hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
人工的石灰化ナノ粒子合成と歯石沈着モデルの確立

ウシ血清中では、ナノバクテリアモノクロナール抗体に反応するタンパク質はすべてハイドロオキシアパタイト強く結合し、一種類のみがハイドロオキシアパタイトに陽イオン結合し、残りのタンパク質はハイドロオキシアパタイトにアフィニティー結合していた。ハイドロオキシアパタイトに対して陽イオン結合しているタンパク質の単離精製に成功した。残りのタンパク質はゲル濾過クロマトグラフィーにより分離を試みたがその電気泳動像は必ずしも分子量に従って分離されなかった。本研究課題でははじめにCNPsを構成するタンパク質を萌芽研究「石灰化ナノ粒子による初期う蝕再石灰化の試み」で得られた複合体としてではなく各コンポーネントとして血清、牛乳から分離精製する。さらに分離精製されたタンパク質を質量分析により各コンポーネントを同定する。さらに同定された各コンポーネントとSermon sperm DNAを用いて人工的にCNPsを合成する。この時点で電子顕微鏡による観察によってCNPsの人工的合成に必須のコンポーネントを取捨選択し人工的にCPPs合成の系を確立する。このように合成された人工的CNPsを用いラットを用いた動物実験により投与方法、投与量の検討を行い人工的歯石形成の動物モデルを作成する。昨年度までの本研究課題において,CNPsを構成するタンパク質がハイドロオキシアパタイトに強力に結合することを見いだした。また、これらのタンパク質がハイドロオキシアパタイトに結合している状態を電子顕微鏡による観察で確認することにも成功した。このCNPsの性質を利用してウシ血清からCNPsタンパク質の分離をハイドロオキシアパタイトカラムを利用して分離を行った。その結果、CNPsに対するモノクロナール抗体(8D10)に反応するタンパク質を種類検出することできた。現在、それぞれのタンパク質の単離を試みている。本年度は本研究課題においてこれらのタンパク質を単離し、さらに質量分析によって各タンパク質を同定することを目的とする。さらにこれら各々のタンパク質のDNA結合能をビアコアを用いて検討する予定である。本研究課題では、石灰化ナノ粒子を複合体としてではなく、タンパク質単体として分離精製を行い、単離することを目的としている。昨年度の研究成果である石灰化ナノ粒子はハイドロオキシアパタイトに強く吸着する性質を用いて単離精製を試みた。ハイドロオキシアパタイトに吸着する性質においては、ハイドロオキシアパタイトの性状によりその吸着力が大きく異なり、針状のハイドロオキシアパタイトと吸着した場合、カラムによる精製においては高濃度のリン酸を用いても溶出してこない性質を見いだした。逆に球状のハイドロオキしアパタイトを用いることに溶出に成功した。この性質は現電子顕微鏡による観察により確認を進めている。現在、石灰化ナノ粒子のモノクロナール抗体である8D10に反応するタンパク質は3種類確認できている。本年度においてはウシ血清をサンプルとして陽イオンカラム、陰イオンカラム、ハイドロオキシアパタイトカラム、ゲル濾過カラムを駆使して単離精製を試みた。その結果、1つのタンパク質を単離精製することに成功した。その分子量は100、000kDaを超える大きなタンパク質であった。SDS電気泳動を高感度な銀染色で検討し結果でもシングルバンドとして確認することができた。次年度においては、残りの2種類のタンパク質の単離精製を進めるとともに、これらのタンパク質とハイドロオキシアパタイトの吸着状態を電子顕微鏡で観察するとともに、これらのタンパク質を用いて人工的な歯石形成のモデルを確立する予定である。前年度からの研究に引き続き、ウシ血清からのナノバクテリアモノクロナール抗体に反応するタンパク質の精製を継続して行った。その結果、ナノバクテリアモノクロナール抗体に反応するウシ血清中のタンパク質はすべてハイドロオキシアパタイト強く結合する性質を有していた。これらのタンパク質のうち一種類のみがハイドロオキシアパタイトに陽イオン結合しており、残りのタンパク質はハイドロオキシアパタイトのカルシウムに対して親和性を有しアフィニティー結合していることが明らかとなった。これらのタンパク質のうちハイドロオキシアパタイトに対して陽イオン結合しているタンパク質の単離精製に成功した。残りのタンパク質はすべて陽イオン交換樹脂、陰イオン交換樹脂をはじめとする市販の様々なクロマトグラフィー用の樹脂に対して同一の性質を示しこれらの樹脂を用いたクロマトグラフィーによる単離は不可能であった。また、これらのタンパク質はハイドロオキシアパタイトを用いたクロマトグラフィーにおいても高濃度のリン酸を使用しないと流出せず、ハイドロオキシアパタイトに対する結合力が強力であることが明らかとなった。分子量を基準に分離できるゲル濾過クロマトグラフィーにより分離を試みたところナノバクテリアモノクロナール抗体に反応するタンパク質は一定のフラクションに集中して回収され、そのフラクションのSDS電気泳動像は必ずしも分子量に従って分離された泳動像ではなかった。このことから、ナノバクテリア抗体に反応するタンパク質のうちハイドロオキシアパタイトに対してアフィニティー結合するタンパク質はウシ血清内では単一のタンパク質ではなく複合体として存在していることが示唆された。そこでSDS電気泳動ゲルから切り出しを行い質量分析によりタンパク質の同定を試みたところ、これらのタンパク質の一部は日と血清中にも存在する脂質複合体の一部でることが明らかとなった。
聴力とマスク着用が聞き取りに与える影響の関係について

【研究目的】不特定多数の人間との接触の多い病院では、医師を始め多くの職員がマスクをしている。しかしマスクで口を覆ってしまうことで、唇の動きなどの視覚情報が減りコミュニケーションの妨げとなる。特に難聴者では視覚情報は重要な手がかりとなる。難聴の程度とマスクの影響を調べることで難聴者各々に合わせてマスクを取り外す診療も可能となり、医療スタッフと難聴者との円滑なコミュニケーションが促進されると思われる。【研究方法】聴力正常者3名、難聴者19名を対象にマスク着用・非着用の話者による単語の聞き取りを行った。話者は5060dBの音圧で発声し、マスクの有無で音圧に大きな差が生じないように騒音計を用いて音圧の確認を行った。単語の聞き取りはマスク有無でそれぞれ50単語を呈示し、対象者に聞こえた通りに返答してもらった。【結果】聴力正常者の50語の正答数の平均はマスク着用時で49.6、マスク非着用時で50.0でマスクの有無で正答数に差を認めなかった。難聴者の正答数の平均はマスク着用時で24.2、マスク非着用時で31.4でマスクの有無で正答数に差を認めた(p<0.01)。マスク有無の正答数の差を平均聴力別に示すと、1019dB(聴力正常者)で0.3、3039dBで2.5、4049dBで5.7、5059dBで10.8、6069dBで7.6であった。【研究成果】難聴者はマスク着用により正答数が下がり、聴力正常者に比べ、より視覚情報の重要性が考えられる。また、60dB以下では、難聴の程度が大きいほどマスク着用による影響が大きくなった。60dB以上の難聴者では、マスクの有無に関わらず、音圧不足により聞き取りが困難であった。難聴者への結果のフィードバックにより難聴者自身がマスクによる聞こえへの影響を認識できた。
地震波異方性トモグラフィーによる地球内部ダイナミクスの定量化

