hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ICT を活用した生物多様性を学ぶ環境教育カリキュラムの開発

本研究は、生物多様性を教育できる人間を育てるため、地域の生物多様性調査の基盤の上で、生物多様性を学び伝えるカリキュラム、また、それらを効果的に支援するためのICT教材を開発することを目的として行った。結果、哺乳類、爬虫類、両生類、昆虫類、土壌動物、植物の生物多様性調査において数多くの生物多様性情報を得ることができた。生物多様性学習カリキュラムは、水辺環境、土壌環境、干潟環境において実践的に開発した。また、生物多様性の学習支援のためのICT教材として、GISを用いた生物分布調査カリキュラムを開発した。本研究目的は,.世界的喫緊課題である生物多様性の保全を進めていくため,その基盤となる生物多様性の理解を深めるための環境教育カリキュラムの開発である。また,教育とICTを連動させ,生物多様性情報の効果的な収集・共有・利用を提案することも目的とする。今年度の研究実施計画には5つテーマを挙げている。以下に各テーマとそれぞれの実績を記す。1生物多様性調査...実地調査では,昆虫類と土壌動物について進めた。昆虫類は大分市郊外のチョウ類の多様性と環境と関連性について調査し,外来植物による在来生態系の撹乱がチョウ類の多様性を低下させていることを示した。土壌動物調査では,土壌動物の多様性と植生管理との関係を調べ,草刈後の草を取り除かないこと,土を踏み固めないことが土壌動物の多様性向上に効果的であると示唆された。2生物多様性学習カリキュラムの開発・3生物分類技能向上カリキュラムの開発...実践過程において,この2つのテーマは,切り分けての実施が困難であると判断し,同カリキュラムの中で展開した。研究代表者が大分大学で担当する「環境教育演習」などの授業で地域素材を活かした,生物多様性を調べる環境教育,生物多様性に気付く環境教育などを開発した。4生物多様性学習におけるICT教材の研究...既存のWeb-GISをベースに改良・開発したICTを活用した環境教育の実践を試みた。ICTの強みである,情報の共有化や地図化などにより効果的な環境教育カリキュラムを提案することができた。5教育効果の測定...上記2,3,4に該当するカリキュラム実施の後,アンケート調査によって教育効果を測定した。結果,生物多様性の重要性に関する理解は深まっており,本研究によって開発された環境教育カリキュラムの有効性が示された。しかし,生物多様性を調べ,伝える技術の習得の高まりは低く,次年度の課題として残った。その実現に向け、研究実施計画では4つのテーマを掲げて進めた。以下、各テーマとそれぞれの実績を記す。1)生物多様性調査・・・実地調査では、植物と爬虫類と哺乳類について行った。植物では、タンポポ類を中心とした草本植物についての調査を行い、工事履歴や植生管理法が種構成に大きな影響を与えていることを明らかにした。爬虫類では大分市郊外において多様性調査を行い、有鱗目の潜在的自然分布種の全11種、うち絶滅危惧種2種を記録した。哺乳類では、大分市郊外で調査し、希少種のアナグマ、外来種のアライグマなどを含む11種を記録した。2)生物多様性学習カリキュラムの開発・・・研究代表者が大分大学で担当する講義・実習において、前年度の成果・課題を踏まえて、水辺環境、土壌環境、森林環境委、干潟環境の生物多様性の学習を実践的に開発した。また、生物多様性を記録・保存するための標本作成技術習得のカリキュラムも実施した。3)生物多様性学習におけるICT教材の研究・・・大分県の生物多様性データベース構築に向け、県内の団体・個人が管理する情報の収集を行い、哺乳類、爬虫類、昆虫類、植物類に関して一定の成果を得ることができた。4)教育効果の測定・成果の普及・・・上記の環境教育カリキュラムの実施前後にアンケート調査を行い、受講した学生の生物多様性に関する関心・知識・技術の成長の測定、カリキュラムの改善点などを分析し、本研究全体の成果と課題の抽出を行った。また、本研究の学会発表や論文化による成果普及、現職教員に対しての研修等において本成果の活用した。環境教育カリキュラムの開発とその実践的研究は,当初の計画の通り実施され,その学習効果も好評であり,また,それらの論文化作業も順調である。また,本研究終了後に計画していた,本カリキュラムの現場教員への普及活動も既に実施しており,これは大きな進展といえる。しかし,ICT教材の開発や広範囲の生物多様性情報の収集はやや遅れている。24年度が最終年度であるため、記入しない。当初計画の大幅な変更はないが,来年度から予定されている高等学校の学習指導要領の改正に伴う,生物多様性の取り扱いや指導内容を十分に理解した上で,カリキュラム案の修正を進めていく。

また,それに伴い当初計画では研究終了後に予定していた現場教員への本研究成果の普及を前倒しで進めていく必要があると思われる。また,当初計画では大分県の生物多様性ポータルサイトの構築を大きな目標の一つとしていたが,今年度の調査で,大分県は生物多様性の情報拠点となる大学や博物館,行政施設がないため情報の収集作業に多くの労を要すこと明らかとなった。そのため,総合的な生物多様性ポータルサイトの構築ではなく,ポータルサイト構築に向けた情報基盤の整備を第一の目標として進めていくこととする。24年度が最終年度であるため、記入しない。
自己同期化現象を利用した振動系の推進

乾燥床上に置かれた2自由度振動系の各質量部にDCモータで駆動された回転おもりを搭載し、2個のDCモータに加える電圧を接近させると、2個の回転おもりが自動的に約位相差πで同期回転し始め、振動系は推進する。これは非線形力学系に特有の自己同期現象によるものである。昨年度は、この自己同期現象の発生様相や振動系の推進性能を調べるために、自律系の定常周期解を求めるシューティング法を改良し、クーロン摩擦力が作用する場合の自己同期解を求めた。ところで,乾燥床上を振動系が推進する場合には質量部・床間は常にslip状態とは限らず、stick状態も発生していると考えられる。そこで、本年度は、このstick-slip現象が発生する場合の自己同期解(加速度に不連続性が発生するだけでなく、slip状態とstick状態で運動方程式が違うという難しい問題を含んでいる)を求めることができるようにシューティング法を改良し、より実際に則した理論解析を行った。また、解析結果を基に実験装置を設計製作し、実際に装置が推進することを確認した。実験では、ベルトコンベア上で実験装置を推進させておもりの位相関係や振動系の推進性能を動画像解析装置によって測定し、理論解析結果との定量的比較を行った。さらに、この推進モデルの応用を模索するため、質量部に電磁石を搭載して磁性体床との吸引力を与えたときに振動系が垂直壁を登ったり天井を移動しないか、数値解析によってその可能性を調べた。その結果、以下のことがわかった。(1)いろいろなタイプの自己同期によって振動系は推進するが、2個の回転おもりが同一方向に位相差π前後で同期回転する自己同期が最も安定しており、スムーズな推進が得られる。(2)動摩擦係数が小さいほど、推進速度が大きくなる。(3)パラメータ条件によってはstickが発生する方が推進速度が大きい。(4)モータ電圧に推進性能が最大となる最適値が存在する。(5)理論解析結果と実験結果は定量的に良く一致しており、理論解析の有効性が確認された。乾燥床上に置かれた2自由度振動系の各質量部にDCモータで駆動された回転おもりを搭載し、2個のDCモータに加える電圧を接近させると、2個の回転おもりが自動的に約位相差πで同期回転し始め、振動系が推進することを予備実験で確認している。本年度は、この推進装置に現れる自己同期現象の発生メカニズムや、同期がはずれた状態で現れる非線形現象の発生様相を数値解析で明らかにすることに重点をおいた。まず、自己同期現象に本質的な影響を与えない床・台(質量部)間の摩擦力を無視した数値解析を行ってみた。(1)予備実験と同様に数値解析でもおもりの自己同期が確認された。しかし、おもりの回転数比が1:1の自己同期のほかに回転数比r:sの自己同期解も発生しうること、同期がはずれると概周期解やカオスが発生すること、自己同期、概周期振動、カオスのいずれが発生するかは初期値に依存することなど、このモデルの非線形現象がかなり複雑であることが明らかになった。ただし、最も発生しやすいのは回転数比が1:1の自己同期である。次に、振動系の推進に本質的な影響を与える床・台間の摩擦力を考慮した数値解析を行った。(2)粘性摩擦力では振動系は推進せず、クーロン摩擦力によって推進する。

