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光双安定系におけるストカスティック共鳴

ストカスティック共鳴とはコヒーレントな信号とランダムノイズとの協力効果によって出力の信号雑音(S/N)比が共鳴的に増大する現象である。ノイズ印可によるS/N比の増大という奇妙な性質にもかかわらず、様々な系において起こりうることが知られている。入力ノイズ強度を制御することによって出力のS/N比が制御できるという点から、ストカスティック共鳴は信号処理、とくに元信号処理への応用が期待できる。この点からも光学的な系を用いたストカスティック共鳴の研究は重要であり、本研究はこの基礎をなすものである。1.正弦波入力に対するストカスティック共鳴を、光変調器を用いたハイブリッド型光双安定系において観測した。実験から、ノイズ相関時間が短いほどS/N比のピーク値が大きく、共鳴の幅が狭く、ピークを与えるノイズ強度が小さいという結果が得られた。2.単純な双安定モデル(4次関数の双安定ポテンシャル項をもつ過減衰系のLangevin方程式)を用いた計算機シミュレーションの結果は、実験結果を良く再現した。3.ランダムな2進のビット列を入力した双安定系におけるストカスティック共鳴の実験とシミュレーションを行った結果、双安定系を通過させることによって情報伝達の利得が得られること、また、共鳴や情報の利得はノイズ相関時間が信号のクロック周期より短いときに顕著であることがわかった。4.画像データを双安定系に入力した場合のシミュレーションを行った結果、出力画像の鮮明度がストカスティック共鳴特有の振る舞いを示すことがわかった。この結果は、ノイズを加えることによって画像がより鮮明になることを意味し、信号処理への応用の可能性を示すものである。雑音光発生制御システムの開発及び出力光スペクトル解析システムの製作を行い、光双安定系におけるストカスティック共鳴の予備実験と計算機シミュレーションを行った。1.雑音光発生制御システムの開発:計算機によって、様々な統計性をもつ雑音波形を発生させるプログラムを開発し、振幅、相関時間など波形の統計的性質を特徴づけるパラメータを制御できるようにした。その波形を任意波形発生器に転送して光変調器に出力することにより、チタンサファイアレーザーの光出力に強度或は偏光度の変調を加え、100MHz程度のバンド幅をもつ制御可能な雑音光源を開発した。2.出力光スペクトル解析システムの製作:出力光を光検出器で検出して時間軸の波形としてディジタルオシロスコープに記録し、積算結果を高速フーリエ変換(FFT)して周波数軸のスペクトルを得るプログラムを製作した。3.光双安定系の製作及びテスト実験:光学的双安定系を用いたストカスティック共鳴の実験を行った。実験に用いた光学的双安定系は電気光学素子と偏光子により構成され、電気的に帰還を行うもので、容易に安定な動作が可能、動作光波長範囲が広い、低光パワーでも動作可能などの特長を持つ。実験から、雑音相関時間が小さいほど信号対雑音比のピーク値が大きく、共鳴の幅が狭く、ピークを与える雑音強度が小さいという結果が得られた。4.計算機シミュレーション:適用範囲の広い、単純な双安定モデルを用いて計算機シミュレーションを行った。計算機シミュレーションは、4次関数の双安定ポテンシャル項を持つ、過減衰系のLangevin方程式について行った。計算結果は、実験結果を良く再現した。前年度に製作したノイズ光発生制御システムと出力光スペクトル解析システムを用いて、光双安定系におけるスト力スティック共鳴の実験を行った。ノイズの相関時間を変えたストカスティック共鳴の観測を行い、実験結果と計算機シミュレーションの結果を比較検討した。1.光共振器を用いた光双安定系の製作とストカスティック共鳴の実験:チタンサファイアレーザーの出力光を電気光学素子を入れた光共振器に通し、その透過光強度に比例したドライブ電圧として電気光学素子にフィードバックすることにより、ハイブリッド型光双安定系を製作した。この光双安定系においてストカスティック共鳴の実験を行った。

小振幅の周期的変調が混入した振幅ノイズ光を入射させ、出力光のスペクトルを測定した結果、ノイズ振幅を増加させたときのS/N比がストカスティック共鳴に特有の振舞いを示すことが確認された。2.入力ノイズの相関時間を変えたストカスティック共鳴の実験:計算機によって、様々な相関時間をもつノイズ波形をつくり、その波形で変調したノイズ光を周期的信号と混ぜて光双安定系に入射させ、ストカスティック共鳴の振る舞いの違いを調べた。実験から、雑音相関時間が小さいほどS/N比のピーク値が大きく、共鳴の幅が狭く、ピークを与える雑音強度が小さいという結果が得られた。3.計算機シミュレーション:適用範囲の広い、単純な双安定モデルを用いて計算機シミュレーションを行った。計算機シミュレーションは、4次関数の双安定ポテンシャル項を持つ過減衰系のLangevin方程式を用いて行った。ノイズの相関時間に対するストカスティック共鳴のピークの高さ、位置、及び幅の変化について、計算結果は実験結果をよく再現した。昨年度まで、2種のhybrid型光双安定系を用いてストカスティック共鳴の実験を行い、いずれの系においてもストカスティック共鳴に特有の共鳴を得ることができた。これらの実験は、従来のほとんどのストカスティック共鳴の研究がそうであるように、正弦波を入力信号とした実験である。正弦波は情報を持たないため、研究の結果を直ちに生命や人工的な系における信号処理に適用することはできない。本年度は、有限の情報を持つ信号を入力した場合の光双安定系におけるストカスティック共鳴について研究を行った。情報伝達の尺度としてMutual Information(MI)を採用して、hybrid型光双安定系を用いた実験および計算機シミュレーションによる研究を行い、ストカスティック共鳴を用いた情報伝達について明らかにした。1.ランダムな2進のビット列を入力した双安定系におけるストカスティック共鳴の実験とシミュレーションを行った結果、出力MIが入力MIより大きな値をとる、すなわち双安定系を通過させることによって情報伝達の利得が得られることを示した。2.ビット列を通過させたときの共鳴や情報の利得は、ノイズ相関時間が信号のクロック周期より短いときに顕著であることがわかった。3.画像データを双安定系に入力した場合のシミュレーションを行った結果、出力画像の鮮明度がストカスティック共鳴特有の振る舞いを示すことがわかった。この結果は、ノイズを加えることによって画像がより鮮明になることを意味し、信号処理への応用の可能性を示すものである。
超偏極キセノン磁気共鳴法による新規心肺機能診断法の開発に関する研究

