hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
縁辺海の環境変化に関わる化学物質のモニタリングの基礎研究

(1)現場プロファイラーの開発海水中の二酸化炭素、pHの鉛直分布を現場で連続測定する機器の開発とその完成を目的とした。完成したシステムは、バッテリー部、耐圧容器(制御、検出などの電装システム)、被圧容器部(ポンプ、バルブ、セルなど)、平衡器(ガス透過膜)から構成されている。ポンプによって内部液をガス透過膜-検出器間に循環させて、海水と二酸化炭素分圧が平衡になった内部液のpHを測定して、fCO2を求める。現場(北太平洋)で、従来法と比較実験を行い精度良い結果を得た。(2)日本海における粒子成分の循環セジメントトラップを用いて、日本海における2年間の粒子束の実測と化学成分の季節変動を調べた。東部日本海では、11月2月(冬季)と2月5月(春季)の年2回の粒子束極大が観測された。大和海盆における粒子束は、ほぼ全ての期間で日本海盆に比べて大きかった。日本海盆では、生物起源ケイ酸塩が優先的であったのに対し、大和海盆1km層では、全粒子束の大小に関わらず、ほぼ全ての期間でアルミノケイ酸塩が沈降粒子の主成分であった。どちらの海域でも、オパール粒子束は春季に極大が見られた。この大きな粒子束は、表層で生産された生物起源オパールが急速に沈降したものである。大和海盆におけるアルミノケイ酸塩粒子束には季節変動がみられ、冬季と春季に大きかった。春季の極大は、ユーラシア大陸からの黄砂の降下時期と一致した。日本海盆では、大和海盆で観測されたような明確なアルミノケイ酸塩粒子束の季節変動は観測されなかったが、春季に大きな粒子中のLa/Yb比を持つ粒子が観測された。このことから、大和海盆では年間通じて大陸性の粒子が供給されている事わかった。海洋観測において化学物質を分析し、長期にわたる海洋の環境変化を追跡するための手法を確立し、その指針を作ることが本研究の目的である。さらに、できた指針を日本を取りまく縁辺海の一つで、環境変化に敏感であると思われる日本海に適用し、日本海の環境変化を明らかにできるかを検証する。GOOSを通して、目的に適う基本的な分析項目、温暖化と関係の深い炭酸種、化学トレーサー、溶存ガス成分の分析法について検討してきた。それを受け継ぎ、比色法を用いたpHの測定法には通常用いられる海水組成のトリス標準溶液、2-アミノ標準溶液、海水試料ともpHの色素依存性があり、その影響の程度はそれぞれ異なっていることを示した。これを除くには今のところ濃度依存性を測定するか、極薄いpH指示薬濃度で測定する必要がある。この方法を応用した鉛直に現場でpHの得られるpHプロファイラーの実証を行った。まだ、システム側に問題があり、系統的な誤差を多く含んでいるがpHの鉛直プロファイルが得られた。この他に、化学トレーサーと現在最も有効なCFCsに六フッ化イオウを加えるために、CFCsと同時分析を試み、可能とした。日本海では、これまでのデータと比較することを試み、指針作りの実証を行った。特に10年間で大きく濃度を変化させていると思われ、日本海の海水の海水循環像を明らかにすることができるCFC年齢は1960年で、約1年の増加が大気の約1年分に相当することを示した。今回測定した結果はその後約10年後の大気濃度に関係付けられる値であった。また、深層までCFC-11が溶け込んでいた。海洋環境変化に伴う化学物質のモニタリングを行うには、化学物質分析に関してきちっとした指針を作り、その方法を継続することが重要である。

しかし、現在明らかにしなければならない変化は小さく、方法論としても困難であるばかりでなく、変化を明らかにすることが可能であるものであることを検証する必要がある。本研究では、温暖化と関係の深い炭酸種とそれに関わる成分、化学トレーサー、溶存ガス成分の測定法について正確な値を得る方法を検討し、さらに、環境変化を敏感に反映しているといわれる日本海を実験海域としてその北東部で前述項目の測定を行い、環境変化を明らかにする有効手段であるかを検証する。より詳細な分布が得られ、正確さが得易い分光学的手法を用いたpH測定を基本にアルカリ度、二酸化炭素分圧の測定について検討を行った。アルカリ度は、pH3.6付近の海水組成の標準物質と古典的な一点滴定法(一定量の酸を試水に加え、過剰の塩酸量をpHから算出し、アルカリ度を求める方法)を用いることで精度0.1%の測定を行え、測定中の機器の変動を補正することが可能となった。気体透過膜をかいして気体平衡にした溶液のpHから海水の二酸化炭素分圧を算出する方法に用いる交換膜にポーラステフロンを用いることを検討したところ応答が良くなった。2000年度9月から10月にかけて、北海道大学水産学部練習船北星丸を用いて日本海北東部で、過去に化学トレーサーの一つであるCFCsの測定が行われている観測点を含む10点で、温度、塩分、栄養塩、溶存酸素、炭酸種(全炭酸、pH、アルカリ度)、CFCsの高精度測定を行った。過去とのCFCsの比較を行ったところ過去に測定値のある観測点全てでCFCsの増加が見られ、その増加は、大気中の増加に呼応するものであった。全観測点の深層に人為起源のCFCsが検出でき、短時間に表層水の影響が深層までおよんでいることがわかった。大気中二酸化炭素の増加に伴う全炭酸の増加は、過去に精度の高いデータが無いので行うことはできないが、今後の変化を明らかにするために必要なデータが得た。13年度研究実績は大きく3つある。(1)北部日本海の化学物質の変動:北海道大学水産学部練習船北星丸を利用した北部日本海の化学成分データセットを作るための航海に参加し、時間変化を検出するためのデータの蓄積を行った。(2)プロフアイラー:これまで得たpH測定に関する知見をもとに二酸化炭素分圧の鉛直分布を得るための機器開発に参画した。(3)セジメントトラップ実験:(A)沈降粒子の化学分析と成果:北緯39度30分、東経136度30分(水深2675m)に12年度に設置したセジメントトラップ係留系を、北海道大学北星丸で揚収した。1000mから沈降粒子を得た。試料は、1999年10月6日から2000年9月8日まで、26日間隔の13個である。一部の試料についての化学分析を終了した。(B)セジメントトラップの揚収:北緯38度00分、135度00分(水深2900m)に設置したセジメントトラップを揚収した。2000年10月6日から2001年9月9日まで、26日間隔で13試料を得た。粒子の重量を測定した。化学分析は一部開始したが、全ての分析は14年度に行う。(C)主な実験結果:全粒子束は11月から1月の冬期間、4月から5月の春季に大きかった。全期間を通じての平均は250mg/m2/dayであった。これは、生物生産が大きな北西部太平洋の2倍程であった。日本海はアジア大陸からの大きな陸起源の粒子の供給がある。季節変動を見ると、11月から12月の冬期間と4月から5月の2期間で大きな値を観測した。
知識・技術・情報の地域・空間統合によるFC型農業経営の創出と新農業経営理論の解明

