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北山川流域における複層林施業(なすび伐り林業)に関する研究

1.北山川流域の複層林施業林分(なすび伐り林業)は,近年,急速に消滅しつつある.理由は皆伐一斉林施業にくらべて,利点よりも欠点の方が大きいからである.複層林推進対策には,その点の配慮が必要である.2.現存する複雑林施業は,択伐方法,更新方法,樹種,林分構造は多様で,一定の類型に集約しがたい.この事実から,なすび伐り林業は育林技術として発達,体系化されたものではなく,採取利用技術として展開され,その結果として複層林が形成されたものと考察される.3.理想と思われる,なすび伐り林分の構造モデルは,次のように示される.(1)主木の本数:850本/ha,(2)主木の混合割合:スギ10%,ヒノキ90%,(3)主木の蓄積:400m^3ha,(4)主木の蓄積分配:大径木50%,中径木30%,小径木20%.4.ヒノキ主体のなすび伐り林分については,次のことが明らかとなった.(1)上層木:胸高直径と樹冠直径との間には,明瞭な線形関係が認められた.この場合,各測定値の回帰直線からの隔たりは胸高直径に関係なく,ほぼ一定であった.(2)下層木:樹高と樹冠直径との間には,明瞭な線形関係が認められた.この場合,各測定値の回帰直線からの隔たりは,樹高に関係なく,ほぼ一定であった. (3)樹高曲線:上層木・下層木ともに直線で近似できた.この場合,直線の傾きは下層木の方が急であった.ただし,これらの結果は, 2つの標準地調査によるものなので,なすび伐り林分の全体に当てはまる傾向であるかは疑問である.1.北山川流域の複層林施業林分(なすび伐り林業)は,近年,急速に消滅しつつある.理由は皆伐一斉林施業にくらべて,利点よりも欠点の方が大きいからである.複層林推進対策には,その点の配慮が必要である.2.現存する複雑林施業は,択伐方法,更新方法,樹種,林分構造は多様で,一定の類型に集約しがたい.この事実から,なすび伐り林業は育林技術として発達,体系化されたものではなく,採取利用技術として展開され,その結果として複層林が形成されたものと考察される.3.理想と思われる,なすび伐り林分の構造モデルは,次のように示される.(1)主木の本数:850本/ha,(2)主木の混合割合:スギ10%,ヒノキ90%,(3)主木の蓄積:400m^3ha,(4)主木の蓄積分配:大径木50%,中径木30%,小径木20%.4.ヒノキ主体のなすび伐り林分については,次のことが明らかとなった.(1)上層木:胸高直径と樹冠直径との間には,明瞭な線形関係が認められた.この場合,各測定値の回帰直線からの隔たりは胸高直径に関係なく,ほぼ一定であった.(2)下層木:樹高と樹冠直径との間には,明瞭な線形関係が認められた.この場合,各測定値の回帰直線からの隔たりは,樹高に関係なく,ほぼ一定であった. (3)樹高曲線:上層木・下層木ともに直線で近似できた.この場合,直線の傾きは下層木の方が急であった.ただし,これらの結果は, 2つの標準地調査によるものなので,なすび伐り林分の全体に当てはまる傾向であるかは疑問である.1.成立条件に関して:北山川流域の自然条件を明らかにするため、三重県下各地におけるスギ(林齢40年時)・ヒノキ(同60年時)の蓄積(【m^3】/ha)と、その地域の気温・降水量との関係を調査分析した。その結果、三重県下では7月から9月にかけて降水量が多く、かつ、冬期の気温低下の少ないことが両樹種の材積成長と強い相関のあることが判明した。当林業地のある五郷・入鹿地区はこの条件を備えた地域に位置している。なすび伐りを成立せしめた技術的条件は、北山川のせまく浅い筏流条件と、河口の新宮が板の製材産地であったという市場条件とによって外部的に規制されて、結果的に複層林が形成されたものである。したがって、搬出・市場条件が変化すれば容易に崩壊してしまう主体性のない育林施業技術であると、その性格を規定した。2.林分構造に関して:現地調査によって得た資料により、複層林の林分構造を解明したが、当該林分は上層木として胸高直径90cmの大径木は存在するが、それに続く準大径木がなく、大径優良材の保続生産は困難であると考察された。また、今後の当林業の存続条件としては高密林道網、緩傾斜地、高齢高品質の大径木が現に存立していることが必要である。これらの林分調査データを迅速にコンピュータ処理するためのプログラムを開発し、今後の研究に備えた。
脳組織インピーダンス及び細胞外イオン濃度から検討した脳低温療法の効果について

1.脳低温療法が脳循環代謝に及ぼす効果脳低温療法の治療効果を検討する上で、まず脳低温療法自体が正常脳組織に及ぼす影響について脳循環代謝中心に検討した。全身麻酔下の成猫を用いて、脳温37°Cから25°Cまで冷却し、CFG,AVDO_2、CMRO_2、脳静脈酸素飽和度(ScvO_2)、脳血管抵抗(SVR)、脳血液量(CBV)を測定した。その結果、脳温が31°C以下になるとAVDO_2の上昇とScvO_<>の有意の低下を認めるとともにCBVの低下とCVRの上昇を認めた。これらの結果より脳低温療法自体が脳血管収縮を惹起しmisery perfusionからrelative ischemiaを生ずる危険性がある事が判明した。この虚血負荷は血圧を上昇させる事によって回避しうる事も判明した。以上より、脳低温療法では十分に血圧を保ち十分な脳灌流圧の下で施行する必要がある事が判明した。2.脳虚血下における脳組織インピーダンス及び細胞外イオン濃度から検討した脳低温療法の効果脳低温療法の脳保護作用について全身麻酔下のRatに全脳虚血を負荷し、脳組織インピーダンス及び細胞外イオン(K^+、Na^+)濃度変化を検討した。その結果、脳虚血負荷後には、まず脳組織インピーダンスの上昇(すなわち、細胞外容積ECSの低下であり、水分子の細胞内流入による虚血性細胞腫脹)が生じ、その後細胞外K^+イオン濃度の上昇と細胞外Na^+イオン濃度の低下が起きる事が判明した。以上により、脳虚血性細胞腫脹はNa^+イオン流入による浸透圧差による水分子の移動の結果では無く、細胞膜上の水チャネル(Aquaporin 4)の開放による事が示唆された。又、この現象は低脳温療法によって遅延される事も判明した。すなわち、低脳温療法は細胞膜チャネルの開閉に影響し脳保護に作用を発揮する事が判明した。今後は、イオン(或は水)チャネルの開閉に影響するprotein kinaseによるチャネルのリン酸化の面から検討を加える事によって低脳温療法の増強について研究する予定である1.脳低温療法が脳循環代謝に及ぼす効果脳低温療法の治療効果を検討する上で、まず脳低温療法自体が正常脳組織に及ぼす影響について脳循環代謝中心に検討した。今後は、イオン(或は水)チャネルの開閉に影響するprotein kinaseによるチャネルのリン酸化の面から検討を加える事によって低脳温療法の増強について研究する予定である1.成猫を用いて全身麻酔下に実験を行った。脳温を37°Cから25°Cまで冷却し、CBF、AVDO_2、CMRO_2、脳静脈酸素飽和度(ScvO_2)、脳血管抵抗(CVR)、^<99m>Tc-albuminにて脳血液量(CBV)を測定した。その結果、脳温が31°C以下になるとAVDO_2の上昇とScvO_2の有意の低下を認めるとともにCBVの低下とCVRの上昇を認めた。これらの結果から脳低温療法が脳血管収縮を惹起しmisery perfusionからrelative ischemiaを生ずる危険性があることが判明した。このrelative ischemiaはnoradrenalinにて血圧を上昇させる事によって回避しうる事も明らかになった。以上より脳低温療法では十分に血圧を保ち脳灌流圧を保つ必要がある事が判明した。2.低体温から復温した猫の硬膜外にballoonを留置しICPを20-30mmHgに上昇させるとともにtrimethaphan camsylateを静注し血圧を低下させ脳灌流圧(CPP)を低下させるとCPPが60mmHgにて大脳灰白質から測定した組織インピーダンスが上昇し、水分子が細胞外から細胞内に移動したことが判明した。

