hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
音楽的リテラシーの育成を目指した保幼小中連携音楽カリキュラムの開発

本研究では、主として、幼稚園児・小学校児童・中学校生徒の音楽的リテラシーの実態調査、現在及び過去に行われた音楽的能力育成を目指した音楽教育指導法の分析と音楽的能力調査方法の分析を行った。その結果、音楽的リテラシーの発達の諸相、音楽的リテラシー育成のための必要条件等が明らかとなった。それらをもとに、音楽的リテラシーの育成を目指した小中連携の音楽科カリキュラムの試案作成を行った。(1)幼児・児童・生徒の音楽的能力調査(1)幼児の歌唱能力調査(2)児童の歌唱能力調査(3)生徒の音楽学力調査(2)音楽カリキュラム研究(1)日本の音楽科カリキュラム研究(2)ハンガリーの音楽科カリキュラム研究(3)アメリカの音楽科カリキュラム研究(4)オーストラリアの音楽科カリキュラム研究(5)イギリスの音楽科カリキュラム研究(6)ドイツの音楽科カリキュラム研究(7)日本の音楽科教科書分析(8)ハンガリーの音楽科教科書分析(9)アメリカの音楽科教科書分析(10)フランスの音楽科教科書分析(3)幼小中連携音楽カリキュラムの開発本研究では、主として、幼稚園児・小学校児童・中学校生徒の音楽的リテラシーの実態調査、現在及び過去に行われた音楽的能力育成を目指した音楽教育指導法の分析と音楽的能力調査方法の分析を行った。本研究は、すべの日音楽活動の基礎となる音楽的リテラシーノの育成を目指した保幼小中連携音楽カリキュラムの開発を目的としている。本年度は、カリキュラム開発のための基礎的ナデータを得ることを計画の中心とした。まず、音楽科の言語力すなわち音楽のリテラシーが何意味するのかを明らかにした。次に、音楽的リテラシーのうち、音高の弁別力と再生力がどのように発達するのかを。次に、音楽的リテラシーのうち、音高の弁別力と再生力がどのように発達するのかを、幼稚園の年中・年長、小学校の1年生3年生を対象として、横断的に明らかにした。また、幼稚園における音楽活動の質と量の違いが音高の弁別力と再生力の発達にどのように影響するのかも明らかにした。さらに、音楽的リテラシーのうちの階名聴唱力に着目し、聴唱課題における階名の認知力と音高の再生力の発達の諸相の一端を明らかにした。これらの研究成果は、音楽カリキュラムの内容の系統性や段階的配置を検討する上での基盤となるものである。一方、音楽科教育の現状を明らかにするために、児童の斉唱時の歌唱実熊を調査した。その結果、伴奏音源の違い、及び自分の声のモニターの有無によって、音高の正確さに違いが出ることが明らかとなった。このことは、音楽カリキュラム実施の際の効果的な指導法への示唆となろう。さらに、中学校入学時の生徒の読譜力や音楽的知識等の、音楽的リテラシーの中でも特に認知面での学力の現状がどのようなものかを調査した。その結果、小学校学習指導要領音楽に規定されている学習内容が十分に獲得されていないことが明らかとなった。このことは、音楽的リテラシーの育成に必要な内容を検討する上での貴重な情報となるであろう。本年度は、昨年度に引き続きカリキュラム開発のための基礎的なテータを得ることを研究の目的とした。まず、小学校学習指導要領・音楽科に示された音符・休符・記号等の知識の習得状況を、中学校・高等学校・大学の生徒・学生を対象として、広範囲に調査した。その結果、小学校学習指導要領で規定されている学習内容が十分に獲得されていないことが明らかとなった。このことは、実際にそれらが教えられていない事実とともに、知識のみの教授が視唱力として定着しない可能性をも示唆した。次に、児童の斉唱時の歌唱能力に関し、小学校1年生6年生を対象として調査した。その結果、一斉歌唱を行う場合、正確な音高で歌うための手がかりとなる基準音は、ピアノ伴奏の音であると同時に、自分の声でもあることが明らかになった。また、高学年になるほど、自身の音高感が確立していき、アカペラの方が正確な音高で歌えることがわかった。さらに、現行の小学校音楽科教科書が音楽リテラシーを系統的に獲得できるようなカリキュラムになっているのかどうかを、題材構成や教育内容の分析をとおして検討した。その結果、第1学年から第4学年では、音楽の諸要素や音楽の知識に関する教育内容が多いが、第5学年の後半から第6学年にかけては、音楽の諸要素は激減し、合唱や合奏の表の工夫がくなることがわかった。以上の結果から、低・中学年では教育内容の系統性が見られ、教育内容に合わせた教材が配置されているが、高学年では、教育内容が先行するのではなく、表現のための教材が中心となっていることが明らかとなった。これらの研究は、音楽リテラシー育成のための音楽科カリキュラムを開発する上で大きな示唆を与えてくれたといえよう。本年度は、昨年度に引き続きカリキュラム開発のための基礎的なデータを得ることを研究の目的とした。まず、幼児の音楽的能力の一端を明らかにするために、一斉歌唱活動時における幼児の歌声を調査した。その結果、正確な音高での歌唱は、イヤホンで自分の声をモニターすること、および伴奏による音高の支えがあることの2つの要素によって導かれるとがわかった。この成果から、音楽的リテラシー育成の指導法に対して示唆を得ることができた。

次に、音楽的リテラシーのなかの内的聴覚力に着目し、小学校1年6年の児童を対象として、サイレント・シンギングの能力に関する調査を行った。サイレント・シンキングの前後の各フレーズごとの旋律線の歌唱の正確さ、及び各フレーズの開始音間の音程関係を分析した結果、どちらも学年が上がるとともに、ほぼ得点が上がることがわかった。しかし、音楽の習い事経験の有る無しで比較した結果、経験有群の得点は伸びているものの、経験無群の得点ほそれほど伸びていないことがわかった。この結果から、内的聴覚力は、系統的な指導がなければ育成できないことが明らかとなった。また、音楽的リテラシーのなかの外的聴覚力(聴取力)に着自し、中学校1年の生徒を対象として、聴取力を中心とした音楽科学力調査を行い、小学校修了程度の内容をどの程度獲得しているがを調査した。その結果、拍子や速度を聴き分ける問題、及び音と楽譜の照合の問題は正答率が比較的高かったが、長調・短調を聴き分ける問題は正答率が低かった。また、楽器の音色を聴き分ける問題では、楽器によって正答率にかなり差があり、打楽器の正答率は高かったが、クラリネットとホルンの正答率は低かった。本年度は,音楽的リテラシーの育成を目指した音楽カリキュラム作成のために必要な要件を明らかにすることを目的とした。そのために,まず過去の優れた音楽カリキュラムである二本立て方式とふしづくり一本道の研究を行った。二本立て方式による音楽教育は,1960年代から全国で盛んに行われ,約10年間で盛衰した。二本立て方式とは,豊富で多彩な音楽経験をさせるA活動と,音楽能力を系統的に育てるB活動を1つの授業内で並行して行うものである。全国的に二本立て方式が衰退していくなかで,北海道音楽教育の会は,コダーイ・システムの指導法を参考にして,多彩な遊びの要素をB活動に取り入れることによって,訓練の様相を打破し,基礎を体得させる指導法に改善した。ふしづくり一本道は,1960年代半ばから岐阜県の飛騨地方で開発された音楽カリキュラム・音楽指導法である。様々な過程を経て,25段階80のステップにまとめ上げられたカリキュラムは,模唱奏・応答唱奏を中心として,基本拍やリズム感やフレーズ感を遊びの要素を取り入れながら体得していき,最終的には伴奏を伴った歌詞付きのふしづくりへと発展していくものであった。両者の共通点は,(1)1時間の授業の一部を使って,音楽的感覚・音楽能力を系統的に獲得させる,(2)遊びの要素を取り入れて体得させる,等であった。これらのことは音楽的リテラシー育成のためのカリキュラムに必要な要件であることがわかった。一方,音楽的リテラシーがどの程度獲得されているのかを知るために,中学校1年生を対象として,音楽能力調査を行った。特に,音楽的リテラシーの最も基礎となる,音楽的感覚の聴取力,内的聴覚力を調査対象とした。その結果,学校外での音楽経験が無い群(小学校音楽科授業のみで音楽学習をした生徒)は,拍子感・和声感等が育成されていないことがわかった。音楽的リテラシー育成のためには,これらの能力の獲得を念頭においたカリキュラム作成が必要である。
九州・沖縄地域の医療施設におけるクロストリジウム・ディフィシレの遺伝子疫学調査

