hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
動的ナノ界面を識別するダイナミック抗体の創出：分子が躍動するバイオMEMS

有機薄膜の作製に若干の遅れがあったが、当初の予定通りに抗体の取得システムは構築することができたため。MEMS基板のの作製に若干の遅れがあるが、蛋白質の脱着システムは構築することができたため。27年度が最終年度であるため、記入しない。生体機能化学目的機能を持つペプチドを抗体へ進化させ、外部刺激によって基板からバイオ分子が脱離するシステムを構築する。MEMS基板の作製を検討していくと共に、抗体の機能をより高機能化していく。基板表面の加工研究が少し遅れているため。MEMS基板の作製が少し遅れているため、それに必要な物品費購入が遅れているため。現在、遅れの課題は解決しつつあるので、MEMS基板の物品費を購入して、研究を進捗させる。翌年度分の請求にはMEMS基板の物品費は多くは含まれていないため、当該助成金を用いて購入する。
上顎歯槽骨延長部への歯の移動と移植に高気圧酸素療法が与える影響

ビーグル犬を用いて、歯槽骨延長部に歯の移動を行う際に高気圧酸素療法を適用させる実験を行ったところ、高気圧酸素療法を適用した群において、歯根周囲組織の骨化が促進される可能性が示唆された。また、同様に歯槽骨延長部位へ歯の移植を行う際に高気圧酸素療法を応用した実験を行ったところ、高気圧酸素療法を適用することが移植歯の早期安定性を促進する可能性が示唆された。<目的>骨延長術は顎顔面領域においても治療に広く用いられている。しかし、骨延長術では骨硬化に長期の固定が必要となる点は臨床的に大きな問題である。高気圧酸素療法(HBO)は主に虚血性疾患の治療に用いられ、近年では、口唇口蓋裂患者に対して行われる上顎骨延長術後にも適用されているが、その科学的根拠は必ずしも十分ではないのが現状である。イヌの口唇口蓋裂モデルを用いて、高気圧酸素治療が骨延長術後の骨形成促進に作用するという仮説に関して検証を試みた。<方法>左側口蓋に人工的に作製した骨欠損部へ向かって犬歯を含む移動骨片を近心に移動させて骨延長を行った4匹のイヌに対して骨延長を行った直後から20日間にわたる高気圧酸素療法を行うた。一方、高気圧酸素への暴露を行わない群を対照群とした。骨延長終了後、延長部位に向かって第2前臼歯の牽引を行った。放射線学的分析や、組織形態計測学的な評価を行った。<結果>高気圧酸素に暴露した群は対照群と比較して、有意な骨形成促進傾向を認めた(p<0.05)。高気圧酸素に暴露した群は対照群と比べ皮質骨塩量密度も有意に高かった(p<0.05)。組織形態計測学的分析を用いて調べた結果、移動歯の添加側において新生骨領域は高気圧酸素に暴露した群が対照群と比較して大きかった(p<0.05)。Peripheral quantitativecomputed tomography(pQCT)による骨塩量密度測定の結果では高気圧酸素療法群の測定範囲内の石灰化領域は対照群と比べて大きかった。骨延長側の皮質骨領域に関して、骨塩量密度と骨面積、骨塩量は高気圧酸素療法群の方が対照群と比べて有意に大きかった(p<0.05)。これらの結果から、高気圧酸素療法は骨延長部位への歯の移動の際に、その添加側での骨形成が促進される可能性が示唆された。骨延長術を利用した実験的骨欠損部の閉鎖を行い、延長部位に第二前臼歯の移動を行った際の歯根周囲の組織様相を組織学的・放射線学的に観察・解析する。また、歯の移動期間中は定期的に資料採得を行い、その経時的変化を記録する。実験動物はビーグル犬を用い、口蓋裂患者の顎裂を想定した上顎切歯部に近遠心長10mmの実験的骨欠損部を作成した。実験的骨欠損作成1ヶ月後、犬歯を含む歯槽骨の骨切りを行った後、延長器を用いて同歯槽骨の近心移動により骨欠損部の閉鎖を図る、歯槽骨延長を施行後に、高気圧酸素(HBO)の有無により、以下のように実験群としてHBO適用群、対照群としてHBO非適用群の2群を設定した。実験群:HBO適用群(移動速度1mm/日、移動日数10日間、HBO適用20目間)対照群:HBO非適用群(移動速度1mm/日、移動日数10日間)HBOは工藤の方法に従い、動物実験用高気圧酸素装置にて行う。本装置は圧力チャンバーとO_2タンクからなり、気圧計により装置内の圧力を管理する,ハッチの開閉により動物の出し入れを行う。HBOは2.5ATAで60分純酸素吸入を行う。骨切り後100日後に新生骨へ第一前臼歯の移動を行い、その後3週間後の実験群ならびに対照群の2群に関して歯の移動に伴う歯根膜の変化様相と性状を組織学的手法ならびに放射線学的手法を用いて解析した。結果では骨延長領域の骨化度をレントゲン写真から評価したところ、骨切り後90日後から有意にHBO群の方が高い値を示し、HBO適用群において骨化の促進が示唆された。また、Bone Stain染色後、組織切片の観察および骨形態計測を行ったところ,HBO群において骨形成と血管新生を示す指標が有意に高い値を示した。以上のことから高気圧酸素適応化で骨延長部位に歯の移動を行うことで骨形成と骨化が促進される可能性が示唆された。研究代表者は、これまで実験動物にビーグル犬を用い、口唇口蓋裂の顎裂部を想定した実験的骨欠損部に上顎歯槽部の骨延長を行ない、新生骨の形成様相や骨周囲の組織変化の検討から、最近では高気圧酸素(HBO)の影響に関して研究、検討を重ねてきた。今年度、本研究では、高気圧酸素療法(HBO)に基づく条件下で歯槽骨延長を行い、形成された新生歯槽骨へ自家歯牙移植を行う際の歯根膜周辺の組織変化について解析を行った。

方法は、まず、6匹のビーグル成犬を用い、上顎左側に顎裂を想定した10mmの骨欠損を作成した。骨欠損作成より1カ月後、上顎犬歯より第三前臼歯近心までを含む歯槽骨の骨切りを行い、骨延長装置を装着した。3日間の待機期間後、1mm/日の割合で10日間骨延長を行った。骨延長終了後、3匹のビーグル犬に対しHBOを施行し、HBO群とした。また、骨延長のみを行った3匹を非適用群とした。両群ともに骨延長開始より100日後、延長部位の骨を削除し、非延長側の第一前臼歯を移植した。さらにHBO群には再度HBOを施行した。骨延長開始より150日後に屠殺し、マイクロフォーカスX線CT装置を用いて骨密度の計測を行い両群の比較を行った。結果として、移植歯周囲ならびに骨延長部位での新生骨の骨密度はHBO群において有意に高く、HBOは骨延長部位のみならず、移植歯周囲の新生骨形成においても効果を認めた。以上の結果より、骨延長部位への歯の移植の際にHBOを応用することで骨形成が促進されたことから、移植歯の早期安定に有用である可能性が示唆された。本研究は口唇口蓋裂患者の口腔機能再建の新しい治療法を考える上で極めて意義深い研究と思われ、歯科矯正分野のみならず口腔外科分野においても極めて有用な情報を提供することができたと思われる。
脂質メディエーターの生物活性の時空間制御機構

