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ミオシン頭部のSHIに近い疎水領域のモーター機能への関わり

モータータンパタ質ミオシンの頭部(S-1)のSH1(Cys707)の近くには疎水性のアミノ酸残基が偏在する領域(疎水領域)がある。この疎水領域にはSH2と呼ばれ別のCys残基(Cys697)が存在し、SH1とSH2はGly699で隔てられている2つのα-へリックスにそれぞれ含まれている。一方、ミオシンがモーター機能を発現する時にS-1の軽鎖結合領域が"レバーアーム"として働き、ATPとアクチン両結合部位で起きる構造変化を増幅して互いに伝えることが示唆されている。このレバーアームの支点はSH1-SH2領域の近くにあると考えられているが、レバーアームの動きにカップルして両残基周辺にどのような構造変化が誘起されるのかはほとんどわかっていない。本計画では、SH1とSH2に構造変化に鋭敏に感応する蛍光団が標識されたS-1(それぞれBD-S-1とAD-S-1)を調製する方法を確立した。このような標識S-1を用いると、標識されている蛍光団は全く同じなので、標識蛍光団の物性や分子サイズの違いを考慮する必要がなく、両残基周辺で起きる構造変化の直接的比較が可能になる。AD-S-1とBD-S-1の蛍光スぺクトルの強度や半値幅の測定、KIによる蛍光消光実験から、ATP加水分解中のSH2周辺の構造変化はSH1に比べてほとんど正反対であることがわかった。SH2を含む疎水領域は補強されるのに対してSH1を含むへリックスはむしろほどけてしまうことが示された。以上の結果から、SH1の近くにある疎水領域はS-1のレバーアームの支点を補強するという重要な役割を担っていることが示唆された。モータータンパク質であるミオシンの頭部(S-1)は、ATPを加水分解して得た化学エネルギーを力学エネルギーに変換してアクチンフィラメント上を滑り運動する。ATPとアクチンの両結合部位間の通信経路となる領域には、反応性の高いシステイン残基のCys-707(SH1)がある。さらにSH1の近くにはSH2と呼ばれるシステイン残基(Cys-697)があり、これを取り囲んで疎水領域が形成されている。しかしながらこの疎水領域がS-1のモーター機能へどのように関わっているのかは、現在でも不明である。本研究ではこの点を明らかにする目的で、まず最初の一年はSH2を立体構造変化検出用蛍光プローブで標識することを試みた。さまざまな試薬を検索した結果、アクリロダン(AD)が目的に最適であることがわかった。S-1にADを反応させ、(1)ATPase活性の変化、(2)減少したCys残基の定量、(3)CNBrやヒドロキシルアミンで化学的に分解された蛍光標識物の分析、の三点をチェックした。その結果、非常に好都合なことに、ADはSH1とは全く反応せずSH2とだけ反応することが明らかになった。SH1を特異的に標識できる蛍光試薬はこれまでにいくつか知られているが、SH2を特異的に標識できるものは全く知られていなかった。ADのもつ蛍光団は環境変化に非常に鋭敏に対応して蛍光色を変えることがわかっている。二年目には、AD標識S-1にATPやアクチンを結合させ、その時に観察される蛍光変化を基にして問題の疎水領域の構造変化を検出する予定である。モータータンパク質ミオシンの頭部(S-1)のSH1(Cys707)の近くには疎水性のアミノ酸残基が偏在する領域(疎水領域)がある。

一方、ミオシンがモーター機能を発現するときにS-1の軽鎖結合領域が"レバーアーム"として働き、ATPとアクチン両結合部位で起きる構造変化を増幅して互いに伝えることが示唆されている。このレバーアームの支点はSH1-SH2領域の近くにあると考えられているが、レバーアームの動きにカップルして両残基周辺にどのような構造変化が誘起されるのかはほとんどわかっていない。本計画では、SH1とSH2に構造変化に鋭敏に感応する蛍光団が標識されたS-1(それぞれBD-S-1とAD-S-1)を調製する方法を確立した。このような標識S-1を用いると、標識されている蛍光団は全く同じなので、標識蛍光団の物性や分子サイズの違いを考慮する必要がなく、両残基周辺で起きる構造変化の直接的比較が可能になる。AD-S-1とBD-S-1の蛍光スペクトルの強度や半値幅の測定、KIによる蛍光消光実験から、ATP加水分解中のSH2周辺の構造変化はSH1に比べてほとんど正反対であることがわかった。SH2を含む疎水領域は補強されるのに対してSH1を含むへリックスはむしろほどけてしまうことが示された。以上の結果から、SHIの近くにある疎水領域はS-1のレバーアームの支点を補強するという重要な役割を担っていることが示唆された。
混合原子価状態の電子的カップリング定数の新しい評価法の開発

