hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
脆弱な高齢者の動作特性と機能的身体自立にむけた活動プログラムの開発

1.介護老人保健施設に入所している高齢者の身体活動水準と実施されている身体活動プログラムの強度について検討するために、1日の平均歩数と各種プログラム時の床反力データの収集を行った。平均歩数は同年代の在宅高齢者より顕著に少なく、活動プログラムは鉛直方向に最大でも体重の1/10前後の負荷が瞬間的にかかる程度の軽度の内容がほとんどであった。質的内容の検討以前に、まず活動量を量的に保障する必要性が考えられた。2.脆弱な高齢者の歩行能力・筋力や身体能力の認知度と日常生活動作の遂行能力との関係等について検討するために日常生活自立度がJ1からB2の67歳から88歳の男女16名を被験者として測定を行った。各被験者は脳血管性の片麻痺や多発性脳梗塞、パーキンソン病などを罹患していたが、独力歩行が可能であり、失行や失認は認められなかった。最大等尺性膝関節伸展筋力と最大歩行速度は、従来報告してきた屋内自立のための下限レベルとほぼ同程度であった。身体能力の認知度と日常生活動作の指標として、"バーまたぎ越し"を課し、眼で見て"またぐのが困難"と判断する高さと、実際にまたぐ動作を行ったときの臨界点を記録した。眼で見て判断する臨界点は脚長の84%(57cm)前後、実際の臨界点は77%(52cm)前後であった。バーまたぎの臨界点は相互に有意に関連していたが、いずれも脚筋力・歩行能力とは有意な相関を示さなかった。眼で見た判断と実際の行為のズレは脳血管性片麻痺の場合に大きくなる傾向が見られ、日常生活自立度や歩行能力、脚筋力よりも、障害の種類による影響の可能性が示唆された。3.視覚障害高齢者の身体活動量におよぼす施設での活動プログラムの影響を検討するために、高齢視覚障害者の生活パターンと身体活動水準について1週間連続測定した。通所時の活動水準は、音刺激を利用した歩行プログラムやレクリェーションプログラム等の実施により高く保たれていたが、在宅時はほぼ寝たきりの状態で過ごしていることが明らかとなり、家族への適切な働きかけとヘルパー等の支援体制の必要性が再確認された。1.老人保健施設等に居住する脆弱な高齢者の動作特性および生活活動能力を把握するために、日常生活自立度がA1、A2、B1の71歳から95歳の男女26名について歩行能力・脚伸展筋力・椅子からの立ち上がり動作などの測定を行い、当該施設での活動プログラムとの対応についても検討した。(1)屋内自立可能なAランク群の10m最大歩行速度は0.70.9m/秒、等尺性脚伸展筋力(片脚)は3.23.5N/kg体重、上肢で下肢を押さずに立ち上がれる椅子の高さは30cm前後であった。(2)A1に対しては移動をともなう活動を含めて多様なプログラムが用意されていたが、A2ではその場での立位および椅座位での、B1では椅座位での低強度プログラムのみの対応であった。(3)日常生活時の身体活動量の評価(週内・週間変動を含む)

および活動プログラム実施日/非実施日の身体活動水準の変化については、現在加速時計を用いた測定器によって調査中である。2.フィールドでの調査研究の予備実験として、実験室において床反力-画像データの同時呈示システムの構築、脆弱な高齢者向けの歩行解析ソフトのカスタマイズ、筋電図解析を行った。(1)最大膝関節伸展時の筋放電量で正規化すると、通常歩行時はその2530%、椅子からの立ち上がり時は5060%前後であった。他の日常生活動作や高齢者を対象とした比較検討を進めたい。(2)歩容が一般成人と大きく異なる脆弱な高齢者向けの歩行解析ソフトのカスタマイズと床反力-画像同時呈示システムの構築はほぼ完了した。今後フィールドにおいて脆弱な高齢者の歩行データの収集と、歩行能力の改善のための検討を行う予定である。1.介護老人保健施設で実施されている身体活動プログラムの強度について検討するために、施設居住高齢者を被験者に、各種プログラム時の床反力データの収集を行った。結果に関しては、特定のプログラム(ダンベル体操)を定期的に実施する前後での体力測定データと併せて、解析を進めている。2.脆弱な高齢者の歩行能力・筋力と日常生活動作の遂行能力との関係等について検討するために日常生活自立度がJ1からB2の67歳から88歳の男女16名を被験者として測定を行った。各被験者は脳血管性の片麻痺や多発性脳梗塞、パーキンソン病などを罹患していたが、独力歩行が可能であり、失行や失認は認められなかった。身体能力の認知度と日常生活動作の指標として、バーを上下させ、眼で見て"またぐのが困難"と判断する高さと、実際にまたぐ動作を行ったときの臨界点を記録した。最大等尺性膝関節伸展筋力と最大歩行速度は、これまで報告してきた高齢障害者が屋内自立するための下限レベルとほぼ同程度であった。眼で見て判断する臨界点は脚長の84%(57cm)前後、実際の臨界点は77%(52cm)前後であった。バーまたぎの臨界点は相互に有意に関連していたが、いずれも脚筋力・歩行能力とは有意な相関を示さなかった。眼で見た判断と実際の行為のズレは脳血管性片麻痺の場合に大きくなる傾向が見られ、日常生活自立度や歩行能力、脚筋力よりも、障害の種類による影響の可能性が示唆された。3.視覚障害高齢者の身体活動水準におよぼす施設での活動プログラムの影響を検討するために、高齢視覚障害者に計器(ライフコーダー)を装着し、生活パターンと身体活動水準について1週間連続測定した。通所時の活動水準は、音刺激を利用した歩行プログラム等の実施により高く保たれていたが、在宅時はほぼ寝たきりの状態で過ごしていることが明らかとなり、家族への適切な働きかけとヘルパー等の支援体制の必要性が示唆された。
体脂肪分布、血中脂肪酸分画、フィットネスに及ぼす２種類の運動介入の効果の比較検討

