hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
水産生物の環境履歴と水産資源変動

また、各対象魚種の再生産成功率と潮汐18.6年振動との比較を行ない、その結果から、マサバでは18.6周期の負位相のときに、マアジは負から正位相への変換期に、スケソウダラは負から正あるいは正から負への位相変換期に、卓越年級発生が発生する傾向にあることを示した。マサバの耳石酸素安定同位体分析を開始し、分析手法を確立するとともに、晩春の黒潮続流域で採取された4060日齢のマサバの耳石酸素安定同位体分析を実施した。この結果から、酸素安定同位体比と成長に正相関の傾向があるという初期的な結果を得た。マアジについては、東シナ海の20052010年の耳石日輪解析から、浮遊期である仔魚後期の成長が生残率の増加に重要であることを示した。さらに仔魚後期の成長と環境要因との比較を進め4月の海表面水温が低いと餌料動物プランクトンの生産が高まり、マアジの成長が良くなる傾向にあることを示した。また、今後、耳石酸素安定同位体分析結果と比較すべき現象として、着底場所の違いによる成長の違いを発見した。さらに、過去の野外調査および飼育実験の結果を集約し、マアジの成長モデル構築に必要な摂餌量のパラメータを整理した。対象魚種であるマアジ対馬暖流系群、マサバ太平洋系群、スケトウダラ太平洋系群の耳石標本の整理を進め、メタデータベースを作成したが、マアジについては、1954年以降の耳石標本が国立研究開発法人水産総合研究センター西海区水産研究所に保管されていることが判明した。このサンプルから、透明帯が形成されず耳石日輪解析から孵化日推定が可能なものとして15 cm未満の小型個体を抽出した結果、2075個体の耳石標本が存在することが明らかとなり、漁獲日時、位置、漁区、総漁獲量、尾叉長、湿重量などのメタデータを電子化した。スケソウダラについても1966年以降、マサバについても1995年以降の耳石標本の整理が進み、今後の資源研究に大きく貢献するデータベースの作成ができたことは、予想以上の成果と言える。各対象魚種の再生産成功率と潮汐18.6年振動との比較については、各魚種の卓越年級群の発生が潮汐振動の異なった位相のときに発生していることを明確し、今後の観測、分析方針を固めることができたのは、一年目の成果として大きい。具体的には、過去の卓越年級群の仔稚魚期の耳石を丸ごと使用した酸素安定同位体分析を最初に進め、分析対象とすべき海域と時期を特定し、その海域、時期の仔稚魚から幼魚期の耳石採集の継続と過去の卓越年級群の耳石酸素安定同位体分析を推進することが効率的であると明確にした。耳石酸素安定同位体分析については、マサバの分析が予定通り開始され、今後の展開が期待される。また、マアジの加入変動において、仔魚後期の浮遊期の餌環境が重要であることが仮説として示されたことで、今後の研究方針が明確化された。さらに、過去の野外調査および飼育実験の結果をまとめ、マアジ成長モデルの最大摂餌量を決定したことで順調にモデル開発が滑り出した。以上のことを総合的に判断すると、当初の計画以上に進展していると判断される。潮汐振動などに起因する海洋鉛直混合の長期変動が、水産資源変動に与える影響を調べるため、強い潮汐混合が存在する海域を利用する魚種に注目し、耳石日輪解析による成長変動の復元と、耳石の酸素安定同位体分析による仔稚魚の環境履歴復元に取り組んだ。具体的には、中央水産研究所に保管されていた春季のマサバ太平洋系群稚魚の2004年以降の11年間の耳石標本を10個ずつを抽出し、酸素安定同位体比δ18Oを測定した。その結果、耳石δ18Oは耳石半径が大きくなるとともに高い値を示した。
月探査機「かぐや」の連続スペクトルデータを用いた月の玄武岩組成の研究

本年度は,主に前年度までに構築してきた手法の改良と実際のデータへの適用へ向けた検証を行い,最終的に月表面のデータに対する解析を行って,その結果を考察し論文にまとめている.月面を構成する岩石がどんな鉱物量比と元素組成を持っているか知ることは月の地質進化史を知る上で重要である.月面の岩相と元素組成に関する詳細な情報を得るためには,連続スペクトルデータを用いることが有効である.一般的に,他天体の反射スペクトルの解析には,反射スペクトルから個々の構成鉱物の吸収帯を数学的に分離して,鉱物量比を推定するために開発されたModified Gaussian Model(MGM)が用いられてきた.しかし,この方法では,多数のガウス関数をスペクトルにフィッティングするために,フィッティングパラメータが多くなってしまい,解の決定が不安定であるという問題があった.そこで本研究では,適切な制限をMGMに組み込むことで,フィッティングパラメータを減らしつつ,鉱物の反射スペクトルから鉱物量比と元素組成を算出可能な方法を確立することに成功した.本研究では,任意の岩相の鉱物量比と元素組成を決定するための手法を確立することを目指して,その第一ステップとしてまずは月面のカンラン石の純度の高い岩相に対して,連続スペクトルから構成鉱物と元素組成を同時に決定できるかの解析を行い,月面のカンラン石露頭の鉱物量比とカンラン石のFa#(=Fe/(Fe+Mg))を算出することに成功した.カンラン石は月マントルを構成する主要成分であり,本研究の成果は月の起源や進化を制約する上で重要であると考えられる.29年度が最終年度であるため、記入しない。29年度が最終年度であるため、記入しない。当該年度は(1)連続スペクトルデータを用いた月の玄武岩組成の決定の解析手法の検討、(2)月の表と裏の代表的な海の玄武岩の鉱物組成の決定を行う予定であった。しかし、海の玄武岩の連続スペクトルデータの解析をより効率よく行うために、以下のように計画を変更して研究を行った。まず、クレーターの露頭を調査する際にはそのクレーターがどの深さまで地層を掘り抜いており、掘り抜いた地層がどの時代の玄武岩層であるかという情報が重要である。そこで、月探査衛星「かぐや」のマルチバンドデータ・可視光画像データ・地形データを用いて、月の若い火成活動が集中的に起こった月の表のPKTと呼ばれる領域の地層の層序関係を調査した。その結果として、どの時代の玄武岩の溶岩流がどこに分布しているか、玄武岩層の厚みがどの程度であるかという情報を得た。このような情報を元に月面の地質図を作成することで玄武岩層の露頭調査がより効率よく行えると考えられる。また、地史を復元するにあたり溶岩流と地形との関係を明らかにするために、溶岩流の分布と表面地形との関係を調査した。その結果、表面地形の形成時期と方角的特徴が若い火成活動の分布や時期と関係している可能性があることが示唆された。このことから、若い火成活動のメカニズムとして、ホットプルームのような表面地形を変化させるほどのダイナミックな活動があったことが示唆される。これらの成果は、日本地球惑星科学連合2015年大会やAGU Fall Meetingなどで発表した。次年度の連続スペクトルの解析に向けては、今年度は月全球の低解像度の連続スペクトルデータを用いて簡単なミキシングモデルによる月全球の主要鉱物の含有量マップを作成した。現状の単純なモデルでも高地と海、南極エイトケン盆地の鉱物量比の特徴を捉えることができることが分かった。当初計画していた海のクレーターの玄武岩露頭の調査は高解像度のデータを用いるため、非常に大量のデータを用いる必要があった。しかし、本研究課題の採用後に参加した研究集会において月面の地質図を作成する方法を学び、それを本研究における調査領域に適用することで調査対象として選定すべきクレーターが判別しやすくなり、解析の効率が向上することが分かった。そこで、当該年度は月面の調査領域の層序関係を調査して地質図を作成し、海の火成活動史を復元する作業を行った。これによって次年度以降の連続スペクトルデータの解析に必要な時間が大幅に短縮できると期待される。当該年度は前年度までに検討した解析手法を用いて月探査衛星「かぐや」によって得られた連続スペクトルデータを用いて月の海の玄武岩の鉱物量比と元素組成を調査する計画であった。実際には、スペクトルの解析を行うにあたり、幾つかの問題点が明らかになったため、以下のような順序で当該年度の研究を行った。まず、前年度から行っていた月の表のProcellarum KREEP Terrane(PKT)と呼ばれる領域の層序関係の調査を継続して行った。その際、昨年度の調査領域では若い玄武岩の分布を十分にカバーできていないことが分かったため、新たにデータをダウンロードし、新しい月面地質の分類図を作成した。これによって、月の後期の火成活動で噴出した溶岩流の分布を正確に把握することができた。次に、若い溶岩流に部分的に埋められたクレーターの形態を用いて、後期の溶岩流の厚さの分布を定量的に求め、後期の溶岩流の厚さ分布図を作成した。これにより、クレーター壁面のスペクトルを解析する際に、そのクレーターが後期の溶岩流を掘り抜いてしまっていないかどうかの定量的な評価が可能となった。スペクトルの解析手法については、鉱物の元素組成に関するパラメーターのモデル化についての検討を追加で行った。