本研究は,近年,新たな農業経営組織として大きな注目を集めているフランチャイズ型の農業経営組織の形態や機能及び経営管理システムを捉える共通理論として組織間関係論と取引費用アプローチ,さらにはナレッジマネジメントによる経営評価方法を提案した。さらに,上記の理論フレームに基づいて各種の農業経営組織事例を評価した結果,これらの理論によって事例組織の形態や機能,経営管理システムの特徴は良好に説明できることが実証できた。本年度は、「農家主導型のFC農業経営」の実態,発展プロセスと課題ならびに今後の展開方向と政策的な支援方策の解明を,主として文献調査、実態調査に基づいて実施した。まず、文献ならびに実態調査からは、FC農業経営の発展がアメリカにおける新世代農協の発展に類似している点を整理するとともに、一般のレストランチェーン組織との大きな違いは、直営店方式での増殖に限界があるため、フランチャイジー形成での増殖が一般的であること、FC経営を管理運営するためのマニュアルの整備が不十分である点、カリスマ型経営者に依存した経営となっており、持続性面で問題があることが明らかになった。また、全国におけるFC経営の事例を収集分析した結果、様々な経営タイプがあり、一般経営学におけるFC経営の定義に従った分類が困難であり、新たな定義と分類基準が必要であることが明らかになった。また、FC経営の分析と類型化にあたっては、「技術革新のマネジメント」、「技術の標準化と普及」「ナレッジマネジメント」「マーケティング戦略」「情報処理手法を活用した新たな経営分析・診断技術の開発」に関する特徴を分析する必要があることが確認できた。本年度の主要な研究成果として特筆すべき点は、日本農業経営学会の2007年度のシンポジウム課題として「企業的農業経営のビジネスモデルと農業経営学の新たな挑戦」が取り上げられ、研究代表者の司会のもと、共同研究者である杉本教授が成果の報告を行うとともに、本研究で研究対象とした3つの企業的農業経営者がその経営の取り組みを報告した。その結果、我々が問題提起した農業経営研究におけるフランチャイズ型、もしくはネットワーク型農業経営組織の分析の重要性が多くの学会員に認識された。また、本年度は新たなフランチャイズ型の農業経営組織の事例として、茨城白菜栽培組合、東京都農業体験農園、福岡県大木町種菌センター、鶏卵生産の緑の農園を全員で調査し、その特徴を解明した。また、来年度に2年間の研究成果(中間成果)を公開することを意思決定した。本年度は、それぞれの調査事例を研究参加者がより詳細に分析するとともに、研究代表者が、全ての調査事例を共通に評価することができる、分析のフレームを提起した。その内容は、次の通りである。まず、第1の接近は、ネットワーク型農業経営組織における市場と組織の選択を主として経済学的な取引費用の視点から評価するアプローチである。第2のアプローチは、ネットワーク型組織における組織間の関係を主として中核組織と参加組織における資源の依存関係から解明するものである。第3のアプローチは、組織間のコミュニケーションと問題の調整方法、ならびに技術革新の実現と普及方法である。これらの3つの分析フレームを用いることによって、ネットワーク型農業経営組織の特徴は良好に評価できることをこれまでの調査事例の分析を通して明らかにした。平成20年度の主要研究成果は,大きく次の2つに分類できる。第1の研究成果は,平成20年度の日本農業経営学会の大会シンポジウムにおいて,我々が実施してきた主要研究成果のひとつが取り上げられ「ナレッジマネジメントによる農業経営の革新と組織化」という統一テーマで議論が行われた。この大会企画は研究代表者である門間が行い,分担研究者である堀田が座長を務め,伊藤が招待講演を行った。また,このシンポジウムでは我々が研究対象とした2つの研究事例((有)新福青果と東京都農業体験農園)が取り上げられ,経営者による報告が行われた。このシンポジウムによって,我々研究グループの研究成果が広く日本農業経営学会会員の間に普及した。第2の研究成果は,我々の研究成果を高く評価した実践総合農学会が「ネットワーク型農業経営組織」に関する特集を企画し,主要論文を査読の上,掲載してくれたことである。この特集論文に掲載した主要研究成果は.次の通りである。フランチャイズ型農業経営組織を,さらに包括的な概念であるネットワーク型農業経営組織として把握し,その組織の構造と活動の特性を統一的に評価するために,組織間関係論と取引費用アプローチに基づく分析枠組みを整理した。さらに,研究グループで共同調査した6つのタイプのネットワーク型農業経営組織の総合的な評価を行い,提案した分析枠組みの有効性を検証し次の成果を得た。組織間関係の特徴把握に関しては,分析対象とする組織の活動を支えるインプット組織と,組織の活動成果の主たる受け手となるアウトプット組織の影響関係を分析する組織セットアプローチが,また中心組織と参加組織の関係を規定する資源の依存関係や,中心組織と参加組織のパワー関係を分析する資源依存アプローチが有効である。
場の量子論を用いた極低温原子系の研究

