hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
酵素機能電極への利用に適したフラビン酵素の特性評価及び新規有用酵素の探索

現在までに我々は電気化学バイオセンサ及びバイオ電池に利用される酵素機能電極に有用な酵素の基礎研究を行ってきた。多種多様な酸化還元酵素の中から各ニーズに適したものを見出すためには、既知有用酵素の特性を多角的に評価し、詳細な議論をすることが欠かせない。本研究では、電極との反応性の高さから様々なバイオデバイスへの応用が期待される酢酸菌由来のフルクトース脱水素酵素(FDH)を研究対象とし、遺伝子工学的・電気化学出的・分光学的手法を組み合わせた特性評価を行ってきた。さらに、それを通じて見出された重要な特性をもとに、新規有用酵素のスクリーニング・特性評価することも目指してきた。昨年度に引き続き、FDHの各サブユニットの役割を明らかにするためにサブユニットI及びIIのみの発現を大腸菌で試みた。前者については培養条件、発現条件の検討によって活性向上を目指したが、より高めることはできなかった。また、後者についても安定した大腸菌での発現を実現することはできなかった。しかしながら、カラムクロマトグラフィー及び各種電気泳動の結果から、サブユニットIIの疎水性がFDHの電極活性の高さに大きく関わることが示唆された。さらに、新規有用酵素の候補としてソルビトール脱水素酵素、アルコール脱水素酵素及びギ酸脱水素酵素の電極反応特性評価を行った。FDHほど高い反応性は持っていなかったが、これらが電極との直接電子の授受を行うことを明らかにし、ヘム鉄(あるいは鉄硫黄クラスター)をもつフラビン酵素であることはバイオデバイスのニーズに適した酵素を探索する上で非常に有効な性質であることを確認できた。本研究により、FDHの性質を凌ぐほど有用な酵素の発見にはいたらかなったが、FDHの性質について多角的に検討したこれらの結果は今後、本研究分野の発展に大きく寄与できると考えている。多種多様な酸化還元酵素の中から各バイオデバイスのニーズ(高感度定量、高出力など)に適したものを見出すためには、既知有用酵素の特性を多角的に評価し、それについてより詳細な議論をすることが欠かせない。本研究では、電極との反応性が非常に高いゆえに、バイオセンサの観点からは高感度定量、バイオ電池の観点からは高出力が期待される酢酸菌由来のフルクトース脱水素酵素(FDH)を研究対象とし、遺伝子工学的・電気化学出的・分光学的手法を組み合わせた特性評価を行っている。具体的には、本年度は昨年度に引き続きFDHの遺伝子クローニング行った。その結果、得られたアミノ酸配列より共有結合性フラビンと鉄硫黄クラスター、3つのヘムcという酸化還元コファクターが含まれることが示唆され、分光法等の手法でもその存在を確認することができた。アミノ酸配列や酸化還元コファクター構成だけでなく、各酸化還元コファクターの役割についても明らかにするために、基質が反応すると推測されるサブユニット(フラビンと鉄硫黄クラスターをもつ)のみの発現を大腸菌で試みた。その結果、このモノマータンパク質は可溶性画分に発現し、フルクトース酸化活性を有することがわかった。現在、より詳細な議論を行うため、変異体酵素の安定な発現及び精製系の構築を試みている。
注意欠陥多動性障害モデルにおける発育期の豊かな環境による情動行動形成機構の解明

注意欠陥多動性障害モデルラットを用い、発育期のうま味(グルタミン酸Na:MSG)経口摂取による情動行動の変化を検討した。発育期のMSG摂取により攻撃性が減少した。その要因として、血圧変化、脳組織障害性、腸脳連関について解析を進め、以下の結果を得た。1)MSG摂取による血圧変化は認められない、2)Argyophill III染色の神経障害変化は認められない、3)脳血液関門モデル培養系でMSGによる細胞障害性は確認されない、4)横隔膜下迷走神経遮断により攻撃性が減少した。以上の結果から、上部消化管うま味受容体からの迷走神経を介した脳への刺激入力によって攻撃性が変化することが明らかになった。豊かな環境飼育において脳内で発現増加するcocaine-and amphetamine-regulated transcript(CART)に注目し、いつの時期(臨界期)からどの要因(刺激要素)で発現増加し、どの神経ネットワークをどのようなメカニズム(発現制御)により変化させ、情動行動の発現変化に関連しているのかを明らかにすることを目指した。豊かな環境飼育が脳の及ぼす影響の臨界期を検討したところ、離乳直後(生後25日令)からの2週間が不安様行動および社会性行動の発現に重要であることが明らかになった。また、発育期の環境刺激としてうま味物質(グルタミン酸ナトリウム:MSG)を経口から投与する実験も同様に展開した。MSG投与では不安様行動には変化が認められず社会性が亢進(攻撃性の低下)することが明らかになった。豊かな環境飼育に含まれる各要素の脳に対する影響については、今後検討していく予定である。扁桃体に発現するCART陽性細胞の特性の検討を検討し、CART陽性細胞が扁桃体中心核にのみ染色され、GABAergic細胞と共染色されることが明らかになった。離乳直後(生後25日令:P25)からの2週間の豊かな環境飼育が、情動行動の発現に重要であることをこれまでに明らかにしてきた。より単純な外部刺激として発育期にうま味物質(グルタミン酸ナトリウム:MSG)を経口摂取させた場合も、攻撃性低下はP25P39が重要であること、また上腹部迷走神経からの脳への入力が重要であることが明らかになった。一方、CART陽性細胞が扁桃体中心核にのみ染色されるので、CART中和抗体を両側中心核に微小投与したのち、オープンフィールド試験を評価した。周辺部領域における滞在時間に変化が認められる傾向が確認された。発育期の外部環境の変化が情動行動の形成に与える影響とそのメカニズムを解析することが大きなテーマである。発育期の外部環境の変化として、本申請の当初の予定とやや方向性を変え、うま味の経口摂取による攻撃性減少の脳内メカニズムの解析も開始した。これまでに、発育期早期からのうま味摂取が上部消化管からの迷走神経入力(腸脳連関)を介して攻撃性を低下させる、という非常に興味深い事実が明らかになり、迷走神経入力核の弧束核から扁桃体中心核への経路が、攻撃性にどのように関係するかについての研究を展開している。本課題の当初の計画自身はやや遅れているが、大きなテーマの中で本研究課題に結びつくと考えている。発育期のうま味摂取刺激による攻撃性減少のメカニズムの解析を進めた。攻撃性という情動行動の変化について、血圧変動、うまみ物質グルタミン酸ナトリウム(MSG)による脳障害、腸内細菌叢の変化という視点から解析を進めた。生後25日から60日までの5週間、MSGを経口摂取させた場合には、血圧変動に大きな影響を与えなかった。MSGの経口摂取により血中の遊離グルタミン酸濃度の上昇は認められず、さまたin vivoにおいて神経傷害を与えないことがArgyophil III染色法により確かめられた。生後25日での横隔膜下の胃迷走神経切断によりMSG経口摂取による攻撃性減少が消失した。このことから、MSG摂取による腸内細菌叢の変化とそれに伴う胃迷走神経からの脳への刺激入力の重要性が示された。そのため、腸内細菌層の変化を自閉症に関係するフラジリス菌に焦点を絞り、その発現変化を調べた。さらに、MSGによる特異的な迷走神経発火の増加の有無について解析をした。その結果、発育期のMSG摂取によりBacteroides Acidifacilisの発現が小腸および大腸において著しく変化することが明らかになってきた。現在より網羅的な解析を進めている。一方、胃迷走神経活動の神経発火の解析では、記録条件を確立に精力を注ぎその条件がほぼ整った。発育期の外部環境の変化として、1)豊かな環境飼育、2)うま味の経口摂取、を取り上げて研究を進めている。