振動系の推進にはおもりの回転数比が1:1の自己同期が有効である。振動系の固有振動数よりも低い回転数で回転する場合,各台車のおもりは(予備実験で確かめたように)位相差πで同期回転する.また、推進速度が最大となるモータ電圧の最適値が存在する.モータ電圧が高いときには振動系はslip運動のみで推進するが、モータ電圧が低いとstick-slip現象が発生する。以上のように、この推進モデルの特性が数値解析によって明らかになった。一方、実験の方は推進装置本体の試作を終えている。今後は、数値計算で得られた結果を実験によって検証すると共に、この推進機構の可能性や、より性能の優れた振動推進装置の設計指針を探っていく予定である。乾燥床上に置かれた2自由度振動系の各質量部にDCモータで駆動された回転おもりを搭載し、2個のDCモータに加える電圧を接近させると、2個の回転おもりが自動的に約位相差πで同期回転し始め、振動系は推進する。これは非線形力学系に特有の自己同期現象によるものである。昨年度は、この自己同期現象の発生様相や振動系の推進性能を調べるために、自律系の定常周期解を求めるシューティング法を改良し、クーロン摩擦力が作用する場合の自己同期解を求めた。ところで,乾燥床上を振動系が推進する場合には質量部・床間は常にslip状態とは限らず、stick状態も発生していると考えられる。そこで、本年度は、このstick-slip現象が発生する場合の自己同期解(加速度に不連続性が発生するだけでなく、slip状態とstick状態で運動方程式が違うという難しい問題を含んでいる)を求めることができるようにシューティング法を改良し、より実際に則した理論解析を行った。また、解析結果を基に実験装置を設計製作し、実際に装置が推進することを確認した。実験では、ベルトコンベア上で実験装置を推進させておもりの位相関係や振動系の推進性能を動画像解析装置によって測定し、理論解析結果との定量的比較を行った。さらに、この推進モデルの応用を模索するため、質量部に電磁石を搭載して磁性体床との吸引力を与えたときに振動系が垂直壁を登ったり天井を移動しないか、数値解析によってその可能性を調べた。その結果、以下のことがわかった。(1)いろいろなタイプの自己同期によって振動系は推進するが、2個の回転おもりが同一方向に位相差π前後で同期回転する自己同期が最も安定しており、スムーズな推進が得られる。(2)動摩擦係数が小さいほど、推進速度が大きくなる。(3)パラメータ条件によってはstickが発生する方が推進速度が大きい。(4)モータ電圧に推進性能が最大となる最適値が存在する。(5)理論解析結果と実験結果は定量的に良く一致しており、理論解析の有効性が確認された。(6)床面への吸引力を与えると、天井、壁面に沿って走行可能である。
早期に臨床応用可能な放射線増感剤の研究

1.コロニーアッセイ法によるギメラシルの放射線増感効果DLD-1、HeLaを用いた実験で、1.0mMのギメラシルを48時間添加後に照射すると、コントロール群と比較してギメラシル添加群の生存率は有意に減少した。DLD1は変異p53を持ち、HeLaは、p53の機能が低下している細胞である。そこで、p53の状態で、ギメラシルの放射線増感効果の程度に差がみられないか検討した。そこで、ヒト肺非小細胞癌細胞H1299で、野生型p53を導入したH1299wt、p53が欠損したH1299neo、変異型p53を導入したH1299m143、H1299m175、H1299m248の5種の細胞を用い、ギメラシルの放射線増感効果をclonogenic assayで検討した。結果は、ギメラシルの放射線増感率は、各細胞間で、同程度であった。また、ヒト大腸癌細胞HCT-116の野生型p53を持ったHCT-116 p53+/+とp53が欠損したHCT-116 p53-/-で、ギメラシルの放射線増感効果を同様に検討したが、ギメラシルの放射線増感率は、各細胞間で、同程度であった。以上より、ギメラシルの放射線増感効果は、細胞のp53statusに影響されない可能性が示唆された。2.多分割照射におけるギメラシルの放射線増感効果DLD1細胞(ヒト大腸癌細胞)を用いて、clonogenic assayで、多分割照射におけるギメラシルの放射線増感効果を検討したが、放射線増感の程度は、分割数が増えるほど、大きくなった。これまでの我々の実験結果より、ギメラシルの放射線増感効果の分子メカニズムとしては、DNA2本鎖切断の相同組換え修復の阻害によると考えられる。ギメラシルが相同組替え修復を阻害するならば、体内の正常組織の細胞は大部分がG0/G1期のため非相同末端結合で修復されるため、ギメラシルで放射線増感されない。癌組織は、悪性度が高いほど分裂を繰り返している細胞が多い。これらの細胞は、相同末端組替え修復と非相同末端結合で修復されるため、ギメラシルで増感される。よって、ギメラシルは、癌組織を選択的に増感し治療可能比を向上させることが期待される。1.コロニーアッセイ法によるギメラシルの放射線増感効果:1.0mMのギメラシルを48時間添加後に照射すると、コントロール群と比較してギメラシル添加群の生存率は有意に減少した。これはDLD-1、HeLa、LC-11その他実験を行った全ての細胞でギメラシルによる放射線増感効果が確認された。ギメラシルの添加時間・濃度と放射線増感効果の関係を調べたが、添加時間は48時間、濃度は1.0mMに至るまで放射線増感効果が増加し、その後プラトーに達した。一方、実験を行った全ての細胞においてギメラシル単独での殺細胞効果は認められなかった。2.放射線誘発リン酸化ヒストンH2AXフォーカスの計測:放射線照射後1時間で核内のH2献フォーカス数は上昇し、ギメラシル添加群においてはコントロール群よりもH2AXフォーカスが多く残存し、DNA二重鎖切断修復の遅延が示された。特に照射24時問後にて有意な差を認めている。放封線を照射しない場合、ギメラシル添加群とコントロール群の残存H2AXフォーカス数に差を認めなかった。DNA-PK活性欠損細胞(M059J、XR-V15B、xrs-5)とその親細胞(MO59K、V79、CHO-K1)に対して、コロニーアッセイ法によるギメラシルの放射線増感効果を検討した。DNA-PK活性欠損細胞においては、その親細胞と比較した場合に強い放射線増感効果を認めた。相同組み替え修復に欠損のあるGM7166VA7細胞においては、ギメラシルによる放射線増感効果は認められなかった。4.ギメラシルのDNA-PK活性および細胞周期に与える影響:5つの細胞株においてDNA-PK活性に対するギメラシルの影響を調べたが、コントロール群とギメラシル添加群において差を認めなかった。またギメラシルは細胞周期に対して影響を与えなかった。以上より、ギメラシルの放射線増感効果は、DNA2重鎖切断修復経路の相同組換え修復の阻害によると考えられた。