超偏極キセノン磁気共鳴法を用いて非侵襲に心肺機能を評価する手法を確立するため、種々の手法及び解析法を自発呼吸下のマウスに適用した。その成果として、肺の機能を反映するパラメータの局所評価が可能となった。また、肺構造及び心機能を反映するパラメータに関しては、全肺的な評価であるが、その導出を可能とした。本手法の病態評価への応用として、肺気腫モデルマウスを用いた実験から、上記パラメータが肺気腫病変の有効な指標であることを見出した。本研究は、超偏極キセノン(Xe・129)MRI/MRSを用いて、新規心肺機能評価法を確立しようとするものである。当該年度では、まず肺機能評価を中心とし、測定手法及び解析モデルの構築、超偏極Xe・129生成装置の改良、MRI撮像パルス系列の最適化に関する研究を実施した。超偏極Xe・129ガスを吸入した肺のMRS測定では、肺胞空洞部のXe(ガス相)及び肺組織・血液に溶解したXe(溶解相)の2つの信号を観測できる。本研究では、溶解相信母の飽和回復過程の測定と適切な解析モデルの適用により、自発呼吸するマウス肺において、肺胞隔壁厚、肺胞隔壁体積1空洞容積比(V_m/V_a)、肺血液の平均通過時閥を評価可能であることを示した。さらに、肺気腫モデルマウスを用いた実験から、肺気腫疾患に起因するV_m/V_aの減少を捉えることに成功した。近年、肺気腫を含む慢性閉塞性肺疾患(COPD)は、罹患率及び死亡率の高さから早期診断法や治療法の開発が強く望まれている。本研究から、その新規診断指標(バイオマーカー)としてのV_m/V_aの有用性を示すことができた。MRI撮像パルス系列の最適化に関しては、上記パラメータの局所評価及び心機能評価に向けて、溶解相イメージングに有効と考えられるradial scanを検討し、溶解相画像の高感度化・高分解能化に成功した。また、ガス相イメージングの高感度化・高速化に向けて、balanced steady-state freeprecession(bSSFP)を検討し、並行して改良を行っているXe・129偏極装置との併用により、自発呼吸するマウス肺において呼吸時相を反映した画像取得が可能となった。自発呼吸下でのXe・129MRI測定は非侵襲であり、肺機能評価にとって非常に有効であるが、呼吸時相を捉えうる高速撮像が必要であった。この要求を満たすことができると判明した本手法を用いて、新規肺機能評価法の開発に取り組んでいる。本研究は、超偏極キセノン(Xe-129)を用いて、完全非侵襲に、肺機能及び心機能を高感度MRI/MRS計測し、新規心肺機能評価法を確立することを目的とする。当該年度では、主に下記4項目に関する研究を実施した。1.超偏極Xe-129生成装置に関して、偏極条件の詳細な基礎データを取得し、高性能な装置の開発を行う。2.Xe-129MRSより得られる肺の構造や機能に関するパラメータが、病態の重症度を反映しうるか検討する。3.UTE MRIを用いてガス相及び溶解相画像を取得し、病態を反映するパラメータの導出と局所評価を行う。4.bSSFPとCSの併用によりMRI測定を高速化し、肺機能パラメータの導出と局所肺機能評価を行う。上記項目に関して得られた成果を以下に示す。なお、本研究では、病態評価に関する実験において、肺気腫モデルマウスを用いた。1.高偏極率のXe-129を高効率に連続供給できる装置開発に成功し、本研究成果を特許出願した。2.Xe-129MRSより得られる肺胞隔壁体積/空洞容積比(V_s/V_a)が、肺気腫の重症度を反映することを見出した。また、ガス交換領域における血液通過時間の評価から、肺気腫疾患における心機能の低下を示す結果を得た。4.自発呼吸するマウス肺において、Xe-129画像1枚あたり66msでの撮像が可能となった。これにより、ガス交換能及び換気能の局所評価が可能となり、肺気腫疾患における肺機能低下を評価できた。近年、肺気腫を含む慢性閉塞性肺疾患(COPD)は、羅患率及び死亡率の高さから早期診断法や有効な治療薬の開発が強く望まれている。本研究成果は、肺機能及び構造の局所的な評価さらに心機能評価を可能とし、肺気腫に対する種々の新規診断指標の有効性を示した。また、マウスを対象とした超偏極Xe-129MR研究の報告は非常に少ないが、マウスを対象に上記の成果が得られたことは、創薬研究においても本手法が有用なツールとなることを予期させる。
新生血管の局在に着目した頸動脈プラークの症候化における因子の解析

頸動脈狭窄症における新生血管はプラークの不安定性を示す因子の一つであるが、その血行動態やプラーク内出血のメカニズムは十分解明されていない。我々は頸動脈内膜剥離術CEAの際に施行するICG video angiographyで得られる新生血管の描出パターンに着目し、プラーク内出血のメカニズムにつき検討した。その結果、連続57症例中、内膜側から描出される新生血管は脳梗塞への症候化、梗塞サイズと優位に相関した。病理学的検討でも、プラーク内出血、炎症の進展と相関を示した。炎症を介した内膜側への新生血管の進展と、内腔からNVeへの直接な血流がプラーク内出血に関連している可能性が示唆された。頸動脈狭窄症の手術症例は本研究開始からH25.3.31時点で56症例蓄積された。ほぼ全例に渡り術前のMRI, CTアンギオグラフィーでの新生血管、プラーク内出血の評価が可能であった。また、術中での動脈内、及び静脈内投与によるICG video angiographyも可能であった。プラーク局在については最大狭窄部が大きいほどICGにて欠損部位として描出されたが石灰化による影響が強く、プラーク遠位端の予測は困難であった。明瞭な欠損を呈した1例は液状プラークを伴っていた。新生血管については主にCCA分岐部に発達しており、発達の程度は有意にMRI T1WI (p<0.01), TOF (p<0.05)と相関していた。この所見は組織学的評価でも出血を伴ったlipid rich necrotic core、プラークshoulderの新生血管数と相関していた。また、ICG静脈内投与と動脈内投与では描出される新生血管が異なっている症例がみられた。新生血管はベルリンブルーにて血管内皮を染色した。顕微鏡評価にて新生血管を観察するとプラークの外膜vasa vasorum,ファイブラスキャップ内、ショルダー部分と、大きく分けて3つの局在が確認された。動脈内ICG投与によって描出された新生血管は内膜由来新生血管と判断されたが、MRI所見で定義されるプラーク内出血と有意な相関を見た。プラーク局在については遠位端の予測は困難であったが、明瞭な欠損部は最大狭窄部、石灰化、液状プラークを示す可能性がある。またICGにおける新生血管の発達はプラークの脆弱性と相関する。静脈内投与、動脈内投与にて新生血管の特徴を示す可能性が示唆された。【目的】脳神経外科手術においてインドシアニングリーン(ICG)を用いた術中蛍光撮影は有用性が高く、特に脳血管障害に広く応用されている。しかしながら、動脈硬化が強い血管においては視認性の問題も指摘されている。我々は頸動脈内膜剥離術(CEA)におけるプラークの局在、および新生血管に注目しICGの静脈内投与、さらには動脈内投与を行い検討した。【結果】プラークの局在については最大狭窄部が大きいほどICGにて欠損部位として描出されたが石灰化による影響が強く、プラーク遠位端の予測は困難であった。新生血管についてはstageが高いほど有意にT1WI (p<0.01), TOF (p<0.05)で高値を示しており、組織学的評価でも出血を伴ったlipid rich necrotic core、プラークshoulderの新生血管数と相関していた。また静脈内投与と動脈内投与を比較することで新生血管が外膜優位か内膜優位かの評価が可能であった。頸動脈狭窄症における新生血管はプラークの不安定性を示す因子の一つであるが、その血行動態やプラーク内出血のメカニズムについては十分解明されていない。2010年から2014年まで当施設にてCEAを行った中等度から重度の頸動脈狭窄症症例をprospectiveに解析した。ICG video angiographyは動脈内投与、静脈内投与をそれぞれ行い、1.動脈内投与で即座に内膜側新生血管が描出されwash outされる群(内膜endothelium由来の新生血管NVeと定義)、2.静脈内投与にて内腔描出から10秒後に描出され、washoutが遅延する群(外膜vasa vasurum由来の新生血管NVvと定義)、3.新生血管が描出されない群、に分類し、臨床所見、画像所見、病理所見との関連性につき検討した。脳神経外科学組織学的新生血管の定量に難渋している。