Wo#(=Ca/(Ca+Mg+Fe))で表される輝石中のカルシウム量は一回の噴出で出た玄武岩の中でも多様性があることがアポロ試料のデータから分かっている。このため、スペクトルの解析では平均としての値にバリエーションによる効果が足された形でWo#を算出できるように改良した。最後に、スペクトル解析手法を幾つかの領域で実際の月面のスペクトルに適用し、月の海の玄武岩の鉱物量比と元素組成を求めた。その結果、月の若い火成活動の玄武岩は古い玄武岩に比べて、カンラン石の量比が多く、Wo#が高いことが分かってきた。今年度は本研究の軸となる解析である、月の海の玄武岩の連続スペクトル解析手法を構築し、実際のデータに適用することができた。その結果として、海の火成活動の若い玄武岩の鉱物学的・組成的な特徴が明らかになってきた。これは当初予測していた通り、玄武岩のソース領域に関する議論をするのに有効な結果であり、本研究の進展はおおむね順調であるといえる。また、本年度はハワイ大学の連続スペクトル解析の先駆的研究を行っている外国人研究者のもとでインターンシップを行い、本研究で使っている解析手法とは別の手法を学んだ。この手法は、本研究で用いる手法と相互確認的に用いることができ、本研究の手法の妥当性を検証する上で有用である。本年度は,主に前年度までに構築してきた手法の改良と実際のデータへの適用へ向けた検証を行い,最終的に月表面のデータに対する解析を行って,その結果を考察し論文にまとめている.月面を構成する岩石がどんな鉱物量比と元素組成を持っているか知ることは月の地質進化史を知る上で重要である.月面の岩相と元素組成に関する詳細な情報を得るためには,連続スペクトルデータを用いることが有効である.一般的に,他天体の反射スペクトルの解析には,反射スペクトルから個々の構成鉱物の吸収帯を数学的に分離して,鉱物量比を推定するために開発されたModified Gaussian Model(MGM)が用いられてきた.しかし,この方法では,多数のガウス関数をスペクトルにフィッティングするために,フィッティングパラメータが多くなってしまい,解の決定が不安定であるという問題があった.そこで本研究では,適切な制限をMGMに組み込むことで,フィッティングパラメータを減らしつつ,鉱物の反射スペクトルから鉱物量比と元素組成を算出可能な方法を確立することに成功した.本研究では,任意の岩相の鉱物量比と元素組成を決定するための手法を確立することを目指して,その第一ステップとしてまずは月面のカンラン石の純度の高い岩相に対して,連続スペクトルから構成鉱物と元素組成を同時に決定できるかの解析を行い,月面のカンラン石露頭の鉱物量比とカンラン石のFa#(=Fe/(Fe+Mg))を算出することに成功した.カンラン石は月マントルを構成する主要成分であり,本研究の成果は月の起源や進化を制約する上で重要であると考えられる.まず、連続スペクトルの解析手法の検討を行う。これに関しては、鉱物量比や元素組成と岩石の連続スペクトルの形状を関数化する方法を外部の研究者と検討中である。この手法は小惑星のスペクトルと組成をよく説明することが分かっている。そこで、この手法を月面の主要鉱物に適用し、鉱物量比や元素組成を説明できるか検証する。その後、実際の月面の玄武岩の連続スペクトルに適用し、玄武岩の鉱物量比・元素組成の決定を行っていく予定である。
ドライアイにおける角膜内在性三叉神経の機能異常の発生メカニズム解明

ドライアイは涙液層の異常やそれに伴う角結膜の炎症などにより、眼表面の不快感や痛み、視覚障害、疲労など様々な症状を呈する慢性疾患であり、これらの自覚症状を抑えることが重要な治療のひとつとなっている。本研究では、眼部不快感を誘発するメカニズムを解明するため、角膜神経において炎症性メディエータや侵害刺激に対する応答性がドライアイによりどのように変化しているか、またそのメカニズムについて明らかにする。初年度は、ドライアイモデルモルモットより摘出した角膜標本より、角膜神経の発火をシングルユニット記録して、炎症性メディエータや侵害刺激による神経発火の変化が健常動物の角膜のものと比較してどのように異なるか検討した。その結果、モデル動物の冷感受性角膜神経では、TRPV1アゴニストのカプサイシンに対する反応潜時が有意に短いことを明らかにした。本年度は初年度の結果に基づき、どのように角膜神経のTRPV1を介した反応が感作されているかその分子機構を検討した。初めに角膜および三叉神経節におけるTRPV1の発現変化をウエスタンブロッティングにより測定した。三叉神経節におけるTRPV1の発現は、健常およびドライアイモデル動物間で変化が見られなかった。また、角膜での発現量は少なく検出できなかった。角膜の免疫染色によって、角膜神経のTRPV1発現を観察したが、健常およびドライアイモデル動物間で大きな変化は見られなかった。本結果から、TRPV1を介した角膜神経の応答亢進は、TRPV1発現量の変化ではなく、TRPV1活性を調節する分子の発現変化やTRPV1のリン酸化修飾が関与していることが予想された。今後、三叉神経節においてTRPV1感作に関連する分子およびTRPV1のリン酸化がどのように変化しているか詳細を明らかにしていく。本年度の目標であったドライアイモデル動物における角膜神経の発火活動の変調を引き起こす分子機構解析に着手できたことから、おおむね順調に進展していると判断した。角膜神経におけるTRPV1の感作を引き起こす分子機構の詳細について追究する実験を実施する。近年、ドライアイにおける眼部不快感は、角膜表面の乾燥を検出する冷却刺激感受性の角膜神経の活動と深く関連していることが報告された。本研究では、眼部不快感を誘発するメカニズムを解明するため、冷却刺激感受性角膜神経において炎症性メディエータや侵害刺激に対する応答性がドライアイによりどのように変化しているかを検討した。モルモットの主涙腺を摘出してドライアイモデル動物を作製した。コントロールおよびモデル動物の摘出角膜より角膜神経の発火をシングルユニット記録して、炎症性メディエータ(ATP・セロトニン・プロスタグランジン・グルタミン酸)やさまざまな侵害刺激(浸透圧、温度、カプサイシン)による神経発火の変化に違いがみられるか検討した。その結果、冷却刺激感受性神経において、TRPV1アゴニストであるカプサイシンを潅流すると43%の神経終末で発火頻度が増加するが、その反応潜時がモデル動物の角膜神経では有意に短いことを明らかにした。また、モデル動物の角膜神経初代培養細胞では、より低濃度のカプサイシンから大きな細胞内カルシウム応答を示すことを明らかにした。したがって、ドライアイモデル動物では侵害受容刺激に対する感受性が顕著に亢進し、ドライアイの不快感誘発に関与している可能性が示唆された。初年度の目標であったドライアイモデル動物の角膜神経の神経発火の変調を検出することができたことから、おおむね順調に進展していると判断した。本年度の目標であったドライアイモデル

