hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
家屋火災時のガス中毒に対する特異的解毒剤の開発

家屋火災では、一酸化炭素(CO)やシアン化水素(HCN)が発生し、いまだに多くの犠牲者が出ている。COは血色素と結合して外呼吸を阻害し、シアン化物イオン(CN-)は酸素代謝酵素に結合して内呼吸を阻害する。我々はCOに対してHemocyclodextrin (HemoCD)、CN-に対してはImidazolecyclodextrin (ImCD)という高親和性の全合成鉄ポルフィリンを同志社大と共同で開発し、体外実験(in vitro)により基本的検討の後、動物実験(in vivo)によって現行の治療法と比較し、従来なかった家屋火災時の急性ガス中毒の特異的解毒剤としての有用性を検討した。ImCD体外(in Vitro)実験により、用量依存性にCN-の毒性を中和することを示した[1]。大量合成に成功したため、動物実験(マウスin vivo)によって、最新の治療法(ヒドロキソコバラミンOHCbl)と同等で、従来型の治療法より優れた解毒効果を確認できた。In vivo前投与において、OHCblを上回る無呼吸抑制効果を認め[2]、in vivo後投与において、呼吸抑制の早急な回復などOHCblより強力な解毒作用を報告した[2]。HemoCD体外(in Vitro)実験によりCO結合能は確認できた。CO中毒に拮抗するだけの大量合成が困難なため、微量で効果を発揮する酸素運搬体としての有用性を先に検討している。この途上でCN-の親和性を持ちながら人工酸素運搬体の特性を併せ持つHemoCD3の簡易合成に成功し、その特性を報告した[3]。これらの超分子化合物は迅速に尿中に排泄されるため、そのCN-抱合率を測定することでCN-解毒のための必要量の推定がリアルタイムで可能である反面、血中滞在時間を延ばす[4]ことで人工酸素運搬体としての効果も期待される。実用化のために今後も検討が必要である。COは血色素と結合して外呼吸を阻害し、シアン化物イオン(CN-)は酸素代謝酵素に結合して内呼吸を阻害するため、我々はCOに対してHemocyclodextrin (HemoCD)、CN-に対してはImidazolecyclodextrin(ImCD)という高親和性の全合成鉄ポルフィリンを開発し、体外実験(in vitro)により基本的検討の後、動物実験(in vivo)によって現行の治療法と比較し、従来なかった家屋火災時の急性ガス中毒の特異的解毒剤としての有用性を検討してきた。ImCD:体外(in Vitro)実験により、用量依存性にシアン化水素(HCN)の毒性を中和することを示した。大量合成に成功したため、動物実験(マウスin vivo)によって、最新の治療法(ヒドロキシコバラミン)と同等で、従来型の治療法(亜硝酸ナトリウム)より統計学的に優れた解毒効果を確認できている。HemoCD:体外(in Vitro)実験によりCO結合能は確認できた。ImCD:培養細胞を用いた体外(in Vitro)実験により、用量依存性にシアン化カリウム(KCN)と等モルでその毒性を中和することが判明した。マウスin vivoにおいて、KCN胃内投与直前(等モル)および投与後の呼吸停止後の静脈内投与(倍モル)よって、最新の治療法(ヒドロキシコバラミン)と同等で、従来型の治療法(亜硝酸ナトリウム)より統計学的に優れた解毒効果を確認できた。

CO中毒に拮抗するだけの大量合成が困難なため、微量で効果を発揮する酸素運搬体としての有用性を先に検討している。サルに静脈内投与すると血中ヘモグロビンからCOを奪って脳血管バリアー(BBB)を通過することが推測されたが、その生理学的意義について検討中である。残余理由:動物実験が順調であり、n数が予想以下におさまったため。今後の研究の推進方策:ImCD:マウスin vivoにおいて、解毒作用の用量・作用関係を同定し、他薬剤との優位性を検討する。次にラットin vivoにおいて、KCN静脈内投与による呼吸停止後の静脈内投与よって、血行動態、呼吸動態、酸素代謝動態を詳細に観察し、他薬剤との優位性を検討する。HemoCD: CO中毒に拮抗するだけの大量合成に努める一方、脳血管バリアー(BBB)を通過する特性を利用した酸素運搬体・エネルギー代謝促進剤としての有用性を、脳虚血・再還流モデルで検討する。ImCD・HemoCDともに、(1)実験動物(マウス・ラット)の購入・飼育(2)薬剤の調整(ImCD・HemoCDの大量合成)およびシアン化カリウム・CO調整ガス購入(3)解毒効果の生理学的検査(血行動態・血液ガス・サイトカイン等)および形態学的(組織標本作成・免疫組織学染色)などの検査費用に用いる。サンプル入手に伴い、計画通り実施してゆく。
近郊都市における幼児・児童の外あそび成立のための条件に関する研究