【目的】欧米諸国において毒素高度産生株のClostridium difficileの拡がりと、toxin A非産生・toxin Bのみ産生株の増加が報告され、重症な経過から死亡の転帰をとる事例も報告されている。本研究課題では、九州・沖縄地域の医療機関で分離されたC.difficileの毒素産生能と遺伝子型を指標にした疫学調査を目的とした。【方法】九州・沖縄地域の6つの医療施設で抗菌薬あるいは抗がん薬が投与され、下痢症または急性腸炎を来した患者糞便検体より常法によりC.difficileを分離・同定した。分離された菌株について、PCR法でのtoxin Aおよびtoxin B毒素産生能の判定と、repetitive sequence-based PCR(rs-RCR)法を用いた遺伝子型の解析を行った。【結果】患者糞便検体475件より113株のC.difficileを分離した。内111株の毒素産生能は、67株(60.4%)がtoxin A(+)・toxin B(+)、26株(23.4%)がtoxin Aおよびtoxin B、いずれも(-)、残る18株(16.2%)がtoxin A(-)・toxin B(+)であった。rs-PCR法を用いた遺伝子型の解析では、現在までのところ18群に区分され、1つの群に複数施設の分離株が集積する傾向が観察されている。また、毒素高度産生NAP1株と94%の高い相同性を認めた菌株も観察された。【考察】rs-PCR法での遺伝子型解析の結果からは、九州・沖縄地域の個々の医療施設内で特定のクローン由来のC.difficileが集積している状況はなく、むしろ地理的に離れた施設間においても高い相同性を示すC. difficileの分布が観察されている。今後、毒素高度産生株を含めた慎重な監視が必要と考える。
擬火花放電プラズマCVD法による新たなDLC成膜法の開発

本研究では低気圧大電流放電である擬火花放電プラズマジェットをプラズマ源に用いた新たなダイヤモンドライクカーボン薄膜作製装置の開発を行った。プラズマジェット中のイオン密度は10^<20>m^<-3>オーダーであり、高密度なプラズマが半径50mm内に撃ち出されていることがわかった。プラズマジェットの撃ち出しは陽極孔、電極間距離、放電電流、ガス流に依存するが、放電電流による電磁力の効果は本実験条件では確認できなかった。成膜実験を行った結果、シリコン基板上への膜の堆積に成功した。大電流であることからプラズマの高密度化が期待でき、かつアーク放電に比べて電極の損傷が少ない擬火花放電プラズマジェットを用いて、ダイヤモンドライクカーボン(DLC)薄膜の生成を試みるとともに、擬火花放電プラズマジェットの基礎的な特性について調べた。平成21年度はプラズマジェットの撃ち出しに影響を与える陽極中心孔の直径の変化に対するプラズマ計測を行った。その結果、陽極孔径の拡大とともに電極中心軸上のイオン密度およびプラズマの流れ速度は増加を確認した。しかし、プラズマジェットがピンチする傾向が強まり、径の細いプラズマジェットが生成された。これは放電電流の軸方向成分が影響していることが予想される。この実験結果を基に、プラズマジェットが半径方向に広がり、高イオン密度を保っている条件である陽極孔径10mmが成膜実験に最適であると判断した。本条件を用いて、シリコン基板への成膜を試みた結果、基板上での膜の堆積を確認したが、基板と膜の密着性が低く、容易に剥離した。また、X線回折装置で膜の分析を行った結果、基板ホルダーに用いた真鍮の成分の混入を確認した。そこで、プラズマ中のイオンのエネルギーを下げ、真鍮の成分の混入を防ぐために放電電流を10→8kAに減少させた。また、電極一基板間距離、イオン引き込み用の基板バイアス電圧を変化させて実験を行った。その結果、不純物の混入は減少したが、密着性は改善されなかった。この原因として、応用面を考慮し、基板に熱を加えることなく、常温で成膜実験を行ったことが挙げられる。今後は基板のバイアス電圧をさらに高くすることで、基板と材料ガスとの結合を促す。また、分光装置を用いることでプラズマジェット中の発生イオンの状態を確認し、成膜に適した実験条件を調べていく。本研究の目的は、ダイヤモンドライクカーボン(Diamond Like Carbon : DLC)薄膜作製において、擬火花放電プラズマジェットをプラズマ源に用いた新たなプラズマ化学気相蒸着(Chemical Vapor Deposition : CVD)法による成膜源の開発である。本手法は大電流放電であることから高密度プラズマを容易に生成でき、且つ、アーク放電に比べて電極の損傷が少ないという利点を有する。以下に今年度の成果についてまとめる。1.成膜速度の向上;プラズマジェットのイオン密度Niは放電電流値の増加に比例してNiも増加したが、絶縁破壊電圧およびガス流量による増加は見られなかった。また、上述のパラメータの変化に対するプローブピーク時間の特性を調べた結果、放電電流と絶縁破壊電圧の増加に対してピーク時間も早まる傾向が見られたが、ガス流量には依存しなかった。以上の結果から、電流を増加させることで成膜速度の向上が期待できることがわかった。2.DLC成膜実験;ガスはCH4をH2(流量2mL/min)で7%程度に希釈し、成膜実験を行った。プラズマの発光スペクトルを分光器で観測した結果、プラズマの発光からCHおよびC2の励起分子が含まれていることを確認した。陽極から下流50mmの位置にSi基板を配置し、イオン引込み電圧を-40V、放電回数200回で成膜を行った結果、直径が約60mm、膜厚が10μmの膜が堆積することを確認した。また、基板温度は400°C以上で基板への良い密着が得られることがわかった。
リスマクネージメントのための浸炭歯車の伝達荷重と寿命の保証法