動物における角膜神経の発火活動の変調を引き起こす分子機構解析に着手できたことから、おおむね順調に進展していると判断した。初年度に明らかにした角膜神経におけるTRPV1の感作を引き起こす分子機構の詳細について追究する実験を実施する。角膜神経におけるTRPV1の感作を引き起こす分子機構の詳細について追究する実験を実施する。初年度に実施を計画していた実験の一部を、次年度に実施することにしたため残金が生じた。次年度は、やり残した実験を含めて計画通りに実施するため、繰越分も含めてすべて使用する予定である。実験実施が一部予定より遅れたため次年度使用額が生じた。次年度は、次年度研究計画とともに本年度未着手の実験も実施するため、繰越金も含めた全額を使用する予定である。
ニカメイガ幼虫の氷核に関する研究

申請者らはニカメイガの外因性氷核として、発育中の幼虫の消化管から氷核糸状菌を分離することに成功し、さらにその菌をFusarium moniliforme var.subglutinansと同定した(Tsumuki et al.,1992,1995)。一方、越冬中のニカメイガ幼虫は、冬期に内因性の氷核タンパク質を筋肉細胞の膜に生合成することを明らかにした(Tsumuni et al.,1991,1995)。平成7年度の科学研究費で、継続中のものを含み下記の事項について研究した。1)無細胞培養瀘液からFusarium moniliforme var.subglutinansが生産した外因性氷核タンパク質の精製に成功し、その精製標品をウサギに注射して抗体を作成した。現在この抗体を用いて氷核タンパク質の生産に関与している遺伝子のスクリーニングを行っている。2)冬期、筋肉に生成される内因性氷核タンパク質はニカメイガ幼虫の休眠と低温が関係しており、非休眠幼虫を低温においても生成されなかった。一方、休眠幼虫を25°Cのような高温におくと生成されなかった。さらに、この氷核タンパク質は休眠を支配しているホルモンによって制御されていることも明らかになりつつある。3)筋肉細胞の膜に存在する内因性の氷核タンパク質の可溶化を、超音波処理や各種界面活性剤を用いて行った。その内、高濃度のデオキシコール酸処理で少量であるが可溶化できた。
2011年東北地方太平洋沖地震津波による地形変化と再生過程

2011年東北地方太平洋沖地震は,広域的な地盤の沈降や大津波により,大きな海岸部の地形変化をもたらした.本研究は,福島県青森県のいくつかの海岸において,津波時の侵食およびその後の地形の回復過程を,異なる時期の空中写真,衛星画像,国土地理院によって整備された2mメッシュのDEM,現地における高精度GPS測量結果を基に検討を行った.その結果,調査地域では津波時に侵食された土砂量の約58割程度が回復していること,その土砂は,沿岸漂砂上流側の海岸を侵食する形でもたらされていることが明らかになった.2011年3月11日に発生した東北地方太平洋沖地震に伴う津波は,東日本太平洋沿岸の広い沿岸域において甚大な被害をもたらした.この津波では,海浜地形が侵食され著しい地形変化がもたらされた場所も多い.本研究は,これらの地形がどのように回復するのかを明らかにする試みである.調査は,おもに国土地理院で撮影された航空写真(津波前,津波直後),GoogleEarthの衛星画像(津波後約1年後)を用いて津波時およびその後の地形変化傾向の検討を行った.また,GPS測量には,マゼラン社製のProMark3を用いたキネマティク測量により行った.GPS測量によって得られたデータは,GISを援用し,津波から2年後の標高分布図を作成した.平成26年度は,衛星画像,航空写真を用いた解析を行い,その中でも地形変化が著しい仙台平野北部に位置する七北田川の河口部について現地調査を行った事例を紹介する.この地域の砂州は,津波により大きく侵食されていて,それまで存在していたラグーン(蒲生干潟)が消失したことが指摘されている.砂州は,津波時に大きく侵食されているものの島状に残存しており,津波後,これらの取り残された地形をアンカーとして,比較的短時間で新たな砂州が形成されている.とくに北部では初期段階では湾曲した平面形の砂州が形成され,その後,砂州よりも海側に,新たな直線状の砂の高まり(標高3m前後)が付加され,砂州の成長が行われていることが明らかになった.現地では海側の高まりを越波するウォッシュオーバーの堆積物が顕著にみられ,新たな地形形成において重要な役割を果たしていると判断される.津波後に新たに形成された砂州の土砂量は,約22万立方mと算出され,津波時の侵食量には及ばないものの,侵食された土砂量の約58割程度が再堆積していると推定された.2011年3月11日に発生した東北地方太平洋沖地震に伴う津波は,東北日本太平洋沿岸の広い範囲において甚大な被害をもたらした.この津波では,海浜地形が侵食され著しい地形変化がもたらされた場所も多い.本研究は,これらの地形がどのように回復するのかを明らかにする試みである.調査地域の津波前と津波直後の地形変化を定量的に把握するために津波前(2006年前後)および津波後(2011年)に国土地理院により整備されていた2mメッシュのDEMを使用,津波後の土砂の堆積量を検討するため高精度GPSを用いたキネマティック測量を実施し,これらのデータをESRI社のArcGIS10.2を援用して地盤高度分布図を作成した.平成26年度は,青森県大須賀海岸,宮城県野蒜海岸,蒲生海岸,福島県須賀海岸の調査を継続した.野蒜海岸では,津波時の侵食が著しい南部の海岸では,2014年までに侵食された土砂量(1万m3)よりも,多くの砂が堆積している(3万m3)ことから,十分な海浜地形の回復がみられると判断された.しかしながら,鳴瀬川右岸の野蒜海岸は,砂浜全体の体積は,津波前が46万m3であるのに対し,津波後(2014年)には39m3と砂浜の体積は減少している.以上の事実から,野蒜海岸南部において激しく侵食された海岸は,津波後の北部の海岸侵食(約50mの後退量)による土砂で修復されており,砂浜全体では縮小する傾向にあることが明らかになった.他の調査地域においても,侵食された部分は新たな土砂の堆積が顕著であり,津波時に侵食された土砂と同等,またはそれ以上の砂の堆積がみられたが,周辺の海岸を大きく変化させている地域が多いことが指摘できる.本研究は,2011年の東北地方太平洋沖地震津波により激しく侵食された海浜地形を対象に,衛星画像および航空の解析,DEMおよびGPS測量データを用いたGIS解析により,地形の修復過程を明らかにするものである.衛星画像,航空写真から,津波による地形変化の激しかった仙台湾岸の蒲生海岸や野蒜海岸,気仙沼市の小泉海岸,八戸市大須賀海岸,いわき市鮫川下流海岸を調査地域に選定,津波前および津波直後の数値標高モデル(DEM)を用いて津波時の侵食量を求め,その後,高精度GPSを用いたキネマッティク測量を実施して,それらのデータをGISを援用して複数年次の標高分布図から津波後の地形変化過程を明らかにした.その結果,津波時にラグーン前面の砂州がほぼ完全に侵食された海岸部(野蒜海岸,蒲生海岸,小泉海岸)では,砂州地形の再形成は,津波後,数ヶ月後にバリア島状の地形が発達し,これらがアンカーとして連続した砂州が発達していくこと,形態的には砂州が再形成されてるものの,侵食された土砂量の56割程度の土砂しか堆積していないことが明らかになった.