本研究の目的は,クラスIIに属する混合原子価状態について,二つの混合原子価中心間の電子的カップリング定数(H_<AB>)を熱力学的な実験データから評価する新しい手法を開拓することである.測定試料として[{(OAc)_6(CO)(L)Ru_3}-pyz-{Ru_3(L')(CO)(OAc)_6}]型の3種類の錯体,(L, L')=(dmap, py),(py, cpy),(dmap, cpy),を合成し,電気化学などのデータからこれらが本研究目的に合う非対称型の混合原子価状態を与えることを明らかにした.CO伸縮振動スペクトルの吸収線形解析から,非対称型混合原子価状態に期待される電荷移動異性体が存在すること,その存在比major/minorが2.0-4.5であることを明らかにした.これから両者のポテンシャルエネルギー差ΔGが140-311cm^<-1>と求められた.本研究では,混合原子価状態のポテンシャルエネルギー曲線の理論式を用いて,上記のΔGを与えるようなH_<AB>を決定できると期待していた.しかし実際にフィッテイングを行ってみると,H_<AB>が比較的小さいときにはmajor, minor化学種の存在に対応するポテンシャルエネルギーの極小値が見られるものの,H_<AB>が大きくなり混合原子価状態がクラスIIからクラスIIIに近づくとminor化学種の存在の根拠となる極小値を与えないことが解った.このため,Sutinらが提唱している理論式を用いるかぎり,上記の実験値ΔGを再現するようなH_<AB>を求めることは困難であり,本研究が目指したH_<AB>の新決定法の確立には残念ながら至っていない.理論式の補正が必要と思われる.なお,原子価間電子遷移のスペクトル解析から従来法によりH_<AB>=1100-1800cm^<-1>が得られている.本研究は,クラスIIに属する混合原子価状態について,二つの混合原子価中心間の電子的カップリング定数(H_<AB>)を熱力学的な実験データから評価する新しい手法を開拓することを目的とする.本研究目的を遂行するには,対象化合物として,適当な赤外吸収を示す官能基を有するクラスIIに属する非対称形の混合原子価錯体を選ぶ必要がある.この要請を満たす[{(OAc)_6(CO)(L) Ru_3}-pyz-{Ru_3(L')(CO)(OAc)_6}]型の3種類の錯体,(L,L')=(dmap,py),(py,cpy),(dmap,cpy)を合成し,サイクリックボルタンメトリーなど電気化学的手法による酸化還元電位の測定,および,各酸化状態におけるカルボニル伸縮振動赤外吸収線形解析を行った.この一連の錯体のそれぞれは,一電子還元により本研究の目的・計画にあう混合原子価状態を与えることが明らかとなった.現在,それぞれの系についてadiabaticおよびnon-adiabaicなポテンシャルエネルギー差ΔG',Δを求める作業が進行中である。なお,これらの系について,従来法によるH_<AB>の評価,すなわち,原子価間電子遷移(Inter-Valence Transition Band)を測定しその吸収帯の形状解析からH_<AB>を評価する研究も行っている.現在実験がほぼ終了し,データ解析を開始する準備が整った状況にある.本研究の目的は,クラスIIに属する混合原子価状態について,二つの混合原子価中心間の電子的カップリング定数(H_<AB>)を熱力学的な実験データから評価する新しい手法を開拓することである.測定試料として[{(OAc)_6(CO)(L)Ru_3}-pyz-{Ru_3(L')(CO)(OAc)_6}]型の3種類の錯体,(L, L')=(dmap, py),(py, cpy),(dmap, cpy),を合成し,電気化学などのデータからこれらが本研究目的に合う非対称型の混合原子価状態を与えることを明らかにした.CO伸縮振動スペクトルの吸収線形解析から,非対称型混合原子価状態に期待される電荷移動異性体が存在すること,その存在比major/minorが2.0-4.5であることを明らかにした.これから両者のポテンシャルエネルギー差ΔGが140-311cm^<-1>と求められた.本研究では,混合原子価状態のポテンシャルエネルギー曲線の理論式を用いて,上記のΔGを与えるようなH_<AB>を決定できると期待していた.しかし実際にフィッテイングを行ってみると,H_<AB>が比較的小さいときにはmajor, minor化学種の存在に対応するポテンシャルエネルギーの極小値が見られるものの,H_<AB>が大きくなり混合原子価状態がクラスIIからクラスIIIに近づくとminor化学種の存在の根拠となる極小値を与えないことが解った.このため,Sutinらが提唱している理論式を用いるかぎり,上記の実験値ΔGを再現するようなH_<AB>を求めることは困難であり,本研究が目指したH_<AB>の新決定法の確立には残念ながら至っていない.理論式の補正が必要と思われる.なお,原子価間電子遷移のスペクトル解析から従来法によりH_<AB>=1100-1800cm^<-1>が得られている.
予後予測因子解明に向けた吃音のある幼児の発話関連能力の縦断的調査

平成30年度は、実験環境の整備と対象者の募集、収集するデータの検討と調査の開始を目標として掲げていた。まず、先行研究に基づき、収集するデータを1吃音の頻度と重症度、2発話に関連する運動能力(構音の正確性・構音可能速度・運動テンポの安定性)、3親子の自由遊び場面における発話速度の3つに決定した。加えて、信頼できる行動データ収集のための対象者への教示方法の検討を行った上で、所属機関において倫理審査を受審した。その後、実験実施に先立ち、クリアな音声収集を確保するために録音環境の整備、機器の選定を行った。準備が整ったところで、予備調査として非吃音児1名(5歳)を対象に実験を実施したところ、実験所要時間が比較的長くなり注意が持続しないことから(途中に遊びなどの休憩を挟む)、数回の来所に分けて実験課題を実施する必要があることが判明した。また同時に、所属機関病院にて言語訓練を受けている症例に実験協力を募ったが、訓練とは別に、継続的に実験室にてデータを収集することへの協力が得られなかった。これらの結果から、分担研究者と協議を行い、各実験課題の実施を確保しつつ、継続的にデータを収集するために、言語訓練実施時に訓練室にてデータを収集するよう実験環境の変更を行うこととした。今後、言語訓練室においてクリアな音声収集のための環境づくりと、倫理審査(変更)申請を行う予定である。なお、予備調査の1名の対象児のデータを元に、分析方法の開発を行い、分析手法の有効性は確認できた。研究実績に示した通り、予備調査によって、実験方法の見直しを行う必要があることが判明したため、また計画通りの実験実施では協力者が集まらないことが判明したため、実験計画について再度の協議が必要となり、実験の開始が遅れている。また、並行して進めている幼児吃音に関する研究(研究課題名:発達性吃音の最新治療法の開発と実践に基づいたガイドライン作成;資金源:日本医療研究開発機構)が研究期間最終年度となり、データの取りまとめ等に割くエフォートが多くなったため、相対的に当該研究に割くエフォートが少なくなったことも遅延の理由である。平成31年度は、言語訓練室においてクリアな音声収集のための環境づくりと、倫理審査(変更)申請から開始する。元来の計画からの主な変更点は、対象児の物理的・心理的負担を軽減するために、1言語訓練室にてデータ収集を行うこと、2当初の予定より頻度を減らしおおよそ3ヶ月に1回の頻度でデータ収集を行うこと、3データの収集を言語訓練担当の言語聴覚士が主に担当することの3つである。倫理審査終了後は、再度協力者の募集を行い、調査を開始することを予定している。得られたデータについては、その継時的変化、また各種データ間の関係性について、構音の正確性や速度および発話の音響特性の観点から分析を進める。吃音の評価は研究代表者が、発話・運動に関連する能力の分析は主に研究分担者が担当する。

元来の計画からの主な変更点は、対象児の物理的・心理的負担を軽減するために、1言語訓練室にてデータ収集を行うこと、2当初の予定より頻度を減らしおおよそ3ヶ月に1回の頻度でデータ収集を行うこと、3データの収集を言語訓練担当の言語聴覚士が主に担当することの3つである。倫理審査終了後は、再度協力者の募集を行い、調査を開始することを予定している。得られたデータについては、その継時的変化、また各種データ間の関係性について、構音の正確性や速度および発話の音響特性の観点から分析を進める。吃音の評価は研究代表者が、発話・運動に関連する能力の分析は主に研究分担者が担当する。今年度は予備実験のみの実施で本実験を開始できず、研究協力者への謝金、データ加工処理を担当する補助員へのアルバイト費用の支払いが不必要となった。またデータ分析も本格的には開始していないため、PCの購入も行っていない。これらのことから、次年度への繰越金が生じた。今後は、分析に耐えうるPCの購入、各種謝礼金の支払い、研究遂行のための情報収集や研究成果発表を目的とした各種出張等に、繰り越した研究費を充てる予定である。
リン脂質代謝調節に基づくサルコペニアの新規分子機序の解明