歯車の損傷は大きい経済的損失をもたらし,人命に直接関わる事故に繋がる恐れがある.したがって,そのリスクマネージメントは極めて重要である.一方で,エネルギー消費の低減やリデュース設計のため,歯車装置には小型軽量化と長期信頼性の確保という,相反する要求が科せられている.これに応えるために,使用状態における歯車の損傷確率を評価し,信頼性を考慮した寿命を推定することが不可欠である.本研究は,平成16年度から3ヵ年にわたり,浸炭歯車へのリスクマネージメントの適用を目指して以下の項目を実施した.1.材料中の介在物分布から寿命を推定するシミュレーション法の開発2.歯車試験に基づくシミュレーション法の妥当性の確認3.損傷確率を考慮して浸炭歯車の伝達荷重と寿命を評価し保証する方法の確立.最終年度である今年度は,浸炭歯車のピッチング強度を推定する方法の確立を目的とした研究を行った.歯面の損傷事例に関するこれまでの報告を精査し,面圧強度を律するクライテリオンとして,材料中の介在物に加わるせん断応力とモードIIの応力拡大係数の2種類を導入した.また,かみ合いによる歯面上の負荷点の移動に基づいて歯の応力分布を計算する有限要素プログラムを発展させ,ピッチング強度とピッチング発生位置をシミュレートするためのプログラムを開発した.このプログラムを用いてピッチング強度シミュレーションを行い,クライテリオンとしてせん断応力が適することを明らかにした.シミュレーションの結果,これまでの損傷事例報告に近いピッチング強度が得られた.この成果は近く学会発表する予定である.歯車の損傷は大きい経済的損失をもたらし,人命に直接関わる事故に繋がる恐れがある.したがって,そのリスクマネージメントは極めて重要である.一方で,エネルギー消費の低減やリデュース設計のため,歯車装置には小型軽量化と長期信頼性の確保という,相反する要求が科せられている.これに応えるために,使用状態における歯車の損傷確率を評価し,信頼性を考慮した寿命を推定することが不可欠である.本研究は,平成16年度から3ヵ年にわたり,浸炭歯車へのリスクマネージメントの適用を目指して以下の項目を実施した.1.材料中の介在物分布から寿命を推定するシミュレーション法の開発2.歯車試験に基づくシミュレーション法の妥当性の確認3.損傷確率を考慮して浸炭歯車の伝達荷重と寿命を評価し保証する方法の確立.最終年度である今年度は,浸炭歯車のピッチング強度を推定する方法の確立を目的とした研究を行った.歯面の損傷事例に関するこれまでの報告を精査し,面圧強度を律するクライテリオンとして,材料中の介在物に加わるせん断応力とモードIIの応力拡大係数の2種類を導入した.また,かみ合いによる歯面上の負荷点の移動に基づいて歯の応力分布を計算する有限要素プログラムを発展させ,ピッチング強度とピッチング発生位置をシミュレートするためのプログラムを開発した.このプログラムを用いてピッチング強度シミュレーションを行い,クライテリオンとしてせん断応力が適することを明らかにした.シミュレーションの結果,これまでの損傷事例報告に近いピッチング強度が得られた.この成果は近く学会発表する予定である.歯車の損傷は大きい経済的損失をもたらし,人命に直接関わる事故に繋がる恐れがある.したがって,そのリスクマネージメントは極めて重要である.一方で,エネルギー消費の低減やリデュース設計のため,歯車装置には小型軽量化と長期信頼性の確保という相反する要求が科せられている.これに応えるために,使用状態における歯車の損傷確率を評価し,信頼性を考慮した寿命を推定することが不可欠である.そこで,本研究では,浸炭歯車のリスクマネージメントへの適用を目指して,材料中の介在物分布から折損寿命を推定するシミュレーション法を開発し,その妥当性を歯車試験に基づいて確認し,損傷確率を考慮して浸炭歯車の伝達荷重と寿命を評価し保証する方法を確立することとした.今年度は,浸炭歯車の疲労試験結果に対して,S-N曲線の形状を元に,負荷繰り返し影響係数b(N)を導入することで,時間強度域を考慮に入れた,PSN曲綿導出・寿命評価の手法を提案した.また,従来S-N曲線の水平部に対する強度推定に用いていたシミュレーション法を時間強度域にも拡張する方法を提案した.さらに,市川により提案された,強度と負荷の双方のばらつきを考慮にいれた破壊確率と安全率の計算を浸炭歯車に適用し,安全率と破壊確率の関係を求めた.また,b(N)を導入することで,任意の繰り返し数Nでの破壊確率の計算が可能になった.AGMAとISO6336の寿命係数とb(N)の比較を行い,b(N)を寿命係数として用いることが出来ることを示した.また,AGMAの信頼度係数の値は,試験結果に比較して十分に安全であることを確認した.歯車の損傷は大きい経済的損失をもたらし,人命に直接関わる事故に繋がる恐れがある.したがって,そのリスクマネージメントは極めて重要である.一方で,エネルギー消費の低減やリデュース設計のため,歯車装置には小型軽量化と長期信頼性の確保という相反する要求が科せられている.これに応えるために,使用状態における歯車の損傷確率を評価し,信頼性を考慮した寿命を推定することが不可欠である.

そこで,本研究では,浸炭歯車のリスクマネージメントへの適用を目指して,材料中の介在物分布から寿命を推定するシミュレーション法を開発し,その妥当性を歯車試験に基づいて確認し,損傷確率を考慮して浸炭歯車の伝達荷重と寿命を評価し保証する方法を確立することとした.今年度は,浸炭歯車の疲労試験結果に対して,S-N曲線の形状を元に負荷繰り返し影響係数b(N)を導入することで,時間強度域を考慮に入れたP-S-N曲線導出・寿命評価の手法について,公表・討論を行い,本手法について,主に企業の設計者がどのような評価をするか調査した.一方,ピッチング強度と寿命を推定する方法を確立するため,歯面の損傷事例に関するこれまでの報告を精査し,面圧強度を律するクライテリオンを仮定した.また,かみ合いによって歯面上の負荷点が移動することをモデル化して,各負荷位置に対する歯の応力分布を計算するための有限要素プログラムを作成した.上記クライテリオンと応力分布を用いて,ピッチング寿命とピッチング発生位置をシミュレートするためのプログラムを開発した.歯車の損傷は大きい経済的損失をもたらし,人命に直接関わる事故に繋がる恐れがある.したがって,そのリスクマネージメントは極めて重要である.一方で,エネルギー消費の低減やリデュース設計のため,歯車装置には小型軽量化と長期信頼性の確保という,相反する要求が科せられている.これに応えるために,使用状態における歯車の損傷確率を評価し,信頼性を考慮した寿命を推定することが不可欠である.本研究は,平成16年度から3ヵ年にわたり,浸炭歯車へのリスクマネージメントの適用を目指して以下の項目を実施した.1.材料中の介在物分布から寿命を推定するシミュレーション法の開発2.歯車試験に基づくシミュレーション法の妥当性の確認3.損傷確率を考慮して浸炭歯車の伝達荷重と寿命を評価し保証する方法の確立.最終年度である今年度は,浸炭歯車のピッチング強度を推定する方法の確立を目的とした研究を行った.歯面の損傷事例に関するこれまでの報告を精査し,面圧強度を律するクライテリオンとして,材料中の介在物に加わるせん断応力とモードIIの応力拡大係数の2種類を導入した.また,かみ合いによる歯面上の負荷点の移動に基づいて歯の応力分布を計算する有限要素プログラムを発展させ,ピッチング強度とピッチング発生位置をシミュレートするためのプログラムを開発した.このプログラムを用いてピッチング強度シミュレーションを行い,クライテリオンとしてせん断応力が適することを明らかにした.シミュレーションの結果,これまでの損傷事例報告に近いピッチング強度が得られた.この成果は近く学会発表する予定である.
データベースビューを基盤とするハイパーナディア環境

