hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
維持期脳卒中患者における排泄リハビリテーションプロトロールの開発

本研究は脳卒中に罹患、回復期を経て維持期にある高齢者について、高頻度で出現する下部尿路症状に対するアプローチとしてリハビリテーション看護の視点から検討するものであり、1脳卒中により通所リハビリテーションを利用している高齢者に対し排尿の困難さについての聞き取り調査、2これまで実施されている排尿支援に対する文献検討、3維持期脳卒中高齢者が多く利用している介護老人保健施設および通所リハビリテーション施設に対する排泄支援の実態調査、の3点を行った。その結果、通所リハビリテーションを利用している者は、排尿に対してコミュニケーション低下や羞恥心により意思を表出することが難しく、歩行動作の安定に向けたリハビリテーションが中心に行われていることが明らかとなった。また、排泄支援に関する文献では、立位や歩行能力など日常生活動作を獲得するリハビリテーション支援の必要性、医師、看護師が中心に排尿機能を再獲得するチームアプローチ、機能性尿失禁を改善する取り組みおよび排尿誘導の必要性についての報告が多く認められた。介護老人保健施設および通所リハビリテーション施設を利用している高齢者の排泄支援に関する実態調査では、いずれの施設でも頻尿や切迫性尿失禁など脳卒中に伴う排尿症状を有している割合が低いが、通所リハビリテーションではトイレまで間に合わず尿漏れをする、尿漏れが心配で水分摂取を控えている者の割合が有意に多く、1名あたりに費やす時間が有意に低い結果であった。また、通所リハビリテーション施設では支援方法について着脱しやすい服を選択しているほか、下肢筋力訓練を行っていると回答した割合が有意に多く、工夫として羞恥心に配慮していることが明らかになった。よって、意思を表出しやすい信頼関係を構築しつつ、定期的アセスメントをもとに、日常生活機能および排尿動作獲得に向けた継続的かつ多角的な支援が必要である。今年度は脳卒中高齢者における排泄に関するシステマティックレビューを行うとともに、地域で生活する高齢者がどのような排泄課題を抱えているか参加観察にて実態を把握した。脳卒中急性期に発症しやすい尿閉などの症状が、脳幹部の排尿中枢の回復にともない、頻尿や尿意切迫など多様な排尿症状を呈する。その結果、閉じこもりなど日常生活に多大な影響を及ぼすことは明らかとなった。また、脳卒中維持期の排尿症状は多くの者が抱えていると推察される反面、具体的な実態は把握できていない現状にあった。今後、どのような排尿症状を呈しているのか、日常生活にどのような影響を来しているのかを実態調査によって明らかにすることが必要と考えられた。排尿症状を抱えている脳卒中高齢者についての実態を把握するためA県内のデイサービスで4週間にわたり参加観察を実施した。脳卒中に罹患した4名の利用者について排尿症状の有無、排尿パターン、在宅での様子を聴取した結果、移動は車いすまたは杖歩行で移動が可能であり、頻尿を呈した者は1名であった。4名全員が尿意知覚は正常であり、失禁をしているものは0名であった。排尿に関する動作として、男性では立位での排尿の際の衣服の着脱が困難で見守り・介助を要するものが1名であった。いずれの利用者も排尿に関しては困っていないと話されるが、自宅では夜間の失禁やトイレへの移動に苦慮している情報があった。デイサービスで展開されているプログラムの多くがレクリエーションであり、排尿症状の改善に有効な運動、日常生活指導、排尿に関するアセスメントがなされていない現状にあった。本研究課題におけるプロトコール開発のため、脳卒中による生活機能低下を考慮した排泄リハビリテーションの在り方およびプロトコールの作成について、文献および介護保険施設のリハビリテーション担当者、学内の理学療法士に聞き取りを実施した。脳卒中の維持期においては麻痺の程度を考慮して座位または臥位でのリハビリテーションが有効かと考えたが、脳卒中維持期における排泄リハビリテーションに関する文献はなく、既存の骨盤底筋体操を改編したプログラムの導入が必要ではないかと考えられた。現在、学内の理学療法士とともに新たな骨盤底筋体操が可能かどうか検討している段階にある。また、排泄リハビリテーションのプロトコールにおいては通所リハビリテーション施設を核とした取り組みを模索しているが、これまでの聞き取りでは、排泄に特化していない現状を再確認した。また、通所頻度を考慮すると自宅で簡便に取り入れられるものも必要ではないかとの見解を得た。前年度に脳卒中維持期にある高齢者に聞き取りを行ったが、その際には排泄を改善するという積極的な意欲でリハビリをしている状況ではないことを確認している。しかし、生活機能改善には必要不可欠であるため、プロトコールのどの段階で必要性を認識してもらうかのアプローチが必要であると考えた。プロトコールおよび排泄リハビリテーションの内容に関する検討を文献、有識者の聞き取りをもとに検討しているが、そもそも排泄を中心としたリハビリテーションを行っていないこと、脳卒中に罹患した対象に排泄機能改善に向けたリハビリがない現状から、どのようにすべきかを検討している段階にとどまっている。また、研究機関の変更に伴い、新たなフィールド確保に向けた取り組みを行っているものの脳卒中で排泄に苦慮している対象を見出すに至っていない現状にある。平成28年度は研究の核となるリハビリテーションプログラムの精錬を行うとともに、調査介入可能な施設の模索を継続して実施した。リハビリテーションプログラムについては、特に排尿に関するプログラムを中心に検討をしているが、脳卒中対応のプログラムがないため、虚弱高齢者に対する機能性尿失禁リハビリテーション(下肢筋力向上、排尿パターンを把握した誘導)を基盤に検討しているところである。