有酸素運動開始前のヒト血中脂肪酸分画と体脂肪組成、経口糖負荷試験(OGTT)時の各指標との関連を検討した。OGTTを施行した83例(男46/女37,平均年齢52.4±12.2歳(mean±SD))が対象。運動開始前にはDMでは、IGT, NGTに比較して、血中リノール酸濃度が有意に低かった。独自のトレッドミルプロトコールKEIO-SENIORで運動処方をした43例(男15/女28)で、運動処方6ヶ月後に有意な減量効果、血圧改善、糖代謝指標の改善を認めた。12例(男6/女6)で、運動開始時から約2年後に、リノール酸濃度について、その変化量と内臓脂肪面積との変化量との間に有意な逆相関がみられた。血中遊離脂肪酸の過剰、ことに飽和脂肪酸の過剰が2型糖尿病発症に寄与することが報告されている。有酸素運動による糖尿病発症予防効果を期待し、運動開始前のヒト血中脂肪酸分画と体脂肪組成、経口糖負荷試験時の各指標との関連を検討した。開始時点までに、OGTTを実施した83例(男46/女37,平均年齢52.4±12.2歳(mean±SD),空腹時血糖106.7±16.8mg/dl, HbA1c 5.3±0.5% (JDS値))を対象とし、空腹時血清にて遊離脂肪酸24分画を、臍高部CTスキャンにて、内臓脂肪面積、皮下脂肪面積、肝脾コントラストを測定した。この結果、運動による開始前にはDMでは、IGT, NGTに比較して、主要脂肪酸分画のうち、血中リノール酸濃度が有意に低く、ドコサヘキサエン酸、エイコサペンタエン酸濃度が有意に高かった。血中リノール酸濃度は糖尿病の発症について内臓脂肪面積、HOMA-IRと逆相関、ISI(comp)と正相関していることと関連する可能性がある(第54回日本糖尿病学会年次学術集会(2011年5月)、第71回アメリカ糖尿病学会(2011年6月)にて発表)。開始前の横断的評価を終えた後に、有酸素運動指導のためのメディカルチェックのツールとして我々が独自に考案したトレッドミルプロトコールKEIO-SENIORを用いて運動処方を行った。上記の83例のうち43例(男15/女28,平均年齢54.3±10.9歳(mean±SD)),にて運動処方実施前後での体重、糖代謝への影響を検討し報告した。運動処方後6ヶ月にて有意な減量効果、血圧、糖代謝の改善を認め、第55回日本糖尿病学会年次学術集会(2012年5月)、第72回アメリカ糖尿病学会(2012年6月)、第33回日本肥満学会学術集会(2012年10月)にて報告した。現在、脂肪酸分画の評価を実施中である。有酸素運動による糖尿病発症予防効果を期待し、運動開始前のヒト血中脂肪酸分画と体組成、経口糖負荷試験(OGTT)時の各指標との関連を検討した。開始時点までにOGTTを施行した83例(男46/女37,平均年齢52.4±12.2歳(mean±SD))、空腹時血糖106.7±16.8mg/dl, HbA1c 5.7±0.5%,を対象とし、空腹時血清にて遊離脂肪酸24分画と体脂肪分布を測定した。この結果、運動による開始前にはDMでは、IGT, NGTに比較して、主要脂肪酸分画のうち、血中リノール酸濃度が有意にかった。血中リノール酸濃度は糖尿病の発症について、内臓脂肪面積、HOMA-IRと逆相関、ISI(comp)と正相関していることと関連する可能性がある(第54回日本糖尿病学会年次学術集会(2011年5月)、第71回アメリカ糖尿病学会(2011年6月)にて発表)。メディカルチェックのツールとして我々が独自に考案したトレッドミルプロトコールKEIO-SENIORを用いて運動処方を行った。上記83例のうち43例(男15/女28)にて、運動処方6ヶ月後に有意な減量効果、血圧改善、糖代謝指標の改善を認め、第55回日本糖尿病学会年次学術集会(2012年5月)、第72回アメリカ糖尿病学会(2012年6月)、第33回日本肥満学会学術集会(2012年10月)にて報告した。さらには、上記43例のうち12例(男6/女6)にて、長軸的な血中脂肪酸分画24分画、体脂肪分布の評価を行った。開始時から1.96±1.58年後に、内臓脂肪面積99.8±47.3→108.6±53.4cm2(NS)へと変化した。横断的検討で最も強い相関にあったリノール酸濃度については、その変化量と内臓脂肪面積との変化量との間に有意な逆相関(r=-0.693, p<0.05)がみられ、第56回日本糖尿病学会年次学術集会(2013年5月)、第73回アメリカ糖尿病学会(2013年6月)にて報告した。

運動開始前にはDMでは、IGT, NGTに比較して、血中リノール酸濃度が有意に低かった。独自のトレッドミルプロトコールKEIO-SENIORで運動処方をした43例(男15/女28)で、運動処方6ヶ月後に有意な減量効果、血圧改善、糖代謝指標の改善を認めた。12例(男6/女6)で、運動開始時から約2年後に、リノール酸濃度について、その変化量と内臓脂肪面積との変化量との間に有意な逆相関がみられた。血中遊離脂肪酸濃度の過剰、ことに飽和脂肪酸の過剰が2型糖尿病発症に寄与することが示唆されている。運動による糖尿病の予防効果を期待し、運動による介入を開始する以前の、ヒト血中脂肪酸分画と体脂肪組成、経口糖負荷試験時の各指標との関連を検討した。現在までに、介入を開始する以前の段階で、OGTTを実施した83例(男46/女37:平均年齢52.4±12.2歳(mean±SD))で、空腹時血中脂肪酸24分画、臍高部CTスキャンによる体脂肪組成を評価し、関連を横断的に評価した。DM(19例)、IGT(37例)、NGT(27例)に分けられ、重量(%)で高比率のうち、リノール酸(DM:28.4±3.1%(mean±SD), IGT:29.9±4.5%, NGT:31.5±4.9% (p<0.01))、パルミチン酸(DM: 22.1±2.3%, IGT: 22.4±2.6%, NGT: 22.6±2.3% (p=0.775))、ドコサヘキサエン酸(DM:5.8±1.9%, IGT:4.7±1.8%, NGT:4.0±1.7% (p<0.01))と診断別に濃度差がみられた分画があった。単相関では、内臓脂肪面積が、リノール酸(r=-0.455)、パルミチン酸(r=0.355)、オレイン酸(r=0.346)と有意の負正の相関を認めた。これらの結果から、運動による介入前の血中脂肪酸分画と体脂肪分布、耐糖能障害との関連が示唆された。DMでは、IGT, NGTに比較して、主要脂肪酸分画のうち、血中リノール酸濃度が有意に低く、ドコサヘキサエン酸、エイコサペンタエン酸濃度が有意に高かった。血中リノール酸濃度は糖尿病の発症について内臓脂肪面積、インスリン抵抗性指数のHOMA-IRと逆相関、ISI(comp)と正相関していることと関連する可能性がある。運動処方による開始前の横断的検討の評価の症例は83例であるが、現時点で実際に運動処方を実施でき、長軸的に評価できた症例は43例である。現在、当大学医学部での倫理委員会で、電子管理による「臨床研究管理システム」の登録を開始しており、このシステム稼働に連動させるために、新規の開始症例が減少している。長軸的に経過観察する症例については引き続き外来で経過観察している。本研究費を取得する以前から開始していた症例についての介入開始前の横断的検討を評価できたため。慶應義塾大学病院内科外来(自身で担当)において、該当症例についてスポーツ医学総合センター外来(自身で担当)に紹介し、具体的な運動処方(有酸素運動群としては、メディカルチェックとしてのトレッドミルKEIO-SENIORプロトコールを用いてウォーキングを中心とする運動処方)の評価を継続する予定である。さらには、ウォーキングの継続が困難な症例について、筋力トレーニング中心の運動指導群の評価を開始する。具体的な運動処方(有酸素運動群としては、トレッドミルKEIO-SENIORプロトコールを用いた運動処方)の評価を実施予定。さらには、筋力トレーニング中心の運動指導群の評価を実施予定。順調に症例数が増えてきたが、現在、新規の開始症例が減少している。今後、症例数を増やすことで、インスリン、遊離脂肪酸分画、レプチン、アディポネクチンなどのアディポサイトカインの検体測定にかかる費用に使用する。また、運動処方実施症例の6ヶ月後、1年後の代謝指標の検体測定にかかる費用に使用する。また、成果および進捗状況を発表するための学会参加のための費用に使用予定である。
次世代クライゼン縮合・関連反応の開発および有用特異化合物合成への応用