私は、心臓前駆細胞の移動異常により二股心臓の表現型を示すゼブラフィッシュ変異体の機能解析から、原因遺伝子であるSpns2分子がスフィンゴシン-1-リン酸(S1P)の輸送体として機能することを明らかとした。本研究では、初期発生におけるS1Pの生理機能の全貌を明らかにすることを目的としている。平成22年度は、以下の研究成果が得られた。1.ゼブラフィッシュのS1P合成酵素(SphK1,SphK2)およびS1P受容体(S1PR1-S1PR5)の単離を行った。初期発生における発現パターンを解析した結果、S1P合成酵素は、母性遺伝子として供給されており原腸胚期まで胚全体に発現していることが明らかとなった。これに対して、S1P受容体(S1PR1-S1PR5)は、それぞれ特徴的な発現パターンを示しており、様々な器官形成に関与していることが示唆された。2. S1Pシグナルと接着分子であるフィブロネクチン(Fn)との遺伝学的な関連性を解析した。Spns2変異体とFn変異体の2重変異体を作製した。Fn変異体は、心臓の形態異常を示すが、正中線への移動異常はほとんど示さない。Spns2変異体の心臓前駆細胞の移動異常は、Fnとの2重変異体とすることによりその移動異常が増強された。このことは、S1Pシグナルとフィブロネクチンが相互に心臓前駆細胞の移動や心臓の形態形成を制御していることを示唆している。3. Spns2発現抑制胚、S1PR2発現抑制胚およびコントロール胚からRNAを調整し、マイクロアレイ解析を行った。その結果、34遺伝子の発現の挙動がS1Pシグナル異常で大きく変動していた。脂質代謝に関与する遺伝子(アポリポタンパク質やホスホリパーゼC等)も含まれているので、今後、定量PCR法を用いSpns2変異体での発現を調べ、同定された候補遺伝子は、発現抑制実験を行うことによりS1Pシグナルとの関連性を明らかにする。
急性炎症における血管内皮細胞の細胞骨格ダイナミクス制御機構の解明

血管内皮でおこる急性の炎症反応において、サイトカインにより発現誘導される分子として同定したリン酸化酵素NUAK2とその基質MYPT1の機能解析を行った。NUAK2をノックダウンした血管内皮細胞ではアクチンストレスファイバーの消失とミオシン軽鎖のリン酸化の減少が認められた。さらにNUAK2の活性化に関わる自己リン酸化候補部位を数か所同定した。また血管内皮を可視化できるゼブラフィッシュ個体を用いてNUAK2アンチセンスモルフォリノを投与したところ、致死的な表現型を示し、in vivoにおけるNUAK2-MYPT1の重要性が示唆された。以上の結果からNUAK2はサイトカインによって誘導活性化されることによりMYPT1を介して細胞骨格を制御し炎症時の血管内皮の恒常性維持に関わっていると考えられる。血管を構成する細胞群の中でも血液の血管外漏出を防ぐバリアーとなる血管内皮細胞は、急性の炎症反応において、炎症性サイトカインによって活性化され細胞骨格のリモデリングを引き起こすことが知られている。本研究では、血管内皮細胞の炎症時における機能を解明する目的で、炎症性サイトカインTNF-aによって発現誘導されるタンパク質リン酸化酵素NUAK2と、その基質として同定した細胞骨格の制御にかかわる分子MYPT1の機能解析を行い、TNF-aによって活性化される血管内皮細胞の機能にNUAK2-MYPT1シグナルがどのようにかかわっているかを明らかにする。本年度では、NUAK2-MYPT1シグナルがどのように細胞骨格のダイナミクスにかかわるかについて培養細胞を用いて検討した。NUAK2をノックダウンした細胞では細胞形態が顕著に変化しており、免疫染色やタイムラプス観察の結果から、アクチンストレスファイバーの消失とミオシン軽鎖のリン酸化の減弱が認められた。NUAK2はミオシン軽鎖の脱リン酸化酵素であるMYPT1を負に制御して、細胞骨格を制御していることが示唆される。我々はこれまでにNUAK2によるMYPT1の新たなリン酸化部位を同定しているので、今後はMYPT1リン酸化部位変異体を用いてさらに詳細なメカニズムを検討するとともに、既知のリン酸化部位との機能的相違についても解析を進めていく。またNUAK2の活性化機構の解明は、特異的なリン酸化阻害剤の開発につながることから、NUAK2の自己リン酸化部位の同定も試みている。NUAK2タンパク質を精製しin vitroリン酸化反応とHPLCを組み合わせて解析を行い、いくつかの候補部位を同定した。今後は候補部位の変異タンパク質を作製し自己リン酸化部位を同定していく予定である。本研究では、血管内皮細胞の炎症時における機能に着目し、炎症性サイトカインTNF-aによって発現誘導されるタンパク質リン酸化酵素NUAK2と、その基質として同定した細胞骨格の制御にかかわる分子MYPT1の機能解析を行い、TNF-aによって活性化される血管内皮細胞の機能にNUAK2-MYPT1シグナルがどのようにかかわっているかについて明らかにすることを目的とした。本年度は、昨年度に引き続きNUAK2活性化機構の解明のために、NUAK2の自己リン酸化候補部位の絞り込みを行った。いくつかの変異体タンパク質を作成しリン酸化解析を行い、数か所の自己リン酸化部位が存在することを明らかにした。次にNUAK2-MYPT1のシグナルが、培養血管内皮細胞において果たす役割を明らかにするために、ヒト臍帯血管内皮細胞の初代培養系を使用した。血管内皮細胞においてNUAK2ノックダウンを試みたところ、昨年度の培養細胞株での検討と同様の表現型、すなわち細胞形態の著明な変化を示した。この表現型に対する種々のMYPT1リン酸化変異体を用いたレスキュー実験を試みた。さらに、研究計画で示したように本年度は、ゼブラフィッシュを用いたin vivo血管内皮細胞の機能アッセイ系を立ち上げ、ゼブラフィッシュでも保存されているNUAK2-MYPT1のin vivoにおける機能解析を開始した。NUAK2アンチセンスモルフォリノの投与は、顕著な致死的表現型を示し、in vivoにおけるNUAK2の重要性が示唆された。
機械受容細胞の細胞骨格の超微動態と刺激受容機構