脳卒中維持期の排尿機能に関しては、頻尿を主訴とする症状、切迫性尿失禁など、下部尿路尿路症状(LUTS)が多岐にわたる可能性があるために多くの参考資料を基に検討し、介入可能な症状、介入時期や期間をさらに検討する必要があると考えた。その結果、パターン把握に基づく介入およびリハビリテーションとしての活動内に座位・臥位による骨盤底筋体操を組み入れた8週間のプログラムを構築し、実現可能性があるのか評価している段階にある。併せて、介入可能な施設について通所リハビリテーション施設を中心に依頼しているところであるが、対象となる可能性がある罹患者がいない、あるいは排尿誘導が難しいとする施設が多いことが明らかとなった。その理由として排尿に関する取り組みに消極的な施設が多いこと、また、誘導を実施するにあたり有益な排尿パターンの把握が困難なこと、排尿誘導を実施するにあたり十分なスタッフが確保できないことが挙げられた。よって、維持期につながるような取り組みができるよう、場合によっては脳卒中の回復期病棟に対する介入を検討する必要性がある。排尿リハビリテーションをプログラムは骨盤底筋体操や排尿習慣化訓練など、ある程度の方策はあるものの、脳卒中維持期におけるプログラムが存在しておらず、プログラムの構築に文献検討を十分にする必要性があったため、遅延が生じた。また、介入可能な施設を検索し交渉するにあたり、昨年度より取り組んでいるが積極的に受け入れを示す施設がないことが挙げられる。これは、研究者の異動に伴い、新たな研究過程を構築するにあたっての遅延も生じていたこと。併せて、信頼性・妥当性を確保するための手順を確認する手段の構築に時間を要したことが考えられる。プログラム構築と介入するための準備を早期に進め、遅延状況を改善していく予定である。平成28年度より継続してリハビリテーションプログラムと介入症例が確保できる施設について検討した。リハビリテーションプログラムに関しては、維持期における機能訓練が主体となり排尿動作につながるプログラムの構築に関する文献を検討したが見当らなかった。よって、新たにプログラム作成を検討しなければならないが、排尿習慣化訓練に加えて、骨盤底筋体操を組み入れたプログラム、なおかつ臥位および座位で実施可能なが有益であると考えている。これにより頻尿や過活動膀胱といった下部尿路症状の軽減につながるのではないかと考えた。しかし、脳卒中に高頻度で確認される切迫性尿失禁についての効果については不明確であるため、症状に応じた介入プログラムを検討する必要がある。これはプログラムすべてに組み入れるべきか、症状に応じ個別性を重視したものが有益なのかも含めて検討が必要と考えた。これまで、既存の排尿支援方法に関する文献収集を行い、プログラムに関しての情報収集を行っているが、欧米をはじめ諸外国で取り組まれてる実践例を踏まえ、有効な方法について検討している。介入症例の確保できる施設の検討であるが、交渉している医療機関からの明確な承認が得られていない現状にある。
緑内障の新規治療としての強膜篩状板再生法の開発

篩状板再生のための移植細胞として、ヒト由来の線維芽細胞(Fb)を培養し、ラットの球後の視神経に沿って注入を行った。注入直後から当日に死亡するラットが多く見られ、病理組織的に注入細胞のくも膜下腔迷入による血栓が考えられた。そこで、視神経鞘から離れた位置で眼球後方に注入を試みたところ、個体死亡を回避することができた。移植1週間後では、ヒト線維芽細胞が視神経周囲の強膜に沿って生着し、ヒト特異的コラーゲンの免疫染色により同部位でコラーゲンを産生していた。2週間後には移植細胞は消失していたが、産生されたコラーゲンは残存しており視神経周囲強膜の肥厚がみられた。しかし視神経方向への細胞遊走はみられなかった。今年度は、次年度における強膜篩状板再生のために、まずラット眼において、ヒト線維芽細胞を視神経周囲に沿って注入し、移植された細胞が視神経周囲に沿って生着するかどうかを研究した。Wistarラット(オス;生後6週)を使用し、免疫抑制座としてFK506 1mg/kgを筋注した(移植前3日間、移植後5日/週)。移植細胞は、mAG-1を遺伝子導入したヒト線維芽細胞を培養後、細胞懸濁液(PBS希釈)を1万細胞個/μlになるように調整した。ラットは、ペントバルビタール腹腔内麻酔(40mg/kg)を施行後に、オキシブプロカイン点眼麻酔下に線維芽細胞を後部強膜に沿って30ゲージの鈍針で1万個を注入した。1週間後に灌流固定(ヘパリン加PBS(5U/ml)で左心室より還流、右心耳より脱血;2%パラホルムアルデヒドにて還流)を行って眼球を摘出し、2%PFAで後固定を行い、凍結切片を10μmで作成し、移植細胞の生着と部位を共焦点顕微鏡で観察した。しかし移植された細胞は後部強膜のすぐ後方に確認されたが、視神経周囲にはみられなかった。また、細胞注入後に結膜の切開部位から細胞が逆流することによる損失も多く見られた。そこで、視神経により近い部位に注入すると考え、つぎにラットの上眼瞼皮膚を切開し、眼窩壁とテノン嚢の間を視神経方向に鈍的に剥離、その後視神経と思われる方向に針先を向けて30G鈍針でヒト線維芽細胞を約50-150万細胞個まで濃度を振って移植を行った。この方法では深部まで刺入でき、また結膜は切開せず注射を行うため、細胞懸濁液の漏れを少なくできると考えた。注入後の還流固定後の凍結切片の観察では、視神経周囲の強膜のすぐ後方に移植細胞を確認でき、また一部には視神経周囲硬膜の付近まで移植細胞が観察された。従って上記の手技改良により、視神経近傍に線維芽細胞を移植し生着させることが可能になった。最初の方法のように、結膜を切開しそこから線維芽細胞を注入する方法では、切開創からの細胞混濁液の逆流などにより、生着細胞も少なく、また、視神経周囲にまで移植細胞が遊走することが困難であった。しかし、手技を改良し、結膜を切開せずに上眼瞼の皮膚を介して眼科壁とテノン嚢の間を通じ、視神経方向に細胞懸濁液を注入することにより、視神経周囲硬膜の部位まで線維芽細胞を注入でき、しかも1週間後の時点で移植された細胞が生着していることが確認された。初期段階では、細胞混濁液注入後に液が誤って脳脊髄液に迷入したためと思われる死亡がみられ、小動物で眼球周囲面積も小さいラットを用いることによる合併症もみられたが、上記のような手技の改良を重ねることにより、おおむね安定して視神経周囲に線維芽細胞を移植することができるようになった。今年度は、ラット眼において、強膜に沿って移植したヒト線維芽細胞が視神経周囲に沿って生着し、その結果コラーゲンをin situで産生しているかどうかを研究した。Wistarラット(オス;生後6週)を使用し、免疫抑制剤としてFK506 1mg/kgを筋注した(移植前3日間、移植後5日/週)。1週間後に灌流固定(ヘパリン加PBS(5U/ml)で左心室より還流、右心耳より脱血;2%パラホルムアルデヒドにて還流)を行って眼球を摘出し、2%PFAで後固定を行い、凍結切片を10 μmで作成し、移植細胞の生着と部位を共焦点顕微鏡で観察した。前年度の実験により、上記方法にて高率の移植細胞の生存が確認された。ヒト由来移植細胞が産生したコラーゲンと、ラット自体のコラーゲンを区別できる、ヒト特異的コラーゲン抗体を用いて、移植後2週間、4週間で免疫染色を施行した。その結果、移植細胞は約1週間で消失するものの、強膜に沿って産生されたヒト由来コラーゲンが確認された。さらに、移植細胞が消失後も産生されたコラーゲンはその部位にとどまり既存のレシピエントの眼組織と一体化している所見が確認できた。