すなわち、低体温からの復温期には正常状態に比べ高いCPPが必要となることが判明した。今後は、組織インピーダンスとともに細胞外KおよびNa濃度を測定し、脳低温下における神経細胞膜の安定化作用についても検討する予定である。気管切開を施行し、ハロセン及びパンクロニウムにて全身麻痺をしたRatを用いた。脳組織細胞外イオン濃度は、それぞれK^+イオンとNa^+イオン選択性レジンを充填したdouble barrelのglass micropipetteを作製し大脳半球灰白質に刺入留置し、位差動型エレクトロメーターを用いて、細胞外K^+及びNa^+イオン濃度を経時的に測定した。同時に水分子の細胞内への移動を、大脳半球灰白質に留置した脳組織インピーダンス測定用電極を用いて細胞外容積(ECS)の変化として経時的に測定した。又、脳虚血負荷後の神経細胞脱分極はDCポテンシャルメーターを用いて測定した。脳温度を37°C(常温)と33°C(軽度低脳温度)に固定した後、MgCl_2を静脈投与し心停止し全脳虚血を負荷し、上記の各パラメーターの経時的変化を測定した。その結果、常温(37.4±0.8°C)では脳虚血後32±5秒後にECSの減少(細胞腫脹)が認められた後に細胞外Na^+濃度の低下(Na^+の細胞内流入)が認められた(83±30秒)。軽度脳低温(31.9±2.5°C)は、脳虚血負荷後のECS減少、細胞外Na^+濃度低下、細胞外K^+濃度上昇までの時間を全て有意に遅延する事が確認された。従来は、虚血性細胞腫脹が細胞外Na^+が細胞内に流入する事によって生ずる浸透圧差によるisotonicmovementによって細胞内へ水分子が移動する事により起ると考えられていた。しかしながら、今回の研究では神経細胞への水分子の移動(神経細胞腫脹)が、細胞内へのNa^+イオン流入以前にすでに起きている事が判明した。この事は、近年発見された細胞膜上の水チャネル(Aquaporin 4)の関与が虚血性細胞腫脹に関与する事が示唆されるとともに、軽度低脳温化には、単にイオンチャネルのみならず、水チャネルの開放も遅延させる作用がある事が判明した。今後は、水チャネルの開閉に関与すると言われているprotein Kinase Cによるチャネルの燐酸化の面から検討する事によって低脳温療法の脳保護作用増強について研究する予定である。
静脈グラフト-冠状動脈吻合部における平滑筋細胞の形質変換に関する研究

今回検索したすべての静脈グラフトは開存していた。CABG後早期例(9日以内)では静脈グラフト-冠状動脈吻合部に最も初期の細胞増殖反応が見られた。吻合部の内腔表面にマクロファージなどの炎症性細胞の増殖がみられた。これらの炎症細胞以外に紡錘型細胞の増殖がみられ、免疫組織染色によると、この紡錘型細胞はHHF35(-)CGA(-)でビメンチンにのみ陽性であり、ミオシン重鎖アイソフォームではSMemb(+)にのみ陽性であった。CABG後1ケ月になるとマクロファージなどの炎症細胞はほとんどみられなくなった。新生内膜に増殖する平滑筋細胞はHHF35(+)となり、ミオシン重鎖アイソフォームではSMemb(+)SM1(+)となった。これがCABG後9ケ月では新生内膜に増殖する平滑筋細胞はHHF35(+)CGA7(+)となり、またミオシン重鎖アイソフォームではSMemb(+)SM1(+)SM2(+)ですべてのミオシン重鎖アイソフォームに陽性となり、完全な分化型平滑筋細胞への形質変換が完了する。一方、CABG後2年以上経過したものでは静脈グラフト-冠状動脈吻合部に動脈硬化の所見が認められた。この動脈硬化性内膜の平滑筋細胞はHHF35(-)CGA7(-)、SMemb(+)SM1(-)SM2(-)の脱分化型平滑筋細胞からHHF35(+)CGA7(+)、SMemb(+)SM1(+)SM2(+)の分化型平滑筋細胞にいたるまで様々な形質をもった平滑筋細胞が混在している所見がみられた。
硫黄架橋モリブデンおよびタングステンクラスタ-錯体の研究

キュバン型、または不完全キュバン型硫黄架橋モリブデンおよびタングステンクラスタ-錯体の合成・構造決定・物性測定をおもに行なったが、クラスタ-合成の原料として単核モリブデン錯体の簡易合成法開発および複核タングステン錯体の新規合成および構造決定も行なった。1)不完全キュバン型アクア錯体、[Mo_3S_4(H_2O)_9]^<4+>、が金属(鉄、コバルト、ニッケル、銅、スズ、水銀)および金属イオン(スズ)を取り込み、キュバン型アクア錯体に成ることを明らかにすると共に、これらのアクア錯体のX線構造を決定した。反応生成物の骨格は金属の種類により、シングル([Mo_3MS_4(H_2O)_<10>]^<4+>;M=Fe,Ni)、ダブル([H_2O)_9Mo_3S_4MMS_4Mo_3(H_2O)_9]^<8+>;M=Co,Cu)、およびサンドイッチ([(H_2O)_9Mo_3S_4MS_4Mo_3(H_2O)_9]^<8+>;M=Sn,Hg)の三種ノキュバン型クラスタ-に分類できる。また、マグネシウム、アルミニウムなど還元力の強い金属ては骨格の再編成が起こっており、サンドイッチ型、[(H_2O)_9Mo_3S_4MoS_4Mo_3(H_2O)_9]^<8+>、と成る。物性としては、メスバウア-効果、磁化率の測定を行った。2)不完全キュバン型骨格W_3O_<4-n>S_n(n=1-4)、Mo_3O_<4-n>S_n(n=1-4)、MoW_2S_4、およびMo_2WS_4、をもつ錯体を合成しX線構造解析とともに物性の測定を行なった。3)キュバン型アクア錯体、[Mo_4S_4(H_2O)_<12>]^<5+>および[Mo_4OS_3(H_2O)_<12>]^<5+>、を合成し、X線構造解析とともに物性の測定を行い、骨格内への酸素架橋の導入にともなう性質の変化についても検討した。さらにエチレンジアミン四酢酸錯体[Mo_4S_4(edta)_2]^<n->(n=2,3,4)の磁気的性質についても検討した。4)複核タングステン(V)錯体、[W_2O_2S_2(cys)_2]^<2->、および単核モリブデン(III)錯体、[Mocl_6]^<3->、を合成すると共にそれらのX線構造を決定した。5)キュバン型モリブデン錯体[Mo_4S_4(edta)_2]^<3->のFe(aq)^<3+>、VO^+_2およびキノンによる酸化反応速度について速度定数および活性化パラメ-タ-を得た。

