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呼吸・循環障害を合併した高度肥満症への包括的リハビリテーションの有効性の確立

本研究の目的は、呼吸・循環障害を合併した高度肥満患者への包括的リハビリテーションの有効性を確立することである。呼吸・循環障害を合併した高度肥満患者に対し運動療法・食事療法・栄養指導・日常生活指導による包括的リハビリテーションを行い、治療前後で運動耐容能、QOL、心肺機能、体組成、筋力、糖脂質代謝、インスリン抵抗性、生命予後を規定するサロゲートマーカーや関連するパラメーターを比較することで、その有効性を解明する。特に呼吸・循環障害は運動耐容能低下の原因となり、運動療法を進めていくにあたり、モニターでのリスク管理や負荷強度の調整などへの特別な留意が必要となる。本年度前半は海外に滞在しており研究が進まなかったが、本年度後半には再び研究を再開した。本年度は3名の肥満患者に対して包括的な減量リハビリを行った。また、運動種目や運動量の違いにより、体重減量や他のパラメーターに対する効果の比較検討を開始した。本年度のリハビリテーション秋季学術集会にて、肥満に伴う合併症に対する包括的肥満リハビリテーションの効果について口演発表した。当科で包括的肥満リハビリテーションを施行した肥満症患者では、糖尿病、高血圧、脂質異常症、高尿酸血症、睡眠時無呼吸症候群の合併が多くみられた。体重減量と共に、耐糖能異常、脂質異常、高血圧、高尿酸血症など動脈硬化の危険因子が改善した。また、体重減量前後に睡眠時無呼吸モニター検査を施行した3名の肥満患者において、無呼吸低呼吸指数(Apnea Hypopnea Index)の改善を認めた。本年度前半は海外に滞在しており、研究を進められなかった為。今後は、高度肥満患者に対する包括的肥満リハビリ前後のパラメーターを比較して包括的肥満リハビリの有効性を検討するとともに、運動種目や運動量の違いによる減量効果や合併症に対する影響について検討をすすめていく。本研究は、呼吸・循環障害を合併した高度肥満患者への包括的リハビリテーションの有効性の解明(身体的効果、病態の改善、QOL、動脈硬化進展予防)および至適な運動プロトコールを確立することを目的としている。本年度は、BMI35以上の高度肥満患者3名に対し運動療法・食事療法・栄養指導・日常生活指導による包括的リハビリテーションを行った。食事療法は、一日当たり標準体重(kg)×25kcal/kgの総カロリー食に制限し、運動療法は有酸素運動と体幹・四肢のレジスタンストレーニングを併用した。内1名においては、有酸素運動として水中トレッドミルを使用した。有酸素運動の運動強度は、心肺運動負荷試験で設定した嫌気性代謝閾値のレベルとし、安全性に配慮しながら訓練を進めた。治療前後で心機能、呼吸機能、体組成、筋力、血圧脈波、糖脂質代謝、インスリン抵抗性、QOLのパラメーターを測定した。また、当院栄養部と連携し、体組成検査結果などをフィードバックしながら栄養指導を行った。活動量計(万歩計)を装着し一日の歩数や体重を記録する自己管理習慣をつけた。3名とも体重減量に成功し、退院後の経過をみている。本年度の後半は、産前産後休暇および育児休暇に伴い科研費の執行を停止したため研究を一時中断した。ただし、論文に関しては、心疾患を合併した脂質代謝異常症例に対し包括的リハビリテーションを行った効果についての症例報告を投稿中である。本年度の後半は、産前産後休暇および育児休暇に伴い科研費の執行を停止したため研究を一時中断したので、十分な症例数を確保できなかった。昨年度は育児休暇をとっており、科研費を中断していた。そのため、新たに高度肥満症例を集めることが出来なかった。しかしながら、これまで行ったデータの解析や、肥満患者に対する包括的リハビリテーションによる体重減量後の呼吸機能の変化についての論文執筆を進めた。肥満症例に対し、運動療法・食事療法・栄養指導・日常生活指導による包括的リハビリテーションを行った。食事療法は、一日当たり標準体重(kg)×25kcal/kgの総カロリー食に制限し、運動療法はATレベルで自転車エルゴメーターや水中トレッドミルを週5回施行、体幹・四肢のレジスタンストレーニングも併用した。また、活動量計を装着し一日の歩数や体重を記録し、医師や管理栄養士による栄養指導や日常生活指導を行った。包括的リハビリテーションの前後において、体重やBMI、体組成の変化、血液検査値の変化等を観察し、スパイロメトリーによる呼吸機能検査の変化を解析した。食事療法に加えて運動療法を行うことで、効率よく体脂肪を減らすことが出来た。また、入院での監視下で運動を行うことで、安全に運動療法を進めることが出来た。体重減量に伴い、中性脂肪やLDLコレステロール、血糖、尿酸等の血液検査値の改善を認めた。呼吸機能検査結果も改善し、特に肺気量の大幅な改善を認めた。運動耐容能が向上した症例もみられ、肥満患者に対する包括的リハビリテーションの身体効果に対する有効性をみることが出来た。その他に、包括的リハビリテーションを施行しQOLの向上を認めた脂質代謝異常症例の症例報告を執筆した。昨年度は育児休暇をとっており、臨床研究を進められなかった為。本年度も引き続き高度肥満症例に対し、運動療法・食事療法・栄養指導・日常生活指導による包括的リハビリテーションを行った。食事療法は、一日当たりおよそ標準体重(kg)×25kcal/kgの総カロリー食に制限した。運動療法は、自転車エルゴメーターや水中トレッドミルを週5回施行、体幹・四肢のレジスタンストレーニングも併用した。