手技の改良により、結膜を切開せずに上眼瞼の皮膚を介して眼科壁とテノン嚢の間を通じ、視神経方向に細胞懸濁液を注入することにより、視神経周囲硬膜の部位まで線維芽細胞を注入でき、しかも1週間後の時点で移植された細胞が生着していることが確認されるようになった。また、ヒト由来コラーゲンとラット由来コラーゲンを区別する免疫染色も特異度が高く染色され、その結果、レシピエント自体のコラーゲンではなく、移植された細胞由来のコラーゲンが産生され、眼組織を支えている様子を明瞭に観察することに成功した。緑内障は我が国の失明原因の首位であるが、現行の治療では視覚障害の進行を完全に止めることが難しい。緑内障における神経軸索の障害は、強膜篩状板の部位に最初に生じると報告されており、視神経を支える篩状板の構造破綻が緑内障のfirst insultとされている。そこで本研究では、これまで緑内障における治療の標的組織として考えられてこなかった篩状板に着目し、間葉系幹細胞などを用いて視神経鞘周囲の強膜から篩状板を再生・肥厚させることにより、それに引き続く神経軸索の障害が抑制できるかを明らかにする。その成果は、篩状板再生という、緑内障に対する全く新しい治療を確立しようとするものであり、first insultを阻止することにより新たな根本治療に結びつく可能性が期待できる。まず視神経障害を伴う近視患者を対象に、swept-source型光干渉断層計検査を施行し、視神経および周囲組織の構造異常を検討した。その結果、近視患者では高率に視神経乳頭内および周囲コーヌス内に強膜の全層の断裂がみられた。乳頭内では篩状板欠損に該当する変化が高率にみられた。さらに、視神経周囲くも膜下腔の拡大がみられた。つぎにラット近視モデルにおいて、視神経周囲に沿ってヒト由来の線維芽細胞を注入した。しかし注入細胞がくも膜下腔に迷入したと考えられる死亡が多くみられたため、注入細胞数や液量を減らして注入を行った。その結果、1週間後の時点で移植細胞の残存がみられたが、強膜コラーゲンの再生および篩状板の再生に至る変化には及ばなかった。篩状板再生のための移植細胞として、ヒト由来の線維芽細胞(Fb)を培養し、ラットの球後の視神経に沿って注入を行った。注入直後から当日に死亡するラットが多く見られ、病理組織的に注入細胞のくも膜下腔迷入による血栓が考えられた。そこで、視神経鞘から離れた位置で眼球後方に注入を試みたところ、個体死亡を回避することができた。移植1週間後では、ヒト線維芽細胞が視神経周囲の強膜に沿って生着し、ヒト特異的コラーゲンの免疫染色により同部位でコラーゲンを産生していた。2週間後には移植細胞は消失していたが、産生されたコラーゲンは残存しており視神経周囲強膜の肥厚がみられた。しかし視神経方向への細胞遊走はみられなかった。平成27年度の進行状況を踏まえ、平成28年度以降には、移植された線維芽細胞がin situでコラーゲンを産生し、それが強膜篩状板方向に向かって産生されているかを確認する。注入手技が確立されたことから、ラット個体数を増加し線維芽細胞を視神経周囲に注入し、2週間後、4週間後の時点でヒトコラーゲンに特異的な抗体を用い、移植細胞によるコラーゲン産生の有無とその方向性を観察する。同時に電子顕微鏡を用いて産生コラーゲンの細線維の観察とヒトコラーゲン抗体を用いた免疫電顕を行う。さらに凍結切片において、強膜篩状板の厚さを測定し、細胞移植のコラーゲン産生により篩状板の肥厚が得られたか調べる。最後に、分担研究者の相原らが確立したフェレットの緑内障動物モデルを用い、フェレットの視神経周囲に向かって同様の手技でヒト線維芽細胞を注入し、移植細胞によるコラーゲン産生、篩状板の肥厚化を調べる。
微量化学種の導入による非定常噴霧燃焼空気エントレインメントの高応答制御

非定常噴霧の自着火燃焼を利用する熱機関において,微量なオゾン等の活性化学種を導入することで,主たる空気導入部である燃料噴射孔から火炎が形成されるまでの領域(着火準備区間)を高応答かつ広範囲に制御可能な新規燃焼法を構築する.そのために,活性化学種の導入が低温酸化反応と高温酸化反応を経て準定常的な火炎が形成されるまでの当量比および化学反応の各履歴に及ぼす影響を明らかにするとともに,そのことが着火準備区間長さの変化を引き起こす要因を解明する.最終的には,その知見を総括して,着火準備区間を制御可能な活性化学種の導入方法を見出し,本制御法が広範な運転条件に対し,高熱効率・低公害燃焼を実現することを示す.非定常噴霧の自着火燃焼を利用する熱機関において,微量なオゾン等の活性化学種を導入することで,主たる空気導入部である燃料噴射孔から火炎が形成されるまでの領域(着火準備区間)を高応答かつ広範囲に制御可能な新規燃焼法を構築する.そのために,活性化学種の導入が低温酸化反応と高温酸化反応を経て準定常的な火炎が形成されるまでの当量比および化学反応の各履歴に及ぼす影響を明らかにするとともに,そのことが着火準備区間長さの変化を引き起こす要因を解明する.最終的には,その知見を総括して,着火準備区間を制御可能な活性化学種の導入方法を見出し,本制御法が広範な運転条件に対し,高熱効率・低公害燃焼を実現することを示す.
ナノチャネル電極デバイスによる長鎖DNAのエピジェネティック物性の超高速検出