平成30年度は、若齢および加齢マウスの骨格筋を用い、加齢による筋萎縮とリン脂質代謝に関わる因子との関連性を検討した。加齢マウスは、若齢マウスに比較して筋湿重量、体重当たりの筋湿重量およびヘマトキシリン・エオジン染色により定量評価した筋横断面積が低下した。その結果に一致し、タンパク合成系の主要な因子であるAktおよびp70S6キナーゼリン酸化タンパク発現、Insulin-like growthfactor-1 mRNAの低下、タンパク分解系の主要な因子であるユビキチンE3リガーゼ(Muscle RING Finger-1およびAtrogin-1)タンパク発現の増加がみられた。またリン脂質代謝の主要な因子であるリゾフォスファチジン酸アシル基転移酵素(LPAAT)およびリゾフォスファチジルコリンアシル基転移酵素(LPCAT)のmRNAおよびタンパク発現を調べたところ、LPAATには全群で違いがなかったが、加齢マウスの骨格筋においてLPCAT1および2タンパク発現の増加がみられた。これらの結果は、加齢による筋萎縮とリン脂質代謝に関連性がある可能性を示唆する。今後は、LPCATを中心に、加齢マウスの骨格筋萎縮におけるリン脂質代謝の役割を検討する予定である。若齢および加齢マウスを用いた実験が遂行できたため、概ね順調に進行している。今後はマウス由来骨格筋培養細胞を用いて萎縮を誘導し、siRNAによる標的遺伝子の抑制実験を実施する予定である。購入予定であった生化学および分子生物学実験試薬等の価格と実際の購入価格に違いが生じたため。次年度は、実験動物、生化学・分子生物学実験試薬、細胞培養実験試薬等の購入、国内・国際学会における研究発表での出張に用いる予定である。
出生前後における心筋細胞成熟化のメカニズム解明

心筋細胞は終末分化すると増殖能を失い、成体心筋細胞はほとんど増殖しないと考えられているが、この制御機構については未だ不明である。近年、生後まもなくの間は哺乳動物において心筋細胞増殖がみられるとの報告が散見されるため、同時期に発現する遺伝子群のなかから心筋細胞増殖制御因子の探索を行った。マウス心臓組織での免疫染色法、培養細胞(H9C2)でのノックダウンおよび過剰発現実験により、出生期の心筋細胞に優位に発現し、かつ細胞増殖を促進する遺伝子を複数同定した。今後、これらの因子の細胞増殖制御における分子機序につき、心筋細胞を用いた系を含めさらに検討を進める。初年度(2014/8/292015/3/31)は、マウスの新生仔と成体の間で心筋細胞での発現レベルが変化する新規遺伝子を発現解析および組織免疫染色法の結果から複数同定した。これらの遺伝子群は、細胞増殖や細胞分化に関与する遺伝子が含まれており、出生後の心筋細胞の増殖能・細胞分化制御に関与している可能性を示唆する。これらの遺伝子群につき、心筋細胞(培養細胞系、初代培養系、ES細胞分化系)への遺伝子導入実験を行い、心筋増殖能・分化制御に対する効果を検討する解析を準備中である。出生後に心筋細胞で発現が低下する遺伝子群のうち、培養細胞レベルで細胞増殖を促進する遺伝子を複数同定した。発生過程において心筋細胞の増殖は出生後早期に失われることから、同定した遺伝子群は成体での心筋細胞増殖抑制に関与している可能性があり、これらの因子の増殖制御における分子機序を検討していくことで、成体で心筋細胞が増殖しなくなる分子機構を明らかにできると考えられる。心疾患において心筋細胞は増殖しないため、その分子基盤の解明や増殖誘導の可能性を探ることにつながる。同定した遺伝子は、マウスの出生後早期に心臓で発現の低下が見られ、(1)免疫染色において心筋細胞特異的な発現変化を示し、ラット心臓筋芽細胞ライン(H9C2)の(2)knockdownで増殖が有意に低下し、(3)overexpressionで増殖が有意に増加した。同定した遺伝子の一つは、細胞骨格に結合し、核移行を示す蛋白であり、関連蛋白の今までの解析により心筋細胞増殖への関与の可能性が示唆される。心筋細胞で出生後これらの遺伝子発現が低下することにより、心筋細胞の増殖能喪失が起こっている可能性がある。今後これらの遺伝子の増殖シグナルや細胞周期における役割、結合蛋白、下流遺伝子の解析等を含めて、心筋細胞やES細胞由来分化心筋細胞を用いた系でin vitro, in vivoでの解析を進め、心筋細胞増殖制御における分子学的な意義を検討する。本学に着任して間もないため、解析系の基盤づくりや予備実験から開始した。そのため計画より若干の遅れがある。ただ、組織学的解析から候補遺伝子を複数見出すことができたため、次年度はこれらのin vitroでの解析を進める予定である。27年度が最終年度であるため、記入しない。循環器内科学培養細胞系でのノックダウン・過剰発現実験の結果をもとにして、増殖・分化能への影響の大きい因子から優先的に初代心筋培養やES分化系での実験に用いる。また、分子メカニズムについての検討についても培養細胞系を中心に行う。まだ組織免疫染色での解析を行っていない遺伝子群についても確認を進め、さらに候補遺伝子数を増やして検討を進める。
超高齢者における、褥瘡発生メカニズムに着目した褥瘡の超早期発見システムの構築