本研究の目的は、実体波を用いて地球内部の異方性(方位異方性および鉛直異方性)の詳細な三次元速度構造を明らかにすることである。そして、本研究で得られた地震学的構造を物質科学やシミュレーション研究と関連づけて、地球内部のダイナミクスを定量的に評価する。本年度は、人工データおよび実データを用いた鉛直異方性および方位異方性解析の結果を用いて、(1)本研究のトモグラフィー解析で仮定する異方性の軸分布の拘束条件(水平面内:方位異方性/鉛直方向:鉛直異方性)や、波線の偏り等によって生じる速度パラメータ間のトレードオフについての検討を行った;その結果、火山周辺域では鉛直異方性が優勢であり、領域全体に方位異方性を仮定することは、構造を正しく得る解析としては最適ではないことがわかった。今後の解析では、対象領域のテクトニックな背景によって方位異方性トモグラフィーと鉛直異方性トモグラフィーを使い分ける、若しくは異方性の軸の分布に自由度がある解析方法(開発済み)を使用する。また、(2)東北地方の島弧マントルウェッジにおけるダイナミクスと火成活動との関係に注目した考察を行った;本研究で得られた異方性分布は、当該地域における小規模対流のシミュレーション研究による異方性分布パターンと調和的であった。本研究で実施している異方性構造解析の有効性を示唆するひとつの傍証が得られたものと考えられる。と同時に、シミュレーション研究で考慮された地球内部の状態を表す様々なパラメータを介することで、本研究における定量的な議論の深化が見込まれる。また,前年度より引き続いて関東地方の方位異方性に関する投稿論文の修正を行った。当該論文は、現在、再投稿のための最終段階にある。前年度末に出産した第2子の保育施設がみつからないまま、規定により研究中断期間の上限をむかえた。そのため、研究再開後においても十分な研究時間を持つことができず、研究計画時の予定よりは多少遅れ気味になっている。これまでに開発した手法を用いて、異方性速度構造解析を続行する。そして、得られた結果を用いて地球内部のダイナミクスの定量化を図る。ただし、この半年間は、研究計画時に想定していたほど研究時間が持てず、また、今後に於いても同様の状況となる可能性も否めない。したがって、解析領域を広げる等して解析時間を短縮し、問題解決に努める。本年度は,以下の研究を実施した(1)データの吟味:解析に用いるHi-net検測値データ(防災科学研究所)を吟味した.地震規模,震源地,検測者の違いによるデータ特性の把握に努めた.今年度は,東北地方の地震データを入手し,解析に向けた準備を始めた.(2)S波方位異方性トモグラフィー法の開発:定量的な議論を進めていくためのひとつの要素として,S波方位異方性の3次元構造推定を開始した.今回は,最初の試みとして,中国・四国地方を対象領域に選定した.まずは,手法とデータ(気象庁一元化データ)の確認のため,数値実験を実施した.加えて,実際の観測データに適用して,当該地域における3次元のS波方位異方性速度構造を求めた.(3)P波鉛直異方性トモグラフィー法の開発:近年,鉛直異方性の重要性が再認識されている.地球規模では標準モデルに組み込まれるほどその存在の重要性と普遍性が確かめられているが,地域的な解析では未だ不明な点が多い.そこで,鉛直異方性を考慮したP波異方性トモグラフィー法を開発し,東北地方の3次元鉛直異方性速度構造推定を実施した.(4)S波異方性の時間変化の検出:異方性と応力場の関係は広く受け入れられているが,この関係は,全ての観測において普遍的にみられるわけではない.この原因として,変動の大きさや観測網の整備状況の問題が挙げられる.そこで本研究では,日本列島規模で地震活動が変化するような変動が齎された東北地方太平洋沖地震に注目し,その発生前後における地殻内の異方性の変化の検出を試みた.対象領域は当該地震の発生により,最も地震活動が変化した茨城-福島県境地域である.(5)関東地方のP波異方性速度構造に関する論文を国際誌に投稿した.実体波を用いて地球内の詳細な三次元異方性速度構造を明らかにし、これを基にして地球ダイナミクスの定量的な議論を行うため、本年度は以下の研究を実施した。(1)P波鉛直異方性トモグラフィー法の開発:近年、鉛直異方性の重要性が再認識されているげ地球規模では標準モデルに組み込まれるほどその存在の重要住と普遍性が確かめられているが、地域的な解析では未だ不明な点が多い。そこで、鉛直異方性を考慮したP波異方性トモグラフィー法を開発した。(2)(1)で開発した鉛直異方性を考慮したP波異方性トモグラフィー法を東北地方の地震データに適用し、東北地方の地殻およびマントルにおける3次元鉛直異方性速度構造推定を実施した.得られた鉛直異方性は、地殻領域では水平方向に伝播する地震波が鉛直方向に伝播する地震は速度よりも速いのに対し、深さ70100kmの深さ領域では鉛直方向に伝播する地震波が水平方向の伝播速度よりも速いという深さ変化を示した。