Claisen縮合は教科書有機化学である.しかし従来塩基法の反応性は類型のアルドール反応と比べ著しく低く,従ってその適用範囲は極めて限られていた.TiCl4, ZrCl4などのルイス酸を用いるClaisen縮合は温和かつ非常に強力で,しかも交差型反応,不斉反応も可能である.申請者らはこの分野の端緒から研究をリードしてきた.その一部はOrganic Syntheses誌に開発経緯のレヴューとともに再現性有る実験手法を掲載している.実際,Corey教授やMerck社にて本反応は活用された.今後,次世代のTi(Zr)-Claisen縮合, Ti(Zr)-Dieckmann縮合ならびにその関連反応,特にドミノ型・タンデム型multi-component反応による不斉合成反応および脱水型反応の開発を実施する.さらには,有用性を示すため,生理活性(天然)物質・特異分子合成への短段階効率的合成への応用を開拓する.開発者として他の追随を許さない姿勢で臨む.1.不斉Ti-Claisen/aldolドミノ型反応の開発:キラル鎖状連続中心の形成入手容易なキラルプール(乳酸,酒石酸,アミノ酸由来アルデヒド)を出発源とし,不斉補助剤・不斉反応剤・不斉触媒を一切使用しないワンポット・ドミノ型反応にて多不斉中心を一気に構築するユニークで実用的な方法論である.35連続不斉鎖状化合物が非常に簡便に合成できる.現在,20例;61-95%を達成している.絶対立体配置はX線にて決定できた.チオエステルのさらなる官能基変換を行い,トップジャーナルへの投稿準備中である.同様の不斉Ti-Claisen/Mannichドミノ型反応にて,キラルなアミノアルコールを一気に構築する.応用展開として天然ポリケチド抗生物質の鍵中間体の短段階・効率的不斉合成を達成する.ZrCl4を用いるとTiCl4とは異なるプロファイルが見られる.実際,ギ酸エステルとの反応では脱水型でなくホルミル化が高選択的に進行する.単純エステルの一炭素増炭反応(ホルミル化)はOrganic Syntheses 2016にレビューしたように,医薬・天然物合成における基本構築単位として重要である.最近,α-ヘテロ原子置換プロパン酸エステルを用いると,タンデム型Zr-Claisen/aldol反応またはドミノ型Zr-Claisen/aldol不斉反応が進行することを見出した.研究期間内で基質一般性の確立を目指す.<進捗状況の理由>で述べた内容に加え,以下の3, 4を平行しながら推進方策とする.3.不斉Ti-Claisen縮合の合理化:ラクチド・テンプレート法の開発光学活性α-ヒドロキシ置換カルボン酸は有用なキラルユニットである.すでに,二量体であるラクチドを用いる不斉Ti-Claisen縮合を報告した.応用として(-)-alternaricacidおよびazaspireneの不斉全合成を達成した(CC 2013, EJOC 2016).しかし,本ラクチドは調整法がやや面倒である.つまり現状では他グループによる利用は困難といえる.そこで,C2対称性を有すキラルラクチドBは安価で両対掌体とも入手容易である点に着目した.一方のみをアシル化する効率的不斉Ti-Claisen縮合を開発し,ユーザーフレンドリーな方法を目指す.4. Ti-直接フラノンアヌレーション反応による多置換2-(5H)-フラノン類の効率的合成すでに本反応を見出し,天然香料「ミントラクトン」「メントフラン」の最短段階,最高通算収率の全合成を行った(JOC 1988, CC 2001, Molbank 2016).本手法はテルペン系天然物の全合成に他グループによって実際利用されている(例:Mehta, TL 2015 x 2).今後,cross-coupling反応基質,医薬中間体の合成,さらにはフリーリンギン類縁体の最短段階全合成へ展開する.なお,cross-coupling反応に関して,申請者らは最近,関連別テーマとして相応の蓄積がある.Claisen縮合は教科書有機化学である.しかし従来塩基法の反応性は類型のアルドール反応と比べ著しく低く,従ってその適用範囲は極めて限られていた.TiCl4, ZrCl4などのルイス酸を用いるClaisen縮合は温和かつ非常に強力で,しかも交差型反応,不斉反応も可能である.申請者らはこの分野の端緒から研究をリードしてきた.その一部はOrganic Syntheses誌に開発経緯のレヴューとともに再現性有る実験手法を掲載している.実際,Corey教授やMerck社にて本反応は活用された.今後,次世代のTi(Zr)-Claisen縮合, Ti(Zr)-Dieckmann縮合ならびにその関連反応,特にドミノ型・タンデム型multi-component反応による不斉合成反応および脱水型反応の開発を実施する.さらには,有用性を示すため,生理活性(天然)物質・特異分子合成への短段階効率的合成への応用を開拓する.開発者として他の追随を許さない姿勢で臨む.1.不斉Ti-Claisen/aldolドミノ型反応の開発:キラル鎖状連続中心の形成入手容易なキラルプール(乳酸,酒石酸,アミノ酸由来アルデヒド)を出発源とし,不斉補助剤・不斉反応剤・不斉触媒を一切使用しないワンポット・ドミノ型反応にて多不斉中心を一気に構築するユニークで実用的な方法論である.35連続不斉鎖状化合物が非常に簡便に合成できる.

