用し、その効能を解析することにより難治性リンパ浮腫治療への臨床応用を目指している。
政策転換期の高等教育政策に関する基礎的研究-1970年代を中心に-

本研究は、わが国の高等教育政策の転換期としての70年代に焦点を置き、同時期にみられた政策転換のプロセスの特性とその意味をさぐるための、基礎的な資料収集・整理の作業を実施することを目的とした。具体的には、1970年代の高等教育に関する審議会等の答申・報告書、その他の政策文書、新聞・雑誌の高等教育関連記事などの資料を収集することに主眼を置いた。特に作業で大きな比重を占めたのは従来ほとんど本格的な分析の対象とされてこなかった国会会議録関連の作業である。これについては委員会レベルの審議状況を、文教委員会のみならずすべての委員会に関して検索し、その結果を整理し、データベース化をおこなっている。とりわけ、高等教育に関する社会的要求を反映していると思われる「請願」に着目し、内容や提出者、紹介議員等の属性を整理し、これもデータベース化した。また新聞記事データベースを活用して、高等教育関連の記事の収集もおこない、主要新聞にあらわれた世論の動向も追った。それらの作業の結果、特に本研究は、まず(1)1970年前後の国会において高等教育に関わるいかなるイッシューが存在したかについての大まかな見取り図をつくることができたとともに、(2)「請願」が必ずしもバランス良く社会的諸要求を反映しているとは必ずしもいえず、いわば偏った「民意」を反映させていること、しかしその反面でそこからはマクロな中央レベルの政策だけではみえてこない、さまざまなイッシューを見出すことが出来ること、等を明らかにすることができた。これらはいずれも、先行研究で包括的に扱われたことがほとんどないものであり、本研究はそこに関しての新たな知見をもたらしたと考える。本研究では、(1)1970年代の高等教育政策に関連する資料の収集と整理、(2)それらの資料を用いての高等教育政策の転換過程の解明、さらに(3)以上をふまえての、よりマクロかつ長期的な観点・文脈からの70年代高等教育政策の位置づけ、の大きく3つの作業をおこなうが、14年度は主に(1)の資料収集・整理の作業にあてたとともに、すでに収集した資料を用いての予備的な分析もおこなった。具体的には以下の作業を14年度に実施した。1)政策関連資料・国会議事録、および新聞・雑誌記事の検索・収集審議会等の答申・報告書、高等教育関連の政策文書、新聞雑誌の高等教育関連記事など未入手の資料を収集した。またすでに収集済みの資料のデータベース化をさらに進めた。特に高等教育に関する請願(衆議院へ提出のもの)のデータベースを整理し、提出時期・地域・内容種別などの分類コードや提出者の属性などのデータを付加し、本格的な分析に耐えうるものとした。2)予備的分析(高等教育関連請願の分析)上述のデータベースを用いて、主に1947年から1960年代にかけての高等教育関連の請願の内容分析をおこなった。特に高等教育機関の新増設関連の請願の内容に焦点を置いて分析し、これまで用いられたことのないデータに基づいての、当該時期の高等教育拡充要求のもつ特性の一面に迫ることができた。その内容の一部は、日本教育社会学会第54回大会(2002年9月、於:広島大学)にて口頭発表をおこない、さらに現在、より詳細な分析をすすめ、論文を執筆しつつある。この分析は今後の課題である1970年代の高等教育政策転換をみるための、重要な視座を与えてくれるものと思われる。

本研究では、(1)1970年代の高等教育政策に関連する資料の収集と整理、(2)それらの資料を用いての高等教育政策の転換過程の解明、さらに(3)以上の(1)・(2)の作業をふまえての、よりマクロかつ長期的な観点・文脈からの70年代高等教育政策の位置づけ、の大きく3つの作業をおこなうが、2年度目にあたる15年度も引き続いて主に(1)の資料収集・整理の作業をおこなったとともに、すでに収集した資料を用いての分析にも着手した。具体的には以下の作業を15年度に実施した。1)政策関連資料・国会議事録、および新聞・雑誌記事の検索・収集政府審議会等の答申・報告書、高等教育関連の政策文書、新聞雑誌の高等教育関連記事など未入手の資料を引き続き収集した。またすでに収集済みの資料のデータベース化をさらに進めた。特に高等教育に関する研究対象時期における新聞社説を収集した。2)分析(高等教育関連新聞社説の分析)上述のデータベースを用いて、主に1965年から1985年代にかけての高等教育関連の新聞社説の内容分析をおこなった。従来の研究において、断片的にはともかく、かなりの長期を対象とする高等教育にかかわる世論分析はおこなわれておらず、今回の分析によって、顕著な量的拡大がみられた時期の高等教育、特に大学に関する社会の認識の変化の一端を明らかにすることができた。同じ資料を用いて、高等教育卒業者の就職・雇用の慣行や意識に関する変化の分析も合わせておこない、論文を執筆した。本研究は、わが国の高等教育政策の転換期としての70年代に焦点を置き、同時期にみられた政策転換のプロセスの特性とその意味をさぐるための、基礎的な資料収集・整理の作業を実施することを目的とした。具体的には、1970年代の高等教育に関する審議会等の答申・報告書、その他の政策文書、新聞・雑誌の高等教育関連記事などの資料を収集することに主眼を置いた。特に作業で大きな比重を占めたのは従来ほとんど本格的な分析の対象とされてこなかった国会会議録関連の作業である。これに関しては、高等教育関係の審議の状況を委員会レベルで検索し、データベース化をおこなった。とりわけ、高等教育に関する社会的要求を反映していると思われる「請願」に着目し、内容や提出者、紹介議員等の属性を整理し、これもデータベース化した。また新聞記事データベースを活用して、高等教育関連の記事の収集もおこなった。その結果、特に本研究は、まず(1)1970年前後の国会において高等教育に関わるいかなるイッシューが存在したかについての大まかな見取り図をつくることに貢献したとともに、(2)「請願」が必ずしもバランス良く社会的諸要求を反映しているとは必ずしもいえず、いわば偏った「民意」を反映させていること、しかしその反面でそこからはマクロな中央レベルの政策だけではみえてこない、さまざまなイッシューを見出すことが出来ること、等を明らかにすることができた。これらはいずれも、先行研究で包括的に扱われたことがほとんどないものである。
