hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
小児の骨髄移植の看護におけるネットワーク化の試みをその効果に関する研究

本研究の目的は、小児の骨髄移植の看護のネットワーク化の試みとしてモデルを作成、その効果を検証することである。本研究では、第1段階として、骨髄移植に携わる看護婦が必要とする情報および施設間の情報交換のニーズを明らかにするために、57病院、68病棟、1086名の看護婦を対象に基礎知識を行った。その結果、多くの看護婦がさまざまなケアに関する情報を必要と認識しており、その必要性は、看護婦が現実に直面している問題に深く関係し、看護婦の経験や年齢による違いもみられた。また、ネットワークの必要性に関する看護婦の認識も高く、同じような病棟の情報を求める声も聞かれた。本研究の第2段階として、基礎調査に協力してくれた病棟を対象に、施設間の情報交換に活用するための「小児骨髄移植看護情報リスト」への参加を呼びかけ、ネットワーク化を試みた。賛同を得た42病棟のデータをまとめ、各施設「リスト」を郵送し、運用を依頼した。10か月後、リスト活用の評価を目的として、病棟婦長を対象にリストの使用状況や運用上の問題に関する調査を実施した結果、このリストを他施設との情報交換に活用したものはなかったものの、リスト参加施設拡大への賛同、リスト活用への意欲、インターネットの活用、研究会・懇談会の要望等が認められた。他施設と情報交換を行うためには、さらなる情報交換のシステムの整備や研究が必要であり、今後活発に情報交換ができるようなネットワークの構築をめざし、骨髄移植をうける患児や家族への看護ケアの充実のために、助力していきたい。平成9年度の計画に基づき、研究者会議を2か月に1回、計5回開催する中で、調査内容、方法の検討を重ね、平成10年1月から2月にかけて以下のような調査を実施した。調査施設は、骨髄移植推進財団の移植認定施設および小児専門病院のうち看護部長の承諾の得られた58施設、69病棟であった。調査内容、方法は、(1)婦長を対象にした骨髄移植看護の現状に関する質問紙調査と、(2)婦長および看護スタッフを対象にした看護情報に対するニーズおよび他施設と情報交換をする上での障害について問う質問紙調査であった。(1)の看護の現状に関する質問紙調査の結果、57施設、67病棟の婦長から回答が得られた。これらの病棟の移植の開始年は、最も長い病棟では21年前であり、最も短いものは3年前、年間の移植件数は小児のみの病棟では、最も多いのは年間22件であり、最も少ないのは3件であった。無菌室の環境管理の簡略化、スタッフの教育、スタッフのストレス管理等に関する情報を求める婦長の記述が多くみられた。(2)に関しては、57施設、68病棟、1086名の婦長および看護スタッフの回答が得られた。研究者らが提示した56項目の情報に関するニーズは、全体的に高い結果であった。特に高かった項目は、無菌室の準備、患者、家族の入室オリエンテーションであり、無菌室の管理、運営等に関する情報や患児や家族への説明等に関する情報を看護婦は強く求めていることがわかった。これらの結果を統計ソフトSPSSを用いて、3月現在分析中であり、次年度のネットワークの試みの実施にむけて、どのような情報を交換していくか等についてさらに検討する必要がある。平成10年度は、全国の骨髄移植を行っている58施設、69病棟を対象に、平成9年1月3月に調査した「小児の骨髄移植の看護に関する現状調査および小児骨髄移植看護婦の看護情報に関するニーズ」について、統計ソフトSPSSを用いて分析を行い、集計結果を8月に各施設へ返却するとともに、12月に開催された第21回日本造血細胞移植単会に3題の演題として発表した。この調査の際に、各施設から、実際の情報交換を求める声が聞かれ、また、調査の分析結果からも、特に同じような施設間の情報交換のニーズが大きいことがわかった。

そこで、研究者会議による検討を重ね、当初の計画では、いくつかの施設をモデルにネットワーク化の試みを行う予定であったが、これを変更し、これらの調査施設全体のネットワーク化の試みを図ることとした。そして、情報交換の手だてとしての「小児骨髄移植看護情報リスト」作成を計画した。まず、上記施設に対して、臨床現場で活用できるリスト作成の提案を行い、賛同が得られた43施設を対象に、リスト内容の再調査を行い、リストを完成させた。平成11年4月からこのリストの運用を開始する予定である。今後、このリストの各施設における実際の活用状況、運用上の問題点等について調査するとともにこのリストが患児や家族のよりよいケアに繋がっていくかという視点で検討していきたい。今年度は、本研究の第2段階として、前年度の基礎調査に協力してくれた病棟を対象に、施設間の情報交換に活用するための「小児骨髄移植看護情報リスト」への参加を呼びかけ、ネットワーク化を試みた。賛同を得た42病棟の特徴、移植の環境、看護ケア、問い合わせ方法等に関するデータをまとめ、1999年4月に各施設へ「リスト」を郵送し、必要時施設間の情報交換に活用するよう依頼した。10か月後、「リスト」活用の評価を目的として、病棟婦長を対象にリストの使用状況や運用上の問題に関する調査を実施した結果、この「リスト」を他施設との情報交換に活用したものはなく、本来の目的は達成されなかったものの、実際に活用しようとした時のとまどいや障害、「リスト」参加施設拡大への賛同、これからのリスト活用への意欲、インターネットの活用、研究会・懇談会の要望等、この分野における看護情報の交換に対するさまざまな示唆が得られた。看護婦が他施設と情報交換を行うためには、さらなる情報交換システムの整備が必要である。今後、骨髄移植をうける患児や家族への看護ケアの充実のために、活発に情報交換ができるシステムの構築をめざし、具体化し実現していくための研究に助力していきたい。
ECRプラズマによる窒化ガリウム砒素の結晶成長と光電子集積回路実現への基礎的検討