また、ヒト大腸癌細胞HCT-116の野生型p53を持ったHCT-116 p53+/+とp53が欠損したHCT-116 p53-/-で、ギメラシルの放射線増感効果を同様に検討したが、ギメラシルの放射線増感率は、各細胞間で、同程度であった。以上より、ギメラシルの放射線増感効果は、細胞のp53statusに影響されない可能性が示唆された。2.多分割照射におけるギメラシルの放射線増感効果DLD1細胞(ヒト大腸癌細胞)を用いて、clonogenic assayで、多分割照射におけるギメラシルの放射線増感効果を検討したが、放射線増感の程度は、分割数が増えるほど、大きくなった。これまでの我々の実験結果より、ギメラシルの放射線増感効果の分子メカニズムとしては、DNA2本鎖切断の相同組換え修復の阻害によると考えられる。ギメラシルが相同組替え修復を阻害するならば、体内の正常組織の細胞は大部分がG0/G1期のため非相同末端結合で修復されるため、ギメラシルで放射線増感されない。癌組織は、悪性度が高いほど分裂を繰り返している細胞が多い。これらの細胞は、相同末端組替え修復と非相同末端結合で修復されるため、ギメラシルで増感される。よって、ギメラシルは、癌組織を選択的に増感し治療可能比を向上させることが期待される。
雌雄器官の分化の解析

本研究では、植物の生殖システム解明のために、雌雄器官の分化の解析を行った。まず、性染色体を持つアサ・ゼニゴケに注目し、DNA構造・機能レベルでの解明した。次に、単子葉・双子葉植物の花器官形成の遺伝子作用ネットワーク、調節機構、相互作用を遺伝子レベルで解明した。花器官の特に花粉の研究に重点を置き、雄性不稔性・花粉成熟遺伝子発現・未成熟花粉の脱分化の遺伝子支配機構の解明を行った。研究計画達成のために、各自発展させた成果を持ちより、総合的に研究討論・総括して本研究課題を遂行した。1)花序形態形成に関わるPDF1遺伝子を詳細に検討した。2)dad1,mam遺伝子を解析し、花粉の乾燥耐性・花粉管ガイダンスを解析した。3)イネの、穂の形・花分裂組織・器官数の制御に関わる突然変異体を解析した。4)アサY染色体は、レトロトランスポゾンに富んだ特殊な配列であることを示した。5)葯特異的カルシウム結合タンパク質、花粉表面タンパク質、遺伝子を解析した。6)テンサイの雄性不稔性の原因と考えられる遺伝子を解析した。7)タバコ葯の脱分化時の発現遺伝子の詳細な解析を行った。8)ゼニゴケY染色体の配列DNAを明らかにして、反復領域であることを示した。9)テッポウユリの動原体タンバク質、ヒストン様タンパク質の遺伝子を解析した。10)ユリ花粉母細胞の減数分裂特異的LIM遺伝子群の機能を推定した。以上のように、研究者間の研究成果を持ち寄り、雌雄器官分化の全体像に肉薄した。雌雄器官分化を遺伝子レベルから理解するために、種々の植物を用いて解析した。シロイヌナズナの花序形態変異関与突然変異体を多数分離し、詳細な地図を作成した。ERECTA遺伝子については、器官・発生時期での発現解析を行った。シロイヌナズナの生殖に関わる挿入型突然変異体を単離し、遺伝子DNA断片を得た。また、器官形成遺伝子の相互作用を分子生物学的・遺伝学的に解析した。イネの花の分化に関与する突然変異体群の解析を行った。特に他の植物では詳細が不明な花器官数の決定に関与する3つの突然変異の解析を行った。アサの性染色体に帰属する性質を同定する試みをした。PCR法でDNAをランダムに増幅することによりアサの雄株に特異的なバンドを16本検出した。アブラナ科植物の花粉特異的な遺伝子の解析をした。抗体を用いて、cDNAを検索すると、カルシウム結合タンパク質を単離し、解析した。テンサイ優性不稔性をミトコンドリア遺伝子の発現から解析した。現在までのところ、稔性回復株で優性不稔株と異なる転写発現を発見した。タバコの脱分化過程に特徴的に発現される遺伝子の検索を行った。多数得られ、既知の遺伝子と相同性のあるものや新規の遺伝子と考えられるものを単離した。この様な解析を続けて、雌雄器官分化の遺伝子支配のネットワークを明らかにしていく。本研究では、雌雄両性の文化・成熟過程に関連する遺伝子を解剖吟味し、植物の生殖システムの解明を目指した。まず、生染色体を持つ植物種(アサ)に注目し、DNA構造・機能レベルでの解明を目指した。続いて、単子葉植物・双方葉植物両方の花器官の完成の遺伝子群の機能的なネットワーク、調節機構、相互作用を遺伝子レベルで解明した。最後に、花器官に関連したうちで花粉を研究の焦点に据え、雄性不稔性、花粉成熟遺伝子発現、末成熟花粉の分化・脱分化の遺伝子支配機構の解明を目的とする。研究計画の達成のために、各自発展させた成果を持ち寄り、総合的に研究討論・総括して本研究課題を遂行した。1)花序形態形成関与