褥瘡の発生予測は予防ケア開始のために必須である。本研究では褥瘡発生メカニズム(低酸素・再灌流障害・リンパ灌流障害・細胞変形)に基づく新しいアセスメント方法に着目した。本研究の目的はこれらの病態を分子生物学的手法により皮膚局所で捉える新たな褥瘡発生予測技術を提案することである。本研究により新たに確立したモデルマウスを用いて、スキンブロッティング法により検出可能な褥瘡発生予測のバイオマーカーを複数種類発見した。褥瘡の発生予測は予防ケア開始のために必須であるが、現在の予測方法は間接的な褥瘡発生要因に基づいて作成されており、在宅の超高齢者における多種多様な身体状況に対応することは極めて困難である。そこで本研究では、現在防ぎきれていない褥瘡を予防するための方策として、皮膚表面に顕在化する前に細胞レベルで生じている現象を他覚的に捉えることに着目した鋭敏なリスクアセスメント手法を確立することを目的としている。そのため、褥瘡発生メカニズムに着目し、低酸素、虚血再灌流障害、リンパ管障害、細胞変形の4つのパスウェイで細胞が示す反応をターゲットとして既報の因子や我々が同定してきた因子を対象にその発現を動物実験で確認することとした。そのために、対照マウス、消褪する発赤を呈するマウス、消褪しない発赤(I度褥瘡)を呈するマウスのモデル作成を最初に行った。その結果、消褪する発赤と消褪しない発赤を、圧迫時間を変更するだけで生じさせるプロトコルを確立した。組織学的解析では、消褪しない発赤において、圧迫解除直後では著名な組織障害は認められないものの、24時間後には出血及び炎症生細胞の集積、筋変性などI度褥瘡を示す組織像を呈していた。このモデルを用いることで、マーカー蛋白質の発現及びその因子の経皮的採取方法の妥当性の検証を行うことが可能となるため、本研究での重要な基盤を構築することができた。経皮的採取方法として湿らせたニトロセルロースメンブレンを皮膚に10分間貼付し、分泌蛋白等を回収するスキンブロッティング法を用いるため、褥瘡発生予測のために必要となる検体採取時点の検討も行った。そこで褥瘡発生メカニズム(低酸素・再灌流障害・リンパ灌流障害・細胞変形)に基づく新しいアセスメント方法に着目した。つまり、褥瘡が顕在化する前に生じるこれらの病態を経皮的に検出することができれば、最も正確な褥瘡発生予測となると着想した。本研究の目的は不顕性変化を工学的・分子生物学的手法により皮膚局所で捉える新たな褥瘡発生予測技術を提案し、もって褥瘡発生低減による在宅療養者のウェルビーイング向上を目指すものである。平成26年度に作成した対照マウス、消褪する発赤を呈するマウス、消褪しない発赤(I度褥瘡)を呈するマウスのモデルを用いて実験を行った。まず、褥瘡発生メカニズムに着目し、低酸素、虚血再灌流障害、リンパ管障害、細胞変形の4つのパスウェイがI度褥瘡モデルで発言していることを免疫組織化学で確認した。研究室のデータや文献から各パスウェイを示すバイオマーカー候補を絞り、その発現を免疫組織化学で確認したところ、I度褥瘡モデルで顕著に増加していることを確認した。さらに、それらバイオマーカーを経皮的に非侵襲的に採取するため、スキンブロッティング法を採用し、皮膚から検出できることを確認し、定量解析に供した。その結果、IL-1αおよびVEGF-Cがマーカー候補となることが明らかとなった。独自に開発した動物モデルを用いて褥瘡発生を精度よく、かつ非侵襲的に予測できるバイオマーカー候補を絞り込むことができた。この成果は米国特許仮出願し、また海外専門誌へ投稿中であることから、おおむね順調に進展していると判断した。これまでに作成したモデルマウスを用いて、皮膚局所で起こる現象を詳細に検討し、バイオマーカー候補を絞り込んだ。複数種類のバイオマーカーを見出し特許申請および論文作成を行うとともに、バイオマーカーの検出キット化を目指して、工学系研究者とのディスカッションを通じて製品のコンセプトを立案した。また、リンパ管障害関連バイオマーカーについては、その発現メカニズムが不明であることからそのメカニズム検証のため、リンパ管新生阻害実験を行った。その結果、リンパ管新生を阻害することで、軽度の圧迫によっても褥瘡が発生することが示された。

以上より、リンパ管障害が褥瘡発生に寄与することを証明するとともに、バイオマーカーの適切性について検証した。褥瘡の発生予測は予防ケア開始のために必須である。本研究では褥瘡発生メカニズム(低酸素・再灌流障害・リンパ灌流障害・細胞変形)に基づく新しいアセスメント方法に着目した。本研究の目的はこれらの病態を分子生物学的手法により皮膚局所で捉える新たな褥瘡発生予測技術を提案することである。本研究により新たに確立したモデルマウスを用いて、スキンブロッティング法により検出可能な褥瘡発生予測のバイオマーカーを複数種類発見した。褥瘡の超早期発見技術の確立に向けて最も重要な動物モデルの作成に成功したため、おおむね順調に進展していると判断した。H27年度に探索したバイオマーカーを用いて褥瘡発生の超早期予測が可能であるかどうかを臨床研究で検証する。28年度が最終年度であるため、記入しない。創傷看護学H26年度に確立した動物モデルを用いて、褥瘡超早期発見マーカーの発現動態並びに経皮的採取による予測妥当性の検証を行う。年度末に購入を予定していた測定機器に変更が生じたため、年度を改めて発注することとしたため。動物飼育費の確定が年度末であったため、必要試薬の納品時期との兼ね合いで約5万5千円の残金が生じた。変更通りに測定機器を発注する。必要試薬を予定通り購入し、計画通りに研究を遂行する。
環境会計を取り入れた農業経営システムの開発研究

農業分野での環境保全への取り組みを効率的且つ効果的に推進することを目的として,小規模経営農家でも簡単に環境会計を実践できるように,ICタグやバーコードで農作業記録や利用資材記録ができるシステムを開発し,さらに環境保全コストや環境保全効果が簿記記帳と同時に簡単に記帳集計できるパソコン用システムを開発した.農業分野での環境保全への取り組みを効率的且つ効果的に推進することを目的として,小規模経営農家でも簡単に環境会計を実践できるように,ICタグやバーコードで農作業記録や利用資材記録ができるシステムを開発し,さらに環境保全コストや環境保全効果が簿記記帳と同時に簡単に記帳集計できるパソコン用システムを開発した.図書、報告書、各種資料などを収集し、他産業で行われている環境会計についての把握分析を行った。その結果、:環境会計には内部環境会計と外部環境会計があり、外部環境会計でなければ小規模経営に適応が著しく困難であることがわかった。したがって、本課題で行う環境会計の対象を外部環境会計へと絞った。300件の中小企業に対してアンケート調査を行い、環境会計に関する理解度や実施などについての現状を調査した。また、既存研究をレビューし、環境会計を実践している農業を調査した事例がないことを発見した。そのため、実1際に環境配慮型の経営が行われている農業経営を調査し、環境会計に必要な具体的なデータを取得した。データ取得後に、環境省が公表した2005年度版の環境会計ガイドラインに沿って環境会計を実践し、農業分野においてもデータの取得を行うことができれば、環境会計の導入が可能であることを実証した。しかしながら、環境会計の実践には特定のデータが必要であるが、ほとんどの農家がそのデータを取得していない。そのため、必要なデータを補完するものとして、技術体系DBや農薬適正使用旧定サーバシステムのデータベース利用が図れないか、中央農業研究センターの協力を得て検討した。またデータを蝉茸に取得するために、ICタグの利用かできないか調査した。その結果、実データが不足した場合の補完データとして、技術体系DB、農薬適正使用判定サーバシステムより得られるデータなどが、環境会計を行うにあたって有意義であることが判明した。同時にICタグによる実データ取得の可能性も高まった。一方で、すでに開発した農業経営システムの運用保守を行いながら、環境会計の要素を取り入れることができるように、システムのデータ設計などについて改良を加えた。農家レベルで必要なデータを採取するために必要な要件を検討し、データをどのように記録するのか、記録したデータをどのように蓄積するのかなどの具体的な方法を、先進的な経営を行っている農家調査を行い研究した。その結果、現状では納品書や領収証などの購入・支払い履歴により、会計データについては比較的簡易に蓄積できるが、農作業に関しては詳細な情報を記録することが大変手間になることがわかった。したがって、会計データ部分については、簿記システムの資材台帳部分に環境会計の分類を付け加え、簿記記帳時にそれを適用として登録することで、環境保全のために費やしたコストをその分類別に集計できるようにした。また、資材の投入状況などを記録することで、環境保全効果を記録・計算できるようにする台帳を設計した。一方で、環境保全に関わる作業をそうでないものと分類するためには、詳細な農作業データが必要であるが、調査の結果その記録には大変手間を要することがわかったため、それらを簡易に収集する方法を検討した。様々な手法を試みたが、最終的にはRFID、バーコード、GPSなどの技術を利用し、農作業の内容と時間、行った場所、利用した資材などをリアルタイムで簡易にサーバに記録できる装置を新たに考案し、開発した。また、環境保全型農業と慣行農業とでの使用資材、コスト、労働時間などについての差異を比較計算するために、農業技術体系DBを利用することを考え、そのリンク部分の設計を行った。以上の結果をふまえて、環境会計を取り入れた経営管理システムの全体的な設計を行った。これについては、プロトタイプシステムを作成し、現地適用試験を通して利用者の要求定義を具体化し、農家に適したヒューマンインターフェイスやプラットフォームについて設計を行った。システムのデータ設計やアルゴリズムについて、検討を重ねた。1.環境会計システムの開発簿記システムに資材台帳をもうけ、肥料・農薬・消耗品などの農業経営に利用する資材ごとに、環境保全コストの分類を設定できるようにした。これらの資材を購入した時点で、簿記の適用効果と連動させることで、環境保全コストを集計できるようにした。2.環境保全効果に関する研究農業分野でのプラスの環境保全効果については計測が困難であった。そこで、土壌微生物多様性・活性値の活用によるプラスの環境影響評価について研究し、これを環境保全効果として環境会計に導入することを検討した。3.農作業情報の収集・会計システムでの利用環境保全のために投下した農作業のデータを合理的に収集するために、RFIDを利用して簡易に農作業情報を収集するために開発したシステムの現地適用試験を行った。また、システム利用により得られた農作業データ(作業内容、時間、位置情報、使用した経営資源、農薬などの使用量、利用機械および稼働時間など)を収集分類するためのソフトウェア開発を行った。さらに、集計した労務データから労務費を金額換算し、環境保全コストとして計算する手法について研究した。農薬や化学肥料の使用量の変化による環境保全効果を計算する手法について研究した。4.外部システムとのリンク中央農業総合研究センターが開発している農業技術体系データベースとのリンクをはかることで、標準的な慣行農業と環境保全型農業との比較を行うために、必要な機能やデータ形式について研究した。また、他の研究機関が開発しているシステムとのリンクがはかれないか検討を行った。
最適な運動療法を管理する「医療アプリの処方」という治療システムの構築と普及