今日、エレクトロニクスでは性能向上にも限界が見え、従来の主役である電子に加えて光がそれぞれの特徴を生かして役割分担する新しい概念のデバイス・光電子集積回路(OEIC)の開発が待たれている。しかし、これを実現する上で各構成材料であるSiとGaAsとの異種接合間には約4%の格子不整合という根本的な問題があるため結晶性が著しく劣化してしまい、実現への大きな障壁となっている。本研究では、以上の問題点を改善する為の基礎的検討として、Si基板と格子整合可能な新材料GaAs_<1-x>N_x混晶に着目し、高品質な混晶を作製できる成長技術を確立することにある。GaAs_<1-x>N_x混晶薄膜の結晶成長の検討を行った結果、この系で格子整合可能なN混晶比が20%と非常に高くなるために、格子整合領域では結晶成長中にGaNとGaAsに相分離してしまう現象が生じ、Si基板上に格字整合できる均一な20%のN混晶比を有するGaAs_<1-x>N_X混晶薄膜を作製することが極めて困難であることがわかった。また、N混晶比を5%以上にするとGaAs_<1-x>N_x混晶の結晶性が大幅に悪化してしまうことも明らかとなり、格子整合による結晶性の改善効果は期待できないことがわかった。また、Siは立方結系の結晶構造であることからGaAs_<1-x>N_xも立方晶系であることが必要であるが、Nの混晶比が5%以上になると六方晶系の結晶構造を持つGaNが混入し、GaAs_<1-x>N_x混晶の結晶性がより悪化することもわかった。今後の予定では、Si基板と格子整合可能な新材料In_<1-X>Ga_xAS_<l-Y>N_Y混晶薄膜に着目している。これはGaAs_<1-x>N_x混晶にInを添加することによって、Inの原子半径が大きくなる為、Siと格子整合させるためのNの混晶比をGaAs_<1-x>N_xの20%から数%まで低下できるものと期待される。今日のエレクトロニクスでは性能向上にも限界が見え、従来の主役である電子に加えて光がそれぞれの特徴を生かして役割分担する新しい概念のデバイス・光電子集積回路(OEIC)の開発が待たれている。本研究では、以上の問題点を改善する為の基礎的検討の一手段として、Si基板と格子整合可能な新材料GaAs_<1-x>N_x混晶に着目し、この混晶の結晶成長を行い、高品質な混晶を作製できる成長技術を確立することにある。Siと格子整合させる為にはNの混晶比を20%まで含有させる必要がある。Nの混晶比は成長温度の低下と共に増大することから、400°C以下で低温成長できればSiと充分格子整合できると予想される。

また、OEICの実現を狙った場合、低温下で成長できることがSiの集積回路素子に熱的ダメ-ジを及ぼさないうえでも重要となる。しかし、500°C以下では混晶の結晶性は極端に悪化する事から、我々はプラズマ発生時のパワーを100Wから1kWまでと今まで報告されている値(80から300W)と比べて高く設定し、プラズマによる結晶性を改善させる効果を盛り込んだ結晶成長を試みている。まだ、現在期待した効果はでていないが、なお検討中である。また、SiとGaAs_<1-x>N_xの間には格子不整合の問題だけではなく、界面で電荷不整合性の問題が発生する事も結晶性の悪化を引き起こす。我々はミクロ的な電荷不整合性のない組み合わせとある場合として、Ge/SiとGaAs/Siの(110)面に着目し、これらを比較して界面電荷整合性を保つ上で(110)基板、しかも[001]方向に4°以上微傾斜させたSi基板を使用することが結晶性の向上に効果的であることを見いだした。今日、エレクトロニクスでは性能向上にも限界が見え、従来の主役である電子に加えて光がそれぞれの特徴を生かして役割分担する新しい概念のデバイス・光電子集積回路(OEIC)の開発が待たれている。しかし、これを実現する上で各構成材料であるSiとGaAsとの異種接合間には約4%の格子不整合という根本的な問題があるため結晶性が著しく劣化してしまい、実現への大きな障壁となっている。本研究では、以上の問題点を改善する為の基礎的検討として、Si基板と格子整合可能な新材料GaAs_<1-x>N_x混晶に着目し、高品質な混晶を作製できる成長技術を確立することにある。GaAs_<1-x>N_x混晶薄膜の結晶成長の検討を行った結果、この系で格子整合可能なN混晶比が20%と非常に高くなるために、格子整合領域では結晶成長中にGaNとGaAsに相分離してしまう現象が生じ、Si基板上に格子整合できる均一な20%のN混晶比を有するGaAs_<1-x>N_x混晶薄膜を作製することが極めて困難であることがわかった。また、N混晶比を5%以上にするとGaAs_<1-x>N_x混晶の結晶性が大幅に悪化してしまうことも明らかとなり、格子整合による結晶性の改善効果は期待できないことがわかった。また、Siは立方晶系の結晶構造であることからGaAs_<1-x>N_xも立方晶系であることが必要であるが、Nの混晶比が5%以上になると六方晶系の結晶構造を持つGaNが混入し、GaAs_<1-x>N_x混晶の結晶性がより悪化することもわかった。今後の予定は、Si基板と格子整合可能な新材料In_<1-x>GaxAs_<1-Y>N_Y混晶薄膜に着目している。これはGaAs_<1-x>N_x混晶にInを添加することによって、Inの原子半径が大きくなる為、Siと格子整合させるためのNの混晶比をGaAs_<1-x>N_xの20%から数%まで低下できるものと期待されるからである。以上の事柄を実験で明らかにする予定である。
低温誘導性遺伝子改変に基づくレタスの凍結ならびに低温貯蔵性の改善に関する研究