本申請は、豊かな環境飼育による情動行動(不安様行動、社会性行動)への影響をCARTに注目し解析を進めている。うま味の経口摂取による情動研究を並行し実施しているが、この研究から発育期早期からのうま味摂取が上部消化管からの迷走神経入力(腸脳連関)を介して攻撃性を低下させる、という非常に興味深い事実が明らかになった。そのため、本課題に特化することなく前述の関連研究を主として進めていった経緯がある。本課題の当初の計画自身はやや遅れているが、大きなテーマの中で本研究課題に結びつくと考えている。発育期の外部環境の変化が情動行動の形成に与える影響とそのメカニズムを解析に向け、豊かな環境飼育、うま味の経口摂取、の2つの視点からアプローチしている。これまでの解析から、2つの発育期の環境刺激の変化に共通する結果、各々に特徴的な結果が得られている。豊かな環境飼育では前頭葉と扁桃体で変化が認められるのに対し、うま味刺激ではCARTの変動は認められない。脳内メカニズムは大きく異なることが想像される。うま味刺激にとる攻撃性減少に関して、扁桃体を中心に情動行動と外部環境刺激による影響を検討したい。扁桃体における電気生理学的な解析も視野に入れ、研究計画を考えている。脳神経生理学発育期の外部環境の変化が情動行動の形成に与える影響とそのメカニズムを解析に向け、豊かな環境飼育、うま味の経口摂取、の2つの視点からアプローチしている。本課題で注目しているCARTについては、豊かな環境飼育により前頭葉と扁桃体に発現が増加するのに対し、うま味刺激ではCARTの変動は認められない。行動変化として似た変化が認められているが脳内メカニズムは大きく異なることが想像される。しかし、基本的な研究計画を大きく変更させる必要はないと考える。今後も、2つの視点から解析を進めていくが、本申請の当初目的を念頭に入れ解析を進めていきたいと考えている。
経済発展に伴う不平等の変化と有効な再分配政策に関する研究

本研究は、所得不平等の発生と変化のメカニズム、望ましい所得再分配政策を明らかにすることを目的としている。最終年度である平成30年度は、前年度までにまとめた海外援助が所得不平等に与える効果についての実証研究を改訂し、学術誌で発表した。また、前年度から取り組んでいた所得不平等の変化を説明する理論モデルに関する研究を論文としてまとめ、学術誌へ投稿した。海外援助が所得不平等に与える効果を推定した実証研究は、どのような所得再分配政策が有効に機能したかを明らかにするためのものといえる。この研究では、分野別の援助のデータを用い、保健等の社会分野への配分を高めることが不平等是正に有効であること、そのような不平等是正効果は貧困率が高い国で特に大きくなることを明らかにした。これらの研究成果をまとめた論文は、学術誌に投稿後、査読者の指示に従って改訂し既に掲載されている。所得不平等の変化のメカニズムを説明する理論モデルの開発では、乳児死亡率を世代重複モデルで考慮し、乳児死亡率が家計が選択する教育水準と出生率に与える影響および所得不平等の推移を分析した。この研究では、乳児死亡率が高い国では出生率が高くなるために貧困の罠が発生すること、そのような国では非熟練労働者と熟練労働者の賃金格差が拡大することが理論的に示された。また、乳児死亡率が低下することで経済発展につながるが、その場合に熟練労働者の供給増加により賃金所得が停滞し、資本所得と賃金所得の間の不平等が拡大することが示された。この結果は、貧困削減と同時に不平等が拡大するメカニズムを説明するものである。本年度はここまでの成果を論文としてまとめ学術誌に投稿したが、現時点では採択に至っていない。本研究は、所得不平等がなぜ国や地域で異なるのか、どのようなメカニズムで発生し変化していくのかを明らかにした上で、望ましい所得再分配政策を示すことを目的としている。平成27年度は、主に不平等のタイプを分類するためのデータを収集し、データセットを作成した。不平等の代表的な指標としてはジニ係数がある。発展途上国を含む国際比較に利用可能なジニ係数を含むデータベースとして、世界銀行のPovcalNetなどがある。当初できるだけ多くの国を対象とした国際比較を行う予定であったが、先行研究を検討した結果、これらのデータを用いた国際比較にはいくつかの問題があることが判明した。特に、ジニ係数計測のもとになる家計調査において、各国で所得の定義が統一されていないという問題は重要である。標本に多くの国を含むほど比較可能性を犠牲にせざるを得なくなり、結果の信頼性を大きく損なうことがわかった。この問題を解決するため、本研究では日本国内の各地域の所得分配のデータを利用した分析を先行して行うように方針を変更した。この場合でも、本研究の目的である所得格差が発生するメカニズムの解明は可能である。一国のデータを用いることで、制度の違いをコントロールすることが容易になるため、結果の信頼度が高まることも期待できる。日本国内の各都道府県および主要都市の所得分配のデータは、全国消費実態調査・住宅土地統計調査・就業構造基本調査より入手した。また、不平等の決定要因の候補として、産業構造、人口構成、教育水準などのデータを収集し、実証分析に適した形式への加工を行い、データセットを作成した。データ収集と平行し、所得格差の変動を説明する理論モデルを開発した。de laCroix and Doepke (2004)の動学モデルを利用し、どのような再分配政策が望ましいかを明らかにするモデルへの拡張を試みた。本研究の最終目標は、地域ごとの所得不平等の違いがどのような要因で決まっているのかを明らかにし、その違いに応じた適切な格差是正策を示すことである。そのために平成27年度の研究では、1)地域ごとの所得分配データの収集と所得不平等の決定要因分析のためのデータセットの作成、2)地域ごとの所得不平等の違いおよび所得不平等変動のメカニズムを説明するための理論モデルの開発を行った。最初に、所得分配データに関する情報を整理し、本研究の目的達成に最も適切なデータソースを検討した。不平等研究に関する国際的な学術雑誌であるJournal of Economic Inequalityにおいて、国際比較用の不平等データベースに関する特集号が2015年に出版された。この特集号の各論文を詳細に検討した結果、利用可能ないずれのデータベースを用いた場合でも、多くの国のデータを利用すれば厳密な比較可能性は犠牲となり、結果の信頼性が大きく損なわれることが判明した。この点を解決するため、本研究では所得の定義が統一されている一国内のデータを用いることにした。国内の各地域のデータを用いることでも本研究の目的は十分に達成可能である。国内各都道府県および主要都市の所得分配のデータを全国消費実態調査等より入手し、計量分析に利用できるようデータを整理した。また、所得不平等の決定要因の候補としては、産業構造、人口構成、教育水準などを考え、それらの変数を含むデータセットを作成した。データセットの作成と平行し、地域ごとの所得不平等の違いを説明するための理論モデルの開発を行った。所得分配の変動を説明する有力な理論的研究のサーベイを行い、教育水準と出生率が内生的であるde laCroix and Doepke (2004)のモデルを基本形として利用し、その拡張を試みた。本研究は、所得不平等がなぜ国や地域で異なるのか、どのようなメカニズムで発生・変化していくのか、格差が発生する理由に応じた望ましい所得再分配政策はどのようなものかについて明らかにすることを目的としている。