遺伝子の単離と発現調節を解析した。2)MS53A遺伝子(リパーゼ)およびL12A遺伝子(GRPp4類似遺伝子)を解析した。3)雌蘂、雄蘂のホメオティック突然変異及びそれらの2重突然変異を解析した。4)Y染色体上の特異領域を明らかにする。5)融合タンパク質に対する抗体を作製した。6)テンサイの雄性不稔性に関わると想定されるミトコンドリア遺伝子を解析した。7)ノーザン解析により脱分化に特に相関性の高いいくつかのクローンを選び解析した。8)ゼニゴケ雌雄のYACまたはP1由来人工染色体(PAG)ゲノムライブラリーを作製した。9)先に見出したテッポウユリの雄性配偶子特異的ヒストン(gH2A,gH2B,gH3)のcDNAを分析した。10)ユリ花粉母細胞のタンパク質を単離した。、研究者間の連絡を密にして雄雌器官分化の全体像の理解が深化した。本研究では、雌雄両性の分化・成熟過程に関運する遺伝子を解剖吟昧し、植物の生殖システムの解明を目指した。まず、性染色体を持つ植物種(アサ・ゼニゴケ)に注目し、DNA構造・機能レベルでの解明を目指した。続いて、単子葉植物・双子葉植物両方の花器官の完成の遺伝子群の機能的なネットワーク、調節機構、相互作用を遺伝子レベルで解明した。'最後に、花器官に関連したうちで花粉を研究の焦点に据え、'雄性不稔性、花粉成熟遺伝子発現、未成熟花粉の分化-脱分化の遺伝子支配機構の解明を目的とする。研究計画の達成のために、各自発展させた成果を持ち寄り、総合的に研究討論・総括して本研究課題を遂行した。1)花序形態形成関与遺伝子の単離と発現調節を解析した。2)dad1遺伝子(リパーゼ)およびmam遺伝子を解析した。3)花器官、花分裂組織のアイデンティティー突然変異及び穂の形を決める遺伝子突然変異を解析した。4)アサY染色体上の特異領域にレトロポゾンを明らかにした。5)葯特異的遺伝子・花粉表面タンパク質cDNAの解析。8)ゼニゴケ雌雄のYACまたはP1曲来人工染色体(PAC)ゲノムライブラリーを作製した。9)テッポウユリの減数分裂特異的動原体タンパク質を単離した。10)ユリ花粉母細胞の減数分裂特異的LIM遺伝子群のcDNAを分析した。研究者間の連絡を密にして雌雄器官分化の全体像の理解が深化した。本研究では、植物の生殖システム解明のために、雌雄器官の分化の解析を行った。まず、性染色体を持つアサ・ゼニゴケに注目し、DNA構造・機能レベルでの解明した。次に、単子葉・双子葉植物の花器官形成の遺伝子作用ネットワーク、調節機構、相互作用を遺伝子レベルで解明した。花器官の特に花粉の研究に重点を置き、雄性不稔性・花粉成熟遺伝子発現・未成熟花粉の脱分化の遺伝子支配機構の解明を行った。研究計画達成のために、各自発展させた成果を持ちより、総合的に研究討論・総括して本研究課題を遂行した。1)花序形態形成に関わるPDF1遺伝子を詳細に検討した。2) dad1,mam遺伝子を解析し、花粉の乾燥耐性・花粉管ガイダンスを解析した。3)イネの、穂の形・花分裂組織
rhoがん遺伝子産物の機能とこれを介する情報伝達経路の研究

rhoがん遺伝子はrasがん遺伝子の類似遺伝子で、その産物はrasp21と同じ低分子量のGTP結合蛋白質である。我々は、数年前ボツリヌス菌由来のADPリボシル化酵素がこの蛋白を特異的に修飾することを見出した。本研究はこのことを利用してrho遺伝子産物の細胞内機能を同定することを目的としている。本年度はこのため以下の実験を行った。1.ボツリヌス菌ADPリボシル化酵素の同定と同酵素遺伝子のクロ-ニング: C型ボツリヌス菌003ー9株より分子量25kのADPリボシル化酵素を単離精製した。その酵素(C_3と称する)の抗体を作製し、C_1毒素標品中の酵素活性がC_3酵素に由来することを明らかにした。また、精製蛋白の部分アミノ酸配列を同定し、これを用いてこの酵素の遺伝子クロ-ニングを行った。現在、得たクロンをもとに塩基配列を決定中である。2.ボツリヌス酵素O_3を用いたrho遺伝子産物の細胞内機能の解析。Vero,LLCーMK_2,PCー12,GOTO,3T3などの培養細胞の培養液に精製C_3酵素を添加、又は、これらの細胞中に微量注入しその反応を観察した。これにより細胞内のrho産物がADPリボシル化されるにつれ、これら細胞に円形化や突起形成などのPhenotypeの変化がおき、増殖が抑制されることが明らかとなった。このことは、ADPリボシル化がrho産物の情報伝達経路に対して影響をもつことを示したものである。現在その詳細を検討中である。3.rho産物に特異的なGTPase活性化蛋白(rhoーGAP)の精製ウシ副腎細胞上清を材料にrhoーGAPの精製を行った。精製は硫安分画、フェニルヤファロ-ス、CMーセファロ-ス、TSKゲル、モノSの各クロマトで行った。精製倍率は36000倍、収率は0.6%であった。最終標品は分子景28kに単一の蛋白バンドを呈した。ゲル濾過などの挙動を併せrhoーGAPが28kDaの単純蛋白であることが明らかとなった。
マメ科植物における根粒原基形成を制御する発生分子メカニズムの解析

マメ科植物と土壌微生物である根粒菌の共生器官、根粒の初期発生では根粒菌の宿主植物の根毛への感染後、皮層の一部の細胞が脱分化・細胞分裂が連続的に起こり、根粒原基が形成される。本研究は植物と微生物の相互作用研究のモデルであるミヤコグサを用いて、根粒原基形成における皮層細胞の脱分化から細胞分裂に至る発生過程を制御する分子メカニズムを解明することを目的としている。平成23年度は、前年度の大規模なスクリーニングにより単離した根粒非着生の突然変異体を用いて、ラフマッピングによりそれぞれの変異体の原因遺伝子のおおまかな座乗領域を決定し、シークエンスにより変異個所を明らかにした。その結果、多くの変異体は既知の根粒共生変異体のアリルであることが判明したが、その一方で、新規な変異体をいくつか同定することに成功した。そのうちの1部の変異体については、ポジショナルクローニングを継続して行うことにより原因遺伝子を特定し、相補性検定によりその遺伝子が変異の原因であることを明らかにした。また、根粒菌感染により誘導される皮層細胞分裂時に発現変動する遺伝子を網羅的に同定するために、分裂中の皮層細胞が多く含まれている組織を収集し、そこからcDNAライブラリーを作成し、次世代シーケンサーを用いてそのシークエンスを行った。得られたトランスクリプトームを他の組織のトランスクリプトームと比較することにより、皮層細胞分裂時において上昇する遺伝子群を同定した。マメ科植物と根粒菌は植物由来の根粒と呼ばれる器官を介して共生している。根粒菌の感染後、宿主植物の根において様々な遺伝的プログラムが連続的に起こることにより、根粒が発生することが知られている。根粒菌の感染により、植物の分化した組織であった皮層のある細胞が脱分化し、そこから新たな器官である根粒がde novoに形成されるという根粒の特徴的な発生過程を考慮すると、根粒形成は植物の形態形成を研究する上でも興味深い対象となり得る。しかし、これまでの植物・微生物の共生研究では、根粒の発生、特に根粒原基が形成される過程に注目した研究はほとんど行われていない。本研究はマメ科のモデル植物であるミヤコグサを用いて、根粒形成過程における皮層細胞の脱分化、細胞分裂および根粒原基形成を制御する分子メカニズムを解明するための研究を進める。H22年度は、この発生過程に関与する(1)変異体の単離と(2)発現変動する遺伝子(群)の同定、さらに、(3)発生過程のイメージングの3つのアプローチにより研究を進めた。(1)に関しては、化学変異源であるエチルメタンスルホン酸(EMS)で処理したM1植物を大規模に展開し、約3,100のM1個体由来の約57,000のM2個体を用いて、着目する表現型をもつ変異体が効率的に得られるようなスクリーニングを行った結果、新奇である可能性が高い変異体をいくつか単離した。今後はそれらの責任遺伝子を単離し、その機能を明らかにするための研究を進める。(2)、(3)に関しては、研究の目的を達成するために必要となる種々のコンストラクトを導入した形質転換体を作出し、次年度に行う解析の研究材料を揃えることができた。本研究の進展により得られる成果は、共生研究の進展に大きく貢献できるだけでなく、植物に特徴的な現象である細胞の脱分化から器官形成が起こる仕組みを理解する上でも重要な知見となることが期待される。
免疫寛容誘導に果たす移植片に存在する細胞(樹状細胞)と骨髄キメラ細胞の機能の解析