また、活動量計(万歩計)を装着し一日の歩数や体重を記録することで自己管理習慣の習得を目指した。検査結果をフィードバックしながら、食事・運動療法の教育及び日常生活指導を行った。本年度は、当院で包括的リハビリを施行した29人の肥満症患者の介入前後の体重及び体組成検査、血液生化学検査、呼吸機能検査結果を解析し、論文を執筆した。包括的リハビリ介入後、平均12 kgの体重減量と共に、糖脂質代謝異常や高尿酸血症などの生化学所見が改善した。呼吸機能検査では、肺容量、特にERV(呼気予備量)やFRC(機能的残気量)の有意な改善を認めた。また、肺容量の変化と体重減量変化との間に有意な相関を認めた。肺容量の改善は、体重減量とそれに伴う肺胸郭のコンプライアンスの改善や、腹部脂肪の減少による横隔膜の可動性の向上などが影響している可能性が考えられた。心臓リハビリ学会の地方会では、冠動脈危険因子を持つ肥満症患者に対する包括的肥満リハビリの影響について口演した。また、本年度の腎臓リハビリ学会では、肥満症患者に対する包括的リハビリ介入前後の血圧、糖脂質代謝異常、尿酸値、eGFRの変化などについてまとめ、慢性腎臓病の危険因子への効果について口演した。本年度は、肥満患者に対する包括的肥満リハビリが呼吸機能に与える影響について論文を執筆することができた。また、肥満患者に対する包括的リハビリが冠動脈危険因子や慢性腎臓病危険因子に与える影響についてまとめ学会で口演するなど、研究成果を順調に公表出来た。本研究の目的は、呼吸・循環障害を合併した高度肥満患者への包括的リハビリテーションの有効性を確立することである。呼吸・循環障害を合併した高度肥満患者に対し運動療法・食事療法・栄養指導・日常生活指導による包括的リハビリテーションを行い、治療前後で運動耐容能、QOL、心肺機能、体組成、筋力、糖脂質代謝、インスリン抵抗性、生命予後を規定するサロゲートマーカーや関連するパラメーターを比較することで、その有効性を解明する。特に呼吸・循環障害は運動耐容能低下の原因となり、運動療法を進めていくにあたり、モニターでのリスク管理や負荷強度の調整などへの特別な留意が必要となる。本年度前半は海外に滞在しており研究が進まなかったが、本年度後半には再び研究を再開した。本年度は3名の肥満患者に対して包括的な減量リハビリを行った。また、運動種目や運動量の違いにより、体重減量や他のパラメーターに対する効果の比較検討を開始した。本年度のリハビリテーション秋季学術集会にて、肥満に伴う合併症に対する包括的肥満リハビリテーションの効果について口演発表した。当科で包括的肥満リハビリテーションを施行した肥満症患者では、糖尿病、高血圧、脂質異常症、高尿酸血症、睡眠時無呼吸症候群の合併が多くみられた。体重減量と共に、耐糖能異常、脂質異常、高血圧、高尿酸血症など動脈硬化の危険因子が改善した。また、体重減量前後に睡眠時無呼吸モニター検査を施行した3名の肥満患者において、無呼吸低呼吸指数(Apnea Hypopnea Index)の改善を認めた。
βカテニンの分解によるシグナル伝達機構

多細胞動物の形態形成において重要な役割を果たすWntシグナルの伝達系ではβカテニンの分解の制御が重要なステップである。本研究はβカテニンの蛋白質としての安定性をカドヘリンの影響を受けることなく解析できるL細胞の系を用いて、シグナル伝達とβカテニンの分解制御機構との関係を明らかにすることを目的としている。本年度は以下のような結果を得た。1. L細胞に種々の欠失変異型βカテニンを導入した結果、APC結合領域、GSK3β認識配列が共にβカテニンの分解に必要であり、どちらを欠損した場合でもβカテニンの安定化が起こることが分かった。さらにこのような安定型βカテニンはほとんどの場合内在性の正常なβカテニンの分解も阻害することが示された。2.上記の変異型βカテニンを膜タンパク質の細胞質領域に結合させ膜結合型にしたところ、より強い内在性βカテニンの安定化が観察された。さらにこのような膜結合型βカテニンはβカテニンの分解に関与すると考えられるAPC、GSK3β、アキシンという3種類の細胞質因子と細胞内で複合体を形成することが示された。これは膜結合型βカテニンがβカテニン分解機構を不活化させることにより内在性βカテニンの安定化に寄与していることを示唆している。3.今後のβカテニンの機能解析に備え、βカテニンの遺伝子破壊に必要なターゲッティングベクターの作成を行った。この際L細胞でのターゲッテイングを可能にするために効率よく遺伝子破壊が行えると考えられるトラップ型ベクターを作成した。現在のところマウスF9細胞において非常に効率よく遺伝子破壊が行えることを確認したところである。
中高層建物化の度合いからみた市街地の人口・建物利用の変化に関する研究

中高層化がほぼ完了した市街地への都市計画的対応を、市街地の挙動の分析を通じて明らかにするが、本研究の目的であった。分析により下記の点などが明らかになった。(1)土地利用マクロデータの分析より、大都市都心部及びその周辺部に中高層市街地ともいうべき市街地形態が、近年形成されつつあるのことが確認できた。また、従来のこの地域に対する都市計画の関心がもっぱら中高層化課程の規制・誘導にあたることが、文献調査より確認でき、本研究の必要性が検証された。(2)上記の市街地における土地・建物利用の数時点にわたる変化を地図及び現地調査から確認したところ、中高層化した建物が低層利用変化することは、いわゆるベンシルビルを中心にある程度の事例がみられるが、市街地全体として無視できるレベルにあることがわかり、中高層市街地の不可逆性が立証された。(3)上記調査より、中高層化市街地での土地・建物利用や人口の変化は、全体としてこれら地域における建築活動によるというよりも、建物内の床利用の変化によるものが支配的であることがわかった。またその変化も、大規模な建築物よりも小規模な建築物に多く、地域的には都心と周辺部のいわゆる遷移地帯に多いなど、建築物や市街地の特性により特徴がみられることがわかった。これらの調査結果より考察した結果、中高層市街地を対象とした都市計画のあり方として、従来の空間創出・利用規制型よりも床利用管理型が望まれると考えられた。今後、得られたデータの更なる分析や海外事例の収集などを通じて、その具体的あり方について研究を進めたい。
神経変性疾患における細胞死と超微量元素の関係の解明