平成28年度は、前年度に作成した日本の都道府県レベルのデータセットを用いて、所得格差の決定要因および望ましい政策を明らかにするための推定を行った。前年度に行った先行研究の検討から、ジニ係数などの所得分配指標を用いた国際比較の問題点が明らかとなった。具体的には、所得の定義が各国で統一されていないため、多くの国のデータを用いた場合に比較可能性が犠牲となり、結果の信頼性を大きく損なうことがわかった。この問題に対応するため、日本国内の都道府県単位の所得分配データを利用した分析を先行して行うよう研究方針を変更した。本研究では、最初に決定要因の候補として、公共支出、産業別・男女別などタイプ別勤労者数、高齢化、失業率、教育水準、人口移動、地形、気候などの変数を検討した。これらが所得格差の指標であるジニ係数に影響しているかどうかを検定した。推定式・変数の組み合わせなど様々な特定化を検討した結果、高齢化、産業構造および公共支出が不平等に有意な効果を持つことが示された。また、説明変数に公共支出を含めることで発生する内生性の問題について、失業率と求人倍率を操作変数として用いることで、適切な推定が可能となることを明らかにした。最終的に得られた適切な推定方法からは、公共支出が格差を是正していること、特に人件費や公共投資が大きな効果を持つこと、その効果は農業中心で所得が低い地域で大きくなることが明らかとなった。本研究の最終目標は、地域ごとの所得不平等の違いがどのような要因で決まっているのかを明らかにし、要因に応じた適切な格差是正策を提示することである。平成28年度の研究では、1)日本の都道府県レベルのデータを用い、決定要因の候補および特定化を検討する予備的な推定、2)推定に関わる内生性の問題を解決するための操作変数の検討、3)公共支出が所得分配に与える効果およびメカニズムを明らかにするための推定を行った。最初に、推定式の特定化および説明変数の検討を行った。先行研究を検討した結果、教育、技術、産業構造および貿易を決定要因の候補とした。様々な特定化を検討したが、推定式の変更で有意な効果が消えてしまう場合が多く、この時点では重要な決定要因は見付けられなかった。その後、Ohtake and Saito (1998)などの先行研究から、日本の場合は高齢化が重要な決定要因であることがわかった。さらに、政府支出も重要な決定要因になることがわかった。上記の結果より、説明変数に政府支出を加えたが、それにより内生性の問題への対応が必要となった。具体的には、各都道府県の財政政策と相関するが、被説明変数である所得不平等には直接影響しないという条件を満たす操作変数が必要となった。日本の地方財政制度について調査し、様々な変数を検討した結果、失業率や求人倍率が条件を満たすことがわかった。最後に、上で示した操作変数を用いた推定を行った。その結果、財政支出の変化が格差是正に与える影響を測定することが可能となった。また、性質別の歳出および地域の特徴を考慮した推定により、人件費や公共事業が格差是正に大きな効果を持つことが明らかとなった。
覚醒下脳外科手術の事象解析とモデル化に関する研究

本研究では、覚醒下脳外科手術における執刀医の意思決定システム開発のための手術記録映像に対する解析とモデル化を目的とした研究を行なった。研究代表者と協力関係にある東京女子医科大学の伊関教授と村垣教授のグループで記録された覚醒下脳外科手術映像を対象として、特に皮質マッピングプロセスの解析と情報資源化を行った。その結果、医師による脳の電気刺激プロセスや患者の応答などを自動解析する画像・音声情報処理技術の開発に成功した。本研究の目的は,覚醒下脳外科手術における執刀医の意思決定システム開発のための手術事象の解析とモデル化の手法を開発することである.研究代表者と協力関係にある東京女子医科大学先端生命医科学研究所(TWINS)の伊関教授・村垣教授らのグループによる全面的な支援を受けて,同グループによってこれまでに実施された数百例の覚醒下脳腫瘍摘出手術の記録映像を対象にして,熟練執刀医の検査処理手順を自動解析するための画像・音声情報処理技術の研究開発を行なっている.これまでに,手術記録動画像中で医師が患者の脳表面を電気刺激したときのタイミングと画像中の脳表面の電気刺激位置を自動検出する画像処理手法を開発した.これによって,これまで人手による検出に1手術当たり8時間程度を要していたが,数分以下でそれを達成することができるようになった.さらに,脳表面を撮影したカメラ角度や手術の進行度が異なる複数のシーン中で刺激位置を2次元的に対応させる実験を行なって有効性を確認した.また,手術時に録音された音声データから,電気刺激時に装置から発生する非常に小さい電子音を検出して刺激タイミングを検出する音声情報処理方式を開発した.これにより,動画像処理と合わせて実行することで,検出精度と信頼性を高めることができた.今後は電気刺激の位置を3次元MRI画像へマッピングすることや,患者の回答音声からストレス解析を行うこと,並びに執刀医と患者のモデルを構築することなどを行なう予定である.このように,本研究は当初の予定通り順調に進んでいると考えられる.本研究の目的は,覚醒下脳外科手術における執刀医の意思決定システム開発のための手術事象の解析とモデル化の手法を開発することである.研究代表者と協力関係にある東京女子医科大学先端生命医科学研究所(TWINS)の伊関教授・村垣教授らのグループによる全面的な支援を受けて,同グループによってこれまでに実施された数百例の覚醒下脳腫瘍摘出手術の記録映像を対象にして,熟練執刀医の検査処理手順を自動解析するための画像・音声情報処理技術の研究開発を行なった.画像処理については,手術記録動画像中で医師が患者の脳表面を電気刺激したときのタイミングと画像中の脳表面の電気刺激位置を自動検出する画像処理手法を開発した.これによって,これまで人手による検出に1手術当たり8時間程度を要していたが,数分以下でそれを達成することができるようになった.次に脳表面を撮影したカメラ角度や手術の進行度が異なる複数のシーン中で刺激位置を2次元的に対応させる実験を行なうことによって,1回の手術における異なるシーン中の対応付けを可能にした.さらに,2次元である脳表面の画像と,あらかじめ患者に対して撮影した3次元MRI画像との対応付けに必要な特徴点抽出手法を開発して有効性を確認した.また,音声情報処理については,手術時に録音された音声データから,電気刺激時に装置から発生する非常に小さい電子音を検出して刺激タイミングを検出する音声情報処理方式を開発した.これにより,動画像処理と合わせて実行することで,検出精度と信頼性をさらに高めることができた.以上のように,本研究では覚醒下脳腫瘍摘出手術における執刀医の皮質マッピングプロセスの自動解析のための画像処理および音声情報処理を開発することで,執刀医の暗黙知の形式知化に必要な手法を構築してその有効性を確認することができ,当初の予定通り遂行することができた.知能情報学現在までに,当初予定していた研究計画に沿って順調に研究を進めることができていると考えている.医師が電気刺激した脳表面上の位置を検出する処理などに関する本研究の研究成果は,平成25年度に4つの査読付き国際会議(IWCIA2013に2編,MICCAI2013に2編)に正論文が採択され,学会でも高い評価を受けることができた.特に,IWCIA2013では,論文の筆頭著者である当研究室所属学生がIEEE(米国電気電子学会)からIEEE SMC Hiroshima Chapter Best Presentation Awardを受賞することができた.本研究の計画当初に平成25年度に行う研究内容として,1医師による患者の脳表面上の電気刺激のタイミングと位置を検出する,2それを複数の手法を併用することで信頼性を向上させる,3脳表面での刺激位置と別の画像での脳表面並びにMRI画像での対応関係を求める,4患者の応答に対する音声情報処理によって正解/不正解,応答速度,躊躇の度合いなどを検出することを予定していた.これらに対する達成度の自己評価は,1と2は120%(期待以上の成果を残すことができた),3は80%(MRI画像との対応付けが未達成である),4が80%(患者の正解/不正解の判定が未達成である)と考えている.