4)複核タングステン(V)錯体、[W_2O_2S_2(cys)_2]^<2->、および単核モリブデン(III)錯体、[Mocl_6]^<3->、を合成すると共にそれらのX線構造を決定した。5)キュバン型モリブデン錯体[Mo_4S_4(edta)_2]^<3->のFe(aq)^<3+>、VO^+_2およびキノンによる酸化反応速度について速度定数および活性化パラメ-タ-を得た。ストップトフロー分光光度計ラピッドスキャン付属装置(大塚電子RAー415改造型)を購入し反応速度測定を開始している.以下に,研究の進展状況および新たに得られた知見を記す.1.cubane型クラスター錯体, [Mo_4S_4(edta)_2]^<n->(n=2,3,4),とFe^<3+>との反応速度についてはすでに一部データが得られており,他の反応についても計画進行中である.2.硫黄架橋三核タングステン(IV)アクア錯体, W_3O_3S(aq)^<4+>,の合成に成功し,物性測定とともに,その誘導体, Ba[W_3O_3S(Hnta)_3].10H_2O,のX線構造解析を行い,骨格構造を確定した. (論文印刷中)5.cubane型骨格Mo_4OS_3をもつアクア錯体, [Mo_4OS_3(H_2O)_<12>]^<5+>,をはじめて合成し,そのX線構造を明らかにした.7.硫黄架橋タングステン(V)アクア錯体, W_2O_2S_2(aq)^<2+>,をはじめて合成し,物性測定とともに,その骨格構造を,誘導体, K_2[W_2O_2S_2(cys)_2].5H_2O,のX線構造解析により決定した. (論文印刷済)研究は大略予定通り進行している。以下に研究の進展状況および新たに得られた知見を記す。2)キュバン型骨格をもつアクア錯体、[Mo_4OS_3(H_2O)_<12>]^<5+>および[Mo_4-S_4(H_2O)_<12>]^<5+>、を合成し、それらの物性を測定すると共に、両者のX線構造を明らかにし構造の比較を行った。(論文印刷済)3)不完全キュバン型タングステン錯体、[W_3O_<4->nSn(Hnta)_3]^<2->(n=1-4)を合成しそれらの電気化学的性質(1電子授受)を明らかにした。(化学会年会発表予定)4)硫黄架橋不完全キュバン型モリブデンアクア錯体、[Mo_3S_4(H_2O)_9]^<4+>のX線構造解析の精密化を行った。(論文投稿中)5)硫黄架橋不完全キュバン型モリブデンアクア錯体、[Mo_3S_4(H_2O)_9]^<4+>が金属スズおよび2価のスズイオンと反応することを見いだし、前者との反応成生物、[(H_2O)_9Mo_3S_4SnS_4Mo_3(H_2O)_9]^<8+>、の結晶化に成功しX線構造解析を行った。(論文投稿中)6)硫黄架橋不完全キュバン型モリブデンアクア錯体、[Mo_3S_4(H_2O)_9]_<4+>が金属コバルトと反応することを見いだし、反応成生物、[(H_2O)_9Mo_3-S_4CoCoS_4Mo_3(H_2O)_9]^<8+>、の結晶化に成功しX線構造解析を行った。(化学会年発表予定)主として不完全キュバン型硫黄架橋モリブデンおよびタングステンクラスタ-錯体を合成し構造決定および物性測定を行なった。クラスタ-合成の原料として使用する単核モリブデン(III)錯体、複核モリブデン(V)錯体、および複核タングステン(V)錯体の合成に関しても新しい知見を得ることが出来た。また、キュバン型(混合金属)錯体に関する諸物性の測定も行なった。1)MoW_2S_4およびMo_2WS_4骨格をもつ不完全キュバン型モリブデン-タングステン混合金属錯体を合成しX線構造解析とともに物性(吸収スペクトル、電気化学、XPS)の測定を行ない。Mo_2S_4およびW_3S_4骨格をもつ錯体の物性と比較した。
細胞融合法による小脳ブルキニエ細胞株の樹立と小脳変性症研究への応用

本研究では脊髄小脳変性症において特定の神経細胞のみが変性し、脱落する機序を解明することを目的とした。複雑なネットワークを形成している各種の神経細胞をそれぞれ純粋に、かつ生化学的な分析にも充分な量を分離することが困難であるために、その特性の解析が遅れてきたので、本研究ではある程度の分化を遂げながら、なお分裂増殖能を保持した小脳神経細胞株を樹立することを第一の目標とした。神経細胞を不死化するための方法としてはより分化した細胞株を得やすい、神経芽細胞腫との細胞融合法を用いることとした。まず、生直後のマウス小脳を採取し、神経芽細胞腫との細胞融合により神経細胞としての形質を発現している融合細胞を選択し、さらにこの中で抗GABA抗体に陽性の細胞株を得ることができた。しかしながら抗GABA抗体陽性の8種の株の中にはブルキニエ細胞に特異的と考えられるマーカーをも発現しているものは得られなかった。さらに神経細胞としての分化を誘導するために無血清刺激を加えたところ、このような培養条件の変化のみで、刺激前には発現していなかった抗tyrosine hydroxylase抗体に対する陽性反応が一部の神経細胞株に発現したことを確認した。すなわち、このような融合細胞株に発現する形質は必ずしも一定ではなく、不死化された神経細胞に発現していた形質には限られないことを明らかにした。マウスでは脊髄小脳変性症のモデルとなる遺伝性小脳変性症が知られており、本研究ではこのようなマウスから樹立された神経細胞株と正常対照の小脳から樹立された細胞を比較検討することにより、小脳の変性機序を解明することを第二の目標としたが、上記のように、融合細胞に発現している形質を比較することには疑義が生じたため、融合細胞を作成することは中止し、直接モデルマウスの小脳からcDNA libraryを作成し、現在differential hybridizationの手法により遺伝子発現の差異を比較検討している。1)マウス小脳プルキニエ細胞株の樹立新生マウス小脳神経細胞を神経芽細胞腫と融合させることにより、神経細胞としての分化マ-カ-を発現しながら、同時に分裂・増殖能も保持し、大量培養が可能な神経細胞株を樹立し、クロ-ン化した。神経細胞としての特性は突起の伸長と神経細胞特異的エノラ-ゼに対する免疫反応から確認し、小脳に由来する神経細胞であるか否かは各種小脳神経細胞に比較的特異的とされる抗体に対する免疫反応から同定した。その結果、抗GABA抗体に陽性の細胞株が数株得られたが、いずれもプルキニエ細胞に特異的とされる各種抗体には反応せず、本年度にはプルキニエ細胞由来とみなせる細胞株は見いだせなかった。この目的のため、小脳由来の神経細胞から予め大型細胞を分画して融合する、など融合条件を換えてさらに検討を加えている。抗GABA抗体陽性細胞は細胞数が最も多い顆粒細胞由来と想定される。この中の一株を血清無添加の条件下で培養したところ、抗GABA抗体に加えて新たに抗チロシン水酸化酵素抗体にも陽性に反応するように形質発現が変化したことを見いだした。これは融合細胞株における形質の発現は必ずしも、親細胞である小脳神経細胞に発現していた形質をそのまま引き続いだとみなされる場合のみでなく、融合後の培養条件によって新たな形質が獲得される場合もあり得ることを示し、細胞融合法により樹立された神経細胞株の起源を考える上ではこの点を慎重に検討する必要があることが明かにした。2)小脳変性症研究への応用ヒト