現在,20例;61-95%を達成している.絶対立体配置はX線にて決定できた.チオエステルのさらなる官能基変換を行い,トップジャーナルへの投稿準備中である.同様の不斉Ti-Claisen/Mannichドミノ型反応にて,キラルなアミノアルコールを一気に構築する.応用展開として天然ポリケチド抗生物質の鍵中間体の短段階・効率的不斉合成を達成する.ZrCl4を用いるとTiCl4とは異なるプロファイルが見られる.実際,ギ酸エステルとの反応では脱水型でなくホルミル化が高選択的に進行する.単純エステルの一炭素増炭反応(ホルミル化)はOrganic Syntheses 2016にレビューしたように,医薬・天然物合成における基本構築単位として重要である.最近,α-ヘテロ原子置換プロパン酸エステルを用いると,タンデム型Zr-Claisen/aldol反応またはドミノ型Zr-Claisen/aldol不斉反応が進行することを見出した.研究期間内で基質一般性の確立を目指す.<進捗状況の理由>で述べた内容に加え,以下の3, 4を平行しながら推進方策とする.3.不斉Ti-Claisen縮合の合理化:ラクチド・テンプレート法の開発光学活性α-ヒドロキシ置換カルボン酸は有用なキラルユニットである.すでに,二量体であるラクチドを用いる不斉Ti-Claisen縮合を報告した.応用として(-)-alternaricacidおよびazaspireneの不斉全合成を達成した(CC 2013, EJOC 2016).しかし,本ラクチドは調整法がやや面倒である.つまり現状では他グループによる利用は困難といえる.そこで,C2対称性を有すキラルラクチドBは安価で両対掌体とも入手容易である点に着目した.一方のみをアシル化する効率的不斉Ti-Claisen縮合を開発し,ユーザーフレンドリーな方法を目指す.4. Ti-直接フラノンアヌレーション反応による多置換2-(5H)-フラノン類の効率的合成すでに本反応を見出し,天然香料「ミントラクトン」「メントフラン」の最短段階,最高通算収率の全合成を行った(JOC 1988, CC 2001, Molbank 2016).本手法はテルペン系天然物の全合成に他グループによって実際利用されている(例:Mehta, TL 2015 x 2).今後,cross-coupling反応基質,医薬中間体の合成,さらにはフリーリンギン類縁体の最短段階全合成へ展開する.なお,cross-coupling反応に関して,申請者らは最近,関連別テーマとして相応の蓄積がある.次年度の成果報告のため,学会発表の旅費として使用する予定である.
魚類卵子の凍結保存 -傷害の分子メカニズムから応用へ-

魚類卵子の凍結保存は成功していない。我々はゼブラフィッシュのStage IとStage IIIの卵子に水/耐凍剤チャンネルであるaquaporin 3と不凍タンパク質を発現させた。さらに高浸透圧傷害を回避するため、TRPチャンネルの非特異的な阻害剤であるルテニウムレッドで高浸透圧を感知するTRPチャンネルを阻害してからガラス化凍結した。Stage I卵子は融解直後に全て死滅していた。一方、Stage III卵子では融解直後は一部生存していた。しかし1時間後には死滅していた。無処理卵子は発育ステージにかかわらず融解直後にすべて死滅していた。魚類卵子の凍結保存の成功にはさらなる改良が必要である。魚類の卵子と胚の凍結保存は未だ成功していない。その原因は、哺乳類の卵子や胚と比べて体積が著しく大きく、耐凍剤の浸透と細胞の脱水・濃縮が不十分で、細胞内に氷晶が形成されやすいためである。我々は、マウス胚用に、従来のガラス化法と比べて浸透圧が極めて高い保存液を用いた平衡ガラス化法を開発した。この方法では、細胞はより脱水・濃縮された状態で凍結保存される。本研究では、まずゼブラフィッシュ卵子の高浸透圧傷害に浸透圧を感知するTRPチャンネルが関与しているかどうかをしらべた。次に水・耐凍剤チャンネルと不凍タンパク質を人為的に発現させた卵子を用いて、浸透圧感知チャンネルを阻害した状態で平衡ガラス化法により凍結保存をこころみた。無処理のStage IとStage IIIの未熟卵子のいずれも高張なシュクロース液で処理すると速やかに死滅したのに対し、TRPチャンネルの非特異的な阻害剤であるルテニウムレッドで処理した卵子では生存性が向上した。同様に、これらの卵子をルテニウムレッドで処理すると、ガラス化凍結用の前処理液と保存液で処理した後の卵子の生存性は向上した。そこで、水・耐凍剤チャンネルであるラット由来のaquaporin-3とウインターフラウンダー由来の不凍タンパク質のcRNAをStage IとStage IIIの卵子に注入して発現させ、ルテニウムレッドで処理してから平衡ガラス化法で凍結したところ、Stage III卵子のみ融解直後に一部の卵子が生存していた。しかしながら、融解1時間後には全て死滅していた。一方処理しなかった卵子では融解直後にすべて死滅していた。これらの結果から、魚類卵子ではTRPチャンネルが高浸透圧による傷害に関与し、それを阻害することによってある程度耐凍性を向上させることができることがわかった。しかしながら、魚類卵子の凍結保存を成功させるためにはさらなる改良が必要である。繁殖学
先天異常患者の歯科矯正泊療に対する組織反応性に関する研究

本研究は、まず正常組織の生物学的性状の解明を進め、次に病態下における変化、さらに外部刺激による正常状態と病態との可逆性の検討を行った。主な検索対象組織は、下顎頭、口蓋粘膜、咬筋、顎二腹筋とした。下顎頭については、まず光学・電子顕微鏡、生化学的分析、モノクロナル抗体を用いた免疫組織化学により正常構造を解明した。その結果、下顎頭特有の層構造および特異な発生機構が明らかとなったものの、長管骨と類似した点も多くみられた。また、病態モデルとしてコルヒチン投与、脳下垂体摘出を行ったところ、その反応性に長管骨との相違が見られた。こうした結果は、下顎頭が成長の場であると同時に顎関節としての機能を有すために起こるものと思われた。口蓋粘膜については、正常構造、粘膜骨膜切除創の治癒過程を病理組織学的に検討し、さらに形成期の瘢痕組織から線維芽細胞を培養した。その結果、瘢痕組織由来線維芽細胞は、正常組織の線維芽細胞と異なった機能を営んでおり、各種薬物、成長因子に対する反応性は低いが、HeーNeレ-ザ-の至適照射により細胞増殖活性が高まるというようなことが、示された。こうした結果は、瘢痕拘縮の形成機序や矯正治療後の後戻りを考える上で、重要な所見と思われた。咬筋、顎二腹筋については、筋線維の酵素組織化学的検索により、これらの筋が速い収縮運動を行っていること、同一筋臣束内においても、部位により筋機能の差があること、四肢筋とは異なる機能を営んでいることが明らかとなった。次に、これらの筋の腱を切断したところ、筋線維の変性がみられたが、この変性は切断後すみやかに腱を再付着させてやることにより低く抑えられた。こうした所見は、顎変形症の外科的矯正治療に際し、咀嚼筋群の積極的な腱切断や再付着が、治療効果の向方に寄与する可能性を示すものと思われた。本年度は主として正常組織の性状を把握し,それを培養下で再現することを目的として実験を行った.検索対象組織は計画通り顎顔面頭蓋の骨軟骨組織口腔軟組織,筋組織とした.骨軟骨組織については主として下顎頭について検索した.まずその発円の起源については,マウスを実験動物として検討した結果,胎生の13日に下顎頭軟骨の原基が生じ,胎生15日に軟骨に分化することが明らかとなった.つぎに,下顎頭における軟骨内骨化の特異性をウシ胎児を用いて組織学的,生化学的に検討した.その結果,下顎頭軟骨の骨化過程は,長管骨の内軟骨性化に比び,細胞基質,特にコラーゲンの型分布や量に違いがあることが示された.また,下顎頭軟骨を抗原としたモノクローナル抗体を作成し,現在その特異性について,酵素抗体法を用いて検討中である,口腔軟組織は口蓋粘膜を中心に, in vivoの変化をとらえ,その状態をin vitroで再現することを試みた. in vivoにおいては組織切片を作成,光学顕微鏡下で観察し,その上皮,結合組織の成長発育変化を検討した.また,生化学的には胎生期において非コラーゲン性の構造タンパクが多いことが示された.in vitroにおいてはまず,組織培養,細胞培養の系の確立を図った.培養液はDMEMにウシ胎児血清を加えたものとした.細織培養法では幼若期にコラーゲン合成が活発であることが明らかとなり,細胞培養法では現在外部刺激に対する反応性を検討中である.