レタス由来のGolS(LsGolS1、LsGolS2)遺伝子ならびにVPE(LsVPE)遺伝子のcDNAクローニングを行い、塩基配列を決定した。LsGolS2遺伝子をTF-His-tagとの融合蛋白質として大腸菌で発現させ、酵素処理等を経て精製を行い、約39 kDaの蛋白質を得た。この蛋白質に基質となる物質を加え、反応生成物をHPLCにて調べたところ、galactinolの生成が確認され、本蛋白質の活性確認確認を行った。、GolS遺伝子を高等植物発現用ベクターpRI101ANへの導入し、アグロバクテリウムを使って、レタスに導入を図った。スクリーニングの結果、組換え体レタスを獲得した。地球温暖化などを起因とする世界各地で頻発する異常気象(干ばつ、洪水など)は農作物に対し甚大な被害を及ぼし、わが国においても毎年のように、何らかの天候不良を起因とする作物の収穫減等が発生している。また、近年ではバイオ燃料に注目が集まり食糧用農地が燃料の原料用農地へ転換されるという現象も加わり、食料自給率がカロリーベースで40%に満たず多くの食糧を諸外国からの輸入に依存しているわが国において、食料品価格が高騰するという問題も発生している。このような問題は将来の世界的な食糧不足を予想させることから、我々はあらゆる解決策について検討し準備し続ける必要がある。食材となる植物の低温耐性を向上させることで、栽培段階における環境適応性ならびに収穫後の貯蔵性を高めることは、将来予想される食糧不足問題の解決策の一つになり得る。私たちは、葉物野菜であるレタスが低温処理によってわずかながらもその凍結耐性を向上させることを見出している。低温応答性については、レタスの凍結耐性のみならずその低温貯蔵中の品質変化にも影響を及ぼすことが推察される。本研究では、レタスの低温誘導性遺伝子であり、凍結を含めた低温耐性向上に重要だと推定されるGalactinol synthase(GolS)遺伝子ならびに低温耐性に対して負の働きをすると推定されるVacuolar processing enzyme(VPE)遺伝子に着目し、GolS遺伝子については発現量を高め、VPE遺伝子についてはその発現抑制する様に改変することで、レタス(植物)の凍結耐性ならびに低温貯蔵性を向上させることを目的とした。今年度はGolS遺伝子ならびにVPE遺伝子のcDNAクローニングを実施した。GolS遺伝子については2種類のホモログ(GolS1,GolS2)、VPE遺伝子については1種類の遺伝子の塩基配列を決定した。平成27年度の初年度は、GolSならびにVPE遺伝子のcDNAの全鎖長取得を目的として、これまでに得られていた配列を基に5'-RACEならびに3'-RACEを行い、得られたPCR産物の塩基配列の決定を行った。その結果、GolSについては二つのホモログ(GolS1ならびにGolS2)を取得し、GolS1ならびにGolS2は、それぞれ、334アミノ酸をコードする領域を含む1433 bpならびに340アミノ酸をコードする領域を含む1418 bpからなることが明らかになった。さらに推定アミノ酸配列を基に相同性検索を行った結果、他の植物由来のGolSとの高い相同性が認められ、また、配列を比較したところ、ほぼ全鎖長が得られていることが確認された。そこで、得られた遺伝子が酵素として機能するかを確認するために、アミノ酸コード領域をPCRで増幅し、大腸菌発現ベクターpET17Xbへ組み込んだ。また、VPEについても同様にRACEを行い、得られた産物の塩基配列を決定したところ、340アミノ酸をコードする領域を含む1282 bpであった。さらに推定アミノ酸配列を基に相同性検索を行った結果、他の植物由来のVPEと高い相同性が認められ、配列を比較したところ、5'末端領域の遺伝子がまだ得られていないことが確認されたため、現在、さらに5'-RACEを行った。以上の様な進捗状況であり、ほぼ計画に基づいてほぼ順調に進んでいる。地球温暖化に基づく異常気象などの問題は将来の世界的な食糧不足を予想させることから、我々はあらゆる解決策について検討し準備し続ける必要がある。食材となる植物の低温耐性向上させることで、栽培段階における環境適応性ならびに収穫後の貯蔵性を高めることは、将来予想させる食糧不足問題の解決策の一つになり得る。本研究では、レタスが低温処理により、凍結耐性をわずかながら向上させることを見出し、その能力を高めることにより、凍結耐性を向上させることを目的として、研究を行っている。すなわち、レタスの低温誘導性遺伝子であり、凍結を含めた低温耐性向上に重要だと推定されるGalactinol synthase (GoS)遺伝子ならびに低温耐性に対して負の働きをすると推定されるVacuolar processing enzyme (VPE)遺伝子に着目し、GolS遺伝子については発現量を高め、VPE遺伝子についてはその発現抑制を改変することで、レタスの凍結耐性ならびに低温貯蔵性を目的とした。前年度にクローニングしたGolS遺伝子のcDNAの構造遺伝子領域を大腸菌用高発現ベクターpColdに組み込み、His-Tagとの融合蛋白質として発現させた。得られた組換え蛋白質をニッケルアフィニティーカラムを用いて精製を行っている。それを利用してin vitroにおけるGolS活性の確認ならびに抗GolSウサギポリクローナル抗体の作製を進めている。さらに、高等植物発現用ベクターpRI101ANへのGolS遺伝子の導入についても同時進行で進めている。取得したGolS遺伝子産物が活性を有するか評価するために、大腸菌での発現を進めてきたが、当初用いていたpETベクターとの相性が悪く、発現に時間を要した。

GolS遺伝子産物が活性を有するかどうかの確認は非常に重要であるため、この作業は確実に行う必要があった。この問題を解決するために、発現ベクターをpColdベクターに変更した。その結果、問題なく発現できて研究全体が順調に進み出したので、このペースを維持して研究を進めていきたいと考えている。本研究では、レタスが低温処理により凍結耐性をわずかながら向上させることを見出し、その機構を解明してより凍結耐性を向上させることを目的として研究を行った。本年度は、レタスの低温誘導性遺伝子であるgalactinol synthase (GoS)遺伝子をpCold TFベクターに導入し、TF-His-tagとの融合蛋白質として大腸菌で発現させた。得られた組換え蛋白質をニッケルアフィニティーカラムを用いて精製を行った。精製した融合蛋白質は約95 kDaであり、Factor-Xa酵素処理、TF-His-tagを除去することで、GolSを精製し、約38 kDaの蛋白質を得た。この精製蛋白質に基質となる物質を加え、反応生成物をHPLCにて調べたところ、galactinolの生成が確認され、大腸菌で発現させた蛋白質がGolSとしての機能を有することが確認された。また、同時にTF-His-tag-GolS融合蛋白質を用いた酵素活性についても評価したところ、galactinolを生成することを確認した。さらに、融合蛋白質を発現させる大腸菌についてストレス耐性について評価した。その結果、100 mM myo-inositol、0.4 M NaCl含有LB培地において、GolS発現大腸菌では、塩ストレスによる生育遅延が抑制されていることが示された。さらに、GolS遺伝子を高等植物発現用ベクターpRI101ANへの導入し、アグロバクテリウムを使って、レタスに導入を図った。スクリーニングの結果、組換え体レタスを獲得した。今後、このレタスにおけるGolSの発現量の増加ならびに凍結耐性などのストレス耐性向上について評価を行う。レタス由来のGolS(LsGolS1、LsGolS2)遺伝子ならびにVPE(LsVPE)遺伝子のcDNAクローニングを行い、塩基配列を決定した。LsGolS2遺伝子をTF-His-tagとの融合蛋白質として大腸菌で発現させ、酵素処理等を経て精製を行い、約39 kDaの蛋白質を得た。この蛋白質に基質となる物質を加え、反応生成物をHPLCにて調べたところ、galactinolの生成が確認され、本蛋白質の活性確認確認を行った。、GolS遺伝子を高等植物発現用ベクターpRI101ANへの導入し、アグロバクテリウムを使って、レタスに導入を図った。(1)GolS遺伝子を大腸菌高発現ベクターpET17xbに導入を行う。これらは遺伝子発現後の組み換えタンパク質の機能確認の他、ポリクローナル抗体作製の抗原として遺伝子組み換えレタスでの発現確認に利用する予定である。
海底センサネットワークとの連携によるAUVの長期広域展開手法

新たな海底観測手段として注目されている海底センサネットワークを拠点とする、AUV(自律型海中ロボット)の無人・長期・広域展開手法を提案し、海底環境の長期間、広範囲かつ密なモニタリングを行うための技術基盤を構築する。新開発する広域ナビゲーション手法により、音響測位範囲より遠く離れた海底観測ノード間のAUVの自律移動を実現、これまでに開発したドッキング手法の発展により、ノードへのAUVの自動ドッキング、充電および高速データ通信を実現する。本手法は現在常識となっている船舶ベースの海洋調査を根本から変える可能性を秘めており、サイエンス分野のほか、資源開発、漁業、施設管理、捜索救助など幅広い応用が期待される。本年度は昨年度までの海域試験で得られたデータを用いたシミュレーションにより、インターノードナビゲーションにおいてAUVの自己位置の確率分布がどのように変化するかを定量的に明らかにした。また、ドッキング手法においても近距離での位置決め用のLEDアレイが部分的にしか見えない場合でも活用できるようにアルゴリズムを改良し、オクルージョンや環境に対するロバスト性を向上させた。そしてAUVと海底ステーションを用いて実施した水槽試験および浅海域試験により、音響測位からドッキング、充電に至る流れを確認した。また、2018年6月に鹿児島湾、9月に内浦湾にそれぞれ2台、3台のAUVを展開し、本手法をAUV間の相互測位にも応用可能であることを確認した。これと並行して、近年登場した小型の音響測位通信装置の性能評価を行い、AUVに搭載した状態で相互測位、通信に使用可能であることを確認した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本年度はAUVのナビゲーション手法の開発を実施した。AUVが海底ステーションの周辺で行動するためのローカルナビゲーション、海底ステーション間を移動する際、音響測位レンジを離れた場合の誤差増大を考慮したインターノードナビゲーションについて、それぞれこれまでに海域試験で取得したデータによるシミュレーションならびに水槽試験により、アルゴリズムを開発した。また、観測用プラットフォームとして申請者らの所有するAUV Tri-TON 2ならびに海底ステーションA型の整備を行い、駿河湾奥部の内浦湾において海域試験を実施、ローカルナビゲーションおよびドッキング手法の有効性を検証するとともに、さらなる改良に向けて課題を抽出した。ほぼ当初予定通りに進行している。本年度は実験用プラットフォームとして、AUV Tri-TON 2ならびに海底ステーションA型の整備を進めた。昨年度に実施した海域試験の結果を踏まえ、システムの安定性向上に資する電気的、および機械的な改造を実施した。AUVがステーション間を移動するためのインターノードナビゲーション手法の実証試験を鹿児島湾にて実施した。水深約200mの海底に海底ステーションを設置し、AUV Tri-TON 2を展開、自律制御によりステーション近傍から約800m離れた地点まで往復させた。また、AUVの絶対位置を外部の高精度音響測位装置でも計測した。