空間周期性の構造安定論的解釈と合理化社会・構造システム設計思想のパラダイムシフト

私たちの身の回りにある自然現象には、数多くの不思議な「空間周期パターン」が何気なく存在する。しかしその何気ない空間周期パターンの発生には、いずれも何らかの合理的意味・力学的必然性があると考えられる。本研究はこの空間周期パターンを形成する性質(=空間周期性)を構造力学・構造安定論的見地から深く洞察し、その存在理由・根源的意味を理論的に解釈するとともに、その新知見を基盤とする従前まで当たり前とされた概念を覆す社会・構造システム設計思想の構築を目的とする。研究目的を達成するために、5年間の研究計画の初年度である2018年度は研究体制を構築するとともに、研究代表者・分担者間で密な議論を行い以下の空間周期性に関わる構造力学研究を実施し、成果を挙げた。・竹の節構造の周期性と維管束分布の相互作用による、力学特性向上効果を検証した。・炭素ナノ材料(カーボンナノチューブ)における周期的な欠陥と強度向上の関係性について数値解析的検討を行い、欠陥が強度上昇につながる可能性があるという新たな知見を得た。・樹木(樹形)の構造力学的合理性について、新たな研究に着手し、自重に対する応力均一化、振動特性の観点から新たな知見を得た。上記の研究に加え、柱状節理、車両走行により発生する凹凸路面などの研究も実施し、自然界に広く存在する空間周期性に関わる共通の原理、発生メカニズムの根源に迫ることに取り組んでいる。次年度以降も継続してこれらの研究を実施予定である。初年度に予定通り研究をスタートさせ、いくつかの新たな知見を得るまでに至り、いくつかの内容は外部に論文発表、研究発表をすることができた。このことから上記区分が妥当であると判断した。第2年度も、研究代表者・研究分担者間の密な連携により、初年度研究業績に記載の研究を継続して実施し、空間周期性に関わる現象の理解を深め、新規知見を外部公表していく予定である。
帝政期・革命期ロシアのジャポニスム・バレエ　歴史・美学・政治

本研究の目的は、19世紀末のロシア・バレエにおける日本文化受容の様相をあきらかにすることである。19世紀末のロシア国内の主要な劇場で、日本の文化表象を取り入れたバレエ(以下、「ジャポニスム・バレエ」と表記)が少なくとも3作品上演された。それらの作品に表れている、日本文化を理解しようとする熱心な態度は、ヨーロッパ諸外国のジャポニスムとははっきりと異なっていた。また、ロシア独自のジャポニスム作品の創作という観点で、他の芸術ジャンルに先行していたのがバレエだった。日本文化受容経路の調査と、バレエが帝政ロシアで果たしていた役割の分析を合わせることで、のちの対日文化外交においてバレエが利用されることになる素地を詳らかにする。本年度は資料調査のためにモスクワとペテルブルグへ3週間の出張を行った。当初の予定では、バレエ『ダイタ』に関する調査のみを行う予定が、現地にてサンクト・ペテルブルグ国立ボリショイ・サーカス博物館も訪問し、1890年に上演された喜劇バレエ・パントマイム『日本、もしくはミカドの3人のおちゃめな女性たち[仮訳]』の掲載された広告を閲覧した。そのほかサーカス文化について学ぶための重要な文献を収集した。本研究と関連する報告を第1回日露大学協会総会(第7回日露学長会議)(札幌京王プラザホテル)、北海道大学・モスクワ大学交流デー(モスクワ大学)、国立芸術学研究所(モスクワ)で行った。情報収集のために一般公開のコンサートを今年度に行う予定だったが、都合がつかず、次年度に延期することとなった。次年度の1,2月頃に、2名の出演者を招聘して開催する予定。今年度に実施できなかった一般公開コンサートを行う。『ダイタ』や『日本、もしくはミカドの3人のおちゃめな女性たち[仮訳]』に関する調査を進める。今年度行うはずだった一般公開のコンサートを次年度に延期したため。
浮力対流と超音波を利用した無せん断乱流混合反応促進技術

ポリマー重合に関連した機能性材料生産やバイオリアクターによる細胞培養等の最近のハイテク産業において、ポリマーや細胞を流体の持つ強いせん断力により壊すことなく無せん断に近いマイルドな状態で混合反応させる技術の開発が要求されている。現状では、無せん断でしかも高効率で混合反応促進を実現する技術は開発されておらず、攪拌翼を極めて低速で運転する方法や揺動攪拌等の代替技術が使用されているにすぎない。そこで、本研究では、一つのアイデアとして不安定な密度成層状態下で発生する浮力対流を利用して無せん断状態での乱流混合反応促進技術を開発することを目的とした。さらに、現実の工業プラント中で要求される反応物質の供給法、反応器の形状等の変化に伴う反応収率の変化を即座に予測するために、不安定成層を伴う反応器内での時間平均濃度と速度の分布を数値計算できるCFDコードの開発をめざした。