近年、実験においても構築可能になった、光格子上の空間2次元人工磁場系の新奇な量子状態相について理論研究を推進した。特に、人工磁場は通常の意味では電荷をもたないボソン原子系に対しても有効であり、フェルミオン粒子系とは違く系列での分数量子ホール状態の出現がある特定の状況下で存在する可能性があると示唆されている。このような動機を背景に光格子人工磁場系の代表的モデルであるボースハバードモデルに対して、まずは、グッツウィラー平均場近似法を用いた研究を行った。この系のモット相近傍において特定の粒子密度と人工磁場の大きさのときのボソンの分数量子ホール状態が存在するかどうかを数値的にグッツウィラー近似を応用することで、まずは系の持つ基底状態の励起エネルギーギャップを求めた。エネルギーギャップが存在するには再隣接相互作用が重要な要因であることを定量的に評価した。このとき系におけるボソンの長距離相互作用、特に、最隣接間サイト相互作用が有限のときエネルギーギャップが開くことを見出した。またそれと同時に格子上のチャーンサイモンズゲージ理論を用いてボソン系の分数量子ホール状態の性質、特に励起エネルギーギャップなどをボゴリューゴフ理論を用いた計算で明らかにした。また、光超格子上の1次元ボースハバードモデルのトポロジカル状態相について研究をおこなった。量子ゆらぎの大きいこの系では平均場近似が破たんする。そのため、厳密対角化法が系の基底状態の性質探るうえで有効な手法である。この手法をゼロベースからコードの作成を行い、それを用いて基底状態相構造を得た。そこで、特定の光超格子周期と粒子密度のとき断熱パラメータで定義されるチャーン数がノンゼロの整数をとるトポロジカルモット相を見出し、その状態相とボソン系での有限のオンサイト斥力での基底状態の振る舞いの変化をみた。28年度が最終年度であるため、記入しない。ゲージ理論、とりわけ量子電磁力学と密接に関係しているU(1)格子ゲージヒッグスモデルの光格子冷却原子系を用いた量子シミュレーションについての理論研究を推進した。特に、空間1次元モデルと空間3次元モデルに対して理論研究をおこなった。空間三次元モデルでは実験における理論的な構築法として、体心立方格子型の光格子系を準備して各サイトに原子をトラップすることでその原子場を格子ゲージ理論における空間3次元ゲージ場に対応させる方法を示した。体心立方格子上に構築されるボースハバードモデルを考えることで、空間-時間(3+1)次元U(1)格子ゲージヒッグスモデルの対応モデルを有効場の理論を用いて示すことに成功した。その際に、ゲージ理論における空間3次元ガウス則を構築するための相互作用のチューニング条件を将来の実験のために明確に示した。この条件は現在の実験技術ではまだ構築することのできないものであるが極性分子を用いた極性分子冷却系や大きな磁気双極子相互作用をもつ原子を用いることで将来実現できる可能性を持つ。この提案のあと、我々はその冷却原子モデルの持つ物理的性質をモンテカルロ法とグロスピタエフスキー方程式を用いた数値解法を併用して明らかにした。モンテカルロ数値計算を行いモデルのもつ基底状態相構造を明らかにし、格子ゲージ理論の観点から興味のあるパラメーター領域で基底状態相構造を明らかにし、その秩序状態を格子ゲージ理論の言葉で解釈をした。また、空間3次元内における動的物理現象で興味ある対象として、静的対電荷粒子に張られる閉じ込めの電束の実時間発展を数値計算で検証した。これによって格子ゲージ理論におけるHiggs相や閉じ込め相のパラメータ領域で電束の振る舞いの定性的な相違を観た。閉じ込め相では電束は時間発展に対し安定的に存在する、一方、ヒッグス相では電束は途切れ電場は拡散する定性的な知見を得た。U(1)格子ゲージヒッグスモデルの冷却原子系での量子シミュレーションの提案とそのモデルのもつ性質を解明するというテーマはゲージ理論と物性物理学分野の境界領域での研究であり、研究結果をまとめて広い読者層に読まれる論文を書くためにまとめの時間を予定よりかなり要した。また論文投稿の段階でこの研究は分野横断型の研究であったため査読プロセスに予想していた時間より多くの時間を要した。また格子ゲージ理論の動的挙動を追うための数値計算において、方程式系の複雑さゆえコードの作成、デバック作業が難航し予想より時間を要した。

またそれと同時に格子上のチャーンサイモンズゲージ理論を用いてボソン系の分数量子ホール状態の性質、特に励起エネルギーギャップなどをボゴリューゴフ理論を用いた計算で明らかにした。また、光超格子上の1次元ボースハバードモデルのトポロジカル状態相について研究をおこなった。量子ゆらぎの大きいこの系では平均場近似が破たんする。そのため、厳密対角化法が系の基底状態の性質探るうえで有効な手法である。この手法をゼロベースからコードの作成を行い、それを用いて基底状態相構造を得た。そこで、特定の光超格子周期と粒子密度のとき断熱パラメータで定義されるチャーン数がノンゼロの整数をとるトポロジカルモット相を見出し、その状態相とボソン系での有限のオンサイト斥力での基底状態の振る舞いの変化をみた。今後の方策として、研究成果のまとめの段階で明確に論文誌を選定しその読者層を意識してまとめ行うこと。共同研究者とのミーティングを増やし、研究結果の解釈の意見交換をしっかりと行い、より効率的に研究成果をまとめ、広い読者層に研究内容と成果を報告できるようにする。28年度が最終年度であるため、記入しない。
赤血球によるケモカインの吸着と放出のメカニズムに関する研究

1)日本人の殆どは赤血球上にRANTES等の数種類のケモカインと結合するダフィー抗原(DARC)を発現し、中にはRANTESの他、DARC親和性のEotaxin, MCP-1が蓄積されている。2)RANTES溶液中に赤血球を入れるとRANTESは速やかに取り込む。3)赤血球内RANTESは膜機能低下あるいは崩壊によって血球外に漏出する。4)赤血球上のDARCの発現はRANTES添加培養液内では有意に低下する。5)赤血球は老化に伴ってDARC、CD47の発現低下を伴う。6)赤血球膜のIntegrityは蓄積したケモカインの保持に重要と考えられるが、それは浸透圧変化、pH変化に影響を受ける。これまでに確認された事項は、次の3つの事項にまとめられる。1)日本人の殆どは赤血球上に数種類のケモカインと結合するダフィー抗原(DARC)を発現する。2)アレルギー性炎症などに深く関与するケモカインであるRANTESはDARCを発現する赤血球内に多量に存在する3)RANTES溶液中に赤血球を入れるとRANTESは速やかに赤血球に取り込まれる。平成24年度にはさらに次のことが確認された。1)RANTES取り込みは10分以内に最大値に達し、その後はプラトーとなる。2)赤血球内RANTESは赤血球の膜機能の低下あるいは崩壊によって血球外に漏出する。3)赤血球内にはRANTES以外にも、DARCに親和性を持つEotaxin, MCP-1が蓄積されている。一方、DARCに親和性のないIL-1β、TNF-αは蓄積していない。4)IL-8は健常人赤血球内では特に蓄積を認めない。(細菌感染などの血清IL-8が高値の患者での赤血球への取り込みの検討の余地がある。)5)赤血球上のDARCの発現強度には個人差が存在する。6)赤血球上のDARCの発現強度はRANTESとの共培養後有意に低下する。結果は臨床検査の代表的国際学会の一つであるASCPaLMに発表した今後確認を要する事項は次の通りである。1)RANTES,Eotaxin,MCP-1の赤血球への取り込みがDARCを介するものか。2)赤血球内IL-8が術後や感染症治療後の患者で上昇しているか。3)RANTESなどのアレルギー関連ケモカインがアレルギー患者の赤血球内で健常人の赤血球より高濃度となっているのか。(アレルギー性炎症の長期経過の臨床的マーカーとしての可能性があるのか)4)赤血球上のDARC発現をコントロールしているのはどのような因子なのか。5)赤血球の老化、即ち流血中での存在期間と赤血球内ケモカイン含有量に相関はあるのか。これまで以下のことが確認または解明された。うち8)10)は平成25年度に行われた。2)アレルギー性炎症などに関与するケモカインRANTESは赤血球内に多量に存在する。3)RANTES溶液中に赤血球を入れるとRANTESは速やかに取り込まれる。4)赤血球内RANTESは赤血球膜機能の低下あるいは崩壊によって血球外に漏出する。5)赤血球内にはRANTESの他、DARC親和性のEotaxin, MCP-1が蓄積されている。6)DARCの発現強度には個人差がある。7)赤血球上のDARCの発現強度はRANTES添加培養液内では低下する。8)赤血球は老化に伴いDARC発現量および密度が低下する。9)赤血球の老化に伴い発現が低下するとされているCD47はDARC発現の低下を伴う。10)赤血球膜機能は蓄積したケモカインの保持に重要と考えられるが、それは浸透圧変化、pH変化に影響を受ける。本研究を発展させる研究手技として、フローサイトメトリーによる赤血球膜機能評価法を開発した。上記結果については、国際学会ASCPaLM(2012)、日本臨床化学会年次学術集会(2013)等で発表した。また、開発した赤血球膜機能評価手技については、Journal of Laboratory Automation (2014)に掲載した。本研究の概要については日本臨床化学会東北支部会誌に発表した。下に記した今後残された解明事項の検討を待って英文誌に発表の予定である。<今後の解明事項>1)DARC発現とRANTES,Eotaxin,MCP-1取り込みの関連。2)慢性炎症マーカーとしての赤血球内ケモカインの有意性。4)赤血球上のDARC発現コントロール因子。