現在のマルチメディアシステムは,対話と出力方法が決まった特殊化された形式のオブジェクトを基本にして構成されている.そのため定型的な機能は高いが,柔軟性と拡張性に劣るものとなっている.多目的利用を考えた場合,オブジェクトはできるだけ汎用の形式でデータベースに格納し,それぞれの目的ごとに特殊化したビューの形式でマルチメディアシステムおよび各利用者のマルチメディアインタフェースを構成すべきである。本年度は,以下の研究を行った.1.地理データベースのための質問作成支援環境情報の合成を行なう地理データベースにおいて,利用者の質問と実際の処理の間のギャップを埋める手法,および地図を構成する各要素を決定する手法と利用者が質問に加えた調整を再利用することにより,利用者にあわせた地図の生成を支援する手法に関する形式化を行なった.また,この形式化を実証するために,プロトタイプシステムをオブジェクト指向プログラミング言語Smalltalkを用いて作成した.2.実時間3次元マルチユーザ空間の実現方法3次元キャンパスデータを用いて,利用者の視点,ネットワーク速度,CPU速度に応じて,利用者への見せ方(ビュー)を自動調整する方法について検討した.また,1つの3次元CG空間をUPDATE可能な共有空間として,複数の利用者で利用するための枠組みの形式化も行なっている.今後,これらを形式化に基づいて,プロトタイプを作成し,NTTのマルチメディア共同利用実験網を利用して,実験する予定である.現在のマルチメディアシステムは,対話と出力方法が決まった特殊化された形式のオブジェクトを基本にして構成されている.そのため定型的な機能は高いが,柔軟性と拡張性に劣るものとなっている.多目的利用を考えた場合,オブジェクトはできるだけ汎用の形式でデータベースに格納し,それぞれの目的ごとに特殊化したビューの形式でマルチメディアシステムおよび各利用者のマルチメディアインタフェースを構成すべきである。本年度は,以下の研究を行った.1.地理データベースのための質問作成支援環境情報の合成を行なう地理データベースにおいて,利用者の質問と実際の処理の間のギャップを埋める手法,および地図を構成する各要素を決定する手法と利用者が質問に加えた調整を再利用することにより,利用者にあわせた地図の生成を支援する手法に関する形式化を行なった.また,この形式化を実証するために,プロトタイプシステムをオブジェクト指向プログラミング言語Smalltalkを用いて作成した.2.実時間3次元マルチユーザ空間の実現方法3次元キャンパスデータを用いて,利用者の視点,ネットワーク速度,CPU速度に応じて,利用者への見せ方(ビュー)を自動調整する方法について検討した.また,1つの3次元CG空間をUPDATE可能な共有空間として,複数の利用者で利用するための枠組みの形式化も行なっている.今後,これらを形式化に基づいて,プロトタイプを作成し,NTTのマルチメディア共同利用実験網を利用して,実験する予定である.
新生児慢性肺疾患治療法の開発:NO吸入療法による肺線維化の抑制

血漿中のアンジオテンシンII濃度は日齢21をピークとする経時的変化を示し,慢性肺疾患を有する児の方が有意に高値を示した.血漿中のVEGF濃度もアンジオテンシンIIと同様の経時的変化を示し,日齢とともに増加する傾向にあった.しかし血漿中VEGFについては慢性肺疾患を有する児の方が高値を示す傾向にあったが,統計学的有意差は認められなかった.血漿中のアンジオテンシンII濃度は日齢21をピークとする経時的変化を示し,慢性肺疾患を有する児の方が有意に高値を示した.血漿中のVEGF濃度もアンジオテンシンIIと同様の経時的変化を示し,日齢とともに増加する傾向にあった.しかし血漿中VEGFについては慢性肺疾患を有する児の方が高値を示す傾向にあったが,統計学的有意差は認められなかった.本研究は人工呼吸管理を必要とする超低出生体重児に低用量の一酸化窒素(NO)吸入療法を行うことが、アンジオテンシンII(ANG II)による肺の線維化を抑制することを、気管支肺胞洗浄液中のアンジオテンシン変換酵素(ACE)、ANG II、TGF-β1など関連物質濃度を測定することによって証明しようとするものである.本年度はまず目的とする測定物質に最適の気管支肺胞洗浄液(BAL)の採取方法・技術の確立をめざし、気管内に滴下する生理食塩水の量、吸引回数、BAL採取後の遠心分離方法を詳細に検討した.本研究によってNO吸入療法が超低出生体重児の肺線維化を抑制することが証明できれば、現在治療法のない新生児慢性肺疾患に安全な治療法を提供することとなり、新生児医療に多大なる福音をもたらすものと考えられる.本研究は人工呼吸管理を必要とする超低出生体重児に低用量の一酸化窒素(NO)吸入療法を行うことが,アンジオテンシンII(ANG II)による肺の線維化を抑制することを,気管支肺胞洗浄液中のアンジオテンシン変換酵素(ACE),ANG II,TGF-β1など関連物質濃度を測定することによって証明しようとするものである.本年度は前年度に引き続き目的とする測定物質に最適の気管支肺胞洗浄液(BAL)の採取方法・技術の確立をめざし,気管内に滴下する生理食塩水の量,吸引回数,BAL採取後の遠心分離方法を詳細に検討した.それに加えて,必要となる気管支肺胞洗浄液と血漿の検体収集に努めた.本研究によってNO吸入療法が超低出生体重児の肺線維化を抑制することが証明できれば,現在治療法のない新生児慢性肺疾患に安全な治療法を提供することとなり,新生児医療に多大なる福音をもたらすものと考えられる.本研究は新生児慢性肺疾患を起こす危険性の高い極低出生体重児の,血液中・気管支肺胞洗浄液中のアンジオテンシンII,TGF-β,VEGFなど肺線維化と新生児慢性肺疾患に関連する物質濃度を経時的に測定し,極低出生体重児における各種物質の日齢による経時的変化の基礎データを作成すること,そして低用量の一酸化窒素(NO)吸入療法を行うことにより,それらの物質濃度がどのように変化するかを解析し,一酸化窒素吸入療法が新生児慢性肺疾患・肺線維化の予防法になりうることを証明しようとするものである.本年度は得られた気管支肺胞洗浄液と血漿検体におけるアンジオテンシンII,VEGFなどの濃度測定を各種ELISAキットを用いて測定を繰り返した.また,それらの日齢による経時的変化を種々の解析ツールによって多角的に検討した.気管支肺胞洗浄液におけるVEGF濃度測定結果は分散が大きく,経時的にも有意な傾向は認められなかった.しかし血漿中のアンジオテンシンII濃度は目齢21をピークとする経時的変化を示し,慢性肺疾患を有する児の方が有意に高値を示した,血漿中のVEGF濃度もアンジオテンシンIIと同様の経時的変化を示し,日齢とともに増加する傾向にあった.しかし血漿中VEGFについては慢性肺疾患を有する児の方が高値を示す傾向にあったが,統計学的有意差は認められなかった.これら物質の生後1ヶ月間という長期にわたる経時的変化の報告はこれまでになく,今後の新生児医療・臨床研究に大きな福音をもたらすと考えられる.
安熱合成法によるGaNバルク単結晶作製における成長モードの解明とその制御