上下二層の流れを作り出せる小型水槽内に、上下層流れの速度を同じにして上層流れの温度を低く、下層流れの温度を高く設定した不安定温度成層流、および、上下層流の温度を同じにして上層と下層の流れに速度差を与えたせん断流れを形成させ、その中で酸とアルカリの瞬間反応を起こさせた。この乱流場で、瞬間速度レーザドップラ流速計、反応物の瞬間濃度をレーザ蛍光法を用いて同時測定し、反応量を評価した。その結果、不安定成層が存在する場合には、浮力対流によって化学反応が大幅に促進されることがわかった。また、浮力対流を伴う混合層乱流場に対して、ラージ・エディ・シミュレーション(LES)と呼ぶ数値計算手法を適用した結果、実験値との良好な一致が認められた。特に、LESにより、各種乱流等計量に及ぼす浮力効果を精度良く予測することに成功した。今後、浮力対流による混合反応促進技術が実際の反応装置に適用され、また、本研究で開発したLESにより浮力対流を伴う反応装置内での時間平均濃度・速度分布と反応収率の予測が可能となることが期待される。本年度は、不安定な密度成層状態下で発生する浮力対流を利用して乱流混合反応促進技術を開発するための実験を行った。上下二層の流れを作り出せる小型水槽内に、上下層流れの速度を同じにして上層流れの温度を低く、下層流れの温度を高く設定した不安定温度成層流、および、上下層流の温度を同じにして上層と下層の流れに速度差を与えたせん断流れを形成させた。また、上層の流れに弱酸の水溶液を、下層の流れに弱アルカリの水溶液を流すことにより瞬間反応を起こさせた。この乱流場で、瞬間速度をレーザドップラ流速計、反応物の瞬間濃度をレーザ蛍光法を用いて同時測定し、反応量を評価した。また、速度変動のスペクトルから、不安定成層乱流場では大スケールから小スケールにいたる流体の乱れが増加することによって混合界面が複雑に変形し、その結果反応が促進されることがわかった。さらに、密度成層が存在する乱流場を計算するための乱流クロージャモデルの開発についても試みた。なお、当初計画していた超音波利用による反応促進については、研究費不足等のため本研究経費での実施を取り止めた。今後も本研究では、複数の乱流場に対して、浮力対流による混合促進に焦点を絞って研究を行う予定である。

本研究の目的は、不安定な密度成層状態下で発生する浮力対流が乱流混合を促進するメカニズムを解明するとともに、この浮力対流を利用して無せん断状態での乱流混合反応促進技術を開発することである。本年度は、対象とする乱流場として化学反応を伴う混合層流れに着目し、その中に浮力対流を発生させることにより、混合層流れ内での混合反応機構に及ぼす浮力効果を明らかにするための実験を行った。上下二層の流れを作り出せる小型水槽内に上下層流れの速度が異なる混合層流れを形成させ、上層流れの温度を低く、下層流れの温度を高く設定した不安定混合層流れ、および、上下層流の温度を同じにした中立混合層流れを形成させた。また、上層の流れに弱酸の水溶液を、下層の流れに弱アルカリの水溶液を流すことにより瞬間反応を起こさせた。この浮力混合を伴う不安定混合層流れ、および密度成層のない中立混合層流れの2つの乱流場で、瞬間速度をレーザドップラ流速計、反応物の瞬間濃度をレーザ蛍光法を用いて同時測定し、反応生成量の比較を行った。その結果、混合層流れの中に不安定成層が存在する場合には、浮力により速度変動強度が大きく増加し、速度および濃度の混合層厚さも増加することがわかった。また、中立混合層流れと不安定混合層流れにおいて反応生成量を比較した場合、不安定成層混合層流れでは浮力によって反応生成量が20%程度増加することがわかった。浮力による混合反応促進機構を考察するため、レーザ蛍光法により混合界面の可視化を行った結果、中立成層混合層流れではシアーによる大規模な組織渦構造がみられるが、不安定成層混合層流れでは、浮力によって大規模組織渦が崩壊し、小スケールの乱れが増加する様子が観察された。すなわち、この大規模渦の崩壊に伴う小スケールの乱れの増加により化学反応が促進されることがわかった。初年度および今年度の実験から、複数の乱流場で浮力対流による混合反応促進の有効性が確認されたので、今後は不安定成層乱流場での時間平均濃度と速度を数値計算できるCFDコードの開発をめざす予定である。本年度は、昨年度に実施した浮力対流を伴う混合層乱流場に対して、ラージ・エディ・シミュレーション(LES)と呼ぶ数値計算手法を適用することを試みた。液相の流れ場では物質の分子拡散係数と動粘性係数の比であるシュミット数Scがおよそ600と非常に大きく、濃度場の最小スケールが速度場の最小スケールよりもはるかに小さくなることから、シュミット数Scが1である気相に対するLESのサブグリッドスケール(SGS)モデルを液相の反応乱流場にそのまま適用することができない。そこで、まず、液相の反応乱流場に対して三次元直接数値計算(DNS)を実行し、液相の反応乱流場に対するSGSモデルを構築した。特に、SGS応力モデルに及ぼす浮力効果についてDNSにより詳細な検討を行った。構築したSGSモデルを実際にLESに組み込んで数値計算を行い、室内実験で得られた結果と比較した。その結果、平均速度、平均濃度、混合層厚さ、速度・濃度変動強度、レイノルズ応力、乱流フラックス等の乱流統計量に関して実験値との良好な一致が認められた。特に、LESにより、各乱流統計量に及ぼす浮力効果を精度良く予測することに成功した。本研究課題による3年間の研究により、浮力対流が混合反応促進技術として非常に有効であることが複数の乱流場で実証され、また、LESのサブモデルを開発することにより、浮力対流を伴う液相反応乱流場における各種乱流統計量の高精度予測が可能となった。
局在スピンを持つ金属酵素活性中心とその模倣錯体の反応機構に関する理論的研究

