多元素同時追跡法による脳内金属SOD酵素の生物無機化学の研究

活性酸素種の一つスーパーオキシドアニオンを分解する酵素,SODをからだの中に多くもつ動物ほど長生きすると考えられている。金属がこの酵素の中心的な役割を果たしている。「原子核をプローブとするマルチトレーサ法および中性子放射化分析法」を用いて,脳内の金属SOD酵素の生物無機化学的研究を展開してきた。初年度平成10年度は,脳内各部位(大脳皮質,線条体,海馬,橋延髄,小脳)における金属の取込率と金属濃度を決定した。平成11年度は年齢を1日齢〜53週齢に拡大し、Zn、Mnの金属のデータを収集した。平成12年度は、1日齢〜6週齢までに特に注目し、マルチトレーサ法および中性子放射化分析さらにマクロオートラジオグラフ法を適用し、脳局所における代謝について知見を得た。1.Mnの短期間の取込が、若年齢(1日〜21日齢)で極めて高い。一方、Mn濃度はこの期極めて低い。この成長期におけるMn要求度は、脳重量の急激な増加、さらにはSOD濃度の増加と関連しているようであった。2.Znにおける傾向は、Mnほどではないが同様であった。これもやはり成長期におけるSOD濃度の増加と考えられる。SODの生物無機化学の寄与としては成果があった。今後、脳内の酵素そのものの単離と機能発現について探求すべきであろう。This study was undertaken in order to acquire better understanding of the biobehavior metal superoxide dismutases by the techniques of multitracer and instrumental neutron activation analysis. The followings were found.1) The radioactive multitracer technique was applied to a study on the uptake behavior of trace elements in normal C57BL/6N mice. Comparative uptake behavior of ^Sc, ^Mn, ^Fe, ^Co, ^Zn, ^Se, ^Rb and ^Zr tracers was examined among 11 organs (brain, cardiac muscle, lung, liver, spleen, pancreas, kidneys, bone, muscle, eyeballs and testes) and blood, and evaluated in terms of the "tissue uptake rate (the radioactivity percentage of injected dose per gram of tissue, %dose/g)". The multitracer technique revealed reliable data demonstrating characteristic uptake of the 8 trace elements, Sc, Mn, Fe, Co, Zn, Se, Rb and Zn by the brain and other organs, as well as the distinctive feature of the accumulation and retention of each element in the brai n. According to these results, it is evident that the metal ions examined in this work are easily transported into the brain, in addition, the high retention of Se, Rb, Mn and Zn in the brain during a fairly long time suggests active involvement of these elements in the brain function.2) Brain regional uptakes for ^Sc, ^Mn, ^Co, ^Zn, ^Se, and ^Rb in mice were examined using multitracer under deficient and excessive states of an essential trace elements, manganese, zinc or selenium. Zn-deficient and excessive states, and Se-deficient and excessive states influence the brain regional uptake behaviors of other trace elements except respective elements. On the other hand, in the mouse brain under Mn-deficient and excessive states, few interrelation between Mn and other elements was found from 0.4ppm to 300.4ppm. Multitracer technique was found to be very useful to screen the element-element interrelation in brain.3) Concentrations and uptake behavior of manganese (Mn), zinc (Zn) and selenium (Se) in mouse brain were studied by means of multitracer technique, neutron activation analysis and autoradiography. Comparative concentrations of Mn, Zn and Se and tracer uptake behavior of ^Mn, ^Zn and ^Se were examined in the brain of 1-, 4-, 8-, 21- and 56-day-old mice, and evaluated in terms of brain concentration (part per million, ppm) and brain uptake rate (the radioactivity percentage of injected dose per gram of brain, %dose/g), respectively. As a result, the brain concentrations of Mn was increasing with growth, although those of Se and Zn were hardly changing. On the other hand, the uptakes of the 3 tracers by the brain of 1-day-old mice were much higher than those of other elder ones. Using radioactive ^Mn as a single tracer, autoradiography was examined to known the Mn uptake regional distribution in the brain of 1-, 8- and 21-day-old mice, and observed higher regional uptake of Mn by the cerebral cortex, hippocampus, thalamus and hypothalamus in the young brain.研究課題/領域番号:10640539, 研究期間(年度):1998-2000出典：「多元素同時追跡法による脳内金属SOD酵素の生物無機化学の研究」研究成果報告書　課題番号10640539(KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）)　　　本文データは著者版報告書より作