本研究の目的は、神経変性疾患患者の脳組織(中脳黒質等)における微量金属元素のイメージングと化学状態分析を非破壊的に単一細胞レベルで行い、その後同一試料に対して組織学的検索を行うことによって、パーキンソン病、アルツハイマー病や筋萎縮性側索化症など神経変性疾患における神経細胞死に対して微量金属元素がいかに関わるかを明らかにすることである。局所的な微量金属元素のイメージングと化学状態分析は、マイクロ化した放射光ビームを用いた蛍光X線分析法及びXAFS (X-ray Absorption Fine Structure : X線吸収微細構造)分析法により行う。1.剖検にて摘出された生検材料から試料を作成した。2.蛍光X線分析法により病理的試料と参考試料における神経細胞内の元素分布と金属元素の蓄積量を測定、分析を行った。3.FS分析法により、病理的試料と参考試料における神経細胞内の微量金属元素の化学状態を測定、分析を行い、また、作製した参考試料との比較分析を行い、神経細胞内に存在する金属元素の化学状態について検討した。分析した試料に対して病理学的検討を行い、元素の分布・化学状態の分析結果と比較検討を行い、病理学的なデータと本研究過程で得られた成果により、微量金属と神経疾患との関連についていくつかの重要な情報が得られた。これらの成果を、関連国際学術誌に発表した。本研究の目的は、神経変性疾患患者の脳組織(中脳黒質等)における微量金属元素のイメージングと化学状態分析を非破壊的に単一神経細胞レベルで行い、その後同一試料に対して組織学的検索を行うことによって、パーキンソン病、アルツハイマー病や筋萎縮性側索硬化症など神経変性疾患における神経細胞死に対して微量金属元素が如何に関わるかを明らかにすることである。本研究で行った蛍光X線分析とXAFS分析は、共同利用施設の文部省高エネルギー加速器研究機構のPhoton Factoryと財団法人高輝度光科学研究センターのSPring-8で行った。分析の対象は、パーキンソン病、筋萎縮性側索硬化症、アルツハイマー病などの神経変性疾患が原因で死亡した患者と神経疾患が死因ではないコントロールの中脳組織である。剖検で摘出された脳組織は10%フォルマリン溶液中で固定・保存され、その後パラフィン、もしくはエポキシ樹脂に包埋して切片に切り出して試料として使って研究を行った。1.SPring-8およびPhoton Factoryで蛍光x-線分析を行った。2.微量元素定量化のためのソフトウェアの開発した。3.剖検にて摘出された生検材料から試料を作製し、試料作製と標準試料の最適化の検討を行った。4.蛍光X線分析法により病理的試料と参考試料における神経細胞内の元素分布と金属元素の蓄積量を測定、分析した。5.XAFS分析法により、病理的試料と参考試料における神経細胞内の微量金属元素の化学状態を測定、分析した。6.分析した試料に対して病理学的検討を行い、元素の分布・化学状態の分析結果と比較検討を行った。7.染色法等の他の元素分析法、化学状態分析法により比較実験を行い、結果を比較・検討した。以上の研究を予定通り進行し、その成果は国内外の学会で発表した。局所的な微量金属元素のイメージングと化学状態分析は、マイクロ化した放射光ビームを用いた蛍光X線分析法及びXAFS(X-ray Absorption Fine Structure : X線吸収微細構造)分析法により行う。平成13年度で行った研究とその成果1.剖検にて摘出された生検材料から試料を作製した。3.XAFS分析法により、病理的試料と参考試料における神経細胞内の微量金属元素の化学状態を測定、分析を行い、また、作製した参考試料の分析を行い、神経細胞内に存在する金属元素の化学状態について検討した。

分析した試料に対して病理学的検討を行い、元素の分布・化学状態の分析結果と比較検討を行い、病理学的なデータと本研究過程で得られた成果により、微量金属と神経疾患の関連についていくつかの重要な情報を得られたこれらの成果を、関連国際学術誌に発表した。
新規シナプス修飾分子LGIファミリーの生理機能の解明

シナプス伝達の制御機構を解明することはてんかんや認知症などの病態を理解する上で極めて重要である。これまでに、申請者はヒトてんかん関連遺伝子として推測されていた分泌蛋白質LGI1についてその受容体ADAM22を発見し、このリガンド・受容体がAMPA受容体機能を促進することを明らかにした。本研究では、LGI1遺伝子欠損マウスが激しいけいれん発作を示すこと、このてんかん表現型はLGI1を神経細胞に発現させることにより救済(レスキュー)できること、LGI1の脳内の主要な受容体がADAM22とADAM23であることを報告した。さらに、LGIファミリーの他のメンバーであるLGI3はADAM22とは結合せず、このてんかん表現型をレスキューできないが、LGI4は脳内でADAM22と結合し、LGI1 KOマウスをレスキューすることを見出した。一方、共同研究によりLGI2がADAM22, 23を受容体とすること、およびLGI2の変異がイヌの良性焦点てんかん発症と関連することを見出した。このように、LGIファミリーの生理機能、病態機構を個体レベルで明らかにした。最近、私は脳内の主要な興奮性シナプス伝達を司るAMPA型グルタミン酸受容体に関連したシナプス膜蛋白質複合体を精製し、PSD-95、Stargazin、ADAM22およびLGI1を主要構成分子として同定した。興味深いことに、Stargazin、ADAM22およびLGI1は遺伝学的解析から各変異がてんかんを引き起こすことが別々に報告されていた。とりわけLGI1は単一遺伝子の変異でヒトの側頭葉てんかんを引き起こす機能不明な蛋白質であった。これまでに申請者は、LGI1がADAM22を受容体として機能する分泌蛋白質であり、AMPA受容体機能を促進する新規シナプス修飾リガンドであることを明らかにした(深田らScience 2006)。本研究では、1)LGI1の個体レベルにおける生理機能、および2)LGI1シグナルの性状と伝達機構を明らかにする。今年度はLGI1ノックアウトマウスを作成し、LGIの個体レベルでの生理機能を解析した。私はLGI1遺伝子欠損マウスが生後2-3週間で必ず致死性のてんかん発作を引き起こすことを発見した(深田らPNAS 2010)。また、LGI1の脳内の主な作用点(受容体)が、てんかん関連蛋白質ADAM22とADAM23であることを見出した。LGI1はADAM22とADAM23と蛋白質複合体を形成するが、LGI1遺伝子欠損マウスではシナプスにおけるこの複合体形成が阻害され、てんかんがおこると考えられた。さらに、この欠損マウスでは、AMPA受容体を介したシナプス伝達の異常が認められた。LGI1は細胞外から脳の興奮性を制御する重要な分泌蛋白質であると考えられた。さらに、LGI1遺伝子欠損マウスはヒトのてんかんモデルマウスとしても有用であると考えられる。このように今年度の研究計画は達成できたと考えている。シナプス伝達の制御機構を解明することは記憶や学習の分子基盤を明らかにするだけでなく、てんかんや認知症などシナプス機能異常が関与する疾患の病態を理解する上でも重要である。最近、申請者は脳内の主要な興奮性シナプス伝達を司るAMPA型グルタミン酸受容体に関連したシナプス膜蛋白質複合体を精製し、LGI1というてんかん関連蛋白質がADAM22を受容体として機能する分泌蛋白質であり、AMPA受容体機能を促進する新規シナプス修飾リガンドであることを明らかにした(深田らScience 2006)。昨年度はLGI1ノックアウト(KO)マウスの作製に成功し、すべてのKOマウスが激しいけいれん発作を示し3週間以内に致死となることを報告した(深田らPNAS 2010)。本研究では、「LGIファミリー/ADAM受容体の個体レベルにおける生理機能」を明らかにすることを目指す。今年度はLGI2,LGI3,LGI4の機能解析をLGI1 KOマウスを救済(レスキュー)できるか否かという観点とADAM受容体との結合特異性という点で研究を行った。LGI1,LGI3,およびLGI4をLGI1 KOマウスの脳神経細胞に特異的に発現させたところ、LGI1ではてんかん発作をレスキューするのに対し、LGI3ではレスキューできないことを見出した。興味深いことに、LGI3はADAM22とは結合しないLGIファミリーであった。