なお,3と4の未達成部分には既に着手しており,平成26年度の早い時期に達成可能であると考えている.以上により,本研究の達成度は概ね90%程度であると考えている.これまで本研究は順調に進んでおり,今後も予定通り研究が実施できるものと考えている.まず平成25年度に実施予定であった研究内容については,特に実施に当たって大きな問題はないと考えており,平成26年度の早い段階に達成することができると考えている.次に平成26年度に実施予定の研究内容である,1執刀医の意思決定モデルの構築,2患者の精神状態・疲労度・病態の変化モデルの構築,については次のような推進方策を考えている.まず1については,医師による電気刺激の位置検出の実験結果の事例を増やすことによって,医師の電気刺激手順の定型パターンの導出を試みることで達成することができると考えている.次に,2については,これまで扱ってこなかった患者の発生した音声の自然言語解析処理を実施し,医師に提示されたタスク(問題)に対して正しく回答しているか否かを検出する.さらに,音声情報処理によって回答に要した時間を求め,自然言語解析によって求めた発声文章の正しさの情報から,患者の疲労度及びストレスを検出することができると考えている.最後に,執刀医及び患者の意思決定・応答モデルを作り,その有効性を検証する予定である.平成26年度の後半に行う研究内容には,情報工学の分野において非常に難しいと考えられているテーマも含まれているが,本研究によって何等かの有益な知見を得ることができるよう努力したいと考えている.平成26年度は本研究の最終年度でもあるため,研究成果が出た時点で,国内学会・国際会議・学会論文誌などを通して,研究成果を社会に早期に還元したいと考えている.
植民地後期ジャワ住民煙草産業史研究

本研究は、19世紀初頭1930年代末の時期のジャワ住民煙草産業を(a)農民の商業的農業としての側面、(b)流通・商業的側面、(c)クレテック煙草産業を中心とした住民工業的側面、(d)住民の消費的側面、の4つから検討することを目的とした。(a)については、中ジャワ山間部とレンバン理事州の事例から、(1)内地市場向けの栽培・加工方式は19世紀初から20世紀前半まで基本的に変わっておらず、(2)それらは輪作形態や施肥、家畜飼育との結合などから見て稲作と比較しても高い技術水準にあった、(3)内地市場向け煙草栽培は概して農家経済にとって有利だったこと、(4)ヨーロッパ市場向け煙草栽培が併存する地域では、農民は市況を見て販売先を切り替えてきたこと、などを明らかにした。(b)では、(1)煙草取引では華人商人が圧倒的優位にあったが、(2)前貸しの存在にもかかわらず、商人が生産者を一方的に支配する関係ではなかった、(3)原料煙草のジャワ内流通は1910年頃までは中ジャワ山間部産が北海岸経由で西向きに、レンバン煙草は東向きという市場分割状況が見られたが、(4)スマラン・チェリボン蒸気軌道などの鉄道開通とクドゥスを中心としたクレテック産業の発展により、ケドゥー煙草が本格的に東に向かい始め、それまでの市場分割が崩れたこと、などが解明された。(c)と(d)については、(1)ジャワでの製品煙草製造開始は1850年代前後だが、本格化は1910年代で、輸入シガレットと現地産シガレット、ストローチェが激しい競争を演じたこと、(2)1930年代には恐慌の影響で高価な輸入シガレットは激減し手作りシガレットとストローチェが激増したが、さらに安価な手巻きシガレット、手巻きストローチェの挑戦をうけたこと、などが明らかになった。以上の諸点の解明は、オランダ国立文書館所蔵の鉄道会社文書の利用によって初めて可能になったものである。本年度は、ジャワにおける住民煙草栽培の地域的偏差を歴史的に解明することに1つの重点をおいたが、中ジャワ山間部のケドゥー地方は既に18世紀には栽培中心地であり、19世紀初めにはバニュマスとともに最大の産地だったこと、1910年頃にはこの地方のウォノソボ、トゥマングン、マゲラン県では適地がほぼ全て煙草栽培に利用され拡大の余地がなかったこと、これに対して20世紀におけるもう1つの栽培中心地レンバンの栽培は19世紀半ばから発展したこと、特に1930年代には新たにバージニア煙草の栽培が導入され、それが急拡大したこと、ブスキにおける栽培の発展は農園煙草が契機となっていること、マドゥラ煙草の発展は1930年代以降本格化することが明らかになった。ケドゥー煙草の場合、既に1810年代には20世紀と全く同じ栽培・加工方法がとられており、製品である刻み煙草は既に18世紀からジャワ外へまで移出されていた。なお、西ジャワはプリアンゲルを除くと栽培は皆無であり、プリアンゲルの栽培も歴史が比較的新しい。ケドゥー煙草は1910年代後半期にクドゥスのクレテック煙草産業が発展すると、その最大の原料煙草となった。