4)赤血球上のDARCの発現はRANTES添加培養液内では有意に低下する。5)赤血球は老化に伴ってDARC、CD47の発現低下を伴う。6)赤血球膜のIntegrityは蓄積したケモカインの保持に重要と考えられるが、それは浸透圧変化、pH変化に影響を受ける。平成23年度には、以下の検討を行った。【1】、赤血球内にRANTESが蓄積されていることを確認した。【2】、蓄積されているケモカインの定量では、赤血球200μlに蒸留水300μlを加えて赤血球を溶血させて測定した。溶血検体では溶血前検体の数倍以上の数値を示した。健常人では溶血前178.5±166.2pg/ml、溶血後1120±529.8 pg/mlであった。【3】、ケモカイン蓄積が赤血球細胞性状(形状、浸透圧膜抵抗性)に与える影響では、特に大きな変化はなかったが、詳細は今後検討が必要である。【4】、赤血球を異なる条件下で一定時間培養し、pH、浸透圧、糖濃度、温度、溶血の度合い、などの種々の条件下で赤血球内および上清中のケモカイン濃度測定を予定したが、これは未だすべては検討できていない。赤血球の浸透圧膜抵抗性はpH低下によって低下することが確認された。【5】、赤血球を様々な濃度のRANTES存在下で培養したところ、培養直後から赤血球内RANTESの上昇があり、逆に上澄み中RANTES濃度の低下がみられた。しかし、24時間後には上澄み中濃度は再上昇し、これは赤血球の膜機能の障害が進んだことによって一旦赤血球に吸収されたRANTESが逸脱したためと考えられた。【6】、Duffy抗原の発現量がケモカイン蓄積量やケモカイン吸着力とどう関係するのか検討するであったが、Duffy抗原が本当にRANTES吸着の門戸になっているかの確認が先との判断から、Duffy抗原ブロッキングペプタイドを購入し、その効果を見る予定である。【7】、炎症モデルにおける血清および赤血球内ケモカイン濃度の炎症作成後の経時変化をラット(SD)を用いた検討は、動物モデル作成とケモカイン測定まで行ったが、アッセイ系に問題が残った。動物実験系については計画の見直しが必要である。当初予想した通り、赤血球上に発現するDARC親和性の高いケモカイン(RANTES、MCP-1, Eotaxin)が赤血球内に蓄積していることが確認された。さらに、その吸収のスピードが徐々に吸収されるのではなく、きわめて速やかに吸収されることから、赤血球が炎症局所において血管内と間質のケモカイン濃度勾配の形成に寄与していることが推察された。赤血球上のDARC発現量は高濃度RANTES存在下で有意に低下する。その際に赤血球鏡面にはRANTESは存在せず、赤血球内に取り込まれていることから、DARCもinternalizeされていることが予想できた。これらの結果を踏まえて、これまでの研究成果をとりまとめ、国際学会に発表することができた。また、これらの観察事項から、新たに疑問が浮上し、それが今後のさらなる研究の課題として明確になってきたことも収穫である。研究は3年計画の2年目であるが、おおむね順調に成果が得られており、最終年度を迎えることができたと考えている。本研究の目的は、赤血球がケモカインを吸着し放出するメカニズムの解明、第二に臨床疾患と赤血球内ケモカインの関連を検討である。平成23年度は以下の7項目の検討を行った。項目ごとに達成度評価と理由を記す。評価は(1)当初の計画以上に進展、(2)概ね順調に進展、(3)やや遅れている、
視覚障害者の生活の質の定量化による正当な視覚障害等級の検討