さらに、現在LGI4によりLGI1 KOマウスのてんかんをレスキューできるか否かを検討するためにLGI4トランスジェニックマウスを作製した。一方、国際共同研究によりLGI2がてんかん発症と遺伝学的に関連があることを見出した(投稿中)。このように、着実にLGIファミリーの生理機能が明らかになりつつあり、今年度の研究計画は達成できたと考えている。シナプス伝達の制御機構を解明することはてんかんや統合失調症などシナプス機能異常が関与する疾患の病態を理解する上で極めて重要である。最近、申請者は脳内の主要な興奮性シナプス伝達を司るAMPA型グルタミン酸受容体に関連したシナプス膜蛋白質複合体を精製し、LGI1というてんかん関連蛋白質がADAM22を受容体として機能する分泌蛋白質であり、AMPA受容体機能を促進する新規シナプス修飾リガンドであることを明らかにした(深田らScience 2006)。さらに、LGI1ノックアウト(KO)マウスが激しいけいれん発作を示し3週間以内に致死となることを報告した(深田らPNAS 2010)。本研究では、「LGIファミリー/ADAM受容体の個体レベルにおける生理機能」を明らかにすることを目指す。昨年度はLGI3の機能解析をLGI1 KOマウスを救済(レスキュー)できるか否かという観点とADAM受容体との結合特異性という点で研究を行い、LGI3ではレスキューできず、脳内でLGI3はADAM22とは結合しないことを見出した。今年度はLGI4によりLGI1 KOマウスのてんかんをレスキューできるか否かを検討するためにLGI4トランスジェニックマウスを作成し、レスキュー実験を行った。興味深いことにLGI4は脳内でADAM22と結合し、かつLGI1 KOマウスを部分的にレスキューした。すなわち、LGI4はLGI1 KOマウスを数ヶ月延命したが、半年以内に全てのマウスは致死に至った(投稿準備中)。一方、国際共同研究によりLGI2の変異がイヌの良性焦点てんかん発症を引き起こすことを見出した(Seppala et al,PLoS Genet,2011)。このように、LGIファミリーの病態機能を個体レベルで着実に明らかにできたと考えている。
培養ショウジョウバエ細胞を用いたシナプス形成過程の解明

i)ショウジョウバエ幼生の神経細胞培養受精後3-4時間の卵を集め、次亜塩素酸で殺菌する。ガラスのピペットを用いて卵の内容を吸い出し、ウシ胎仔血清とインシュリンを加えたシュナイダー液の中に移す。数日後には神経細胞は突起を伸展し、お互いに接触する。現在筋細胞との共培養を行っている。ii)ショウジョウバエ突然変異体、shibire、におけるシナプス小胞プールの大きさ、動因の速さ、とリサイクリングショウジョウバエ3齢幼虫の神経筋接合においては、Readily Releasable Pool(RRP)とReserve Pool(RP)があることを我々は報告した。今回は温度感受性突然変異体、shibire、を用いてこれらのプールの大きさを測定した。Shibireにおいては高温ではエンドサイトーシスがとまるために、神経を連続刺激するとシナプス小胞が完全に枯渇することが知られている。したがってこの方法によりシナプス小胞の総数がわかる。ほぼ84,000個のシナプス小胞があることがわかった。次にcytochalasinDはRPからの小胞動員を抑制することを我々は以前に見つけてあることから、この薬を用いた後に出てくるシナプス小胞の数を数えるとRRPの小胞数となる。この方法によりRRPにはシナプス小胞の総数の14%-19%があることがわかった。また室温において連続刺激を続けるとリサイクリングによるエンドサイトーシスとエクソサイトーシスがつり合い、シナプス電流の振幅が一定になる。このことからリサイクリングは毎秒1000個であることがわかった。本研究はチリー大学のLabarca準教授のグループとの共同研究である。本年度は研究代表者城所が、平成11年7月31日-8月13日と平成12年2月5日-21日の2回にわたってチリーに出張し、実験を行った。またその間に習得した細胞培養の技術を用いて群馬大学においても細胞培養を行うようになった。1.ショウジョウバエ幼虫の神経細胞の培養。幼虫または幼生から神経細胞を分離し培養を行った。しかこのようにして培養された細胞はあまりに小さくパッチクランプ法を適用することが困難と思われた。そこでcytochalasin Dを用いて細胞分割をとめて巨大神経細胞を作った。次にコラーゲンの小さなislandを作り巨大神経細胞をその中で培養し、シナプスを形成させることを試みている。2.シナプス小胞プールの大きさとリサイクリングの速さの測定当初の予定外のプロジェクトが急速な進展を見せ、現在平行して実験を行っている。神経筋シナプスにおいてシナプス小胞には2つのプール、すなわちreserve poolとreadily releasable pool、があることは、我々が先に示した。そこで今回それぞれのプールに何個の小胞が入っているかを決定した。そのために、高温ではendocytosisがおこらなくなる変異体、shibire、を用いて、高頻度刺激によってシナプス小胞が完全に枯渇するまでに出る小胞の数をかぞえたところ83000個であった。次にcytochalasin Dによってreserve poolからの小胞の動員を抑制してから測ったところ11000個であった。したがってreserve poolには72000個、readily releasable poolには11000個のシナプス小胞が入っていることになる。本共同研究の目的はショウジョウバエ幼生から神経芽細胞および筋芽細胞を取り出し単層培養しシナプスを形成させ、その過程を電気生理学的、光学的に調べることにあった。チリー大学理学部のペドロ・ラバーカ教授のグループは培養細胞を用いた研究を長く進めておられることから相互に交流することによって培養技術の習得に努めた。その結果当研究室においても神経細胞の培養に成功し、シナプス形成にいたる準備が整った。