もともとプラーク組織は脆弱であるために、採取された組織の固定、染色にて形状の変化がみられるために面積での評価に困難を極めた。次年度はエリア以外での定量を行う必要があると判断した。インドシアニングリーンを用いることで新生血管の局在を示す可能性がある。症例がまだ十分ではないが、今後の症例を重ねることで新生血管とプラークの性状、さらにはプラークの不安定性につき相関性を示すことが期待される。今後は更なる症例の蓄積を重ね、組織学的評価、中でも新生血管の定量を行い、特に外膜vasa vasorum,ファイブラスキャップ内、ショルダー部分に区別してプラーク内出血と新生血管の関連性、出血メカ二ズムにつき解明する予定である。また、可能であれば頸動脈狭窄モデルを用いた評価も行いたい。今後は組織学的評価に重点を置いて本研究を進める。特に血管マーカーであるCD34を用いて新生血管の定量を行い、またベルリンブルー染色で出血の程度を定量する。少額のあまりで次年度の物品費に充てる予定である。次年度の物品費に充てる予定である。研究費の使用計画としては主に抗体、試薬(CD34,ベルリンブルー)や解析ソフトの購入にあてる。また、組織学的評価が順調に遂行された場合には動物実験への移行に伴った費用にも充てる予定である。
電子顕微鏡内その場加熱実験によるカーボンアロイングの研究

従来の電顕内その場加熱実験は到達温度が低く、かつ、熱膨張による試料ドリフトのために分解能が低いことが難点であった。最近、全く新しい発想に基づいた試料加熱ホルダーを開発した。このホルダーを用いることにより、2000°C以上の高温で原子レベルの分解能が容易に得られる。更に、電子回折によって微小領域からの構造の同定が、またエネルギー分散型のX線元素分析により微小領域での元素分析が可能である。これは、極く微量の新材料が創生されていた場合、通常の方法ではその検出が不可能な場合でも本研究ではそれを確実に検出できることを意味する。本研究はこのような実績を背景に高分解能/分析電子顕微鏡内でのその場加熱実験によって、カーボンアロイングを行うことにより新しい炭素材料を創生することを目的とする。本年度の実績は以下のごとくである。ダイヤモンドとセラミクスの反応を解析するために、ダイヤモンドをSi3N4基板上に成長させ、その界面を透過電子顕微鏡で観察した。界面近傍にいわゆるDLCが形成されていることをEELSにより確認した。
プロテインキナーゼC-βの細胞内動態と活性化機構

近年、細胞内情報伝達において主要なリン酸化酵素であるプロテインキナーゼC(PKC)は様々な疾病において楚の発症や進展に関与すると考えられ、10種類以上のPKCサブタイプに対する阻害薬が種々の病態の治療薬として注目されつつある。その中でも、PKC-βと糖尿病の関連が注目されてきた。本研究ではPKC-βがどのような機序で、どの細胞機能に関与しているかを、ターゲッティング機構を指標として解析し、PKC-βの生理機能や活性化機構を明らかにすることを目的としている。血管平滑筋細胞におけるPKC-βの役割をGFP標識したPKC-βを指標に解析した。様々な刺激(受容体刺激:PDGF等)により、PKC-βIおよびIIいずれも細胞質から膜へのトランスロケーションを呈した。しかしながら、血管平滑筋細胞が内因性に発現している他のPKC(PKC-α、PKC-δ)でも同様なトランスロケーションが観察された。また、膵臓のβ細胞において、様々な刺激により、PKC-βは細胞質から細胞膜へのトランスロケーションが観察された。GFPと異なる蛍光蛋白質であるDsRedで標識したPKC-δを作製した。このDsRed標識PKC-δとGFP標識PKC-βを同一細胞内に同時に強発現させることで、内因性に存在する各種PKCの刺激に応じたトランスロケーションの同時観察が可能となった。今後、PKC-βとPKC-δが共存する条件下でのトランスロケーション解析を行う予定である。1 PKC-βIおよびIIのC末端あるいはN末端に蛍光蛋白であるGFPを結合させたcDNAを発現ベクターに組み込み、CHO-K1細胞に発現させた。GFP融合PKC-βは、他のPKC-β発現細胞系と同様な細胞内局在を示した。また、GFPの蛍光像とPKC-βの局在が一致することも確認した。2ホルボールエステル処置、受容体刺激(UTP等)、カルシウム刺激などによって変化するPKC-βの細胞内局在を共焦点レーザー顕微鏡で経時的に観察した。その結果、無刺激の場合、細胞質全体に認められたPKC-βはホルボールエステル処置により、徐々に細胞質膜へ集積する不可逆的なトランスロケーションが観察された。また、UTPによるプリン受容体刺激により、細胞質から細胞質膜への一過性のトランスロケーションが観察された。カルシウム刺激によっても同様に膜への一過性のトランスロケーションが認められた。
末梢性BDNF遺伝子発現を利用した神経伝達物質受容体活性評価およびうつ病治療戦略