擬縮退分子系の電子状態の記述は量子化学計算の諸問題の一つである.本研究では遷移金属を含む系の化学反応の理論的解明を最終目的としているが,擬縮退問題に加え電子数が多いため実在系を精度良く記述するのは困難である.そこで最も基本的なジラジカル分子の電子状態及び分子構造を高精度に求めることを目的としている.本年度は昨年度に引き続き,近似スピン射影(AP)した非制限Hartree-Fock(UHF)に基づくCCSD(AP-UCCSD)法をジラジカル系に適用した.特に,シクロ環化合物が開環して1,3-双極子を生じる反応に着目した.その結果,10-100%のジラジカル性を有する様々な1,3-双極子に対してAP-UCCSD法の有用性を示すことができた.具体的にはmethylenecyclopropaneからtrimethylenemethaneが生成するエネルギープロファイルの場合,従来のUHF-CCSDの結果は反応座標の途中で相対エネルギーが過剰に安定化される.これはスピン混入によるものであり,スピン混入を取り除いたAP-UCCSD法の結果はUHF-CCSD法を大きく改善し,参照データとして用いている単状態多配置参照CCSD(MkCCSD)法と良く一致した.また,cyclopropanoneからoxyallylが生成する反応に関しては,従来のUHF-CCSDはoxyallylが遷移状態を経た後の反応中間体とみなすが,本研究のAP-UCCSD法から得られたoxyallylは遷移状態に相当する.また近似スピン射影法に基づく構造最適化(AP-opt)法を用いてoxyallylの最適化を行うと,反応障壁なしにcyclopropanoneを与えた.本研究から得られた計算結果は最近の分光学実験の結果と一致する.このように昨年度までに提案した手法をジラジカル種を含む化学反応に適用し,有用であることを実証した.本研究では局在スピンを含む系での化学反応を理論計算から予測できるような手法の開発を行い,金属酵素などの実在系への適用を目指している。本年度は銅二核を有するヘモシアニンの活性中心及び鉄-核を含むミオグロビン活性中心を取り上げ,理論上問題となるスピン混入誤差とハイブリッドDFTの交換-相関汎関数との関係を明らかにした。これによって反応座標や酸素分子との結合エネルギーをさらに精度良く求めることが可能となった。次にラジカル種のような不安定分子系(局在スピン系)の化学反応を解明するにあたり、遷移状態の構造決定に必要なエネルギーの2次微分(Hessian)からスピン混入誤差を取り除いて求める新規理論の開発・プログラムの作成を行った。まず不安定分子として最も単純なメチレン分子の変角振動数,伸縮振動数を求め,開発した手法(AP-opt法)で用いた近似の妥当性を検証した。その結果,変角振動数に対するスピン混入誤差がUHFで217cm^<-1>,UB3LYPで183cm^<-1>とかなり大きいことがわかり,既存の方法に比べて信頼できる結果を与えることを示した。次にラジカル中間体を経る化学反応であるエチレンと一重項酸素による[2+2]シクロ環化反応についてこの手法を適用し,遷移状態の構造及びエネルギーに対してもスピン混入が影響することを示した。具体的にUB3LYP法で計算した補正前後における活性化エネルギーを比較すると24.0kcal/molと17.6kcal/molとスピン混入誤差が6.4kcal/mol含まれていることを定量的に不した。補正後の値は閉殻分子系のベンチマーク計算から見積もられる16.8kcal/molと良く一致しており,スピン混入誤差をエネルギー及び構造から除くことによって初めて不安定分子系の反応を議論できることを明らかにした。擬縮退分子系の電子状態の記述は量子化学計算の諸問題の一つである.本研究では遷移金属を含む系の化学反応の理論的解明を最終目的としているが,擬縮退問題に加え電子数が多いため実在系を精度良く記述するのは困難である.現時点で最も高精度な計算方法は単状態多配置参照coupled cluster singles and doubles (MkCCSD)法であるが,非常に高い計算コストや初期軌道依存性といった問題も存在する.本研究では4種類の非局在初期軌道及び局在化初期軌道を用いてMkCCSD法を計算するスキームを確立した.一方,非制限Hartree-Fock (UHF)に基づくCCSD (UHF-CCSD)法はMkCC法と比べて計算コストが低く,適切なUHF解さえ求めることができればブラックボックス的に計算結果が得られるという利点を有する.しかし,非制限計算特有のスピン混入誤差が現れてくる.我々はスピン混入誤差を取り除くために,近似スピン射影(AP)法をUHF-CCSD解に適用した(AP-UCCSD法とする).これまでにMkCCSDの計算結果を参照データとし,様々な化学反応及び2核銅錯体に対するAP-UCCSD法の評価を行ってきた.その結果,1重項の場合スピン混入誤差は主に3重項に由来しており,その影響は計算する系によってはかなり大きいことがMkCCSD法との比較から実証することができた.UHF法の利点は低い計算コストのみならず,前述のようにその自然軌道及び局在化自然軌道をMkCCSD法の初期軌道としてそのまま使用できることも挙げられる.また,こうした比較的小さな擬縮退分子系での高精度な計算結果は非制限密度汎関数法の精度に関する参照データとなっている.擬縮退分子系の電子状態の記述は量子化学計算の諸問題の一つである.本研究では遷移金属を含む系の化学反応の理論的解明を最終目的としているが,擬縮退問題に加え電子数が多いため実在系を精度良く記述するのは困難である.