新しい励起けい光X線法-RIXE法-に関する基礎および応用研究

金沢大学医療技術短期大学部内部励起線源として放射性同位体を利用する新しいけい光X線分析法-RIXI RE Implant Induced X-ray Emission法-を提案した。本研究期間では、その基礎的および応用検討を行った。なお本研究の基礎検討は昭和61年度科学研究費補助による検討(課題番号61740344)に続くものである。1.内部励起放射線線源として、Ca-57.Ga-67.Se-75.Tc-99m.In-111.I-125.Tl-201に加えてI-123.Xe-133を線源として利用し励起効率の高い元素範囲を決定した。2.本法を分析法として発展させるために、試料体積と励起効率、励起特性X線の試料自身および周辺物質による吸収の特性を検討した。3.本法を生体中の重元素測定に応用するために、線源-対象重元素の組合せの検討を行った。Xe-133対Cd、^I対Cd、^Tc対Pb、^Tl対I、^Ga-Pt、^Tl-Cd、^Xe-Ptについて詳細に検討した。4.3の検討により、最も感度のよい組合せは^Tc-Pb、^Tl-I、^Xe-Cd、^I-Cdとなった。5.それぞれにつき検出限界を試料重量の関係で示した(左図参照)6.^Tcに関しても検討を行った。多量の^Tc購入、温度制御系について、今後発展させる予定である。7.旅費は研究の進行上討論等に有効に利用できた。8.研究成果は欧文2報にて報告の予定である。研究課題/領域番号:63540479, 研究期間(年度):1988出典：研究課題「新しい励起けい光X線法-RIXE法-に関する基礎および応用研究」課題番号63540479（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）） （https://kaken.nii.ac.jp/ja/grant/KAKENHI-PROJECT-63540479/）を加工して作

多元素同時追跡法によるセレンと金属元素の生物無機化学の展開

本研究は,マルチトレーサ法および中性子放射化分析法によって,微量金属元素およびセレンの生体挙動を検討した。次のことが判った。以下にその概要を箇条書きにする。(1)マルチトレーサを「生体微量元素の生理作用の研究」に適用する利点を整理した。それによりこれまで動物実験等で問題になっていた試料差・個体差を克服した。(2)理研と共同開発したマルチトレーサはセレンと他15元素の放射性同位体を含み、特にセレンと他の元素(特に第一遷移金属元素間)に繰り広げられている生体内反応を追跡するのに、適していることが判明した。(3)同じ追跡性を利用して幾つかのセレンディピティが発見できた。幾つかを挙げると、(a)バナジウムの骨集積性が新しく発見され、バナジウムという元素が骨コラーゲンの生成に関わっている可能性を示唆した。(b)低酸素状態におけるルビジウムの細胞への異常集積性が観測され、細胞の活性についての知見を得た。(c)脳への微量元素の移行についての老化の影響があることが、微量元素の研究で判った。(4)酸素は生命にとって必須のもの。老化の問題を「活性酸素の生成」という目で追及する必要がある。この問題に本法が、極めて有効であることが判った。(5)中性子放射化分析法の検討も京都大学原子炉を使って始めた。(6)老齢マウスと若いマウスの局所脳組織の放射化分析を行い,老化に伴い微量のマンガンが減少することが判った。This study was undertaken in order to acquire better understanding of the biobehavior of selenium and other trace metals by the techniques of multitracer and instrumental neutron activation analysis. The followings were found.1). The radioactive multitracer technique, which was established at RIKEN,enables simultaneous tracing of a number of elements in a variety of bio-systems and an accurate comparison of their biobehavior. In this work, the multitracer technique was thus shown to be useful for comparative studies of behavior of trace elements in living bodies.2). We find new facts using the radioactive multitracer technique. (a) V is a bone-seeking element probably playing an role in bone metabolism. (b) Rubidium uptake rates for all soft tissues of mice housed under a 10% O_2 atmosphere were found to be higher than those of the tissues of mice housed under the other three O_2 atmospheres (20%, 80%, and 100%), but no difference was observed for the other elements (Sc, Mn, Fe, Co, Se, etc.) under any of O_2 the atmospheres. (c) Regional cerebral uptake behaviors of Mn, Fe, Zn and Se trace elements were determined in normal C57BL/6N mice, by using a quadruple radioactive tracers. In all regions the uptake rates were found in the following order ; Zn > Mn > Fe >Se.3). Form the technique of instrumental neutron activation analysis for small amount of regional samples. No difference in regional concentration was found in the brain of young and aged mice for the elements, Na, Mg, Cl, K,Rb and Br. On the other hand, significant differences were found for the element, Mn, in all regions of the brain of young and aged mice.研究課題/領域番号:07640742, 研究期間(年度):1995-1997出典：「多元素同時追跡法によるセレンと金属元素の生物無機化学の展開」研究成果報告書　課題番号07640742(KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）)　　　本文データは著者版報告書より作