筋組織は機能特異性を酵素組織化学的に検討した.すなわち,咬筋,顎二腹筋について, ATPase染色により筋線維タイプの分類を, NADH-TR染色により酵素活性の消長を分析した.その結果,これらの筋の筋線維の構成の違いは,筋深層部に認められ,咬筋はタイプ2線維がほとんどであるのに対して,顎二腹筋においてはタイプ1, 2A, 2B線維が混在していた. 63年度はこれらの結果をもとに,顎顔面頭蓋の病態の解明を進めていく予定である.62年度の正常組織の性状の検討結果にもとづき、本年度は病態下におけるこれら組織の変化を捉えるとともに、正常組織の性状においても、さらに深く検討を加えた。まず、骨軟骨組織においては、昨年同様下顎頭軟骨に重点をおき検討を加えた。病態の作製はcolchicine投与、下垂体摘出などにより、一連の軟骨内骨化過程に障害を起こさせるものとし、その組織学的変化を詳細に追求した。特にcolchicine投与では、肥大細胞層の幅が著しく増加することが明らかとなった。また、下顎頭軟骨の発生過程についてもさらに検討を加え、その全過程を通して下顎頭軟骨原基と下顎頭原基は常に近接して存在し、これら原基が一つの原基の一部分である可能性が示唆された。現在これらの過程のin vitroにおける再現を試みている。口腔軟組織は、口蓋粘膜に作製した、実験的粘膜切除創の瘢痕形成過程について、in vivo、in vitroの両面から検討を加えた。in vivoにおいては、組織学的に上皮の再生、線維芽細胞を中心とした線維形成、各種炎症反応の推移について観察し、生化学的にコラーゲンの形成、分子種の変化などを検討した。in vitroにおいては、瘢痕織由来の線維芽細胞を培養した。この線維芽細胞は、位相差顕微鏡下における形態学的観察で、hills and valleys様の形態を示す筋線維芽細胞と、いわゆる定型的線維芽細胞とが認められた。これらの細胞は細胞増殖が遅く、活発にコラーゲン、特に瘢痕組織の特徴であるIII型コラーゲンを多く合成することから、瘢痕形成において重要な働きをしていると思われ、in vivoにおける組織の特徴をin vitroで再現することが可能となった。筋組織については、これまでに開閉口筋で生理的な筋線維の組成を検討した組織化学的手法を用い、腱切断・再付着させた際の病態変化、特にmotheaten fiberの消長を明らかにし、現在筋機能を抑制した際の変化についても検討中である。前年度までの実験結果をもとに、今年度は正常組織・病的組織の解明を引き続き行い、さらに病的状態の正常状態への可逆性についての検討も加えて行った。まず、骨軟骨組織に関しては、マウス下顎頭の発生を組織学的に、その発生から胎齢18日まで詳細に観察した。その結果、下顎頭軟骨は胎齢14.5日に下顎骨体原基の上外側に出現し、その後、下顎骨体原基が下顎頭軟骨原基を覆うように発育していく事が明かとなった。また、組織切片のトレ-スをコンピュ-タを用いて三次元的に再構築したところ、胎齢16日において下顎頭軟骨は典型的なcarrot shapeを示していた。口腔軟組織は、主としてin vitroにて口蓋粘膜瘢痕組織由来線維芽細胞に、外部刺激を加え、病的状態の正常状態への可逆的変化の可能性について検討した。その結果、瘢痕組織由来細胞はcalcium ionophore A 23187、bradykininなどの薬物や、PDGF、EGFなどの成長因子を外部刺激とし、prostaglandin放出量、DNA合成量の変化を指標とすると、正常細胞に対して反応性が低い反面、TGFβなどの成長因子による刺激により、コラ-
サイトカインシグナル伝達因子を標的とした炎症性肺疾患に対する新規再生療法の構築

本研究は、難治性喘息などの難治性の炎症性肺疾患を対象に、抑制性シグナル伝達因子を標的として新規肺再生療法を構築することを目的とした。気管支喘息の病態には、T細胞と、IL-4、IL-5、IL-13などのTh2型サイトカインが関与している。我々は、サイトカインシグナルのJAK/STAT系に抑制性に働くSOCS (suppressor of cytokine signaling)ファミリー分子が、T細胞のTh2分化に重要な役割を担っていることを明らかにしてきた。SOCS3の喘息治療・アレルギー治療への応用を考えるには、SOCS3を抑制してT細胞でのSOCS3の生理的役割を解明する必要がある。そこで、T細胞特異的conditional SOCS3 knockoutマウスを用いて検討したところ、T細胞特異的SOCS3高発現マウスを用いたデータからの予測とは異なり、Th1分化は亢進せず、Th3分化促進により喘息反応が抑制された。また、SOCS3発現の低下したOVA特異的T細胞受容体TgマウスSOCS3(+/-)xDO11,10由来のT細胞からTh2細胞を誘導し、マウスに移入後の喘息反応を観察したところ、喘息反応の抑制が見られた。さらに、T細胞内のSOCS分子の作用・発現を人為的に調節することによりTh1/Th2バランスの是正を行った。以上より、T細胞でのSOCS3発現や活性を制御することが難治性のアレルギー性疾患や喘息のコントロールに繋がることが明らかとなった。本研究は、難治性喘息や慢性閉塞性肺疾患COPDなどの難治性の炎症性肺疾患を対象に、抑制性シグナル伝達因子を標的として新規肺再生療法を構築することを目的とする。気管支喘息の病態にはTh2型サイトカインが関与している。我々は、サイトカインシグナル伝達に抑制性に働くSOCSファミリー分子がこのTh2分化に重要な役割を担っていることを明らかにしてきた。本年度はT細胞内のSOCS分子の作用・発現を人為的に調節することによりTh1/Th2バランスの是正を行った。OVA特異的T細胞受容体Tgマウス(SOCS3(+/+)xDO11,10)の脾細胞やSOCS3(+/-)xDO11,10マウスの脾細胞からCD4T細胞を分離後に培養し、OVA特異的Th2細胞を誘導した。この誘導Th2細胞に、in vitroで抗原刺激を行ったところ、SOCS3(+/+)xDO11,10マウス由来の細胞に比しSOCS3(+/-)xDO11,10マウス由来細胞からのIFNγ産生の低下が見られた。さらに、誘導したTh2細胞を移入後、抗原OVAを暴露し、喘息反応を惹起したところ、SOCS3(+/-)xDO11,10マウス由来細胞を移入した群では喘息反応の抑制が見られた。以上より、SOCS3遺伝子の制御により喘息反応のコントロールが可能であることが明らかとなった。一方、慢性閉塞性肺疾患に関しては、肺気腫病変を自然発症するマウスを、C57BL/6系およびBALB/c系と交配してコンジェニックマウスを作製し、骨髄幹細胞移植実験の準備をおこなった。本研究は、難治性喘息や慢性閉塞性肺疾患COPDなどの難治性の炎症性肺疾患を対象に、抑制性シグナル伝達因子を標的として新規肺再生療法を構築することを目的とした。昨年度は、SOCS3発現の低下したOVA特異的T細胞受容体TgマウスSOCS3(+/-)xDO11,10由来のT細胞からTh2細胞を誘導し、マウスに移入後の喘息反応を観察したところ、喘息反応の抑制が見られた。