慢性疼痛の治療に適した運動療法などを広く普及させるためには,主となるセルフケアでの治療効果を,安定して確実に発揮させることが重要である.しかし医療者側による管理には限界があり,患者の自主性に依存し施行度合いで治療効果に差が出てしまうという問題を認める.そこで今回,スマートフォンを活用し,セルフケア用の医療アプリを作製,患者ごとにカスタマイズされた運動療法を主治医に代わって管理・提供するという「医療アプリの処方」という治療システムを構築する.これにより,セルフケアのより確実な施行と質の標準化をはかり,標準治療の普及とともにセルフケアの効果を最大限に発揮させ病脳期間を短縮させることを目的とする.慢性疼痛の治療に適した運動療法などを広く普及させるためには,主となるセルフケアでの治療効果を,安定して確実に発揮させることが重要である.しかし医療者側による管理には限界があり,患者の自主性に依存し施行度合いで治療効果に差が出てしまうという問題を認める.そこで今回,スマートフォンを活用し,セルフケア用の医療アプリを作製,患者ごとにカスタマイズされた運動療法を主治医に代わって管理・提供するという「医療アプリの処方」という治療システムを構築する.これにより,セルフケアのより確実な施行と質の標準化をはかり,標準治療の普及とともにセルフケアの効果を最大限に発揮させ病脳期間を短縮させることを目的とする.
次世代高効率ｎ型結晶シリコン太陽電池の電圧誘起劣化現象の発生メカニズム解明

最終年度である第2年度では,太陽電池セルレベルの電圧誘起劣化(PID)試験法におけるチャンバー内の真空引きが劣化に与える影響,およびn型フロントエミッター(n-FE)型結晶シリコン(c-Si)太陽電池モジュールのPIDに与える光照射の影響を調査した.前者については,太陽電池セルを封止せずにガラス,封止材,太陽電池セルの積層構造に対して電圧を印加するPID試験法にて,積層構造を置くチャンバー内の真空引きが劣化に与える影響を調べた.電圧1000 V,温度65 °Cという条件において,真空度が10 Pa程度となるようにチャンバーを真空引きした場合と真空引きしない場合とで比較を行った.これより,チャンバーを真空引きすることで試料中を流れるリーク電流が増大し,結果として劣化が5倍程度速くなることがわかった.試験後の試料を観察すると,真空引きをしていない場合には層間に多量の気泡が観察されたのに対し,真空引きした場合にはそのような気泡は見られなかった.これらより,真空引きは試料の層間に存在し界面抵抗として働く気泡を減らし,結果として劣化を加速すると考えられる.以上より,本PID試験において,真空引きはより高い加速係数を得るために重要であるといえる.後者に関しては,n-FE c-Si太陽電池モジュールのPIDに与える光照射の影響を調査した.n-FE太陽電池モジュールは3段階の劣化を生じることが知られている.第1劣化は,セル表面に存在する反射防止膜中への正電荷の蓄積に起因する.一方,第2,第3劣化は,モジュール部材中に存在するナトリウムのセル内部への侵入に起因すると考えられる.試験中に試料に疑似太陽光を照射すると,第1劣化の挙動は変化しないが,第2,第3劣化はわずかに遅くなる傾向が見られた.これらより,n-FE c-Siモジュールの第2,第3劣化は光照射によって遅くなる可能性が示唆された.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。第1年度では,以下の3つの研究を遂行した:1.太陽電池セルレベルの電圧誘起劣化(PID)試験法に関する調査,2. n型フロントエミッター(n-FE)型太陽電池モジュールのPID挙動の調査,3. n-FE太陽電池モジュールの劣化メカニズムの解明.1.太陽電池セルレベルのPID試験法の調査に関しては,太陽電池セルをラミネートせずに,モジュール部材の積層構造に対して電圧を印加する新手法がこれまでに報告された劣化挙動を再現することを確認した.高い加速係数を得るために,積層構造に適切な荷重を印加する必要があること,試料を配置するチャンバーを真空引きする必要があることを確認した.2. n-FEモジュールに長時間のPID試験を行い劣化挙動を調査した.その結果,n-FEモジュールが3段階の劣化を示すことがわかった.n-FEモジュールは,試験初期の数秒から数分以内で,開放電圧(Voc)および短絡電流密度(Jsc)の低下を伴う第1段階目の劣化を示した.その後の数時間から数十時間のPID試験により曲線因子(FF)の低下に特徴づけられる第2段階目の劣化を生じた.計20日間のPID試験を行ったところ,n-FE太陽電池モジュールがFFおよびVocの低下に特徴づけられる第3段階目の劣化を生じることがわかった.電気的特性の解析等の結果から,この第2,第3の劣化は太陽電池モジュールの部材中に存在するナトリウムがセル内部に侵入したことに起因することが示唆された.3. n-FE太陽電池モジュールの劣化メカニズムの解明については,前述の第1の劣化に関して劣化メカニズムを調査した.反射防止膜の電気容量電圧特性の評価により,PID試験によって膜中に正電荷が蓄積することを確かめた.またその電荷密度と膜中の未結合手の密度が同程度であったことから,正電荷は未結合手からの電子の引き抜きによって形成されることが示唆された.本研究提案は,n型結晶シリコン太陽電池の電圧誘起劣化に関するものである.平成29年度は,太陽電池のPID試験に関する新手法の開発を行ったこと,n型結晶シリコン太陽電池モジュールの詳細な劣化挙動を明らかにしたことに加え,次年度に予定していた劣化メカニズムの詳細の解明を行うなど,当初の計画を上回る順調な研究の進捗が見られる.本提案の内容に関する平成29年度業績として論文2報,学会発表9件があり十分な進展があったといえる.最終年度である第2年度では,太陽電池セルレベルの電圧誘起劣化(PID)試験法におけるチャンバー内の真空引きが劣化に与える影響,およびn型フロントエミッター(n-FE)型結晶シリコン(c-Si)太陽電池モジュールのPIDに与える光照射の影響を調査した.前者については,太陽電池セルを封止せずにガラス,封止材,太陽電池セルの積層構造に対して電圧を印加するPID試験法にて,積層構造を置くチャンバー内の真空引きが劣化に与える影響を調べた.電圧1000 V,温度65 °Cという条件において,真空度が10 Pa程度となるようにチャンバーを真空引きした場合と真空引きしない場合とで比較を行った.これより,チャンバーを真空引きすることで試料中を流れるリーク電流が増大し,結果として劣化が5倍程度速くなることがわかった.試験後の試料を観察すると,真空引きをしていない場合には層間に多量の気泡が観察されたのに対し,真空引きした場合にはそのような気泡は見られなかった.これらより,真空引きは試料の層間に存在し界面抵抗として働く気泡を減らし,結果として劣化を加速すると考えられる.以上より,本PID試験において,真空引きはより高い加速係数を得るために重要であるといえる.後者に関しては,n-FE c-Si

