脳神経外科における破裂脳動脈瘤に対する手術は、低血圧麻酔でおこなわれるのが一般的である。しかし通常の低血圧麻酔では、後頭蓋窩巨大脳動脈瘤等に対する直達術における術中破裂による出血の制御は、実際には困難である。これに対し一部の施設では、全身低体温、心停止下に手術を行っているが、人口心肺装置が必要とされ、これによる高度のヘパリン化、そして心停止による合併症が問題とされている。そこで、脳血流を遮断し、低温乳酸リンゲル液で脳血管内を灌流し、低血圧、低体温下で脳を保護する方法につき犬を用い実験的研究を行い、これを発表した。この方法によれば、平均5分以内に脳温を28℃まで低下させ、これを60分間維持する一方、体温は平均34℃以上を保つことが可能で、心拍は、維持される上、大量のヘパリン化も不必要であった。また、実験後の犬は神経学的異常を来すことはなかった。しかし、膠質浸透圧の極めて低い乳酸リンゲル液による灌流では脳に何らかの障害を来すことも考えられ、更に安全な灌流液を模索するため今回実験を行った。実験用ビ-グル犬を10匹用い、灌流方法は頚部脳血管遮断後、その内の一本より灌流液を注入することとし、灌流時間は120分、灌流液温度は5℃に設定した。5匹に対しては前回同様乳酸リンゲル液を灌流し、残りに対しては膠質浸透圧を血液と同じくすめためヒトアルブミンを添加した乳酸リンゲル液を作成し灌流した。灌流終了後血液で脳を復温し、6時間後に脳を摘出し病理学的検索を行った。海馬や前頭葉脳皮質、小脳皮質のHE染色を行ったが、前者と後者には有意と考えられる病理的差異は認められなかった。しかし脳浮腫に関しては両者に何らかの有意差があってしかるべきと考えられ、今後は、脳虚血に対しする影響を微小透析法等を用いて脳代謝産物を直接測定することで評価したり、比重法による脳浮腫の定量化を追加し、安全な灌流液を作成していく予定である。
肺癌などの手術前にSPECTにより、肺内の部分的な換気、血流分布に関する部分的な情報を得ることは術後の残存肺機能の予測に重要である。また、手術不能肺癌で放射線治療、化学療法の治療計画に際し換気、血流不均等分布の病態の把握は対策を考える上で重要である。平成4年度は、主に安静時に前後対向同時2方向収集により検討し、平成5年度はSPECT収集にて検討し、方法論として比較した。運動負荷はトレッドミルを用いた。対象疾患は、肺癌、肺塞栓症、COPDなどであるが、運動負荷は正常、肺結核症、COPDであった。測定方法はシンチカメラにより、1門収集、対向2門収集、或いは3検出器型SPECT装置で4度ステップ、1方向30秒で90方向から冠状断における画像構成を行った。V/Q比ヒストグラムは左右肺それぞれの頻度分布を表した。このパターンは正常近似型、死腔様効果型、シャント型、混合型に分類できた。V/Qの正常域を0.67から1.50として、この範囲から外れた死腔様効果とシャント様効果領域の全体のカウント数に占める割合を算出した。40症例の前後対向2門同時収集によるデータをAaDO_2と比較すると、前面像ではr=0.684(P<0.05)、後面像ではr=0.654(P<0.05)となり、前後重ね合わせ像ではr=0.696(P<0.05)であった。一方、諸種肺疾患15例において、SPECT(冠状断)と前後対向2方向同時収集の両者施行した。それぞれのヒストグラムから算出したV/Qの両者の相関係数は0.888(P<0.001)と、良好な相関となった。前後対向2方向収集はSPECTに比し、大幅な検査時間の短縮が可能で、優れたV/Q比分布定量検査法と思われる。運動負荷を行った正常者では負荷の程度によって、V/Qの正常域が増加したが、COPDでは負荷によって異常域V/Qが増大した。運動負荷を行った肺結核症13例では、負荷直後と回復期でV/Q比分布に大きな差異を認めなかった。
1 0 0 0 拡張型心筋症における慢性心筋炎の成因論的意義に関する研究
1.研究成果:末期的拡大不全心に対する治療として左室部分切除術が開始された。心臓移植の機会の少ない我が国の現状に於いて本手術に対する期待は大きい。現在の課題は手術適応基準と予後の検討である。本研究では左室部分切除術を施行された拡張型心筋症患者の切除心筋標本を用いて、心筋 in situ での免疫組織細胞化学的、ウイルス学的解析を行った。その結果、一部の拡張型心筋症の心筋において活動性炎症とエンテロウイルス(EV)持続感染が認められ、慢性心筋炎が一部の拡張型心筋症の病因・病態に関与することが明らかにされた。また、サイクルシークエンス法によるEVゲノムの核酸塩基配列の決定により、殆どがコクサッキーB群ウイルスであることが明らかになった。さらに、拡張型心筋症における炎症やEVゲノムの存在は、左室部分切除術に際して術後早期予後不良の因子になる可能性が示唆された。2.今後の展望:我々は拡張型心筋症患者の切除心筋を多数保有している。これを用いてin situ hybridizationによりEVゲノムの心筋内での局在を検討することで、ウイルスによる心筋細胞障害機序を明らかにできる。また現在、左室部分切除術をうけた患者数が増加し、術後の長期成績を明らかにする時期にある。切除心筋の免疫組織化学的、分子生物学的検索を継続し、それらと術後長期予後や臨床諸検査指標とを比較検討することで、左室部分切除術の適応決定に価値ある情報を提供することが期待される。