揮発性ランタノイドおよびアクチノイドβ-ジケトン錯体の蒸気圧測定に関する研究

金沢大学医学部研究課題/領域番号:X00210----374189研究期間(年度):1978出典：「揮発性ランタノイドおよびアクチノイドβ-ジケトン錯体の蒸気圧測定に関する研究」研究成果報告書　課題番号X00210----374189（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）） （https://kaken.nii.ac.jp/ja/grant/KAKENHI-PROJECT-X00210----374189/）を加工して作

新しい励起けい光X線法‐RIXE法‐に関する基礎研究

金沢大学医薬保健研究域保健学系研究課題/領域番号:58740277, 研究期間(年度):1983出典：研究課題「新しい励起けい光X線法‐RIXE法‐に関する基礎研究」課題番号58740277（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）） （https://kaken.nii.ac.jp/ja/grant/KAKENHI-PROJECT-58740277/）を加工して作

多元素同時追跡法による脳局所遷移金属の濃度分布およびその生物無機化学の展開

15元素を越えるラジオアイソトープを一つの溶液に含むラジオアイソトープ(RI)・マルチトレーサー法を開発し,主として動物実験に適用し,第一遷移金属のV, Cr, Mn, Fe, Co, ZnやSeなどの微量金属の生体内動態を同時に知ることができることを明らかにした。さらに先行研究および本研究において,中性子放射化分析法およびICP-MS法を適用して脳内の各部位における数種の元素(とくに第一遷移金属のMn, Fe, Co, Zn)の量が高感度に決定することができることを示してきている。本研究においても一貫として,これら三法がもつ特色-原子核をプローブとして多元素を同時に追跡するという特色-を生かし研究を展開してきた。「マルチトレーサーで脳内の動きを!ICP-MSと放射化分析で脳内の量的な分配を!」を探ってきた。質の違うこれらの追跡データ情報は"脳局所の遷移金属濃度分布およびその生物無機化学"という新たな地平を与えると考える。本研究において次の事実が明らかになった。1.脳内における遷移金属濃度は多くの場合,不均一に分布している。それは金属によって特異的であり,成長過程においても特殊性がある。2.脳内の鉄濃度は,加齢の過程において,特に顕著に局所に集積する。3.パーキンソンモデルラットの実験によると,病態の発生とともに鉄が黒質に集積することが判明し,さらに先んじてマンガンの集積があると考えられる。4.3の結果は,パーキンソン疾病の発生に脳内微量元素が関与している可能性を示すものであり新たな事実である。5.血液脳関門は脳内の微量金属濃度の制御に大いに働いていると考えるのは大きな間違いでないと思われるが,我々はこの血液脳関門を経由しないで脳内に金属元素が侵入する新たな経路を明らかにした。それは鼻腔より嗅覚神経を通る経路である。6.鼻腔より嗅覚神経を通って,アルカリ金属およびタリウムが脳内に容易に入ることを実験的に示し,医学への応用に言及した。This study was undertaken in order to acquire better understanding of the brain regional biobehavior of some transient metals and their bioinorganic chemical studies by the nuclear probe techniques of the multitracer. The followings were found. 1).Mn, Fe, Cu and Zn concentrations were determined in the brain regions of normal Wistar rats using inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS), and their maps were illustrated to compare visually the distribution of the elements at the stage of the growth process. Among new findings about their brain distribution, it is especially worth noting that high concentrations of Mn, Fe and Zn were observed in the substantia nigra compared with those in neighboring regions. 2)Using the above technique, the changes in Mn, Fe, Cu and Zn concentrations were also examined in the brain of a 6-hydroxydopamine (OHDA)-induced rat model of Parkinson\u27s disease. The results indicated that Mn, Fe, Cu and Zn levels were increased in the 6-OHDA-lesioned substantia nigra, amygdala and putamen. A marked increase in Fe level was observed in the substantia nigra of model rats. The increase in manganese level occurred earlier than those in the other elements reaching a plateau in the 6-OHDA brain, especially in the substantia nigra. The patterns in these 4 elements may hold the key to the development of Parkinson\u27s disease. 3)We observed the direct transport of radioactive ^Rb^+ and ^Tl^+ via the olfactory nerve transport following intranasal administration in mice. These results evidently indicated the axonal transport of the via the olfactory nerve pathway, from nasal cavity to the olfactory bulb, and moreover to the olfactory cortex through the synaptic junctions. The olfactory transport of the ^Rb^+ and ^Tl^+ should represent the behavior of K^+ in the olfactory system.研究課題/領域番号:14540512, 研究期間(年度):2002-2004出典：「多元素同時追跡法による脳局所遷移金属の濃度分布およびその生物無機化学の展開」研究成果報告書　課題番号14540512(KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）)　　　本文データは著者版報告書より作