昆虫の体表には形態的に明確に異なる3種類(弦状感覚子、鐘状感覚子、張力受容器)の機械受容器が分布するが、それらの刺激受容機構はほとんど解明されていない。本研究でこの課題の解明の手がかりを得る目的で形態学的および生理学的実験を行い以下の知見を得た。1)弦状感覚子の感覚繊毛は鞭状で、ダイニンの腕のある軸糸微小管を含み運動繊毛に類似する構造を持っていた。機械刺激状態と非刺激状態とで急速凍結した試料を比較し、刺激状態では感覚繊毛の屈曲が著しいことを見い出した。この結果は、弦状感覚子においては、機械刺激に対応して繊毛が能動的、あるいは受動的に動き、その動きが繊毛基部の機械-電気変換部位に伝えられる可能性を示すものである。線毛基部には特殊化した膜の裏打ち構造が認められたが、これが受容器電位発生に関わる可能性が考えられる。これらの知見は弦状感覚子が振動刺激に対してより感受性を示すとする従来の生理学的報告を形態学的に支持するものである。2)鐘状感覚子の感覚繊毛の先端部には管状体とよばれる微小管の密な集合が含まれることが知られていた。本研究では、管状体ではアクチンフィラメントと微小管が規則的な3次元配置をすることを明らかにした。コルヒチンあるいはビンブラスチンにより、機械刺激に対する応答が減少することからこの感覚子の受容部は繊毛の先端に局在し、管状体の機械的変位が、受容器電位発生に関わる可能性を示した。3)張力受容器の受容細胞の受容部は樹状突起からなる。受容膜と予想される部位にはアクチンフィラメントの裏打ちが特異的に観察された。しかしながら、受容機構との関連は明らかにできなかった。本研究は昆虫の3種の機械受容器の受容過程を、急速凍結・ディープエッチングレプリカ法による受容部位の超微形態(特に、細胞骨格)の動態の観察と、受容膜のイオンチャネルの動態から解明することを目的とている。平成6年度はショウジョウバエとバッタの弦状感覚子、ショウジョウバエの鐘状感覚子、バッタの張力受容器の細胞骨格を急速凍結法で解析し、応答特性を生理学的に調べ、以下のような結果を得た。(1)鐘状感覚子の管状体を構成する繊維の構築を、急速凍結置換法とディープエッチングレプリカ法で解析し、微小官とアクチンフィラメントの規則的交繊を明かにした。これは従来管状体は微小管からなるとする説明に新しい知見を加えたもので機械受容初期過程の研究を前進させるものである。現在、機械刺激によるこれらの繊維の立体構造の変化を調べている。(2)弦状感覚子の軸糸微小管および繊毛基部の形態を急速凍結置換法とディープエッチングレプリカ法で解析した。弦状感覚子の軸糸微小管のA小管には感覚繊毛としては例外的に1対のダイニン様の腕が付着している。振動刺激時と非刺激時に急速凍結した感覚繊毛では繊毛の形態が異なることが明らかになった。この観察はダイニン様の腕の存在と併せて、弦状感覚子の機械受容過程には振動刺激から電位発現の間に、繊毛の能動的運動が関与する可能性が得られた。(3)張力受容細胞は前記2種の機械受容細胞と異なり、感覚繊毛ではない。樹状突起の伸長が受容器電位の発生に関わる。この部分の膜構造の膜内粒子とアクチン様の繊維との間に規則的配列を観察した。(4)パッチクランプ法などの準備として、弦状感覚子、鐘状感覚子、張力受容器の感覚細胞の単離を行った。

この成果は、次年度の生理学的研究の基礎となる。昆虫の体表には機能的、形態学的に明確に区別される3種類の機械受容器が分布する。これら3種類の機械受容器では刺激受容機構も異なると考えられているが、これを直接解明しようとした研究は少ない。本研究では超微形態学的解析を基礎として、これらの受容器の刺激受容機構の解明を試みた。7年度は弦状感覚子、鐘状感覚子の2種の機械受容細胞の動的特性を調べ、以下の知見を得た。(1)弦状感覚子の感覚繊毛は運動繊毛と類似する特徴を備えていることが、6年度行った急速凍結法で明らかになった。しかしながら、鞭状の感覚繊毛が機械刺激を受容し、受容器電位を発生する機構は不明であった。本年度は、被刺激状態と休止状態の感覚繊毛の形態を比較した。被刺激状態の感覚繊毛が著しく屈曲していたことから、機械刺激が繊毛の能動的あるいは受動的運動を引き起こし、この動きが繊毛基部で受容され、そこで受容器電位が発生する可能性が示唆された。(2)鐘状感覚子の受容細胞の感覚繊毛先端部には管状体とよばれる微小管の密な集合からなる構造が含まれることが知られていた。6年度の急速凍結による観察で、管状体は微小管の間にアクチンフィラメントが規則的に配置されたより高次の構造であることが明らかになった。7年度はこれら細胞骨格の役割を確かめる目的で、それらの阻害剤の刺激応答に対する効果を調べた。微小管の脱重合剤であるコルヒチンあるいはビンブラスチンは機械刺激に対する受容細胞の応答を減少させた。アクチンの阻害剤であるサイトカラシンの効果については明確な結果は得られなかった。実験方法に問題も残るが、鐘状感覚子では刺激受容部は感覚繊毛の先端に局在し、刺激による管状体の機械的変位が、受容器電位発生に関わる可能性が示唆された。
低酸素・虚血障害による胎児脳神経細胞死におけるカルシウム依存性プロテアーゼの動態

低酸素状態による胎児新生児脳神経細胞障害におけるカルパインの動態を検討するために、神経培養細胞(GOTO:neuroblastoma cell line)とラット胎児脳神経初代培養細胞を用いて以下の実験を行い結果を得た。1、μ-及びm-カルパインの不活性前駆体型に対するベプチド抗体を作製した。2、神経細胞培養系の培養液の低酸素化(約20%)を酸素分圧測定器で確認した。3、低酸素培養による神経細胞内カルシウム濃度の増加(約0.7-1.0μM)を蛍光顕微鏡及び共焦点レーザー顕微鏡で確認した。4、低酸素培養下におけるカルパインの動態をカルパインインヒビターの存在、非存在下でのトリパンブルーテストによる生細胞率の測定、上記抗体を用いたWestem blotting法、免疫組織染色によって検討した。その結果、GOTO培養細胞及びラット胎児脳神経初代培養細胞において、低酸素処置によって生細胞数の減少が時間依存的に認められ、種々のカルパイン特異的インヒビターによって細胞死の抑制(回復)が認められた。免疫組織染色法では上記抗体によって核に特異的な染色が認められ、その染色性は低酸素処置によって低下した。Westem blotting法においても、同処理による上記抗体の染色性の低下が認められた。また、μ-カルパインのDomain-IIIに対する抗体によってμ-カルパインの活性化を示す染色性の低分子化が観察された。5、妊娠19日Wisterラットをエーテル麻酔下に開腹し、片側の子宮動脈を20分間遮断後、胎仔脳を摘出し実験4と同様にWestern Blotting法、免疫組織染色法に供した。対側胎仔を対照とした。その結果、Western blotting法で上記同様のμ-カルパインの活性化を示す結果が得られた。また胎盤においても同様の結果が得られた。以上より、神経細胞に存在するμ-カルパインが胎児新生児脳の低酸素状態による神経細胞障害において重要な役割を演じている事が示された。また、胎児胎盤系における低酸素状態においてもμ-カルパインが何らかの負の作用を演じている可能性が示唆された。低酸素状態による胎児新生児脳神経細胞障害におけるカルシウム依存性システインプロテアーゼ(カルパイン)の動態を検討するために、主に神経培養細胞を用いて以下の実験を行い結果を得た。1、カルパインの存在及び動態を検索するために、μ-及びm-カルパインのN末端(不活性前駆体型)に対するペプチド抗体を作製した。2、神経細胞培養系の培養液の低酸素化を酸素分圧測定で確認した。3、低酸素培養による神経細胞内カルシウム濃度の増加を蛍光顕微鏡及び共焦点レーザー顕微鏡で確認した。4、ヒト神経芽腫培養細胞(GOTO)を用いて、低酸素培養下におけるカルパインの動態をカルパインインヒビターの存在、非存在下でのトリパンブルーテストによる生細胞率の測定、上記抗体を用いたWestern blotting法、免疫組織染色によって検討した。その結果、GOTO培養細胞において、低酸素処置によって生細胞数の減少が時間依存的に認められ、種々のカルパインインヒビターによって細胞死の抑制(回復)が認められた。Western blotting法においても、同処理による上記抗体の染色性の低下が認められた。5、妊娠19日Wisterラットをエーテル麻酔下に開腹し、片側の子宮動脈を20分間遮断後、胎仔脳を摘出し実験4と同様にWestern Blotting法、免役組織染色法に供した。以上より、神経細胞の核内に存在するカルパインが胎児新生児脳の低酸素状態による神経細胞障害において重要な役割を演じている可能性が示唆された。現在ラット胎仔低酸素モデルの改良を試作しつつ、in vivoの実験を検討中である。以上より、神経細胞に存在するμ-