脳由来神経栄養因子BDNFは、記憶学習などの高次脳機能発現に必須の因子であり、その発現は脳で高く認められる。研究代表者は、ホタルの発光酵素ルシフェラーゼを利用してBDNF発現変化を可視化可能なトランスジェニックマウス「BDNF-Lucマウス」を用いて、BDNFが皮膚(ケラチノサイト)や脂肪組織などの末梢組織にも発現していることを明らかにした。特に脂肪組織におけるBDNF発現は、高脂肪食給餌によって顕著に増加した。このBDNF発現増加は、体重変化とよく相関していたことから、BDNFは、肥満の病態形成に関わる可能性が考えられた。(1)ケラチノサイトにおけるBDNF遺伝子発現制御機構の解明以前の我々の研究により、BDNF mRNAが脳・神経系だけでなくケラチノサイトにおいても発現している予備的な結果を得ている。そこで、培養ケラチノサイトを用いてBDNF mRNA発現に関する解析を行った。その結果、培養神経細胞に比べ低いもののBDNF mRNAが発現していることが明らかとなった。BDNF mRNAは、スプライシング様式の違いにより複数種類のmRNAが合成されることが知られているが、神経細胞同様、ケラチノサイトにおいてはBDNF exon I-IX、exon IV-IX、exon IXAをはじめとするmRNAが発現していることが明らかとなった。また、ケラチノサイトにはNMDA型グルタミン酸受容体が発現していることが報告されている。神経細胞ではNMDA受容体の活性化によりBDNF mRNA発現が増加することから、ケラチノサイトをNMDAで処理することでNMDA受容体を活性化し、その後のBDNF遺伝子発現変化を計測したが、顕著な変化は認められなかった。したがって、ケラチノサイトに発現するNMDA受容体は神経細胞とは機能的に異なることが示唆された。(2)脂肪組織におけるBDNF遺伝子発現に関する解析BDNF遺伝子発現変化を発光により可視化可能なBDNF-Lucマウスを用いた以前の我々の研究により、高体重のマウスの脂肪組織で強い発光が検出されることが示唆された。そこで、高脂肪食または通常食を用いたマウスを飼育し、2週間おきに体重およびマウス腹部の発光を計測した。その結果、高脂肪食を与えたマウスでは体重増加および腹部の発光増加が認められた。一方で通常食を与えたマウスでは体重や発光に顕著な変化は認められなかった。したがって、BDNFは脂肪組織にも発現しており、肥満との何らかの関係があることが示唆された。ケラチノサイトにおけるBDNF遺伝子発現制御機構の解析では、ケラチノサイトに発現するBDNF mRNAの種類を初めて同定し、特にBDNF exon I-IX、exon IV-IX、exon IXAをはじめとするmRNAが発現していることが明らかとなった。その一方で、ケラチノサイトに発現するNMDA受容体は神経細胞とは機能が異なる可能性が考えられ、ケラチノサイトを用いてNMDA受容体の活性を評価することが難しいことが予想された。脂肪組織におけるBDNF遺伝子発現に関しては、高脂肪食により脂肪組織におけるBDNF遺伝子発現が顕著に増加すること、さらにこの増加が体重の増加とよく相関することが明らかとなった。この発光変化と体重変化は、予想以上に強く相関しており、BDNFが肥満と密接に関連する可能性を示す興味深い結果となった。以前より、視床下部におけるBDNFと摂食に関する報告はあったが、本研究では中枢神経系ではなく末梢組織である脂肪組織においてBDNFが何らかの生理活性を有する可能性を示しており、今後の研究の発展が大いに期待される。以上の結果に基づき、本研究はおおむね順調に進展していると判断した。(1)ケラチノサイトにおけるBDNF遺伝子発現制御機構の解明本年度は、マウスより調製した培養ケラチノサイトを用いて、BDNF遺伝子発現の変化を解析した。表皮は、内側より基底層、有棘層、顆粒層、角質層から構成され、基底層にあるケラチノサイトは分裂・分化を繰り返しながら、分化した細胞は上層へと移動する。そこで、増殖期のケラチノサイトおよびコンフルエントに達し増殖が停止したケラチノサイトの2種類を用いて、両者においてBDNFmRNA発現に変化が認められるか検討を行った。その結果、両者において有意な変化は認められなかった。したがって、ケラチノサイトの増殖・分化期においてBDNF遺伝子は恒常的に発現していることが明らかとなった。(2)脂肪組織におけるBDNF遺伝子発現変化BDNF遺伝子発現変化を発光により可視化可能なBDNFーLucマウスを用いて、通常食または高脂肪食給餌下における腹部の発光強度を経時的に計測した。その結果、高脂肪食給餌下では時間依存的に腹部の発光強度が増加することが明らかとなった。さらに、高脂肪食から通常食に戻して同様に腹部の発光を計測したところ、増加した発光が減少していくことが明らかとなった。再び、高脂肪食に戻すと腹部の発光の増加が確認された。この時のマウスの体重は、高脂肪食給餌中において増加したことから、体重変化と腹部の発光が相関して変化することが明らかとなった。また、高脂肪食給餌下のマウスの脂肪組織では、BDNFmRNA発現が有意に増加することが明らかとなった。したがって、脂肪組織に高発現するBDNFは、肥満の病態形成や病態の進行と関連性があることが示唆された。

研究代表者は、ホタルの発光酵素ルシフェラーゼを利用してBDNF発現変化を可視化可能なトランスジェニックマウス「BDNF-Lucマウス」を用いて、BDNFが皮膚(ケラチノサイト)や脂肪組織などの末梢組織にも発現していることを明らかにした。特に脂肪組織におけるBDNF発現は、高脂肪食給餌によって顕著に増加した。このBDNF発現増加は、体重変化とよく相関していたことから、BDNFは、肥満の病態形成に関わる可能性が考えられた。今後の推進方策は以下の通りである。(1)ケラチノサイトにおけるBDNF遺伝子発現を利用した神経伝達物質受容体の機能評価ケラチノサイトには、NMDA受容体の他にアドレナリン受容体などの神経伝達物質受容体も発現しているため、これら受容体のアゴニストを用いてBDNF遺伝子発現が誘導されるかを検討し、これら受容体の活性状況をBDNF遺伝子発現変化により評価可能か検討する必要がある。(2)高脂肪食により誘導されるBDNF遺伝子発現に関する解析高脂肪食による肥満では、脂肪組織に慢性的な炎症が起こること、低酸素状態であること、血管新生が亢進すること、などが報告されている。これら脂肪組織の状態とBDNF発現誘導との関連性について解析することで、脂肪組織に発現するBDNFの生理的意義を明らかにする必要がある。そのためには、高脂肪食によるBDNF遺伝子発現が脂肪組織のどの細胞で誘導されるのか(脂肪細胞、マクロファージ、新生血管など)を明らかにする必要があると思われる。分子神経科学ラチノサイトを用いた解析において、当初の予定とは異なり、NMDA受容体の活性化によりBDNF遺伝子発現が変化しないことが明らかとなり、条件検討が必要であること、そして他の神経伝達物質受容体に着目した解析を計画する必要があることが判明した。そのため、ケラチノサイトを使用する実験の規模を一部を縮小したことにより、次年度使用額が生じた。現在、アドレナリン受容体などの他の神経伝達物質受容体アゴニストを用いた解析を計画しており、この実験に必要な消耗品(ケラチノサイト培養用消耗品や受容体アゴニストなど)の購入に使用する予定である。
東南アジアゴム農園造成がアリ群集の分類・機能・集団遺伝・系統的多様性に与える影響