自己組織化プロセスにより形成するナノロッド構造と微細加工技術を駆使したチャネル構造を有機的に融合させることに成功した。長鎖DNA分子を伸長化するためには、1ランダムコイル状の長鎖DNA分子がコンフォメーションを変えながらナノ流路に侵入するプロセスAと2その後にDNAの持続長(50nm程度)以下のナノ流路空間に閉じ込めるプロセスBを制御する必要がある。本研究において検出時間分解能を決定するプロセスAの侵入速度を制御するためには、ナノ流路の直前で長鎖DNA分子がある程度伸長されていることが重要であることが分かった。そこでプロセスAを制御するために、DNAの持続長以下のサイズの自己組織化ナノロッド構造をナノチャネル前に配置し、Hairpin Collisionと呼ばれるDNAが自身の持続長以下のナノ構造体に引っ掛かることで伸長されるダイナミクスを利用した。次いで、プロセスBを設計するために、これまでに我々のグループで構築してきた微細加工技術を駆使してチャネル幅50nm以下のナノチャネル構造を創製した。本研究により、従来技術では展開することが困難であった長鎖DNA分子を短時間で伸長・分離・検出することに成功した。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。ナノワイヤ構造を微細加工技術を駆使して形成されたマイクロ流路中に形成する技術を開発した。更に、マイクロ流路中の狙った空間位置に狙った空間密度でナノワイヤ構造体を形成する技術を構築した。この技術の構築により、従来のナノ構造体では分離・回収が困難であった長鎖DNAの分析に成功した。この成功要因は、(1)マイクロ流路中の狙いの空間位置だけに密なナノワイヤ構造体を形成することが可能であるために、小さな電圧で大きな電界強度を任意に形成することが可能となり、DNAの高速分析が可能となっている点、(2)更に、狙いの空間位置に狙いの空間密度のナノワイヤを形成することで、DNAの大きさに対応した3次元空隙を設計することが初めて可能になった点が挙げられる。このように本研究により、従来技術では展開することが困難であった長鎖DNA分子を短時間で伸長・分離・検出することに成功した。当初計画通り研究の進捗があり、おおむね順調に研究が進展している。今後の研究の推進方策としては、本研究で得られたナノチャネル構造を更に展開し、エピゲノム情報を電気的に検出するデバイスへと発展させる。更に、DNAだけに留まらずより高次な生体分子を電気的に読み取るデバイス群へと飛躍させる。
NF-κBの振動による細胞制御の原理の解明

1. NF-κB転写制御の解明を目的として、昨年に引き続き、遺伝子発現およびChIPシーケンス解析を行った。抗IgM抗体で刺激したマウス初代免疫B細胞を用いて、次世代シーケンスデータを取得し、以下のデータの情報統合解析を進めた。(1) mRNAシーケンス:刺激後6時間までの時系列データ(2) ChIPシーケンス:刺激1時間後のNF-κB(RelA p65)およびヒストンアセチル化(H3K27Ac転写活性化)(3)ATACシーケンス:刺激1時間後のクロマチンの開閉状態これらの結果から、ヒストン修飾の解析より、抗原刺激によってH3K27Ac修飾が密に生じるDNA領域が決定された。この領域を調べると、クロマチンが開き、NF-κBの結合が有意に高いことが示唆された。また、これらの遺伝子のいくつかは、時系列遺伝子発現により、振動挙動を示すことが明らかになった。これらの解析結果から、抗原刺激の初期段階において、NF-κB結合により、B細胞のDNAの高次構造が大きく変化すること、その際、遺伝子が振動状態を示す何らかの構造が存在することが示唆された。2.細胞イメージングにより、NF-κBの動態計測を進めた。現在、細胞およびNF-κBの蛍光ラベル化の改善を図っている。次世代シーケンスの情報学的解析で興味深い結果が得られた。モデルおよびシミュレーションは予想よりも早く良い結果を得ることができた。イメージングングに関しては、ラベル化や培養条件など、定量的な生細胞観察のためには試行錯誤が必要である。今後の研究の推進方策(1)遺伝子発現データからのNF-κB依存的な振動遺伝子発現制御の予測(2)イメージング解析によるNF-κBの動態解析(3)上記データをあわせ、数理解析によるNF-κB振動による遺伝子発現制御の仕組みの解明目的試薬の購入に当てる予定である平成27年度は、以下のことを行った。1.時系列遺伝子発現解析とChIP解析:抗IgM抗体で刺激したマウス初代免疫B細胞を用いて、以下の次世代シーケンス解析を行った。(1) mRNAシーケンス:刺激後6時間まで15分毎にサンプリングを行った。(2) ChIPシーケンス:NF-κB(RelA p65)およびヒストンアセチル化(H3acetylK27転写活性化)に対する抗体を用いて免疫沈降を行い、細胞サンプリング(0, 60, 120分)を行った。mRNAシーケンスに関しては、バイオインフォマティクス解析を行い、無処理時と比較して発現変動遺伝子を抜き出し、その後、時系列パタンの違いにより遺伝子群を分類した。発現パタンは早期発現遺伝子、中期発現遺伝子、後期発現遺伝子を含む約5つのクラスタに分類された。発現パタンを注意深く解析することにより、NF-κB核内移行の振動と位相をずらしながら発現する振動遺伝子が複数同定された。ChIPシーケンスに関しては現在解析を進めている最中である。2.細胞イメージングによるNF-κBの動態計測:蛍光標識NF-κB(RelA p65)のノックインDT40細胞を用い、生細胞中におけるNF-κBの核内移行の時系列動態を1細胞計測した。その結果、NF-κBの核内移行は時間とともに上昇し、いまだ振動は観察されていない。NF-κBの核内移行の振動は同じ細胞を用いたウェスタンブロットの実験では観察されており、実験条件により結果が異なる結果となってしまっている。1.時系列遺伝子発現解析では当初の予定であったDT40培養細胞ではなく、マウス初代B細胞を用いることとした。より生理学的な系を求めての理由であったが、そのため、一度の実験でChIPのサンプル数を多く取ることが難しくなってしまった。その代わり、mRNAシーケンスのサンプリングを密にすることにより、いくつかの遺伝子がNF-κBの核内移行に合わせて振動していることを見出すことができた。これにより、世界に先駆けて、NF-κBの振動によるmRNA発現制御の実体を掴めたように思われる。今後、ChIPシーケンスのバイオインフォマティクス解析を進め、この結果とmRNA発現の時系列パタンを比較統合することにより、NF-κBの振動による遺伝子発現制御機構を明らかにすることが可能だと考えている。2.細胞イメージングに関しては、予想に反し、NF-κB(RelA)が一細胞中で振動せず、核内移行が時間とともに増強する結果となった。RelAの発現量の初期値や観測時の温度が振動動態に影響する可能性があることから、過剰発現、ノックインなどのRelA発現量の調整および実験条件の検討を行いながら、NF-κBの核内移行振動を一細胞レベルで観察できるようにしたい。