実際の実測III-4eのFFSとV-4eとI-4eの平均を用いた推測III-4eのFFSを比較し、推測III-4eが有用であるか調べた。推測III-4eでは、実測のIII-4eに比べて小さく見積もられ、疾患によって異なることがわかった。次に静的視野計の検査を用いた視野障害基準判定を目的として、Humphrey視野計(HFA)にてEsterman検査と10-2閾値測定を用いた視認検査点数を提案し、現状の視野障害申請基準による等級との関係を検討した。静的視野検査で視野障害等級の判定をする際には、現状の視野障害申請基準との整合性に考慮する必要があると考えられた。研究の第一段階としてGoldmann視野における実測III-4eと推測III-4eのFunctional Vision Scoreの比較を疾患別に行った。その結果、全体の実測III-4eのFFSは57.8±26.5、推測III-4eは54.5±26.1であった。全体では、実測III-4eより推測III-4eで有意に小さく算出された(P<0.01)。疾患別では、緑内障でおよび糖尿病網膜症、角膜疾患で実測III-4eより推測III-4eで有意に小さく算出された(P=0.002、0.02、0.003)。黄斑変性、腫瘍、視神経炎、脳腫瘍、網膜色素変性症では、実測III-4eと推測III-4eで有意差は検出されなかった。結論として、視野障害のある疾患では推測III-4eでは、実測のIII-4eに比べて小さく見積もられる可能性があることが考えられた。次にロービジョン者のGoldmannとHumphrey視野計を用いたEsterman Disability Scoreの比較を疾患別に行った。その結果、全症例のEDSはGPにおいて44.4±31.6、HFAでは41.8±29.8であり、両者に有意差はなかった(P=0.11)。疾患別では、黄斑変性でEDSはGP:77.8±24.0、HFA:64.8±22.3、角膜疾患でGP:32.0±13.5、HFA:23.0±15.8であり、GPよりHFAでのEDSが有意に小さかった(P=0.01、0.04)。網膜色素変性症のEDSはGP:21.0±22.3、HFA:29.5±30.6であり、HFAよりGPでのEDSが有意に小さかった(P=0.03)。緑内障および糖尿病網膜症、その他では両者に有意差はなかった。以上のことより、疾患によってはGPを用いたEDSとHFAを用いたEDSが解離する可能性があることが示唆された。本年度の研究目標は疾患別に視覚障害のQOLを調べ、疾患ごとの生活不自由さを検討することとしていた。それに対し、Functional Vision Scoreを用いた疾患別の比較とEstermna Disability Scoreを用いた疾患別比較を行うことができ、結果を出すことができた。そのため、研究の新緑状況は順調と判断した。正当な視覚障害等級を期するために視野障害等級をどのように行うのかは一つの課題である。近年では、ゴールドマン視野計よりも性的視野計をもちいて、視野検査を行うのが主流になってきている。そこで、初めに視野障害等級と静的視野計によるEsterman検査での視野点数との関連を検討した。その結果、対象症例の視野障害等級は、2級45例、3級5例、4級2例、5級52例、該当せず34例であった。視認検査点数は2級:25.8±25.9、3級:49.4±42.0、4級:43.0±25.5、5級:55.7±32.5、視野障害に該当せず:56.2±33.8であった。2級から5級までの症例では有意な相関があった(r=0.4, P<0.001)。以上のことより、Estermanの視認検査点数は、現状の視野障害等級との相関はあるが、現等級と一致しない症例があることが判明した。次に、現在の視野障害等級と静的視野計を用いた視認検査点数の関係について検討した。すなわち、静的視野計の検査を用いた視野障害基準判定を目的として、Humphrey視野計(HFA)にてEsterman検査(Esterman)と10-2閾値測定(10-2)を用いた視認検査点数を提案し、現状の視野障害申請基準による等級との関係を検討した。その結果、対象症例の現視野障害等級は、2級18例、3級1例、5級18例、該当せず8例であり、Estermanの視認点は2級:32.0±5.5、3級:66.0、5級:75.5±18.7、該当せず:67.9±24.5であった。また10-2の視認点は2級(16例):3.48±1.0、3級(1例):0、5級(7例):8.8±10.9、該当せず(5例):1.0±2.2であった。以上より、静的視野検査で視野障害等級の判定をする際には、現状の視野障害申請基準との整合性に考慮する必要があると考えられた。本年度は視覚障害の中でも視野障害等級がそのようにあるべきかに力を入れ検討してきた。

その結果、静的視野計をもちいた視野障害等級というものを作ることが可能であるものの、まだ改善の余地はあるということまでが判明した。政党な視覚障害等級作成にあたり、順調に研究が進呈していると考えられた。はじめにエスターマン視野の視認検査点数を用いた視覚障害5級の特徴にてついて検討した。複数の疾患においてEsterman等級5級の特徴を検討した。対象と方法は視力検査及び3か月以内にGPとHumphrey Field Analyzerを用いて両眼開放下Estermanを施行できた患者46例を対象とした。その結果、全症例のうち14例が現視野障害によるGP等級5級に該当し、それ以外(32例)は該当しない結果であったが、Esterman等級5級で測定すると32例中15例該当した。GP等級5級に該当する症例14例中、5例はEsterman等級5級に該当し、8例は70点以下となり、5級より重度等級になる結果となった。1症例のみ視認点が100点を超えて等級に該当しなかった。GP等級に該当しない症例の約30%がEsterman等級5級に該当した。以上のことより静的視野検査により視野障害等級を判定する際には、該当しやすさの可能性を考え、検査方法および申請基準を十分に検討する必要があると考えられた。次に視力障害者のうち、片眼失明者のQOL評価を行った。研究概要は以下のとおりである。対象と方法は、新しい視力障害の申請基準に該当し、VFQ-25を施行できた182例を対象とした。その結果、VFQ-25総合得点はクラス1片眼24.8±16.7、両眼28.3±12.0、クラス2片眼32.1±10.3、両眼29.2±10.9、クラス3片眼28.5±14.1、両眼37.3±15.9、クラス4片眼44.1±15.2、両眼43.2±18.0であった。クラス3のみ片眼の方が低い結果となった(P=0.04)。それ以外のクラスは両者に有意な差はなかった。(すべてP>0.3)以上のことより、視力障害の程度によって、視力良好眼の視力が同程度でも片眼失明症例のQOLが有意に低下することが示唆された。実際の実測III-4eのFFSとV-4eとI-4eの平均を用いた推測III-4eのFFSを比較し、推測III-4eが有用であるか調べた。推測III-4eでは、実測のIII-4eに比べて小さく見積もられ、疾患によって異なることがわかった。次に静的視野計の検査を用いた視野障害基準判定を目的として、Humphrey視野計(HFA)にてEsterman検査と10-2閾値測定を用いた視認検査点数を提案し、現状の視野障害申請基準による等級との関係を検討した。静的視野検査で視野障害等級の判定をする際には、現状の視野障害申請基準との整合性に考慮する必要があると考えられた。今後は視力、視野障害のどのような評価法が最も視覚障害者のQOLを反映しているかを検討していく方針である。特に視野障害については、今までゴールドマン視野計にて評価されることが多かったが、Estermanによる両眼視野計測とどのような関連にあるかについて検討していく予定である。視覚障害等級を決定する際の視野障害等級をどのように扱うかについていくつかの提案ができているのが現状である。その一方、眼科外来での視野測定の方法はゴールドマン視野計を使う方法から、静的視野計測が主流になってきている。その流れの上からも、今後は静的視野径を用いて、適切に視覚障害者のQOLを反映できる視野障害等級を探求してくこととする。眼科学当該年度の研究は予定通り進捗しているが、学会発表までは行えたが、年度内に論文掲載にまで至らなかった。そのため、論文掲載費として次年度に使用する予定である。当該年度の研究は予定通り進行しているが、まだ論文が受理されておらず、その論文掲載料が使用されずにいる。
抗癌剤の選択的治療効果におよぼす内分泌環境の意義