また、鉛直異方性の地域性については、地震め等深度線の走行と直交する方向に形成された火山帯の下(ホットフィンガー)で鉛直異方性が強いことが示された。加えて同じデータを用いて三次元方位異方性速度構造推定を実施したところ、最終的な構造に対する走時残差は鉛直異方性解析で得られた構造に対する値よりも大きく、鉛直異方性の重要性が示された。(3)Hi-net(防災科学技術研究所)で記録された全走時データを取得した。(4)関東地方のP波方位異方性速度構造に関する論文の修正版を投稿するための準備を行った。本研究の目的は、実体波を用いて地球内部の異方性(方位異方性および鉛直異方性)の詳細な三次元速度構造を明らかにすることである。そして、本研究で得られた地震学的構造を物質科学やシミュレーション研究と関連づけて、地球内部のダイナミクスを定量的に評価する。本年度は、人工データおよび実データを用いた鉛直異方性および方位異方性解析の結果を用いて、(1)本研究のトモグラフィー解析で仮定する異方性の軸分布の拘束条件(水平面内:方位異方性/鉛直方向:鉛直異方性)や、波線の偏り等によって生じる速度パラメータ間のトレードオフについての検討を行った;その結果、火山周辺域では鉛直異方性が優勢であり、領域全体に方位異方性を仮定することは、構造を正しく得る解析としては最適ではないことがわかった。今後の解析では、対象領域のテクトニックな背景によって方位異方性トモグラフィーと鉛直異方性トモグラフィーを使い分ける、若しくは異方性の軸の分布に自由度がある解析方法(開発済み)を使用する。また、(2)東北地方の島弧マントルウェッジにおけるダイナミクスと火成活動との関係に注目した考察を行った;本研究で得られた異方性分布は、当該地域における小規模対流のシミュレーション研究による異方性分布パターンと調和的であった。本研究で実施している異方性構造解析の有効性を示唆するひとつの傍証が得られたものと考えられる。と同時に、シミュレーション研究で考慮された地球内部の状態を表す様々なパラメータを介することで、本研究における定量的な議論の深化が見込まれる。また,前年度より引き続いて関東地方の方位異方性に関する投稿論文の修正を行った。当該論文は、現在、再投稿のための最終段階にある。最も時間のかかる可能性のあった解析手法の開発は概ね完了し,また,これを用いた解析も始められたのでその点は評価できる.しかし,出産および育児により,申請時に予定していたほど研究時間がとれず,解析が予定よりは多少遅れ気味になっている.また,論文投稿についても予定していたほど捗らなかった.最も時間のかかる可能性のあった解析手法の開発は概ね完了し,また,これを用いた解析も始められたのでその点は評価できる.しかし,育児と更なる妊娠により申請時に予定していたほど研究時間がとれず,解析が予定よりは多少遅れ気味になっている.論文投稿については、査読者からのコメントに答えるための解析を新たに行い、これを基にした修正を終えることができた。来年度中の雑誌掲載が見込まれる。前年度末に出産した第2子の保育施設がみつからないまま、規定により研究中断期間の上限をむかえた。そのため、研究再開後においても十分な研究時間を持つことができず、研究計画時の予定よりは多少遅れ気味になっている。
部派仏教における縁起思想研究

昨年度に引き続き、南方上座部(大寺派)の『分別論(Vibhanga)』、説一切有部の『法蘊足論(Dharmaskandha)』、法蔵部の『舎利弗阿毘曇論』に見られる各部派の縁起解釈を検討し、次の二点を明らかにした。1.いずれの論書も『マハー・ニダーナ(Maha-nidana)』という経典に説かれる縁起説を強く意識しており、そのことは、各論書がそれぞれ独自に発展する以前に共通の源泉資料として存在していた頃からすでに、当経典の縁起説が大きな問題となっていて、縁起説と輪廻の関係が解釈上の重要な論題となっていたことを示している。2.こうした議論の傾向こそが、後の論書における三世両重の因果の解釈、すなわち、十二支縁起は過去・現在・未来にわたって輪廻を繰り返す衆生の迷いの生存をあらわすものである、という解釈に連なっている。このように、それぞれの部派は縁起説を解釈する際に輪廻説に対する関心を共有しているのであるが、従来の縁起思想研究においては、縁起説が輪廻と関係するのかどうかという点をめぐって諸学者の見解が異なっていた。本年度は縁起思想に関する研究史についても吟味・検討したが、その作業の過程で、西洋の研究者が仏教思想に対していかに近代的な合理主義的精神をもってアプローチしたか、一方、そうした近代的な研究手法を日本の研究者はどのように受け入れ、同時にどのような内面的葛藤を抱えていたのかという問題を、特に近代仏教学の成立史上重要なF.マックス・ミュラー、南條文雄、笠原研寿の場合について明らかにした。その上で、仏教研究に対するこうした姿勢や方向性の違いが、従来の縁起研究における諸学者のさまざまな見解にも影響を与えていることを確認し、以上の知見を発表した。部派仏教における縁起解釈は、十二支縁起説をそれぞれの部派の教理に従って解釈する立場に基づいているが、原始仏典における縁起思想の発展を見るならば、支分の少ない縁起説の意味内容を明らかにすることも重要である。そして、十二支に充たない縁起説が部派仏教においてどのように扱われているかを調査することも、縁起思想の解明に必要な課題である。この点について、南方上座部(大寺派)の『ヴィバンガ(Vibhanga)』、さらに北伝アビダルマの中で『ヴィバンガ』と密接な関係にあり時代的にも古いとされる、説一切有部の『法薀足論(Dharmaskandha)』、および法蔵部の所伝とされる『舎利弗阿毘曇論』を比較検討した。その結果、『ヴィバンガ』におけるアビダンマ分別の縁起解釈の中に、『マハー・ニダーナ(Maha-nidana)』に説かれる九支縁起説の影響が反映しており、また『法薀足論』や『舎利弗阿毘曇論』も十二支縁起説を解釈する一方で、同時にまた『マハー・ニダーナ』、あるいはそこに説かれる特殊な縁起説をも意識していることが明らかになった。このことは、『マハー・ニダーナ』の縁起説が原始仏典において重要な意義を有しているとともに、初期の論書における縁起解釈において大きな関心事であったことを示していると考えられる。本年度9月18日から3月18日までは科学研究費補助金の外国旅費を使用して、英国オックスフォード大学の東洋学研究所(Oriental Institute)において、以上の研究、および関連する資料の調査を行った。
一般日本人女性におけるCOPDの有病率及び潜在性動脈硬化指標との関連に関する検討

本学では滋賀県草津市の一般住民から無作為抽出した集団を対象として、潜在性動脈硬化指標とその関連因子を検討する研究を進めている(Shiga Epidemiological Study of Subclinical Atherosclerosis= SESSA研究)。この研究では、このコホート集団に対して国際的に標準化された方法である気管支拡張薬吸入後のスパイロメトリーを用いての呼吸機能検査を行っている。この呼吸機能検査結果を用いて、本コホート集団における女性の慢性閉塞性肺疾患(COPD)の有病率を明らかにすると同時に、潜在性動脈硬化指標と呼吸機能検査との関係を明らかにすることを本研究の目的としている。さらに、これまでの研究データとの比較を行うことで、男女間の違いを明らかにすることも目的としている。本年度は、年度当初に女性を対象としたSESSA研究全体の体制の再構築を行った。それと同時に、呼吸機能検査機器の再整備を行い、また、検査担当の臨床検査技師に対し、国際標準の方法に基づいた呼吸機能検査が行えるように再教育を行った。その上で、コホート集団に属する一般女性住民に対し、研究の趣旨を説明し、同意を取得し、同意が得られた方を対象として、既往歴や呼吸器症状などの自己記入式質問票調査を行い、前述の気管支拡張薬吸入後の呼吸機能検査を継続し行っている。同時に、SESSA研究のそれぞれの担当者が動脈硬化性疾患に関する検査を継続し行っている。順調に女性参加者からの同意を取得し、呼吸機能検査および動脈硬化性疾患に関する検査をおこなっている。呼吸機能検査結果は、呼吸器専門医がすべての結果をチェックし、クオリティ・コントロールを行っている。また、動脈硬化性疾患に関する検査に関しても、SESSA研究担当のそれぞれの専門医や疫学研究者が結果のチェックを行っている。今後は、さらに新たな参加者からのデータを蓄積して、データセットを確定し、解析を行う予定である。
パーキンソン病-男性不妊-癌とを結ぶDJ-1の機能解析と創薬