この結果、従来はスマラン、プカロンガンを経由して荷車やプラウ、スマラン・チェリボン蒸気軌道で西ジャワ、さらには海上輸送でボルネオに向かっていたこの煙草の多くが、サマラン・ジョアナ蒸気軌道経由でクドゥスへ向かったと予測し、昨年夏にオランダ国立文書館で同軌道会社文書を調査収集したが、今までのところ、十分なデータを得るには至っていない。ただ、同軌道の米輸送の実態の検討を通じて、中ジャワから東ジャワに至る地域の物流のイメージはつかむことができた。また、従来はソロ河や沿岸航行によってスラバヤ方面やボルネオへ運ばれていたレンバン煙草が、この軌道の開通後にはそれを利用するようになったことも明らかになった。本年度は、ジャワにおける原料煙草栽培に関する歴史的概観を踏まえて、先ず内地市場向け栽培の最大の中心地ケドゥーにおけるその特徴を、20世紀初めの時期を主たる対象にして検討した。その結果、(1)ヨーロッパ市場向け栽培はあくまでも副次的だった、(2)内地市場向けの栽培・加工方式は、基本的に19世紀初から20世紀前半まで変わっていない、(3)それらは稲作と比較して、高い技術水準にあった、(4)ケドゥー内では、畑作煙草地帯で農村経済の煙草依存が特に高かった、(5)米作と比べても煙草栽培の収益は遙かに大きかった、(6)収益性の点では、賃労働者を雇用する大規模経営の方が、小経営より優位に立っていた、(7)収穫・加工された原料煙草の取引は華人商人が独占し、しばしば前貸しが行われていたが、彼らと生産者農民との関係は決して前者の後者に対する一方的支配とはいえず、むしろ後者が相対的に有利な立場にあったこと、などを明らかにした。これらは、裏面に挙げた2本の論文の中で詳述されている。次に、ジャワに於ける内地市場向け煙草の流通経路に関して検討を行った。この作業は現在なお進行中であるが、さしあたり以下の点が明らかになっている。(1)ジャワの製品煙草の中で最大のシェアを占めていたのは手巻き煙草だが、1930年代にシガレットのシェアが拡大し、ストローチェを上回った、(2)原料煙草のジャワ内流通は1910年頃までは中ジャワ内陸部産が北海岸経由で西向きに、レンバン・ポジョネゴロ煙草は東向きという市場分割状況が見られたが、(3)北海岸を走るスマラン・チェリボン蒸気軌道の開通によって西向き輸送が在来輸送手段からこの軌道に移っていった、(4)ケドゥー内の栽培中心地ウォノソボへのセラユダル蒸気軌道開通によって、北海岸経由の西向き輸送が減少した可能性が高い、(5)1910年代後半からのクドゥスを中心としたクレテック・ストローチェ産業の発展によって、ケドゥー煙草が初めて本格的に東向きに流通し始め、それまでの市場分割がケドゥー煙草優位に形で崩れたこと、などである。昨年度のケドゥー煙草の生産構造分析を踏まえて、本年度は(1)その流通のあり方、(2)流通に影響を与えたと考えられる製品煙草の生産・消費状況、(3)ケドゥー煙草のライバルの1つであるトゥバン(レンバン理事州)の煙草産業についその検討を進めた。(1)については、8月に実施したオランダ国立文書館での調査で、セラユダル蒸気軌道会社文書の中に「煙草輸送」に関する膨大な手書き史料を見つけ、写真撮影した。現在その分析を進めているが、19世紀末のこの蒸気軌道開通によって中ジャワ山間部産煙草の西向き輸送が、従来の北海岸沿いからこの軌道利用へ変化したことはほぼ実証できたと考えている。(2)については、「植民地後期ジャワ製品煙草研究序説」で論じた。
遷移金属錯体触媒によるアセチレン類のジホウ素化反応

1,2.ジホウ素化合物のアセチレン類への付加が、触媒量のPt(PPh_3)_4の存在下で容易に進行し、対応するシス-ジホウ素化オレフィン類を立体選択的に与えることを見いだした。ジホウ素化合物としては、アミノ誘導体を利用することはできなかったが、ピナコールエステルまたはメチルエステル等のテトラアルコキシ誘導体は付加体を収率良く与えた。3.アセチレンとしては末端および内部の脂肪族あるいは芳香族誘導体が利用でき、反応により様々なタイプのジホウ素化オレフィンが得られた。また、官能基選択性にも優れており、アセチレンにオレフィン、ハロゲン、エポキシ、カルボニル、ニトリル等様々な官能基を有する場合でも、反応は炭素-炭素三重結合で選択的に進行した。4.ゼロ価錯体のみが触媒活性を示すこと、また反応がシス-付加で進行することから、反応機構はB-B結合のゼロ価白金への酸化付加、アセチレンの挿入、ジホウ素化オレフィンの還元脱離を含むと予想された。鍵反応である酸化付加についてはビス(ボリル)白金錯体の単離およびX-線結晶構造解析の結果から確証が得られており、またこの錯体がアセチレン類と反応してジホウ素化オレフィンを与えることも確認できた。これらの結果は、本反応が上記機構を経由して進行することを強く示唆している。5.得られたジホウ素化オレフィンは、二つのビニルボランユニットを有していることから、一方のユニットのみを変換反応に利用することで、ビニル型ホウ素化合物の合成に利用できる。例えば、末端アルキンから誘導したジホウ素化アルケンと等量の有機ハロゲン化物とのクロスカップリング反応は、末端ユニットで位置選択的に進行し,対応するE-体の1,2-二置換型ビニルボランを与えた。
高浮力型氷海リアルタイムモニタリングブイシステムの開発

