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論文

Analysis of trace elements in erythrocytes obtained from dialysis patients using in-air micro PIXE

菊地 弘記*; 長嶺 竹明*; 時田 佳治*; 佐藤 隆博; 神谷 富裕

JAEA-Review 2011-043, JAEA Takasaki Annual Report 2010, P. 88, 2012/01

Erythrocyte is a specimen which is easy to use for the analysis of the trace elements in internal organs of living subjects and appropriate material to investigate the distributions of those elements. In this research, the trace elements of erythrocyte in hemo-dialysis patients were analyzed by in-air micro-PIXE, and the pathogenesis of the anemia in these patients were elucidated. The form of a normal erythrocyte shows a dent at the center of erythrocyte. A large number of erythrocytes in hemo-dialysis patient's bloods did not show a dent at the center of erythrocyte. The change of the erythrocyte form was also observed in patients with hereditary spherocytosis. Iron distribution was similar between the hemo-dialysis patients and healthy controls. Other elements did not show clear difference of distribution between the hemo-dialysis patients and healthy controls.

論文

大気マイクロPIXEによるアスベスト肺中のアスベストとFas及びCD163発現の共局在の分析

土橋 邦生*; 清水 泰生*; 松崎 晋一*; 長嶺 竹明*; 佐藤 隆博; 大久保 猛; 横山 彰人; 石井 保行; 神谷 富裕; 荒川 和夫*; et al.

JAEA-Review 2011-043, JAEA Takasaki Annual Report 2010, P. 87, 2012/01

In-air microparticle-induced X-ray emission (in-air micro-PIXE) analysis is based on irradiation of specimens with a proton ion microbeam, and has been modified for biological application. Two-dimensional analysis and quantitative analysis using the system confirmed that asbestos induced apoptosis by upregulating Fas expression and also revealed the accumulation of CD163-expressing macrophages in the lungs of patients with asbestosis. By quantitative comparison of the area of Fas or CD163 expression and the Fas- or CD163-negative area in asbestos lung tissue, the harmful levels which caused the expression of Fas or CD163 could be estimated on Silica, Ferrous iron, and Magnesium deposition. These results indicate that the system could be very useful for investigating the pathogenesis of inhaled asbestos-induced immune reactions and for determining harmful levels of asbestos.

論文

Analysis on the Co-localization of asbestos bodies and Fas or CD163 expression in asbestos lung tissue by in-air micro-PIXE

松崎 晋一*; 清水 泰生*; 土橋 邦生*; 長嶺 竹明*; 佐藤 隆博; 大久保 猛; 横山 彰人; 石井 保行; 神谷 富裕; 荒川 和夫*; et al.

International Journal of Immunopathology and Pharmacology, 23(1), p.1 - 11, 2010/01

In-air micro-particle induced X-ray emission (in-air micro-PIXE) analysis is based on irradiation of specimens with a proton ion microbeam, and has been utilized for biological application. Two-dimensional analysis and quantitative analysis using the system confirmed that asbestos induced apoptosis byupregulating Fas expression and also revealed the accumulation of CD163-expressing macrophages in the lungs of patients with asbestosis. By quantitative comparison of the area of Fas or CD163 expression and the Fas- or CD163-negative area in asbestos lung tissue, the harmful levels which caused the expression of Fas or CD163 could be estimated on Si, Fe, and Mg (the components of asbestos) deposition. These results indicate that the system could be useful for investigating the pathogenesis of inhaled particle-induced immune reactions and for determining harmful levels of exogenous agents.

論文

Intracellular changes of metal elements by fucoidan extracted from brown seaweed; ${it Cladosiphon okamuranus}$

長嶺 竹明*; 高田 久嗣*; 草壁 孝彦*; 中里 享美*; 酒井 卓郎; 及川 将一*; 神谷 富裕; 荒川 和夫; 伊波 匡彦*

Biological Trace Element Research, 124(1), p.60 - 69, 2008/07

 被引用回数:2 パーセンタイル:92.01(Biochemistry & Molecular Biology)