アモノサーマル法によるGaN結晶作製を行い、GaNにおいても水熱合成法で実績のあるZnOと同じように結晶成長方位の制御が可能であることを見出した。また、30日間の長期育成にも成功し、透明なGaN作製に成功した。育成速度の高速化には、アンモニアのクラッキング状態が大きく影響することを明らかにし、アンモニア合成・分解触媒のタングステンを加えることで、最大で育成速度が28倍向上した。安熱合成法によるGaN作製を行った。鉱化剤にNH_4Clを使用し、500°C,100MPaの育成条件で、HVPE法作製種結晶上に10日で厚さ210μmのGaN作製に成功した。また、20日間の長期間育成で435μmの結晶作製に成功し、長期間育成においても結晶作製速度が保たれることを明らかにした。また、不純物として混入される酸素を除去するため、鉱化剤として使用する塩化アンモニウムを150°Cで2時間加熱脱水処理し、グローブボックス内で原料のチャージを行った。その結果、発光特性が種結晶であるHVPE法作製GaNに非常に近い、無色透明な結晶作製に成功した。また、不純物を除去することにより、GaN結晶の品質も大幅に改善された。鉱化剤として塩化アンモニウムのみならず、NH_4BrやNH_4Iおよびこれらの混合物についても検討を行った。安熱合成法による結晶作製においては、原料の溶解量および結晶析出量はCl<Br<Iとなり、鉱化剤にNH_4BrやNH_4Iを使用したときに、GaNは活発に反応していることが分かった。この結果、育成速度の高速化や育成温度の低温化が期待できる。しかしながら、NH_4BrやNH_4Iを使用した際に、壁面に自発核発生した針状GaN結晶中にcubic相が混入し、特に低温では顕著に現れる。高品質GaNを作製するためには、単相のGaNを作製することが必須であるが、これはNH_4ClとNH_4BrまたはNH_4Iの混合鉱化剤(NH_4Cl80%以上)を使用することで、NH_4Clよりも活性かつ育成結晶がcubic相を含まない条件を見出した。また、鉱化剤の種類によって壁面に自発核発生した針状結晶の成長方位に変化が見られ、c軸方向の成長は、Cl>Br>Iであるが、m軸方向ではCl<Br<Iとなった。鉱化剤による育成方位の制御は、水熱合成法によるZnO作製でも行われており、GaNでも同じように鉱化剤や添加物による育成方位制御の可能性を見出した。オートクレーブの内温測定・シミュレーションを行い、加熱炉の構造がGaN成長速度に及ぼす影響を検討した。その結果、上下ヒーターの間を50mmに改造し、ヒーター間に空間を設けることで、上下加熱炉の均熱性が向上した。これは下部ヒーターの上部への干渉を減少させるためである。改良前の炉ではバッフル板の外側の温度が内側の温度よりも高くなっているのに対し、改良後では、バッフル板まわりのオートクレーブの温度が下がり、バッフル板の外側の温度が内側の温度よりも低くなっている。これにより、改良前では下部で温められた原料を含んだ流体がバッフル板の外側から上昇しているのに対し、改良後ではバッフル板の内側から上昇していると予想される。改良前の炉で行った結晶成長では、GaNの成長速度は0.25□m/dayと極めて遅かったが、改良後の炉で行った結晶成長では、成長速度10□m/dayと、炉の改良により結晶の成長速度が大幅に増加した。結晶作製に適した対流については、育成結果と合わせた更なる検討が必要となってくるが、バッフル板設置箇所の温度により対流が全く異なることが分かり、また、対流が結晶育成に大きな影響を与えることが分かった。今後、アモノサーマル法による高品質バルク結晶作製を行うに際し、加熱炉の均熱性の向上および対流が育成モードに与える影響の解明が必要である。また、改良後の加熱炉を用いた30日間の長期間育成も行ったので報告する。c面、m面共に、若干黄色がかっているが、透明な結晶が得られた(図4)。結晶表面の微分干渉顕微鏡観察により、人工水晶の表面にみられるようなcobbleパターンが確認された。断面のSEM像から、+c面には15□m、-c面にも14□mの成長が確認された。+c面で界面が滑らかであり、結晶が高品質であると推測できる。安熱合成法による高品質GaNの厚膜成長を目的とし、触媒を用いたアンモニアのクラッキング状態の最適化を行った安熱合成法において、種結晶設置場所にアンモニア合成・クラッキング効果が期待できる金属片を触媒として吊下げ、触媒がGaN原料の溶解・析出に及ぼす影響を知るための"触媒吊下げ実験"と、種結晶と触媒を同時に設置し触媒が結晶育成速度へ及ぼす影響を知るための"触媒効果実証実験"とを行った。

触媒吊下げ実験は、オートクレープ内にGaN原料と鉱化剤を加え、結晶育成領域に触媒金属片を吊下げ、アンモニアを所定量充填し、550°C,130MPa程度で4日間保持することにより行った。触媒の効果は、実験前後のGaN原料の重量差から検討した。触媒としてタングステン(W)、タンタル(Ta)、タンタル-タングステン合金(Ta-2.5%W)、ルテニウム(Ru)、イリジウム(Ir)、白金(Pt)、白金-イリジウム合金(Pt-20%Ir)、Ni系合金(Alloy625,Rene41)を用いた。触媒吊下げ実験の結果、オートクレープ構造材料であるNi系合金を触媒に用いた際の実験前後におけるGaNの重量変化が僅かであり、原料の溶解・析出量が極めて小さいことが分かった。一方、WやRuを用いた時の原料の析出量は510倍に増加した。これにより、適切な触媒を用いることで結晶育成速度が向上する1ことが明らかになった。触媒吊下げ実験の結果を基に、触媒効果実証実験を行った。ここでは、種結晶(GaN)と触媒金属を同一に設置し、種結晶上への結晶成長速度から触媒効果を検討した。触媒には、触媒吊下げ実験から結晶成長速度の向上が期待できるW, Ruと、オートクレープの腐食防止として内壁のライニングに用いられているPt-20%Irを用いた。触媒を用いない時の結晶成長速度はGaN種結晶-c面上に1.60μm/日であるのに対し、W触媒使用時の結晶成長速度は20.25μm/日が確認され、触媒により結晶成長速度が向上することを明らかにした。触媒を用いた厚膜化を試み、4日間成長で85μmのGaN作製に成功した。
ツツガムシ病リケッチア各株の遺伝子解析による系統分類