遺伝性小脳方性症の病態解明に向けて、モデルマウスにおける小脳特異的遺伝子発現の変化を検討するべく、遺伝性小脳変性症マウスを当研究室に導入し、現在自家繁殖を行っている。マウス小脳cDNAライブラリ-はすでに作成し、正常小脳と遺伝子発現を比較検討する準備を整えた。本研究では脊髄小脳変性症において特定の神経細胞のみが変性し、脱落する機序を解明することを目的とした。複雑なネットワークを形成している各種の神経細胞をそれぞれ純粋に、かつ生化学的な分析にも充分な量を分離することが困難であるために、その特性の解析が遅れてきたので、本研究ではある程度の分化を遂げながら、なお分裂増殖能を保持した小脳神経細胞株を樹立することを第一の目標とした。神経細胞を不死化するための方法としてはより分化した細胞株を得やすい、神経芽細胞腫との細胞融合法を用いることとした。まず、生直後のマウス小脳を採取し、神経芽細胞腫との細胞融合により神経細胞としての形質を発現している融合細胞を選択し、さらにこの中で抗GABA抗体に陽性の細胞株を得ることができた。しかしながら抗GABA抗体陽性の8種の株の中にはプルキニエ細胞に特異的と考えられるマーカーをも発現しているものは得られなかった。さらに神経細胞としての分化を誘導するために無血清刺激を加えたところ、このような培養条件の変化のみで、刺激前には発現していなかった抗tyrosine hydroxylase抗体に対する陽性反応が一部の神経細胞株に発現したことを確認した。すなわち、このような融合細胞株に発現する形質は必ずしも一定ではなく、不死化された神経細胞に発現していた形質には限られないことを明らかにした。マウスでは脊髄小脳変性症のモデルとなる遺伝性小脳変性症が知られており、本研究ではこのようなマウスから樹立された神経細胞株と正常対照の小脳から樹立された細胞を比較検討することにより、小脳の変性機序を解明することを第二の目標としたが、上記のように、融合細胞に発現している形質を比較することには疑義が生じたため、融合細胞を作成することは中止し、直接モデルマウスの小脳からcDNA libraryを作成し、現在differential hybridizationの手法により遺伝子発現の差異を比較検討している。
透明化羊膜を用いた眼表面疾患新規治療法の開発

我々は羊膜を透明化したものを積層化することによって、角膜実質と同程度の強度と透明性を有した代替角膜実質を作成することに成功した。同材料を家兎角膜に移植した所、長期間安定して生着することが確認された。同材料は強膜の代替材料(強膜菲薄部位の被覆材、緑内障インプラントの被覆材)としても有用であることが、家兎での実験でも確認できた。同材料を用いて強膜コンタクトレンズを作成し、眼表面炎症モデル家兎に装用した所、炎症が著明に改善した。同コンタクトレンズは熱傷等の難治性眼表面炎症疾患の治療に有用であると考えられた。1.代替角膜実質の開発については、予備実験で十分な強度が得られている積層化数から更に積層化数を増やした場合の透明性を比較し、最適な積層化数を決定した。次に架橋回数を数種類ふって比較し、縫合に十分な強度を有しつつ、かつ透明性が高い条件を最終的に決定することができた。このため次年度に予定されていた家兎への移植実験を前倒しで開始した。その結果、移植2週間で移植片を角膜上皮が被覆することを確認した。また、脱落などの重篤な合併症は認められなかった。組織学的検討では炎症細胞の移植片内への侵入は認められなかった。2.強膜菲薄化部位被覆材の開発については、1で得られた代用角膜実質を用いる計画であったため、家兎への移植実験を前倒しで実施した。その結果、移植後2週間で移植片を結膜上皮が被覆することを確認した。また、こちらも脱落などの重篤な合併症は認められず、1と同様に組織学的検討にて炎症細胞の移植片内への侵入は認められなかった。3.強膜コンタクトレンズの開発に関しては、1・3・5・10層に各々積層化させた羊膜をそれぞれ回数をふって架橋したものと、市販品のハードコンタクトレンズとでひっぱり試験を行い、市販品に近い強度が得られているかを確認した結果、最適な積層数を決定することができた。4.緑内障インプラント被覆材料の開発については、1の代替角膜実質を用いて当初計画通り次年度に家兎への移植実験を行う予定である。1.代替角膜実質の開発に関しては、昨年度までに家兎への移植を行い、移植片上へ角膜上皮が良好に進展することと、移植片内への炎症細胞浸潤が認められないことが確認できた。このため今年度は移植片を最大6か月間家兎角膜実質内に留置して長期の安全性について検討を行った。その結果移植後6ヶ月の時点でも移植片上への角膜上皮進展は良好であり、移植片内への炎症細胞浸潤も認められなかった。また移植片の脱落や融解等重篤な合併症は認められなかった。2.代替強膜も1と同様に長期間の安全性について検討を行ったが、移植後6ヶ月の時点で、代替強膜上への良好な結膜上皮被覆が得られ、炎症細胞の浸潤も認められなかった。3.強膜コンタクトレンズについては、昨年度までに最適な架橋・積層数を決定することができたため、家兎への装用実験を行った。その結果非装用群と比べて角膜上皮欠損の面積が有意に減少したが、角膜混濁の面積・血管侵入の程度については有意差が認められなかった。しかし装用群では涙液中のTNF-α,IL-6が有意に減少していることが確認された。4.緑内障インプラント被覆材料については、緑内障モデル家兎への緑内障インプラント移植実験を行った。ウサギ強膜被覆群と比較を行った所、インプラントの視認性は積層化透明化羊膜の群で良好であったが、縫合不全の程度や術後眼圧については有意差が認められなかった。縫合に十分な強度を有しつつ、かつ透明性が高い羊膜の積層化条件を決定した。これを代用角膜実質として家兎角膜を半層切開した部分に直接縫合して移植した。移植後1・2・3・4週間後に、細隙灯顕微鏡装置で縫合不全・移植片脱落・移植片ーホスト角膜間炎症・代替実質上の上皮化について観察した所、4週間後でも移植片の融解はみられず、良好な上皮化が確認された。組織学的検討では、移植された積層化羊膜への炎症細胞浸潤は軽微であった。更に移植6か月後まで経過観察を行ったが、同様に移植片は安定した状態を保持していた。同じ積層化羊膜を、家兎の強膜を半層切開した部分に直接縫合して移植した。代用角膜実質の実験と同様に、移植4週間後でも移植片の融解はみられず、上皮化も良好であった。組織学的検討でも、積層化羊膜への炎症細胞浸潤は軽微であった。同様に移植6か月後でも、移植片は安定した状態にあった。強度が市販のコンタクトレンズに近く、透明度が最適な積層化・架橋条件を決定した。これを角膜用トレパンで打ち抜き強膜コンタクトレンズとし、眼表面炎症疾患モデル家兎に装用した所、4週の時点で非装用の家兎に比べて角膜上皮欠損の面積が縮小し、炎症マーカー(TNF-α, IL-6等)・血管新生因子(VEGF等)の発現が抑制されたことが確認された。