本研究は、オキナワモズクから抽出したフコイダンの投与による金属元素の細胞内変化を調べるために行った。TRL1215細胞(ラット正常肝細胞)にフコイダン0, 0.1及び1.0mg/mLを加えて処理し、細胞内元素分布を大気マイクロPIXE法で測定した。フコイダンを投与した細胞にはAl, Mg, Fe及びZnが集積されることを見いだすとともに、Br(BrdU)が細胞核に局在して集積し、Brの分布とAlの分布が空間的によく一致していることを見いだした。この結果は、フコイダンに結合しているAlが核内に移動していることを示唆するものである。

論文

Subcellular changes of essential metal shown by in-air micro-PIXE in oral cadmium-exposed mice

中里 享美*; 長嶺 竹明*; 鈴木 慶二*; 草壁 孝彦*; Moon, H. D.*; 及川 将一*; 酒井 卓郎; 荒川 和夫

Biometals, 21(1), p.83 - 91, 2008/02

 被引用回数:14 パーセンタイル:65.75(Biochemistry & Molecular Biology)

Cd毒性に対する必須金属の役割を明らかにするために、1.5年から2年間で100mg/LのCdを経口投与した4匹のマウスを用い、メタロチオネインによる評価と大気マイクロPIXE法による必須金属元素の細胞内分布の測定を行った。その結果、Cdを曝露したマウスの肝臓と腎臓には亜鉛が著しく集積していることが見いだされた。1.5年間Cdを曝露したマウスの元素分布では大部分のCdが亜鉛と結合しており、亜鉛は経口投与されたCd毒に対する保護に寄与していることが示唆された。

論文

Interferon$$beta$$-induced changes in metallothionein expression and subcellular distribution of zinc in HepG2 cells

長嶺 竹明*; 草壁 孝彦*; 高田 久嗣*; 中里 享美*; 酒井 卓郎; 及川 将一*; 佐藤 隆博; 荒川 和夫

Cytokine, 34(5-6), p.312 - 319, 2006/06

 被引用回数:8 パーセンタイル:80.48(Biochemistry & Molecular Biology)

インターフェロンは抗ウイルス,抗腫瘍,免疫調節など多岐にわたる生理活性を有するが、その機序は未だ明らかになっていない。そこで、マイクロPIXEを利用して、インターフェロンの生理活性について亜鉛代謝の面から検討を行った。その結果、インターフェロンはS期の細胞核内へ亜鉛の移送を促進させることが確認された。このことから、細胞内でメタロチオネインと結合した亜鉛は、S期の核内へ移行し、遺伝子発現と関連していることを明らかにした。

論文

Research of disease onset mechanism by determining the distribution of intracellular trace elements using an in-air micro-PIXE analyzer system

中野 隆史*; 荒川 和夫; 桜井 英幸*; 長谷川 正俊*; 湯浅 和久*; 斎藤 悦子*; 高木 均*; 長嶺 竹明*; 草壁 孝彦*; 高田 久嗣*; et al.

International Journal of PIXE, 16(1-2), p.69 - 76, 2006/00

高度な加速器及びイオンビーム技術を利用して放射線腫瘍学,核薬学の新しい医学の科学の一分野を創出する新しい研究プログラムが開始され、その中の重要なテーマの一つである大気マイクロPIXE分析システムでは、マイクロビーム走査の範囲で厚みに変動のあるサンプルの元素マッピングの精度を向上するための高度化を行った。他方、本プログラムでは、癌に関する重要な生物医学課題にアプローチするため、本システムを使用して病気の発展に伴う微量元素の細胞内挙動を調べた。この論文では、このプログラムについて概説し、システム高度化の内容、及び課題に関する予備的な研究結果を示す。

口頭

大気マイクロPIXE法を用いたカドミウムの精巣障害における重金属元素分布の解析

草壁 孝彦*; 中里 享美*; 高田 久嗣*; 久永 悦子*; Moon, H. D.*; 中島 克行*; 鈴木 慶二*; 及川 将一*; 佐藤 隆博; 荒川 和夫; et al.