そこで最も基本的なジラジカル分子の電子状態及び分子構造を高精度に求めることを目的としている.本年度は昨年度に引き続き,近似スピン射影(AP)した非制限Hartree-Fock(UHF)に基づくCCSD(AP-UCCSD)法をジラジカル系に適用した.特に,シクロ環化合物が開環して1,3-双極子を生じる反応に着目した.その結果,10-100%のジラジカル性を有する様々な1,3-双極子に対してAP-UCCSD法の有用性を示すことができた.具体的にはmethylenecyclopropaneからtrimethylenemethaneが生成するエネルギープロファイルの場合,従来のUHF-CCSDの結果は反応座標の途中で相対エネルギーが過剰に安定化される.これはスピン混入によるものであり,スピン混入を取り除いたAP-UCCSD法の結果はUHF-CCSD法を大きく改善し,参照データとして用いている単状態多配置参照CCSD(MkCCSD)法と良く一致した.また,cyclopropanoneからoxyallylが生成する反応に関しては,従来のUHF-CCSDはoxyallylが遷移状態を経た後の反応中間体とみなすが,本研究のAP-UCCSD法から得られたoxyallylは遷移状態に相当する.また近似スピン射影法に基づく構造最適化(AP-opt)法を用いてoxyallylの最適化を行うと,反応障壁なしにcyclopropanoneを与えた.本研究から得られた計算結果は最近の分光学実験の結果と一致する.このように昨年度までに提案した手法をジラジカル種を含む化学反応に適用し,有用であることを実証した.
骨髄間葉系幹細胞の多分化能を応用した再生血管の耐圧・耐久化と骨髄脂肪変性の予防

(A)脂肪細胞数増加のメカニズムとして、間葉系幹細胞の増殖促進、間葉系幹細胞の脂肪細胞への分化促進、間葉系幹細胞から分化した脂肪細胞の増殖促進などが考えられる。[Ca2+]oが間葉系幹細胞そのものの増殖に与える影響と脂肪細胞への分化への関与、また分化後の脂肪細胞数に与える影響につき検討した。(B)骨髄間質細胞の細胞外Ca濃度を上昇させることによって、その一部はCalcium Sensing Receptorを介して細胞内のCa濃度を上昇させること、その細胞内Ca上昇が脂肪細胞分化を正に調節している可能性が示された。脂肪幹細胞では、脂肪細胞への分化誘導後期に細胞内のCa2+濃度が上昇すると脂肪細胞分化が促進されることより、脂肪細胞の分化にはPPARγ以外に細胞内Ca2+濃度が重要な役割を有する可能性が示されていたが、骨髄間質細胞の脂肪細胞分化におけるCa2+の役割は明らかでなかった。今回の我々の研究の結果、骨髄間質細胞の細胞外Ca2+濃度を上昇させるとその一部はCalcium Sensing Receptorを介して細胞内Ca2+濃度を上昇させること、インスリンとデキサメタゾン存在下とそれらの非存在下では、同じ細胞内Ca上昇であっても骨芽細胞・脂肪細胞への分化・振り分けに対する作用が正反対となることが明らかとなった。メタボリック症候群など耐糖能障害存在下での骨髄脂肪変性のメカニズムが従来知られているものとは異なる可能性があり、CCB、CaSR阻害薬をはじめとした薬剤による骨髄幹細胞内Ca濃度への介入が、メタボリック症候群と加齢に伴う病的骨折を減少させ、再生血管の石灰化を改善する可能性が示唆された。引き続き上記(A),(B)で明らかにしたシグナル伝達経路を阻害することで、骨髄脂肪化が抑制できるかをin vivoにて検討中である。vivoの実験を次年度に行うこととなったため、最終年度が一年延長となった。現在骨髄マクロファージの細胞内Ca濃度と分化の関係を検討することにより、骨髄脂肪変性と再生血管変性における骨髄マクロファージの関与につき研究を推進している。虚血性心疾患に対する冠動脈バイパス術や、血液透析患者のアクセスサイトに対する必要性から、動脈圧に耐える再生血管が待ち望まれている。線維芽細胞をcell sourceとして作製した再生血管ではelastinやcollagen産生の不足から動脈瘤が形成されることが報告されており、分化誘導した平滑筋細胞を用いることの優位性が提唱されている。そこで本研究の目的は、I.先行研究で確立したcell-sorting法を用いて、骨髄間質由来の間葉系幹細胞から平滑筋細胞を分化誘導し、動脈圧に耐え得る再生血管を作製すること、II.骨髄間質の脂肪細胞置換が特に高齢者の病的骨折発症に重要であることに鑑み、間葉系幹細胞から脂肪細胞への分化を抑制して骨の脆弱化を防止、III.同メカニズムを利用して再生血管の石灰化による変性を防止し、臨床応用を目指す。そこで今年度は、骨髄間質由来の間葉系幹細胞から平滑筋細胞を分化誘導し動脈圧に耐え得る再生血管を作製するために、骨髄由来平滑筋前駆細胞の単離および平滑筋細胞分化誘導を行い、大容量の平滑筋細胞を得ることを目指した。まず、ヒト腸骨より骨髄穿刺により単離した骨髄間質細胞に、平滑筋細胞特異的に発現するヒトSM22α遺伝子のプロモーターをGFPに連結したconstruct(Kashiwakura, Katoh et al, Circulation 2003; Hashimoto, Katoh et al, J Stem Cell Res Ther 2015)をtransfectionした。