29年度が最終年度であるため、記入しない。
ポリオレフィン表面への機能性微粒子の簡便な固定法の開発

ポリエチレン(PE)等のポリオレフィン(PO)類は一般に表面不活性であり表面修飾が非常に困難な材料である。しかしシラン系結合剤(3-ルメタクリロキシプロピルトリエトキシシラン)と微粒子を含んだ攪拌液相中にPO基材を浸漬し表面に微粒子を固定していく独自の手法であれば表面修飾が可能である。今回は何故表面修飾が可能なのか更に考察した。1.PO基材に表面修飾出来るシラン系結合剤の化学的条件を調べた。即ちシラン系結合剤分子の末端結合基を(a)メタクリロキシ基(b)エポキシ基(c)アミノ基(d)イソシアネート基の4種類のシラン系結合剤1%水溶液中にタングステン(W)微粒子及びPE平板を同時に投入し時間毎に基材表面に固定されるW量を定量した。その結果W量は結合剤(a)を用いた時が最多であり他3種の結合剤は殆ど固定されなかった。故に結合剤の結合基はPO基材の表面修飾に大きな影響を与えることがわかった。2.表面修飾可能なPO基材の物理的条件を調べた。即ち走査型プローブ顕微鏡によりPO基材の表面状態を評価した。可能なPE基材(高結晶且つ顔料無)の表面には板状結晶やラメラ晶などの高分子の整列部分が多数存在した。一方困難なPE基材(低結晶又は顔料有)にはそれらは見られなかった。3.溶媒極性を変化させ本現象の駆動力について検討した。即ち溶媒を水、メタノール、エタノール、n-プロパノール、n-ブタノールの順に極性低下させた時の各溶媒のW量は水が最多であった。また微粒子を投入せず結合剤のみ投入した場合の(a)(d)の各結合剤自体の固定量は結合基が非極性基である結合剤(a)が最多であった。このことは結合剤(a)は水分子間の水素結合ネットワークに入れず微粒子を伴いつつ水からはじかれる形で同じ非極性のPE基材表面に集まる現象即ち疎水性相互作用により微粒子固定されるものと推察された。ゴミ袋などに用いられるポリエチレン(PE)等のポリオレフィン(PO)類は一般にその化学構造から表面不活性であり、後加工による着色等の表面修飾が非常に困難な材料である。POの表面修飾は原着法やコロナ放電処理法等が提案されているが、これらの方法では顔料等の微粒子がPO基材内部に分布したり、またその処理によりPO自体が傷む為に物理的特性が低下しPO本来の強度が発揮できない欠点があった。そこで結合剤と微粒子を含んだ液相中でPO基材表面に微粒子を固定する、ゾル-ゲル法を基にした方法を独自に開発した。即ちシラン系結合剤と各種機能性微粒子を分散させた攪拌液相中でPO基材を浸漬させると微粒子が次第に基材表面に固定されていく現象を利用した新たな製造方法である。本研究では表面不活性なはずのPO基材に何故前述の方法で表面修飾が可能なのかを検討することを目的とした。その結果、本現象はある一定の条件(1.微粒子の粒径、2.結合剤分子の選択、3.基材の結晶配向性など)を同時に満たした時に現象発現出来ることが判明した。即ち微粒子の要件として粒径が1μm以下の粒径であることと、結合剤の要件として結合剤分子の末端基にPOと同元素で親和性のある多数のCH基を有する分子を選択することと、PO基材の要件として結晶化度が50%以上になると除々に微粒子が固定されていき結晶化度が90%以上になると実用に耐えうる強固な微粒子固定ができる事が判った。従ってそれらり条件を満たせばPO基材の形態を問わず糸、平板、バルク体成形品等にも適用可能であった。また微粒子の種類を変えることで様々な機能(例:W微粒子で高比重化、アルミン酸ストロンチウム微粒子で蓄光化など)を基材に付与出来た。更にシラン結合剤分子の末端基CH基をCF基で置換するとPTFE等のフッ素樹脂にも適用で表面修飾可能であったため特許出願を行った。

一方困難なPE基材(低結晶又は顔料有)にはそれらは見られなかった。3.溶媒極性を変化させ本現象の駆動力について検討した。即ち溶媒を水、メタノール、エタノール、n-プロパノール、n-ブタノールの順に極性低下させた時の各溶媒のW量は水が最多であった。また微粒子を投入せず結合剤のみ投入した場合の(a)(d)の各結合剤自体の固定量は結合基が非極性基である結合剤(a)が最多であった。このことは結合剤(a)は水分子間の水素結合ネットワークに入れず微粒子を伴いつつ水からはじかれる形で同じ非極性のPE基材表面に集まる現象即ち疎水性相互作用により微粒子固定されるものと推察された。
可積分変形に基づくゲージ／重力対応の解明