本試験によって得られたデータにより、ステーションとの音響測位圏外へ移動する際のAUVの測位手法を提案するとともに、その有効性を評価した。また、本手法の応用によりAUVが海底に着底する手法についても検討し、海底重力探査への応用について検討した。ドッキング手法についても、海底ステーションおよびTri-TON 2に必要な冶具を取り付け、水槽試験および海域試験を通して開発を進めた。当初計画についてはほぼ予定通りに進行している。それに加えて、提案手法の応用により、海底に着底し、AUVの測位基準となったり、海底重力計測を行うための新手法のフィージビリティを確認することができた。H29年度は引き続き実験用プラットフォームの整備を進めるとともに、これまでに取得したデータや水槽試験、海域試験を通してアルゴリズムを改良する。また、H30年度に予定している最終試験に向け、公募航海等への応募を進めるほか、試験用の海底ステーションの開発に着手する。H30年度には海域での総合試験として、インターノードナビゲーション、ローカルナビゲーション、ドッキングを含む総合的な試験を実施し、提案手法の有効性を検証する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。これまでの2年間の研究により、提案手法の核となるローカルナビゲーション、インターノードナビゲーション、ドッキングの3手法についてそれぞれ水槽試験および浅海域試験における有効性が確認された。このため最終年度となる本年度はこれまでの結果をもとにより精度を向上し、かつセンサノイズに対してロバストにするためのデータ処理手法を検討するとともに、海域での総合試験を行う。データ処理手法として、複数AUV間の音響測位に伴う信号をパッシブに受信することで、後処理によってAUV群全体としての測位精度を向上させる手法の検討を行う。海域での試験は、6月に鹿児島湾、年度後半に沼津沖の海域にて実施を予定している。提案手法を実装した海底ステーションおよびAUVを展開し、SSBL(Super Short Base Line方式による音響測位装置。本研究では船舶に搭載する)による外部からの測位結果と比較することで、提案手法の性能を評価する。また、システム全体の小型、低コスト化による実用性向上を目指し、次世代型の音響測位通信装置の有効性を検討する。
食事形態の違いが嚥下機能に及ぼす影響について

本研究では、食品性状の違いがヒトの摂食嚥下時にどのような生体変化を及ぼすのかを検討するため、近赤外光トポグラフィー(NIRS)を利用して4種類のサンプル食品(味無香無・味無香有・味有香無・味有香有)摂食嚥下時の前頭前野における血流量を摂食嚥下障害者を対象に計測した。その結果、NIRS計測における酸化Hb変化量の活動パターンが、健常高齢者群と比較して摂食嚥下障害者群では全条件下で異なっていた。本研究で得られた被験者群間および味や香の有無によってNIRS活動パターンが異なるという結果から、NIRS計測が、摂食嚥下障害患者の円滑な嚥下の評価や調節に利用できる可能性が示唆された。本格的な高齢社会の到来により,口腔感覚機能や嚥下機能の低下した高齢者や摂食嚥下障害患者の数も増加している。そこで本研究においては,嚥下時における被験食品の性状の違いが嚥下の遂行にどのような変化を及ぼすのかを検討する。嚥下反射を誘発した時の大脳の脳血流量を近赤外線分光法によって計測し、安全かつ円滑な嚥下遂行時の中枢の機能局在を評価し,客観化することが可能となれば,高齢者や有病者に対する介護の一助にもつながるものと考える。本研究では、食品の性状の違いがヒトの嚥下時にどのような生体変化を及ぼすのかを検討するために、近赤外光トポグラフィ(NIRS)によって、サンプル嚥下時の前頭皮質における血流量を測定した。サンプルである被験食品は、基剤としたトロミ調整食品に甘味および香料を加え、4種類のサンプル(味無香無・味無香有・味有香無・味有香有)を作製し、被験者は、健常成人ボランティア16名を対象として実験を行った。その結果、安静時と嚥下時を比較した場合、脳血流量の相対的な変化量は、各サンプルの種類によって変化を示す傾向にあり、『香有』のサンプルで多くの計測部位で有意差を認めた。(対応のあるt検定α<0.01)また、各サンプル条件における全被験者でのTASK時酸化Hb濃度変化平均を算出後、類似した反応を示すチャンネルをクラスター分類し、クラスター間で比較検討し分析を行った結果、クラスター間での比較では、味無香無・味無香有・味有香無・味有香有の4サンプル全ての条件下で、前頭部から頭頂部にかけて酸化Hb濃度が大きくなる傾向を示した。(tukey's test p<0.01)以上のことから、嚥下によって前頭皮質部における酸化Hb濃度は変化し、さらに嚥下するものの性状によって変化する部位や範囲に変化を示すことが明らかとなった。本格的な高齢社会の到来により、口腔感覚機能や嚥下機能の低下した高齢者や摂食嚥下障害患者の数も増加している。そこで本研究においては、被験食品の性状の違いが摂食嚥下の遂行にどのような変化を及ぼすのかを検討した。本研究では、食品の性状の違いがヒトの摂食嚥下時にどのような生体変化を及ぼすのかを検討するために、前頭前野に着目し近赤外光トポグラフィー(NIRS)を利用し、サンプル食品摂食嚥下時の前頭皮質における血流量を測定した。サンプルは、基材としたトロミ調整食品に甘味および香料を加え、4種類のサンプル(味無香無・味無香有・味有香無・味有香有の4条件)を作製した。被験者は、健常高齢者7名および過去に脳に障害の既往がある有病高齢者5名を対象とし測定を行った。測定のタイミングプロトコルは(前レスト20秒・タスク60秒・後レスト20秒)とし、3回計測後加算平均した。分析は、酸化Hbの変化量について行った。その結果、各被験者群の酸化Hb変化量の継時的変化については、健常者群において全条件下で類似したパターンが確認されたが、有病者群においては、類似したパターンは確認されなかった。また、各サンプル条件における各被験者群でのタスク時酸化Hb濃度変化平均を算出後、類似した反応を示すチャンネルをWard法によるクラスタ解析によって分類した結果、健常者群においては、3つのクラスターに分類されたが、有病者群においては類似した反応を示すチャンネルが散在し典型的なクラスターに分類されなかった。その後、健常者で得られた3クラスターからそれぞれ4チャンネルを代表値として選択し両被験者群間で比較した結果、被験者群間で明らかな差を示す領域が特定された。