臨床臓器移植に免疫寛容(免寛)を導入すべく、より安全な方法の開発をbeagle成犬の腎移植(KGT)をモデルにして検討してきた。1.RecipientRへの術前全リンパ組織の選択的LinacによりX線照射(FLI)150rad/日、10時間、kGT時に腎(D)からのPHA無反応分画骨髄移植(BMT、平均2×10^7/kg)、術後FK506(FK)、0.08mg/H/d、90日間の連日筋中投与によりchimera発現、維持LT_2(R)ではFK投与中止後も腎は生着し腎(D)からの皮膚移植片(SG)のみが感染に生着した。2.本法を死体腎移植に応用すべく、FLIを3日間に短縮、FKを術後2週間が0.16mg/H/d、4週目まで0.08mg/H/d、以降90日目まで0.04mg/H/dとしたところ、chimeraは不成立だが、FLI、FKの併用で寛容が得られたが、副作用も生じた。3.安全性を重視し、FLIは150rad/d、3日間に固定、術後少量のFK0.08mg/H/d30日間法とした結果、BMTの効果が発現した。(1)無処置群(n=9)(2)FKのみ(n=6)(3)FLI,BMC(n=3)(4)FLI,FK(n=8)(5)FLI,BMT,FK(n=13);(1)(2)(3)群では、腎生着日数(MSD)、11,15,7.3日、(D)では8/8例で118日以内に拒絶、MDS:53.2日、一方(E)群ではMSD、172日であり、雌雄が異なるpairsで5/8例でchimeraが接続し、すべて>70日生着、1例では再現性よく(D)SGのみが寛容となった。他の4例は腎機能は、良好であったが、合併症で死亡した。しかし、雌雄が同じpairsの3例中2例では腎は長期生着(431、248日)、SGTではいづれも(D)のSGのみが寛容となった。MLR-block ofstudyでは、chimeraの持続の2例の腎生着例で(R)の末梢血リンパ球、骨髄細胞、リンパ節に移植した(D)BMCが移住し、再生されてきたと考えられる免疫調節細胞が(R)anti(D)MLRを特異的に抑制した。(R)リンパ球は術前に保存した細胞である。一方、chimera消失例では、抑制は見られず、(D)に対する特異的なリンパ球障害性拡体が出現していた。今回、使用したpairsはMLRによる不適合であったが、retrospectiveではあるが、PCR-SSCPで、殆どの症例で2mismatchを確認できた。従って、本併用療法は当初意図したごとく、組織不適合であっても寛容を誘導、維持できることが判明した。さらに寛容誘導因子を明確にすべく、自家繁殖犬のfamilyの中でPCR-SSCPで確認したhomozygousの型同志(DLA・DR遺伝子型)を支配し、現在、beagle、mongrelの一家系にそれぞれに雄2、雌3:雄2、雌2のoffspringを得ることが出来た。これらをtypeし、homozygousな個体同志を支配し、少なくとも3型((D)、(R)、Third-party(T))を固定し、上記のprotocolをより安全に有効なものにしていく計画である。

他の4例は腎機能は、良好であったが、合併症で死亡した。しかし、雌雄が同じpairsの3例中2例では腎は長期生着(431、248日)、SGTではいづれも(D)のSGのみが寛容となった。MLR-block ofstudyでは、chimeraの持続の2例の腎生着例で(R)の末梢血リンパ球、骨髄細胞、リンパ節に移植した(D)BMCが移住し、再生されてきたと考えられる免疫調節細胞が(R)anti(D)MLRを特異的に抑制した。(R)リンパ球は術前に保存した細胞である。一方、chimera消失例では、抑制は見られず、(D)に対する特異的なリンパ球障害性拡体が出現していた。今回、使用したpairsはMLRによる不適合であったが、retrospectiveではあるが、PCR-SSCPで、殆どの症例で2mismatchを確認できた。従って、本併用療法は当初意図したごとく、組織不適合であっても寛容を誘導、維持できることが判明した。さらに寛容誘導因子を明確にすべく、自家繁殖犬のfamilyの中でPCR-SSCPで確認したhomozygousの型同志(DLA・DR遺伝子型)を支配し、現在、beagle、mongrelの一家系にそれぞれに雄2、雌3:雄2、雌2のoffspringを得ることが出来た。これらをtypeし、homozygousな個体同志を支配し、少なくとも3型((D)、(R)、Third-party(T))を固定し、上記のprotocolをより安全に有効なものにしていく計画である。組織不適合間のbeagle成犬を用いて同種移植片(腎)をいかにして生着延長させ、免疫寛容を獲得させるかをテーマにして臨床応用可能なモデルの完成を目指している。方法は、イ)recipient(R)に術前処置として(R)のリンパ組織へ4MeVaLinacによるX線の選択的照射法(FLI)、ロ)腎移植時に腎donor(D)からの骨髄分画細胞移植(BMT)、ハ)術後、小量のFK506の筋注投与。以上のイ)ロ)ハ)の3者併用法である。1,FLI(150rad/日、10日間、計1500rads)、腎移植に腎(D)からのBMT、術後FK506、0.08mg/kg/d、連日90日間投与法により、chimera導入例4/9例では、(D)皮膚移植片(SG)のみ生着するという免疫寛容が得られた。2,自家移植では成功している腎の3日間保存法を本法に応用するため、また出来る限り照射の期間を短縮させるため、FLIの条件を150rad/日、3日間計450radsに同定し、BMTに併用するFK506の投与法を(1)、術後2週間は0.16mg/kg/d、4週目まで半減してo.o8mg/kg/d、以降さらに半減して0.04mg/kg/dを90日目まで投与した。本法ではFK506の効果が顕著であり、しかもFLIとの併用で長期生着、免疫寛容例が2/6例に発現したが、BMTの効果は発現されなかった(骨髄chimeraは導入されなかった)。(2)、FLI、150rad/日、3日間、BMTに併用するFK506の投与量を0.08mg/kg/d90日間投与に設定したところ、現在3/4例に長期生着が得られつつある。BM-chimerismが導入される例もあり、皮膚移植によるmonitoringでは(D)SGが3rd-partyに比し生着延長する傾向を示し、現在、本群の腎および皮膚移植片の生着を骨髄chierismの関連を検索中である。臨床臓器移植に免疫寛容を導入すべく、より安全な免疫学的方法の開発をbeagle犬を用いて検討している。基本的には、recipient(R)の術前処置として(1)全身のリンパ組織に選択的にX線の照射(FLI)、(2)腎同種移植時に腎donor(D)からの骨髄細胞移植(BMC)(3)術後、短期間(3ケ月間)のFK506(FK)の連続筋注投与(0.08mg/kg(a)の3者併用法である。
加速器を用いたホウ素中性子捕捉療法のためのターゲット冷却システム開発と線量評価