太陽電池モジュールのPIDに与える光照射の影響を調査した.n-FE太陽電池モジュールは3段階の劣化を生じることが知られている.第1劣化は,セル表面に存在する反射防止膜中への正電荷の蓄積に起因する.一方,第2,第3劣化は,モジュール部材中に存在するナトリウムのセル内部への侵入に起因すると考えられる.試験中に試料に疑似太陽光を照射すると,第1劣化の挙動は変化しないが,第2,第3劣化はわずかに遅くなる傾向が見られた.これらより,n-FE c-Siモジュールの第2,第3劣化は光照射によって遅くなる可能性が示唆された.モジュールレベルの加速試験に加え,太陽電池セルレベルのPID試験を活用し,様々な試験条件下でPID試験を行う.それらの結果に基づいて昨年度に提案した劣化メカニズムの仮説の検証を行う.また,提案したメカニズムに基づいて,現有のデバイスシミュレーターを用いてセルレベルの劣化抑止策を検討する.報告した仮説に基づけば,太陽電池のごく表面に高濃度のドープ層を形成することでPIDが抑制できる可能性がある.このことから,現有の化学気相堆積装置を用いたドーピング層の導入によるPID抑止策の検討も行う.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
神経ネットワークの性差構築機構とその分子基盤の解明

・ゲッ歯類では、胎仔期に雄の胎仔に挾まれて育つか(2M)、雌の胎仔の挾まて育つか(2F)で、成体の攻撃性や性行動に差が見られる。Estrogen receptor(ER)α陽性神経細胞の分布を2Mと2Fのラットで比較したところ、前腹側脳室周囲核、内側視索前野および視床下部腹内側核・弓状核において、2Mの方が2Fより有意に多く分布することが示された。また、それぞれの神経核におけるERaの発現量は、雄では2Fの個体の方が、雌では2Mの個体の方が多いことが明らかになった。・勃起を制御する脊髄(腰髄)の神経核にgastrin-releasing peptide(GRP)が特異的に投射しており、雄の方が雌より有意にその投射量が多いことが明らかになった。精巣摘除により雌型の投射量に減少することが示された。GRPのアゴニストを去勢またはストレスにより勃起能が低下したラットの腹腔内に投与したところ、反射性勃起が有意に誘導されることが明らかになった。・脳の性差構築の分子基盤を明らかにするために、脳の性差が構築される胎生21日目と生後6日目のラットの前腹側脳室周囲核(雌で優性の神経核)と内側視索前野中心核(雄で優性の神経核)を取り出しRNAを抽出、expression microarray(Affymetrix社)を用いて発現量に性差の見られる遺伝子の同定を試みた。それぞれの神経核において、転写共役因子、プロテアーゼやペブチドホルモンなどが発現量に性差が見られることが明らかとなった。・ERαプロモーターの下流にGFPのcDNAを繋いだ遺伝子のトランスジエニック(TG)マウスの新生児の脳スライスから特定の神経核を取り出し、試験管内で神経細胞を分散培養して、上記で同定された性差のある遺伝子の機能を解析する系を樹立した。・ゲッ歯類では、胎仔期に雄の胎仔に挟まれて育つか(2M)、雌の胎仔に挟まれて育つか(2F)で、成体の攻撃性や性行動に差が見られる。本研究で、2Mと2F環境で育ったラットの脳の内側視束前野性的二型核が、雄においては体積が2Fより2Mの方が有意に大きいことが明らかした。ERα陽性神経細胞の分布を2Mと2Fのラットで比較したところ、内側視索前野および視床下部弓状核において、2Mの方が2Fより有意に多く分布することが示された。・勃起を制御する脊髄(腰髄)の神経核にgastrin-releasing peptideが特異的に投射しており、雄の方が雌より有意にその投射量が多いことが明らかになった。・エストロゲンの脳への作用を明らかにするために作成した、エストロゲン受容体(ER)α遺伝子プロモーターの下流にGFPのcDNAを繋いだ遺伝子のトランスジェニック(TG)マウスを用いて、生後数日のTGマウスの脳スライスを多孔質膜上で培養を行い、共焦点レーザースキャン顕微鏡を用いて神経の形態を観察した。少なくとも10日はGFPの蛍光を指標に神経細胞の形態を観察することができた。さらに、Laser Capture Microdissection Systemを用いて単細胞レベルでGFP陽性神経細胞を回収し、ジーンチップを用いてGFP陽性神経細胞に特的に発現する遺伝子の同定を行った。
ニューラルネットワークを利用した着衣の衣内気候と肌触りの総合快適性評価