恙虫病病原体であるOrientia tsutsugamushi (Ot)各株の系統関係を明らかにするために、日本内外の代表的な7株について、5種の蛋白遺伝子、16SrRNA、及び23S-5SrRNA間のinternal transcribed sequence (ITS)の計7種の塩基配列を比較した。その結果、これらの株間での相同性は、16SrRNA、及び細胞質内蛋白である11kDa、60kDaでは変異が少なく、22kDa、46kDa、56kDaの表面に露出した外膜タンパク及びITSで変異が大きいことが判った。特に、型特異抗原蛋白である56kDa蛋白の遺伝子は最も変異の度合いが高く、塩基配列が最も異なる株同士の組み合わせで63.6%の相同性となった。これら塩基配列の変異率と塩基配列の長さから56kDa、46kDa遺伝子およびITSでは統計的に有意な系統樹を描くことができたが、他では系統樹が描けても有意性が低いものが多かった。これら3種の系統樹を比べると、Shimokoshiが他の株と離れた位置にあることでは一致し、この株が系統的に離れていることが明かになった。しかし、他株ではそれぞれの系統樹上での相対的位置が一致せず、3種の塩基配列にはそれぞれ異なる淘汰圧が働いて来たことが伺われた。一般に表面蛋白では外部からの淘汰圧による変異が生じ易く、その反面、ITSは転写後切り捨てられるため中立的な変異が蓄積されやすく、系統解析に適当であると言われている。Otでも株間のITSの相同性は56kDa蛋白遺伝子とほぼ同様の数字を示し低かったが、ITSが130塩基対前後と短いため、相同性の高い株間の解析はできなかった。現在、我々はOtの全ゲノムを明らかにしつつある。その結果より、偽遺伝子など株間の比較に適した塩基配列やゲノム構造自体の比較による系統解析が可能になるものと期待している。Orientia tsutsugamushi(Ot)の株間の系統を型特異抗原である56K蛋白の遺伝子と23S-5Sリボソーム遺伝子間のinternal transcribed spacer(ITS)のふたつの塩基配列を比較することで、系統関係を詳細に解析することを目的に研究を行った。これまでに我々が明らかにした56K蛋白遺伝子の塩基配列よりPCR用のプライマーを設計し、40株を越える国内外の株の塩基配列を明らかすることができた。その結果、国内の患者分離株のほとんどは4つの型に分けられるが、ダニ、野鼠分離株を加えるとより複雑になること、海外には国内には見られらない型が多数あり、系統関係は複雑であることが明かとなった。これは、Otの型が宿主ツツガムシの種によって異なるというこれまでの我々の主張を支持するものである。一方ITSについてはOtでは全く情報がないため近縁種のリボソーム遺伝子よりプライマーを設計したが、Otでの増幅効率が悪く、現在までに2株についてのみ塩基配列を明らかにすることができた。56K遺伝子では85.9%の相同性を示すこれら2株が、260塩基対のITSでは100%の相同性を示し、56K遺伝子には大きな淘汰圧がかかっていること、Ot株間の系統的距離は小さい可能性があることが明かとなった。現在、ほかの株についても検討を行っているが、OtではITSの株間の違いが小さく、これにより系統を解析することが不可能と思われる。現在我々が参画しているOtのゲノム解読計画は90%以上の解読が終了し、解析段階に入りつつある。

OtにはRickettsia prowazekiiと同様に偽遺伝子が存在すると考えられるので、その塩基配列の株間の差異を明らかにし、系統関係を解析したいと考える。恙虫病病原体であるOrientia tsutsugamushi (Ot)各株の系統関係を明らかにするために、日本内外の代表的な7株について、5種の蛋白遺伝子、16SrRNA、及び23S-5SrRNA間のinternal transcribed sequence (ITS)の計7種の塩基配列を比較した。その結果、これらの株間での相同性は、16SrRNA、及び細胞質内蛋白である11kDa、60kDaでは変異が少なく、22kDa、46kDa、56kDaの表面に露出した外膜タンパクで変異が多いことが判った。特に、型特異抗原蛋白である56kDa蛋白の遺伝子は最も変異の度合いが高く、塩基配列が最も異なる株同士の組み合わせで63.6%の相同性となった。これら塩基配列の変異率と塩基配列の長さから56kDa、46kDa遺伝子およびITSでは統計的に有意な系統樹を描くことができたが、他では系統樹が描けても有意性が低いものが多かった。これら3種の系統樹を比べると、Shimokoshiが他の株と離れた位置にあることでは一致し、この株が系統的に離れていることが明かになった。しかし、他株ではそれぞれの系統樹上での相対的位置が一致せず、3種の塩基配列にはそれぞれ異なる淘汰圧が働いて来たことが伺われた。一般に表面蛋白では外部からの淘汰圧による変異が生じ易く、その反面、ITSは転写後切り捨てられるため中立的な変異が蓄積されやすく、系統解析に適当であると言われている。Otでも株間のITSの相同性は56kDa蛋白遺伝子とほぼ同様の数字を示し低かったが、ITSが130塩基対前後と短いため、相同性の高い株間の解析はできなかった。現在、我々はOtの全ゲノムを明らかにしつつある。その結果を待てば、偽遺伝子など株間の比較に適した塩基配列が見つかるものと期待している。
重力波宇宙論の創成と展開