現在この培養条件下でシナプス形成がおこっていることを調べるために、エンドサイトーシスの折に小胞内に取り込まれる蛍光色素FM1-43を用いてシナプス活動を調べている。一方培養下でできるシナプスの対照として生体内においてできるシナプスの性質を調べる研究も共同で行った。まずシナプス小胞のプールの大きさとプール間での小胞の移動の速度を変異体を用いて調べた。この変異体はshibireと言われ高温で麻痺がおこり、その原因がエンドサイトーシスの欠陥であることがわかっている。したがって高温で連続刺激をすると、シナプス電流の振幅が次第に小さくなり、ついに消滅する。この時にはシナプス小胞が完全に枯渇している。この変異体を用いてシナプス小胞の二つのプール、Readily Releasable PoolとReserve Poolの大きさを測定した。その結果前者が約10,000量子であり、後者はその57倍の大きさであることがわかった。また通常はrecyclingによってシナプス伝達は保持されている。
色の種類と濃淡で見分ける重金属イオン種のワンステップ同時分析法の開発

本研究では,薄層クロマトグラフィーを用いて金属イオン種の同定に関する定性的な情報を色の種類で,濃度情報を色の濃淡としてそれぞれ表現できる手法を提案した。また,塩をはじめとする共存マトリクスへの耐性ならびに汚染を回避する上でより優れた新しいTLCの技法について提案した。天然水や飲料水、農・工業用水、排水中の微量金属イオン濃度を管理することは、「人の健康の保護」という観点から極めて重要である。特に人体に有害な重金属イオンは、様々な法規によって許容濃度が厳しく設定されており、関係機関には徹底した管理が義務付けられている。近年では有害物質の排出抑制技術が進歩したが、環境の保全や食の安全が徹底されるためには、現場で迅速に対象物質の濃度をチェックできる技術が不可欠である。高性能薄層クロマトグラフィーは、複雑なマトリクスから目的成分を分離できる高い能力をもち,かっ結果を一目で確認できる数少ない手法の一つである。かつてはペーパークロマトグラフィーで色素の分離分析を行っていたように、本研究は、スポットの色から金属オン種の同定を、色の濃淡から濃度情報を得ることができる手法を開発して、試料採取現場での分析法として適用することで、重金属イオンに対する管理技術の向上に寄与することを目的としている。本年度は、特定の重金属イオン種をODSシリカ薄層プレト上で目視にて同時に分析するための試薬分子の探索を中心に検討した。その結果のトピックのひとつとして、水溶性ポルフィリンを発色試薬として利用した際、ODSシリカプレート上においてカドミウムイオンに対して選択的に発色する反応系を見出した点が挙げられる(日本分析化学会第56年会にて一部発表)。カドミウムイオンを選択的に検出できる簡易型の分析手法に関する報告例はいまだ少ない状況にあり、今後、上記の発色現象を利用することで、幅広い実試料に対応できる実用性の高いカドミウムイオン検出キットの実現が期待できる。可能な限り簡便かつ迅速な分析法の開発は,今日の分析化学における重要な課題の一つである。高性能薄層クロマトグラフィーは,複雑なマトリクスから霞的成分を分離できる高い能力をもち,かつ結果を一目で確認できる数少ない手法の一つである。本研究では,スポットの色から金属イオン種の同定を,色の濃淡から濃度情報を得ることができる手法の開発を目的とした。金属錯体溶液を薄層プレートに導入してクロマトグラフィー分離を行うと,特定の金属錯体が有色あるいは発蛍光性のスポットとなって現れるので,この性質を積極的に利用すれば特定の金属イオンに対する選択性の向上につながる。先に,上記のモチーフに適した検出試薬の探索を行ったところ,テトラキス(4-カルボキシフェニル)ポルフィン(TCPP)が,亜鉛(II)やカドミウム(II)イオンの検出において優れていることが分かった。亜鉛,銅,カドミウムおよび水銀の各錯体は,黄,赤,青紫,赤紫,および橙色のスポットとなって現れ,鉄,コバルト,ニッケル,鉛錯体は分離の途中でスポットが消失した。従って,ODSシリカプレート上で黄色のスポットを与えるのは,遊離のTCPPを除いて亜鉛錯体のみであり,色の種類からただちに目視で亜鉛錯体を識別できた。また,亜鉛錯体は発蛍光性でもあるので,色の濃淡と微弱蛍光の強弱を併用することで事実上3桁という広い目視定量範囲を持つことが分かった。亜鉛および銅錯体の色の違いは,ソーレー帯の吸収波長の違いが反映したものであるが,カドミウムまたは水銀イオンの存在によって出現する青色は,本実験操作ではTLC分離後に初めて観測されるものであり,極めて興味深い現象である。亜鉛やカドミウムイオンは,化学分析法では選択性の確保が比較的難しい元素である。今後これらの現象を利用することで十分な選択性を持った実用性高い検出キットの実現が期待できる。
屋外での身体活動を伴うビジネスマンにおけるクールビズの効果