本研究の目的は、ニューラルネットワークが学習によって獲得する入出力間の写像特性を利用して、これまで個々に検討されてきた衣服着用時の快適性に及ぼす衣服気候や衣服の素材特性などの諸因子の影響や、それらによって引き起こされる着用時の諸感覚、生理特性などとの関係を総合的にかつ定量的に評価することである。実験は異なる水分特性の綿、ポリエステル、改質ポリエステル衣服着用による被験者実験を行い、得られた衣服気候、人体生理、着用時の諸感覚等のデータを用いて、まずニューラルネットワークのモデル構造を決定し、学習させた。さらに入力因子やニューラルネットワーク構造を変えることによって、入力因子の快適性への影響強度を定量評価した。また、従来から行われてきた衣服気候や多変量解析等による着心地の評価も行い、比較検討した。その結果、汗の吸湿・吸水能力の大きい綿素材の衣服を着用した方が、ポリエステル素材衣服着用時より着用快適性の汎化能力は小さかった。また、着用快適性を与える出力ユニットと中間層ユニット間の重み係数空間の比較では、改質ポリエステル繊維は水分特性の近い綿と同様の重み係数空間を示した。このように親水性、疎水性繊維の差がニューラルネットワークを利用した快適性予測評価において汎化能力や重み係数空間の差として見い出され、本手法により着用快適性への衣服素材の影響も評価可能であることがわかった。また、二次多変量解析による着用快適性の推定では、入力因子を増やすことによってニューラルネットワークでの予測と同等の結果を得ることができたが、多変量解析では適切なモデルを構築する指針がないのに対し、ニューラルネットワークによる解析では自らモデルを構築する柔軟性をもっており、身体生理変化を伴うような正確なモデル化が困難な対象についても、精度の高い予測が可能であることがわかった。綿、ポリエステル、改質ポリエステルムース布で作製した衣服の着用実験を行い、ニューラルネットワークを利用してこれらの衣服の着用快適性予測と、着用快適性に影響を与える因子の評価を試みた。衣服の着用実験は環境温度を33.0°C一定とし、環境湿度のみ40%→75%→40%と連続的に変化させて身体に刺激を負荷する方法で行った。用いたニューラルネットワークは3層構造で、出力層を着用快適性とし、入力変数として物理的因子のみ9つの場合と、さらに3つの主観的因子を加えて12因子とした場合の2通りで学習させた。その結果、身体刺激に対する応答データのひとつとして、主観的因子をニューラルネットワークでの学習の入力因子に加えることによって、快適性の予測精度を約2倍向上できることを見い出した。また、比較として用いた二次多変量解析による着用快適性の推定では、入力因子数を12にすることによって、ニューラルネットワークでの予測と同等の結果を得ることができた。しかし、多変量解析では適切なモデルを構築する指針がないのに対し、ニューラルネットワークによる解析では自らモデルを構築する柔軟性をもっており、身体生理変化を伴うような正確なモデル化が困難な対象についても、精度の高い予測が可能であることがわかった。さらに、親水性繊維、疎水性繊維の差が、ニューラルネットワークを利用した快適性予測評価において、汎化能力の差や重み係数空間の差として見い出され、本手法により着用快適性への衣服素材の影響も評価可能であることがわかった。通気性や保温性が等しくなるようにつくられた綿、ポリエステル、改質ポリエステルのスムース布で製作した長袖、長ズボンの衣服を着用し、環境湿度変化刺激による衣服の着用快適性評価実験を行った。評価法として、脳での情報の伝達と処理の仕組をもとに考え出されたニューラルネットワークモデルを用いた。着用衣服素材の差が、ニューラルネットワークによる快適性の予測精度や影響因子の重み係数空間の違いとして、反映されるか否かを検討した。用いた衣服素材の肌触りは、KES-Fシステムを用いた風合い計測から得た。

着心地に大きな影響を与える水分特性については、恒温恒湿器内でデシケータ法により測定した吸湿量や吸水量で比較した。これらの結果をもとに、ニューラルネットワークによる衣服の着用快適性評価において、衣服素材の影響が評価できるか否かを検討した。その結果、汗の吸湿・吸水能力の大きい綿素材の衣服を着用した方が、ポリエステル素材衣服着用時より着用快適性予測の汎化能力は小さかった。また、着用快適性を与える出力ユニットと中間層ユニット間の重み係数空間の比較では、改質ポリエステル繊維は吸湿・吸水特性の近い綿と同様の重み係数空間を示した。これら重み係数空間から各因子が着用快適性に及ぼす影響を定量的に評価することが可能であることが示されたが、さらに被験者数を増やし、身体への刺激の負荷や刺激強度を変えた衣服の着用実験のデータを集積し、より精度の高いニューラルネットワークモデルの構築が必要である。
圧力負荷によるメサンギウム細胞増殖にケモカインや血管作動性物質は関与するのか?-monocyte chemoattractant peptide(MCP)-1及びアドレノメジュリンに関する検討-

<目的>糸球体高血圧状態において、メサンギウム細胞(MC)は圧力負荷を受けていると考えられる。既に申請者は、圧力負荷によりprotein kinaseCやtyrosine kinaseを介してMCが増殖し、これを降圧利尿ペプチドであるアドレノメジュリン(AM)が抑制することを報告した(Am.J.Physiol.277:F105,1999;Nephron83:352,1999;平成9,10年度科学研究費実績報告済)。さらに圧力負荷によりMC内にMAPキナーゼを介してMCP-1が発現することを報告した(論文投稿中;平成11年度科学研究費実績報告済)。今回、圧力負荷の培養ラットMCにおけるMCP-1発現に及ぼすAMの効果について検討した。<方法>開発済の圧力負荷装置を用い、MC(59代)に圧を加え以下の検討を行った。1、圧力負荷によるMCP-1mRNAの発現に対するAMの濃度依存性(RT-PCR法)2、圧力負荷によるMCP-1mRNAの発現に対するforskolin及びcAMPの効果(RT-PCR法)3、圧負荷による培養上清中のMCP-1蛋白に及ぼすAMの効果(ELISAキット)4、圧負荷によるMAPキナーゼに及ぼすAMの効果(Western blotting)<結果>1、圧力負荷(80mmHg,10分)によるMCP-1mRNA発現をAMは濃度依存性に抑制した。2、圧力負荷によるMCP-1mRNA発現をforskolin及びcAMPは濃度依存性に抑制した。3、AM存在下で圧負荷による培養上清中のMCP-1蛋白は有意に抑制された。4、AM存在下で圧負荷によるMAPキナーゼ活性は有意に抑制された。<考察>AMは圧力負荷によるMCP-1の発現を抑制し、その機序にAキナーゼとMAPキナーゼとのcross-talkの存在が示唆された。〈目的〉慢性腎不全の進展において腎糸球体高血圧の関与が明らかにされている。メサンギウム細胞(MC)は糸球体高血圧状態において圧力負荷と伸展負荷を受けていると考えられる。既に申請者は、圧力負荷によりprotein kinaseCやtyrosine kinaseを介してMCが増殖すること、またその機序にPDGFが関与していることを報告した(Am.J.Physiol.277:F105-F112,1999;平成9、10年度科学研究費実績報告済)。近年、腎不全の進展にケモカインの関与が示唆されている。今回、圧力負荷の培養ラットMCにおけるMCP-1発現に及ぼす効果及びその機序について検討した。〈方法〉開発済の圧力負荷装置を用い、MC(59代)に圧を加え以下の検討を行った。1、圧力負荷によりMCP-1 mRNAの発現に対する時間及び圧力依存性の検討(RT-PCR法)2、圧負荷による培養上清中へのMCP-1分泌の定量(ELISAキット)3、種々のキナーゼ阻害剤を用いたMCP-1mRNAの発現機序の検討(RT-PCR法)4、MAPキナーゼtransfectionによるMCP-1mRNA発現の検討(RT-PCR法)〈結果〉1、80mmHgの圧力負荷にて5分後よりMCP-1mRNAは発現し、10分にてピークを認め30分にて基礎値に復した。圧力(80mmHg)依存性にMCP-1mRNAの発現は増加した。