カルパインが胎児新生児脳の低酸素状態による神経細胞障害において重要な役割を演じている事が示された。また、胎児胎盤系における低酸素状態においてもμ-カルパインが何らかの負の作用を演じている可能性が示唆された。
施工観測を考慮した土構造物性能照査コードの開発とGPS・携帯電話を用いた性能管理

東日本高速道路(株)北関東自動車道蓬田トンネル工区付近の盛土基礎上でGPS受信機を設置し、平成18年度に計測した盛土基礎地盤の沈下挙動を水土連成弾塑性有限要素解析により解釈することを試みた。同様の解析作業は平成18年度にも行ったところであるが、今年度は土質材料パラメータ、初期条件、境界条件、盛土荷重に関する条件を精査し、見直したパラメータ・条件を用いて数値解析を行い、結果を比較した。境界条件や荷重条件を見直してもそれほど結果に大きな影響を与えないこと、初期条件のうち初期応力分布の与え方が最も結果に影響することを示した。初期応力分布を検討したのち、土質パラメータを調整して計測値の再現を試み、良好な結果を得るとともに、最終沈下量を評価した。並行して、携帯電話を用いた性能照査値の管理やワークステーションを用いた遠隔データの管理も行った。水土連成弾塑性有限要素/メッシュフリー解析コードのうち特に後者について、規定性能や設計の変更に対応したものとするよう修正を試みた。その中にはメッシュフリーコードの安定化も含まれている。上記作業を統合して、性能の変更や設計変更のシミュレーションを想定した数値解析も試みた。本研究の遂行計画は、土構造物に導入される性能照査設計法と時期的に並行しており、研究代表者は農業水利構造物の性能規定化委員会にも参画している。本研究で得られた成果は、実務にも取り入れられる意義を有するものと考えられる。施工過程における大規模土木構造物の照査性能となる表面変形を測定するための方法として、従来は観測機器の設置または詳細な測量といったものが挙げられる。しかし、前者は機器設置が困難であったりトラブルが多かったりするために予定通りの測定に支障をきたし、また後者はたとえば大ダムや長大盛土を対象とする場合に甚大な労力や困難が生じる。そこで、本研究では労力を大幅に削減しながら施工過程における大規模構造物の変形を精度良く測定することを目的とし、GPSを用いた変位の自動計測のもとに照査性能管理を試みる。このような施工過程管理は、近年の性能設計の考え方を踏まえれば、内部の状況ではなく表面変形など出来高そのものを計測する、という観点からも妥当と思われる。本研究の目的に室内試験は適しておらず、盛土の施工過程における盛土の変形をGPS定点観測システムにより測定することとした。GPS定点観測システム(構成:(1)GPS受信機NetRS(本体、アンテナ、固定点用設備)(2)データ通信機器(ルータ他通信機器)(3)データ収集、解析ソフト(NewGARD/Linux)(4)収集、解析ソフト用PC)を初年度設備備品として導入し、兵庫県県土整備部姫路土木事務所管内の道路盛土、さらに東日本高速道路(株)北関東自動車道管内施工予定盛土、のそれぞれの現場について、GPSアンテナを設置し、計測を開始した。同時に導入した計測管理システムの稼働を吟味するとともに、沈下測定精度を検証することを目的としている。そこで、本研究では労力を大幅に削減しながら施工過程における大規模構造物の変形を精度良く測定することを目的とし、GPSを用いた変位の自動計測のもとに照査性能管理を試みた。本年度における研究では、東日本高速道路(株)北関東自動車蓬田トンネル施工工区における道路本体盛土の実事例につき、その基礎地盤層表面の沈下を盛土本体施工期間内に継続的にGPS測定を行った。GPS定点観測システムのうち、GPS受信機NetRS(本体、アンテナ、固定点用設備)を盛土本体部分に設置した鋼管頂部に接続し、盛土本体の立ち上がりに応じて鋼管を繋ぎ延長することで計測可能とした。

計測後は鋼管中空部をコンクリートで充填のうえ盛土本体内に埋設した。計測結果を吟味したところ、盛土高の履歴に相応した沈下を示すことが明らかとなり、計測精度を確認した。さらに、後続の道路本体施工後における最終沈下量を推定するため、水土連成弾塑性有限要素解析を実施し、結果を考察した。東日本高速道路(株)北関東自動車道蓬田トンネル工区付近の盛土基礎上でGPS受信機を設置し、平成18年度に計測した盛土基礎地盤の沈下挙動を水土連成弾塑性有限要素解析により解釈することを試みた。同様の解析作業は平成18年度にも行ったところであるが、今年度は土質材料パラメータ、初期条件、境界条件、盛土荷重に関する条件を精査し、見直したパラメータ・条件を用いて数値解析を行い、結果を比較した。境界条件や荷重条件を見直してもそれほど結果に大きな影響を与えないこと、初期条件のうち初期応力分布の与え方が最も結果に影響することを示した。初期応力分布を検討したのち、土質パラメータを調整して計測値の再現を試み、良好な結果を得るとともに、最終沈下量を評価した。並行して、携帯電話を用いた性能照査値の管理やワークステーションを用いた遠隔データの管理も行った。水土連成弾塑性有限要素/メッシュフリー解析コードのうち特に後者について、規定性能や設計の変更に対応したものとするよう修正を試みた。その中にはメッシュフリーコードの安定化も含まれている。上記作業を統合して、性能の変更や設計変更のシミュレーションを想定した数値解析も試みた。本研究の遂行計画は、土構造物に導入される性能照査設計法と時期的に並行しており、研究代表者は農業水利構造物の性能規定化委員会にも参画している。本研究で得られた成果は、実務にも取り入れられる意義を有するものと考えられる。
天井落下時に発生する頭部衝撃荷重の評価に関する研究