本研究は、猛暑日とされる外気温35°Cの屋外で身体活動を行い、28°Cの屋内でオフィスワークを行うビジネスマンを想定した場合、クールビズはスーツに比べ、心理的ストレスを軽減するものの、体温調節や心拍・血圧調節などの生理的ストレスについてはスーツと比べあまり変わらないことを明らかとした。また、このような環境下で、直腸温はJIS Z8504で設定される活動時の許容限度である38°C付近に達している。これらの結果は、日常的に身体活動を伴うビジネスマンは、軽装化だけでなく、身体活動時の採涼手段を講じる必要性があることを示唆しており、職場における職種に応じた暑熱暴露対策を行う上でのエビデンスとなるだろう。平成25年度は、他の研究およびその他の業務に関して、予定外の時間を割く必要が発生し、予定外の時間を割く必要が発生し、十分な研究結果を得るための時間的調整が困難となった。平成26年度は当初の予定の計画を実施する予定。本研究では、屋外での身体活動を余儀なくされるビジネスマンの健康維持と作業効率を一定水準に保つために、近年普及する「クールビズ」の生理的効果を検証するとともに効果的な暑熱負荷回避策の策定を目指すことを目的とした.平成24年度においては、夏季における衣服の軽装化を推進する「クールビズ」が、前述の対象者においてどの程度の暑熱回避効果があるかを検証することを目的とした.上述の目的に基づいて、クールビズ服装の効果を検証するため、通常のスーツ服装、クールビズ服装の2試行を設定し、以下のような実験を行った.外環境(温度35°C、湿度70%)、室内環境(温度28°C、湿度50%)を想定した上で、外環境条件下で20分間の歩行および室内環境条件下で40分間の安静を3度繰り返した場合(計220分間)の体温調節機能および心理的負荷の評価を行った.なお、心理的評価には質問紙調査、コンピューターによる簡単な作業効率試験(名称:P-tool)、および唾液アミラーゼストレス活性の測定を用いた.実験結果として、クールビズ服装はスーツ服装に比べ体温調節機能に一定の効果は及ぼすものの、質問紙調査等にはあまり影響しない可能性が示唆された.【背景】クールビズは夏季に衣服の軽装化をすることで電力使用を最小限とする環境対策の一つであるが、屋内でのオフィスワーカーを想定した対策であり、営業職など屋内外での活動を余儀なくされるビジネスマンを考慮に入れた対策ではない.屋外での活動を想定した場合、猛暑日などにはジャケット等を脱いでも放熱ができず暑熱負荷は軽減されないため熱中症対策が必要となることは想像に難くない。【目的】このような背景から本研究では、屋外での身体活動を余儀なくされるビジネスマンの健康維持と作業効率を一定水準に保つために、近年普及する「クールビズ」が、前述の対象者においてどの程度の暑熱回避効果があるかを検証することを目的とした.【実施内容・結果】上述の目的に基づき、クールビズ服装の効果を検証するため、通常のスーツ服装、クールビズ服装の2試行を設定し、以下の実験を行った.外環境(温度35°C、湿度70%)、室内環境(温度28°C、湿度50%)を規定し、外環境条件下で20分間の歩行および室内環境条件下で40分間の安静を3度繰り返し(計220分間)、その間の体温調節機能(皮膚温、直腸温)および心理的負荷の評価を行った.なお、心理的評価には質問紙調査、コンピューターによる簡単な作業効率試験(名称:P-tool)、および唾液アミラーゼストレス活性の測定を用いた.実験結果として、クールビズ服装はスーツ服装に比べ体温調節機能に一定の効果は及ぼすものの、質問紙調査等にはあまり影響しない可能性が示唆された.【今後の展開について】本研究の結果、屋内外での身体活動を伴うビジネスマンにおけるクールビズ服装の効果検証は実行できた一方で、もう一つの課題であった暑熱負荷を効果的に回避する策の検討については、申請者の研究機関の異動に伴う設備面の問題と、予算的な問題により十分に実行できなかったため、次の課題として取り組んでいきたい。環境生理学他の研究およびその他の業務に関して、予定外の時間を割く必要が発生し、十分な研究結果を得るための時間的調整が困難となった。結果整理を進めるとともに学会発表・論文発表を行う必要がある。実験実施は遂行することができたが、学会発表までに至ることはできなかった.所属機関の変更等が影響したと考えられる.迅速に結果を整理し、学会発表・論文発表を行う予定.クールビズ服装は想定した通り、デスクワーカーと同様に身体活動を伴うビジネスマンを想定した実験モデルにおいても体温調節機能に対して一定の効果は認められたものの、心理的指標などにはあまり効果を持たないことがこれまでにわかっている。

他に、クールビズの作業効率面におよぼす効果について解析を残していることからこれを進め、今後の課題の洗い出しを進めるとともに、学会発表・論文発表を行う予定。クールビズ服装は想定した通り、デスクワーカーと同様に身体活動を伴うビジネスマンを想定した実験モデルにおいても体温調節機能に対して一定の効果は認められたものの、心理的指標などにはあまり効果を持たないことがわかった.またクールビズ服装の体温調節機能に対する効果も微弱であることからクールビズ効果を高めるための方策について、クールビズに用いる繊維の特性による違いという観点から、より研究を深める必要性があると思われる.よって平成25年度は、クールビズ効果を高める方策として同型のシャツの使用繊維による効果の違いについて研究を行う予定である.他の研究およびその他の業務に関して、予定外の時間を割く必要が発生し、十分な研究結果を得るための時間的調整が困難となったため予算執行ができなかった。繰り越した予算に関しては、データ解析に用いるソフト、およびコンピューターを購入するとともに学会発表に伴う旅費・登録費、論文発表に伴う発表料に使用する予定。繊維特性の違いによるクールビズ服装の生理学的効果を測定する上で、サーマルマネキンを用いた研究手法を検討している.サーマルマネキンは所属研究機関にはないことから、外注等による経費について算出する必要があるが、以下、物品費として30万円、学会等旅費として10万円、論文校正等の費用として10万円程度を考えている.
孤立林に生息するヤマネの行動圏の予備的調査