本研究の目的は、AdS以外の可解な時空におけるゲージ/重力対応の検証およびその適応限界を明らかにすることである。本年度は、本研究の研究過程で新たに発見された一般化された超重力理論の時空上における弦理論の性質について詳細に調べた。一般化された超重力理論の運動方程式は、超弦理論の定式化のひとつとして知られるGreen-Schwarz形式においてkappa対称性の要求することから導かれる、という著しい性質をもつ。これは、弦理論が一般化された超重力理論の時空上においても少なくとも古典レベルで無矛盾に定義できることを意味する。しかし、その一方で、量子論レベルで無矛盾に定義可能であるかどうかは全く明らかではない。前々年度では、弦理論のWeylアノマリーの相殺項として知られるFradkin-Tseytlin項を適切に一般化することによって、一般化された背景時空上の弦理論のWeylアノマリーをone-loopレベルで相殺可能であることを示した。しかし、我々が構成した相殺項は非局所的な項ではないか?という指摘があった。そこで、我々は一般化されたFradkin-Tseytlin項を上手く書き直していくことで、実際には相殺項が局所的な項で書き表せることを具体的に示した。一方で、最終的な相殺項の表式は非多項式型をもつ可能性があることが今回明らかになった。この非多項式項の出現は一般化された超重力理論の記述する時空がT-foldと呼ばれる非幾何学的な時空であることを反映した結果ではないかと推測でき、今後の研究でこの点を明らかにいきたい。なお、本研究の成果はPhysical ReviewLetters誌に掲載された。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。そこで本年度は、Yang-Baxter(YB)変形と呼ばれる手法をAdS5×S5空間に適用することで得られる時空の性質を重点的に調べた。近年、YB変形後のAdS5×S5空間をRR場も含めて具体的に計算する手法が開発され、変形後の時空が超重力理論の解であるかが判定可能となった。そこで私は、あるクラスに属するYB変形を調べ、変形されたAdS5×S5空間は通常の超重力理論ではなく、最近発見された一般化された超重力理論の解であることを示した。とくにこの解のいくつかはT双対と座標変換の組み合わせで変形前のAdS5×S5空間に戻るという興味深い現象を発見した。これらの成果は"Journal of Physics A"誌のHighlights of 2016collectionに選出された。しかし、この背景上のシグマ模型は、スケール不変であるがワイル不変ではないと考えられており、それゆえ、そのような背景上で弦理論が定義できるかは不明瞭であった。一方、一般化された超重力理論の解のある方向のT双対は、線形ディラトンをもつ通常の超重力理論の解に移すことが知られていた。T双対は弦理論の対称性であると考えられているので、通常の超重力理論と一般化された超重力理論の解は、弦理論の文脈では対等であると予想される。そこで、私はT双対のもとで明白に不変な定式化である"double sigma model"を利用することで、一般化された超重力理論の背景上においても"double sigma model"はWeyl不変であることをNS-NSセクターのレベルで示すことに成功した。この問題の解決は、弦理論そのものの定義に関わる重要な成果である。当初の予定よりも多くの結果をあげることができ、出版済みが一本、投稿中の論文を三本だすことができたため。とくに出版された一本は、賞を受賞することができ、評価の高い研究成果をあげることができたと思う。また、一般化された超重力理論を"Double field theory"や"Double sigma model"の枠内で考えることで、そのような背景上でも弦理論が定義できる可能性を示したことも大きい。本年度も前年度に引き続き、Yang-Baxter(YB)変形と呼ばれる可積分変形の手法をAdS_5×S^5時空に適用することで得られる可積分な時空の構造について調べた。前年度の研究結果から、YB変形はT-双対変換を明白に保つ定式化である"doubled formalism"と非常に相性が良いことが分かってきた。本年度は、とくにYB変形の定式化を"doubled formalism"の枠組みのなかで再考した。その結果、具体例をとおしてYB変形と非自明なT双対変換との間に具体的な対応関係を見出し、酒谷氏と吉田氏との共著論文においてその関係式を提案した。さらに、この関係式は、酒谷氏との共著論文において厳密に示すことに成功した。また、Fernandez-Melgarejo氏、酒谷氏および吉田氏との共著論文では、時空の非幾何学的な度合いを計るQ-フラックスを計算することで、いくつかのYB変形後の時空は、T-foldとして理解できることを明らかにした。T-foldとは、座標変換に加えて、T双対変換も含めて局所座標系を張り合わせたリーマン幾何では記述できない空間のことである。

本研究の結果は、YB変形がQ-フラックスを生成することで、通常の幾何を非幾何学的な時空への遷移過程を記述するという見方を与え、YB変形後の背景の大域的な構造の理解に貢献するものである。さらに、前年度発見した発散公式は、T-doldの研究において特別視されていたQ-フラックスのトレースの存在を意味することを明らかにした。これは、一般化された超重力理論が本質的に非幾何学的な時空を記述する理論であることを裏付ける結果である。当初予定した研究計画とは異なるが、"doubled formalism"の手法を援用することで、非常に抽象的な数学的操作であるYang-Baxter変形の数学的構造やその物理的意味がより明確になった点が挙げられる。加えて、この定式化によって、Yang-Baxter変形されたAdS_5×S^5時空の大域的構造に対して想定以上の理解が進んだことも理由の一つとして挙げることができる。また、出版済みの論文を6本と多くの結果を出すことができたのも大きな理由の一つである。本研究の目的は、AdS以外の可解な時空におけるゲージ/重力対応の検証およびその適応限界を明らかにすることである。本年度は、本研究の研究過程で新たに発見された一般化された超重力理論の時空上における弦理論の性質について詳細に調べた。一般化された超重力理論の運動方程式は、超弦理論の定式化のひとつとして知られるGreen-Schwarz形式においてkappa対称性の要求することから導かれる、という著しい性質をもつ。これは、弦理論が一般化された超重力理論の時空上においても少なくとも古典レベルで無矛盾に定義できることを意味する。しかし、その一方で、量子論レベルで無矛盾に定義可能であるかどうかは全く明らかではない。前々年度では、弦理論のWeylアノマリーの相殺項として知られるFradkin-Tseytlin項を適切に一般化することによって、一般化された背景時空上の弦理論のWeylアノマリーをone-loopレベルで相殺可能であることを示した。しかし、我々が構成した相殺項は非局所的な項ではないか?という指摘があった。そこで、我々は一般化されたFradkin-Tseytlin項を上手く書き直していくことで、実際には相殺項が局所的な項で書き表せることを具体的に示した。一方で、最終的な相殺項の表式は非多項式型をもつ可能性があることが今回明らかになった。この非多項式項の出現は一般化された超重力理論の記述する時空がT-foldと呼ばれる非幾何学的な時空であることを反映した結果ではないかと推測でき、今後の研究でこの点を明らかにいきたい。なお、本研究の成果はPhysical ReviewLetters誌に掲載された。一般化された超重力理論の背景を"Double field theory"や"Double sigma model"の枠内で考えるのが適当であるという結果からわかるように、YB変形と"Double fiedl theory"や"Double sigma model"との相性が良いことが伺える。そのため、来年度はこれらの間の関係をより詳細に調べる予定である。また、"Double fiedl theory"の文脈でしばしばあらわれる"non-geometric background
始源隕石の物質科学的特徴に基づいた原始太陽系星雲における固体微粒子の熱過程の解明