担癌生体及び抗癌剤投与下における脳下垂体,甲状腺,副腎皮質機能などを検索すると共に,逆に,抗癌剤の腫瘍選択性に対するこれらの意義を確立し,この面より,癌化学療法の大成に寄与せんことを目的として,次の研究を行った.すなわち,斉藤は, BRMの治療適応選択の可能性として,担癌患者末梢血中のPGE_2産生能及びILー1が有効な指標となることを確立し,臨床の実際に応用した.上條は,担癌体における内分泌環境異常及び抗癌剤の内分泌機能に与える影響を明らかにする目的で,癌患者におけるGHのParadoxical nesponseについて及び甲状腺機能について検討した.湧井は,プロゲステロンの抗腫効果をZn代謝の面から検討し,さらにプロゲステロンの投与が,特に, MTX,VCRなどの制癌効果を著明に増強することを認めた.長瀬は,発癌実験及び抗癌剤投与下におけるLH,FSH,プロラクチン,T_4などの変動を追求,さらに検討を続行している.安達は, Aminoーglutethimideが,進行乳癌の20%に効果を示し,とくに骨転移や軟部組織転移に有効率が高く,その機序は,末梢組織や腫瘍中のAromatase抑制が大きく関与していると推測した.児玉は,エールリッヒ腹水癌担癌マウスに於て,エンドキサンの制癌効果を増強させる投与至適ホルモン環境の設定ならびにそのメカニズムの解明を,米食飼育のマウスで行った.松本は,乳癌及び前立腺癌のホルモン依存性消失に対してSC115における実験より検索し,ヒト癌に有効な化学療法の開発,投与法の改善を示唆した.螺良は, Lewis肺癌に対する甲状腺ホルモンの影響を検討し,各種抗癌剤投与の成果を追求した.以上の成績は,各種癌及び担癌体のホルモン環境が予期に反して,かなり複雑なものであることを示すと共に,今後,さらにこれらを解明して,癌化学療法の大成せしむべく,探究する必要のあることを痛感せしめた.担癌生体及び抗癌剤投与下における脳下垂体,甲状腺,副腎皮質機能などを検索すると共に,逆に,抗癌剤の腫瘍選択性に対するこれらの意義を確立し,この面より,癌化学療法の大成に寄与せんことを目的として,次の研究を行った.すなわち,斉藤は, BRMの治療適応選択の可能性として,担癌患者末梢血中のPGE_2産生能及びILー1が有効な指標となることを確立し,臨床の実際に応用した.上條は,担癌体における内分泌環境異常及び抗癌剤の内分泌機能に与える影響を明らかにする目的で,癌患者におけるGHのParadoxical nesponseについて及び甲状腺機能について検討した.湧井は,プロゲステロンの抗腫効果をZn代謝の面から検討し,さらにプロゲステロンの投与が,特に, MTX,VCRなどの制癌効果を著明に増強することを認めた.長瀬は,発癌実験及び抗癌剤投与下におけるLH,FSH,プロラクチン,T_4などの変動を追求,さらに検討を続行している.安達は, Aminoーglutethimideが,進行乳癌の20%に効果を示し,とくに骨転移や軟部組織転移に有効率が高く,その機序は,末梢組織や腫瘍中のAromatase抑制が大きく関与していると推測した.児玉は,エールリッヒ腹水癌担癌マウスに於て,エンドキサンの制癌効果を増強させる投与至適ホルモン環境の設定ならびにそのメカニズムの解明を,米食飼育のマウスで行った.松本は,乳癌及び前立腺癌のホルモン依存性消失に対してSC115における実験より検索し,ヒト癌に有効な化学療法の開発,投与法の改善を示唆した.螺良は, Lewis肺癌に対する甲状腺ホルモンの影響を検討し,各種抗癌剤投与の成果を追求した.以上の成績は,各種癌及び担癌体のホルモン環境が予期に反して,かなり複雑なものであることを示すと共に,今後,さらにこれらを解明して,癌化学療法の大成せしむべく,探究する必要のあることを痛感せしめた.
独自な分子設計に基づく不斉環化反応を用いる生物活性物質のキラル合成

当研究グル-プで既に開発したキラルリジエノフィル(R)_s-2-methyl-3-(p-tolylsulfinyl)proenoate(A)およびmenthyl 3-(2^pyridylsulfinyl)acrylate(B)とシクロペンタジエンとの環化付加成績体を用い、Aより(+)-epi-β-santaleneのキラル合成を(論文1)、Bより(-)-aristeromysinおよび(-)-neplanocin Aのエナンチオ集約的合成を達成した(論文3)。さらに、ジエノフィルBとフランとの環化付加成績体から(-)-シキミ酸およびエピシキミ酸のキラル合成を完成した(論文2および論文6)。またBとシクロヘキサジエンとのディ-ルス・アルダ-反応を行うことにより、ポリシクロペンタノイド類のキラル合成法確立への道をきり拓いた(論文4)。一方、10-mercaptoisoborneolを不斉補助基とする新規なキラルスルフィニルエテン類の合成研究を開始し、キラルアセチレンジカルボン酸エステル等価体であるdimethyl(R)_s-2-(isoborneo-10-sulfinyl)acrylate(C)を高ジアステレオ選択的に合成することができた。キラルジエノフィル(C)とシクロペンタジエンの反応はルイス酸存在下、予想通り、高立体選択的かつジアステレオ選択的に進行し、ほぼ一種類の環化付加体のみを与えた。この成績体を選択的脱メチル化、脱スルフェン酸を行い、Ohno's half esterを効率よく得ることが出来た(論文5)。本合成法は炭素環ヌクレオシドの実用的キラル合成法として期待できるものである。上記の研究の過程で、10-mercaptoisoborneolがキラル補助基として有用であることが示唆されたので、(10-alkylおよびalkenylthio)-isoborneolの不斉酸化を検討し、メタクロル過安息香酸を用いるとジアステレオ選択的に酸化され、目的のキラルスルホキシドを高収率で与えること、またスルホキシドの絶対構造も予測可能であることを見い出した。本法は光学活性スルホキシドの一般合成法として極めて有望である(論文10)。また、10-mercaptoisobornelは光学活性リン化合物合成のキラル補助剤としても有効であることが示唆された(論文9)。一方、ビニルスルホキシド、ビニルスルホン類およびそのモノフッ素置換体と1-methyl-3-oxidopyridiniumとの極性付加反応を行い、環化付加成績体を変換して2α-トロパノ-ルのラセミ体および光学活性体も合成した(論文7、8)。