GFP陽性細胞である骨髄由来平滑筋前駆細胞をフローサイトメトリーで分離した後に培養を行った。先行研究で得られたように、T型Ca2+チャネル阻害薬(mibefradil)処理により、骨髄由来平滑筋細胞数が増加する結果に基づき、分離培養した骨髄由来平滑筋前駆細胞にT型Ca2+チャネル阻害薬であるmibefradilを作用させることにより大容量の平滑筋細胞の分化誘導を行った。骨髄由来平滑筋前駆細胞の単離および平滑筋細胞分化誘導を行い、大容量の平滑筋細胞を得ることはできた。次年度は再生血管の構築を目指す。(A)高濃度の[Ca2+]oが脂肪細胞数への影響を「骨髄、内臓脂肪および皮下脂肪」由来の間葉系幹細胞を用いて比較検討した。間葉系幹細胞の脂肪細胞への分化過程における細胞外カルシウムイオン濃度[Ca2+]oの作用;「骨髄、内臓脂肪、皮下脂肪」由来間葉系幹細胞をそれぞれ複数の[Ca2+]o(1.8 mM-10.8 mM)を用いて培養。オイルレッドO法を用いて脂肪細胞数と細胞質内脂肪量、GPO-DAOS法にて細胞外分泌(培養液中)TG量を測定し、総体的な脂肪化を定量した。(B)脂肪細胞数増加のメカニズムとして、間葉系幹細胞の増殖促進、間葉系幹細胞の脂肪細胞への分化促進、分化した脂肪細胞の増殖促進など、[Ca2+]oがどのように関与しているかを検証。(B)-1間葉系幹細胞および分化脂肪細胞の増殖に対する[Ca2+]oの作用;脂肪細胞分化マーカーとしてPPARγやC/EBPαを用いた。マウスの内臓脂肪・皮下脂肪を用いてRT-PCR法およびウェスタンブロット法を用いて定量。(B)-2間葉系幹細胞の脂肪細胞への分化に対する[Ca2+]oの作用;[Ca2+]

oが間葉系幹細胞の脂肪細胞への分化を促進するかどうかを、(B)-1の方法を用いて検討した。(C)[Ca2+]oが脂肪細胞数を増加させるシグナル伝達経路の同定。(C)-1 [Ca2+]o濃度の変化に伴う細胞内カルシウムイオン濃度([Ca2+]i)の変化; Calcium Imaging(Fura-2法)を用いて、[Ca2+]oを変化させた時の[Ca2+]i変化を検証。(C)-2 Ca受容体、Caチャネルの発現; (B)にて明らかにした細胞について、CaSR、L型Caチャネル、T型Caチャネル、transient receptor potential(TRP)チャネルなどのmRNA発現をRT-PCR法にて確認した。骨髄幹細胞の脂肪細胞への分化における細胞内Ca濃度の影響、cAMPの関与及び、LPSによる骨髄マクロファージの活性化に関するCD204, CD36の役割に関しては、論文として発表できたため。(A)脂肪細胞数増加のメカニズムとして、間葉系幹細胞の増殖促進、間葉系幹細胞の脂肪細胞への分化促進、間葉系幹細胞から分化した脂肪細胞の増殖促進などが考えられる。[Ca2+]oが間葉系幹細胞そのものの増殖に与える影響と脂肪細胞への分化への関与、また分化後の脂肪細胞数に与える影響につき検討した。(B)骨髄間質細胞の細胞外Ca濃度を上昇させることによって、その一部はCalcium Sensing Receptorを介して細胞内のCa濃度を上昇させること、その細胞内Ca上昇が脂肪細胞分化を正に調節している可能性が示された。脂肪幹細胞では、脂肪細胞への分化誘導後期に細胞内のCa2+濃度が上昇すると脂肪細胞分化が促進されることより、脂肪細胞の分化にはPPARγ以外に細胞内Ca2+濃度が重要な役割を有する可能性が示されていたが、骨髄間質細胞の脂肪細胞分化におけるCa2+の役割は明らかでなかった。今回の我々の研究の結果、骨髄間質細胞の細胞外Ca2+濃度を上昇させるとその一部はCalcium Sensing Receptorを介して細胞内Ca2+濃度を上昇させること、インスリンとデキサメタゾン存在下とそれらの非存在下では、同じ細胞内Ca上昇であっても骨芽細胞・脂肪細胞への分化・振り分けに対する作用が正反対となることが明らかとなった。メタボリック症候群など耐糖能障害存在下での骨髄脂肪変性のメカニズムが従来知られているものとは異なる可能性があり、CCB、CaSR阻害薬をはじめとした薬剤による骨髄幹細胞内Ca濃度への介入が、メタボリック症候群と加齢に伴う病的骨折を減少させ、再生血管の石灰化を改善する可能性が示唆された。引き続き上記(A),(B)で明らかにしたシグナル伝達経路を阻害することで、骨髄脂肪化が抑制できるかをin vivoにて検討中である。vivoの実験を次年度に行うこととなったため、最終年度が一年延長となった。1ヒト腸骨骨髄穿刺により骨髄単核球を分離、2骨髄単核球を培養し、3L-ラクチドとε-カプロラクトンから成る共重合体フィルムをPGA不織布で強化した吸収性の合成人工硬膜であるSEAMDURAに一層性に播種・培養する。45
中国大陸及び朝鮮半島におけるコイ目タナゴ亜科魚類の系統分類と生物地理学的研究