また,時系列の検討により,対象地域の沿岸漂砂上流側の地形が大きく侵食されていることから,海浜地形の再形成には,沿岸漂砂上流側の土砂供給が可能かどうかが大きいことが指摘された.平成27年度は,近年,震災復興工事によりGPS測量ができない海岸が増えたため,SfMソフト(Agisoft社PhotoScan Pro)により作成したオルソ画像とDSMを用いて海浜地形の修復過程を明らかにし,これらの手法においても,GPS測量と同様の検討ができることを示した.2011年東北地方太平洋沖地震は,広域的な地盤の沈降や大津波により,大きな海岸部の地形変化をもたらした.本研究は,福島県青森県のいくつかの海岸において,津波時の侵食およびその後の地形の回復過程を,異なる時期の空中写真,衛星画像,国土地理院によって整備された2mメッシュのDEM,現地における高精度GPS測量結果を基に検討を行った.その結果,調査地域では津波時に侵食された土砂量の約58割程度が回復していること,その土砂は,沿岸漂砂上流側の海岸を侵食する形でもたらされていることが明らかになった.本研究では,平成25年度において,衛星画像や空中写真の解析により,津波時に地形変化が著しかった海岸を抽出し,そのいくつかの地域で現地調査を実施してきた.平成26年度は,これらの中で津波以降に大きな地形変化が生じている地域をピックアップし,集中的に調査を行ってきた.データの解析も順調に進展し,成果が蓄積されつつあり,その中間発表も日本地理学会で行うことができたことから,「おおむね順調に進展している」と判断した.自然地理学岩手県宮城県の海岸部では,津波後,復旧工事の進展により,想像以上に人工的な改変が行われつつある.今後,これまでデータを集積してきた地域で継続的な調査は困難になることが予想される.今後は,その中でも,調査可能な地点を選定し,継続調査を実施するとともに,本研究の成果を国際学会での発表,および学術雑誌へ投稿することで公表する予定である.本研究は,衛星画像,空中写真の解析により,地形変化傾向を把握し,抽出された地域において高精度GPS測量を実施することにより地形の回復傾向を明らかにするという特徴がある.研究計画当初は,当該年度は衛星画像を購入する予定であったが,google earthの画像をはじめとするweb上で閲覧できる資料が,高解像度かつ時系列で表示されつつあり,これらを利用して地形変化を検討することが可能となった.そのため,研究代表者が所有しているGPS測量機と同時に測量可能な器機の整備を進め,幅数百m,長さ数kmの調査においても効率よくデータを得ることができ,予察的な調査を含めると計画当初を上回る予察的な現地調査を実施することができていることから,本研究はおおむね順調に進展していると判断される.本研究では,現地調査では高精度のGPSを使用しているが,その中の1台が不安定な状態にあり,データの効果的な収集が困難な場合もでてきたため,次年度の予算で代用できるGPSを購入することとした.そのため,該当年度の現地調査の回数を減らし旅費の使用を押さえ,予算の次年度への繰り越しを行った.今後,おもに調査地域を拡大すること,およびそれらを継続的に調査をして経年変化を明らかにする予定である.また,地形変化の回復が順調に行われている海浜と,ほぼ津波時から変化をしていない地域が存在することも事実である.これらの差異をもたらしている要因についても検討しながら研究を進める.次年度は,当初の予定より現地調査の回数を増やすとともに,使用方法が限定されるため低価格の高精度GPを購入する.
多雪環境に生育する常緑低木の生理生態学-少雪地域の近縁種との比較

日本海側の最深積雪1.5m以上の地域にはヒメアオキ、ユキツバキ、エゾユズリハなど、太平洋側に近縁種をもつ常緑低木が分布している。これらは多雪環境に適応して小型、ほふく型になったものと考えられている。ヒメアオキとユキツバキをそれぞれの近縁種であるアオキ、ヤブツバキと生理生態学的に比較することによって、その分布について考察した。(1)ヒメアオキは谷川岳の上越側土樽の固体群を対象とした。アオキは東大千葉演習林の個体群を対象とした。土樽個体群は、12月中ごろから3月中ごろまで雪に覆われ、暗黒、0°Cのもとにあった。(2)両固体群の葉の光飽和における光合成速度および、25°Cにおける呼吸速度の季節変化は冬期を除き、当年葉、一年葉ともにほぼ同じであった。(3)雪に埋まった状態を再現するために、細かい氷に両種の茎葉を埋め込み、暗黒状態に置いた。110日後に取り出して光合成を測定した。両種とも最大速度は低下していたが、1時間光に当てることによって、埋める前の速度に回復した。(4)両種の光合成速度と温度。光強度の関係と、生育地の温度・光強度から年間の物質生産量を計算した。アオキとヒメアオキの生産量の差はアオキの冬期の生産量と一致した。ヒメアオキが小型であるのは、冬期に物質生産ができなくなることに原因があると推測された。(5)ユキツバキは新潟県松代町のブナ林床の個体群を、ヤブツバキは森林総合研究所多摩森林科学園に生育するものを材料とした。(6)生育地で測定した光合成速度の最大は両種で大きな差は認められなかった。(7)積雪下と類似の環境を氷に埋めることでつくりだした。氷中保存90日間までは、気孔開度や高CO2下でのO2放出速度(ポテンシャル光合成)に両種で差はなかったが、それ以上ではヤブツバキの気孔は閉じなくなり、さらに140日後にはヤブツバキのポテンシャル光合成は光処理によって回復しなくなった。1年間の保存ではユキツバキに変化はなかったが、ヤブツバキの葉は枝からすべて落ち、菌類の増殖が見られた。(8)冬期に積雪下のユキツバキを掘り出して、雪の上に枝を立てた状態に保った。掘り出した翌日の水ポテンシャルは無雪期の最低値をしたまわった。80日後のポテンシャル光合成、クロロフィル濃度は積雪下の葉より低下した。量子収率も無雪期の変動範囲を超えて低下した。(9)以上の結果から、ヤブツバキは長期の積雪に耐性がないこと。ユキツバキは冬期、積雪上では気孔開度の低下とともに、光合成系に復活しない光障害を受けることが判明した。