1)DJ-1の機能解析-ドパミン生合成におけるDJ-1の機能DJ-1はTH,DDCに直接結合し、活性を正に制御することを明らかにした。パーキンソン病患者で見られるDJ-1変異体にはその活性がない。また、ヘテロ変異体は野生型DJ-1に対し、dominant negative効果を示し、ヘテロ変異も発症の一因となることが示唆された。H_2O_2,6-OHDAなどで細胞に酸化ストレスを与えると、DJ-1の106番目のシステイン(C106)が、-SOH,SO_2H,SO_3Hと酸化される。軽度のC106酸化はTH,DDC活性を上昇させ、過度の酸化は逆に活性抑制を示したことにより、弧発性パーキンソン病発症におけるDJ-1機能が類推された。2)DJ-1とDJ-1結合化合物による神経変性疾患治療薬への応用虚血性脳梗塞モデルラット脳へのDJ-1注入により顕著に症状が抑制された。DJ-1結合化合物は、DJ-1のC106への過度の酸化を抑制することで、DJ-1活性を維持することを明らかとした。更に、DJ-1結合化合物の更なる活性上昇を狙って、in silicoで構造改変した。また、250万化合物ライブラリーを使ったin silico大規模スクリーニングで、DJ-1結合化合物を複数単離した。我々が癌遺伝子として単離したDJ-1は家族性パーキンソン病(PARK7)の原因遺伝子でもある。パーキンソン病は酸化ストレス、ミトコンドリアのcomplex 1の機能阻害、異常タンパク質の凝集が原因と考えられているが詳細な分子機構は明らかでなかった。我々は、DJ-1は転写調節、抗酸化ストレスプロテアーゼ、ミトコンドリアcomplex 1の正の調節機能を有し、機能破綻はパーキンソン病などの脳神経変性疾患の原因となることを明らかとした。DJ-1は106番目のシステイン(C106)の酸化状態で活性が制御される。還元型は弱い活性で、C106がSO_2Hと酸化されることが活性に必須であるが、SO_3H酸化されると不活性となる。孤発性パーキンソン病患者脳においては、還元型DJ-1の欠如と異常な酸型DJ-1(不活性型)の存在を見出した。また、DJ-1は酸化ストレスより自己酸化され活性酸素の消去及び転写因子として抗酸化ストレス関連遺伝子発現を行い、細胞死を防御する。更にドパミン生合成のキー酵素であるチロシンヒドロキシラーゼ(TH)を転写レベル、及びDJ-1-TH相互作用を通じて活性上昇させた。一方、パーキンソン病モデルラットにDJ-1タンパク質を直接注入すると、ドパミン神細胞死と行動異常が劇的に阻止されることを明らかとした。更に、DJ-1の活性部位であるC106に結合し、酸化ストレス誘導神経細胞死を抑制する複数の低分子化合物を同定し、これらがDJ-1タンパク質同様に神経細胞死と行動異常の解除を行うことをin vitro及びパーキンソン病モデルラットで明らかにした。これらの化合物は、血液脳関門を通過する。更に、我々は弧発性パーキンソン病患者の症状に応じて、患者血清にDJ-1が分泌され、DJ-1がパーキンソン病の診断バイオマーカーになる可能性を示した。以上より、DJ-1とその結合化合物は、神経細胞死を抑制することにより、パーキンソン病を始めとする神経変性疾患治療薬の可能性を示した。1)DJ-1の機能解析-ドパミン生合成におけるDJ-1の機能DJ-1はTH, DDCに直接結合し、活性を正に制御することを明らかにした。H_2O_2, 6-OHDAなどで細胞に酸化ストレスを与えると、DJ-1の106番目のシステイン(C106)が、-SOH, SO_2H, SO_3Hと酸化される。

軽度のC106酸化はTH, DDC活性を上昇させ、過度の酸化は逆に活性抑制を示したことにより、弧発性パーキンソン病発症におけるDJ-1機能が類推された。2)DJ-1とDJ-1結合化合物による神経変性疾患治療薬への応用虚血性脳梗塞モデルラット脳へのDJ-1注入により顕著に症状が抑制された。DJ-1結合化合物は、DJ-1のC106への過度の酸化を抑制することで、DJ-1活性を維持することを明らかとした。更に、DJ-1結合化合物の更なる活性上昇を狙って、in silicoで構造改変した。また、250万化合物ライブラリーを使ったin silico大規模スクリーニングで、DJ-1結合化合物を複数単離した。
内因性 GLP-1 の虚血心筋保護作用の分子メカニズム解明とその臨床的重要性の研究

動物実験では、日本白色種ウサギの30分虚血・48時間再灌流モデルを用いて、α-グルコシダーゼ阻害薬のvogliboseとmiglitolの内服が、梗塞サイズを縮小することを確認した。その分子メカニズムとして、血漿GLP-1産生増加、PI3 kinase-Akt-NO pathwayの活性化、mitchondrialKATPchannel開口が関与することを明らかにした。さらに、心臓病患者を対象とした臨床研究では、心機能障害患者においては、心機能正常者に比べて、血漿GLP-1濃度が有意に上昇していること、血漿GLP-1濃度と左室駆出率は逆相関することを明らかにした。以上の結果から、内因性のGLP-1は、虚血性心疾患や左室機能障害において心保護因子であることが示唆された。日本白色種ウサギを用いて、30分虚血・48時間再灌流モデルを用いて、a-グルコシダーゼ阻害薬のmiglitolが、梗塞サイズを縮小することを確認し、その分子メカニズムを解明した。Miglitol 100mg/kg/dayを7日間内服投与した結果、梗塞サイズは有意に縮小した。この梗塞サイズ縮小効果は、exendin(9-39)(GLP-1 blocker, 1mg/kg)の前投与で、部分的にブロックされた。Miglitol 5mg/kgを虚血前に静注した場合、梗塞サイズは有意に縮小された。Miglitol内服による梗塞サイズ縮小効果が一番大きく、exendin(9-39)により梗塞縮小効果は軽減され、miglitol静注による梗塞縮効果と同等であった。Westernblot解析により、miglitol内服後の心筋組織におけるphospho-PI3 kinase, phospho-Aktの活性化が有意に増大した。すなわち、miglitolの梗塞サイズ縮小効果は、従来我々が報告した虚血中のglycogenolysis抑制によるlactate産生抑制、glycogeの消費抑制による効果に加えて、GLP-1産生によるPI3-kinase活性化、Akt活性化がmiglitolの梗塞サイズ縮小効果に関与することを明らかにした。臨床研究についても順調に進行中である。24年度が最終年度であるため、記入しない。現在取り組み中の、血漿GLP-1濃度と心機能の関係に関する臨床研究をさらに推進し、患者数を増加させる方向で研究を進めていく。
乳幼児期における器楽活動プログラムの構築