ヤマネ生態調査用として使用されている木製巣箱の調達・製作・設置は、経済・労力的負担が大きい上に巣箱の耐久性が数年である。そこで昨年度に比較的安価で耐久性の高い、塩化ビニル樹脂製の巣箱(以下塩ビ巣箱と略す)を製作し巣箱調査を行った。しかしヤマネ捕獲数が僅かで巣箱の有効性が確認できなかった。本年度は塩ビ素材と木材を組合せて、より自然に近い巣箱(以下塩ビ改良巣箱と略す)を製作した。製作期間は300個を約7日/人(6個/h・42個/日)かかり、塩ビ巣箱(3日/人・9個/h・63個/日)と比べると1.5倍の労力増となった。塩ビ改良巣箱は図上に約20m間隔の格子状で設置箇所を配したエリアに、円筒部分の径を変えて大型100個(容積500cm^3)・中型100個(容積350cm^3)・小型100個(容積200cm^3)の計300個をハンディGPSで設置場所を特定し、地上高1.2mで樹幹に設置した。結果はヤマネの利用痕跡と思われる樹皮・蘇苔類等の樹上部材が2箇所で確認されたがヤマネそのものは捕獲できず、そのため夜間に暗視鏡を用いたヤマネの行動圏の予備的調査ができなかった。一方、ヒメネズミの利用痕跡と思われるササ・落ち葉等の地上部材は7箇所で確認され、その内2箇所はヒメネズミが繁殖中であった。この巣箱利用状況は昨年度に192個設置した塩ビ巣箱の結果(樹上部材7箇所・地上部材5箇所・ヒメネズミ繁殖1箇所)と余り変わりがなかった。しかし塩ビ巣箱の今年度の利用状況は、樹上部材が14箇所、地上部材が29箇所、ヒメネズミ繁殖は4箇所と増加した。これは塩ビ素材が人工物であるため木製の巣箱よりも警戒されている可能性がある。そこでヤマネ・ヒメネズミの塩ビ素材への慣らし期間が必要かもしれない。したがって塩ビ改良巣箱のヤマネ等の調査の有効性は、単年度の調査結果による判断だけではなく長期的に利用形態の変化をみる必要がある。
日本帝国圏の電信・電話ネットワークの形成と植民地朝鮮経済の変容

平成23年度は、戦前期の朝鮮と台湾に対し、電信・電話ネットワークの形成過程を明らかにした上でそれぞれの電気通信網が朝鮮米と台湾糖の取引構造をいかに変化させたのかについて分析を行った。朝鮮と台湾の電気通信網は、両方とも最初は政府主導の発展が見られたが、第1次世界大戦を境に民間主導へと情報化の主体が変わった。朝鮮の地方名望家たちは、地元に電信施設を誘致し、その経営主体となった。他方、台湾では電信より電話の発展が著しく、米穀業者を中心に市外電話が広く普及した。これまで朝鮮と台湾の電気通信網は、日本の植民地であるがゆえに日本政府の治安・行政網として認識されてきたが、本研究ではそれが民間の経済活動と深い関係を持つ商業・貿易網であったことを明らかにした。朝鮮と台湾の電気通信網が商業・貿易網として機能していたという具体的な証拠は、朝鮮米と台湾糖の取引構造の変化から確認することができる。開港直後の朝鮮では、全国から米穀を収集し、輸出業者に売り込む商人が数多く活動していた。彼らは米穀取引の際に情報の非対称性が生み出す超過利潤を獲得していた。しかし、米穀取引に電信・電話が使われるようになると、彼らの収益源は手数料に限定されるようになった。一方、台湾ではかつてから両岸貿易が隆盛し、茶、砂糖、樟脳の輸出を担う欧米の商社が多く進出していた。欧米の商社は巨大な商船を保有し、隔たった地域を往来しながら販売差額を得ていた。しかし、海底ケーブルの登場は彼らの業務内容を大きく変えることとなった。とりわけ、糖商は海底ケーブルの登場によって情報独占構造が崩れたため、以前の地位を失い、単なる手数料商人となった。このように、朝鮮と台湾の情報通信網は、商業・貿易網として機能しており、その結果、これまで解明することができなかった特定の業種や産業の興亡の理由が、明らかになったのである。当初の計画は日本帝国圏内の中から朝鮮半島を中心に電信・電話ネットワークの形成過程を考察することであった。しかし、今年度は計画した朝鮮半島はもちろん、台湾島まで含んだ広い地域にわたって電信・電話ネットワークの形成過程を考察することができた。さらに、それを基に電信・電話ネットワークが戦前期の朝鮮経済と台湾経済にいかなる影響を及ぼしたのかについても検討することができた。平成21年度には(1)戦前朝鮮における情報化と、(2)近代電気通信と米穀取引における最適契約問題といった二つのテーマを中心に研究を進めた。(1)については前年度からの作業に加えて辺地資料調査を行い、その結果をまとめたものを学術論文として発表した(「植民地朝鮮における情報化-19061919年の電信・電話ネットワークを中心に-」『日本植民地研究』第21号、2009年)。(2)については従来の史料を再検討した上で新たな手法を用い、先行研究とは異なる結果を学会で発表した(「近代朝鮮における電信・電話ネットワークと米穀商人の情報行動」社会経済史学会2009年度秋季学術大会)。(1)の場合、先行研究では1885年から1905年まで実施された大韓帝国の電信・電話普及政策が戦前朝鮮の政治、経済、社会のありとあらゆる面において重要な意義を持つとの見解が多い。しかし、本研究では同時期における電信・電話の普及水準が極めて低いものであったことを明らかにしたうえで、むしろ朝鮮半島の通信網が日本通信圏に再編される1905年から1915年までの10年間における電信・電話の普及スピードが際立ったことに注目し、このことを「戦前朝鮮における情報革命」として位置付けた。(2)の場合、先行研究では戦前朝鮮における米穀商の成長について、それは「米穀商」に代表される外商によって「開港場客主」に代表される民族商人が駆逐される過程として説明されてきた。しかし、本研究では米穀商と開港場客主の関係を主人-代理人モデルとして見直し、電信・電話のような近代電気通信の登場が米穀契約の形態を変化させ、それが米穀商の成長および開港場客主の没落をもたらしたことを明らかにした。日本帝国圏の電信・電話ネットワークの形成過程に焦点を当ててきたこれまでの研究成果を基に、今年度は日本帝国圏の電信・電話ネットワークが植民地朝鮮経済に与えた影響を明らかにした。その研究成果については、『社会経済史学』Vol.76,Nol(201)において既に発表したが、以下、その具体的内容、意義、重要性等について述べておきたい。朝鮮米の大量輸出が始まる1890年代において開港場客主は、米穀商とともに輸出米の流通・貿易利益を分割していた。1890年代に開港場客主業が繁盛した理由は、エージェントを監視する技術的限界があるがゆえに、プリンシパルの米穀商とエージェントの開港場客主の間における契約形態が、流通マージンを開港場客主へ帰属させるインセンティブ契約にならざるを得なかったためである。しかし、190010年代に形成された電信・電話ネットワークは、米穀取引制度を大きく変え、開港場客主業は事業として成り立たなくなった。プリンシパルのエージェントに対するモニタリング能力が格段に上がり、米穀商は流通マージンを吸収し、専門仲買人の収入は市場均衡賃金である手数料に限定された。電信・電話を利用した米穀取引の具体例は、米穀取引所の利用と米穀商同士のやり取りであった。地方の米穀商が主要都市にある米穀取引所を利用するためには電信・電話が必須であり、米穀商同士の商談にも電信・電話の利用が定着した。