加速器を使ったホウ素中性子捕捉療法のシステムを開発するため、水流によるターゲット冷却システムを新規に開発した。放射線医学総合研究所の3MeVの陽子を照射し目的とする単位面積あたりの必要な冷却能力を達成した。これにより実機の設計に入る事が可能となった。加速器を使った試験は6回行った。線量評価のための測定器として新しくボロン入りのポリエチレンとボロンの入っていないポリエチレン使用した電離箱を作成し実用可能な事を証明した。1.ターゲット冷却システムの設計と製作を行った。水冷法であり銅にリチウムを蒸着または貼り付け、その銅を後方から水で冷却する。水と接する面は平面では目的とする2.5MeV,20mA陽子による50kWの発熱に対しては十分な冷却が出来ない。構造解析コードを用いて、ターゲットの熱および寿命と構造材の強度に着目した冷却システムを検討し、設計し製作した。そのなかにはLiターゲットの寸法や冷却水の流路の寸法、流速などの検討が含まれる。設計した冷却システムについて、照射場のBNCT適用性を、中性子γ線輸送計算コードPHITSを用いて計算を行った。2.中性子発生装置は放射線医学総合研究所の3MV,2mA静電型陽子線加速器で試験の準備を行った。また線量計測のため、IC-17,IC-17G電離箱を購入し放医研のCo-60照射装置で校正を行った。3.今後購入予定のボロン入りのポリエチレン(IC-17PB)とボロンの入っていないポリエチレン(IC-17P)の電離箱でも校正と測定を行う。これらは新たに考案した4電離箱方式で、(1)速中性子、(2)熱中性子、(3)ガンマ線、(4)(n,a)反応の線量をリアルタイム測定で可能にするためである。そのためPHITSコードを使った計算を行い可能であることを計算した。4.また、より小型のIC-18シリーズで同様の計測法の開発を進める。SOF検出器により患者の治療部位に貼り付けてリアルタイムで実測可能な測定法との比較のための準備をした。同様に金の放射化による熱外中性子の測定(従来法)との比較のための準備をした。5.ボナーボール法による中性子スペクトル測定系の大強度用システムの検討を行った。6.ガンマ線の測定には従来からの方法である熱蛍光法(TLD)との比較について検討した。1.前年度、ターゲット冷却システムの設計と製作を行った。水と接する面は平面である。陽子は2.5MeV,20mA陽子による50kWの発熱に対しては十分な冷却が出来ない。2.中性子発生装置は放射線医学総合研究所の3MV,2mA静電型陽子線加速器で6回試験した。また線量計測のため、IC-17,IC-17G電離箱を購入し放医研のCo-60照射装置で測定した。結果は良好であった。3.今後購入したボロン入りのポリエチレン(IC-17PB)とボロンの入っていないポリエチレン(IC-17P)の電離箱でも校正と測定を行う。そのためPHITSコードを使った計算を行い可能であることを計算している。1.前年度、新しく設計したターゲット冷却システムを用いて実験を行った。噴流式と称し、ターゲット下部を下から多数の細管を多数通して水を吹き付ける方式である。更に銅ターゲットの下部にピンを多数立て横から水を流す方法も新たに製作し試験した。両方式とも水冷法であり銅にリチウムを蒸着または貼り付け、その銅を後方から水で冷却する。事前に熱の伝導計算を行い十分な冷却が可能なことを確かめた。陽子は2.5MeV,20mAの出力を必要とする。50kWの高い発熱に対しては十分な冷却を行う試験をした。

構造解析コードを用いて、ターゲットの熱および寿命と構造材の強度に着目した冷却システムを検討し、設計製作した。設計した冷却システムについて、照射場のBNCT適用性を、中性子γ線輸送計算コードPHITSを用いて計算を行った。2.前年度同様、中性子発生装置は放射線医学総合研究所の3MV,2mA静電型陽子線加速器で6回試験した。また線量計測のため、IC-17,IC-17G電離箱を購入し放医研のCo-60照射装置で測定した。結果は良好であった。3.今後購入したボロン入りのポリエチレン(IC-17PB)とボロンの入っていないポリエチレン(IC-17P)の電離箱でも校正と測定を行った。これらは新たに考案した4電離箱方式で、(1)速中性子、(2)熱中性子、(3)ガンマ線、(4)(n,a)反応の線量をリアルタイム測定で可能にするためである。4.また、より小型のIC-18シリーズで同様の計測法の開発を進め製作し測定を試みた。測定が可能であることを確認した。金の放射化による熱外中性子の測定(従来法)との比較のための準備をした。5.ガンマ線の測定には従来からの方法である熱蛍光法(TLD)との比較について検討した。
有機リン系殺虫剤中毒の病態に関する実験的研究、とくに症状再び燃の機序について