これまで既存の天井やこれから設計する天井が落下した際の危険度を評価するため,人頭模型への天井材落下実験を120 mの高さから種々の材料を用いて行い,発生する衝撃荷重等を計測してきた.本研究では,天井材落下実験を模擬した数値解析を行い,今後新たに開発される天井材に対してより簡易に衝撃荷重を推定する手法の開発に取り組んだ.本研究では,衝撃解析で得られた実験値と解析値に高い相関性があることが確認でき,また,これまでデータの蓄積が全くない天井材のひずみ速度依存性について,準静的載荷試験やSHPB法による衝撃試験を行うことで解析時必要となる物性値を取得した.平成27年度は,実験を行わなくても天井材が落下した際の衝撃力を推定できるように,これまで合計約800枚の天井材を用いて行ってきた人頭模型への落下実験を模擬した数値シミュレーションを行った.解析において,2種の天井材(ケイ酸カルシウム板と石膏ボード)とマグネシウム合金製の人頭模型を等方弾性体として有限要素モデルに置き換えた1/4モデルを作成し,衝撃解析の汎用ソフトLS-DYNAを用いて陽解法による衝撃解析を行った.天井板は人頭模型頂部から1mm上方にモデル化しており,天井板に初速度として落下高さ及び材質(重量)から理論的に求まる落下速度を与えた.計算ステップは実験と同様0.0001秒とし,0.02秒間の解析を行った.実験において人頭模型はロードセルを介しH形鋼によって支持されていたため,解析では人頭模型の底面をバネ-ダンパー支持として,人頭模型底面を固定としたときとの比較も行った.このとき,バネの剛性及び減衰定数には予め行っていたインパクタによる人頭模型の打撃試験結果から算定したものを用いている.本解析により衝撃荷重履歴の波形の概形を模擬することができ,また,実験値と解析値に高い相関性を確認することができた.しかし,解析で求めた最大衝撃荷重は実験値に比べ914倍と大きな値であった.この原因としては,解析では,天井材の詳細な物性値が不明だったため,等方弾性体として扱った点や人頭模型の支持部のバネ-ダンパーモデルによるモデル化の影響等が挙げられる.平成27年度では,天井材落下実験を模擬した時刻歴応答解析により天井材が人頭模型に衝突した際の衝撃力を推定することを目的としていた.汎用ソフトLS-DYNAを用いて本解析を実施し,実験時に得られた衝撃荷重履歴の波形の概形を模擬することができた.これより,平成27年度の研究は,おおむね順調に進展していると考えられる.昨年度は,衝撃解析の汎用ソフトLS-DYNAを用いて,天井材の危険度を判断するために行ってきた天井材落下実験を模擬した数値解析を行った.本解析で扱った天井板は,不燃材として広く普及している石膏ボード及びケイ酸カルシウム板である.しかし,これらの材料はヤング率等の物性値のデータはほとんど公表されておらず,特に衝撃を考慮してひずみ速度効果まで調べた研究はほとんどない.そのため,解析では天井板を完全弾性体として扱っており材料非線形性や破壊までは検討できなかった.そこで,平成28年度は,石膏ボードとケイ酸カルシウム板を対象に,静的・準静的圧縮試験及びスプリット・ホプキンソン棒法(SHPB法)による衝撃圧縮試験を行い,破壊強度のひずみ速度依存性について調べた.電気機械式の万能試験機を用いた静的・準静的載荷試験では,載荷速度及び試験片長さを変えることで試験片に8.3×10^-51.0×10^-1のひずみ速度を与え,スプリット・ホプキンソン棒法による衝撃試験では,約4.0×10^2のひずみ速度を与えた.結果としては,どちらの材質もひずみ速度が上がるにつれて破壊強度が増す傾向が確認できた.破壊強度は,与えたひずみ速度の範囲内の比較で最大約5倍の上昇がみられており,天井材落下実験を模擬した数値解析では天井材のひずみ速度効果を考慮しなければならないことが明らかとなった.さらに,最大主応力を基準とした要素消去による破壊を考慮した解析をLS-DYNAにより行った.しかし,得られた衝撃荷重(人頭模型のモデル底面に発生した反力)の履歴には大きな振動が重畳しており,減衰を与える等をして今後これを取り除き,より精確に衝撃荷重を求める必要がある.また,平成28年熊本地震により天井落下被害を受けた施設や非地震時における天井等の落下被害の調査を行い,落下物による人体傷害のデータを蓄積した.これまで既存の天井やこれから設計する天井が落下した際の危険度を評価するため,人頭模型への天井材落下実験を120 mの高さから種々の材料を用いて行い,発生する衝撃荷重等を計測してきた.本研究では,天井材落下実験を模擬した数値解析を行い,今後新たに開発される天井材に対してより簡易に衝撃荷重を推定する手法の開発に取り組んだ.本研究では,衝撃解析で得られた実験値と解析値に高い相関性があることが確認でき,また,これまでデータの蓄積が全くない天井材のひずみ速度依存性について,準静的載荷試験やSHPB法による衝撃試験を行うことで解析時必要となる物性値を取得した.平成27年度は,計画通りマグネシウム合金製の人頭模型を有限要素モデルに置き換え,天井材落下実験を模擬した陽解法による衝撃解析のシミュレーションを行った.本解析により衝撃荷重履歴の波形の概形を模擬することができ,また,実験値と解析値に高い相関性を確認することができた.

しかし,解析で求めた最大衝撃荷重は実験値に比べ914倍と大きな値であった.この原因としては,解析では,天井材の詳細な物性値が不明だったため,等方弾性体として扱った点や人頭模型の支持部のバネ-ダンパーモデルによるモデル化の影響等が挙げられる.そこで,平成28年度は以下の計画に沿って研究を行う.1.引張試験等の材料試験を行い,各種天井材の降伏応力や強度といった物性値を取得する.2.実験で得られた最大衝撃荷重を精確に模擬することを目的とし,1で得られた物性値を利用し破壊特性や材料非線形性を考慮した天井材の貫通シミュレーションを行う.また,1,2と並行して,3.人頭模型支持部(ロードセルを介しH形鋼により支持されている)のより詳細なモデルを用いた解析を行う.4.実験の都合上,天井材の大きさの違いが与える最大衝撃荷重への影響は検討できていなかったため,天井材の大きさをパラメータとした解析を行い,大面積で天井材が落下した場合の危険度の評価を行う.さらに,上記を踏まえ,5.天井材落下時の最大衝撃荷重を簡単な材料試験等によって得られる情報から算定できる簡易推定式を提案する.28年度が最終年度であるため、記入しない。建築構造28年度が最終年度であるため、記入しない。
骨・腸・代謝連関シグナルを調節する分子の役割解明