1.大都市近郊にある地域の概要調査大都市を東京に絞り、その周辺のいわゆる近郊都市といわれる市の概要を、(1)位置・地勢・交通、(2)歴史、(3)人口・世帯、(4)教育機関・文化施設、(5)小学生の体位の5つの観点から調査を行った。これらの調査を基に、府中市、立川市、日野市、習志野市、松戸市、上尾市、草加市、春日部市の8市を選択し、子どものあそびの実態調査を行うことにした。なお、この8市を選ぶにあたっては、(1)若い世帯が多い人口構成であり、地域の開発計画にまだ余裕があること、(2)既に調査済みの本学の所在地である神奈川県大和市と人口・世帯・教育機関・文化施設が類似していることの2点に留意した。2.子どものあそびの実態調査子どものあそびの実態を把握するために、(1)子どもの性別・年齢・居住環境・家族構成・稽古事、塾通いおよび地域活動の有無、(2)子どもの普段のあそびの様子、(3)親の子どものあそびに対する意識、(4)子どもの平日と休日のあそびの時間・場所・仲間・種類の調査を12月1月に行った。調査票を配布するに当たり、小学校、幼稚園を各市10校・10園づつ選択し、依頼願を発送した。その結果、小学校は立川市1校、習志野市2校、松戸市1校、草加市1校の計5校、幼稚園は府中市3園、立川市1園、日野市1園、習志野市2園、松戸市1園、上尾市2園、草加市1園、春日部市3園の計14園の協力を得ることができた。調査票の配布数は、小学校1874部、幼稚園1481部であり、回収数・回収率は、小学校1481部・79.0%、幼稚園2947部・77.0%であった。調査の結果、近郊都市に在住する子どもは室内あそびが主流であることがより明確になった。今後、この原因についての究明が必要である。
二流体電磁流体力学理論に基づく高べ一タプラズマの平衡および巨視的安定性の検証