地球規模の気候変動の解明と予測において、海洋が持つ膨大な熱容量や水循環における役割の重要性から、海洋、特に南極海をはじめとする観測の困難な極域海洋でのモニタリング体制の構築が急務となっている。本研究では、近年急速に発展した漂流型中層ブイの浮力制御技術と衛星通信技術を応用して、氷海域でも運用可能な海洋鉛直プロファイル観測機能と観測結果のリアルタイム送信機能を有する係留型ブイ観測システムの実用化を目的とする。主に沿岸大陸棚域を想定し、氷の存在する極域海洋で大陸棚水深程度までの鉛直プロファイルを取得可能なリアルタイムブイシステムの構築を目指している。これまで、浮力調節型のブイに基づくシステムの構築に成功し、オペレーションが可能な流速範囲についての基礎的な情報等を取得してきた。こうしたシステムの耐流速性能をより高めることが次の段階の目的である。浮力調整式ブイによる運用環境を調べるための南極ポリニヤ域で約8ヶ月間の観測に成功し、結果の解析を行った。試験海域での水平流速は平均的には10cm/s程度と強くはなかったが、浮上成功率は90%に届かなかった。これにより、実海域での浮上の制限要因は水平流速以外にもあり、オホーツク海と南極海、流氷域とポリニヤ域といった海域・氷状の違いでも条件が異なることが明らかになった。こうした環境面も含め、浮力調整により高流速条件下で浮沈を制御する方式には課題が多いことが判明した。高流速対応のための代替策として、浮力調整式にかえてウィンチ式を試すこととした。ウインチ式ブイの動作試験を行い、前回の試験と同じ南極ポリニヤ域に設置した。一年後に回収して動作を確認し、浮力調整方式との得失を検討する。本研究では、近年急速に発展した漂流型中層ブイの浮力制御技術と衛星通信技術を応用して、氷海域でも運用可能な海洋鉛直プロファイル観測機能と観測結果のリアルタイム送信機能を有する係留型ブイ観測システムの開発を目的とする。特に沿岸大陸棚域を想定し、氷の存在する極域海洋で大陸棚水深程度までの鉛直プロファイルを取得可能なリアルタイムブイシステムの構築を目指している。この耐流速性をより高めることが次の段階の目的である。今年度は、従来型ブイでの実績をベースに、流速1ノットという目標耐流速基準に基づく本体ブイの基本設計について検討した。一方で、従来型ブイに改良を施し、投入方法を検討することで、実際に南極海などの高緯度氷海での運用を視野に入れた実験観測を開始した。海氷域における氷塊衝突防止のため、水温による結氷状況判別方法のプロトコルに基づくソフトウェアを従来型ブイに実装し、極域沿岸海洋での一年間を予定した長期間実験観測を開始した。この観測は、試験海域の実際の海況の予備的な調査を兼ねており、流速情報の取得なども目指している。極域では一般的な舷高の高い船舶をもちいて本体ブイを含むシステム全体の設置・回収方法について検討し、訓練・実地設置を行った。南極海沿岸ポリニヤ域において現実に設置作業に成功したことで、係留システム投入手法を確立した。高流速タイプの基本的な設計の結果、浮力の増大に伴い、従来型と比較して非常に大きな躯体が必要となることが分かった。特に空中重量は2倍程度になることが分かった。現状で整備されているブイシステムについて、必要となるさまざまな局面に関する情報収集を先行して開始した。南極の観測現場への実際の投入に成功したことで、手法面において得るものが大きかった。大きな特徴である衛星データ通信についてはアンテナ突起部分が生命線であり、これを保護するために、投入時の海水抵抗や衝撃をできるだけ回避したい。南極観測船「しらせ」で実際の作業を実施したが、しらせは舷高が68メートルと高い。これは他国の砕氷船でもほぼ似たような状況である。このため、設置時のブイ本体の急激な移動などをできるだけ避けるため、補助索に切り離し装置を装着して投入する方法を考案して対応した。これにより、複雑ではあるが、安全性の高い設置方法が確立できた。海氷衝突防止については、表面に結氷温度以上の水温を検知した時のみ浮上するとする水温による氷況判別手法の実装を終え、この点でも、極域での自動的な運用に向けて大きく前進できた。この実装結果の試験、および関連環境情報の取得に着手できた。この情報は、2017年度末に得られる予定である。

これまで、浮力調節型のブイに基づくシステムの構築に成功し、オペレーションが可能な流速範囲についての基礎的な情報等を取得してきた。この耐流速性をより高めることが次の段階の目的である。今年度は、極域では一般的な舷高の高い船舶をもちいて本体ブイを含むシステム全体の設置・回収方法について検討し、訓練・実地設置を行った。実際の南極海での氷塊衝突防止用プロトコルの実証のために、浮力調整方式の従来型ブイによる観測を継続し、ブイシステムの回収に成功した。その結果、従来型ブイによる設置作業方法については確立できたものの、これ以上の大型化は一連の設置回収作業をかなり困難にすることが判明した。設置作業における特殊要素が低くかつ耐流速性能も高い形態として、従来考慮してきた浮力調整による手法でなく、ウィンチの繰り出し・巻取りによる制御手法の可能性が考えられた。氷海域の海洋鉛直プロファイルをモニタリングするプラットフォームについて、流速1ノットという目標耐流速基準に基づく本体ブイの基本設計について検討した。南極海沿岸域の平均水深からくる耐圧性やアクセスの制限に起因する長期間観測可能性を考慮すると、浮力調整方式による耐高流速ブイは従来型ブイと比較してかなり大きな形状とならざるをえないことが分かった。一方で、従来型ブイに改良を施し、投入方法を検討することで、実際に南極海などの高緯度氷海域での実運用を目標とした実験観測を行った。海氷域における氷塊衝突防止のため、水温による結氷状況判別方法のプロトコルに基づくソフトウェアを実装し、極域沿岸海洋での一年間を実施し、2018年3月ブイシステムの回収に成功した。この観測では、試験海域の実際の海況の予備的な調査を兼ねており、流速情報の取得なども目指した。設置回収には成功したものの、この試験で目標とした項目の一部である夏季の衛星経由のデータ回収については、期間中の通信が確認できなかった。この原因や動作状況には精査が必要であるが、バッテリーが途中で枯渇した可能性がある。設置作業における特殊要素が低くかつ耐流速性能も高い形態として、ウィンチによる繰り出し・巻取りによる深度制御の可能性が考えられた。この方式を氷海で運用するための制御方法、システム全体の検討を行った。地球規模の気候変動の解明と予測において、海洋が持つ膨大な熱容量や水循環における役割の重要性から、海洋、特に南極海をはじめとする観測の困難な極域海洋でのモニタリング体制の構築が急務となっている。本研究では、近年急速に発展した漂流型中層ブイの浮力制御技術と衛星通信技術を応用して、氷海域でも運用可能な海洋鉛直プロファイル観測機能と観測結果のリアルタイム送信機能を有する係留型ブイ観測システムの実用化を目的とする。主に沿岸大陸棚域を想定し、氷の存在する極域海洋で大陸棚水深程度までの鉛直プロファイルを取得可能なリアルタイムブイシステムの構築を目指している。こうしたシステムの耐流速性能をより高めることが次の段階の目的である。浮力調整式ブイによる運用環境を調べるための南極ポリニヤ域で約8ヶ月間の観測に成功し、結果の解析を行った。試験海域での水平流速は平均的には10cm/s程度と強くはなかったが、浮上成功率は90%に届かなかった。
高齢者の体力向上を目標とした定期的な身体運動の効果

身体運動を定期的に継続して実施している高齢者の例として、1993年ねんりんピック・ボーリング大会出場者を取り上げて、18項目にわたる詳細な体力測定を実施した。彼らを被検者に選んだ理由は、若い頃の運動歴が他の大会出場者に比べて少ないものが多かったためである。被検者は男性77名、女性35名の計112名(平均年齢64.1+6.3歳)であり、彼らの体力測定の結果を同年齢の座業者に比べると、体格ではあまり差は認められないが、閉眼片足立ちをのぞいて、筋力、瞬発力、呼吸器能、敏捷性の面では一般の座業者を上回っていた。平衡性を示す「閉眼片足立ち」の成績が低いのは以外であったが、最近、若年者でも平衡機能が以前より低下しているとの報告もあり、一般的な傾向かも知れない。次に、天理市近郊に居住する高齢者男女各10名を選んで、上記と同様の体力測定を課し、その結果から各人の体力に応じたトレーニングを処方し、毎週2回・4カ月間にわたって実施させた。トレーニングはランニング、歩行、体操等を自主的に行ってトレーニングノートに記載することとした。この間のトレーニング効果は人によって異なるが、平均的にみると体脂肪率はやや低下し、柔軟性、敏捷性、持久性等の機能に好ましい効果が認められた。以上のように高齢者でも定期的に身体運動を行うことによって、行動体力の向上が生ずるものと考えられる。この原因を動物実験で確かめるために、高齢のマウスに水車型の回転運動器を用いて自主運動を行わせて、対照例との比較を試みたが、対照群では60週齢以上で認められる脚筋の萎縮が、運動群ではほとんど見られず、機能的にも優れていることが明らかになった。
制御性Ｔ細胞恒常性を標的とした低用量ＩＬ－２による慢性移植片対宿主病治療法の開発