このように、被験者群間で特徴が見いだせたことから、中枢機能局在の客観化が、障害を持つ患者の診断や治療の一助となる可能性が考えられる。歯科補綴学嚥下機能に障害を持たない高齢者および脳血管障害発症後,慢性期状態にある摂食嚥下障害を伴う高齢者を被験者として計測を行うため、突然の体動や感情の変化が発生することが多い。そのため、計測中に測定を停止することや中止を余儀なくされることがあり、計測すべきデータの収集が、計画発案時よりも進んでいないものと思われる。計測用頭部パッドの改良や、計測時間・回数の変更を行い、なるべく被験者に負担を与えることが無いように改善するよう努めている。また、当初計画していたタイミングプロトコルでは、脳血流量の変化を計測することが困難であることも達成度の遅れに影響しているものと思われる。計画当初に予想していたデータ収集のペースが遅延していることから、計測用頭部パッドをキャップタイプに変更、計測時間および回数の変更、タイミングプロトコルの変更、1回のサンプル量の増減を行い、計測を行う予定である。平成25年度、被験者への謝金が予定より減額となり、さらに、学会発表を行う機会が、翌年度になったため。被験者に対する謝金を平成26年度分として計上し、複数回協力をしていただける被験者に対する対応等を考慮して支払を行う予定とする。また、データ収集のペースの遅れによる影響とデータ解析を再度行う必要があるため、学会発表を行う機会が、翌年度に変更とする変更が生じたため、平成26年度以降に報告を行えるように検討する必要性がある。データ採取および解析を行うために適正な使用を行いたいと考える。
人工腱板の開発およびその材料力学的研究

緒言:ヒト腱板と類似した線維構造を有する、20mm幅、20mm長、7mm厚の人工腱板(PET腱)を自家考案し、その力学的特性を求め、臨床応用の可能性を追研した。方法:インストロン1000型試験機を用いて、重合度1750、含水率60%のPET腱に対して、準静的引張り速度10%lengthにより引張り特性を求めた。また、サーボ駆動式圧縮試験機を用いて変位速度0.7mm/sec(10%/thickness)で最大荷重400Nまで圧迫し、PET腱の圧迫特性を明らかにした。こうした力学的特性を基に、有限要素法プログラムABAQUSを用いてPET腱の圧分布を計算し、肩45、90度外転位、中間位および45度内・外旋位での圧分布と形態変化との相関性を検討した。さらに、滅菌処理したPET腱をラット背部皮下に移植し、4、8週間後の破断応力と最大伸長率の変化を明らかにした。結果:これまでに報告されたヒト棘上筋腱の力学的特性とPET腱の引張り、圧迫特性とを比較すると、15層(径0.46mm)腱の力学的特性がヒト棘上筋腱に最も近似していた。肩45度、90度外転位では大結節付着部よりも近位筋・腱移行部が、また腱前方部よりも後方部がより著しい「折れ曲がり」現象を示し、かつ圧応力も上昇していた。PET腱の最大破断応力は埋殖後4週間では76%、8週間で60%に低下した一方、最大伸長率に有意な変化は認められなかった。考察:前方部の径0.46mm15層縦走PET線維を距離20mm間に90度捻れ、中央後方部で前方部線維の一部を斜走させたPET腱が、棘上筋による引張り力と肩峰・上腕骨頭間の圧分布を分散化させ得ることが明らかとなった。しかしながら、異物反応のほか、Crosselasticity効果やCompression after impactなどの問題が未だ残存する。PET腱内に侵入した膠原線維を強固に側方結合させる接着因子の開発が今後必要となろう。まだ、生体内に移植されたPET腱が弱化するまでに、(1)いつ、いかに腱様組織が侵入するか、(2)侵入した組織が力学的耐性を獲得し得るか、(3)再構築された組織内に間隔受容器が再生されるか、について今後検討する必要がある。人工腱板の厚さをヒト生体内の棘上筋腱厚(約7mm)に相応させるべくポリエチレンテレクタレート(PET)線維の径により、10層(径0.70mm)、15層(径0.46mm)、20層(径0.35mm)の線維群を腱長、腱幅ともに約20mmとなるように25mm,50mm,及び100mm事の捩れ構造にて縫い上げ人工腱板を作製した。これらの人工腱を用いて引張り試験を行い、各腱におけるPET線維層の数、捻れ距離と力学的特性との関連性を明らかにした。

尚、予備実験に基づき引張り速度は準静的(10%/original length)とし、伸縮率は安静時腱長との比、Young率は単位伸長率あたりに要する力(Newton)として評価した。その結果、各人工腱の断面積は基本的に等しいため、その破断応力に有意差は認められなかった。一方、Young率は20層、100mm捻れ腱にて最大(10.3×10^<-3>N/mm^2・strain)、10層,25mm捻れ腱で最小(1.9×10^<-3>N/mm^2・strain)であり、最大伸縮率は10層腱、25mm捻れ腱で有意に大きかった(0.27strain).これまでの剖検標本を用いた研究からヒト棘上筋腱の破断応力は36N/mm^2、最大伸張率は0.070.10strain前後で、Young率は7.08.0x10^<-3>N/mm^2・strainであり、各種構造腱の力学的特性をこれらと照らし合わせると、PET製人工腱板としては50mm毎の捻れ構造を有する15層腱が望ましいと考えられた。平成9年度ではPET線維15層、50mm捻れの人工腱板10ケを用いて圧迫試験を行い、これら引張り圧迫特性に基づく人工腱板各部のストレス分散を有限要素法によりシミュレートすることで、人工腱板の臨床応用の可能性を推察する予定である。諸言:径0.46mm、15層PET人工腱板の力学的特性を基に、各種上肢肢位おける棘上筋腱への応力分布を有限要素法に計算し、その臨床応用への可能性を検討した。方法:PET線維の材料定数を用い、モデル下方部を大結節付着部として固定拘束し、変位条件として肩峰下面位置と肩自動外転時における棘上筋腱の引張り負荷を仮想した。プログラムはABAQUS(Hibbitt,Karlsson,and Sorensen,Inc.,Providence,RI)を用いて解析した。45及び90度肩外転位における各回施位(中間位、内・外施45度)での圧応力分布を有限要素法にて計算し、MRI画像より求めたヒト腱板の形態変化との相関性を検討した。また、滅菌PET腱10ケをWistar系ラットの背部皮下に移植し、無負荷で4および8週間経過した後のその破断応力と最大伸長率を求めて、処女材の初期特性からの変化を明らかにした。結果:大結節付着部よりも近位筋・腱移行部が、また腱前方部よりも後方部がより著しく変形し、圧応力も上昇していた。こうした腱変形は、肩外転角度よりも上腕回施角度により影響を受けた。PET腱の最大破断応力は埋殖後4週間で76%、8週間で60%に低下した。一方、最大伸長率は有意に変化しなかった。考察:PET腱の前方部は各種応力に対して良好な耐久性を示した。一方、腱中央・後方部は上肢肢位に応じて変形し、時に折れ曲がりが認められた。一方、肩峰下圧力はこうした形状変化領域に集中して高かった。三次元的線維構造をヒト腱板のそれに類以させることで、棘上筋からの引張り力と肩峰・上腕骨頭間の圧力分布を分散化させ得ることがわかった。ラット皮下に埋殖されたPET腱の破断応力が48週後に低下した以外、耐久性に関して本実験では検討していない。生体内に移植されたPET腱の特性が低下するまでの間に、(1)腱様組織がいつ、いかに侵入するか、(2)侵入した組織が力学的耐性を獲得し得るか、そして(3)再構築された組織内に感覚受容器が再生されるか、について今後検討を加える。
サルコペニアの予防をめざす：加齢による筋タイプⅡ線維の萎縮防止の分子機構の解明