本研究は、器楽活動の意義について関連領域から探り、フィールドワークとワークショップを通して、乳幼児期における器楽活動のプログラム構築を目指したものである。一連の研究を通して(1)身の回りの環境と関係を築いていく中で、子どもの音楽的な発達も生じていくこと、(2)実際に子どもたちが日常生活を行っている場で音楽表現の芽生えが生じていること、(3)音楽活動そのものが人間の感覚を拓いていくこと、の3点を指摘するに至った。器楽活動の意義について発達的視点、身体論的視点、音楽教育史的視点から探り、フィールドワークとワークショップを通して、乳幼児期における器楽活動のプログラムを構築するものである。本年度はこれまで収集してきた動画記録、ワークショップデータを基に、乳幼児期の器楽活動の様相について、実際の子どもの姿から捉えなおした(日本音楽教育学会第45回共同企画ほかで発表)。また、子どもたちの表現をとらえる視点について検討すべく、これまで収拾したデータを整理・分析し、幼児期の言語表現とそれを生み出す環境について明らかにした。さらに、音楽教育史的視点から器楽教育を捉え直し、器楽活動における意義について「器楽活動を行っている自分自身の身体感覚を拓いていく」という視点を見出した。尚、これらについては現在論文執筆、論文投稿中である。上記内容を踏まえ、保育現場の器楽活動について検討し、ワークショップ、子育て支援活動の環境設定等実践も行っている。器楽活動の意義について、発達的視点、身体論的視点、音楽教育史的視点から探り、フィールドワークとワークショップを通して、乳幼児期における器楽活動のプログラムを構築しようとするものである。本年度は、平成25年度より続けている動画の分析、ワークショップデータの分析を通して、乳幼児が「楽器」を「音を鳴らすモノ」として扱う以前に「身の回りにあるモノとして探索している」姿が見えてくることを示し、乳幼児の音への気づきは、聴覚刺激によるものだけではなく、音を出す際の自分の身体感覚や、モノの振動からも音を感じていることを示した。さらに、これらの子どもの姿から、保育実践の場で「楽器を探求する過程を作る」「多様な感覚を通して音を感じる」ということを念頭に置いた楽器活動の必要性を指摘し、1.楽器に触れ、楽器を見ながら音も感じることを目指した実践、2.子育て支援の場における楽器を含めた環境設定の重要性について指摘するに至った(保育学会第67回大会、日本赤ちゃん学会第14回学術集会等、PECERA2014で発表)。本研究は、器楽活動の意義について発達的視点、脳科学的視点、身体論的視点、音楽教育史的視点から探り、フィールドワークとワークショップを通して、乳幼児期における器楽活動プログラムの構築を目指したものである。従来、音楽科教育における器楽活動の内容・方法において欠如していたと思われる、(1)音が出るモノ、楽器を用いた活動は他者との関係性を育む、(2)モノ・楽器を用いて音を鳴らすという行為は身の回りの環境と関わる事である、(3)モノ・楽器を用いて音を鳴らすという行為は自分自身の感覚を自覚するものである、という内容を重視した。発達研究、脳科学研究、哲学・美学研究等、関連領域の知見の整理を行い、(1)音の認識が他者との関係性を生み出すこと、(2)モノを使って音を鳴らすという行為そのものが、聴覚のみでなく、触覚、筋感覚等を同時に刺激する行為であること、(3)それが乳幼児の自己の意識の基盤となるということなどが指摘できたと考える。また、音楽教育史研究を通して、これまで先人たちが行ってきた音楽教育活動においても、ここに述べたのと同じような視点が散見されることを指摘した。これらの知見を基にして、保育の場で行う楽器遊びの活動例として、一般的な奏法に囚われず子どもの自由な発想を基にした楽器の活用、感覚間相互作用(クロスモダリティ)を活用した活動を提案し、保育現場でワークショップを企画・実践した。さらに、関連学会等での発表、書籍の刊行を通してこれらの内容を公開した。ワークショップ等の実践を通して、仮説に合致するような事例が多く得られている。幼児教育音楽教育これまで得られた成果を、今後エビデンスベースとなるよう、データを整理すべく試みる。動画分析をする中で他領域の文献と照らし合わせることができ、乳幼児期の音楽的発達について大枠整理されてきている。現在、客観的なデータに基づいたものとするため実験を進行中である。3月末に実施した海外視察(北欧)渡航経費が次年度での計上となったため。これまでの研究成果を基に、保育施設・子育て支援活動等で実践を進めていく。また、これまで、先行研究と事例の分析を中心に、乳幼児期の音楽的発達について整理をする予定であった。しかし、特に乳児期の器楽に関わる研究が非常に少なく、エビデンスベーストな研究がほとんど行われていない。そのため乳幼児期の子どもと楽器との関わりについて実験を行い、そのデータを分析することを計画し、進めている。3月末に実施したため、既に使用済みである。平成25年度は、研究代表者、研究分担者が、各々が研究をすすめてきた。研究成果をそれぞれ発表する機会が多く取れなかったため、旅費の使用が少なくなってしまった。

平成26年度年度は、各々の研究成果を持ち寄り、相互に検討し合うための研究会を持ち研究成果の集約をすすめたい。また、研究成果の公表をして情報交換を進めていきたい。よって、研究会のための経費(旅費、宿泊費)の使用を予定している。また、平成25年度に引き続き、基礎的研究、フィールドワーク、インタビュー、質問紙調査に付随する物品費、旅費、人件費・謝金などの使用も予定している。
新しいボリオキリ遷移金属錯体。トランスメタル化中間体としての構造と性質。

白金錯体と芳香族ボロン酸との反応を行い、トランスメタル化反応の中間体であるボリオキソ白金錯体を単離することに成功した。フェニル(ヨード)白金錯体と芳香族ボロン酸との反応を酸化銀、水の存在下で行った場合にもトランスメタル化反応は円滑に進行した。24時間以上の反応では生成物はトランスメタル化によるジアリール白金錯体であった。一方、同じ反応を短時間(<6時間)で停止した場合の生成物はボロン酸が脱プロトンしたボロナトが配位した錯体であった。種々の実験結果から、酸化銀の役割については塩基としてボロン酸を活性化するとともに、白金-ヨウ素結合を活性化するという二重の役割を果たしていることがわかった。4-メトキシフェニルボロン酸の反応によって得られた2つの生成物、ジアリール白金錯体およびフェニルボロナト白金錯は、いずれもX線構造解析による分子構造の決定を行うことができた。いずれも白金まわりはトランス構造をとり、Pt-C, Pt-O,Pt-P結合の長さは通常の配位結合の範囲にあった。ボロナト白金錯体に芳香族ボロン酸、酸化銀、水を加えて加熱してもジアリール白金錯体は容易に生成することから、この錯体はトランスメタル化反応の中間においても生成していることがわかった。この錯体がトランスメタル化にどのように関与しているかについて、さらに検討を行った結果、反応は逐次的に進行してトランスメタル化生成物を与えることがわかった。本研究によって、10族遷移金属と芳香族ボロン酸との反応におけるトランスメタル化によってアリール遷移金属錯体を合成することができ、量論的なトランスメタル化反応の機構について考察することができた。
フローマイクロ合成法によるメタノフラーレンの高選択的合成法の開発