既報により作成した緑内障モデル家兎に対して、緑内障インプラント手術を行った。その際に保存ウサギ強膜で被覆を行う群と積層化透明化羊膜で被覆する群それぞれを1・2・3・4週間毎に細隙灯顕微鏡で観察した所、術後4週の時点で縫合不全はみられず、インプラント装置の視認性は積層化羊膜移植群で良好であった。また6か月の時点でも同様にインプラント装置の視認性は良好であった。我々は羊膜を透明化したものを積層化することによって、角膜実質と同程度の強度と透明性を有した代替角膜実質を作成することに成功した。同材料を家兎角膜に移植した所、長期間安定して生着することが確認された。同材料は強膜の代替材料(強膜菲薄部位の被覆材、緑内障インプラントの被覆材)としても有用であることが、家兎での実験でも確認できた。同材料を用いて強膜コンタクトレンズを作成し、眼表面炎症モデル家兎に装用した所、炎症が著明に改善した。同コンタクトレンズは熱傷等の難治性眼表面炎症疾患の治療に有用であると考えられた。(1)代替角膜実質と(2)代用強膜については昨年度に引き続き計画を前倒し、長期の安全最試験まで進めることができているため。また(3)強膜コンタクトレンズ開発と(4)緑内障インプラント被覆材料についても概ね研究計画通りに進めることができているため。眼科学(1)代替角膜実質と(2)代用強膜については計画を前倒しで進め、ほぼ予定の計画を消化できているため、今年度は長期の安全性試験の追試を行う予定である。(3)強膜コンタクトレンズについては、薬剤インプラントとしての使用が可能か検討するため、ステロイドまたはべバシズマブが浸透するかについての実験を行い、浸透が確認できる場合はそれを眼表面炎症疾患モデル家兎に装用させ、抗炎症効果・抗血管新生効果が得られるかについて検討を行う。(4)の緑内障インプラント被覆材料については長期の安全性について検討を行う。(1)代用角膜実質の開発と(2)強膜菲薄化部位被覆材の開発に関して、当初計画を前倒しして次年度予定であった家兎への移植実験を実施できているため。また、(3)強膜コンタクトレンズ開発と(4)緑内障インプラント被覆材の開発についても、概ね計画通りの進捗状況であるため。(1)代替角膜実質作成と(2)代替強膜作成に関し、これまでの2年間で実験を非常に効率よく進めることができたためと考えられる。(1)代用角膜実質の開発と(2)強膜菲薄化部位菲薄材の開発については、既に前倒しで研究が行われているため、家兎への移植実験の回数を増やして再現性の確認をとり、その後平成27年度に予定されている、移植片の長期間の安定性を確認する実験に移る予定である。(3)強膜コンタクトレンズの開発については当初計画の通り、最適な条件で得られた積層化透明化羊膜を角膜移植用トレパンで打ち抜き強膜コンタクトレンズとし、眼表面炎症疾患モデル家兎に装用し、コンタクトレンズ脱落の有無、角膜上皮欠損の面積、角膜混濁の面積、血管侵入の程度を比較する。(4)の緑内障インプラント被覆材の開発についても当初計画の通り、既報により作成した緑内障モデル家兎に対して、緑内障インプラント手術を行う。その際に保存ウサギ強膜で被覆を行う群と積層化透明化羊膜で被覆する群それぞれを細隙灯顕微鏡で観察し、縫合不全・インプラント装置の視認性・眼圧について比較を行う。安楽死後眼球を摘出してインプラントを除去し、移植片を含んだ強膜凍結切片を作成し、H-E染色・免疫染色・電子顕微鏡での形態学的評価を詳細に行う。(1)代替角膜実質作成と(2)代替強膜作成に関しては、長期安全性の再現性を確認するため、同様の実験を複数回行う予定である。(3)強膜コンタクトレンズと(4)緑内障インプラント被覆
近現代ロシア子ども史に関する基礎的実証研究：出生率と死亡率の長期変動を中心に