no journal, , 

大気マイクロPIXEを用いて、カドミウムの精巣障害について検討した。ラットにカドミウムを投与した精巣(精細管,間質)において、カドミウムと鉄の分布が確認された。さらに、精巣の単離細胞培養を行い、カドミウムを投与した後に細胞内の金属元素分布を測定した。その結果、細胞質内へのカドミウムの取り込みと細胞質における亜鉛の減少と鉄の増加が確認された。これまでのカドミウムが血液精巣関門を崩壊させている病理学的な知見と本実験結果から、カドミウムにより血液関門の崩壊が生じ、その結果精巣細胞内に流入した鉄が精巣組織障害の増強に関与していることを示唆する有力な証拠が得られた。

口頭

HCV Repliconにおける亜鉛動態

滝澤 大地*; 高木 均*; 蒔田 千香子*; 中島 有香*; 斎藤 悦子*; 大山 達也*; 市川 武*; 柿崎 暁*; 佐藤 賢*; 森 昌朋*; et al.

no journal, , 

C型肝炎は、日本における肝臓病死の最大の原因であり、その排除は肝硬変や肝癌の予防となることから、インターフェロン(IFN)や各種抗ウイルス薬による治療効果を高めることが急務である。これまでに、微量金属の亜鉛がC型肝炎ウイルス(HCV)に対して一定の抗ウイルス効果を有することを報告した。しかし、亜鉛のHCVに対する作用は十分解明されていない。そこで、そのメカニズムを明らかにするために、今回、in vitro HCV産生細胞(HCV replicon)でmicro-PIXE及びその他の定量系を用いてHCVと亜鉛とのかかわりを調べた。その結果、HCV存在下で細胞内の亜鉛濃度の増加を認めた。亜鉛はメタロチオネイン結合した状態で存在しており、亜鉛と同時にメタロチオネインの濃度にも増加を認めた。

口頭

フコイダンによる細胞内金属元素の変動

高田 久嗣*; 草壁 孝彦*; 中里 享美*; 及川 将一*; 佐藤 隆博; 神谷 富裕; 荒川 和夫; 長嶺 竹明*

no journal, , 

渇藻類に含まれる多糖類であるフコイダンは、金属イオンを選択的に吸収することから、結合金属によって生理活性も影響されることが示唆されていたが、フコイダンが微量元素に及ぼす影響については、これまで明らかでなかった。そこで、ラット正常肝細胞にフコイダン投与したときの金属元素の変動を検討し、肝細胞へAl, Zn, Mg, Feが集積されること、及びフコイダンと結合しているAlが細胞核内へ移動していることを初めて明らかにした。

口頭

In-air micro-PIXEを用いた肺組織における吸入アスベストと金属の解析

清水 泰生*; 土橋 邦生*; 草壁 孝彦*; 長嶺 竹明*; 及川 将一*; 佐藤 隆博; 芳賀 潤二*; 大久保 猛; 石井 保行; 神谷 富裕; et al.

no journal, , 

大気マイクロPIXEにより、アスベストや金属吸入によって引き起こされた肺癌や肺線維症の組織中のアスベストやさまざまな吸引金属の分布と種類を調べた。その結果、Si, Mg, Feを主体としたアスベスト小体の肺組織中の2次元分布の測定に成功し、細胞浸潤とその炎症部位を肺細胞組織中で2次元的に明らかにすることができた。また、アスベスト肺と診断された患者の中にはアスベスト以外にTi, Niなどを吸入していることを明らかにした。

口頭

特発性間質性肺炎肺組織における吸入粉塵のFas蛋白質発現に与える影響の検討

清水 泰生*; 松崎 晋一*; 佐藤 隆博; 神谷 富裕; 大久保 猛; 石井 保行; 荒川 和夫*; 長嶺 竹明*; 土橋 邦生*

no journal, , 

特発性間質性肺炎は原因不明の肺線維症であるが、粉塵吸入は病気の発症や進展にかかわると考えられている。大気マイクロPIXEを用いて特発性間質性肺炎組織における粉塵の分布を測定し、Fas蛋白の発現との関連を調べたところ、症状の進展に粉塵吸入が関与している可能性があることが示唆された。