骨芽細胞が合成するオステオカルシン(OC)がインスリン分泌を促すことが知られている。加えてインクレチンを分泌する作用を有するかについて検討した。(1)、OC受容体の存在:マウス小腸上皮細胞由来STC-1細胞およびマウス小腸上皮細胞に、低あるいは無カルボキシル化OC(ucOC)、の受容体と考えられる分子、Gprc6aが存在することをRT-PCR並びに免疫組織化学的方法により確認した。マウス小腸上皮細胞では、十二指腸、空腸、回腸いずれにおいても一様に受容体の存在を示唆する免疫シグナルが認められた。また、極性をもつ上皮細胞の消化管側、基底膜側の両側に認められた。(2)OCのインクレチン分泌作用:STC-1細胞にucOCを添加すると濃度依存的にインクレチンの1種、GLP-1(glucagon-like peptide-1)を分泌した。しかし、高濃度では効果は減弱した。一方、3つのグルタミン酸がカルボキシル化されたGlaOCは低濃度でも無効であった。次いで動物個体を用いた実験を行った。マウスにucOCを腹腔内投与すると血中GLP-1濃度が上昇した。高濃度のucOCではSTC-1細胞と同様に作用は減弱した。また、GlaOCの投与は無効であった。経口投与することによっても血中GLP-1濃度が上昇したが、この場合には高濃度でも減弱化はみとめられなかった。また、GlaOCが有効であった。これらの結果は、ucOCが受容体Gprc6aを介して小腸上皮細胞からインクレチンを分泌する事を示唆する。また、経口的に投与したGlaOCはucOC化することが示唆された。
生活改善、新生活運動と民俗変化に関する研究

当研究は、政府諸機関の指導の実施と、住民側の受容態度との両面から押さえることの必要な問題である。具体的には、次の1、2のように実施し、その結果、ややもすると因習というマイナスイメージで捉えられがちな各地の長年の伝承を改変しようとする政府関係諸機関の熱心さと、一方、それに対して、政府の熱意にもかかわらず、各地域には簡単には変えられない伝承の根強さの存続するさまを不十分ながらも明らかにすることができた。1.政府諸機関での資料調査(1)農林省の戦後の生活改善指導の実施を把握する上で必要な資料を、農水省図書館および農水省生活改善研修館等に保管されているものの中から発掘することができ、生活改善が単なる衣食住の改善にとどまらず、戦後の農・山・漁家の婦人の労力軽減、健康維持を主目的とし、ひいては農・山・漁家の生活向上に大きな役割を果たそうとするものであったことが明らかになった。(2)財団法人「あしたの日本を創る会」に保管されている昭和30年代の総会記録(新生活運動協会の)や諸資料によって、いわゆる因習打破のために政府が各地域住民をどのように啓蒙指導しようとしていたかを実証することができた。これらの資料は、従来、研究者間には未知のものであったと思う。(3)数県の県立図書館や公文書館等の調査から、上記の(1)・(2)の方針や伝達追程や活動運動の推進法を明らかにできた。2.各地域での資料調査数地域でん実態調査によって、政府の生活改善の方針が地域の民俗変化に多大の影響を与えたことが実証できたが、他方また、政府方針の受容と反撥の中に、長年の伝承の論理も見出しえた。今後は、戦前から続く〓〓の動きに関する資料の発掘と、地域の実態調査を深めていきたい。
内リンパ嚢の免疫細胞と内リンパ水腫の病態に関する形態学的研究

本年度の研究実施計画は、平成16年度からの継続課題である内リンパ嚢への免疫担当細胞の遊走・集積に関わる物質の免疫組織化学的検討、および免疫担当細胞の非活性化による内耳形態の組織学的変化を検討することであった。本年度に実施した実験では、正常モルモットを生体還流固定して両側頭骨を採取し、パラフィン切片を作製した。白血球の接着分子であり、内リンパ嚢における免疫担当細胞のmigrationに関わると予想されるICAM-1およびVCAM-1に対する1次抗体を用いてビオチン増感ABC法による免疫染色を行い、抗体による染色性とその局在を光学顕微鏡下に観察した。その結果、内リンパ嚢上皮あるいは上皮下の毛細血管内皮細胞において抗ICAM-1抗体および抗VCAM-1抗体による明らかな染色性は認められなかった。また、前庭、半規管や蝸牛においても染色性は認められなかった。今後、白血球が内リンパ嚢へ遊走するメカニズムの解明を行なうためには、正常動物だけでなく、LPS鼓室内投与による中耳炎モデルなどを用いて同様の観察を行う必要がある。また、内耳恒常性の維持に重要な役割を果たすと考えられている内リンパ嚢内マクロファージを実験的に非活性化する試みとして、マクロファージ非活性化因子(MDF)をモルモットに腹腔内投与実験を開始した。これによる内耳の形態、特に内リンパ水腫形成の有無の観察は現時点では進行中であり、未だ結果が得られていない。本年度の研究実施計画は、内リンパ水腫の形成過程に関わっている可能性がある内リンパ嚢内腔の浮遊細胞、すなわちマクロファージやリンパ球様細胞の同定、およびそれらの免疫担当細胞のmigrationに関わる物質の発現を観察することであった。本年度に実施した実験では、モルモットを生体還流固定して両側頭骨を採取し、パラフィン切片を作製した。単核食細胞の組織中への遊走を促すケモカインの一種で、内リンパ嚢における免疫担当細胞のmigrationに関わると予想されるMCP-1に対する1次抗体を用いてビオチン増感ABC法による免疫染色を行い、抗体による染色性とその局在を光学顕微鏡下に観察した。その結果、内リンパ嚢上皮細胞において抗MCP-1抗体による明らかな染色性が認められた。内リンパ嚢上皮下の毛細血管には染色性が認められなかった。また、前庭、半規管の感覚上皮や蝸牛にも染色性は認められなかった。内耳では内リンパ嚢のみに発現が限局していることから、このケモカインが内リンパ嚢に特有の機能に関与している可能性が考えられた。正常内リンパ嚢におけるMCP-1発現は、内リンパ嚢上皮からの単核食細胞系の走化性を促すシグナルが、定常状態であってもこれらの細胞を常に内リンパ嚢内に動員し、内耳恒常性の維持に寄与していることを示唆している。それらの免疫担当細胞を内リンパ嚢へより多く誘導するために、外リンパ中へのショ糖による浸透圧刺激モデルを用いて、同様の観察を行う実験も現在進行中である。
生物発光現象を司る短寿命励起分子の発光機能発現に関する研究