量子収率も無雪期の変動範囲を超えて低下した。(9)以上の結果から、ヤブツバキは長期の積雪に耐性がないこと。ユキツバキは冬期、積雪上では気孔開度の低下とともに、光合成系に復活しない光障害を受けることが判明した。東京大学千葉習林(千葉県)・早稲田大学大隈庭園(東京都)でアオキ、森林総合研究所多摩森林科学園(東京都)でヤブツバキ、松代町(新潟県)のブナ林床でヒメアオキ・ユキツバキに関して調査・研究を行なった。ヤブツバキ・ユキツバキについては定期的に生育地で携帯用CO_2/H_2Oポロメーターを使用して光合成・気孔コンダクタンスの測定を行なった。また、試料を実験室に持ち帰り、実験室条件での光合成・呼吸速度の測定、気相酸素電極を用いてポテンシャル光合成の測定を行なった。12月にはユキツバキを雪から掘り出し、数日間露出させた後に測定を行なった。アオキ・ヒメアオキについてはシュートの形態に注目し、1本のシュートについている葉の量と木部のサイズから最適着葉量を計算で求めた。また、光合成・呼吸特性の季節変化、植物体の維持呼吸、生育地の光強度・温度から葉の最大光合成速度が計算できることを明かにした。これらふたつの計算値はアオキ・ヒメアオキでほとんど違わず、これら2種には生理的な差がないと推測された。ヒメアオキの木部が小さいことから水ストレスに対するレスポンスがアオキと異なることが予測された。早稲田大学大隈庭園内の2本のアオキの葉の水ポテンシャルを夏から初冬にかけて定期的に測定した。土壌水が減少したり、大気湿度が低下しても気孔のレスポンスは鈍く、気孔が完全に閉じることがまれであることがわかった。大隈庭園・松代町・多摩森林科学園に温度・湿度自動測定記録装置を設置し、微気象を測定した。エゾユズリハについては松代町でシュートの計測を行なったが、ユズリハに関しての測定は今年度は行なわなかった。日本海側の最深積雪1.5m以上の地域にはヒメアオキ、ユキツバキ、エゾユズリハなど、太平洋側に近縁種をもつ常緑低木が分布している。これらは多雪環境に適応して小型、ほふく型になったものと考えられている。ヒメアオキとユキツバキをそれぞれの近縁種であるアオキ、ヤブツバキと生理生態学的に比較することによって、その分布について考察した。【.encircled1.】ヒメアオキは谷川岳の上越側土樽の個体群を対象とした。アオキは東大千葉演習林の個体群を対象とした。土樽個体群は12月中ごろから3月中ごろまで雪に覆われ、暗黒、0°Cのもとにあった。【.encircled2.】両個体群の葉の光飽和における光合成速度および、25°Cにおける呼吸速度の季節変化は冬期を除き、当年葉、一年葉ともにほぼ同じであった。【.encircled3.】雪に埋まった状態を再現するために、細かい氷に両種の茎葉を埋め込み、暗黒状態に置いた。110日後に取り出して光合成を測定した。両種とも最大速度は低下していたが、1時間光に当てることによって、埋める前の速度に回復した。【.encircled4.】両種の光合成速度と温度・光強度の関係と、生育地の温度・光強度から年間の物質生産量を計算した。アオキとヒメアオキの生産量の差はアオキの冬期の生産量と一致した。ヒメアオキが小型であるのは、冬期に物質生産ができなくなることに原因があると推測された。【.encircled5.】ユキツバキは新潟県松代町のブナ林床の個体群を、ヤブツバキは森林総合研究所多摩森林科学園に生育するものを材料とした。【.encircled6.】生育地で測定した光合成速度の最大は両種で大きな差は認められなかった。【.encircled7.】積雪下と類似の環境を氷に埋めることでつくりだした。
琉球史料学の基礎的構築に基づく近世琉球史研究

第一は、研究代表者および研究分担者3名で、8月に国立台湾大学図書館に所蔵されている琉球関係古文書の現地調査を実施した。同大図書館には戦前の台北帝国大学時代において小葉田淳らによって収集された琉球古文書が多数所蔵されていた。それらは主に沖縄戦で焼失を免れた古文書類(原本、写本)である。その中で特に、冊封使節団との交易の記録である『評価方日記』(写本)の調査は、同大学図書館との国際共同プロジェクトである『国立台湾大学展蔵琉球関係史料集成』第5巻目(翻刻原文、口語訳、注釈)の刊行と密接に関わるものであり、当該年度中に刊行することができた。同史料集の刊行は、本科研メンバー3名(豊見山、赤嶺、麻生)が関係しており、本科研の成果の一部である。第二は、5年間の研究期間の中間の年にあたることから、研究の中間的取りまとめ、およびその成果の研究報告会を11月に開催した。研究者だけでなく、一般市民へも研究成果を還元することを目的としたものである。同報告会では、対外関係文書の特徴(赤嶺、深澤、屋良)、国内文書の特徴(豊見山、麻生、知名)に大別して報告を行い、多数の聴衆者が参加していた。第三に、年度末の3月には、科研メンバーだけなく、琉球史料学に関係する博士前期課程の院生による報告会を実施した。本研究課題を若手研究者へとつなげる試みとするものであり、史料学の新たな領域に着手するユニークな研究報告も見られた。当初の計画をほぼ達成することができた。特に、国立台湾大学図書館での調査は有意義であった。同館はWEBで史資料を公開しているが、琉球関係では未公開史料も多く、それらを手にとって調査できたことは、本科研の研究テーマである史料学研究を前進させる上で極めて有益であった。研究代表者および分担者の研究成果を公開する方法として、11月に実施した成果報告会によって、多様なアプローチ方法によって琉球史料学が構築されつつあることを示すことができた。そのことによって、幅広い関心をもつ研究者および聴衆者と学術的な意見交換を行い、そのなかで交わされた討議から新たな課題がより鮮明になった。今後の琉球史料学の構築を図る上で示唆に富む知見が得られた。また、尚家文書の修復に関係して、マイクロ撮影および紙焼き版による史料収集を行うことができた。旧来、研究史料として利用することが大きく制限されていた尚家文書を本科研のいていち早く収集・活用することが可能となっており、今年度も継続して収集しえたことも大きな成果である。第一に、各分担者の研究課題を継続して進める。その際、研究代表者によって関係史料の状況を点検し、一定程度の見直しを図る必要のある課題については、修正を図るものとする。第二に、残りの研究期間が2年となったことから、各分担者による琉球史料学の成果の取りまとめを意識した作業を図るものとする。第三に、重要な史資料の翻刻および分析作業をより一層進展させる。具体的には、久米島関係史料、多良間島関係史料など、地方史料の分析が低調な状況にある。これらの史料翻刻は本科研テーマの基礎作業となるものである。それらの蓄積が本科研では必須であることから、次年度においては、より傾注して取り組むこととする。第四に、大量の史資料をデジタル画像データとして収集することを継続する。そのことは、本科研の成果を多くの研究者と共有する上で必須であることによる。研究初年度のため、第一回目(2016年5月28日)は、科研の目的と今後の研究計画全体について、および研究代表者から「琉球史料(17-19世紀)の全体的布置構造(試論)」として琉球史料学の基礎的な論点整理の報告を行った。ついで、各分担者による研究課題の報告を受けた。1屋良健一郎(名桜大)は「中近世の琉球・日本関係文書の研究」の現状と今後の調査項目について、2深澤秋人(沖縄国際大)は「琉球藩邸と東京尚家邸の「役所」についてー尚家文書1041号1069号を中心にー」について、3麻生伸一(沖縄県立芸術大)は「国家儀礼関係文書の研究」について、4知名定寛(神戸女子大)は「琉球仏教史関係史料の調査・蒐集」について、5真栄平房昭(琉球大)は「尚家文書調査者の足跡」について、6赤嶺守(琉球大)は「清代の琉球関係文書の全体的紹介」を行い、討議を深めることで今後の研究課題を明瞭にすることができた。第2回目(同年11月5日)には、1豊見山和行は「両先島御検使日記(1844年)に見る宮古島・多良間島の諸相」、2麻生伸一「冠船御物奉行那覇詰日記にみる寅冠船の諸相」、3知名定寛「福岡県小郡市光明寺蔵清原競秀『日々琉行之記』について」、4深澤秋人「琉球藩邸の「東京書役」と鹿児島琉球館の書役」等の報告があった。第3回目(2017年3月21日)には、1豊見山和行「琉大附属図書館島袋源七文庫蔵『断片綴(針竿関係)』の全体的紹介と二、三の問題について」、2深澤秋人「「在勤中日記」収録文書と同時代史料」、3麻生伸一