造血細胞移植後の免疫寛容に不可欠である制御性T細胞(Treg)について、移植後環境での相対的なIL-2不足を基盤とするTreg恒常性異常を発見し、この恒常性異常は少量IL-2投与により可逆的に補正しうることを臨床研究により明らかにした。一方で、マウスモデルによる解析では、多彩な生理活性を有するIL-2投与は、ホストの免疫状態やIL-2投与方法により、免疫寛容を導くだけでなく、状況により、免疫賦活を来しうることが確認された。今後は、IL-2投与による免疫変容効果の包括的な理解と、患者免疫モニタリング系の充実を通じて、個々の患者の状態や目的に応じたテーラーメイド型IL-2療法の確立を目指したい。難治性慢性GVHDにおける制御性T細胞(Treg)の恒常性異常を標的とする低用量IL-2療法は、Tregを体内増幅させ、GVHDの臨床症状を改善させることを報告したが、この治療法によるTreg増幅効果をより患者個別的で効果的とするための免疫的基盤は不明であった。今回の研究で、まず米国臨床試験の患者検体の解析から、IL-2療法は、Tregの末梢分裂の駆動、胸腺新生の促進、抗アポトーシス活性の亢進といった複数の機序に作用するものの、これらの協働には、Treg系列の恒常性維持の起点となる胸腺新生分画の安定した供給が特に重要であることが示唆された。これを実験的に検証するため、B6 into B6D2F1の骨髄移植系を利用して、マウス低用量IL-2療法モデルを作成した。移植後のリンパ球減少環境駆動性分裂による疲弊が見られるグラフト由来成熟TregはIL-2投与による増幅は限定的であったが、この一方、胸腺より新生したTregはIL-2投与によって抗アポトーシス活性を保持したまま活発な分裂を示した。これらの結果から、IL-2療法による効果的な寛容効果を得るためには、残存胸腺機能をはじめとする免疫モニタリングによってIL-2の至適投与量や投与タイミングを調整することが必要と考えられた。低用量IL-2療法の国内臨床試験開始に向けて、現在本邦にて承認されている遺伝子改変IL-2製剤であるテセロイキンと、米国での臨床試験で使用したIL-2製剤であるアルデスロイキンの生理活性を、CTLL-2基準細胞株の増殖、マウスT細胞のSTAT5リン酸化や分裂などの系により、比較検討した。このいずれの評価系においても、テセロイキンはアルデスロイキンの510倍前後の力価を持つことが示され、予定している国内臨床試験へ向けての基礎データが得られた。近くテセロイキンを用いた低用量IL-2療法の開始を予定している。同種造血幹細胞移植後に発症する慢性移植片対宿主病(慢性GVHD)に対して、インターロイキン2を少量投与することで、移植後Tregの恒常性を回復させ、慢性GVHDの症状を改善させえることが明らかになっている。IL-2療法をより患者個別的で、作用選択的にするためには、個々の患者の免疫状態に応じたIL-2投与法の検討が必須である。われわれは、マウス骨髄移植モデルを用いて、この問題を検討した。まず、野生型B6マウスに、IL-2を、低用量から高用量までのさまざまのdoseで2週間皮下注射し、リンパ球サブセットを検討した。その結果、高用量のIL-2では、Tregよりも活性化T細胞が増加する傾向が見られる一方で、低用量投与群では、Tregに選択的な増幅がみられた。低用量群では、TregでKi-67陽性細胞の増加がみられたが、この効果はほかのリンパ球亜分画ではみられなかった。重要なことに、低用量IL-2はTregの分裂を促すものの、この分画はCD62L陽性のナイーブ形質を保持していた。このIL-2によって増幅したTregを純化し、in vitroで抑制機能試験を行ったところ、対照群と同等の抑制能を示し、十分に昨日が維持されていることが確認された。次に、マウス骨髄移植モデルを用いて、移植後のTreg回復をIL-2投与によって促進させる実験をおこなった。興味深いことに、移植後早期にIL-2を投与したところ、IL-2によるTreg増加効果は限定的であり、実際GVHDはむしろ対照群に比較して増悪した。しかしながら、移植前処置を軽減すると、IL-2によるTreg増加効果が観察された。これらの結果から、IL-2投与によるTreg増幅効果は、投与IL-2の用量のみならず、投与されるホストの生体内炎症環境によって強く影響を受けることが、明らかになった。

Treg恒常性にはたらくIL-2を低用量投与することで、Tregを増幅させることが臨床から報告されているが、IL-2は多彩な生理活性を持つサイトカインであるため、患者によっては、重篤な副作用が認められている。このため、今後、低用量IL-2療法を、より患者個別的で、作用選択的にするために、個々の患者の免疫状態に応じたIL-2投与法を開発することが、今回の研究の目的である。この目的のために、今回われわれは、まず、野生型マウスにさまざまな用量のIL-2を一定期間投与し、投与量によるTreg増幅効果を検証した。その結果、高用量IL-2が活性化T細胞を増加させる一方で、低用量IL-2投与では、Tregが選択的に増加することが確認され、臨床からの報告を裏付けることができた。このIL-2によって増幅したTregのin vitroでの機能試験をおこない、実際に抑制活性を維持していることを確認することができた。また、骨髄移植後のモデルを用いて、ホストの炎症環境がIL-2によるTreg増幅効果に与える影響を検討したところ、強い前処置(放射線照射)後の移植では、低用量IL-2であっても、Tregの増幅が妨げられ、GVHDが悪化する所見がみられたが、弱い前処置後の移植では、Tregが増加する効果が確認できた。すなわち、われわれは現在までの研究において、これまで臨床観察からのみ報告されていたIL-2によるTreg増幅効果を、免疫学的背景の整ったマウス実験によって実証し、さらにこの効果は、投与IL-2の用量のみならず、投与されるホストの生体内炎症環境によって強く影響を受けることを明らかにした。以上より、われわれの目標に向けて、おおむね順調に研究は進展していると考えている。IL-2によるTreg増幅効果は、投与IL-2の用量のみならず、投与されるホストの生体内炎症環境に影響されることが、これまでの研究で明らかになったが、今後の臨床応用へ向けて、生体内炎症環境を客観的に把握しうるサロゲートマーカーは不明である。通常T細胞(Tcon)の活性化抗原(CD25,CD69,PD-1など)や、T細胞の細胞内STAT5のリン酸化といった、細胞活性化マーカー、また、血清IL-2、可溶性IL-2レセプターなどの血清マーカーは、この候補となると考えている。ホストの炎症環境の強度をさまざまに設定するには、移植前処置になる放射線の照射量の調節により可能と思われるが、これ以外に移植細胞量の調節も必要かもしれない。さまざまな条件による移植での、サロゲートマーカーの変化と、Treg増幅効果、さらに臨床GVHDスコア/生存期間の検討から、IL-2投与法の個別化を可能とするメソッドの開発を進める。また、現在、投与IL-2と同様にTregに分裂刺激を与えていると考えられる低リンパ球環境(Lymphopenia-induced proliferation)の効果を検証するため、CFSE染色したT細胞の養子輸注実験を進めている。特にTregホメオスタシスに与えるPD-1発現を検討するために、PD-1をノックアウトしたマウスからの輸注も進めている。これらから、患者個別的低用量IL-2療法の臨床試験へ向けての基礎的知見が得られるものと考えている。昨年度は、マウス実験のために、遺伝子改変型ヒトサイトカイン(IL-2)の購入を予定していたが、製薬会社から無償供与を受けることができたため、当初の見積もりよりも消耗品購入費を少なくすることができた。
虚血と流血再開後の細胞機能障害の発生機序