発光クラゲの生体内では、タンパク質-酸素-発光基質複合体により生成された励起エネルギーを緑色蛍光タンパク質に移動させ緑色発光を行なう。この際には、タンパク質-酸素-発光基質複合体より高効率的に一重項励起分子が生成され、効率的にエネルギー移動が行なわれている。この発光機構は、分析技術の開発を指向した人工発光システムの構築に応用できる。また、エネルギー移動効率とこのコンプレックス分子の存在状態との関係は明確でない。本研究では、エネルギー移動を用いた発光色の人為調節および短寿命分子によるエネルギー移動と分子状態との関係を解明するために、人工発光システムを構築し、その発光に関して検討した。発光タンパク質の発光における発光基質はタンパク質が無い状態での水溶液中では発光を示さない。これは、一重項励起効率および蛍光効率が極めて低いためである。そこで、環状糖鎖シクロデキストリンの3位に発光クラゲの発光基質同族体を結合させ、励起効率を向上されるとともに、これらの向上効果を低減させないように他のエネルギー受容分子である蛍光分子にエネルギー移動を起こさせる複合分子を設計し化学合成した。その結果、励起分子と蛍光分子の結合位置が発光効率に大きく影響を及ぼすことが判明し、これまでに、環状糖鎖を用いず直接励起分子と蛍光分子とを結合させた場合よりも25倍の発光効率を有する発光分子-環状糖分子-蛍光分子複合体の創製に成功した。さらに本化合物は、発光環境に影響されにくいものであり、今後、学術および産業において大いに貢献できるとものと示唆された。また、励起一重項分子とエネルギー受容分子との距離が長くなるように設計された励起分子-環状糖分子-蛍光分子複合体では、エネルギー移動はほとんど起こらず、約10Åの距離の差が、エネルギー移動効率に大きな影響を及ぽしていることが示された。発光基質分子2-methyl-6-(4-methoxyphenyl)imidazo[1,2-α]pyrazin-3(7H)-oneのピラジン環と2-フェニル環との二面角を人為的に調節し、二面角が発光効率に及ぼす効果を検討した(Table1参照)。その結果、二面角の増加とともに中性分子種を発光種とする水溶液中での発光効率が顕著に減少し、特に、蛍光効率の著しい減少が発光効率の減少を支配することが明かとなった。一重項励起効率に関しては、二面角に影響されず、5位へのアルキル基の導入により無置換のものよりも一重項励起効率が増加される結果となった。一方、同様な発光基質をDMF中で発光させた場合には、アニオン分子種が発光種となるが、上記二面角の発光効率に及ぼす影響は少なく、また、一重項励起効率・蛍光効率におよぼす影響も大きく無いことが判明した。発光分子種が中性種であるのかアニオン種であるのかにより二面角の影響が顕著に異なるのは、その蛍光効率に大きな差異があるためであるが、発光タンパク質の場合、発光種はアニオン種であるので、タンパク室内部でのcoelenterazineのピラジン環と2-フェニル環との二面角は、数倍の発光効率に影響を与えるものの、顕著な影響を与えるものではないことが明かとなった。
クモ毒素の化学合成とそれらの生物活性発現機構に関する研究

ジョロウグモの毒腺から単離されたネフィラトキシン類(NPTXs)は,アミノ酸とポリアミンから成る全く新しい型のペプチド様神経毒であり、グルタミン酸による神経筋興奮伝達を強力かつ特異的に遮断する事から、神経生理学の分野において極めて重要視されている化合物群である。しかし、これらのクモ毒素は天然からは極微量しか得られないため、化学合成による供給が望まれている。本研究は、これらネフィラトキシン類の全合成を行うと共に、化学合成によるクモ毒素の供給ルートを拓き、合わせてより遮断生活の強い化合物の創製を目指して遂行されたものである。平成7年度は研究計画に従い、インドール核を有する系列の毒素で唯一残されていたNPTX-7の最初の全合成を達成すると共に、その化学合成ルートを確立することができた。なお、NPTX-7はこれまで見出されているクモ毒素の中でも酸性アミノ酸(アスパラギン酸)を構成要素に唯一の毒素であり、またポリアミンとしてプトレアニンが2分子縮合したビスプトレアニンを含むなど、極めてユニークな構造を有している。これらの成果は,Tetrahedron Letters,1995,pp.5231-5234に発表すると共に日本薬学会114年会において口頭発表された。一方、インドールの代わりにキヌレニン酸を組み込んだ類縁体の合成も合わせて行い、NPTX-7および合成品の生物活性試験を行ったが、キヌレニン酸を組み込んだ類縁体には強い活性は認められなかった。現在、他のクモ毒素の合成研究を行っている。
両側体肢同時動作時に見られる機能低下現象に及ぼすトレーニング効果の生理学的機構

上肢あるいは下肢において両側同時に動作を行った場合、一側単独の場合と比較して両側性機能低下が観察される。これに関与していると考えられている主なメカニズムは、注意の分散、相反性抑制、大脳半球間抑制の3つである。これまで、筋力発揮時にみられる両側性機能低下と反応時間に見られるそれを同一の動作様式を用いて調べた研究は見当たらない。そこで、等尺性示指外転筋力をすばやく発揮する動作様式を用いて、脳波を解析することによって両側性機能低下のメカニズムを検討することにした。両側同時、一側左、一側右の3条件について、健常男性7名の等尺性最大随意筋力発揮反応時間課題中に、国際10-20電極配置法による脳波と左右の手の第一背側骨間筋から筋電図(EMG)を導出し、筋力とともに記録した。脳波は課題別に加算平均し、CNV(Contingent Negative Variation)の振幅を計測した。課題と手の2要因の分散分析の結果、7名中4名のEMG-RTに有意な両側性機能低下が見られたが、筋力には一貫した傾向が認められなかった。反応刺激提示時点における運動皮質に相当する部位のCNVの振幅には両側性機能低下の傾向が見られたが、統計的に有意ではなかった。運動準備中の運動皮質の活動低下がEMG-RTの両側性機能低下の原因であるかどうかについては、さらに研究が必要である。本研究では、「トレーニングによる両側性機能低下の特異的修飾」に大脳皮質レベルのメカニズムがどのように関与しているかを明らかにすることを目的としていたが、両側性機能低下に関与していると考えられているメカニズムをCNV等の脳波分析法を用いて検討した研究が少数のため、基礎的データを収集して実験システムを確立することに予想以上の時間を費やし、当初の計画を完全に遂行するに至らなかった。これらについては今後の課題としたい。上肢あるいは下肢において両側同時に動作を行った場合、一側単独の場合と比較して機能低下(bilateral deficit)が観察される。これに関与していると考えられている主なメカニズムは、a)注意の分散、b)相反性抑制、c)大脳半球間抑制の3つであるが、筋力発揮時にみられる両側性機能低下と反応時間に見られるそれとは異なるメカニズムによって制御されている可能性が示唆されており、それぞれのメカニズムを個別に検討する必要がある。上記のメカニズムのうち、大脳皮質レベルのメカニズムであるa)、c)について、反応刺激に対する注意や予期と関連しているCNV(Contingent Negative Variation)の振幅、movement-related cortical potential等の脳波分析法を用いて検討した研究は少なくなく、トレーニングによる変化を調べた研究はまったく見当たらない。そこで、「トレーニングによるbilateral deficitの特異的修飾」に大脳皮質レベルのメカニズムであるa)、c)がどのように関与しているかを脳波を解析することによって検討する。今年度(平成16年度)は、筋力発揮時に見られる両側性機能低下について検討した。体育大学学生を被検者とし、実験の主旨について説明し、実験参加の同意を得てから予備実験を行った。ストレインアンプとロードセルを用いて示指の外転動作による等尺性最大随意筋力を測定する装置を試作し、両側同時、一側左、一側右の3条件について測定を行った。脳波計(日本光電株式会社製、Neurofax EEG-2100)を用い、等尺性最大随意筋力発揮中に左右の手の第一背側骨関節から表面電極により筋電図を導出し、データレコーダ(日本光電株式会社製、PC208Ax)に記録した。現在これらのデータを分析中であり、今後はトレーニング実験に入る予定である。