また、これらの遺伝子のいくつかは、時系列遺伝子発現により、振動挙動を示すことが明らかになった。これらの解析結果から、抗原刺激の初期段階において、NF-κB結合により、B細胞のDNAの高次構造が大きく変化すること、その際、遺伝子が振動状態を示す何らかの構造が存在することが示唆された。2.細胞イメージングにより、NF-κBの動態計測を進めた。現在、細胞およびNF-κBの蛍光ラベル化の改善を図っている。次世代シーケンスの情報学的解析で興味深い結果が得られた。モデルおよびシミュレーションは予想よりも早く良い結果を得ることができた。イメージングングに関しては、ラベル化や培養条件など、定量的な生細胞観察のためには試行錯誤が必要である。今後は、以下の研究を進めていく。(2)NF-κBの細胞質・核内移行のイメージング解析によるNF-κBの振動解析(3)NF-κBシグナル伝達系の連続微分方程式モデル構築、シミュレーション、細胞操作による遺伝子発現解析(検証)によるNF-κB振動による遺伝子発現制御の仕組みの解明(検証)ChIPシーケンスに関しては、現在様々なシーケンス手法が報告されていることから、多数の細胞数を得ることの出来ないB細胞から有効に結果を得るためにも、必ずしも古典的なChIPシーケンスに拘わらず、一細胞のエピジェネティクス状態を知ることのできるATACシーケンス(Assay for Transposase-Accessible Chromatin with high throughput sequencing)など他の手法も取り込みながら解析を進めていきたいと考えている。今後の研究の推進方策(1)遺伝子発現データからのNF-κB依存的な振動遺伝子発現制御の予測(2)イメージング解析によるNF-κBの動態解析(3)上記データをあわせ、数理解析によるNF-κB振動による遺伝子発現制御の仕組みの解明購入しようとしていた試薬の納期が間に合わなかったため目的試薬の購入に当てる予定である
光機能化テクノロジーの広範囲顎骨支持型顎顔面補綴装置への応用に関する基礎的研究

超高齢社会を迎えた今、キュアからケアへの医療のパラダイムシフトが起こっており、腫瘍等による広範囲顎欠損症例においても、形態・機能の回復だけでなくQOLの回復まで求められている。2012年4月に保険収載されたインプラント支持「広範囲顎骨支持型装置」は正にその期待を担っている。しかしながら、このような顎欠損部位では術後の放射線治療などによって局所の骨代謝能が著しく低下していることから、インプラントの短期的ならびに長期的な安定をはかることは極めて困難である。本研究の目的は、光機能化テクノロジーを応用して、広範囲顎欠損部位に強固なオッセオインテグレーションの獲得を目指すことである。初年度にラット顔面インプラントモデルを確立したため、平成30年度は引き続きラット骨代謝低下モデルの確立を目指した。当初はラット顔面部に放射線を照射することにより局所の骨代謝が低下したモデルを創出する予定であったが、使用予定であった本学共同研究施設内の機器が利用できなくなったため、骨粗しょう症モデル(卵巣摘出ラット)を使用することとした。卵巣摘出4週後に大腿骨に埋入した試作シリンダー型インプラントに対してバイオメカニカル試験(押し込み試験)を行い、埋入2週後の骨-インプラント結合強度を測定した。Shamラットならびに卵巣摘出ラットに埋入された非機能化インプラント(対照群)の最大押し込み荷重は、それぞれ41.7±3.3、33.2±4.6 Nであり、卵巣摘出により骨-インプラントの結合強さは約2割低下していた。一方で、卵巣摘出ラットに埋入するインプラントを光機能化することで骨-インプラントの結合強さは1.5倍に有意に増大していた(p<0.05)。以上の研究成果より、インプラントを光機能化することで卵巣摘出によって低下した骨代謝能を補償する可能性が示唆された。当初はラット顔面部に放射線を照射することで局所の骨代謝が低下した広範囲顎欠損モデルを創出する予定であったが、使用予定であった本学共同研究施設内の機器が利用できなくなったため、急遽他の方法を試みることにした。最初にビスホスホネート(BP)製剤の長期投与がチタンインプラントのオッセオインテグレーション獲得に及ぼす影響を調べることとした。インプラント埋入前に3ヶ月間BP製剤(リセドロネート0.7mg/kg)を投与することで大腿骨に埋入したチタンインプラントの骨-インプラント結合強度は約1割低下していた。BP製剤の長期投与による影響が期待していたほど明瞭に現れなかったため、次に骨粗しょう症モデル(卵巣摘出ラット)を使用することとした。卵巣摘出ラットモデルでは、卵巣摘出に伴う骨代謝低下により骨-インプラント結合強度が約2割低下することが確認できたため、今後は放射線照射モデルの代わりに卵巣摘出モデルを用いて研究を続けていくことにした。これまでの研究成果より、本研究プロジェクトの研究デザインが概ね妥当であることが確認されたため、最終年度は引き続きラット顔面インプラントモデルにおいて卵巣摘出がチタンインプラントのオッセオインテグレーション獲得に及ぼす影響をバイオメカニカル試験(逆トルク試験)に加えて、骨ーインプラント界面の微細構造解析ならびに組織計量学的分析も加えて網羅的に検証していく予定である。さらに、インプラントに対する光機能化処理が卵巣摘出によって低下した骨ーインプラント結合を補償する効果についても検証する。平成29年度はラット上顎骨前頭突起に埋入した試作スクリュー型インプラントに対して、バイオメカニカル試験(逆トルク試験)を行い、埋入3、6週後の骨-インプラント結合強度を測定した。埋入後3週の逆トルク試験において、対照群と光機能化群の除去トルク値は、それぞれ2.68±0.54、3.80±0.67 N・cmであり、埋入後6週では、それぞれ3.45±0.30、4.75±0.38N・cmであった。光機能化処理によって、骨-インプラントの結合強さを示す除去トルク値は埋入後3、6週ともに1.4倍に有意に増大していた(p<0.05)。また、逆トルク試験後の光機能化群のインプラント表面には対照群と比較して多くの骨様組織の付着が認められた.以上の研究成果より、今年度確立したラット顔面インプラントモデルの妥当性が確認された。我々はこれまで埋入部位に十分な骨髄がある長官骨を想定して、埋入手技が容易なラット大腿骨モデルにおいて様々な研究を行ってきた。一方、実際の臨床において、インプラント支持広範囲顎骨支持型装置を装着する際には、眼窩後壁にインプラントを埋入することが多い。本研究においても、試作スクリュー型インプラントの埋入部位をラット乾燥頭蓋上で検討した後に、実際に動物実験を行って検証をしたところ、眼窩後壁は骨量ならびに骨新生に深く関与する間葉系幹細胞が少ないためラット顔面インプラントモデルの埋入部位としては適していないことがわかった。