「鹿児島大学附属図書館玉里文庫所蔵「琉球冠船記録」と尚泰冊封」について、4知名定寛「福岡県小郡市三沢光明寺蔵清原競秀「日々琉行之記」の注目記事」について、5屋良健一郎「種子島への琉球船・唐船の漂着」、6赤嶺守「清代琉球漂流民の朝鮮漂着と档案史料」の各報告が行われた。研究代表者の想定した琉球史料学における史料範囲が広いことが各分担者の発表によって明らかになった。特に、知名氏によって旧来知られることのなかった未発掘の日記史料の紹介と分析、およびこれまで全く活用されることのなかった尚家文書や档案史料に新たな視点からの分析が行われたことは着実な成果があげられつつあることを示すものである。実績を学会報告、科研内報告会、論文刊行に分類して記す。(1)学会:2017年度日本古文書学会大会(2017年10月14日、15日。沖縄県立芸術大学)において、豊見山和行「琉球における国内発給文書の構成と機能ー御朱印・言上写・印紙ー」の記念講演報告と屋良健一郎は「種子島の家譜史料とその周辺ー種子島家の「歴史」と家臣が記した「歴史」ー」の研究報告が行われた。(2)科研内報告会:2017年09月23日(沖縄県立芸大)において、深澤秋人「維新慶賀使上京をめぐる鹿児島県庁「御書付」『尚泰侯実録』と尚家文書関係史料ー」、知名定寛「仲尾次政隆の赦免についてー『同治元年よ里仝十三年ニ至ル御手形写抜書』2号文書からー」、赤嶺守「『歴代宝案』の「キョウ」と「准」の読み下しについて」、麻生伸一「冊封儀礼関連の祝文についてー尚育と尚泰を中心にー」等の研究報告が行われた。年度末の2018年3月21日(沖縄県立芸大)には、知名定寛「「琉球藩王尚泰訴状」についてー小栗憲一『琉球日記全』を中心にしてー」、深澤秋人「維新慶賀使上京をめぐる「口上覚」と庶務課御印ー尚家文書334号を用いてー」、赤嶺守「琉球王国の東南アジア貿易ー貿易経済の自立と他律ー」、豊見山和行「現物貢納経済と琉球王府農政ー「田地廻勤首尾」「両先島御検使日記」等の分析からー」、屋良健一郎「沖縄県外所在の琉球関係史料について」、麻生伸一「『口上覚案文集』(大嶺薫コレクション)からみる首里・那覇」等の個別報告会を実施した。研究上の問題点を多様な視角から討議し、新たな論点を明確にすることができた。(3)論文刊行:『琉球史料学の船出』(勉誠出版、2017年5月)に、屋良健一郎「琉球辞令書の様式変化に関する考察」、豊見山和行「「言上写」再論ー近世琉球における上申・下達文書の形式と機能ー」等が収録された。本科研と密接に関連した成果となっている。本科研の研究課題の一つは琉球古文書の体系化であるが、近年、日本古文書学会において琉球古文書に対する関心が高まり、それに関連する専門書が刊行された(『琉球史料学の船出いま、歴史情報の海へ』2017年)。この論集には本科研メンバーが3人含まれていること、また研究代表者は2017年度の日本古文書学会大会において記念報告を行うなど、本科研の研究成果の一端を歴史学界に提示することができた。各研究分担者の研究状況も順調に進展している。年2回行われる科研研究会における報告も討議を通じてより一層、充実したものになっている。また、琉球古文書と関係する史料集として、研究代表者と分担者(2名)が関わる『国立台湾大学図書館典藏琉球関係史料集成』第四巻を2017年5月に刊行することができた。引き続いて同史料集成・第五巻の編集刊行にも取り組んでおり、2018年度中に刊行される予定である。さらに、琉球国時代の多良間島の地方史料が新たに発見され、本年度から本科研代表者と分担者(1名)が共同して整理・研究することになった。
MRI誘導下穿刺手術支援マニピュレータの機構と制御