1 0 0 0 OA 自然免疫による移植片拒絶機構について
マウスアロ臓器移植モデルからマクロファージ(Mφ)抑制実験の正確な結果を得るためには予想以上の時間的を要することが判明したため、有効な結果を得るため、まず細胞レベルの移植モデルで解析を先に行った。C57BL/6マウスにCTL抵抗性の細胞であるMeth A腫瘍細胞(MA)を3×10^6個、腹腔内移植するとアロ腫瘍細胞であるMAは約14日で完全に拒絶される。この急性拒絶に働く腹腔浸潤細胞の細胞傷害活性の中心はアロ活性化Mφ(AIM)であことは以前にも報告した。今回ドナー側にGFP蛍光蛋白のトランスジェニックしたC57BL/6マウス(GFPマウス)を使用し、GFPマウス由来のAIMが標的細胞を噛み切るように傷害する様子を蛍光顕微鏡下に撮影し動画的に連続撮影することに成功した。(GFP-AIMは蛍光を発するため、ドナー側の細胞であることが容易に確認できる。)GFP-AIMにより噛み切られたMA細胞は細胞内容を細胞外に噴出するように破壊され、細胞膜が遺残物のように残ることが判明した。Mφがアロの細胞を噛み切るように傷害することは画期的な発見でこれを明確に裏付けできた。しかし、このAIMの攻撃が、アロに対する攻撃効果であるのか、MAが腫瘍であるから攻撃しているのかを鑑別する必要であることが判明したため、まだ断定的なことが言えない状態である。このため、腫瘍に反応するAIMを除いた後、残ったAIMにおいて現在噛み切り機構ににつき再度観察を繰り返している。並行して、このGFP-AIMは癒着性の高い細胞であることから、(1)癒着性の高い細胞を取り出し、これがターゲットMAを攻撃することにより、変化する様子を蛍光下に各14時間以上連続撮影して、精査中である。またMφの活動を抑制すると考えられるトラニラストを各濃度(3μM~300μM)存在下にAIMの変化を(1)と同様に観察しているが、これに関しても今のところは決定的な効果の検出には至っていない。推測ではトラニラストは活性化された後のAIMに作用するのではなくAIMが活性化段階に作用するものではないかと考え次に調査する予定である。
1 0 0 0 OA アロ活性化マクロファージによるアロ移植細胞拒絶機構の解析
アロ拒絶のeffector細胞は、キラーT細胞(CTL)やNK細胞であるとされてきたが、CTLでは説明がつかない事象も報告されている。我々は、マクロファージ(Mφ)が活性化されeffectorとなることを示してきた。マウス腹腔内にアロ移植したMeth A腫瘍細胞が拒絶される際のEffector細胞の分画がNK1.1陽性よりMφの表面マーカーとされるMac1陽性分画に細胞障害活性が高いことを確認した。また、Meth A細胞に対する抗体をin ivtroで追加するとアロ移植後の腹腔浸潤細胞の細胞障害活性がやや高くなることからもMφがeffector細胞であること示唆する結果を得た。
1 0 0 0 酵素の立体構造に基づくスフィンゴ脂質生合成と分解の制御機構の解明
セリンパルミトイル転移酵素(SPT)はスフィンゴ脂質生合成の初発かつ律速段階の反応を触媒する.SPT活性の変動が細胞内スフィンゴ脂質の種類と総量に直接影響するため,本酵素の活性制御機構の解明は重要である.(1)スフィンゴ脂質含有細菌のSPT遺伝子をクローニングし,大腸菌ないでの大量発現系を構築し,組換え酵素の精製方法を確立した.(2)非反応性の基質誘導体S-2-オキソヘプタデシル-CoA(以下誘導体と略)を合成し,組み換えSPT精製標品を用いて,SPT・L-セリン・アシル-CoA誘導体の三者の反応を詳細に解析した.SPTにL-セリンを加えるとミカエリス複合体を経由して外アルジミン中間体を生じた.SPT-L-セリンニ者複合体に誘導体を添加しても最終生成物である3-ケトジヒドロスフィンゴシンへは変換されなかったが,吸収スペクトルにおいてキノノノイド中間体の新たなピークが観測された.この三者複合体の時間分解スペクトルの速度論的解析の結果,誘導体の結合によってキノノイド中間体の生成・蓄積が誘起され,キノノイド中間体と外アルジミン中間体の平衡状態で反応が停止していることが示された.(3)SPTによるL-セリンCα位の脱プロトン反応の速度(キノノイド中間体生成の反応速度に対応する)をNMRによって解析した.NMR解析はSPT二者複合体におけるL-セリンのCα位の水素-重水素交換は非常に遅いが,誘導体の添加によって100倍加速することを示し,SPTにおけるsubstrate synergismを示した.(4)SPT・L-セリン外アルジミン複合体の立体構造を2.3〓の分解能で決定した.このデータに基づき,SPTの触媒作用における保存されたアミノ酸残基の役割についての議論が可能になった.