口頭

大気micro-PIXEを用いた透析患者の赤血球元素分析

菊地 弘記*; 時田 佳治*; 長嶺 竹明*; 佐藤 隆博; 神谷 富裕

no journal, , 

本研究では、透析による貧血の病態解明を目的として、透析患者の赤血球中の微量元素を大気micro-PIXEを用いて分析した。その結果、透析患者と健常人のX線スペクトルに違いは見られなかったが、透析患者の赤血球は中心が窪んでいないものが多く、透析患者の赤血球の形態的変化が明らかとなった。

口頭

大気マイクロPIXEを用いた肝臓病患者の貧血の解析

長嶺 竹明*; 阿久津 泰斗*; 佐藤 隆博; 江夏 昌志; 神谷 富裕

no journal, , 

赤血球はさまざまな微量元素を含み、病態により微量元素も変動する。赤血球の採取は侵襲性が少ない手法であり、疾患の診断や予防に赤血球の元素分析法を導入することは有意義である。われわれは空間分解能に優れ、細胞内微量元素の分布を網羅的に解析可能な大気マイクロPIXE法で、C型慢性肝患者の赤血球の元素分析を行い、C型慢性肝炎の病態や治療との関連を検討したところ、治療法の違いによる元素の変動を明らかになった。本研究の成果は、Peg-IFN+RBV併用療法の副反応である溶血性貧血の病態の解明に寄与すると考えられる。

口頭

特発性間質性肺炎患者気管支鏡採取組織での、大気microPIXEによる肺内微粒子の元素解析と発症との関与

土橋 邦生*; 清水 泰生*; 松崎 晋一*; 石塚 全*; 森 昌朋*; 佐藤 隆博; 江夏 昌志; 横山 彰人; 大久保 猛; 石井 保行; et al.

no journal, , 

特発性間質性肺炎の発症の原因を解明するため、患者から気管支鏡により採取した微量組織をmicro-PIXEを用いて測定することにより、粉塵吸入の関与を検討した。自動車駐車場の管理人では、Siに一致して、Fe, Mg, Al, Ti, Co, Cr, V, Caなど多種類の金属が検出され、これらはいずれもディーゼル排気中や高速道路沿いの住民などに多く検出される金属であった。本患者では、職場での粉塵吸入と考えられ、これらの金属が線維化の発症に関与している可能性が示された。このように、micro-PIXEを使用すれば、気管支鏡のような微量検体から、患者の粉塵吸入の有無が推定でき、今まで原因不明とされていた患者の中に、職業性粉塵吸入が原因の患者を判別できる可能性が開かれた。

口頭

大気マイクロPIXEによる貧血の病態解明-C型慢性肝炎患者のインターフェロン治療における検討-

阿久津 泰斗*; 富岡 智*; 長嶺 竹明*; 佐藤 隆博; 江夏 昌志; 神谷 富裕

no journal, , 

ペグインターフェロンとリバビリンとの2剤併用療法は、難治性C型慢性肝炎に対する標準的な治療法として用いられてきたが、その治癒率は40$$sim$$50%程度であり、貧血などの副作用がある。一方、インターフェロン、リバビリン、プロテアーゼ阻害剤の3剤併用療法では、治癒率が70%以上になるものと期待されているが、貧血などの副作用も、より高頻度に起こり重症化する。本研究では、インターフェロン治療によって貧血を発症した患者の赤血球内の微量元素分布を、大気マイクロPIXE(particle induced X-ray emission)分析システムを用いて観察した。その結果、インターフェロン+リバビリン治療を受けた患者の赤血球内の鉄(Fe)の分布は、細胞の辺縁へ分布する傾向を示し、インターフェロン+リバビリン+プロテアーゼ阻害剤の3剤併用では、その傾向が顕著となることがわかった。このように、C型慢性肝炎患者の赤血球に対してマイクロPIXE分析技術を用いることにより、投与した薬剤の違いで赤血球中で酸素と結合する重要な元素である鉄の特徴的な分布を検出できたことから、今後これを応用して 薬剤投与の副作用として発症する貧血の病態解明が進むと期待される。