近現代ロシアの人口動態は、11920年代までの多産多死段階、21930年代1960年代の多産少死段階、31970年代1980年代の少産少死段階、41990年代以降の超少子化段階を経てきた。3までの第1の人口転換において少死化(死亡率低下)を牽引してきたのは、1の段階の250‰(パーミル)以上というきわめて高い水準から、3の段階の20‰前後の水準まで低下した乳児死亡率である。この値は、第2の人口転換である4の段階に入って、5‰前後まで改善してきている。アリエスの『子供の誕生』(1960年。邦訳は1980年)を契機に興隆を迎えた日本における子ども史研究から欠けているロシアの子ども史に関する基礎的研究である本研究課題は、農奴解放などの大改革により近代化をめざした1860年代以降の近現代ロシアにおける子ども、とりわけ乳幼児の生存と生活の特徴を主に量的側面から解明することを主務としている。また、近代化と子どもの関係を歴史的に考察する本課題は「工業化・都市化と子ども」「育児知識・教育と子ども」「栄養・衛生・疾病と子ども」等の問題の究明に貢献することを目指している。4年計画の本研究課題の初年度にあたる26年度は、1.ロシアにおける人口動態と子ども・乳幼児の生存・生活に関するロシア語・英語・フランス語・日本語などの先行研究の調査を徹底した。なかでも、ロシアと歴史的に関係が深く、人口問題に早期から積極的に取り組んできたフランスにおける研究には、ソ連期の人口動態を論じたブルムの単著(1994年/2005年ロシア語訳)など、相当数があるので、その入手と閲覧に努めた。その過程で、ロシアの人口問題研究の定本となるであろう新著『ロシア人口の歴史と現在』の書評や、近世近現代の欧米の子ども史研究を総括した『概説子ども観の社会史』の図書紹介をまとめた。2.また、本研究課題に関する過去1世紀半の見取り図を保育の側面から提起する意味で、帝政ロシア・ロシア共和国・現代ロシアという「3つのロシア」における保育制度の変遷を概観する論稿を日本語とロシア語で発表した。アリエスの『子供の誕生』(1960/邦訳1980)を契機に興隆を迎えた日本における子ども史研究から欠けているロシアの子ども史に関する基礎的研究である本研究課題は、農奴解放などの大改革により近代化をめざした1860年代以降の近現代期における子ども、とりわけ乳幼児の生存と生活の特徴を主に量的側面から解明することを主務としている。また、近代化と子どもの関係を歴史的に考察する本研究は「工業化・都市化と子ども」「育児知識・教育と子ども」「栄養・衛生・疾病と子ども」等の問題の解明に貢献することを目指している。4年計画の本研究課題の2年目にあたる27年度は、1.前年度を中心に入手した欧文図書・露文図書を精読することで、主要国が近現代社会で直面した出生率と乳幼児死亡率の低下傾向の多様な実態を把握し、ロシアの事例の普遍性と特殊性について考察した。そのうえで、1991年末のソ連解体後に誕生した現代ロシアにおける子育て支援(政)策の動向を整理し、直面する課題を明らかにした。2.また、本研究課題に関係する、子ども(15歳未満)をめぐる現状とそれに対する子ども政策の特徴について、乳幼児とその保育を中心に考察した。上述のとおり、27年度の重点は欧文図書・露文図書の精読に置かれており、日本国内での作業は比較的に順調に進んだ。他方、ロシア連邦を構成するタタルスタン共和国の首都カザン市の図書館と公文書館での調査は、諸事情により、実施できなかった。それを補うべく、図書館の公式サイトにおける文献調査を進め、その一部については複写や電子媒体で入手できたものの、本国での調査の水準には達していない。これは28年度の課題である。4年計画の本研究課題の3年目にあたる28年度は、1.前々年度と前年度を中心に入手した欧文図書・露文図書を精読することで、主要国が近現代社会で直面した出生率と乳幼児死亡率の低下傾向の多様な実態を把握し、ロシアの事例の普遍性と特殊性について考察した。そのうえで、1991年末のソ連解体後に誕生した現代ロシアにおける子ども(15歳未満)の権利をめぐる状況と課題を、国連・子どもの権利委員会の2005年と2014年の総括所見の比較を通して、明らかにした。

2.また、本研究課題に関係する、樋上恵美子氏の著書『近代大阪の乳児死亡と社会事業』(大阪大学出版会、2016年)の書評を学会誌に掲載したり、子ども学研究の世界的水準を示すP.S.ファス編の全3巻の大著を北本正章氏の監訳のもと『世界子ども学大事典』(原書房、2016年)として出版する際に編集委員の一人として参画したりした。上述のとおり、28年度の重点は欧文図書・露文図書の精読と、それをもとにした論文などの作成にあり、日本国内での作業は順調に進んだ。他方、ロシア連邦のヨーロッパ部北東に位置するキーロフ州の州都ヴャトカ市などでの図書館と公文書館での調査は、諸事情により、実施できなかった。それを補うべく、図書館の公式サイトにおける文献調査を進めたものの、本国での調査の水準には達していない。これは29年度の課題である。アリエスの『子供の誕生』(1960/邦訳1980)を契機に興隆を迎えた日本における子ども史研究から欠けているロシアの子ども史に関する基礎的研究である本研究課題は、農奴解放などの大改革により近代化をめざした1860年代以降から今日に至るまでの約1世紀半におよぶ近現代期における子ども、とりわけ乳幼児の生存と生活の特徴を主に量的側面から解明することを主務としてきた。また、近代化と子どもの関係を歴史的に考察する本研究は「工業化・都市化と子ども」「育児知識・教育と子ども」「栄養・衛生・疾病と子ども」などの問題の解明に貢献することをめざしてきた。4年計画の最終年にあたる29年度は、1)1991年末のソ連解体後に誕生したロシア連邦(現代ロシア)における子ども(15歳未満)の権利をめぐる状況と課題を、国連・子どもの権利委員会の1993年・1999年・2005年の各総括所見の検討を通して、明らかにした。2)隣国ベラルーシ共和国における子どもの権利の実態とその保障の動向について概観した。3)間接的に関連する作業として、1970年代1990年代前半の日本における保育実践の一事例を対象に、その原理的考察を試みた。これまでの4年間の研究を通して、主要国が近現代社会で直面した出生率と乳幼児死亡率の低下傾向の多様な実態を整理したうえで、そこにおけるロシア(帝政ロシアーロシア共和国ー現代ロシア)の事例の普遍性と特殊性について総括的分析を行なった。その主な結果は近くまとめる研究成果報告書に記すつもりである。近現代ロシアの人口動態は、11920年代までの多産多死段階、21930年代1960年代の多産少死段階、31970年代1980年代の少産少死段階、41990年代以降の超少子化段階を経てきた。3までの第1の人口転換において少死化(死亡率低下)を牽引してきたのは、1の段階の250‰(パーミル)以上というきわめて高い水準から、3の段階の20‰前後の水準まで低下した乳児死亡率である。この値は、第2の人口転換である4の段階に入って、5‰前後まで改善してきている。上述のとおり、26年度の重点は先行研究の整理・分析に置かれており、日本国内での作業は比較的に順調に進んだ。他方、ロシアの(サンクト)ペテルブルク市の図書館と公文書館での調査は、諸事情により、実施できなかった。それを補うべく、図書館の公式サイトにおける文献検索を進め、その一部については複写や電子媒体で入手できたものの、本国での調査の水準には達していない。これは27年度の課題である。本研究課題の日本国内での推進は、2627年度と同様に、順調なペースで進めることができるはずである。ロシアにおける調査は計画どおり夏に行なうか否か、また、それに加えて23月にも実施するか否かは、勤務先の状況や訪問先との連絡の具合いで決めたい。本研究課題の日本国内での推進は、2628年度と同様に、順調なペースで進めることができるはずである。
DNA修復経路による遺伝性小頭症の病因遺伝子の探索