【I】.ヒト心筋症心筋炎の研究:11例の拡張型心筋症患者の生検心筋insituではLeu【1^+】のT細胞の浸潤を認める。T細胞サブセットの中、Leu【2a^+】のCytotoxic/suppressonT細胞(Tc/s)は8.7±3.5%,Leu【3^+】のHelper/inducer T細胞(Th/i)は5.5±3.6%であり、T4/T8比は0.7±0.6であった。またT4/T8比は11例中9例で1以下を示した。一方、4例の特発性心筋炎ではLeu【2a^+】,Leu【3^+】のリンパ球浸潤の程度は様々であり、T4/T8比は0.1〜2.5と一定の傾向を示さなかった。症例中にはLeu7のNK細胞の浸潤の多いものもみられた。心筋生検組織像とリンパ球浸潤の程度との対比:拡張型心筋症患者の生検心筋光顕像を筋原線維の疎少化,心筋細胞の錯綜配列核の変化,線維化について0〜4+のスコアで半定量化して、各症例のリンパ球浸潤の程度との相関を求めたが、有意な結果は得られなかった。NYHAの心機能分類と単核細胞浸潤の程度を対比するとNYHAの【III】〜【IV】群は【I】〜【II】群に比して単核細胞浸潤が多い傾向を示した(P<0.1)。【II】.マウスの実験的Coxsackie B3 visus性心筋炎:ウイルス接種第5日より細胞浸潤が出現し、第9日で最も広範囲であった。T細胞は第9日,14日,3カ月,12カ月では各々90±29,113±22,16±3,6±1/0.2【mm^2】,Lyt【1^+】のTh/iは79±23,101±19,14±4,6±2,Lyt【2^+】のTc/sは15±3,12±4,4±1,2±1であった。Lyt1/Lyt2(T4/T8比と相同)は第14日で最も高く、9.1±3.6を示し、概して高値であった。ウイルス性心筋炎ではリンパ球数の上からはTh/i細胞が優位であった。免疫電顕ではLyt【2^+】のリンパ球が心筋細胞の筋鞘に付着し、心筋細胞をin vivoで傷害していると考えられる像が観察された。また、Lyt【1^+】のリンパ球がマクロファージと接合する所見もみられ、helper T細胞の活性化に関係する像と考えられた。以上のごとく、心筋症心筋炎の心筋in situではリンパ球による細胞性免疫機構が極めて重要な役割をはたしていることが明らかとなった。
1 0 0 0 OA 網羅的遺伝子発現解析を用いたバクテリアの増殖再開メカニズムの解明
1 0 0 0 高性能RFHR・2D・PAGEによる一細胞一分子プロテオーム解析
プロテオミクスにおいて現在最もよく普及しているのはO'Farrellが考案した等電点2次元電気泳動法にもとづくIPG法である。しかし最近、このIPG法の深刻な弱点がプロテオミクスの蛋白分離の段階に困難を齎している。一つは塩基性蛋白質の分離が不十分であること、もう一つは蛋白スポットが人為的に分裂することである。こうした弱点が等電点法の本質そのものに由来するため、これを克服するには分離原理のことなる新しい方法が必要であるが、われわれが開発したRFHR 2D PAGEは等電点法を採用せず、等速電気泳動に基づくため、この要請にこたえることが出来る。本研究の目的はRFHR法の分離能をさらに向上させ、極微量の蛋白質の検出・同定を可能にすることと、改良されたRFHR法による大腸菌と真核生物のプロテオーム解析を推進することである。先ずRFHR法の分離能向上について1.水冷方式の装置を考案し、厳密な温度制御を可能にした。その結果、4℃、1次元500V、2次元300Vの泳動では分離能の大幅な向上が見られ、大腸菌全蛋白質に対してIPG法の2倍を超える568の蛋白遺伝子を同定した。これはCBB染色で検出できた700スポットの80%を超える高い同定率である。分画をさらにきめ細かくすれば、極微量の蛋白質の検出・同定を実現できる。2.0次元ゲルを廃止し、蛋白質を1次元ゲルに直接濃縮させるように0次元濃縮過程を改良した。これによって、今後装置の自動化に取り組むことが容易になった。次いで真核生物のプロテオミクスについて1.ラット肝プロテオミクスを進める上で、懸案である蛋白の可溶化を促進するため、2Mチオウレアの導入を試み、難溶性のより大きい蛋白質や膜結合性蛋白質の分離能を向上させた。2.第3年度からヒトcell lineのプロテオミクスへの取り組みを開始した。引き続き取り組んでいく。