今年度は昨年に引き続き、初期太陽系における物質の進化を論じることを目的に、隕石の主要構成物質である球状物質「コンドルール」について研究を行ってきた。コンドルールは、その形状や組織および放射性核種を用いた年代測定から、原始太陽系星雲内で加熱を受けて溶融した前駆固体物質が固化したものであると考えられている。本研究ではまず隕石薄片を追加作成し、コンドルールの鉱物組成を丹念に調べあげた。その結果、始源的な隕石にはごく希な鉱物「cordierite」がコンドルールから見つかった。そこで、この鉱物の結晶構造を茨城県つくば市の高エネルギー加速器研究機構でX線回折分析により決定した後、微細組織と化学組成を茨城大学・野口研究室の透過電子顕微鏡で観察・分析した。その結果、限石から見つかったcordieriteは地球のものと比べ、Naに富む異常な組成を持つことが分かった。そこで、このNa-rich cordieriteがコンドルールの構成鉱物として形成されうる温度条件を調べるため、大阪大学・土山研究室でコンドルール組織の再現実験を行った。その結果、Naを含まないコンドルールメルトからは、Naを含まない通常組成のcordieriteが1200度で晶出した。一方、Naを含めたコンドルールメルトからは、1000度から1500度までのどの温度領域でもcordieriteは晶出しなかった。この結果から、メルトにおけるNaの存在はcordieriteの晶出を阻害する要因になっていると考えられる。また、天然のコンドルールから見つかったcordieriteに含まれるNaは、コンドルール形成以降の2次的な変質により取り込まれたものである可能性が高い。この結果は、2007年2月に雑誌Astrophysical journalにて公表された。今年度は、始原隕石の主要構成組織である球粒物質「コンドルール」の物質科学的特徴から、その形成メカニズムや形成環境について考察した。コンドルールはその形状や形成年代から、原始太陽系星雲内で加熱を受けて溶融した前駆固体物質が冷却・固化したものであると考えられている。特に私は、先行研究でも集中的に研究されていない組織「複合コンドルール」に注目した。この組織は複数のコンドルールが互いにくっついたものであり、複合面において球形を維持している方は他方よりも先に形成されたということが組織観察により判断される。そのため、複合したコンドルール各々の化学組成や同位体組成、さらには短寿命核種^<26>Alの崩壊系を用いて得られる形成年代を比較すれば、原始太陽系星雲にかつて存在したコンドルールの組成変化が的確に議論できる。今年度は、複数の隕石グループから見出された5組の複合コンドルールについて酸素同位体組成を分析し、そのうちの2組について放射年代測定を行った。分析には九州大学の2次イオン質量分析計(SIMS)を用いた。その結果、次の2点が明らかとなった。(1)形成の前後によらず、複合したコンドルール間で酸素同位体組成は類似していた。(2)一組の複合コンドルールにおいて形成年代におよそ100万年の差が検出された。形成の前後は、組織から判断されるものと合致した。この物証から、原始太陽系星雲においてコンドルールの複数回加熱が少なくとも100万年間は続いていたという事実が示された。さらに年代差が検出されたこの複合コンドルールについても酸素同位体組成の違いは見出せなかったことから、先行コンドルールはその形成以降約100万年もの期間、類似した酸素同位体組成をもつコンドルール群の中に留まり、その後別の加熱イベントで溶融した群中のコンドルールと衝突・複合したという状況が示唆された。
意味的構造化手法を用いた高水準マルチメディアデ-タベ-スの構築法に関する研究

本研究に対し,昭和63年度は,マルチメディアデ-タベ-スに必要な加工機能を整理し,マルチメディアデ-タに対する分解・合成のためのマルチメディアベ-ス質問言語を検討した.平成元年度は,マルチメディアデ-タを表示する際に生じる各種の不整合を解決するための意味的概視機能を検討した.本年度は,マルチメディアデ-タベ-スのビュ-として,利用者ごとの意味階層を簡単に自由に設定できる視覚的階層的質問言語を設計し,この視覚的階層的質問言語が各種の複雑な構造を有すマルチメディアデ-タを操作できる環境を利用者に提供できることを確認した.また,これらのデ-タ構造の基本であるリンク構造に対する検索・更新についても研究を行なった.この視覚的階層的質問言語は,高度なマルチメディア出力を得るための複雑で長い質問を簡単に作成するために,質問の逐次的作成,部分修正,全域修正といった機能を支援する質問作成システムという観点で設計した.この質問作成システムで作成された出力結果は,その中でデ-タが意味的構造化されており,利用者独自の意味構造を質問により反映することができ,構造化の対象をデ-タベ-スから利用者ビュ-へと移すことができ,より柔軟なマルチメディアデ-タベ-スの利用形態を実現できる.また,この視覚的階質問言語では,利用者は,従来の質問言語とは異なり,形式的な文法やデ-タベ-ススキ-マを覚える必要は無く,デ-タベ-スとそのビュ-を表すアイコンの直接操作により複雑な質問および利用者ビュ-を作成できる.この視覚的階層的質問言語は,本年度の当科学研究費補助金の一部で購入したMacintosh上での実現を試みている.本研究に対し,昭和63年度は,マルチメディアデ-タベ-スに必要な加工機能を整理し,マルチメディアデ-タに対する分解・合成のためのマルチメディアベ-ス質問言語を検討した.平成元年度は,マルチメディアデ-タを表示する際に生じる各種の不整合を解決するための意味的概視機能を検討した.本年度は,マルチメディアデ-タベ-スのビュ-として,利用者ごとの意味階層を簡単に自由に設定できる視覚的階層的質問言語を設計し,この視覚的階層的質問言語が各種の複雑な構造を有すマルチメディアデ-タを操作できる環境を利用者に提供できることを確認した.また,これらのデ-タ構造の基本であるリンク構造に対する検索・更新についても研究を行なった.この視覚的階層的質問言語は,高度なマルチメディア出力を得るための複雑で長い質問を簡単に作成するために,質問の逐次的作成,部分修正,全域修正といった機能を支援する質問作成システムという観点で設計した.この質問作成システムで作成された出力結果は,その中でデ-タが意味的構造化されており,利用者独自の意味構造を質問により反映することができ,構造化の対象をデ-タベ-スから利用者ビュ-へと移すことができ,より柔軟なマルチメディアデ-タベ-スの利用形態を実現できる.また,この視覚的階質問言語では,利用者は,従来の質問言語とは異なり,形式的な文法やデ-タベ-ススキ-マを覚える必要は無く,デ-タベ-スとそのビュ-を表すアイコンの直接操作により複雑な質問および利用者ビュ-を作成できる.この視覚的階層的質問言語は,本年度の当科学研究費補助金の一部で購入したMacintosh上での実現を試みている.本年度は、本科学研究補助金を受ける初年度であり、高水準マルチメディアデータベースの構成法に関して基磯的な研究を中心に行った。主に、データベース、オブジェクト指向システム、計算幾何学という3つの分野から、理論と実践との両面から研究を進めた。実践面における研究題材として、国土庁国土地理院の国土数値データを用いた。以下に、本年度の具体的な研究内容を記す。1.マルチメディアデータベースの高度な表示機能の実現方法現在のマルチメディアデータベースでは表示用に作成された画像や図形データを対象とするものがほとんどである。一方、地理データなどでの数値・幾何データは、それ自身は画像・図形ではないが、視覚データとしての性格の強く、そのように取り扱う必要がある。我々は、オブジェクト指向的な枠組みを従来の関係データベースに適用することにより、データベースに高度な視覚化表示機能を持たせる方法を研究した。2.大量な幾何データに対する近似方法と質問処理法幾何データは、ある使用条件を仮定して作成されており、使用条件が仮定したものと異なる場合は、精度や応答速度に関する問題が生じる。幾何データに対する近似加工は、表示や幾何処理の速度を向上させる点で重要である。独々は、幾何形状の特徴を損なわずに幾何データの量を減らす近似方法をいくつか考案した。さらに、近似加工した幾何データに対する階層的管理法、および利用者質問言語についても研究した。3.マルチメディアデータベースに対する利用者高級質問言語マルチメディアデータ特有の各種加工操作を記述できる本格的なマルチメディアデータベースの利用者高級質問言語が必要とされている。この目標をめざした質問言語の仕様を抽象データ型、メタデータ管理などの能力の強化という点から検討した。昭和63年度は、マルチメディアデ-タベ-ス用質問言語として、大規模な幾何デ-タをも容易に操作でき、メソッド管理を自動化するための基本的機能(幾何比較演算子、幾何関数、縮尺バ-ジョン管理のビュ-、補間結合のためのビュ-、表示メソッドの自動選択方法)を追加したデ-タベ-タ質問言語の検討を行った。本年度は、マルチメディアデ-タベ-スを高度利用するために不可欠な“意味的概視機能"と“視覚的階層的質問言語"の2つの課題を中心に研究を行った。意味的概視機能とは、デ-タの意味構造を利用して、デ-タベ-スの表示機能を高度化させる機能である。