硫黄イリド法によるPCBMのフロー合成検討において、これまでは反応停止剤である酢酸を添加した受器に集めることで反応を停止させていた。この時、受器中での混合効率によっては十分に反応を停止できていない可能性があったため、三液混合法によるフロー系での反応停止を試みた。その結果、いずれの方法でも同等の結果が得られることが確認できた。これまではシリンジポンプを用いた送液によるフロー合成を行ってきたが、次年度にはLCポンプを用いた連続送液実験を行い、PCBMの大量合成法へと展開する。水系ヒドラゾン法によるPCBMのフロー合成検討については前年度までに、2台の送液ポンプとサンプルインジェクターを用いた送液実験系と、ナトリウムランプによる光異性化ユニットと接続し、ワンフローでのPCBM合成システムを構築した。これを用いて、条件検討を進めてきたが、加熱反応部分における反応器容量の制限から高流速での検討が行うには反応時間(滞留時間)が不足することが明らかとなり、現状からの収率向上が見込めない状態となっている。そこで更なる収率向上のための装置構成の改良を行うべく、樹脂製のチューブを用いた加熱反応部分の容量増大など、フロー合成システムの改良を進めている。本研究課題において、フロー合成における反応条件の最適化探索を継続してきたが、水系ヒドラゾン法によるPCBMのフロー合成検討について構築したワンフローでのPCBM合成システムでは、加熱反応部分における反応器容量の制限から高流速での検討が行うには反応時間(滞留時間)が不足することが明らかとなり、現状からの収率向上が見込めない状態となった。硫黄イリド法によるPCBMのフロー合成検討については、LCポンプを用いた連続送液実験を行い、PCBMの大量合成法へと展開する。水系ヒドラゾン法によるPCBMのフロー合成検討については、加熱反応部分の容量増大などのフロー合成システムの改良を行い、反応転換率の向上と高流速化による生産性向上につて検討を行う。また、高流速化に伴う光反応部の改良についても併せて検討を行い、PCBMの大量合成法へと展開する平成28年度はスルホニウム塩とフラーレンC60から異性化工程を経ず直接[6,6]PCBMを合成可能な硫黄イリド法によるフローマイクロ合成の検討を試みた。まずバッチ法での条件をフロー系に適用し、数十秒程度の滞留時間での検討を試みたところ、リアクター内では反応が完結しておらず、リアクターから採取した反応液の径時変化を観察したところ、バッチ法と同様数時間かけて反応が進行していることが確認できた。すなわち、バッチ法で反応に用い有機塩基であるDBUではフロー系で用いるに十分な反応速度で硫黄イリドを発生させることができていないことが明らかとなった。そこでフロー系に適用可能な有機塩基の探索を行ったところ、バッチ法において5分以内に反応を完結させることの可能な有機超強塩基を見出すことができた。さらに、この有機強塩基を用いてフロー系での最適条件探索を試みることとした。DBUを塩基とした際と同様、T字型ミキサーを混合器として用いたところ、送液速度の上昇とともにフラーレンへの硫黄イリドのモノ付加体であるPCBMの収率が向上した。これは送液速度の上昇による混合効率の向上がその理由であると考えられることから、より混合性能の高い混合器での検討を行ったところ、PCBMの収率はさらに向上した。送液速度、滞留時間、試薬の等量比などの検討を進め、現在PCBMの収率がバッチ法よりも10%程度上回る収率60%を超える条件を見出すことができた。次年度以降はさらなる収率向上と、初年度に導入した送液ポンプを用いた連続送液による大量合成の検討を実施する。また、初年度での検討が遅れている水系ヒドラゾン法についてもその検討を加速させる。平成28年度は光異性化フロー反応の検討を行うとともに、フラーレンC60から[6,6]PCBMを直接合成する水系二層系反応を用いたフローマイクロ合成へ展開する予定であったが、光異性化用のナトリウムランプや送液ポンプとともに用いるサンプルインジェクターの選定・導入に当初の想定よりも時間を要してしまった。そこで、硫黄イリド法による[6,6]PCBM合成について、フローマイクロ合成法での予備検討を前倒しすることでその進展を図り、バッチ法を大きく上回る収率でPCBMを合成できる条件を見出した。平成29年度は、ナトリウムランプを用いた、[5,6]PCBMから[6,6]PCBMへの光異性化反応の検討を行った。これまでにも他の光源を用いて、単離した[5,6]PCBMから[6,6]PCBMへの光異性化反応について検証したことはあったが、水系二層系ヒドラゾン法のフロー合成化を進める上では、より実際の反応系に即した状態を再現するべきであると判断し、光非照射下におけるフラーレンとヒドラゾンの反応液を用いて、ナトリウムランプによる光異性化検討を行った。送液速度を変更することにより、光異性化反応に要する時間を検証し、異性化反応に必要な時間を算出することができた。この検討結果をもとに、フラーレンとヒドラゾンの反応(加熱条件)から、光異性化反応までのフロー合成の検討を進めることとした。

次に2台の送液ポンプとサンプルインジェクターを用いた送液実験系を構築し、ナトリウムランプによる光異性化ユニットと接続することにより、水系二層系ヒドラゾン法のフロー合成化検討を進めることとした。フラーレンとヒドラゾンの反応(加熱条件)および、光異性化反応共に、リアクター容量を固定し送液速度の変更による反応効率の検証を行った。リアクター容量を固定していたため、加熱条件反応部の滞留時間不足によるフラーレン転換率が低いこと、また、低送液速度でしか反応を実行することができなかった点が課題ではあるが、フラーレンとヒドラゾンから[6,6]PCBMを直接合成するフロー合成系を構築することに成功した。本年度、水系二層系ヒドラゾン法のフロー合成化を、購入した送液ポンプを用いて検討を進めていた。しかし、2台のポンプによる送液時に、双方の送液量に差が出ていることが判明し、その原因究明を行う必要が生じた。送液ポンプだけでなく、マイクロリアクターに使用している各部品(ミキサー、配管など)についても変形や閉塞が生じていないか検証することとなり、結果的にはミキサーの部分的な閉塞によるものと判断できたが、想定していたよりも検証に時間を要してしまい、当初予定していたところまでの研究遂行に至らなかった。硫黄イリド法によるPCBMのフロー合成検討において、これまでは反応停止剤である酢酸を添加した受器に集めることで反応を停止させていた。この時、受器中での混合効率によっては十分に反応を停止できていない可能性があったため、三液混合法によるフロー系での反応停止を試みた。その結果、いずれの方法でも同等の結果が得られることが確認できた。これまではシリンジポンプを用いた送液によるフロー合成を行ってきたが、次年度にはLCポンプを用いた連続送液実験を行い、PCBMの大量合成法へと展開する。水系ヒドラゾン法によるPCBMのフロー合成検討については前年度までに、2台の送液ポンプとサンプルインジェクターを用いた送液実験系と、ナトリウムランプによる光異性化ユニットと接続し、ワンフローでのPCBM合成システムを構築した。これを用いて、条件検討を進めてきたが、加熱反応部分における反応器容量の制限から高流速での検討が行うには反応時間(滞留時間)が不足することが明らかとなり、現状からの収率向上が見込めない状態となっている。そこで更なる収率向上のための装置構成の改良を行うべく、樹脂製のチューブを用いた加熱反応部分の容量増大など、フロー合成システムの改良を進めている。本研究課題において、フロー合成における反応条件の最適化探索を継続してきたが、水系ヒドラゾン法によるPCBMのフロー合成検討について構築したワンフローでのPCBM合成システムでは、加熱反応部分における反応器容量の制限から高流速での検討が行うには反応時間(滞留時間)が不足することが明らかとなり、現状からの収率向上が見込めない状態となった。平成28年度に検討を進める予定であった光異性化フロー反応の検討と、フラーレンC60から[6,6]PCBMを直接合成する水系二層系反応を用いたフローマイクロ合成へ展開について、平成28年度分の遅れを取り戻すべくその検討を加速する。また、今年度中に導入予定であるもう一台の送液ポンプの導入による、3液混合でのフロー合成についても検討を進めたい。
遷移金属触媒を用いるラジカル環化反応:含窒素環状化合物の実用的合成法