本研究計画によって、重力波を新たな観測手段として、それを用いた宇宙論を本格的に創成して、電磁波観測では得られない初期宇宙に直接迫る方法を展開した。具体的には、曲率ゆらぎだけではなく、テンソルゆらぎ(量子的重力波)をプローブとして、最も一般的なインフレーションモデルを包括的に弁別する方法を与えることに成功した。また、格子上でのスカラー場の時間発展を数値的に追うことにより、初期宇宙でのスカラー場ダイナミクスから得られる重力波放射を、さまざまな場合について明らかにした。さらに、スペースレーザー干渉計DECIGOによって宇宙の熱史をどの程度明らかにできるか、定量的に解析した、等の成果を挙げた。本研究計画の目的は、重力波の直接観測が可能になる近い将来を見据えて、これを用いた宇宙論を本格的に展開し、従来の光学的観測では得られなかった宇宙の晴れ上がり以前、特にビッグバン元素合成以前の宇宙の進化を直接観測によって明らかにする方法を確立し、どのような物理的帰結が得られるかを明らかにすることです。具体的な目標として、(A) Cosmicsuperstringを持つ宇宙における熱史の決定(B)スカラー場宇宙論おける重力波生成とその観測的帰結(C)原始ブラックホールダークマターの連星系から生成する重力波の計算と観測可能性(D)Thermal inflationと重力波(E)大振幅のテンソルゆらぎ=重力波を生成するインフレーションモデルの構築の5つを申請時に掲げました。当該年度は、まず(A)については、宇宙ひもの放出する重力波に対し、パルサータイミングデータが強い制限を課すようになってきたため、これを逃れる理論模型の構築に取り組み、成功しました。(B)については、数値計算プログラムを作成中です。(C)については、連星系のできる確率を数値的に計算し、解析的な見積もりと比較しました。(D)については未着手です。(E)については、二回微分方程式で進化が記述できる最も一般的なインフレーションモデルの構築に成功しました。さらに、ヒッグス場を使ってインフレーションを起こす一般的な枠組みの構築しました。それによってこれまで知られていなかった新しいモデルを発見したと共に、比較的大きなテンソルゆらぎを実現することができました。このほか、インフレーション中に相転移を起こし、モノポールを観測可能な程度残せることを示しました。本年度の具体的な研究成果としては、まず、本計画の根幹として行ってきた、スカラー場宇宙論における重力波放出の数値シミュレーションコードの開発が、研究協力者の多大な尽力を得てほぼ完成し、現在さまざまな条件の下で行った計算をまとめているところである。年度末近くに発表されたBICEP2の観測に対応することになったため、論文の完成には至らなかったものの、目処はついたといえる。初期宇宙の放射優勢期に大振幅の曲率揺らぎがホライズンに入ると、揺らぎの2次項から重力波が発生すると共に、高密度領域は重力崩壊を起こし、原始ブラックホールが形成する。この形成条件は、曲率揺らぎの積分量とコア領域の大きさの2パラメタのみによって決定されることを明らかにした。これによって、重力波のスペクトルと原始ブラックホールの形成量をより密接に結びつけることが可能になる。標準模型のヒッグス場によって観測と整合的なインフレーションを実現する方法の一つに、Higgs G inflationがあるが、この模型は再加熱期に不安定性が生じることがその後指摘された。本研究では正準運動項の高次項を加えることにより、宇宙進化の全時代において安定性を確保できることを示した。なおこの模型はBICEP2による原始重力波の生成量の最新の観測とも整合的である。スタロビンスキーによるR自乗インフレーション模型は新たなスカラー場を必要としない簡単なモデルである。この理論を超重力理論において実現する機構はKetovらによって提案されている。この超重力版では再加熱時に他の場の揺らぎを拾ってmodulated reheatingが起こりえることを示し、非ガウス性が生成し得ることを示した。Planckの観測はこの結果と整合的であったが、ガウス分布を含んでいるので、モデルを特定する手がかりにはならなかった。具体的な目標として、(A) Cosmicsuperstringを持つ宇宙における熱史の決定(B)スカラー場宇宙論おける重力波生成とその観測的帰結(C)原始ブラックホールダークマターの連星系から生成する重力波の計算と観測可能性(D)Thermal inflationと重力波(E)

大振幅のテンソルゆらぎ=重力波を生成するインフレーションモデルの構築の5つを申請時に掲げました。当該年度は、まず(A)については、宇宙ひもの放出する重力波に対し、パルサータイミングデータが強い制限を課すようになってきたため、これを逃れる理論模型の構築に取り組み、成功しました。(B)については、数値計算プログラムをほぼ完成したものの、解析的な見積もりと合わず、その原因を現在追求しているところです。(C)については、通常の重力理論の元では大きな信号は得られないことを見いだしました。(D)については未着手です。(E)については、最も一般的なインフレーションモデルにおいて生成する重力波スペクトルの3点相関がどうなるか、明らかにしました。また、具体的なモデル構築については、プランクのデータ待ちでしたが、2013年3月に上限が発表されたため、それを満たすモデルがどうなるか、調べているところです。今年度はまず、2014年3月のBICEP2チームによる宇宙論的重力波の極長波長モードの『発見』を受けて、それと整合的なカオティックインフレーションモデルとナチュラルインフレーションモデルを仮定した場合、スペースレーザー干渉計DECIGOによって、その重力波の短波長成分を観測した場合、宇宙の再加熱温度を決定できる範囲を、双方のモデルの場合に、フィッシャー解析によって明らかにした。また、このような重力波がインフレーション中の量子重力効果ではなく、スカラー場の二次のゆらぎによってできる可能性を検討した。その結果、観測されたような重力波(テンソルゆらぎ)がスカラー場によって生じる場合には、必ず観測値を上回る曲率ゆらぎができてしまうことを明らかにした。しかしその後BICEP2の結果はダストによる見かけの信号であると考えられるようになり、観測とより整合的なのは、カオティックインフレーションモデルではなく、スカラー曲率の自乗項を用いたスタロビンスキーモデルだということになった。そこで、このモデルの超重力版におけるインフレーション後の宇宙の再加熱機構を詳細に解析し、ビッグバンの温度を明らかにした。本研究計画のもう一つの目的である、3次元格子上でのスカラー場の進化に伴う重力波生成については、まずインフレーション後にモジュライ問題を解決する有力手段である熱的インフレーションのダイナミクスを解析した。従来、熱的インフレーションはバブルの衝突を伴う一次相転移によって修了し、その際重力波が発生すると考えられてきた。しかし本研究によって、相転移はクロスオーバー型であり、なめらかに起こるので、重力波は生成しないことが明らかになった。またこのコードを用いて大域的相転移後の多成分スカラー場の一様化の際生成する重力波のスペクトルを計算し、これによって宇宙の再加熱温度を測定できることを明らかにした。26年度が最終年度であるため、記入しない。宇宙物理学26年度が最終年度であるため、記入しない。(B)についてはやや遅れていますが、それ以外のテーマについては順調に進捗しています。
メトキシフェノール関連化合物の炎症性サイトカイン発現調節作用を探る