この機能は、以下のような各種の下位機能から構成されている。1.質問自動補足機能:利用者が直接指定していないが、表示する際に必要なデ-タは、その意味制約を利用して、自動的に補足的な質問を生成・追加する機能。2.表示デ-タ量自動調整機能:質問により選択したデ-タの量が表示に適さないほどの大きさになった場合に、デ-タの重用度を利用して、表示するデ-タを選択する機能。3.属性値表示位置自動決定機能:複数個のテキスト・表・グラフなどを表示画面上に配置する場合に、それらを可読な大きさで、なおかつ相互に重ならないように、配置位置を算出する機能。もう1つの課題である視覚的階層的質問言語では、利用者は、従来の質問言語とは異なり、形式的な文法やデ-タスキ-マを覚える必要はない。ここでは、デ-タベ-スとそのビュ-を表すアイコンの直接操作により質問を作成できる。また、階層構造の導入により、質問の全体的な修正を容易に行える。我々は、現在、この視覚的階層的質問言語を設計し、本年度購入したMacintosh SEの上で試作を行っている。本研究に対し,昭和63年度は,マルチメディアデ-タベ-スに必要な加工機能を整理し,マルチメディアデ-タに対する分解・合成のためのマルチメディアデ-タベ-ス質問言語を検討した.平成元年度は,マルチメディアデ-タを表示する際に生じる各種の不整合を解決するための意味的概視機能を検討した.本年度は,マルチメディアデ-タベ-スのビュ-として,利用者ごとの意味階層を簡単に自由に設定できる視覚的階層的質問言語を設計し,この視覚的階層的質問言語が各種の複雑な構造を有すマルチメディアデ-タを操作できる環境を利用者に提供できることを確認した.また,これらのデ-タ構造の基本であるリンク構造に対する検索・更新についても研究を行なった.この視覚的階層的質問言語は,高度なマルチメディア出力を得るための複雑で長い質問を簡単に作成するために,質問の逐次的作成,部分修正,全域修正といった機能を支援する質問作成システムという観点で設計した.この質問作成システムで作成された出力結果は,その中でデ-タが意味的構造化されており,利用者独自の意味構造を質問により反映することができ,構造化の対象をデ-タベ-スから利用者ビュ-へと移すことができ,より柔軟なマルチメディアデ-タベ-スの利用形態を実現できる.また,この視覚的階層的質問言語では,利用者は,従来の質問言語とは異なり,形式的な文法やデ-タベ-ススキ-マを覚える必要は無く,デ-タベ-スとそのビュ-を表すアイコンの直接操作により複雑な質問および利用者ビュ-を作成できる.この視覚的階層質問言語は,本年度の当科学研究費補助金の一部で購入したMacintosh上での実現を試みている.
受容体欠損マウスを用いたプロスタノイドの血圧調節・血管リモデリングでの役割の解明

プロスタノイドは、腎臓において、血圧調節に重要な役割を持つホルモンであるレニン分泌調節に関与する可能性が示されており、この作用が間接的に血圧の調節に関与する可能性がある。また、ある種のプロスタノイドが血管収縮・弛緩、血管平滑筋の増殖作用を示すことが知られている。しかし、これらの作用が生理的・病態生理的にどの程度重要な役割を果たしているか、あるいは、どのタイプ・サブタイプの受容体が、これらの作用に関与しているかは不明である。その原因として、現在に至るまで、各々のプロスタノイド受容体に特異的なアゴニストやアンタゴニストがほとんど存在しないことが挙げられる。そこで本研究は、各々のプロスタノイド受容体を欠損するマウスを用いて血圧調節および動脈硬化や血管内膜肥厚などの血管リモデリングにおけるプロスタノイドの役割を解明することを目的とした。前年度おこなった、野生型および各プロスタノイド受容体欠損マウス由来の培養血管平滑筋を用いた検討により、各プロスタノイドの増殖肥大に対する効果を明らかにし、論文として発表した。また今年度は、腎血管性高血圧症におけるプロスタノイドの役割の解明に焦点をあてて、研究をおこなった。これにより、レニン分泌、およびそれに伴う血圧調節に関わる、プロスタノイドの役割について、新しい知見を得たため、現在、論文の投稿を予定している。プロスタノイドの腎臓における、水・電解質再吸収、糸球体濾過率の調節に関与する可能性が示されており、この作用が間接的に血圧の調節に関与する可能性がある。また、ある種のプロスタノイドが、血管収縮・弛緩、血管平滑筋の増殖作用を示すことが知られている。そこで本研究は、各々のプロスタノイド受容体を欠損するマウスを用いて、血圧調節および動脈硬化や血管内膜肥厚などの血管リモデリングにおけるプロスタノイドの役割を解明することを目的とした。今年度はin vitroの系を用いた解析として培養血管平滑筋を用いた増殖の検討をおこなった。血管リモデリングにおいては、血管平滑筋の増殖がその病態形成の主軸を成すと考えられているので、まずこの点に焦点をあてて解析を行った。野生型および各プロスタノイド受容体欠損マウスから胸部大動脈を摘出し、explant法により培養血管平滑筋細胞を得る。この系による野生型および各プロスタノイド受容体欠損マウスの培養平滑筋細胞に対する、各プロスタノイドの増殖、肥大、遊走に対する効果を解析し、現在これらで得られた結果を、論文として投稿を予定している。