2.エルマン法に基づく赤血球acetylcholinesterase活性の測定条件を確立した。3.fenitrothionの急性中毒5例にfenitrothionとMNPを測定し、次の結果を得た。(1)fenitrothion血清中濃度の再上昇が比較的早期に起こりうる。(2)その再上昇が症状再燃と遷延の原因になりうる。(3)fenitrothionからMNPへの代謝過程には症例差が大きく、PAMがfenitrothion代謝に影響した可能性がある。4.有機リン急性中毒17例に血清ChEおよび赤血球AChE活性の回復過程を検討し、以下の結論を得た。(1)有機リン中毒後の酵素活性回復には、低迷期、直線的上昇期、プラト-移行期が区別できる。(2)血清ChE活性の直線的上昇期は中毒薬物によって様相が異なった。水に難溶のfenitrothionの中毒では、上昇時期が臨床症状の改善とある程度一致し、上昇速度は酵素の生成によって規定される。(3)赤血球AChE活性の直線的上昇期は血清ChE活性よりも遅れて始まり、もっぱら赤血球の生成に依存した。5.ウサギを用いた亜急性中毒モデル作成の試みは、エタノ-ルに溶解したfenitrothionを静脈内投与、筋肉内投与、腹腔内投与などの経路、投与量と投与間隔の検討を進めているが、最適なモデルの確立には至っていない。1.イヌのフェニトロチオン急性中毒モデルイヌによる実験には様々な不都合のあることが判明し、ウサギを用いるように計画を変更し、モデルの確立に努めている。2.フェニトロチオン代謝産物の測定計画書に述べたガスクロマトグラフィー法を利用して測定法の改善を試みたが、大量に存在するフェニトロチオンと微量にしか存在しない代謝産物の分離に問題があり、液体クロマトグラフィー法も平行して検討した。現在は主に後者を用いて、臨床例から得られた生体試料の測定を行っているが、主要物質についてはほぼ満足できる程度の分離定量が可能になった。3.赤血球アセチルコソンエステラーゼ活性の測定計画した方法により、高い精度で測定する技術が確立された。さしあたり急性中毒臨床例の血液を経時的に測定し、次のような知見が得られた。血清中の偽性コリンエステラーゼと、赤血球中のアセチルコリンエステラーゼはともに急性有機リン中毒で著しく低下するが、その回復過程には明らかな差異があり、後者は前者に比べて活性回復に4週間以上の遅れがある。しかも臨床症状の改善過程と比べても赤血球中の真性コリンエステラーゼ活性は著しく回復が遅れた。4.今後の研究の展開遅れている動物実験モデルの確立に勉める。3.fenitrothionの急性中毒5例にfenitrothionとMNPを測定し、次の結論を得た。(2)その再上昇が症状再燃と遷延の原因になりうる(3)fenitrothionからMNPへの代謝過程には症例差が大きく、PAMがfenitrothion代謝に影響した可能性がある。(3)赤血球AChE活性の直線的上昇期は血清ChE活性よりも遅れて始まり、もつぱら赤血球の生成に依存した。
布と身体のかかわりから見た人間観・身体観の研究：インドネシアの出産・治癒の事例

■研究概要本研究はインドネシア・西ヌサトゥンガラ州ロンボク島を調査地として、物質・身体への着眼から島先住のササクの人々の人間観・身体観を明らかにすることを目的とした。研究では、母子の健康づくりのための文化的習慣を通して胎児や乳幼児の人間性が育まれていく過程を民族誌的記述から考察した。従来研究では制度面から凌駕的に論じられることの多かったインドネシアの医療政策の導入側面に加えて、モノとヒトが織りなす社会関係が人間的な生の滋養に寄与することを指摘し、出産をめぐる人格概念・身体理解が近代的な疾病観を包含してきた現代的様相を明らかにした。■研究の方法研究方法としてインドネシア語とササク語を用いた参与観察・聞き取りを主要手段とする文化人類学的フィールドワークを採用し、ロンボク島内の一般家庭を拠点とする現地滞在調査を通して民族誌資料を収集した。現地滞在中は儀礼参加や出産の立会いの他、女性への聞き取りを通して妊娠出産の儀礼や観念・行為の汎用性と個別性を検証しつつ、妊産婦の日頃の健康維持や乳幼児の健康管理に関する経験談を収集検証した。一般的な村民に加え、伝統的な産婆・呪医、助産院や病院の助産師・看護師等への聞き取りを行った。■平成30年度の研究経過・実績平成30年4月10月、平成29年度までの現地調査を通して収集したデータの整理分析を進めるとともに博士論文(英文)の執筆に取り組んだ。8月、インドネシア大学発行の文化人類学系の学術雑誌に論文(英文)を投稿し査読受理された。10月11月、インドネシアでの補足調査を科研費で行なった。11月12月、博士論文の執筆を進めた。12月、博士学位申請論文(英文)を提出し、金沢大学での国際シンポジウムにて研究成果を口頭発表(英語)した。平成31年1月、インドネシアでの補足調査を科研費で行うとともに博士論文の論文審査に係る口頭発表(英語)を行った。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究はインドネシア西ヌサトゥンガラ州ロンボク島を主な調査地として、物質性の観点から島先住のササク人の人間観・身体観を明らかにすることを目的とする。国主導の医療介入と村の伝統的な医療の混在という文脈から、女性の周産期における文化習慣を通して胎児・新生児の人間性が形成される過程を民族誌的記述を通して明らかにするものである。従来の人類学的研究では制度面から凌駕的に論じられることの多かった医療政策の普及局面においてもミクロレベルでは布をはじめとするモノ・ヒトが織りなす社会関係が人間的な生の滋養に寄与しうることを指摘し、出産をめぐる伝統的な人格概念・身体理解が近代的な健康観・疾病観を受容しつつある様相を明らかにする。研究方法としてインドネシア語とササク語を用いた参与観察・聞き取り調査を主要手段とする文化人類学的フィールドワークを採用し、民族誌的データを収集した。ロンボク島の村落家庭に身を寄せ、そこを拠点に通算約6ヶ月間の現地滞在調査を通してササク民族社会の女性の周産期における健康づくりのための文化的習慣に関する資料を収集・検証した。平成29年4月・5月はインドネシアでのフィールドワークのための準備を国内で行った。6月から10月にかけて約4ヶ月間、インドネシア・西ヌサトゥンガラ州ロンボク島での現地滞在調査を、平成29年度科学研究費助成事業の経費で行った。10月から12月にかけては収集したデータの整理や文献調査を行うとともに、得られた成果を米国コロンビア大学での学会『South-South II: Materiality and Embodiment in Greater Asia and Africa Conference』で「In the Midst of Mythos and Medicine: Clothing the Cares of Pregnancy and Childbirth on Lombok Island」と題して口頭発表(英語)したほか、国内では国立民族学博物館での『平成29年度みんぱく若手研究者奨励セミナー:グローバル現象を人類学はどう捉えるか』において「「病」の語りと身体化:インドネシア・ロンボク島における治癒・看護の事例」と題して口頭発表し、国内外で研究交流を行った。平成30年1月から3月にかけての約2ヶ月間は再度インドネシア・ロンボク島において補足的な現地滞在調査を行うとともに、学術雑誌への論文の執筆・投稿を行い、博士学位論文の骨子を作成した。

一般的な村民に加え、伝統的な産婆・呪医、助産院や病院の助産師・看護師等への聞き取りを行った。■平成30年度の研究経過・実績平成30年4月10月、平成29年度までの現地調査を通して収集したデータの整理分析を進めるとともに博士論文(英文)の執筆に取り組んだ。8月、インドネシア大学発行の文化人類学系の学術雑誌に論文(英文)を投稿し査読受理された。10月11月、インドネシアでの補足調査を科研費で行なった。11月12月、博士論文の執筆を進めた。12月、博士学位申請論文(英文)を提出し、金沢大学での国際シンポジウムにて研究成果を口頭発表(英語)した。平成31年1月、インドネシアでの補足調査を科研費で行うとともに博士論文の論文審査に係る口頭発表(英語)を行った。採用第2年度目(平成30年度)4月から7月にかけて、大学で指導教員の継続的な指導を受けつつ博士学位論文の執筆に集中する。8月にインドネシア・ロンボク島において約1ヶ月間の補足的な現地滞在調査を実施し、不足データを補充する。10月に予備審査を経て、12月に博士学位論文を提出する。12月は『オーストラリア人類学会大会』などの国際会議で研究成果を発表する。上記の活動と並行して、学術雑誌(レイデン大学『Journal of the Humanities and Social Sciences of Southeast Asia and Oceania』、オーストラリア人類学会誌『The Australian Jounral of Anthropology』)に投稿する英語論文の推敲作業も平成30年度内に進行・完了する計画である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
α-アドレナリン受容体発現と圧反射性筋血流調節:動物とヒトの相方向性研究