SOCS3の発現抑制は、SOCS3-干渉RNA(RNAi)を用いた。OVA特異的T細胞受容体Tgマウス(Do11,10)のT細胞内へSOCS3-RNAiを導入後、Th2細胞を誘導したところ、Th2分化が抑制された。さらに、誘導したTh2細胞を移入後、抗原OVAを暴露し喘息反応を惹起したところ、control-RNAi導入群に比べ喘息反応の抑制が見られた。以上より、T細胞でのSOCS3発現制御により喘息反応のコントロールが可能であることが明らかとなった。一方、COPDに関しては、肺気腫病変を自然発症するマウスからコンジェニックマウスを作製、野生型マウスの骨髄幹細胞を移入し、肺気腫病変の軽減傾向が得られた。抑制性シグナル伝達因子発現の変化を解析した。
Bacillus circulansが生産する新規多糖の食品加工素材への応用

我々の研究室において土壌から分離したBacillus circulansがグルコースを炭素源とする半合成培地中に高粘度の多糖を生産することが見出された。この微生物多糖の粘性の高さに着目し、食品加工素材として応用するために、粘性特性、乳化特性、保水性、フィルム特性などの物理化学的性質を既知の高粘性多糖であるキサンタンガム、グアガム、ローカストビーンガム、アルギン酸ナトリウムおよびカルボキシメチルセルロースと比較検討した。1.粘性特性(1)本多糖水溶液粘度は0.11%まで対数的に増加し、1%で約900cPを示した。(2)本多糖水溶液の粘度はpH59で安定、また80°C30分間の加熱に安定であったが、100°C30分間の加熱では原液の70%まで粘度が減少した。(3)本多糖水溶液に糖を添加すると、粘度の増加が見られたが、有機酸の添加により粘度が減少した。(4)本多糖をガラクトマンナンであるローカストビーンガム、グアガムを併用することにより増粘効果が見られた。2.乳化特性:本多糖の乳化安定性は、実際に乳化剤として利用されているキサンタンガムには及ばないものの、他の高粘性多糖よりは高かった。3.保水性:本多糖は比較したいずれの多糖よりも保水性が高く、0.1%の低濃度も保水性に優れていた。4.フィルム特性:本多糖はフィルム形成能を持ち、比較的高いヤング率を示した。
光誘起電気二重層を利用した新奇超伝導トランジスタの開発

本研究では、フォトクロミック単分子膜の光異性化反応に伴う表面双極子変化を"光応答性電気二重層"として利用する新たな概念を提示し、強相関電子系物質への光キャリア注入を利用した"光駆動型"超伝導トランジスタを開発することを目的とした。また、分子設計・合成によってフォトクロミック分子の光誘起双極子をデザインし、光注入キャリアの極性(n型・p型)や密度を自由に制御可能な光応答性電気二重層トランジスタの基盤技術の確立を目的とした。まずは、基板→結晶方向に対し正の光誘起双極子を持つスピロピランを用い、光誘起n型ドーピングが可能なデバイスを開発した。この分子を用いて作成した単分子膜の評価は、紫外・可視吸収スペクトル、X線反射率測定、原子間力顕微鏡などを用いて詳細に行った。本単分子膜上にκ-(BEDTTTF)2Cu[N(CN)2]Brの単結晶を液相から貼り付けることでデバイスを作成し、光照射に伴う電気抵抗変化の測定を行った。極低温下における紫外光照射によりデバイスの抵抗値は次第に減少し、最終的に超伝導体へと転移した。続く可視光照射によりデバイスはほぼ初期状態(絶縁体)へと回復し、光照射による伝導度スイッチが可能であることが示された。光照射およびボトムゲート電圧操作の同時スキャンにより得られた電子相図より、紫外光照射に伴い負電圧側へのゲート電圧シフトが観測され、n型キャリアが光により誘起されていることが確かめられた。これにより、p型、n型の光キャリア注入を分子設計によって任意に制御することが可能となった。最終年度には、バルク結晶表面への直接的な分子修飾手法を開発し、バルク結晶表面への光キャリア注入にも成功した。この手法により、デバイス構造を用いることなく、様々な有機結晶表面へのキャリアドーピングが可能となった。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は、基板→結晶方向に対し正の光誘起双極子を持つスピロピランを合成し、光誘起n型ドーピングが可能なデバイスの開発を試みた。DFT計算による双極子計算結果を元に分子設計を行い、実際に正の双極子変化を示すスピロピランの合成に成功した。本単分子膜上にκ-(BEDT-TTF)2Cu[N(CN)2]Brの単結晶を液相から貼り付けることでデバイスを作成し、電気抵抗測定を行った。当初、本年度は正の双極子変化を示すスピロピラン誘導体の合成を目としていたが、DFT計算を専門とする共同研究者の協力を得ることで、事前に分子の双極子を予想しながら合成を行うことが可能となり、予定より早く合成に成功した。これにより、本年度は実際のデバイス作成を行い、光誘起n型キャリアドーピングおよびこれに伴う超伝導転移を観測するところまで研究を進めることができた。平成29年度は、昨年度に合成した基板→結晶方向に対し正の光誘起双極子を持つスピロピランを用い、光誘起n型ドーピングが可能なデバイスを開発した。本単分子膜上にκ-(BEDT-TTF)2Cu[N(CN)2]Brの単結晶を液相から貼り付けることでデバイスを作成し、光照射に伴う電気抵抗変化の測定を行った。