【分類と分布】:中国では黒竜江省で2属6種・亜種、福建省で2属4種・亜種、安徽省で2属5種・亜種、江西省で2属7種・亜種、韓国では3属13種・亜種が採集された。Rhodeus ocellatus ocellatusは黒竜江省では初記録である。2n=44型のタナゴ類は中国の東北地方ではAcheilognathus macropterus,A.chankaensisの2種のみと考えられていたが、A.imberbisに類似するが、背鰭、臀鰭が未発達など、異なる特徴をもつAcheilognathus sp.が黒龍江省で採集された。韓国の南漢江水系で採集されたRhodeus sp.はChae and Yangが1993年に韓国産R.sericeusとして報告したものと同一種らしいことが分かったが、本種にはR.sericeusと異なる特徴が多く、新種である可能性が高まった。【発生】:R.sp.の個体発生が観察された。本種はR.sericeusに類似した特徴を示したが、孵化直後仔魚の卵黄嚢前端部の形態が異なっていた。【核型】:2n=46のタナゴ類は福建省初記録である。韓国で採集されたR.sp.は2n=48でR.sericeusと一致したが、C-およびAg-バンドにおいて相違があるように見受けられた。これまで説明のつかなかったRhodeus内の2n=46と2n=48との核型関係は、逆位、縦列結合の関わる変化であるらしいことが明らかになった。Tanakia signiferの明瞭な核型報告は初めてである。数対のアクロセントリック染色体が認められ、Tanakia全体の特徴であるのから分析中である。【遺伝子分析】:中国産R.atremiussuigensisおよびR.ocellatus ocellatusのゲノムDNAから反復配列ファミリーが単離された。部分的に縦列型の、部分的に散在型の反復配列であると考えられた。染色体上の位置情報を得るためのプローブとして利用できる可能性がある。また、mtDNAのRFLP分析によるR.ocellatusの系統解析の結果、日本に移入されたタイリクバラタナゴは多系統であることが解析され、中国にはいくつかの系統が分布することが明らかになった。[分類と分布]:中国では黒竜江省で2属6種・亜種、福建省で2属4種・亜種、安徽省で2属5種・亜種、江西省で2属7種・亜種、韓国では3属13種・亜種が採集された。2n=44型のタナゴ類は中国の東北地方ではAcheilognathus macropterus,A.chankaensisの2種のみと考えられていたが、A.imberbisに類似するが、背鰭・臀鰭が未発達など、異なる特徴をもつAcheilognathus sp.が黒竜江省で採集された。

韓国の南漢江水系で採集されたRhodeus sp.はChae and Yangが1993年に韓国産R.sericeusとして報告したものと同一種らしいことが分かったが、本種にはR.sericeusと異なる特徴が多く、新種である可能性が高まった。[発生]:R.Sp.の個体発生が観察された。本種はR.Sericeusに類似した特徴を示したが、孵化直後仔魚の卵黄嚢前端部の形態が異なっていた。[核型]:2n=46のタナゴ類は福建省初記録である。韓国で採集されたR.Sp.は2n=48でR.Sericeusと一致したが、C-およびAg-バンドにおいて相違があるように見受けれた。これまで説明のつかなかったRhodeus内の2n=46と2n=48との核型関係は、逆位、縦列結合の関わる変化であるらしいことが明らかになった。Tanakia signiferの明瞭な核型報告は初めてである。数対のアクロセントリック染色体が認められ、Tanakia全体の特徴であるのか分析中である。[遺伝子分析]:中国産R.AtremiussuigensisおよびR.Ocellatus ocellatusのゲノムDNAから反復配列ファミリーが単離された。部分的に縦列型の、部分的に散在型の反復配列であると考えられた。染色体上の位置情報を得るためのプローブとして利用できる可能性がある。また、mtDNAのRFLP分析によるR.Ocellatusの系統解析の結果、日本に移入されたタイリクバラタナゴは多系統であることが解明され、中国にはいくつかの系統が分布することが明らかになった。
哺乳類の発情ホルモン作用機構におけるRunx3の新規作用の解析

Runxは,Runtドメインをもつ転写因子である。Runx3は,転写因子であるSmadと結含して,transforming gorwth factorファミリーのシグナル伝達に関与することが知られている。Runx3の生殖機能制御における役割は不明である。そこで,Runx3ノックアウトマウスを用いて解析したとこり,雌では無排卵であり,子宮は退化していた。さらに子宮内膜上皮細胞においては,発情ホルモン依存性の細胞増殖が認められなかった。そこで,本年度は,Runx3遺伝子の発現細胞をin situ hybridization法により解析した。マウス子宮内膜では,内腔上皮細胞と子宮腺上皮細胞にRunx3 mRNA発現が認められた。また,卵巣では,顆粒膜細胞にmRNA発現が認められた。タンパク質レベルでの発現は成功していないが,これらの細胞種でRunx3が発現していると考えられる。Runx3ノックアウトマウスでは,排卵が認められないが,未成熟期に生殖腺刺激ホルモンを投与すると,排卵が誘導され,黄体形成が認められた。