上肢あるいは下肢において両側同時に動作を行った場合、一側単独の場合と比較して機能低下(bilateral deficit)が観察される。これに関与していると考えられている主なメカニズムは、a)注意の分散、b)相反性抑制、c)大脳半球間抑制の3つであるが、筋力発揮時にみられる両側性機能低下と反応時間に見られるそれは個別に検討され、異なるメカニズムによって制御されている可能性が示唆されてきた。しかし、同一の動作様式を用いて両者を調べた研究はまったく見当たらない。そこで、今年度は等尺性示指外転筋力をすばやく発揮する動作様式を用いて、脳波を解析することによって両側性機能低下のメカニズムを検討した。健常男性7名を被検者とし、実験の趣旨について説明し、実験参加の同意を得てから実験を行った。ストレインアンプとロードセルを用いて、両側同時、一側左、一側右の3条件について、示指外転動作による等尺性最大随意筋力を測定した。脳波計(日本光電株式会社製、Neurofax EEG-2100)を用い、等尺性最大随意筋力発揮反応時間課題中に、国際10-20電極配置法による脳波と左右の手の第一背側骨間筋から表面電極により筋電図(EMG)を導出し記録した。脳波は課題別に加算平均し、CNV(Contingent Negative Variation)の振幅を計測した。課題(一側と両側)と手(右と左)の2要因の分散分析の結果、7名中4名のEMG-RTに有意なbilateral deficitが見られた。しかし、筋力には一貫した傾向が認められなかった。反応刺激提示時点における運動皮質に相当する部位のCNVの振幅にはbilateral deficitの傾向が見られたが、統計的に有意ではなかった。運動準備中の運動皮質の活動低下がEMG-RTのbilateral deficitの原因であるかどうかについては、さらに研究が必要である。これに関与していると考えられている主なメカニズムは、a)注意の分散、b)相反性抑制、c)大脳半球問抑制の3つであるが、筋力発揮時にみられる両側性機能低下と反応時間に見られるそれは個別に検討され、異なるメカニズムによって制御されている可能性が示唆されてきた。そこで、昨年度は等尺性示指外転筋力をすばやく発揮する動作様式を用いて、脳波を解析することによって両側性機能低下のメカニズムを検討した。今年度は、この「すばやく」に加1えて、「強く」、「すばやく、強く」の条件を比較した。健常男性4名を被検者とし、実験の趣旨について説明し、実験参加の同意を得てから実験を行った。ストレインアンプとロードセルを用いて、両側同時、一側左、一側右の3条件について、示指外転動作による等尺性最大随意筋力および反応時間を測定した。
心房性ナトリウム利尿ペプチドの動物体内における分布とその生理作用

1.心房性ナトリウム利尿ペプチド(ANP)の系統発生。脊椎動物各網の動物の心房・心室筋細胞内に分泌顆粒を認め、鳥類以外の動物では、それらがANP免疫活性を示すことを見た。2.魚類のANP。(1)円口類、板鰓類、硬骨魚、計13種の心房・心室抽出物、および血中のANP活性をラジオイムノアッセイで調べたところ、全ての種で、これらにANP活性を認めた。しかし、海産魚と淡水魚の間に活性の差は認められなかった。(2)コイの心房・心室抽出物には、分子量が約12.5KDのものが最も多い。(3)コイの心房抽出物は、ヒトANPと同様、ウズラに対し降圧作用をもつ。この心房抽出物を抗ヒトANP抗体で吸収すると、降圧作用はなくなるので、心房抽出物で見られる降圧作用は、そこに含まれるANP様物質によると考えられる。3.両生類のANP。(1)ヒキガエル、ゼノパスでは、心房筋細胞内に心臓拍動開始と同時にANP免疫活性を示す顆粒が現れる。終生、水中生活をするゼノパスでは、顆粒数は発生に伴って緩やかに増加するが、ヒキガエルでは変態開始期より顆粒数が急激に増加する。(2)ヒキガエルの発生初期に甲状腺または下垂体原基を除去しても、ANP免疫活性は、正常個体と同時期に検出される。しかし、正常個体の心室では、活性はその後、次第に減少するが、手術個体では減少しない。(3)繁殖期にあるヒキガエルでは、非繁殖期にある個体に比べ、心臓(特に心房)の筋細胞の核が著しく大きく、心房、心室、血中のANP免疫活性が高い。ANPが繁殖期の生殖腺発達に関与しているのか、あるいは一時的な水中生活における水・電解質の代謝に関与しているのか、今後に残された問題である。2.魚類のANP。3.両生類のANP。1.魚類の心房性ナトリウム利尿ペプチド様物質(以下、ANP)について、(1)円口類、板鰓類、硬骨魚を含む魚類13種の心臓を抗ヒトANP抗体を用いた免疫組織化学法で調べたところ、アイナメとシビレエイ以外は全て陽性反応示した。ラジオイムノアッセイ(RIA)では、上記2種を含む全ての種の心臓抽出物と血液にANPが検出され、その含量にはかなりの種差が認められた。(2)コイの心房・心室抽出物をほゲル濾過とTIAで分析し、分子量が哺乳類のα-、β-、σ-ANPに相当する3種のANPが存在すること、特にσ型(ブレホルモン)が多いことを明らかにした。(3)ANPは心筋細胞中の分泌顆粒に存在する。(免疫細胞化学法)。(4)淡水適用のウナギを人工海水に移し、心房・心室における経時的形態変化を免疫組織化学法および免疫細胞化学法などで調べた。移行後1日では心房筋細胞中のANPは減少、7日後ではゴルジ体が著しく発達した。心室筋細胞では移行後1日のものにゴルジ体の発達がみられた。心房筋細胞の各分泌顆粒のANP免疫活性は対照群に比べ、1日後では低く、7日後には高くなる。以上の結果は、ウナギにおけるANPの合成・放出は環境塩濃度の変化に対応して変化することを示唆する。ー2.ヒキガエルのANPについて。(1)幼生の心房・心室筋細胞には外鰓期から分泌果粒が現れる。