光照射およびボトムゲート電圧操作の同時スキャンにより得られた電子相図より、紫外光照射に伴い負電圧側へのゲート電圧シフトが観測され、n型キャリアが光により誘起されていることが確かめられた。また、デバイスのスイッチング速度の光強度依存性を詳細に測定した。デバイス中では、スピロピラン単分子膜のフォトクロミズムのタイムスケールに連動して電気抵抗変化が生じていることを確認し、実際に光強度の増加によって高速なフォトクロミズムを誘起することによりデバイスのスイッチング速度を約6倍高速に動作させることにも成功した。平成29年度は、分子設計・合成によってフォトクロミック分子の光誘起双極子をデザインし、光注入キャリアの極性(n型・p型)や密度を自由に制御可能な光応答性電気二重層トランジスタの開発を目標としていた。実際に本年度は、昨年度までの光誘起ホール注入に加え、光誘起電子注入による超伝導転移の観測に実際に成功し、その成果を学術論文としてまとめ発表している。研究は、内容、スピード共に計画通りに進展している。本研究では、フォトクロミック単分子膜の光異性化反応に伴う表面双極子変化を"光応答性電気二重層"として利用する新たな概念を提示し、強相関電子系物質への光キャリア注入を利用した"光駆動型"超伝導トランジスタを開発することを目的とした。また、分子設計・合成によってフォトクロミック分子の光誘起双極子をデザインし、光注入キャリアの極性(n型・p型)や密度を自由に制御可能な光応答性電気二重層トランジスタの基盤技術の確立を目的とした。まずは、基板→結晶方向に対し正の光誘起双極子を持つスピロピランを用い、光誘起n型ドーピングが可能なデバイスを開発した。この分子を用いて作成した単分子膜の評価は、紫外・可視吸収スペクトル、X線反射率測定、原子間力顕微鏡などを用いて詳細に行った。本単分子膜上にκ-(BEDTTTF)2Cu[N(CN)2]Brの単結晶を液相から貼り付けることでデバイスを作成し、光照射に伴う電気抵抗変化の測定を行った。極低温下における紫外光照射によりデバイスの抵抗値は次第に減少し、最終的に超伝導体へと転移した。続く可視光照射によりデバイスはほぼ初期状態(絶縁体)へと回復し、光照射による伝導度スイッチが可能であることが示された。これにより、p型、n型の光キャリア注入を分子設計によって任意に制御することが可能となった。最終年度には、バルク結晶表面への直接的な分子修飾手法を開発し、バルク結晶表面への光キャリア注入にも成功した。この手法により、デバイス構造を用いることなく、様々な有機結晶表面へのキャリアドーピングが可能となった。本年度の成果により、n型、p型それぞれのキャリアを光誘起可能な光誘起電気二重層の構築に成功した。光誘起電気二重層という概念のメリットは、低温での連続的動作だけではなく、集光技術を用いれば任意の場所にアクセスし、キャリアドーピングを誘起出来ることにもある。今後は、こうした可能性にも着目し、光照射による電子系相転移を用いて、結晶内への電子回路の光パターニングを目指す。スピロピラン単分子膜の光誘起双極子を分子設計によって精密にデザインすることにより、p型ドーピング、n型ドーピング、またそれぞれによる超伝導転移を、結晶内において"任意の場所"で、"任意の極性"で引き起こすことが可能となるはずである。
メタボリックシンドロームにおける鉄代謝異常の機序とそれに基づく新規治療法の開発

肥満者にはしばしば多血症や貯蔵鉄の増加がみられる。鉄は遷移金属でありその過剰状態はフリーラジカルの産生を促進する。酸化ストレスは糖尿病性腎症の発症に重要な役割を果たしている。我々は鉄制限が2型糖尿病モデルラットであるOtsuka Long-Evans Tokushima Fatty Rat(OLETF)の糖尿病性腎症発症に及ぼす影響を検討した。高食塩高脂肪食を与えられたOLETFにおいて、鉄制限は血圧を低下させ、尿蛋白を減少させ、糸球体障害を軽減させた。その機序としては、腎臓における酸化ストレスを軽減することにより腎の低酸素状態を改善させること、腎臓内レニン・アンジオテンシン系を抑制することが考えられた。鉄制限は糖尿病性腎症予防の新たなる手法となるかもしれない。肥満糖尿病高血圧モデル(OLETF)では加齢に従い食塩感受性高血圧、2型糖尿病を発症するメタボリックシンドロームのモデル動物であり、腎障害、左室拡張能異常が出現する。ラットの飼料はベースとなる糖質・脂質・タンパク質・繊維分にミネラルMixを追加することにより作製される。我々はミネラルMixに通常含まれるFeC_6H_5O_7/5H_2O(0.6%)を抜いた鉄欠乏食を作製し、以下のような検討を行った。まず8週齢のOLETFラットとLETOラットにおいて、体重測定、血圧測定、蓄尿、採血、心エコーを行った。10週齢から以下の各群に分け、特別食を開始した。すなわち(1)OLETF高食塩高脂肪正鉄食群:HFD32+8%NaCl飲水(2)OLETF高食塩高脂肪低鉄食群:HFD32(低Fe)+8%NaCl飲水(3)OLETF高食塩高脂肪正鉄降圧薬群:HFD32+8%NaCl飲水+ヒドララジン3mg/kg/day投与(4)LETO(正常コントロール):常食の4群である。その後4週間おきに体重測定、血圧測定、蓄尿、採血、心エコーを行った。34週齢ですべて安楽死させ臓器サンプルを得た。心エコー検査の収縮能の指標(%FS)、拡張能の指標(E/A、Dct)において有意差が認められなかったが、タンパク尿がOLETF高食塩高脂肪低鉄食群で減少したため腎臓を中心に検討を行った。その結果、低鉄食群では正鉄食群に比して、貧血を呈したにもかかわらず,腎臓の低酸素の指標であるピモニダゾール染色は低下していた。その機序としては酸化ストレスマーカーである4HNEの免疫染色が減弱していたことから、鉄制限による酸化ストレスの低下が腎血流の改善につながったのではないかと考えた。またアンジオテンシノーゲンmRNA発現が低下していたことから腎組織内のレニン・アンジオテンシン系も抑制されたこともその一因であると考えられた。本研究の目的はメタボリックシンドローム(MetS)のモデルであるOtsuka-Long Evans Tokushima Fatty Rat(OLETF)を用いて、鉄制限がMetSに及ぼす影響を検討することである。我々は平成21年度に高脂肪食と8%NaCl飲水を与えて腎障害を促進させたOLETFに鉄制限を行ったところ、貧血になるとともに、尿蛋白が減少し、組織で観察された腎障害も軽減した。その機序としては酸化ストレスが軽減し、貧血であったにも関わらず組織の低酸素状態が改善したことが分かった。本年度は、鉄欠乏食が腎障害を軽減する機序について、さらに詳細に調べた。OLETFではNOの代謝産物NOxが増加していたが、鉄欠乏食を投与されていた群ではNOxが減少しており、いわゆるnitrosative stressの減少も鉄制限による腎症発症低下に寄与していると考えられた。さらに、我々は腎症予防だけではなく、いったん発症した腎症を鉄制限によって治療することができるのか、さらに治療するためには、貯蔵鉄を減らすだけで十分なのか、貧血を誘導する必要があるのかについて検討を開始した。すなわち、まずOLETFを通常食で腎症を発症するまで飼育する。現在30週齢まで飼育しているが、今後40週齢まで飼育する。そしてその後、OLETFを以下の4群に分ける。(1)正鉄食群(通常の食事)(2)軽度鉄制限食群(添加Fe量を通常の3分の1にする)(3)中等度鉄制限食群(添加Fe量を通常の10分の1にする)(4)高度鉄制限食群(Feを添加しない食事)。そして52週齢まで飼育し、腎障害の程度を尿中蛋白/クレアチニン比、デスミン免疫染色にて評価する。