日本人遺伝性小頭症サンプルを10家系11例収集して、原因遺伝子をDNA修復経路上から探索した。2家系にMRE11A遺伝子に変異を、2家系に中心体構成因子ペリセントリン遺伝子に変異を同定した。患者はいずれも発生初期に神経細胞のアポトーシスが亢進していたために小頭症を発症したと考えられた。残りの6家系にはDNA修復経路上の遺伝子に変異を認めなかった。セッケル症候群は、出生前からの成長障害と重度小頭症・均整のとれた小人症・後退した前額と下顎・額から続く高い曲がった鼻による鳥様顔貌・重度精神遅滞を特徴とする常染色体劣性遺伝病である。これまでに世界で約100例、国内で10数例が知られている。本疾患は遺伝的異質性が知られており、一部の症例で沼解遺伝子やPCNT遺伝子に変異が同定された。本研究では、セッケル症候群の病因遺伝子をDNA修復経路上の分子から探索・同定することを目的としている。我々はこれまでに日本人セッケル症候群10例のサンプルを収集して、その病因解明を試みた。10例中2例にMRE11遺伝子変異を同定した。患者細胞はいずれもMre11タンパク質の発現が著明に低下し、Nbs1とRad50の発現量も低下して放射線致死高感受性と染色体脆弱性を示した。さらに、解析した患者細胞はすべて中心体数が増加しており、中心体複製異常も示唆された。MRE11遺伝子はこれまで毛細血管拡張性運動失調症様疾患(ATLD)の原因遺伝子として知られていたが、セッケル症候群の原因遺伝子でもあることが明らかとなった。さらに10例中2例にPCNT遺伝子変異を同定した。患者細胞にUVを照射後、分裂指数を解析したところ、M期細胞数の抑制が起こらないことがわかり、ATRシグナル伝達系の異常が示唆された。さらに細胞周期の解析から、患者細胞はG1期停止状態にあることが示された。本疾患は遺伝的異質性が知られており、一部の症例でATR遺伝子やPCNT遺伝子に変異が同定された。我々はこれまでに日本人セッケル症候群の2例にMRE11遺伝子のスプライス変異を同定した。MRE11遺伝子は毛細血管拡張性運動失調症様疾患(ATLD)の原因遺伝子として知られていたが、患者はいずれも運動失調症を認めない代わりに小頭症を呈していた。小頭症発症のメカニズムを明らかにするために、患者細胞のATM活性を検討したところ、患者細胞はATM依存性のアポトーシス実行能力がATLDに比べて高いことが判明した。この結果から2例の患者は発生初期に神経細胞でアポトーシスが亢進していたために神経細胞数が十分増えることが出来ず、その結果として小頭症を発症したことが考えられた。本疾患は遺伝的異質性が知られており、一部の症例でATR伝子に変異が同定された。日本人セッケル症候群10数例のサンプルを収集し、そのうち2例にPCNT遺伝子変異を同定した。患者細胞に紫外線を照射して分裂指数を解析したところ、M期細胞数の抑制が起こらないことがわかり、ATRシグナル伝達系の異常が示唆された。さらに2例にMRE11遺伝子変異を同定した。いずれの患者もMRE11遺伝子のコンパウンドヘテロ接合体であり、同一のスプライス変異とそれぞれ異なったヌルタイプ変異を持っていた。RT-PCRおよびウェスタンブロット解析により、このスプライス変異から正常mRNAがわずかに転写・翻訳されることが明らかになった。患者細胞で放射線照射後のATM活性化と、p53およびSMC1のリン酸化、Caspase-3の活性化を検討したところ、いずれもAT様疾患細胞に比べて高いレベルを示し、アポトーシスの亢進が示唆された。これは本患者細胞における正常なMre11タンパク質の残存量に依存すると考えられた。以上、本研究によりATRおよびATM経路の異常がいずれも小頭症の発症につながることが明らかとなった。病因遺伝子が未同定の症例の検討が今後の重要課題として残された。
柔軟かつ安定な立位姿勢および歩行開始の神経制御とその崩壊メカニズムに関する研究

我々はヒト直立姿勢を動的に安定化しつつ同時に運動の柔軟性も確保することができる神経制御機序として静止立位姿勢の間欠制御仮説を提案している.本研究では,この仮説の妥当性を姿勢制御の数理モデルおよび心理物理学実験などによって示した.また,パーキンソン病患者における姿勢不安定化は制御の間欠性の欠如に起因する可能性を示した.さらに,すくみ足(歩行開始の躊躇症状)の発生機序の1つは左右脚協調(位相リセットによる左右下肢運動リズムの修正)の強度およびランダム性に起因する可能性を示した.これらの成果は,動的神経制御メカニズムに基づく運動障害の新たな定量的診断手法の開発に繋がる.我々はヒト直立姿勢を動的に安定化しつつ同時に運動の柔軟性も確保することができる神経制御機序として静止立位姿勢の間欠制御仮説を提案している.本研究では,この仮説の妥当性を姿勢制御の数理モデルおよび心理物理学実験などによって示した.また,パーキンソン病患者における姿勢不安定化は制御の間欠性の欠如に起因する可能性を示した.さらに,すくみ足(歩行開始の躊躇症状)の発生機序の1つは左右脚協調(位相リセットによる左右下肢運動リズムの修正)の強度およびランダム性に起因する可能性を示した.これらの成果は,動的神経制御メカニズムに基づく運動障害の新たな定量的診断手法の開発に繋がる.ヒト静止立位維持中の姿勢(重心)の動揺パターンは,立位の神経制御メカニズムを反映する.本研究では,健常者およびパーキンソン病患者の静止立位時および歩行開始時の重心位置変動パターン,身体キネマティクス,神経指令を反映する筋電図を同時計測し,これらの計測データが,間欠制御仮説あるいは従来制御仮説のどちらに基づくモデルでより良く再現できるかを調べ,その理由を制御理論的に明らかにすることを目指している.具体的には,計測結果の再現性の高いモデルおよびその制御パラメータの値に基づき,間欠制御仮説の妥当性を検証すると共に,パーキンソン病患者の姿勢反射障害およびすくみ足は間欠制御が破綻した結果であるとの仮説を検証する.計測結果を再現するモデルのパラメータ値セットは神経症状の定量的診断数値と成り得る.平成23年度には,間欠制御による二重振子モデルの動態解析と制御理論の体系化を行った.また,健常者およびパーキンソン病患者の運動計測を継続的に実施し,姿勢機能に関する指標として,指標1:重心動揺の全ハワースペクトル,指標2:重心動揺の低周波帯域におけるスケーリング指数,指標3:重心動揺の高周波帯域におけるスケーリング指数,指標4:筋電図の低周波帯域パワー,指標5:筋電図の高周波帯域パワーを用いることで重心動揺のダイナミクスを定量化した.得られた指標に対して階層的クラスター解析を行い,重心動揺パターンが大きく2つのタイプに分類できることを示した.一方のクラスには健常者と比較的軽症なPD患者の重心動揺パタマンが属し,それらは間欠制御の特徴を示した.他方には比較的重症なPD患者の動揺パターンが属し,従来仮説の特徴を示した.さらに統計的検証とヒト静止立位姿勢を倒立振子制御系でモデル化した数値シミュレーションによる検証を行い,この結果が妥当なパターン分類であることを示した.近年,我々はヒト直立姿勢を動的に安定化しつつ同時に運動の柔軟性も確保することができる神経制御メカニズムの新しい仮説「静止立位姿勢の間欠制御仮説」を提案している.本研究は,「典型的な神経疾患であるパーキンソン病患者が呈する姿勢反射障害およびすくみ足(歩行開始の躊躇症状)は,脳が間欠制御を適切に行えなくなったことにより発生する」との仮説を立て,その妥当性を検証することを目的とした.以下に平成25年度の実績をまとめる.ヒト静止立位姿勢制御に関しては,24年度に引き続き,関節の受動的粘弾性が低くかつ能動的神経フィードバック制御のゲインも小さいという生理学的に妥当な条件の下で,静止立位姿勢を柔軟に安定化する間欠制御仮説の検証を行った.特に,(1)姿勢動揺の生成が心拍に同調した血行動態によって足関節に生じる微小な擾乱トルクによって説明可能であること,および(2)ヒト静止立位姿勢を模擬した仮想バランス学習課題において多くの被験者が間欠制御戦略を獲得する一方で,一部の被験者は足関節の剛性を高めることでパーキンソン病患者様の姿勢動揺を伴う姿勢安定化戦略を採用することを明らかにした.ヒト二足歩行運動に関しては新たに2つの成果を得た.(1)関節のスティフネスを小さく抑えた状況でも,静止立位の間欠制御を動的に拡張した制御戦略によって,コンプライアントで安定な歩行運動が実現できる可能性を示唆する理論的枠組みの基盤が構築した.また,(2)研究協力者である国立病院機構刀根山病院・佐古田院長とともに,すくみ足症状の無いパーキンソン病患者およびすくみ足症状はあるがパーキンソン病ではない患者の歩行運動計測データの解析と計測された運動を再現する単純な数理モデル化とその数値シミュレーションを実施し,すくみ足症状の発生メカニズムの新しい仮説を提案することができた.近年,我々はヒト直立姿勢を動的に安定化しつつ同時に運動の柔軟性も確保することができる神経制御メカニズムの新しい仮説「静止立位姿勢の間欠制御仮説」を提案している.