β-ジケトンキレート化学気相成長法を利用した希土類およびアクチノイド化合物合成

本研究は、化合物合成法としてβ-ジケトンキレートガスと反応性ガスとの気相反応を用いる化学気相成長法(CVD Chemical Vapor Deposition Method)を利用して、高純度で良質の結晶性の希土類およびアクチノイド固体化合物を得ようとするものである。本研究を通してCVD法を用いて希土類およびアクチノイド元素の高結晶性酸化物、硫化物および窒化物、フッ化物を合成しようとした。さらに本研究では、新たに2成分の金属を含む化合物を、(1)2種類のジピバロイルメタンキレートを利用、(2)昇華性の含2金属ヘキサフロロアセチルアセトンキレートを利用、によってCVD法で合成しようと試みた。その結果、新しいTlLn(hfa)_4型原料キレートおよびTl(dpm)型原料キレートを開発し,CVD原料として利用できるよう方法を確立した。結果を纏めると(1)酸素と水との反応:Tbを除く希土類Lnの場合は合成された化合物は共に酸化物Ln2O3であったが、Tbでは酸素による酸化物はTb4O7、水による酸化物はTb2O3であった。ウランでは酸素による生成物はU3O8の高温相であるのに対して、水との生成物はU4O9であった。(2)硫化水素との反応:生成物は重ランタノイドではオキシ硫化物Ln2O2S、Euでは一硫化物EuSであった。軽ランタノイド、トリウムとの生成物はアモルファス化合物で組成を同定できなかったが、蛍光X線分析の結果金属とイオウが一定の比で存在していることが確認でき、硫化物であることを示唆していた。(3)フレオン12との反応:ランタノイド3価キレートではLnOFとLnF3を分別合成することがわかった。(4)2金属成分化合物:Tlとランタノイドの両方を含む酸化物や硫化物、フッ化物の合成が可能となった。Volatile metal chelates have been used in a wide of applications as fuel additives and catalysts, as metal vapor sources, and in trace metal analysis.There is growing interest in volatile metal b-diketone chelates as vapor source for chemical vapor deposition(CVD). In this work, we are interested in CVD method using volatile beta-diketone chelates with 2,2,6,6, -tetramethyl-3,5-haptanedione(thd), and developed the new preparation method of the metal oxide, sulfide and fluoride films.(1). Preparation of lanthanide fluoride and chloride films was studied by chemical vapor deposition(CVD) using Ln(thd)_3 (Ln=lanthanide(III) ; thd=2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptanedionato ligand) and Y(thd)_3 with gas mixture systems of CF_2Cl_2 (difluorodichloromethane)/O_2 and CF_2Cl_2/H_2.Two kinds of fluorides, LnOF oxyfluoride and LnF_3 trifluoride were obtained separately along a CVD tube by the reaction of Ln(thd)_3 chelates with CF_2Cl_2/O_2 gas system. The chemical characteristics of the CVD products were considered from the points of thermochemical view.(2). We here describe some characteristics of (2,2,6,6, -retramethyl-3,5-heptanedionato) thallium(I), and preliminary experiments in the CVD between this chelate and some reactant gases. The precipitation was isolated by filtration, allowed to dry, and was purified by sublimation in vacuum. In conclusion, the present Tl(thd) chelate is useful and porential as a thallium vapor source for CVD and gas-phase reaction investigations.研究課題/領域番号:04640575, 研究期間(年度):1992-1993出典：「β-ジケトンキレート化学気相成長法を利用した希土類およびアクチノイド化合物合成」研究成果報告書　課題番号04640575(KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）)　　　本文データは著者版報告書より作