優れた抗酸化剤や香料として広く化粧品や食品添加物として使用されているメトキシフェノール関連化合物は抗炎症作用や口腔前癌病変の発癌予防効果を示すことが知られているが、これらの単量体は自らフェノキシラジカル化し生体為害反応を引き起こすことが報告されている。ゆえにFujisawaらはメトキシフェノール関連二量体化合物を合成し、これらの化合物が単量体の優れた抗炎症作用、抗癌作用、抗酸化作用を温存したままで低細胞障害性と高抗酸化力を示すことを発見した。この結果はこれらの二量体化合物が炎症性サイトカイン発現の調節作用を有する可能性を示唆した。そこで私共はメトキシフェノール関連化合物がRAW264.7細胞の炎症性サイトカイン発現と炎症や発癌、サイトカイン発現に主要な役割を演じるシクロオキシゲナーゼ-2(COX-2)発現の調節作用を有するか否か検討した。メトキシフェノール関連化合物であるEugenol、isoeugenol、ferulic acid、isoferulic acid、methoxymethylphenol(MMP)、butylhydroxyanisole(BHA)、o-Vanilinは東京化成社製、hesperetin、hesperidinはSigma社製、メトキシフェノール二量体(bis-eugenol、dehydrodiisoeugenol、bis-ferulic acid、bis-MMP、bis-BHAは各単量体から合成)を使用した。LPSはEscherichia coli O-111B4由来(LBL社)を使用した。歯周病原綿菌であるPorphyromonas gingivalis線毛はYoshimuraらの方法に準じて精製した。遺伝子発現はNorthern blot法で検討した。NF-κB活性化はEMSA法とWestern blot法で検討した。メトキシフェノール関連化合物二量体bis-eugenol、dehydrodiisoeugenol bis-ferulic acid、bis-MMPはLPS刺激の炎症性サイトカイン発現やCOX-2発現を抑制した。しかしそれらの単量体では抑制されなかった。この結果は二量体化メトキシフェノール関連化合物が抗炎症剤、前癌病変の予防剤として有用である可能性を示唆した。関連化合物ではあるが単量体のhesperetin、hesperidin、O-vanilin、isoferulic acidでも高濃度ではあるが細胞障害性なしに抑制作用が認められた。構造-COX-2抑制活性の関係を検討したところ中等度のフェノール性OH基解離エンタルピー(BDE)を持つ化合物にこの抑制作用が著明に認められることが判明した。それゆえ、慢性歯周炎疾患モデルを想定してP.gingivalis線毛刺激の炎症性サイトカイン発現が同等のBDEを持つBHAや二量体bis-BHAで調節されるか否か検討した。その結果、線毛刺激炎症性サイトカイン発現はBHAでなくbis-BHAにより著明に抑制された。この結果はメトキシフェノール関連化合物の二量体が非ステロイド性抗炎症薬(NSAID)に似た抗炎症作用を有する可能性を示唆した。今年度の研究結果は、メトキシフェノール関連化合物二量体の炎症性サイトカイン抑制作用がその構造特異性に基づく所謂フェノール作用に起因している可能性を示唆したが、その詳細なメカニズムの解明には構造-遺伝子転写制御に関するさらなる検討が必要と考える。

構造-COX-2抑制活性の関係を検討したところ中等度のフェノール性OH基解離エンタルピー(BDE)を持つ化合物にこの抑制作用が著明に認められることが判明した。それゆえ、慢性歯周炎疾患モデルを想定してP.gingivalis線毛刺激の炎症性サイトカイン発現が同等のBDEを持つBHAや二量体bis-BHAで調節されるか否か検討した。その結果、線毛刺激炎症性サイトカイン発現はBHAでなくbis-BHAにより著明に抑制された。この結果はメトキシフェノール関連化合物の二量体が非ステロイド性抗炎症薬(NSAID)に似た抗炎症作用を有する可能性を示唆した。今年度の研究結果は、メトキシフェノール関連化合物二量体の炎症性サイトカイン抑制作用がその構造特異性に基づく所謂フェノール作用に起因している可能性を示唆したが、その詳細なメカニズムの解明には構造-遺伝子転写制御に関するさらなる検討が必要と考える。Eugenolやbutylatedhydroxyanisole(BHA)のようなメトキシフェノール関連化合物は優れた抗酸化剤、香料として食品や石鹸、化粧品に添加され、また、歯科領域では酸化亜鉛ユージノールセメントとして使用されている。古くからこれらの関連化合物は抗炎症作用を示し、口腔白板症などの口腔前癌病変に対しても発癌予防に効果があることが知られているが、一方でこれらの単量体は自ら酸素中心のラジカルであるフェノキシラジカル化しアレルギーや炎症反応を引き起こすことが報告されている。ゆえに最近、Fujisawaらはメトキシフェノール関連化合物の優れた抗炎症作用、抗癌作用、抗酸化作用を失わせず、毒性のみ軽減すべく二量体化合物(bis-eugenol、bis-BHA)を合成した。驚くべきことにその性質は、各単量体より100倍以上の低細胞障害性と高抗酸化力を示した。これらの結果は、この二量体が炎症性サイトカイン発現の調節作用を所有する可能性を示し、抗炎症性薬物、前癌病変の予防剤として有用であることを示唆した。しかし、メトキシフェノール関連化合物二量体の炎症性サイトカイン発現の調節作用に関する報告はない。私共は本年度の研究でメトキシフェノール関連化合物のうちeugenol、BHAおよびその二量体によるマウスマクロファージ様RAW264.7細胞の細菌内毒素(LPS)刺激の炎症性サイトカイン発現調節作用について検討した。Eugenol、BHA(東京化成社)、メトキシフェノール関連化合物二量体(bis-eugenol、bis-BHAは各単量体から合成した)を使用した。LPSはEscherichia coli O-111 B4由来(LBL社)を使用した。各サイトカイン発現はNorthern blot法とELISA法で検討した。NF-κB、AP-1活性化はEMSA法で検討した。
精子先体反応(特に男性不妊症)におけるカルシウムプロテアーゼの動態

健常男性の精子におけるカルパインの存在とその意義を、以下の実験法によって検討した。(1)免疫組織染色法によるカルパインの解析ヒト精子を用いて免疫組織染色法を行ったところ、抗μ-カルパイン抗体による特異的な染色が認められたが、抗m-同抗体には免疫染色されなかった。抗μ-N末端抗体により頭部が免疫染色され、その染色性はA23187処理によって経時・経量的に尾部へ移行する傾向を示」した。また活性型に特異的な抗活性中心抗体により尾部が免疫染色され同処理によって染色性が増強した。(2)SDS-PAGE・ウエスタンブロッテッング法による測定調整した精子を超音波破砕装置を用いた後に遠心処理し、ポリアクリルアミドゲル電気泳動後、ニトロセルロース膜に電気的に転写してエンザイムイムノアッセイを行い、カルパインの抗原性、及び活性化の状態を抗μ-N末端抗体を用いて検索した。同抗体による染色性がA23187処理によって減少し、同処理によって精子内のμ-カルパインが活性化されている事が認められた。(3)精子内カルパイン活性のカゼイン分解能による測定簡易法として、カゼインを基質とした分解活性によりカルパイン活性を測定したところ、カゼイン分解能はA23187処理によって減少し、同処理によってカルパインが活性し自己消化を起こした事が認められた。以上より、ヒト精子にμ-カルパインが存在する事を明らかにした。また、カルパインがヒト精子において細胞内カルシウム濃度の上昇に伴う生殖現象に重要な役割を演じており、新しい精子受精能の指標となりうる可能性が示唆された。現在、精子先体反応、精子受精能及び精子運動率と、各種抗カルパイン抗体染色率、染色部位との相関関係を検討中である。