口頭

マイクロPIXEによる赤血球元素分析の臨床応用

富岡 智*; 長嶺 竹明*; 佐藤 隆博; 江夏 昌志; 神谷 富裕

no journal, , 

C型慢性肝炎は、C型肝炎ウィルスの持続感染により肝臓の炎症と線維化をきたす疾患である。ペグ型インターフェロン(Peg-IFNリ)とリバビリン(RBV)の2剤併用療法による治癒率は40$$sim$$50%程度であり、プロテアーゼ阻害剤(PI)を加えた3剤併用療法では70%以上になることが知られている。一方で、貧血などの副作用も頻発しており、3剤併用療法では重症例もみられるなど、治療効果を左右する要因となっている。本研究では、このようなインターフェロン治療による副作用である貧血の病態解明のために、2剤併用及び3剤併用時の赤血球内微量元素量の変動をマイクロPIXE (particle induced X-ray emission)で分析した。その結果、C型肝炎の未治療者では、健常者と比較して、カルシウム,鉄,銅が増加し、亜鉛は減少が認められた。また、2剤併用療法では、未治療者と比較して、カルシウムは減少し、亜鉛は増加した。さらに、3剤併用療法では、未治療者と比較して、カルシウム、亜鉛共に増加傾向が見られた。以上から、3剤併用療法では2剤併用療法とは異なる赤血球内元素分布変動が認められ、両治療法における貧血の病態が異なる可能性が示唆された。

口頭

Analysis of erythrocyte elements in chronic hepatitis C patients treated with interferon and ribavirin by in-air microPIXE

長嶺 竹明*; 富岡 智*; 佐藤 隆博; 江夏 昌志; 神谷 富裕

no journal, , 

Chronic hepatitis C (CHC) patients treated with pegulated-interferon, ribavirin (Peg-IFN+RBV) and teraprevir (Peg-IFN+RBV+TPV) are frequently associated with anemia. This study is aimed at analyzing the elemental changes in erythrocytes to investigate the pathogenesis of anemia caused by combination of Peg-IFN and anti-viral drugs. Thirteen CHC patients (3 cases without IFN therapy, 7 cases treated with Peg-IFN+RBV, 3 cases treated with Peg-IFN+RBV+TPV) and 4 healthy controls were enrolled in this study. Whole blood was collected via peripheral vein, and prepared for PIXE analysis. Elemental distribution and elemental levels in erythrocytes were analyzed by in-air microPIXE at JAEA-Takasaki. The elemental distributions in erythrocytes were changed in CHC patients by receiving Peg-IFN+RBV. In addition, erythrocytes elements were altered by Peg-IFN+RBV+TPV, suggesting that the pathogenesis of anemia was different between Peg-IFN+RVB therapy and Peg-IFN+RBV+TPV therapy.

口頭

大気micro-PIXE法を用いた骨髄異形成症候群(MDS)における赤血球内微量元素の測定

笠松 哲光*; 長嶋 友海*; 永井 清絵*; 長嶺 竹明*; 村上 博和*; 江夏 昌志; 山田 尚人; 喜多村 茜; 佐藤 隆博; 横山 彰人; et al.

no journal, , 

血液の難治性悪性疾患である骨髄異形成症候群(MDS)では、骨髄が過形成であるにもかかわらず鉄の利用率が低下し著しい貧血を来たすことがある。しかし、貧血の原因として知られている鉄,銅,亜鉛などの様々な微量元素のMDS赤血球における分布や動態は不明である。本研究では、MDSの病態とMDS赤血球における微量元素分布との関連を調べることを目的とした。最初に、健常人とMDS患者から採取した血液を等量の生理食塩水にて洗浄後、1400rpmで5分間遠心し上清を除去した。次に、0.5$$mu$$m厚のポリカーボネート膜上に滴下後凍結乾燥し、大気micro-PIXE(particle induced X-ray emission)分析を行った。その結果、健常者赤血球とMDS赤血球で鉄と亜鉛の濃度には差がなかったが、MDS赤血球で銅及びマンガンの濃度が有意に低値を示すとともにカルシウム濃度に高い傾向が見られた。また、鉄は健常者赤血球ではドーナツ状に分布している一方、MDS赤血球では全体に均一に分布していた。このように、MDS赤血球の微量元素の分布及び濃度が健常者赤血球とは有意に異なることを明らかにし、これらの異常が、MDS患者の貧血の要因となる可能性を示唆した。

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