当研究グループで既に開発したキラルジエノフイル(R)_s-2-methy1-3-(p-tolylsulfinyl)propenoate(A)およびmethyl-3-(2-pyridylsulfinyl)acrylate(B)とシクロペンタジエントとの環化付加体を用い、Aより(+)-epi-β-santaleneのキラル合成を、Bより(-)-aristeromycinおよび(-)-neplanocinAのエナンチオ集約的合成を達成した。さらに、ジエノフイルBとフランとの環化付加体から(-)シキミ酸のキラル合成を完成し、Bとシクロヘキサジエンとのディールス・アルダー反応を行うことにより、ポリシクロペンタノイド類のキラル合成法の確立への道をきり拓いた。一方、10mercaptiosoborneolを不斉補助剤とする新規なキラルスルフィニルエテン類の合成研究を開始し、キラルアセチレンジカルボン酸エステル等価体であるdimenthyl(R)_s-2-(10-isobornylsulfinyl)malea te(C)を高ジアステレオ選択的に得ることができた。キラルジエノフィル(C)とシクロペンタジエンの反応はルイス酸存在下、予想通り高立体選択的かつジアステレオ選択的に進行し、ほぼ一種類の環化付加体のみを得た。この成績体を選択的脱メチル化、脱スルフエン酸を行い、Ohno's Half Esterを効率よく得ることができた。本合成法はcarbocyclic nucleosideの実用的キラル合成法として期待できるものである。当研究グル-プで既に開発したキラルジエノフィルmenthyl 3-(2-pyridylsulfinyl)acrylateとフランとの環化付加成績体から、前年度に(-)-シキミ酸をキラル合成したが、本年度は同様の手法を用いてエピシキミ酸のキラル合成を完成した(論文1)。前年度に、10-mercaptoisoborneolを不斉補助基とする新規なキラルスルフィニルエテン類の合成研究を開始し、キラルアセチレンジカルボン酸エステル等価体であるdimethyl-(R)s-2-(isoborneol-10-sulfinyl)acrylateを高ジアステレオ選択的に合成することができた。本キラルジエノフィルとシクロベンタジエンの反応はルイス酸存在下、予想通り、高立体選択的かつジアステレオ選択的に進行し、ほぼ一種類の環化付加体のみを与えた。この成績体を選択的脱メチル化、脱スルフェン酸を行い、Ohno's half esterを効率よく得ることが出来た。本合成法は炭素環ヌクレオシドの実用的キラル合成法として期待できるものである。上記の研究の過程で、10-mercaptoisoborneolがキラル補助基として有用であることが示唆されたので、本年度は、(10-alkylおよびalkenylthio)-isoborneolの不斉酸化を検討し、メタクロル過安息香酸を用いるとジアステレオ選択的に酸化され、目的のキラルスルホキシドを高収率で与えること、またスルホキシドの絶対構造も予測可能であることを見い出した。本法は光学活性スルホキシドの一般合成法として極めて有望である(論文5)。また、10-mercaptoisoborneolは光学活性リン化合物合成時に環状ホスホン酸誘導体合成の際のキラル補助剤としても有効であることが示唆された(論文4)。一方、ビニルスルホキシド,ビニルスルホン類およびそのモノフッ素置換体と1-methyl-3-oxidopyridiniumとの極性付加反応を行い、環化付加成績体を変換して2α-トロパノ-
食品アレルギーにおける免疫応答の分子機構と免疫・神経系相互作用の解析

1.アレルゲンの分子構造変化と免疫応答の関係T細胞抗原レセプタートランスジェニック(TCR-Tg)マウスのT細胞が認識する卵白アルブミン(OVA)の部分ペプチドOVA323-339の1残基置換アナログ40種は、それが誘起するT細胞のサイトカイン応答や抗体産生誘導のパターンの違いにより、4つの群に分けることができた。同様のパターン変化はOVA323-339濃度の変化によっても観察された。さらに、T細胞応答を抑制するアナログも同定し、これの腹腔内投与はinvivo食品アレルギー反応モデルにおいて抑制効果を示すことを明らかにした。2.アレルゲンと腸管免疫系の応答作用OVAを経口投与したTCR-Tgマウスのパイエル板細胞は抗原刺激に対しIFN-γ、IL-5を分泌し、腸管上皮内リンパ球はIFN-γを分泌した。一方、脾臓CD4T細胞のサイトカイン産生能は減弱し、経口免疫寛容が誘導された。この寛容T細胞において、TCR刺激に対する細胞内Ca^<2+>濃度の上昇等に障害が認められた。また、OVA経口投与により胸腺細胞、各リンパ組織のCD4T細胞のアポトーシスが観察され、p53欠損マウスにおいて抗体レベルの経口免疫寛容が部分的に解除された。パイエル板細胞の抗原提示能と脾臓細胞の抗原提示能の違いについて明らかにした。3.腸管免疫系と神経系の相互作用神経幹細胞の培養系を用い、神経系細胞に対するサイトカインの作用を解析した。IL-6ファミリーサイトカイン(IL-6,IL-11)およびTGF-βファミリーサイトカイン(BMP-2,BMP-4)の作用により、神経細胞の活動を補助するグリア細胞の新生が誘導された。また、免疫系のストレス応答により誘導型-酸化窒素合成酵素の発現が誘導され、結果的に周囲に存在する神経細胞が傷害され、場合によってはp53依存的にプログラム細胞死が誘起されることが判明した。(1)アレルゲンの分子構造変化と免疫応答の関係TCR-TgマウスのT細胞が認識するOVAの部分ペプチドOVA323-339はin vitroにおいて抗原未感作T細胞に対してIL-2、FN-γを高産生するTh1型の応答を誘導したのに対し、OVA323-339の一残基置換アナログの中には,IL-4、IL-5を高産生するTh2型の応答を誘導するものが認められた。また、OVA323-339は抗原未感作脾臓細胞に対して抗体産生を誘導しないのに対し、サイトカイン産生は誘導せずに抗体産生応答だけを誘導するアナログも存在した。さらに、T細胞応答を抑制するTCRアンタゴニスト活性をもつアナログも同定した。(2)アレルゲンと腸管免疫系の相互作用OVAを経口投与したTCR-Tgマウスのパイエル板細胞は抗原刺激に対しIFN-γ,IL-5を分泌し,腸管上皮内リンパ球はIEN-γを分泌した.パイエル板細胞の抗原提示は,未感作T細胞のIFN-γ分泌細胞への分化を誘導し,IL-4,IL-10分泌細胞への分化を抑制した.一方,OVAを経口投与したTCR-Tgのパイエル板においてCD4^+T細胞のアポトーシス誘導が確認された.現在ノックアウトマウス等を用いて、このアポトーシスの分子機構を解析している。(3)食品アレルギーにおけるIgE産生誘導の分子機構0VAを経口投与したTCR-Tgマウスの脾臓にIL-4分泌能の高いT細胞が誘導された.