2、80mmHg、10分の圧力負荷後24時間にて培養上清中のMCP-1蛋白は有意に増加した。3、MAPキナーゼ及びプロテインキナーゼCの両阻害剤にてMCP-1の発現は有意に抑制された。4、constitutively activated MEKをtransfectionしたMCでは、圧力負荷の無い条件下においても有意にMCP-1の発現を認めた。一方、domonant negative MEKをMCにtransfectionすると圧力負荷時においても有意にMCP-1の発現は減弱した。〈考察〉MCへの圧力負荷によりMAPキナーゼを介したMCP-1の発現及び分泌を認め、腎不全の進展に関与している可能性が示唆された。<目的>糸球体高血圧状態において、メサンギウム細胞(MC)は圧力負荷を受けていると考えられる。既に申請者は、圧力負荷によりprotein kinaseCやtyrosine kinaseを介してMCが増殖し、これを降圧利尿ペプチドであるアドレノメジュリン(AM)が抑制することを報告した(Am.J.Physiol.277:F105,1999;Nephron83:352,1999;平成9,10年度科学研究費実績報告済)。さらに圧力負荷によりMC内にMAPキナーゼを介してMCP-1が発現することを報告した(論文投稿中;平成11年度科学研究費実績報告済)。今回、圧力負荷の培養ラットMCにおけるMCP-1発現に及ぼすAMの効果について検討した。<方法>開発済の圧力負荷装置を用い、MC(59代)に圧を加え以下の検討を行った。1、圧力負荷によるMCP-1mRNAの発現に対するAMの濃度依存性(RT-PCR法)2、圧力負荷によるMCP-1mRNAの発現に対するforskolin及びcAMPの効果(RT-PCR法)3、圧負荷による培養上清中のMCP-1蛋白に及ぼすAMの効果(ELISAキット)4、圧負荷によるMAPキナーゼに及ぼすAMの効果(Western blotting)<結果>1、圧力負荷(80mmHg,10分)によるMCP-1mRNA発現をAMは濃度依存性に抑制した。2、圧力負荷によるMCP-1mRNA発現をforskolin及びcAMPは濃度依存性に抑制した。3、AM存在下で圧負荷による培養上清中のMCP-1蛋白は有意に抑制された。4、AM存在下で圧負荷によるMAPキナーゼ活性は有意に抑制された。<考察>AMは圧力負荷によるMCP-1の発現を抑制し、その機序にAキナーゼとMAPキナーゼとのcross-talkの存在が示唆された。
水制御による砂漠緑化の設計と可能性評価

平成6年度には大規模スケールでの降雨量分布を予測するためのシミュレータの開発を行った。本シミュレータを地球レベルのグローバルモデルから与えられる境界条件、初期条件等のもとで利用し、オーストラリアでの地表条件と降雨量の関係についての検討を開始した。乾燥条件下における、樹木および毛管力作用による地下水、特に塩水の上方への移動、地上部での塩分蓄積を模擬土壌を用いて検討した。その結果、太陽光を想定した赤外線照射条件下で水分移動が促進され、表層への塩の蓄積を抑制しうることが分かった。また、砂漠に降雨をもたらすためには湿潤な空気と上昇気流が必要であり、人工山の設置する方法と、熱対流により上昇気流を起こす方法とがリストアップされ、検討を進めている。湿潤空気の発生については、人工の浅瀬による蒸発促進を考え、浅瀬での湿潤空気の生成過程を定量化するため、浅い水面上での熱収支モデルを構築し、任意の条件下で平衡水温と水の蒸発速度を推算できるようにした。さらに、砂漠緑化の水収支のうち、モデル実験により蒸散量・土壌水分・地表面蒸発の総合依存関係を調べた。植物の蒸散による水の持ち去りは土壌水分量の豊かさに比例するが、土壌がある程度乾燥すると蒸散量はむしろ抑制されることが明らかになった。平成7年度は前年度に引き続いて砂漠気象シミュレーションのプログラム開発、および要素技術のモデル化を進めるとともに緑化シナリオの策定および評価を行った。西オーストラリア砂漠内に海岸を含む600km×600kmの領域を設定し、物質収支、エネルギー収支に基づくプログラム計算を行い、大気中の水蒸気量や降雨量の変化を求めた。その結果、アルベド、表面の起伏、含水率を変化させることにより、大気中の水蒸気量や降雨量を増加させることができた。さらに砂漠緑化シナリオの具体性を高めるには、緑化により固定された炭素のコストを計算するとともに、他の対策技術と比較を行うことが必要であり、そのための評価手法および一時的評価の具体例を検討した。二酸化炭素問題は地球温暖化問題、エネルギー問題とも重なる部分が多く、これらへの副次的効果についても検討を進めた。砂漠気象シミュレーションのアルゴリズムとプログラム開発大規模スケールでの降雨量分布を予測するためのシミュレータの開発を行った。本シミュレータを地球レベルのグローバルモデルから与えられる環境条件、初期条件等のもとで利用し、具体例として、オーストラリアでの地表条件と降雨量の関係についての検討を開始した。砂漠地での植生維持の目的で用いられる、保水剤の共存下での同様な実験的検討も行った。以上の数値モデル化について検討を行った。要素技術のリストアップとモデル化砂漠に降雨をもたらすためには湿潤な空気と上昇気流が必要である。上昇気流を誘起するために、人工山の設置する方法と、地表面を黒体に近づけて温度を高め、熱対流により上昇気流を起こす方法とがリストアップされ、それぞれ検討を進めている。