本研究では加齢性骨格筋萎縮(サルコペニア)の予防や回復に有効な機能性因子の探索を目的としている。骨格筋萎縮には、筋の不動(寝たきり、ギプス固定、無重力等)による廃用性筋萎縮症候群と加齢により骨格筋が萎縮するサルコペニアに分けられる。両者の特徴は特に骨格筋の萎縮が顕著に見られる筋タイプであり、廃用性筋萎縮症候群においては姿勢保持や持久力に関与する遅筋(タイプI線維)が、サルコペニアにおいては瞬発力に関わる速筋(タイプII線維)といわれる。骨格筋の速筋や遅筋などの性質や量を決定づけるのは、収縮の性質が異なる構成線維のミオシン重鎖アイソフォームであり、筋組成は遅筋のタイプI線維(ミオシン重鎖クラスI)と、速筋のタイプII線維(ミオシン重鎖クラスIIアイソフォーム)に分けられる。ミオシン重鎖の発現調節の解析を通じ、サルコペニアの予防や回復に有効な機能性因子を探索した。平成30年度においては、ミオシン重鎖のアイソフォームの決定に関わる因子(外部投与、骨格筋由来)と天然由来機能因子(植物性テルペン類など)との関連について分子生物学的解析を進めた。実験材料には骨格筋芽細胞C2C12細胞や実験動物としてマウスを使用した。骨格筋由来因子やミオシン重鎖アイソフォームのmRNA発現の解析には、定量PCR法を用いて解析した。これらの結果、(1)ミオシン重鎖アイソフォームの中には、発現調節にPKAシグナルによる調節の影響を受ける種類と受けない種類の存在が示唆されること、(2)一部の骨格筋由来インターロイキンの発現にはPKAシグナルの影響が見られなかったこと、また(3)一部のインターロイキンシグナルを介した場合のミオシン重鎖アイソフォームの発現機序に対し、PKAシグナルによる調節の影響がみられなかったこと、が示唆された。平成30年度の研究計画において、骨格筋由来因子(インターロイキン等)やミオシン重鎖アイソフォーム等の発現解析に追加解析の必要な因子(PKA等)に対する実験計画の変更が生じたことや、解析に用いる機器修理の必要が生じたため。今後の推進策として、骨格筋由来因子(インターロイキン等)やミオシン重鎖の発現機序において、追加解析の必要な因子に対する、薬剤(アゴニストや阻害剤等)や天然由来機能因子を用いた実験を実施する予定である。ミオシン重鎖の内、特にミオシン重鎖クラスIおよびクラスIIアイソフォームの発現増加について効果的なシグナル因子の探索を目的として検証した。C2C12筋芽細胞の筋管形成誘導開始時に各種薬剤や阻害剤の添加群とコントロールの無添加群に分け、筋分化誘導後のミオシン重鎖クラスIやクラスIIアイソフォームのmRNA発現量をリアルタイムPCR法により解析した。その結果、ミオシン重鎖クラスIの発現においてはカルシニューリン活性化剤による有意な発現増加が示唆されたが、ミオシン重鎖クラスIIアイソフォームの1つであるIIbの発現量においては、カルシニューリン活性化剤添加群にやや発現増加は認められるが、有意差は認められなかった。一方、インターロイキンにおいてはミオシン重鎖クラスIやクラスIIbの有意な発現増加が示され、またC2C12筋芽細胞からのインターロイキン発現はカルシニューリン活性化剤により有意な増加が認められる事から、カルシウムシグナルを介したインターロイキン発現がクラスIIbの発現機序に関わる可能性が示唆された。平成27年度においてはミオシン重鎖のクラスIおよびクラスIIアイソフォームの発現に対する薬剤や阻害剤を用いた分子機序解析を進めてきたが、一部の実験機器の納入の遅延が生じたため、平成27年度に予定をしていたクラスIIアイソフォームに関する一部の解析において遅延が生じた。骨格筋タイプII線維はミオシン重鎖クラスIIアイソフォームが主として収縮蛋白を構成するが、これらの収縮蛋白増加に関わる因子の解析を目的とし、平成28年度においては、特にミオシン重鎖クラスIIaアイソフォームやマイオカインの発現増加に対する天然化合物の作用とインターロイキンシグナル、カルシニューリンシグナル等の分子メカニズムとの関わりを検証した。筋芽細胞株の筋管形成誘導開始時に、各種薬剤および天然化合物や、インターロイキンおよびカルシニューリンの各種阻害剤を添加した群と、それらの無添加群(コントロール群)に分けて培養した。その後、分化後の細胞からmRNAを抽出し、Taqmanプローブを用いた定量PCR法により、ミオシン重鎖の発現量を解析した。その結果、ミオシン重鎖クラスIIa mRNAは、カルシニューリン活性化剤やカルシニューリン活性化作用の認められる天然化合物の添加により発現上昇が認められた。これらにカルシニューリン阻害剤を添加すると、このミオシン重鎖クラスIIa mRNAの発現量増加に対する抑制作用が認められた。さらにインターロイキン6 mRNAは、カルシニューリン活性化剤やカルシニューリン活性化作用の認められる天然化合物の添加により有意な発現の上昇が認められた。さらに、抗インターロイキン6レセプター抗体添加において抑制が認められた。以上より、ミオシン重鎖クラスIIa mRNAの発現量増加にはカルシニューリン活性化が、また、骨格筋のインターロイキン6のmRNA発現増加に、カルシニューリン活性化によるIL-6産生が重要な役割を果たすことが示唆された。平成28年度に解析予定の計画に必要な一部の実験試料の入手および機器類の調整や整備に遅延が生じたことによる。