その後、眼窩周囲のいくつかの埋入部位での予備実験を行い、検討を繰り返した末に6週齢ラットの上顎骨前頭突起に埋入することによって期待される結果を得ることができた。超高齢社会を迎えた今、キュアからケアへの医療のパラダイムシフトが起こっており、腫瘍等による広範囲顎欠損症例においても、形態・機能の回復だけでなくQOLの回復まで求められている。2012年4月に保険収載されたインプラント支持「広範囲顎骨支持型装置」は正にその期待を担っている。しかしながら、このような顎欠損部位では術後の放射線治療などによって局所の骨代謝能が著しく低下していることから、インプラントの短期的ならびに長期的な安定をはかることは極めて困難である。本研究の目的は、光機能化テクノロジーを応用して、広範囲顎欠損部位に強固なオッセオインテグレーションの獲得を目指すことである。初年度にラット顔面インプラントモデルを確立したため、平成30年度は引き続きラット骨代謝低下モデルの確立を目指した。当初はラット顔面部に放射線を照射することにより局所の骨代謝が低下したモデルを創出する予定であったが、使用予定であった本学共同研究施設内の機器が利用できなくなったため、骨粗しょう症モデル(卵巣摘出ラット)を使用することとした。卵巣摘出4週後に大腿骨に埋入した試作シリンダー型インプラントに対してバイオメカニカル試験(押し込み試験)を行い、埋入2週後の骨-インプラント結合強度を測定した。Shamラットならびに卵巣摘出ラットに埋入された非機能化インプラント(対照群)の最大押し込み荷重は、それぞれ41.7±3.3、33.2±4.6 Nであり、卵巣摘出により骨-インプラントの結合強さは約2割低下していた。一方で、卵巣摘出ラットに埋入するインプラントを光機能化することで骨-インプラントの結合強さは1.5倍に有意に増大していた(p<0.05)。以上の研究成果より、インプラントを光機能化することで卵巣摘出によって低下した骨代謝能を補償する可能性が示唆された。当初はラット顔面部に放射線を照射することで局所の骨代謝が低下した広範囲顎欠損モデルを創出する予定であったが、使用予定であった本学共同研究施設内の機器が利用できなくなったため、急遽他の方法を試みることにした。最初にビスホスホネート(BP)製剤の長期投与がチタンインプラントのオッセオインテグレーション獲得に及ぼす影響を調べることとした。インプラント埋入前に3ヶ月間BP製剤(リセドロネート0.7mg/kg)を投与することで大腿骨に埋入したチタンインプラントの骨-インプラント結合強度は約1割低下していた。BP製剤の長期投与による影響が期待していたほど明瞭に現れなかったため、次に骨粗しょう症モデル(卵巣摘出ラット)を使用することとした。卵巣摘出ラットモデルでは、卵巣摘出に伴う骨代謝低下により骨-インプラント結合強度が約2割低下することが確認できたため、今後は放射線照射モデルの代わりに卵巣摘出モデルを用いて研究を続けていくことにした。平成29年度の研究成果より、本研究プロジャクトの研究デザインが概ね妥当であることが確認されたため、平成30年度は引き続きラット広範囲顎骨欠損モデルの確立を目指していく。
凝縮相におけるフォムトおよびピコ秒ダイナミックスの展開と新実験手法の探索

励起分子のエネルギー緩和は一般にナノ秒からフェムト秒に亙る高速過程であるが、これらの追跡手段としてのレーザー分光に関する最近の発展には目覚しいものがあり、短寿命励起分子の構造のダイナミックスに関する研究が広範囲に行われている。しかしながら、特にピコ秒より遅い時間領域でのレーザー分光においては、もはやブレイクスルー的な発想の転換と定量性のある実験および新実験手法の開発が問われている。このような状況にも拘らず、わが国の凝縮相に於ける励起分子に関する研究は研究者独自の興味と手法によって行われてきた。その意味においても、今回の研究協力体制は研究形態の一つのプロトタイプとして今後の研究の進展に大いに貢献できるものと考えた。また,その成果は光物理、光化学、光生物学と云った純学問分野のみならず、新素材開発のような応用分野にも大きく波及していくものと期待した。研究内容に基づき、研究グループを次の二つの分科会に分けた。研究分担者はいずれかのグループに属し各分担現題に関する研究・調査を行った。1992年12月2627日には総合研究(A)「凝縮相のおけるフォムトおよびピコ秒ダイナミックスの展開と新実験手法の探索]と題して総合討論会を開催し、各自の課題研究に関する討論を敢えて批判的に行うことにより今後の研究の飛躍的な質的発展を祈願した。なお,各自の研究成果に関する報告書は近日中に刊行予定である。分科会1.凝縮相・フェムト秒ダイナミックスの展開と新実験手法の探索(山崎,吉原,梶本,浜之上,中山,宮坂,増原,岡田,斎官,小山)分科会2.凝縮相・ピコ秒ダイナミックスの展開と新実験手法の探索(安積,国分,閑,小尾,疋田,田川,浜口,伊藤,広田,大野)励起分子のエネルギー緩和は一般にナノ秒からフェムト秒に亙る高速過程であるが、これらの追跡手段としてのレーザー分光に関する最近の発展には目覚しいものがあり、短寿命励起分子の構造のダイナミックスに関する研究が広範囲に行われている。分科会1.凝縮相・フェムト秒ダイナミックスの展開と新実験手法の探索(山崎,吉原,梶本,浜之上,中山,宮坂,増原,岡田,斎官,小山)分科会2.凝縮相・ピコ秒ダイナミックスの展開と新実験手法の探索(安積,国分,閑,小尾,疋田,田川,浜口,伊藤,広田,大野)
カナダのイマージョン教育の有効性に関する要因分析的調査・研究