このT細胞はin vitroでB細胞のIgE抗体分泌を誘導した.(4)腸管免疫系により産生される免疫調節因子の神経系に対する作用神経幹細胞の培養系を用い、神経系細胞に対するサイトカインの作用を解析した。その結果、IL-6およびBMPにより神経幹細胞からグリア系細胞への分化が誘導されることが明らかとなり、この分化を細胞内のc-Mycが抑制することが示された。(1)アレルゲンの分子構造変化と免疫応答の関係T細胞抗原レセプタートランスジェニック(TCR-Tg)マウスのT細胞が認識する卵白アルブミン(OVA)の部分ペプチドOVA323-339の1残基置換アナログの中には、T細胞に様々な応答を誘起するものが存在したが、OVA323-339の濃度を変化させてT細胞を刺激することによっても、上記アナログが誘導する応答と同様の応答が観察された。また、T細胞応答を抑制するTCRアンタゴニスト活性を持つ1残基置換ペプチドを投与することにより、TCR-TgマウスにOVAを経口投与することで誘導される特異IgE産生応答を抑制できることを明らかにした。(2)アレルゲンと腸管免疫系の相互作用パイエル板由来各細胞群の抗原提示能を解析した結果、パイエル板由来樹状細胞の抗原提示はT細胞のIL-2、IFN-γ分泌を強く誘導し、非B細胞による抗原提示はIL-5分泌を誘導した。一方、OVAを長期間経口摂取したTCR-Tg由来脾臓T細胞において、TCR刺激に対する細胞内Ca2+濃度の上昇、PLC-γ1のチロシキリン酸化の程度が低いことを見出した。(3)腸管免疫系と神経系の相互作用神経系細胞に対する免疫系サイトカインの作用を検討したところ、IL-6ファミリーサイトカイン(IL-6、IL-11)およびTGF-βファミリーサイトカイン(BMP-2、BMP-4)の作用により、神経系においては神経細胞の活動を補助するグリア細胞の新生が誘導されることが明らかとなった。また、免疫系のストレス応答により誘導型一酸化窒素合成酵素の発現が誘導され、結果的に周囲に存在する神経細胞が障害され、場合によってはプログラム細胞死が誘起されてしまうことが判明した。(1)アレルゲンの分子構造変化と免疫応答の関係T細胞抗原レセプタートランスジェニック(TCR-Tg)マウスのT細胞が認識する卵白アルブミン(OVA)の部分ペプチドOVA323-339の1残基置換アナログのうち、T細胞応答を抑制する活性をもつものをTCR-Tgの腹腔内に投与した。これにより、その後OVAを経口投与することにより誘導される、(1)腸管における組織学的変化(消化管アレルギー患者で観察されるものと同様の変化)、(2)下痢などの消化器症状および(3)それによる体重減少を抑制することができることを明らかにした。(2)アレルゲンと腸管免疫系の相互作用パイエル板細胞の抗原提示能と抗原濃度の関係を解析した結果,抗原濃度に依存してTh1のTh2のいずれも誘導され、この分化の誘導において脾臓抗原提示細胞とは異なる抗原濃度依存性を示すことが明らかとなった。経口投与抗原により胸腺細胞、脾臓CD4T細胞、リンパ節CD4T細胞のアポトーシスが観察された。p53欠損マウスにおいて抗体レベルの経口免疫寛容が部分的に解除され、これがp53がB細胞の経口免疫寛容に影響することに起因することを示す結果を得た。
褐色脂肪細胞におけるα作用とβ作用の相互作用と肥満

褐色脂肪細胞は熱産生器官である。寒冷暴露により視床下部が刺激を受けると、交感神経活動が亢進することで褐色脂肪細胞にノルアドレナリンを放出し、熱産生を行う。褐色脂肪細胞膜は2種類にアドレナリン受容体(α、β受容体)を発現する。私たちは、α受容体とβ受容体の相互作用について調べた。その結果、ノルアドレナリンα作用が強いときにはβ作用が抑制され、逆にα作用が弱いときは、β作用が増強される事が示唆された。この2種類の受容体の活性化が、細胞内Ca2+を介して相互作用し、細胞内Ca2+濃度の調節を行っている事がわかった。褐色脂肪細胞は、体温維持とエネルギー消費に寄与する熱産生器官である。生体内では、低温暴露により視床下部温熱中枢が刺激されると交感神経活動が亢進し、褐色脂肪組織内でノルアドレナリンが交感神経終末より分泌され、2種のノルアドレナリン受容体(α_1受容体、β_3受容体)を活性化する。α作用は、細胞内でイノシトール三リン酸(IP_3)の合成を促進し、滑面小胞体からの大きなCa^<2+>濃度上昇を引き起こす。一方、β作用では、細胞内にてcAMP濃度を上昇させ、中性脂肪の分解を促進すると同時に、中性脂肪から生成された遊離脂肪酸がミトコンドリアに存在する脱共役タンパク(UCP1)を活性化し、熱産生を引き起こす。その際、ミトコンドリア内膜が脱分極し、ミトコンドリア内のCa^<2+>が細胞質へ放出され、細胞内は緩やかなCa^<2+>濃度上昇を引き起こす。これら細胞内Ca^<2+>は、NADH脱水素酵素を活性化させ、熱産生を促す事が分かっている。最近、私たちの研究により、α作用とβ作用が互いに密接に連関していることが解ってきた。このαとβ作用の相互作用の機序を明らかにすることが本研究の目的である。昨年度、私たちの研究によりβ作用による細胞内Ca^<2+>濃度上昇の成分には細胞内Ca^<2+>濃度に依存する成分と細胞外Ca^<2+>濃度に依存する成分の2種類が存在する事を明らかにした。また細胞内Ca^<2+>濃度に依存する成分において、PLCブロッカー:U73122投与下では、β作用によるCa^<2+>濃度上昇が抑制される事から、β作用によりIP_3が生成され、それが滑面小胞体に作用し細胞内Ca^<2+>濃度上昇に寄与している事が明らかになった。このことは持続的な細胞内Ca^<2+>濃度上昇を引き起こす事で熱産生を促している事を示唆している。褐色脂肪細胞での詳細なエネルギーバランス調節機構の解明により、熱産生の調節を制御することによる肥満発症の防止法の開発に繋げる事が本研究の意義である。褐色脂肪細胞は、体温維持とエネルギー消費に寄与する熱産生器官である°低温暴露により視床下部温熱中枢が刺激されると交感神経活動が亢進し、交感神経終末よりノルアドレナリン(NE)が分泌され、2種のNE受容体(α1受容体、β3受容体)を活性化する。α作用は、細胞内でイノシトール三リン酸の合成を促進し、滑面小胞体からの大きなCa^<2+>濃度上昇を引き起こす。一方、β作用では細胞内にてcAMP濃度を上昇させ中性脂肪の分解を促進する。同時に中性脂肪の分解により生成された遊離脂肪酸がミトコンドリアに存在する脱共役タンパクを活性化し熱産生を引き起こす。その際、ミトコンドリア内膜が脱分極し、ミトコンドリア内のCa^<2+>が細胞質へ放出され、細胞質は緩やかなCa^<2+>濃度上昇を引き起こす。これら細胞質Ca^<2+>は、NADH脱水素酵素を活性化させ、熱産生を促す事が分かっている。これまでの研究成果により、β作用による細胞内Ca^<2+>濃度上昇の成分には3相の成分が存在する事を見出した。1相目はミトコンドリアからのCa^<2+>遊離、2相目はそれに伴う滑面小胞体(ER)からのCa^<2+>遊離、3相目はER内Ca^<2+>の枯渇に伴う細胞外からのCa^<2+>流入によるものであった。この連続した長時間にわたる細胞内Ca^<2+>濃度増大を引き起こす事で、褐色脂肪細胞は持続的な熱産生を促している事が示唆される。