したがって未熟期の卵巣では,生殖腺刺激ホルモンに対する反応性や,排卵,黄体形成にRunx3は関与しないことが示唆された。Runx3ノックアウトマウスでは,成熟雌の卵巣では,一次卵胞,2次卵胞,胞状卵胞数が減少しており,卵胞形成にRunx3が関与していることが示唆された。Runx3ノックアウトマウスでは,子宮において,insulin-like growth factor1やtransforming growth factor αのmRNA発現が変化していることがわかった。発情ホルモン受容体mRNA発現も低下しているので,受容体量の減少が,卵巣や子宮における機能低下に関与している可能性がある。Runxは,Runtドメインをもつ転写因子で,ヒトやマウスでは,Runx1, Runx2, Runx3が知られている。Runx3は,転写因子であるSmadと結合し,transforming growth factor β(TGFβ)ファミリーのシグナル伝達に関与することが知られている。Runx3ノックアウトマウスを用いて,Runx3の生殖内分泌系における変化を調べたところ,重大な障害が多数認められた。雌Runx3ノックアウトマウスにおいては,無排卵で子宮の発達は未熟であった。子宮細胞において,発情ホルモンによる細胞増殖の促進作用も認められなかった。未成熟Runx3ノックアウトマウスに過排卵処理をしたところ,野生型マウスと同様に排卵を誘発することができた。したがってRunx3ノックアウトマウス卵巣にも生殖腺刺激ホルモンに対する反応性があることが分かり,生殖腺刺激ホルモンの分泌調節機構に異常が生じている可能性が考えられる。さらに子宮内膜におけるTGFαとinsulin-like growthfactor-I (IGF-I)の発現を解析したところ,発情ホルモンによる両成長因子遺伝子の転写促進効果がRunx3ノックアウトマウスにおいて低下していた。発情ホルモン受容体αmRNAがRunx3ノックアウトマウス子宮において低下していた。しかしながら,TGFαとIGF-1による子宮内膜細胞の増殖作用には,Runx3ノックによる影響は認められなかった。以上の結果から,Runx3ノックアウトマウスにおける発情ホルモン反応性の低下は,発情ホルモン受容体αの発現の低下ならびに成長因子遺伝子の発現低下に起因することが考えられた。今後,Runx3の標的遺伝子を明らかにする必要がある。
細胞内外イオン環境の変化に対する鼻粘膜線毛細胞の応答性

感染やアレルギーなどの病的状態で生じる低酸素状態や血管透過性の変化などにより細胞内外のイオン組成やPHなどは容易に変化することがしられている。しかしながらこういった細胞内外環境に対する鼻副鼻腔粘膜の線毛細胞の機能変化についてはほとんど解明されていない。本課題で我々は細胞内外環境の変化に対する応答を線毛細胞に着目して検討することにした。まずはマウス鼻粘膜線毛細胞を用い実験を行なった。その過程で線毛運動周波数(CBF)の自発的oscillationを見出した。[Ca2+]i oscillationがCBF oscillationを起こしている可能性が考えられマウス鼻粘膜線毛細胞におけるCBF oscillationと[Ca2+]iの関係について検討した。CBF oscillationはCa2+ oscillationが原因であり、この[Ca2+]i oscillationは細胞内ストアーからのCa2+放出である可能性が考えられた。次にヒト鼻粘膜上皮培養細胞を用いて実験を行った。鼻粘膜線毛運動機能は振幅(CBD: cilliart beat distance)と周波数(CBF: ciliary beat frequency)の2つのパラメーターで維持されている。イソフラボンの一種であるダイゼインはCl-チャネルを活性化する。ダイゼインの線毛運動に対する効果(Cl-チャネル活性化による[Cl-]i低下とCBD増加)を検討した。鼻粘膜培養細胞の線毛運動を高速度カメラを装着した顕微鏡に観察しCBDとCBFを測定した。また、共焦点顕微鏡下にCl-感受性蛍光色素MQAEを用い蛍光比を測定した。ダイゼインは、鼻粘膜線毛細胞においてCl-チャネルを活性化し、生理的条件下(37°C)で、線毛輸送活性化のための重要な因子であるCBDを増加させた。この結果は、鼻粘膜分泌と線毛運動活性化が連動して働いていることを示している。高速度カメラを装着した顕微鏡下に鼻粘膜線毛運動を計測し、通常の線毛運動周波数CBFに加え、線毛運動振幅を評価する指標となるCBD (ciliary beat distance)の測定法を確立した。またヒト鼻粘膜培養細胞系を確立し線毛運動の記録を開始した。マウス鼻粘膜細胞とヒト培養鼻粘膜細胞を用いて細胞内外のイオン環境変化に対する線毛細胞の応答性を検討することができた。細胞内クロライド濃度変化と線毛運動の関係をさらに詳細に検討する予定である。また既存の薬剤の線毛運動に対する作用を細胞内外イオン環境を人為的に変えた際にどのような応答性の変化が生じるかを同時に検討する予定である。平成30年度の実験計画が順調に行うことができ、予定額より節約できたため残金が生じた。今年度は予定通りの実験計画を遂行する予定である。