アルカロイド骨格を含む含窒素環状化合物の合成法として、遷移金属触媒を用いるポリハロゲン化合物の環化反応を開発した。窒素上に置換基を有するN-アリルトリクロロアセトアミドを、塩化第一銅とビピリジンからなる触媒で処理すると、容易に炭素-塩素結合の解裂と分子内に存在する炭素-炭素2重結合への付加反応が起こる。実用的合成法の確立を目指した反応条件の検討により、温和な条件下での効率的な環化条件を見い出した。この知見をもとに、N-アリルトリクロロアセトアミドの環化反応により生成する、α、α、γ-トリクロロラクタムのα位の炭素-塩素結合の活性化とα-オレフィンへの付加反応を、同様な触媒を用いて検討した。とくに、オレフィンとしてアリルトリメチルシランを用いた場合、付加反応により生じた化合物をシリカゲルで処理することにより、容易なクロロトリメチルシランの脱離がおこり、ラクタムのα位にアリル基を導入するよい方法となることがわかった。反応条件の最適化をおこなうとともに、生じたアリル化合物の立体化学を検討した。可能性のある2つの立体異性体のうち、トランス体が9:1程度の比で優先的に生成していることが明らかとなった。このトリクロロラクタムとオレフィンとの反応を、分子内反応へと応用した。N-ベンジル-N-ゲラニルトリクロロアセトアミドを同様な触媒で処理すると、5員環と6員環からなる双環性のラクタムが一段階で生成した。反応は本質的に2段階反応であり、温度を下げた実験において、まず、5員環の生成がおこったのちに6員環が生成することが中間体の捕捉により明らかとなった。
タントラヴァールッティカ祭名章の研究

本研究はミーマーンサー学派の大哲学者クマーリラ・バッタの『タントラヴァールッティカ』(『ミーマーンサーの綱理評釈』)第1巻第4章の研究であり2年間で完結することを目指していた。この研究を完結して、ダルマに対する認識手段論を主題とする第1巻全体のタントラヴァールッティカの研究を完成するのが目的であった。本書の出版本は今世紀初頭(1903年以降)に出版されたBenares Sanskrit Seriesを基本として、それに基づいてAnandsrama Sanskrit Series本(1929&1978)などその他の版の出版がなされてきた。しかしそれらは多くの欠陥があり今日の研究に耐えるものではなかった。そこで本研究は、これまで収集した5種類の写本に基づいて、従来の出版本の再検討を行い、原典の再構成を試みた上で祭名章全体の研究を遂行した。またそれに関連して本書の注釈類の発掘を遂行することも本研究の目的であった。写本に基づくテキストは一応の完成をみて、Annual Report of Medical Anthropology and Humanity,No.1(2006)に出版した。これは国内および海外のインド学研究者に送付し、今後研究に裨益することになるであろう。このテキストにもとついて19年度は18年度に引き続き和訳研究を続行し、ソーメーシュワラ作「ニヤーヤスダー」、パリトーシャミシュラ作「アジター」、アンナムバッタ作「ラーナカ・ウッジーヴァニー」といった注釈類を参見して祭名章全体の和訳を完成させた。さらにこの章で最もインド思想史上重要な論題であり、隠喩を論じている「タットシッディ論題」を纏めて「クマーリラの隠喩論」という独立の論文を完成させた。この論文は未発表である。「タントラヴァールッティカ祭名章の研究」と題する本研究を遂行するにあたって最も重要な基本的問題は、本章のサンスクリット原典テキストの不備にあった。すなわちタントラヴァールッティカはインドにおいて過去4回の出版がなされていて、それらが学界で利用されてきたのは事実であるが、実際に利用してみて誰でも気づくことは、それらのいずれもがテキスト校訂上の欠陥を有しているということである。そこで私は先ずこの欠陥を克服するために、とりあえず入手することができた4本のタントラヴァールッティカの写本を検討し、異読も含めてそれら写本の正確な読みを示した原典テキストを作成することを試みた。4本の写本とは次のものである。Asiatic Society S.C.2388、Asiatic Society S.C.970、India Office Library 2152、Bodleian Library WilsonNo.325.前二者はカルカッタのアジアティックソサイエティー、彼の二つはそれぞれロンドンのインディアオフィスおよびオックスフォード大学所蔵の写本である。この成果は研究成果一覧表の二番目に掲げておいた。4つの写本を検討した結果、インドの出版本の不備が判明し、それらを正すことができた。不備の主なものは写本の不正確な読み、写本の読みの数シラブルに及ぶ脱落、誤植である。上の成果に基づいて、「祭名章」の重要なトピックの一つである<隠喩(メタファ)論(第12論題)>の解明に現在取り組んでおり、その成果を平成19年前半に公表することを目指している。この論題はミーマーンサー学の内枠でのみ重要なだけでなく、修辞学、仏教など他学派とも関係し、インド思想史全般にわたり重要な論題である。それら諸学派を批判しつつクマーリラがミーマーンサー説を確立してゆく過程の論理を解明することが目的である。本研究はミーマーンサー学派の大哲学者クマーリラ・