本研究は"Ischemia/reperfusioninjury"の発生機序の解明と防止策の開発を目的とした.研究成果は次の5項目にまとめられる.(1)動物を用いた心停止蘇生モデルでの脳機能と過酸化脂質量との関係:ラットを対象として, 100%窒素吸入によりhypoxic hipoxiaによる心停止とする.蘇生後の行動量を観察すると1週間にわたって行動のパターンが乱れた.そして脳内過酸化脂質量の増加がみられた.カルシウムきっ抗薬であるニカルジピン,ニモジピンの前処置は行動の乱れを軽度にし,脳内過酸化脂質量の増加を抑えた.(2)各種ショックモデルでの臓器内過酸化脂質量の動態:ラットを対象として出血性ショック,エンドトキシンショック,内蔵虚血性ショックのモデルを作製した.いずれのモデルでも肝臓での過酸化脂質量の蓄積がみられた.そしてキサンチン酸化酵素(XOD)の活性上昇とスーパーオキシドディスムターゼ(SOD)の活性低下をもたらした.(3)酸素遊離基による臓器障害:麻酔下でラットの気管内へXODとキサンチンを注入すると,肺の形態的変化,水分の蓄積,ガス交換能の低下,過酸化脂質の蓄積がみられた. (4)内蔵虚血/血流再開後の肝臓酸素遊離基生産量:虚血と血流再開後のモデルでは肝細胞のミトコンドリアの酸素遊離基生能の上昇がみられた.(5)酸素遊離基の産生抑制と排除機構の強化がショックモデルの生存率に与える影響:ラットのエンドトキシンショックモデルに, XOD阻害薬(アルプリノール)の前処置,スキャベンジャー(ウシ型SOD,カタラーゼ),化学的クエンチャー(還元型グルタチオン, α-トコフェロール)を投与したところ, SODは生存率の有意な改善をみせた.(6)臨床導入可能な酸素遊離基の活動抑制法:内臓虚血モデルに細胞工学的手法で生産されたヒト型SOD(20mg/kg)を投与すると,生存率を著しく改善した.本研究は"Ischemia/reperfusioninjury"の発生機序の解明と防止策の開発を目的とした.研究成果は次の5項目にまとめられる.(1)動物を用いた心停止蘇生モデルでの脳機能と過酸化脂質量との関係:ラットを対象として, 100%窒素吸入によりhypoxic hipoxiaによる心停止とする.蘇生後の行動量を観察すると1週間にわたって行動のパターンが乱れた.そして脳内過酸化脂質量の増加がみられた.カルシウムきっ抗薬であるニカルジピン,ニモジピンの前処置は行動の乱れを軽度にし,脳内過酸化脂質量の増加を抑えた.(2)各種ショックモデルでの臓器内過酸化脂質量の動態:ラットを対象として出血性ショック,エンドトキシンショック,内蔵虚血性ショックのモデルを作製した.いずれのモデルでも肝臓での過酸化脂質量の蓄積がみられた.そしてキサンチン酸化酵素(XOD)の活性上昇とスーパーオキシドディスムターゼ(SOD)の活性低下をもたらした.(3)酸素遊離基による臓器障害:麻酔下でラットの気管内へXODとキサンチンを注入すると,肺の形態的変化,水分の蓄積,ガス交換能の低下,過酸化脂質の蓄積がみられた. (4)内蔵虚血/血流再開後の肝臓酸素遊離基生産量:虚血と血流再開後のモデルでは肝細胞のミトコンドリアの酸素遊離基生能の上昇がみられた.(5)酸素遊離基の産生抑制と排除機構の強化がショックモデルの生存率に与える影響:ラットのエンドトキシンショックモデルに, XOD阻害薬(アルプリノール)の前処置,スキャベンジャー(ウシ型SOD,カタラーゼ),化学的クエンチャー(還元型グルタチオン, α-トコフェロール)を投与したところ, SODは生存率の有意な改善をみせた.(6)臨床導入可能な酸素遊離基の活動抑制法:内臓虚血モデルに細胞工学的手法で生産されたヒト型SOD(20mg/kg)を投与すると,生存率を著しく改善した.A心停止モデル:ウィスター系ラットをエーテル麻酔下に100窒素で調節呼吸とすると3分以内に心停止となる。8分後に心マッサージと輸液で蘇生すると、30分以内に自発呼吸を回復した。しかしその後1週間に渡って日内行動量とその分布に異常が観察された。経時的に断頭して脳内過酸化脂質、キサンチン酸化酵素、スーパーオキシドディスムターゼ、カタラーゼを定量した。過酸化脂質は対照時の41.6±9.8nM/gから蘇生後30分72.6±22.3mM/gへと上昇した。キサンチン酸化酵素活生には変化が無く、スーパーオキシドディスムターゼの低下がみられた。Oaブロッカー(ニフェジピン、ニモジピン)の前投与は蘇生後の行動量分布の異常を抑制た。ヒト型SODを含む各種スキャベンジャーの効果は現在検討中である。B内臓虚血モデル:ウイスター系ラットを対象として抱水クロラール麻酔下に開膜して、ヘパリン処致後前腸間膜動脈と腹腔動脈を一定時間遮断後解除した。創縫合後ケージへもどし、24時間後の生存率を観察した。遮断時間が30分を越えると100%に近い死亡率を示した。肝臓、腸管の過酸化脂質は有意に増加した。またキサンチン酸化酵素の活性上昇とスーパーオキシドディスムターゼの活性低下が認められた。ヒト型SODを20mg/kgを血管遮断前に皮下投与する事により、生存率の著しい改善が観られた。