第2言語でのコミュニケーション能力の育成に多大な成果を上げているカナダのフランス語イマージョン教育に注目し、その成功要因を(1)教授・学習レベル、(2)制度レベル、及び(3)社会レベルの3層に分けて検討を加えた。具体的には、教授・学習レベルでの成功要因を(1)指導法要因、(2)指導者要因、(3)学習者要因に分け、制度レベルでの成功要因を(1)学習環境要因、(2)カリキュラム要因、(3)教育行政要因に分け、さらに社会レベルでの成功要因を(1)公用語政策、(2)連携の枠組み、(3)フランス語学習を刺激する社会的施策に分けて分析した。加えて、イマージョン教育関係者(保護者・卒業生・学校長・研究者)の間でのイマージョン教育の成功度とその要因の認識状況を探るため、イマージョン教育中心地オタワでアンケート調査とインタビュー調査を実施した。その結果、いずれの被験者グループにおいても、(1)イマージョン教育への満足度が極めて高いこと、(2)自身が関わったイマージョン教育の成功度を高く捉えている反面、その割合は研究者、学校長、卒業生、保護者の順に緩やかな下降傾向にあること、(3)フランス語能力育成と学力保証(認知面)において高い評価を下している反面、フランス語系カナダ人への共感の育成と英語系カナダとフランス語系カナダの間の共通理解の増進(情意面)においては達成度を低く捉えていること、(4)イマージョン教育の有効性についての肯定的認識が、個々のイマージョンプログラムでの学習成果(ミクロレベルの成功)だけでなく、連邦政府による支援やイマージョン教育を取り巻く学習環境さらには研究者等による教育成果の公表によって醸造され、それが今度は連邦政府や地区教育委員会によるイマージョン教育への支援を引き出し、その支援がイマージョン教育のミクロレベルの成功に寄与する環境要因を強化するという循環関係つまりマクロレベルの成功プロセスが成立していることが明らかになった。まず、カナダのイマージョン教育の有効性をプログラム特性に注目して分析するための第一段階として、まずそのカリキュラムに注目して研究を進めた。具体的には、イマージョン教育の先進地であるオンタリオ州の教育省が公示している第二言語としてのフランス語(French as a Second Language)カリキュラム、その中でも特にフランス語イマージョンプログラム(French Immersion Programs)のカリキュラムに注目し、その特徴を分析するとともに、現地での授業観察並びに教育関係者とのインタビューを通してカリキュラムの実施状況を把握した。その結果、イマージョンプログラムに限らず、オンタリオ州の学校教育においては、教育の質を判断するための指標がインプットからアウトプットへと移行している世界的な流れの中で、いわゆるOutcome-based Curriculumが採用されていること、および、教育現場においてはこのカリキュラムの根幹をなす評価観点、評価規準、および評価基準(いずれも州で統一)をもとに個々の教師が単元ごとに独自のルーブリック(判断基準)を作成し、指導に当たっている姿が浮き彫りになった。以上の分析と平行する形で、イマージョンプログラムの有効性についての関係者の意識を調べるための第一次調査を実施した。調査の方法としてはアンケートとインタビューを使用した。調査した項目は、プログラム履修動機、獲得されたフランス語能力への満足度、プログラムへの満足度、プログラムの目的の達成度、プログラムが成功した要因、プログラムの改善点等である。現在、その結果を分析し、論文の形にまとめているところである。これら二つの作業と平行する形で、イマージョンプログラムの有効性を調査した先行研究の収集と分析を行い、その結果の一部を論文の形にまとめることができた。

本年度は、まず、前年度にカナダのオタワでイマージョン教育関係者を対象として実施したアンケートおよびインタビュー調査から得られたの結果の分析をおこなった。この調査の対象者は(1)イマージョンを履修している児童・生徒の保護者、(2)イマージョンを履修した大学生(卒業生)、(3)イマージョンを実施している学校の管理職(校長)、およびイマージョン教育の研究者である。調査項目は、(ア)プログラム履修動機、(イ)獲得されたフランス語能力への満足度、(ウ)プログラムへの満足度、(エ)イマージョンの成功度、(オ)個別目標達成度、(カ)プログラムの成功要因等である。(ア)(ウ)は保護者と卒業生が対象で、それ以外は全員が対象である。(ア)履修動機に関しては、連邦政府の公用語政策との関連で近年ますますその社会的重要性を増しているフランス語の学習から得られる実利的価値が大きなウエイトを占めていることが判明した。(イ)フランス語能力への満足度と(ウ)プログラムへの満足度に関しては、保護者と卒業生のいずれも非常に高い満足度を示した。(エ)イマージョンの成功度に関しては、保護者の80.3%が、卒業生の92.9%が、そして学校長と研究者の100%がイマージョンがプログラム全体として成功したと回答した。(オ)個別目標達成度に関しては、いずれのグループもフランス語能力の育成と学力の保証(技能面)においては達成度を高く評価している反面、フランス語系カナダ人への共感の育成と英語系カナダとフランス語系カナダの間の共通理解の増進(情意面)においては達成度を低く捉えていることが判明した。(カ)プログラムの成功要因に関しては、成功要因(10項目)のランク付けがそれぞれの被験者グループとイマージョン・プログラムとの関わり合いの形態や密度を濃厚に反映しているということが判明した。本年度は、さらに教師へのアンケートを実施し、現在、その結果を集約しているところである。研究最終年度である本年度においては、まず、過去2年間の研究の過程で、教育を構成する3本柱である教材・教師・学習者及びイマージョン教育を取り巻く教育環境・社会環境との関連で抽出されたイマージョン教育の成功要因の最終的な洗い直しを行った。次に、過去2年間の研究過程において実施してきたイマージョン教育当事者に対するイマージョン教育の成功要因に関する意識調査の結果についての最終総括を行うために、イマージョン教育先進地であるカナダのオタワに赴き、イマージョン教育を実施している初等学校と中等学校を訪問するとともに、オタワ大学、カールトン大学及びオタワ・カールトン地区カトリック教育委員会に所属するイマージョン研究者との研究協議を行った。さらに、カナダにおけるもう一つのイマージョン教育先進地であるトロントに赴き、トロント大学オンタリオ教育研究所に所属するイマージョン教育研究者と研究協議を行った。最後に、3年間に及ぶ研究の総まとめとして、これまでの研究で明らかにされてきたイマージョン教育の成功要因の体系化・構造化を図った。
大きな自発分極を有する強誘電体材料の開発

複合ペロブスカイト酸化物強誘電体に於ける巨大な自発分極Ps(Pb(In_<1/2>Nb_<1/2>)O_3(PIN)-PbZrO_3(PZ)系固溶体において、Ps=40μC/cm^2)がどのような機構で出現するかをナノ・スケールでのB siteの配列規則性と関連づけて明らかにした.Pzの量xに伴う結晶構造変化はRelaxorの擬立方晶から強誘電相の菱面体晶へと変化していること,菱面体晶は等価な分極方向の数は立方晶よりも多く、立方晶からのずれは対角線方向での僅かの伸び縮みであるので、立方晶に次いで安定構造であり、擬立方晶と菱面体晶との相境界で大きなPsが出現することを明らかにした。(Yasuda;Appl.Phys.Lett.66,571,1995)Pzの量xに伴うB siteの配列規則性がナノ・スケールで無秩序になると強誘電相の菱面体晶が現われること、Pzの量xと温度相図においてモルフォトロピック相境界が垂直に立ち上がっていること,静水圧力下での誘電特性測定を併用することで、その体積効果のみをchemical効果と分離して評価し、双極子密度と不規則配列領域の積が臨界値を境にRelaxorから強誘電相へと変化していること等、結晶-化学的考察から大きな自発分極Psの発現機構に関する新知見を得た。(Appl.Phys.Lett.投稿中)応用面からチタン酸バリウム系に関してもB siteのチタンの代わりに錫を置換していくことで上記と同様に強誘電相からRelaxorへと変化していることを見いだした。(Jpn.J.Appl.Phys.投稿中)この様に本研究の成果は十分得られており、次の自発分極誘起効果を利用した圧電、焦電センサーへの展開が期待される。
筋肉のタンパク質とエネルギー代謝の調節機構に対するアミノ酸投与と運動の効果