[目的]血管平滑筋におけるα-アドレナリン受容器発現が、運動時の圧反射性筋血流調節に及ぼす効果を、ヒトおよび実験動物を用いて明かにすることである。[ヒト用いた実験](1)測定方法の確立・筋血管コンダクタンスの測定:若年被験者を対象に、phenylephrineを、体血圧が上昇しない程度の量を、上腕動脈から投与し、その際の血流変化から筋血管コンダクタンスをもとめ、α-アドレナリン性筋血管収縮能を決定した。・血圧反射ゲインの測定:自発性血圧動揺に対する心拍数と筋交感神経活動の反応から「自発性血圧反射ゲイン」を、また、末梢血管よりphenylephrine、sodium-nitroprussideを投与し、動脈血圧を変化させた際の、筋交感神経、心拍数の応答から「薬剤誘導性血圧反射ゲイン」を決定した。(2)起立性頻脈症候群(POTS)患者への応用POTS患者ではα-アドレナリン性血管収縮は正常だが、立位の安静時、運動時に一回心拍出量が正常者に比べ低く、それが頻脈を惹き起こすが、それでも血圧の維持を困難にすることが明らかとなった。(3)運動トレーニングの影響運動トレーニング後には、α-アドレナリン性筋血管収縮能が低下し、代償性に圧反射ゲインが向上していることが示唆する結果を得た。[マウスを用いた研究]低血液量負荷時の圧反射ゲインの変化を正常マウスとバゾプレッシンVla受容体欠損マウスで比較した。その結果、圧反射ゲインは、正常マウスでは上昇したが、欠損マウスではむしろ低下した。[結論]持久性運動トレーニング後の圧反射ゲインの上昇に、中枢性のバゾプレッシンVla受容体が関与する可能性が示唆された。また、POTS患者の結果から、この圧反射ゲインの上昇は、末梢血管のα-アドレナリン性血管収縮能の低下によって特異的に惹き起こされることが示唆された。本研究の目的は、血管平滑筋におけるα-アドレナリン受容器発現が、運動時の圧反射性筋血流調節に及ぼす効果を、ヒトおよび実験動物を用いて明かにすることである。1.ヒト用いた実験:(1)測定方法の確立・筋血管コンダクタンスの測定若年被験者を対象に、phenylephrine(α-adrenergic agonist)を、体血圧が上昇しない程度の量を、上腕動脈から投与し、α-アドレナリン性筋血管収縮能の定量化に成功した。・血圧反射ゲインの測定自発性血圧反射ゲインの測定:我々のマウスで開発した方法をヒトに応用し、自発性血圧動揺に対する心拍数と筋交感神経活動の反応から求めることに成功した。薬剤誘導性血圧反射ゲインの測定:末梢血管よりphenylephrine、sodium-nitroprussideを投与し、動脈血圧を変化させた際の、筋交感神経、心拍数の応答から求めることに成功した。(2)起立性頻脈症候群(POTS)患者への応用POTS患者では「α-アドレナリン性血管収縮が阻害されているために、立位での運動能力が低下しているのではないか」という仮説を検証した。その結果、同患者ではα-アドレナリン血管収縮は正常だが、立位運動時に血圧反射ゲインが低下して血圧動揺を引き起こし、これが運動能力を低下させることを明らかにした。2.マウスを用いた研究:(1)α-アドレナリン受容体欠損マウスの導入決定

同受容体欠損マウスでは、圧反射ゲインが安静時には代償性に高いが、運動時には低下し、血圧が動揺するのではないか、という仮説を検討する。京都大学の辻本豪三教授から同受容体欠損マウス供給の同意を得た。運動時の圧反射ゲインの低下には同受容体が関与するのではないか、という仮説を検証する。辻本教授からの同受容体欠損マウス供給の同意を得た。1.ヒトを用いた実験:・筋血管コンダクタンスの測定の確立若年被験者を対象に、phenylephrine(α-adrenergic agonist)を、体血圧が上昇しない程度の量を、上腕動脈から投与し、α-アドレナリン性筋血管収縮能の定量化を試みた。その際の動脈血圧、前腕筋血流量を連続測定し、筋血管コンダクタンスを求めた。動脈カテ挿入に関しては、本学大学院医学系研究科臓器発生制御医学分野の協力を得た。・血圧反射ゲインの測定の確立薬剤誘導性血圧反射ゲインを測定するために、末梢血管よりphenylephrine、sodium-nitroprussideを投与し、動脈血圧を変化させた際の、筋交感神経活動、心拍数の応答から血圧反射ゲインを測定した。・運動トレーニングがα-アドレナリン性筋血管収縮能および圧反射ゲインに与える影響:若年者を対象に5日間の持久性トレーニング後の一回心拍出量は循環血液量の増加に応じて上昇すること、さらにその血液量(血漿量)の増加には血漿アルブミン合成が関与すること、それらが、運動時の皮膚血管拡張、発汗反応を亢進し、体温調節能向上に有利に働くことを明らかにした。このプロトコールは今後、運動トレーニングがα-アドレナリン性筋血管収縮能および圧反射ゲインに与える影響を検討する際に用いる。2.マウスを用いた研究:・α-アドレナリン受容体欠損マウスの運動時の血圧調節能の測定まず、受容体欠損マウスのコントロールマウスにおいて、圧反射ゲインの測定を行い、その昼夜差の再確認をおこなった。・圧反射ゲインと代謝量の日内変動の関係「圧反射ゲインの日内変動の本質は代謝量にある」という仮説を検証するために、両者の同時連続測定法を確立した。1.目的:持久性運動トレーニング後には、末梢のα-アドレナリン性血管収縮能が低下し、それを代償するように心拍数に対する圧反射ゲインが亢進するのか、また、それにはバゾプレッシンの中枢性作用が関与する可能性があるのか、を検証した。2.ヒトを用いた実験:・筋血管コンダクタンスの運動トレーニング前後の測定:成人被験者を対象に、安静状態で、体血圧が上昇しない程度の量のphenylephrine(α-adrenergic agonist)を、上腕動脈から投与し、α-アドレナリン性筋血管収縮能を測定した。その結果、運動トレーニング後には前に比べ、α-アドレナリン性筋血管収縮能が低下していること、が示唆された。・血圧反射ゲインの運動トレーニング前後の測定:安静成人被験者を対象に、安静状態で、末梢血管よりphenylephrine、sodium-nitroprussideを投与し、動脈血圧を変化させた際の、筋交感神経、心拍数の応答から血圧反射ゲインを測定した。その結果、運動トレーニング後には前に比べ、血圧反射ゲインが亢進していること、が示唆された。3.マウスを用いた研究:低血液量負荷時の圧反射ゲインの変化を正常マウスとバゾプレッシンVla受容体欠損マウスで比較した。