[目的]本研究では、磁気共鳴画像(MRI)下での新しい外科治療の実現を目指し、MRI情報を用いて高精度かつ安全に動作する穿刺手術支援マニピュレータの開発および制御の研究を行う。減菌・清潔性の確保や強磁場の存在のため、既存のロボット技術を直接用いることは出来ない。また、磁場の歪みが生じるため、位置決め動作を精密に行う際には歪み補正を行う必要がある。本年度は、昨年度までに開発したMRI誘導下穿刺マニピュレータの改良、より安全・確実なMRI内駆動用穿刺機構の開発及び、画像歪補正を含めた制御を重点的に研究した。[方法・結果]本年度は、昨年度開発したマニピュレータをMRI装置内に導入したことにより生じる歪みの測定およびその補正法を重点的に行った。また、より安全・確実な摩擦駆動によるMRI内駆動用穿刺機構を開発した。摩擦により針が送られるため、一定の負荷を超えた場合にすべりにより針送りが停止する。一方、強磁場下での使用を考慮し、アクチュエータには非磁性超音波モータを用い、本体部材は全て非磁性金属(アルミニウム、非磁性ステンレス、アクリル)を用いている。そのため、マニピュレータの存在自体によるMRI画像の歪の計測を行った。透磁率が異なる材料が撮像範囲に存在した場合に、ある撮像軸方向に画像全体がシフトする現象が観測された。これは、MRI画像撮影原理からも妥当であり、今後はその相関を取ることが必要であると考えられる。[結論]本研究では、近年増加しつつあるMRI画像下手術の将来を見据え、工学技術によるより高度な治療の礎となるMRI環境下メカトロニクスの開発および画像歪の計測を行った。MRI画像を乱すことなく、また生じる歪が補正可能であり数値制御できることが確認できた。今後はMRI画像取得・位置情報の補正とマニピュレータを連動させた制御システムの構築が課題である。本研究では、磁気共鳴画像(MRI)下での新しい外科治療の実現を目指し、MRI情報を用いて高精度かつ安全に動作する穿刺手術支援マニピュレータの開発および制御の研究を行う。滅菌・清潔性の確保や強磁場の存在のため、既存のロボット技術を直接用いることは出来ない。本年度は、以上を踏まえ、MRI誘導下穿刺マニピュレータの試作を重点的に行う。特に、1)滅菌・清潔性を確保でき、かつ剛性を保つ機構実現2)画像歪み補正法について検討を行う。本年度は、マニピュレータの開発を重点的に行った。現在使用可能なMRI装置の空間的な制約も考え、脳神経外科手術の腫瘍の生検を行うための穿刺手術の支援を前提とした。全6自由度(位置決め:3自由度、方向決め:2自由度、穿刺:1自由度)を有し、穿刺軸以外は患者の頭部と干渉しない構造とした。滅菌・洗浄性の問題を解決するため、駆動機構部とアクチュエータが分離可能である機構を採用した。これにより、滅菌領域と非滅菌領域が明確となり、実際の臨床に用いることが出来るようになった。また、強磁場下での使用を考慮し、アクチュエータには非磁性超音波モータを用い、本体部材は全て非磁性金属(アルミニウム、非磁性ステンレス)を用いた。精度評価実験を行い、位置決め誤差最1大0.08mm、バックラッシュも最大0.21mmと十分な精度が得られた。MRI内にマニピュレータを設置し、評価格子を用いて歪みを計測した結果、無補正では最大で6mmの歪みが生じたが、評価格子を細分割し各領域において線形補正を行った結果、最大2.1mmの歪みに抑えることが出来た。次年度はMRI画像から直接数値を取り出し駆動を行うソフトウェアの開発を行う。また補正法も磁場勾配のモデルの作成をし、より精度を高める補間処理アルゴリズムを考案する。

MRI画像を乱すことなく、また生じる歪が補正可能であり数値制御できることが確認できた。今後はMRI画像取得・位置情報の補正とマニピュレータを連動させた制御システムの構築が課題である。
糖尿病神経障害患者におけるせん断応力圧力比を考慮した胼胝予防介入効果の検証

糖尿病性足潰瘍は、その前段階で多くの場合胼胝(べんち,たこ)を形成するため、胼胝形成を予防することが足潰瘍発症予防に効果的であると考えられる。今までに明らかにしてきた胼胝形成要因であるせん断応力圧力比(SPR: Shear stress Pressure Ratio)と胼胝形成のカットオフ値、胼胝形成に関わる歩行中の下肢の動きと靴の要因より、本研究は、糖尿病神経障害患者においてせん断応力圧力比(SPR)を考慮した胼胝形成予防介入効果を検証することを目的とした。臨床で患者に対し介入をおこなう前段階として、若年健常者において適切な靴を着用した場合と適切ではない靴を着用した場合のせん断応力圧力比(SPR)を比較した。第一中足骨頭部の胼胝形成は、立脚相後期における膝関節の屈曲が少なく、足関節を回内させた蹴り出しと関連していることを以前の研究で示している。そのため、立脚相後期における蹴り出しをロッカーソールを着用しサポートすることで、せん断応力圧力比(SPR)が低下すると考え、適切な靴として義肢装具士が作製したロッカーソール靴を用いて介入を行った。その結果、適切な靴を着用した場合に胼胝形成に関連する外力であるせん断応力圧力比(SPR)が有意に低下した。歩行速度が遅くなると、外力は低下するが、今回の実験では靴の種類により歩行速度に有意な差はなかった。更に、今後臨床で胼胝形成予防介入をおこなう際に、胼胝の評価を定量的におこなう方法がないことが課題であった。そのため、現在一般的に行われている見た目による主観的評価と胼胝を削った角質の重さを計測する方法を比較し、妥当性を検証した。その結果、胼胝を削った角質の重さを計測する方法は胼胝の評価として妥当であることが示された。翌年度より臨床調査を行うための前段階として計画していた研究について、結果を出すことができた。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
分子生物学的手法を用いたMRSAの遺伝的多様性の解析

コアグラーゼ型、ファージ型、プラスミド型など従来の疫学的手法を用いて、世界各国のMRSA分離株、ひとつの病院(マラヤ大学病院)における継時的(3年間)分離MRSA株を対象として疫学的解析を行なったところ、コアグラーゼ型別で45型に、ファージ型別では、せいぜい2型にしか分類できなかった。プラスミド型別では一病院内のMRSA株は9型に分類できたが、安定性に問題があった。一方、リボタイピングによれば世界各国分離株は系統樹にまとめることができ、1961年に英国で分離されたMRSA株が世界各地に徐々に広がっていった伝達様式が浮き彫りにされた。さらにパルスフィールド電気泳動、mec領域DNAの塩基配列の決定により、1985年分離の米国株と現在日本中に蔓延しているMRSA株がきわめて近似の遺伝形質を持っていることが明らかになった。すなわち、各国間の交通が盛んになり、MRSA株が世界各地に人の往来によって伝播してゆく過程が推測された。リボタイピングは、ひとつの病院内のMRSA伝播の疫学的方法としては、あまり役に立たないことがわかり、50株が5型に分類されたのみであった。挿入配列IS431を用いたISタイピングでは同株は19型に分類され、パルスフィールドによれぱ26型に分類された。したがって院内感染のモニタリングにはISタイピング、パルスフィールド電気泳動法が適しており、両者を組み合わせれば50株を41の型に分類することができた。このようにして、個々の臨床分離株をゲノタイピングにより鑑別することが可能であることが示された。さらにmecA遺伝子の抑制遺伝子であるmecIは、しらべた全例のMRSA株で、種々の点突然変異を有しており、このことを利用してさらに厳密な疫学が行なえることが示された。
近赤外線、核磁気共鳴並びに免疫組織学的手法を用いた脳虚血に対する薬物効果の判定