骨格筋の萎縮予防(サルコペニア、廃用性筋萎縮症等)や、遅筋や速筋の発現や骨格筋肥大の分子メカニズムの解明を目的として、平成29年度においては、培養細胞株を用いた骨格筋ミオシン重鎖アイソフォームや骨格筋関連因子の発現に対し、筋関連細胞内シグナル伝達との分子メカニズムの解析、また、筋関連細胞内シグナル伝達と天然化合物等の機能因子との関連の解析、それらとミオシン重鎖アイソフォーム発現の分子機序の検討を進めた。特に、遅筋や速筋の分化に対応するミオシン重鎖アイソフォームの発現に対し、生理活性因子とそれらを含有する天然化合物等の機能因子の作用について、分子生物学的手法を用いた検討を進めた。実験材料には骨格筋芽細胞C2C12細胞を使用した。C2C12細胞は培養液中の血清を減少させることにより分化誘導をかけることが出来る細胞株である。ミオシン重鎖アイソフォームのmRNA発現の解析に定量PCR法(Taqman probe法)を用いて解析した。これらの結果、(1)長鎖不飽和脂肪酸の一部は、ミオシン重鎖タイプI/IIの発現調節に関わること、(2)それらには1カルシニューリンシグナルを介するメカニズムを主とする筋線維、2骨格筋由来インターロイキン6を介するメカニズムを主とする筋線維、とミオシン重鎖タイプの発現のしくみが分かれる可能性があること、また(3)ミオシン重鎖の発現に対しカルシニューリンシグナルのアゴニスト・アンタゴニストを用いた実験結果より、一部PKAシグナルを利用するしくみがある可能性があることが示唆された。平成29年度の研究計画において薬剤を用いた実験結果より、ミオシン重鎖のアイソフォームの発現機序の解析で追加して考慮する必要のある因子の知見が得られ、実験計画の変更が生じたため。本研究では加齢性骨格筋萎縮(サルコペニア)の予防や回復に有効な機能性因子の探索を目的としている。骨格筋萎縮には、筋の不動(寝たきり、ギプス固定、無重力等)による廃用性筋萎縮症候群と加齢により骨格筋が萎縮するサルコペニアに分けられる。両者の特徴は特に骨格筋の萎縮が顕著に見られる筋タイプであり、廃用性筋萎縮症候群においては姿勢保持や持久力に関与する遅筋(タイプI線維)が、サルコペニアにおいては瞬発力に関わる速筋(タイプII線維)といわれる。骨格筋の速筋や遅筋などの性質や量を決定づけるのは、収縮の性質が異なる構成線維のミオシン重鎖アイソフォームであり、筋組成は遅筋のタイプI線維(ミオシン重鎖クラスI)と、速筋のタイプII線維(ミオシン重鎖クラスIIアイソフォーム)に分けられる。ミオシン重鎖の発現調節の解析を通じ、サルコペニアの予防や回復に有効な機能性因子を探索した。平成30年度においては、ミオシン重鎖のアイソフォームの決定に関わる因子(外部投与、骨格筋由来)と天然由来機能因子(植物性テルペン類など)との関連について分子生物学的解析を進めた。実験材料には骨格筋芽細胞C2C12細胞や実験動物としてマウスを使用した。骨格筋由来因子やミオシン重鎖アイソフォームのmRNA発現の解析には、定量PCR法を用いて解析した。
カルシウム依存性ホスホリパーゼA_2(PLA_2)と相互作用する細胞因子の研究

哺乳動物細胞には、通常mMレベルのCa^<2+>を活性発現に必要とする10種の分泌性PLA_2(sPLA_2)と、μMレベルのCa^<2+>で活性化する細胞質PLA_2α(cPLA_2α)が存在する。我々は、これらCa^<2+>依存性PLA_2のうち、特定の分子種のみが効率良くプロスタグランジン(PG)産生系と連関することを明らかにしてきた。本研究班では、その効率を規定するPLA_2相互作用因子の探索を行い、以下の結果を得た。cPLA_2αは細胞活性化に伴う細胞質Ca^<2+>の一過的上昇に伴って核周辺膜に移行し、これにcPLA_2α分子内のC2ドメインが重要である。我々はFar-Western法を用いて、cPLA_2α結合蛋白を探索した。その結果、cPLA_2αは分子内のC2ドメインを介して、中間径フィラメント構成蛋白であるビメンチンのHead domainにCa^<2+>依存的に結合することを見出した。更に、ビメンチンのHead domainを細胞に過剰発現すると、cPLA_2α依存的なアラキドン酸遊離とPGE_2産生はdominant-negative的に抑制された。このことから、ビメンチンが核膜周縁のcPLA_2αアダプターとして機能していることが強く示唆された。2.sPLA_2と相互作用する因子の検索II型に属する一群sPLA_2(IIA,IID,IIE,V型)は塩基性の酵素であり、高いヘパリン親和性を有する。我々はこれら一群の酵素が細胞表層のGPIアンカー型ヘパラン硫酸プロテオグリカンであるグリピカンに結合し、炎症刺激に伴ってカベオリンに富む小胞に集積した後、核周辺膜に局在性を変化させることが明らかとなった。核周辺膜にはアラキドン酸代謝系下流酵素であるCOXやLOXが存在しており、これらsPLA_2による核周辺膜からのアラキドン酸遊離は、酵素間での効率的な基質の受け渡しにおいて合目的的である。一方、X型sPLA_2はヘパリン非結合性の分子種であり、細胞外から容易に形質膜外層のホスファチジルコリン(PC)に作用してアラキドン酸を遊離する。IIF型sPLA_2はII型様酵素の中で唯一酸性蛋白であり、他のII型様酵素とは異なりヘパリンに対する結合性を示さず、形質膜外層の膜修飾ドメインに作用してアラキドン酸遊離を惹起する。この時、IIF型酵素に特有のC末端延長配列が形質膜への結合を促進する。III型sPLA_2はハチ毒由来sPLA2と相同性の高いsPLA_2ドメインと、N末ドメイン、C末ドメインからなり、他のsPLA_2と比べて分子量が著しく大きい。sPLA_2ドメインは本酵素の触媒機能の細小単位であり、形質膜外層のPCに作用してアラキドン酸を遊離する。また、N末及びC末ドメインは本酵素を細胞接着斑の先端部に集積させる機能を持つ。哺乳動物細胞には、通常mMレベルのCa^<2+>を活性発現に必要とする数種の分泌性PLA_2(sPLA_2)と、μMレベルのCa^<2+>で活性化する細胞質PLA_2(cPLA_2)が存在する。我々は、これらCa^<2+>依存性PLA_2のうち、特定の分子種のみが効率良くプロスタグランジン(P0)産生系と連関することを明らかとし、その効率を規定するPLA_2相G互作用因子の探索を行い、以下の結果を得た。1) cPLA_2と相互作用する因子:ビメンチンcPLA_2が細胞活性化に伴う細胞質Ca^<2+>の一過的上昇に伴って核周辺膜に移行する機構を明らかにするため、cPLA_2結台蛋白を探索した。その結果、cPLA_2は分子内のC2ドメインを介してCa^<2+>依存的に中間径フィラメント構成蛋白であるビメンチンに結合することを明らかにした。1) sPLA_2と相互作用する因子:グリピカン現在までに同定されている5種のsPLA_2分子種のうち、特定のsPLA_2(IIA,V型)のみが効率良くPG産生系と連関することを見い出し、これら分子種と相互作用する因子を探索した。その結果、sPLA_2-IIAは細胞表層のGPIアンカー型ヘパラン硫酸プロテオグリカンであるグリピカンに結合し、カベオラに集積した後、核周辺膜に局在性を変化させることが明かとなった。以上の結果より、PG産生と機能連関するPLA_2分子種はいずれも細胞活性化に伴ってCOXの局在する核周辺膜に移行し、その場でPG産生複合体を形成して効率的にPG産生を制御しているものと予想している。哺乳動物細胞には、通常mMレベルのCa^<2+>を活性発現に必要とする数種の分泌性PLA_2(sPLA_2)と、μMレベルのCa^<2+>で活性化する細胞質PLA_2(sPLA_2)が存在する。我々は、これらCa^<2+>依存性PLA_2のうち、特定の分子種のみが効率良くプロスタグランジン(PG)産生系と連関することを明らかとし、その効率を規定するPLA_2相互作用因子の探索を行い、以下の結果を得た。1)cPLA_2と相互作用する因子:ビメンチンcPLA_2が細胞活性化に伴う細胞質のCa^