バッタの『タントラヴァールッティカ』(『ミーマーンサーの綱理評釈』)第1巻第4章の研究であり2年間で完結することを目指していた。この研究を完結して、ダルマに対する認識手段論を主題とする第1巻全体のタントラヴァールッティカの研究を完成するのが目的であった。本書の出版本は今世紀初頭(1903年以降)に出版されたBenares Sanskrit Seriesを基本として、それに基づいてAnandsrama Sanskrit Series本(1929&1978)などその他の版の出版がなされてきた。しかしそれらは多くの欠陥があり今日の研究に耐えるものではなかった。そこで本研究は、これまで収集した5種類の写本に基づいて、従来の出版本の再検討を行い、原典の再構成を試みた上で祭名章全体の研究を遂行した。またそれに関運して本書の注釈類の発掘を遂行することも本研究の目的であった。写本に基づくテキストは一応の完成をみて、Anual Report of Medical Anthropology and Humanity、No.1(2006)に出版した。これは国内および海外のインド学研究者に送付し、今後研究に稗益することになるであろう。このテキストにもとづいて19年度は18年度に引き続き和訳研究を続行し、ソーメーシュワラ作「ニヤーヤスダー」、パリトーシャミシュラ作「アジター」、アンナムバッタ作「ラーナカ・ウッジーヴァニー」といった注釈類を参見して祭名章全体の和訳を完成させた。さらにこの章で最もインド思想史上重要な論題であり、隠喩を論じている「タットシッディ論題」を纏めて「クマーリラの隠喩論」という独立の論文を完成させた。この論文は未発表である。
酸素と炭酸ガスの呼吸リズム発生神経機序にはたす役割

呼吸の周期性リズム発生機序における酸素と炭酸ガスの役割について、麻酔ラットのin vivo標本とラット摘出脳切片in vitro標本を併用して検討した。In vivo標本では舌咽神経茎突咽頭筋枝の吸息性活動の観察から、呼吸リズムが延髄内で発生し各呼吸筋への出力に至るまでに、(1)吸息性活動の基本リズム発生と、(2)吸息性活動の同期化の2つの過程を経ることを明らかにした。血中の炭酸ガスを低下させると、まず同期化の障害による横隔神経などの出力信号の低下と次いでリズム周期の延長とリズム停止が認められた。従って炭酸ガスは両過程に必要である。末梢化学受容器からの求心路切断後に低酸素を負荷すると、主に呼吸リズムの周期が延長した。従って末梢化学受容器を介さない(低)酸素の直接作用は基本リズム発生に関与すると考えられた。主に(1)の吸息性活動の基本リズム発生におよぼす炭酸ガスの作用機序解明を目的としたin vitro脳切片標本での検討では、若年成熟ラットの脳切片においても延髄腹側表面と頭側VRGの中間領域のニューロンから周期性活動が観察された。しかも、新生ラットの標本と異なりin vivo標本と同様の周期性発射パターンを示した。これらのニューロンはリズム形成機構内あるいは極めて近傍のニューロンと思われた。新生ラットおよび若年成熟ラット脳切片とも、炭酸ガス濃度の低下によって主に呼吸リズムの周期が延長した。従って炭酸ガスはリズム発生過程に作用したものと考えられた。以上の結果より、炭酸ガス、酸素その他の呼吸リズム制御因子の作用機序解明には上記の(1)および(2)について別個に検討する必要があると判断された。呼吸リズムが延髄の腹頭側部分で形成されることは判明しているが、リズム発生に必要な酸素と炭酸ガスの作用機序は明らかでない。本年度は、成熟ラットのin vivo全身標本と成熟ラットのin vitroの脳切片標本を用い、延髄腹頭側部分の呼吸ニューロンのリズム性活動発生について酸素と炭酸ガスの作用過程を調べる基礎実験を行い、以下の新知見を得た。1.成熟ラットの全身標本を用いた実験:ウレタン麻酔・人口呼吸下に、横隔神経および呼吸抑制にもっとも強い抵抗を示す舌咽神経茎突咽頭筋枝の神経活動を記録しながら、低酸素、低炭酸ガス、中枢化学感受性領野冷却を行い、呼吸リズム停止および再回復過程におけるこれら吸息性神経活動の変化を比較した。これらの結果、呼吸リズム形成は、延髄腹頭側内のみに限局する基本的吸息性リズム発生過程と、これが各呼吸運動ニューロンに同期した吸息性活動を発生させる過程の2段階に分けられることが判明した。血中酸素と炭酸ガスの中程度減少は、リズム形成機構から末梢への同期した吸息性活動を発生させる機序を機能的に抑制し、強い低酸素と低炭酸ガスは延髄内基本的吸息性リズムの発生を抑制した。2.次に若干成熟ラットのin vitro脳切片(延髄横断)標本を作成し、周期性神経活動発生の可能性を検討した。両側の顔面神経核の尾端と疑核の頭側を含む横断脳切片において、規則的な周期性活動が延髄腹側表層100-200μmの深さから記録できた。低酸素はこの周期性活動の発生を抑制したが、低炭酸ガスを負荷しても周期性活動は抑制されなかった。炭酸ガスの効果はこの標本に含まれない化学感受性領野を介して生じると考えられた。呼吸リズム形成の中枢機序の解明に低酸素耐性の強い新生ラットの延髄標本が用いられてきた。しかし、その周期性呼吸活動の神経発射パターンは成熟ラットのものとは異なり、炭酸ガス感受性のある延髄腹側表層組織とリズム発生機構間の関係は明らかでなかった。

本研究では、生後21-35日の若年成熟ラットと生後1-4日の新生ラットの延髄横断脳切片を作成し、呼吸の周期性活動の発射パターン差と炭酸ガス感受性差を比較検討した。標本は延髄腹頭側表面(化学感受性領野)・顔面神経核の下部・腹側呼吸ニューロン群の頭側部・舌下神経核を含む斜横断脳切片(厚さ600-800μm)を含み、人口脳脊髄液CSF中で潅流して神経活動を記録した。新生ラット脳切片では、摘出延髄・脊髄標本と同様に、pre-Botzinger,Botzinger complex,VRGおよびXII神経核から、5-9bursts/分の周期性活動が記録された。burstsの持続時間は600-1200msであった。潅流液の炭酸ガス濃度低下で周期性活動のbursts発射間隔が延長し、呼吸数が減少した。一方、若年成熟ラットにおいては、延髄腹側表層50-200μmの範囲から、bursts頻度12-15/分、bursts持続時間1000-2300msの周期性活動が記録できた。また、延髄腹側表層部分が健在である場合にのみ潅流液の炭酸ガス濃度低下によってbursts頻度が減少した。この結果は脳切片内に周期性活動発生に必要な神経機構が含まれ、また、炭酸ガス感受性機構も標本内に存在することを示した。しかし、周期性活動の発射パターンはbursts時速時間が短く、成熟ラットに見られるgasping様活動に類似している。一方、若年成熟ラットの脳切片から周期性活動が記録きでたことは新しい発見である。脳切片作成の改良によって、周期性活動発生部位の機能が保たれたためと考えられた。また、bursts発射頻度と持続時間はin vivo標本の正常の呼吸神経活動発射パターンに酷似していた。この差は、周期性活動発射機序の差、脳切片内に含まれる神経組織の部位差あるいは標本障害の程度差に基づくものと考えられた。