227Th-EDTMP: A potential therapeutic agent for bone metastasis

金沢大学大学院医学系研究科保健学専攻The biodistribution of 227Th-EDTMP and retention of its daughter nuclide 223Ra were examined. 227Th-EDTMP was found to show high uptake and long-term retention in bone. The clearance of 227Th-EDTMP from blood and soft tissues was rapid and the femur-to-tissue uptake ratios reached more than 100 within 30 min for all tissues except the kidney. Seven and 14 days after injection of 227Th-EDTMP, the retention index of 223Ra in bone showed high values, and the differences between these time points were not significant. Therefore, 227Th-EDTMP is a potential radiotherapeutic agent for bone metastasis

Thallium transport and the evaluation of olfactory nerve connectivity between the nasal cavity and olfactory bulb

金沢大学医学部附属病院耳鼻咽喉科Little is known regarding how alkali metal ions are transported in the olfactory nerve following their intranasal administration. In this study, we show that an alkali metal ion, thallium is transported in the olfactory nerve fibers to the olfactory bulb in mice. The olfactory nerve fibers of mice were transected on both sides of the body under anesthesia. A double tracer solution (thallium-201, 201Tl; manganese-54, 54Mn) was administered into the nasal cavity the following day. Radioactivity in the olfactory bulb and nasal turbinate was analyzed with gamma spectrometry. Auto radiographic images were obtained from coronal slices of frozen heads of mice administered with 201Tl or 54Mn. The transection of the olfactory nerve fibers was confirmed with a neuronal tracer. The transport of intranasal administered 201Tl/54Mn to the olfactory bulb was significantly reduced by the transection of olfactory nerve fibers. The olfactory nerve transection also significantly inhibited the accumulation of fluoro-ruby in the olfactory bulb. Findings indicate that thallium is transported by the olfactory nerve fibers to the olfactory bulb in mice. The assessment of thallium transport following head injury may provide a new diagnostic method for the evaluation of olfactory nerve injury. © The Author 2007. Published by Oxford University Press. All rights reserved