<2+>の一過的上昇に伴って核周辺膜に移行する機構を明らかにするため、cPLA_2結合蛋白を探索した。その結果、cPLA_2は分子内のC2ドメインを介してCa^<2+>依存的に中間径フィラメント構成蛋白であるビメンチンのHead domainに結合することを明らかにした。ビメンチンのHead domainを細胞に過剰発現すると、cPLA_2依存的なアラキドン酸遊離はdominant-negative的に抑制された。このことから、ビメンチンが核膜周縁のcPLA_2アダプターとして機能していることが強く示唆された。1)sPLA_2と相互作用する因子:グリピカン現在までに同定されている8種のsPLA_2分子種のうち、ヘパリン結合性のsPLA_2(IIA, IID, V型)は細胞表層のGPIアンカー型ヘパラン硫酸プロテオグリカンであるグリピカンに結合し、炎症刺激に伴ってカベオラに集積した後、核周辺膜に局在性を変化させることを明らかにした。この局在性の変化がこれらsPLA_2による刺激依存的なPG産生を亢進に寄与するものと予想している。一方、ヘパリン非結合性のX型sPLA_2は細胞外から形質膜表面のホスファチジルコリンを効率よく加水分解することによりアラキドン酸代謝を亢進した。哺乳動物細胞には、通常mMレベルのCa^<2+>を活性発現に必要とする数種の分泌性PLA2(sPLA2)と、μMレベルのCa^<2+>で活性化する細胞質PLA2(cPLA2)が存在する。我々は、これらCa2+依存性PLA2のうち、特定の分子種のみが効率良くプロスタグランジン(PG)産生系と連関することを明らかとし、その効率を規定するPLA2相互作用因子の探索を行い、以下の結果を得た。1)cPLA2の活性化機構:cPLA2が細胞活性化に伴う細胞質Ca2+の一過的上昇に伴って核周辺膜に移行する機構を明らかにするため、cPLA2結合蛋白を探索した。その結果、cPLAのC2ドメインがCa^<2+>依存的に中間径フィラメント構成蛋白であるビメンチンに結合することを見出し、ビメンチンが核膜周縁のcPLA2アダプターとして機能していることを強く示唆する結果を得た。また、cPLA2の活性化におけるリン酸化の関与について検討し、従来より知られているMAPキナーゼ類によるSer505のリン酸化に加え、MAPキナーゼの下流に位置するMNK-1によるSer727のリン酸化もcPLA2の活性化に必須であることがわかった。2)sPLA2の活性化機構:現在までに同定されている10種のsPLA2分子種のうち、ヘパリン結合性のsPLA2(IIA,IID型)は細胞表層のGPIアンカー型ヘパラン硫酸プロテオグリカンであるグリピカンに結合し、炎症刺激に伴ってカベオラに集積した後、核周辺膜に局在性を変化させることを明らかにした(ヘパラン硫酸依存的経路)。この局在性の変化がこれらsPLA2分子種による刺激依存的なPG産生を亢進に寄与するものと予想している。一方、ヘパリン非結合性のX型sPLA2は細胞外から形質膜表面のホスファチジルコリンを効率よく加水分解することによりアラキドン酸代謝を亢進した(形質膜外層経路)。sPLA2-Vは細胞種に応じてヘパラン硫酸依存的経路と形質膜外層経路の両者を同時または優先的に駆動した。また、sPLA2の作用様式には分子種の差異に加えて動物種による違いが認められれた。例えば、ヒトsPLA2-IIEはヘパラン硫酸依存的経路を作動するが、マウスsPLA2-IIEは酵素活性そのものが著しく弱く、アラキドン酸代謝を惹起できないことが明らかとなった。また、sPLA2の組織発現様式は動物種間で大きな違いが見られた。
スギ林の枝打ちがザトウムシ類の個体数動態に及ぼす影響

【研究目的】:ザトウムシ類は森林生活者の中では中位の捕食者であり,クモ類や昆虫類があまり好まないアブラムシ類も食べるなど餌動物の許容範囲が広いため,海外においては注目を集めているものの,国内ではその認知度は高くなく,ほとんど研究がなされていないのが現状である。ただ,幼体の生育場所として立体的な空間が必要とされるため,林床に落葉落枝が重なっているスギ林では個体数が多い傾向にあることが近年わかってきている。本研究では,良材生産とトビクサレ被害予防のために行やれるスギ林の枝打ちが,ザトウムシ類の個体数動態に与える影響を明らかにしようとした。【研究方法】:岩手大学滝沢演習林内の平成19年3月に枝打ちを行ったスギ人工林2林分のうち,一方は人工的に枝条を除去し(A区),もう一方は枝打ち後放置した(B区)。この2林分と対照林分に10m×10mの矩形プロットを設定し,プロット内の温湿度,下層植生及びその被度を調査した。捕獲試験はトラップ(内径20cm,高さ30cm)をプロットの中心とその上下左右に2mの間隔を空け各1基,合計5基を設置し,8月2427日,9月1114日,1921日に行った。【研究成果】:各区の温湿度は平成19年6月18日の観測でA区:27.1°C;50%,B区:27.0°C;50%,対照区:26.3°C;60%であった。下層植生及びその被度は各区で差はみられなかった。捕獲試験では,アカサビザトウムシ,オオナガザトウムシ,オオナミザトウムシ,モエギザトウムシ,マメザトウムシの5種を捕獲した。この中でオオナガザトウムシ及びヤメザトウムシは岩手県内では初の記録であった。捕獲個体数は合計でA区は3,B区は5,対照区はゼロであった。各区において捕獲個体数に明らかな差が見られなかったが,これは、ザトウムシ類は捕食者のため,餌を探しながら積極的に林内を歩き回るためと考えられた。