本研究は,「典型的な神経疾患であるパーキンソン病患者が呈する姿勢反射障害およびすくみ足症状は脳が間欠制御を適切に行えなくなったことに起因する」との仮説を立て,その妥当性の検証を目的としている.すなわち,神経制御によって安定化されている姿勢が疾病によって如何に不安定化するかを明らかにすることで,健常者の立位姿勢制御メカニズムとしての間欠制御仮説の妥当性を検証し,同時に運動障害の発生メカニズムの解明を目指している.本研究の成果は,動的神経制御メカニズムに基づく運動障害の新たな定量的診断手法の開発に直結する.研究の目的を達成するために,我々は健常者およびパーキンソン病患者の静止立位時および歩行開始時の重心位置変動を計測している.得られた姿勢変動の特性を定量化し,それらの特性が間欠制御仮説あるいは従来制御仮説のどちらに基づくモデルがより良く再現できるかを調べ,その理由を理論的に明らかにすることを目指している.現在,実験データを再現するモデルおよびその制御パラメータ値の推定を実施中である.特に,平成24年度では,ヒト静止立位時の重心動揺は心拍に起因する心循環動態によって引き起こされている可能性を示した.心循環動態が立位中の足関節に与える力学的影響は0.4 Nm程度と微小であるが,姿勢の安定化が間欠制御によってなされていれば,足関節の柔軟性が保たれ,その結果心循環動態に起因する小さな摂動であっても,ヒト被験者と同程度の重心動揺が発生することを示した.また,健常者およびパーキンソン病患者の運動計測を実施し,姿勢機能に関する新たな指標として,重心動揺密度関数解析および重心動揺速度の確率密度関数形状の定量化を検討した.静止立位時重心動揺を定量化する指標の検討・開発を目標にして研究を進めたが,開発・検討した指標によって健常者とパーキンソン病患者の重心動揺ダイナミクスを区別・分類することを示すことができた.25年度が最終年度であるため、記入しない。本研究全体の推進は,次の3つの具体的課題の進展により評価できる.(課題1)健常者およびパーキンソン病患者の静止立位時重心(姿勢)動揺と歩き始めを含む歩行時運動計測,これらの運動特性の定量指標化と定量指標に基づく両者の運動の特徴付け.(課題2)静止立位姿勢の神経フィードバック制御様式として,間欠制御および持続的制御を仮定した数理モデルの構築と両者の動態解析・動特性比較(実験データを再現するモデルパラメータの同定を含む)と,得られた結果と(1)で得られた定量指標化の対応付け.(課題3)すくみ足症状を呈するパーキンソン病患者の歩行動態が説明(再現)可能な動的モデルの提案と,(1)における歩行運動に関する指標との対応付け.各課題に関して本研究開始から2年間で次の成果を挙げている.(1)既存,新規を含め様々な指標の検討が進展し,姿勢動揺に関しては現在,重心動揺データから相当な割合で被験者個人を特定できるほどspecificityの高い指標の組み合わせが明らかになりつつある.この成果は本年度内に著名国際誌に公表できる予定.(2)静止立位姿勢の神経制御および静止立位時の姿勢動揺の特性をよく再現することが可能な数理モデルの構築とその動態解析に関し, 2つの論文を著名国際誌に発表した.(3)現在,すくみ足症状を呈する非パーキンソン病患者と,すくみ足症状を示さないパーキンソン病患者の歩行計測を実施し,データ解析を進めている.特に,左右脚それぞれの歩行運動を支配する神経リズム生成機構を仮定し,歩行中に左右脚が逆位相で変動する協調運動は,両リズム生成機構間の相互作用が適切に作用することにより達成されるとする仮説モデルを構築しているところである.
テロメレースの発がん過程におkる役割

我々は、9割以上のがん細胞が有するテロメレース活性が、多数回にもわたるテロメアの維持のみならず、切断染色体の末端に新たなテロメア配列を付加して、これを修復し異常染色体を作ることで腫瘍の悪性化にも重要な役割を果たしていることを提唱している(テロメアクライシスモデル)。このことを検証するためには、テロメレースを欠失したノックアウトマウスを作成して、野生型と比較したときに、発がん率に差があるかどうかを検討すればよい。特に、テロメアクライシスモデルは、テロメレース欠損後、いまだテロメア長が十分に短小化しない時点においても、テロメレース欠損マウスにおける腫瘍の悪性化速度が変化することを予想させる。そこで、今回、我々はテロメレース触媒サブユニットTERT遺伝子のノックアウトマウスを作成し、その予備的な解析を行った。TERTノックアウトマウスは、生存可能でメンデルの法則から期待されるとおり生まれた。これをノックアウトマウス同士で交配を繰り返し、世代を進めると、第5世代で精巣と卵巣における生殖細胞の著明な萎縮が認められた。同様な所見は、テロメレースのもう一つの構成成分である鋳型RNAのノックアウトマウスでも既に報告されている。現在、このマウスをB6とバッククロスさせており、今後、B6バックグラウンド下で発がん実験を行う予定である。