健康の維持増進に栄養と運動による代謝調節の必要性は極めて高く、それらに関する正確な科学的情報とメカニズムの解明が求められている。本研究では、分岐鎖アミノ酸(BCAA)投与と運動が健康の維持増進に及ぼす効果のメカニズムを明らかにするために、(1)BCAA代謝調節機構の解明、(2)廃用性筋萎縮に対するBCAA投与効果の解明、および(3)グルコース代謝に対するBCAA機能の解明を目的とした。得られた研究成果として、BCAA代謝調節因子として分岐鎖α-ケト酸脱水素酵素キナーゼの未知の調節因子がラット肝臓ミトコンドリアに存在する可能性が示唆された。廃用性筋萎縮に対するBCAA投与の効果として、5%BCAA食摂取は、廃用性筋萎縮による筋重量の低下およびユビキチン-プロテアソーム系成分量に対して影響しなかったが、それらに対抗する細胞内シグナル成分の減少を抑制することが示唆された。さらに、グルコース代謝に対するBCAAの機能として、耐糖能を正常に維持するためには血中のBCAA濃度が重要な役割を果たすことが示唆された。分岐鎖アミノ酸(BCAA)は、タンパク質合成の材料としてばかりでなく、タンパク質代謝の調節など種々の生理作用を有するアミノ酸であることが明らかにされつつある。よって、BCAA代謝の調節はBCAAが生理作用を発揮する上で重要である。BCAA代謝系の律速酵素は、その系の第2ステップに存在する分岐鎖α-ケト酸脱水素酵素複合体(BCKDC)である。本研究では、まずラット肝臓からのBCKDC精製法を改良し確立した。さらに本研究では、廃用性筋萎縮に対するBCAA添加食摂取の効果を56週齢のSprague-Dawley系雄性ラットを用いて検討した。ラットを対照群と6日間後肢懸垂群に分け、更に両群を、AIN-93G食(コントロール食)もしくはAIN-93G+5%BCAA食(BCAA食)を摂取させる群に分けた。後肢懸垂には独自に開発したケージを用いた。実験最終日に、全てのラットから抗重力筋であるヒラメ筋を採取した。摂取した餌に関係なく後肢懸垂ラットのヒラメ筋は著しく萎縮し、対照ラットに比べて50%の重量であった。すなわち、ヒラメ筋重量に対して、BCAA食摂取の効果は認められなかった。一方、ヒラメ筋の総タンパク質量および総RNA相量は、対照ラットに比べて後肢懸垂ラットで有意に低下したが、後肢懸垂群間では、ヒラメ筋の総タンパク質量および総RNA量は、コントロール食群に比べてBCAA食群で有意に高値であった。これらの結果より、5%BCAA食摂取は、筋不活動によるヒラメ筋重量の低下を抑制しなかったが、筋総タンパク質量および総RNA量の低下を軽減したので、筋不活動による筋タンパク質合成能力の低下を抑制する可能性が示唆された。分岐鎖アミノ酸(BCAA)は、体組織を構成する重要な栄養素としてばかりでなく、生体内代謝に強い影響をもつ栄養因子であることが明らかにされつつある。本研究では、ラット後肢懸垂によるヒラメ筋萎縮に対するBCAA(5%)食摂取の影響を検討したところ、筋重量にはその効果が認められなかったが、ヒラメ筋のタンパク質含量の低下ではBCAA食摂取により抑制される傾向が認められた。BCAA代謝における律速酵素である分岐鎖α-ケト酸脱水素酵素(BCKDH)複合体は、特異的なキナーゼであるBCKDHキナーゼによるリン酸化を受けることで失活する。BCKDH複合体及びBCKDHキナーゼの酵素活性は、食餌や疾病等の影響を受けて変化し、BCAA代謝を調節すると考えられている。これまでの研究において、2型糖尿病によるインスリン抵抗性は、BCAA代謝を抑制することが明らかにされている。本研究では、長期間にわたって高脂肪食を摂取させ、インスリン抵抗性を引き起こしたラットにおける耐糖能に対するロイシン投与の影響について検討した。実験動物としてSprague-Dawley系の雄ラットを用い、8週齢時に食餌を標準食と高脂肪食に分けた。インスリン抵抗性の有無を確認するために、17週齢時に腹腔内糖負荷試験を行い、血糖値の経時的変化を調べた。腹腔内に体重1kgあたり2gのグルコースを負荷し、負荷直前と負荷後30、60、90、120分後に尾静脈より血液を採取し、血糖値の経時的変化を調べた。その結果では、高脂肪食摂取により、耐糖能が低下していた。

一方、同様の耐糖能試験の約1時間前にロイシン(0.45g/kg体重)を経口投与して耐糖能試験を行ったところ、高脂肪食により低下した耐糖能が改善した。すなわち、ロイシンは高脂肪食により誘発されるインスリン抵抗性を改善することが示唆された。分岐鎖アミノ酸(branched-chain amino acid:BCAA)は、ロイシン、イソロイシン、バリンの3つのアミノ酸であり、いずれも必須アミノ酸である。その中でも特に生理作用が強いのがロイシンであり、筋タンパク質の合成促進と分解抑制作用、および耐糖能改善作用などの生理作用を持つことが明らかにされつつある。本年度では、廃用性筋萎縮に対する5%BCAA添加食摂取の効果を56週齢のSprague-Dawley系雄性ラットを用いて検討した。その結果、ヒラメ筋重量に対してBCAA食摂取の効果は認められなかったが、ヒラメ筋の萎縮に伴う総タンパク質量および総RNA量の低下はBCAA食摂取により抑制される傾向が認められた。それと対応して、筋萎縮に伴うタンパク質合成抑制因子(eIF4E-BP)の増加及び細胞増殖/タンパク質合成促進因子(cyclin D1, mTOR, ERK1)の減少はBCAA食摂取により抑制された。すなわち、BCAA食摂取は、廃用性筋萎縮自体に影響しなかったが、それに対抗する細胞内シグナル成分の減少を抑制することが認められた。