これにより早期腎症の治療に鉄制限は有効なのか、またそれには貯蔵鉄の減少だけでよいのか、ヘモグロビン濃度の減少が必要なのかを解明する。1.平成21・22年度には鉄制限がメタボリックシンドロームモデルであるOLETFの糖尿病性腎症発症を予防した。平成23年度には、糖尿病性早期腎症が発症した後に、鉄制限が治療効果を有するかどうかを検討した。OLETFは30週齢ころから微量アルブミン尿が出現する。さらに40週齢まで飼育し、そこで次の4群に分けた。(1)正鉄食群(通常の食事)(2)軽度鉄制限食群(添加Fe量を通常の3分の1にする)(3)中等度鉄制限食群(添加Fe量を通常の10分の1にする)(4)高度鉄制限食群(Feを添加しない食事)。そして4週間おきに体重測定、血圧測定、蓄尿、採血を行い、52週齢ですべて安楽死させ血液と腎臓のサンプルを得た。その結果、予想に反して、蛋白尿は各群間で全く差がなく、腎障害の程度も差がなかった。その原因として、高度鉄制限食群でさえ、正鉄食群に比べてヘモグロビンが低下しなかったためと考えられる。メタボリックシンドロームが進行した段階ではかなりの鉄が貯蔵されていて、8週間の鉄制限では貯蔵鉄を減少させることが出来なかったためかもしれない。さらに長期間の鉄制限を行うことが、鉄制限の糖尿病性早期腎症に対する治療効果を検討するためには必要である。2.臨床応用の可能性を探るため、健常成人男性における瀉血が酸化ストレスに及ぼす影響を検討した。対象は健常男性において、献血の1週間前、1週間後、4週間後に早朝空腹時に血圧、脈拍、血液検査(CBC、血清鉄、フェリチン、TIBC、酸化LDLなど)、尿中8-hydroxy-2'-deoxyguanosine(8-OHdG)、尿中クレアチニンを測定した。献血前後の酸化ストレス(酸化LDL、尿中8-OHdG/Cr比)の変化度とHb,フェリチンの変化度に相関はなかった。若年健常者ではもともと酸化ストレスが低く、鉄を減少させてもあまり変わらなかった可能性が考えられた。
粒子法による地震発生時の地震動シミュレーション

本研究では,地震発生時の地震動(各地がどれだけの揺れに見舞われるか)を予測するための新しい手法の提案をおこなった。本手法には簡便に精度よく計算がおこなえるという潜在的な特徴があるが,地震動予測の分野への適用性はまだあまり議論されていなかった。そこで,本研究ではこの手法を揺れの予測に適用するための基礎的な検討をおこなったものである。その結果,従来法よりも簡便で精度よく複雑な地盤モデルに対して揺れの予測をおこなえることが明らかとなった。近年に発生した多くの被害地震により,我が国における地震対策の重要性が再認識されてきている。本研究では,地震発生時の被害想定や復旧シミュレーションなどにおいて最も基礎的な情報となる地震動シミュレーションを,粒子法を用いて高精度化・高効率化することを目的としておこなわれた。粒子法の特徴として,従来法よりも山や谷などの地形や盆地などの局所的な低速度領域が,比較的容易に解析に組み込みやすいということが挙げられる。この特徴を活かすことにより,地震動シミュレーションをより効率的におこなえるようになると考えられる。以上の考えに基づき,本研究では,地震の震源であるダブルカップルモデルを粒子法に組み込んだ(Takekawa et al., GJI, 2012)。この結果,粒子法により再現された結果は従来法のものと良い一致を示し,これにより,地震発生に伴う地震動を粒子法で再現することが可能となった。また,既存の粒子法にスタッガード粒子という概念を考案・導入し,手法の計算精度・安定性を大幅に改善することに成功した(Takekawa et al., PAGEOPH, 2014)。その後,より実際の地盤に近いモデルとして,山や谷といった地形を有するモデルや,盆地のような低速度領域を有するモデルに対して計算をおこない,任意の地形に対する計算精度の詳細な評価をおこなった。その結果,粒子法による計算精度は従来法である差分法よりも高い精度を示し,より効率よく,かつ,高精度に地震動伝播が計算できることが示された(Takekawa et al., GEOPHYSICS, 2014)。粒子法を用いた新しい強震動予測シミュレータの開発を目的とし,主にシミュレーションコードの基礎的な部分について開発をおこなった。まず,地震の震源であるダブルカップル震源を粒子法シミュレーションに取り入れることを目指した。粒子法では差分法のような規則的に配置された計算格子が存在しないため,影響半径を用いた近傍粒子選択を導入し,ダブルカップル震源の再現を試みた。本研究で得られた結果と,従来法より得られた結果を比較したところ,本研究の結果は従来法のものと良い一致を示した。これにより,本研究で提案する粒子法でダブルカップル震源を扱えることが示された。また,強震動予測をおこなう上で重要となる表面波伝播の再現性を解析解と比較したところ,粒子法により精度よく簡便に表面波伝播が計算できることが示された。以上の成果をまとめたものが,「Geophysical Journal International」誌に掲載された。続いて,山や谷といった複雑な地表面をどれだけ正確に再現できるかを調べるため,任意形状を有する地表面を伝播する表面波の再現精度について詳細な検討をおこなった。その結果,地表面を表現する際の粒子配置が再現精度に大きく影響することを明らかにした。また,従来法であるRotated Staggered Gridを用いた差分法による結果と比較したところ,本研究による手法はより良い精度で表面波の伝播を計算できることがわかった。以上の成果をまとめたものが,「物理探査」誌に受理され,2013年4月号に掲載される予定である。また,上記の研究で明らかになった粒子法の特徴として,従来法より計算コストがかかることが挙げられる。平成25年度では,この点についても取り組む必要がある。本年度の研究目的として挙げていた粒子法へのダブルカップル震源の導入を試み,それに成功した。また,粒子配置による地震動伝播の再現精度についても詳細に調べ,本手法が従来法よりも精度良く計算できる可能性を新たに発見した。これらの項目は,実務レベルで本手法を使用する上で非常に重要な検討項目であり,それらが特に大きな問題もなく遂行されたことは意義があると考える。一方で,従来法より多くの計算コストが必要であることが明らかとなり,実務で本手法を使用する上ではこの点にも取り組む必要があることがわかった。平成24年度の研究進捗状況は概ね順調であったため,今後は当初の予定通り,現実的な地盤モデルを取り入れた地震動シミュレーションに挑戦する予定である。また,平成24年度の研究で明らかとなった計算コストの問題についても,平成25年度の研究で取り組む予定である。具体的には,差分法のようなスタガード粒子を用いることで,この目的を達成する予定である。該当なし