かくして資本を蓄えた米穀商は、その後1930年代の工業化過程において重要な役割を果たした。植民地朝鮮地域においては工業化に先行する情報化が起こり、その過程で登場した米穀商がその後の工業化過程における主役となったのである。このような研究結果は、工業化の経験のない低開発地域において、先んじた情報化がいかにして工業化を促すのかに関する重要な1つの説明になり得る。平成23年度は、戦前期の朝鮮と台湾に対し、電信・電話ネットワークの形成過程を明らかにした上でそれぞれの電気通信網が朝鮮米と台湾糖の取引構造をいかに変化させたのかについて分析を行った。朝鮮と台湾の電気通信網は、両方とも最初は政府主導の発展が見られたが、第1次世界大戦を境に民間主導へと情報化の主体が変わった。朝鮮の地方名望家たちは、地元に電信施設を誘致し、その経営主体となった。他方、台湾では電信より電話の発展が著しく、米穀業者を中心に市外電話が広く普及した。これまで朝鮮と台湾の電気通信網は、日本の植民地であるがゆえに日本政府の治安・行政網として認識されてきたが、本研究ではそれが民間の経済活動と深い関係を持つ商業・貿易網であったことを明らかにした。朝鮮と台湾の電気通信網が商業・貿易網として機能していたという具体的な証拠は、朝鮮米と台湾糖の取引構造の変化から確認することができる。開港直後の朝鮮では、全国から米穀を収集し、輸出業者に売り込む商人が数多く活動していた。彼らは米穀取引の際に情報の非対称性が生み出す超過利潤を獲得していた。しかし、米穀取引に電信・電話が使われるようになると、彼らの収益源は手数料に限定されるようになった。一方、台湾ではかつてから両岸貿易が隆盛し、茶、砂糖、樟脳の輸出を担う欧米の商社が多く進出していた。欧米の商社は巨大な商船を保有し、隔たった地域を往来しながら販売差額を得ていた。しかし、海底ケーブルの登場は彼らの業務内容を大きく変えることとなった。とりわけ、糖商は海底ケーブルの登場によって情報独占構造が崩れたため、以前の地位を失い、単なる手数料商人となった。このように、朝鮮と台湾の情報通信網は、商業・貿易網として機能しており、その結果、これまで解明することができなかった特定の業種や産業の興亡の理由が、明らかになったのである。当初の計画は日本帝国圏内の中から朝鮮半島を中心に電信・電話ネットワークの形成過程を考察することであった。しかし、今年度は計画した朝鮮半島はもちろん、台湾島まで含んだ広い地域にわたって電信・電話ネットワークの形成過程を考察することができた。さらに、それを基に電信・電話ネットワークが戦前期の朝鮮経済と台湾経済にいかなる影響を及ぼしたのかについても検討することができた。
自然画像中の動きの解析の神経基盤

剛体の並進運動の検出を超えた一段進んだ複雑な運動の空間パターンを捉えることができるニューロンがあるのかを調べるため、ニューロンの運動方向や速度選択性の受容野内分布を測定し、その均一性を評価した。具体的には、受容野内を空間的に分割し、局所でランダムドットを提示し、場所によって運動方向や速度の選択性が変わるかを調べた。まず、速度選択性が受容野内の位置によって変わるのかをMST野で調べたところ、速度選択性が均一なものがあった一方で、速度選択性が場所によって変わるものもあった。次に、運動方向と速度の両方を変動し、マッピングしたところ、運動方向ー速度選択性がほとんど変わらない細胞があった一方で、運動方向ー速度選択性が場所によって変わるものもあった。MT野でも同様の実験をした結果、場所によって運動方向-速度選択性が変化するものがあった。場所によってどの程度選択性が変化するのか、選択性の類似度を定量化するため、異なる2つの場所での選択性の相関を計算し、各ニューロンで全ての場所のペアの相関の平均を計算したところ、MT野、MST野、どちらでも、受容野内相関が高く、運動方向や速度選択性が受容野内であまり変化しないニューロンと、受容野内相関が低く、運動方向、速度選択性が変化する細胞とが混在していることがわかった。以上の結果から、MT野もMST野も剛体の並進運動以外の動きの検出に役立つ可能性があると考えられる。26年度が最終年度であるため、記入しない。運動視の重要な問題の一つとして窓問題が挙げられる。小さい窓枠から物体の運動を見たとき、可視線分に垂直な動きの方向しか検出できないため、真の運動方向を決定できない。理論的には少なくとも2つの成分が検出できれば、真の運動方向を検出できる。どのようにして方位の統合が行われているのかを知ることは運動視の計算メカニズムを理解する上で重要である。これまでに、サル大脳皮質MT野において、時空間周波数成分や方位成分が限られた視覚刺激(gratingやplaid)と多くの時空間周波数成分や方位成分を含んだランダムドット刺激との運動方向・速度選択性を比較した結果、ランダムドット刺激ではより正しく真の運動方向・速度を検出できることを報告してきたが、今年度は本成果を論文化した。また、今年度はMST野からの記録を開始し、ランダムドット刺激における運動方向・速度選択性のデータを得た。MST野の多くの細胞は、速い速度に選択性を持っていた。そのため、MST野ニューロンが運動の成分に反応していたのか、真の運動方向に反応していたのか評価が難しかったが、少なくとも要素に反応していると思われる細胞はなかったと考えられる。したがって、MST野ニューロンの方位の統合能力はMT野と比べ、大差ないと考えられる。次に、MST野ニューロンの速度選択性の空間分布のマッピングを行った。具体的には、受容野内を4x4の16か所に分割し、各部位での速度選択性を調べた。記録細胞数が少数ではあるものの、MT野と比較し、MST野ニューロンの速度選択性の空間分布の異方性が強いということはなかった。大脳皮質MT野において、時空間周波数成分や方位成分が限られた視覚刺激(gratingやplaid)と比較して、ランダムドット刺激ではより正しく真の運動方向・速度を検出できることを解明した成果を論文化できた。MST野ニューロンの速度選択性の空間分布の計測を開始することができた。MST野ニューロンの速度選択性の空間分布の計測を継続するとともに、自然画像、あるいは自然画像に近い刺激に対する反応をMT野、MST野で測定する。