2年間の研究期間を通じて、以下の研究を行った。1.虚血中の脳酸素供給:脳虚血モデルとして砂ネズミの両側内頸動脈一時的結紮による全脳虚血モデルを用いた。虚血中の酸化型ヘモグロビン(oxy-Hb)の増減を近赤外線組織酸素モニター(NIR)にて直接的に、一方核磁気共鳴画像(MRI)にて間接的に測定することにより、虚血中の脳酸素供給を評価した。8分間の虚血により、NIRでoxy-Hbが大きく低下する一方でMRIで画像が暗くなる現象が把握できた。2.虚血により生じる神経細胞障害:上記の脳虚血モデルを1週間飼育した後、組織固定液による全身灌流を行い、脳を摘出した。脳切片を作成し、神経細胞障害を反映する内因性マーカー(マップII)を指標に細胞壊死の部位と程度を判定した。8分間の虚血により海馬のCA1領域を中心に強い細胞障害が生じることが確認された。3.活性酸素消去薬ネオプテリン(NP)の効果:虚血実験開始前に砂ネズミにNP(3mg/kg)を投与した場合、虚血中の脳酸素供給は低下するが、虚血による神経細胞障害は大きく緩和されることが分かった。4.NPの作用機序についての研究:ヒポキサンチン-キサンチンオキシダーゼ反応系ならびに好中球刺激系において、NPH-4(NPの還元型)は、数mMの濃度で、それぞれの系で発生する活性酸素を消去した。一方、酸化型であるNPは、発生した活性酸素の消去は行わないが、活性酸素の発生を阻害する可能性が示唆された。5.NP抗体の作成:NPは内因性物質であるため、脳虚血時には防御因子として組織に発現している可能性がある。そこで、家兎にNPを投与することでNPの抗体を作成し、この抗体による砂ネズミ虚血脳切片の染色を試みた。NPの抗体は、家兎にNPを投与後数週間で作成できた。しかし、この抗体による砂ネズミ虚血脳切片の染色は、虚血時の組織にNPの発現がないためか、技術的な問題があるためか、未だ成功していない。脳虚血モデルの作成を行い、虚血中の脳酸素供給の状態を近赤外線組織酸素モニター(near infrared laser spectrophotometry,NIR)にて把握するとともに、虚血による神経細胞の障害の程度を免疫組織化学的手法により評価した。さらに、活性酸素消去薬であるネオプテリンを虚血前に投与して、その薬物効果を判定した。1.虚血中の脳酸素供給の状態:脳虚血モデルとして砂ネズミの両側内頚動脈一時的結紮による全脳虚血モデルを作成した。砂ネズミの頭部にNIRのプローブを装着し、虚血中の酸化型ヘモグロビン(oxy-Hb)の増減をNIRにて連続的に測定することにより、虚血中の脳酸素供給の状態を把握した。8分間の虚血によりoxy-Hbが大きく低下し、虚血終了後直ちに復帰する例が多かったが、時に虚血終了後oxy-Hbが一旦上昇するという現象(リバウンド)が確認された。2.虚血により生じた神経細胞の障害の程度:上記の脳虚血モデルを数日間飼育し、運動麻痺等の状態を観察した後、組織固定液による全身潅流を行い、脳を摘出した。脳切片を作成し、神経細胞の障害の程度を示す内因性マーカー(マップII)を指標に細胞壊死の部位と程度を判定した。

8分間の虚血により海馬のCA1領域を中心に強い細胞障害が生じることが確認された。3.活性酸素消去薬ネオプテリンの効果:虚血実験開始前に砂ネズミにネオプテリン(3mg/kg)を投与した。NIRによりoxy-Hbの変化を観察したところ、虚血によるoxy-Hbの低下は、ネオプテリン非投与群と同様に、全例に認められたが、虚血終了後のリバウンドが認められた例はなかった。一方、神経細胞の障害の程度は、ネオプテリン非投与群に比し、非常に軽度であった。これは、ネオプテリンが虚血終了直後に発生する活性酸素を消去して、虚血による細胞障害の程度を緩和したためと考えられる。昨年度の研究により、活性酸素消去薬であるネオプテリンの全身投与が砂ネズミの脳虚血モデルにおいて神経細胞の障害を著しく軽減したことから、今年度はこのネオプテリン(NP)ならびに類似物質であるビオプテリン(BP)の作用機序について研究ならびに実験を行った。1.ヒポキサンチン(HPX)-キサンチンオキシダーゼ(XOD)反応系NPH-4ならびにBPH-4(NPならびにBPの還元型)は、ともに数mMの濃度で、HPX-XOD反応系で発生する活性酸素を消去した。一方、酸化型であるNPならびにBPは、発生した活性酸素の消去は行わないが、活性酸素の発生を阻害する可能性が示唆された。2.好中球刺激系NPH-4ならびにBPH-4(NPならびにBPの還元型)は、ともに数mMの濃度で、好中球を刺激剤(PMA)で刺激した時に発生する大量の活性酸素を消去した。一方、酸化型であるNPならびにBPは、HPX-XOD反応系で見られたと同様に、発生した活性酸素の消去は行わないが、活性酸素の発生を阻害する可能性が示唆された。3.NP抗体の作成と砂ネズミ虚血脳切片の染色NPは内因性物質であるため、脳虚血時には防御因子として組織に発現している可能性がある。そこで、家兎にNPを投与することでNPの抗体を作成し、この抗体による砂ネズミ虚血脳切片の染色を試みた。NPの抗体は、家兎にNPを投与後数週間で作成できた。しかし、この抗体による砂ネズミ虚血脳切片の染色は、現時点では成功していない。虚血時の組織にNPの発現がないのか、技術的な問題で染色できないのかは検討中である。
ロイコトリエンB_4のωー水酸化を行うチトクロ-ムPー450

好中球は食作用時や種々の刺激に応じて,細胞膜リン脂質からアラキドン酸を遊離しロイコトリエンB_4を産生し炎症部位に好中球を集める。ロイコトリエンB_4はヒト好中球によりω水酸化される。この反応は好中球ミクロソ-ムに特異的なチトクロムP_<450>(ロイコトリエンB_4ωーヒドロキシラ-ゼ)によるものである。水酸化誘導体はさらに酸化されてカルボキシ誘導体となり白血球走化活性等の主要な生理活性を失う。この反応は細胞質のアルコ-ルデヒドロゲナ-ゼおよびミクロソ-ムのアルデヒドデヒドロゲナ-ゼによることをすでに示してきた。今年度は,20ーヒドロオキシロイコトリエンB_4はまた,ロイコトリエンB_4ωーヒドロキシラ-ゼ(チトクロムP_<450>)によって20ーオキソロイコトリエンB_4を経て20ーカルボキシロイコトリエンB_4となることを明らかにした。すなわち,水酸化および2段階の脱水素の3段階からなる反応がチトクロムP_<450>系によって融媒される。このことは,これらの反応の一酸化炭素による阻害が450nmの光により回復することや,エイコサペンタエン酸に由来するロイコトリエンB_5によるヒドロキシ誘導体の脱水素反応の競合阻害などにより示された。反応系にNAD^+を加えるとNADPH依存性の20ーOHロイコトリエンB_4の酸化が促進した。これは,ミクロソ-ムに存在するNAD^+依存性アルデヒドデヒドロゲナ-ゼによって,20ーオキソロイコトリエンB_4が除かれ反応が進みやすくなったと考えられた。NAD^+依存性の反応の方がNADPH依存の反応より数倍高いことをも考え合わせると,ミクロソ-ムのNAD^+依存性アルデヒドデヒドロゲナ-ゼは20ーOHロイコトリエンB_4から20ーカルボキシロイコトリエンB_4への酸化反応において重要な役割を果していると考えられた。