極限的に高いべ一タ値を有する磁化プラズモイドである磁場反転配位(Field・Rever8edCon負gurationlFRC)について,自発的に駆動されるトロイダル流について,安定性や緩和機構の開わりの観点から検証を行った。トロイダル流の空間構造と時聞発展の精密な測定から,トロイダル流の駆動機構に関する新たなモデルが示唆された。また,超アルヴェン速度移送時などに巨視的不安定性の成長が抑制されるなどの諸現象について,トロイダル流との関係が検証された。本年度前半では,本研究の目的を遂行するために重要なパラメータとなるプラズマフロー計測について,イオンドップラー分光法およびマッハプローブ計測法の開発を進めた。また,同時に,大域的なプラズマの挙動を観測するため,近紫外可視領域用の小型トモグラフィカメラを開発した。また,プラズマ制御のための高速ガスパフバルブ,磁化同軸プラズマガンを応用した高速中性ガス加速装置の開発を進めた。年度後半には,開発されたこれらの計測機器を使用し,磁場反転配位(FRC)プラズマのトロイダルフローの空間構造およびその時間発展について観測を進めた。この結果,逆磁場テータピンチ法により生成されるFRCにおいて,生成直後に常磁性方向のフローがあることがはじめて観測され,また,生成後,磁場のセパラトリックス近傍に,フローの速度シアが自発的に形成されることがわかった。また,この自己形成されるトロイダルフローについて,磁化同軸プラズマガンを用いたスフェトマック入射法により,ベータを大きく変化させない程度にトロイダル磁場を印加することで,積極的に制御できる可能性が実験的に示された。この実験では,トロイダルフローの減速に合わせて回転不安定性の成長速度の低下および閉じ込めの改善も観測されており,これまで同不安定性の唯一の制御法とされた多極磁場法に替わる,また先行技術と異なり閉じ込め性能の劣化を伴わない制御法である。この結果は22年度に韓国で開催される国際原子力機関・核融合エネルギー会議にて発表を予定している。昨年度までに得られた磁場反転配位プラズマの新奇安定化機構である磁気ヘリシティ注入法について,10月に韓国で開催されたIAEA・核融合エネルギー会議において発表した。これは,磁化同軸プラズマガンを用いて,対象となる磁場反転配位プラズマのベータ値を大きく変化させない程度の磁気ヘリシティを注入し,自己組織化過程を経て有意な回転変換をもつ安定かっ高ベータなプラズマが生成されるものと考えられる。この安定化機構について詳細なメカニズムを検証するため,昨年度までに開発されたトモグラフィカメラについて,プラズマ装置に設置しての調整実験を進めた。この過程においてノイズ対策が必要なことがわかり,シールド材料の設置などの対策を行い,データ解析のためのソフトウェアの開発を進めた。またこれに加え,入射されたヘリシティの影響を検証するため,co-,counter-ヘリシティ入射を行えるよう,新規に磁化同軸ガンの設計と製作をすすめた。上記の成果に加え,本研究において開発が進められた磁化同軸ガンについて,超音速粒子源および極端紫外光源としての応用研究を開始した。粒子源はガスパフなどと異なり,熱速度より早い速度に中性粒子を加速,プラズマ中へ入射できることから,磁場閉じ込めプラズマの新たな制御法となる可能性が高い。また,光源は,本研究で得られた磁化プラズモイドの自己組織化機構に関する知見を,次世代リソグラフィなどへ利用が期待される極端紫外光源の開発に応用する物であり,また,プラズマ分光計測のための校正用標準光源などとして本研究へフィードバックさせることも期待できる。最終年度であった23年度は,これまでに開発された磁場反転配位(FRC)プラズマの新奇安定化手法である磁気ヘリシティ注入法について,その原理の検証を進め,また,FRCの大域的安定性を支配する,FRCに特有な強いトロイダルフローの空間分布とその時間発展について解析を進めた。現在,成果をまとめた論文について,投稿準備を進めている。磁気ヘリシティ注入による安定化法は,助成を受けた本研究内で提案,開発されたものであり,磁化同軸プラズマガンを用いて,対象となる磁場反転配位プラズマのベータ値を大きく変化させない程度の磁気ヘリシティを注入し,自己組織化過程を経て有意な回転変換をもつ安定かつ高ベータなプラズマの生成を目指すものである。本年度は,この安定化機構やトロイダルフロー発現のメカニズムを明らかにするため,前年度までに実施したドップラー分光計測の結果から,測定が線積分量であることを考慮して内部分布を再構成するためのプログラムを開発し,解析を進めた。また,その解析結果に見られたトロイダル流速の脈動が,装置軸方向にアルヴェン速度で進行する磁場の擾乱を仮定することで説明できることがわかった。さらに,このトロイダルフローに見られる脈動やフローの時間発展が,前述の磁気ヘリシティ注入の有無で変化することが観測されており,FRCの平衡および安定性のメカニズム解明へ向けた大きな成果であると言える。

また,本年度は,本研究によって得られた高ベータプラズモイド加速技術を応用し,小型短波長光源や高融点金属の高速製膜法に応用する手法に研究を発展,現在,出願準備を進めている。
ＡＬＳ患者の生活の質を向上させる雑音に強い脳－コンピュータインターフェースの開発

本研究は,複数の電極で測定した脳波の高周波成分間の相関とバイノーラル・ビートに着目し,少数の電極でも認識率が高く対雑音性に優れたBCIの研究を行い,次の結果を得た.(1)タスク実行後の脳波の高周波成分の特徴ベクトルのグラフをモニタ上にリアルタイムに被験者にフィードバックして訓練するシステムを構築した結果,個人差があるが判別率が向上した.(2)各タスクの特徴ベクトルの要素の差の有意性を多重比較検定法で検定し,有意である要素で判定すれば,電極数を減らせる可能性を示した.(3)バイノーラル・ビートを用いれば脳波の高周波成分が優勢になるが、その状態でメンタルタスクを実行しても認識率は向上しなかった.本研究は、当機関の生命倫理審査委員会の承認を平成27年6月に得てから、被験者として健康な20歳から21歳の3人の男性の協力を得て開始した。「γ波帯域の脳波を多チャネルで測定し、相関係数ベクトルをユークリッド距離によるパターンマッチング法で分類する方法」の実験を科研費で購入した生体信号収録装置PolymateIIAP2516で行った。電極を前頭葉、側頭葉、頭頂葉および後頭葉にそれぞれ左右2か所ずつ、計8か所に配置し、シールドルーム内で、右手、右足、左手、左足運動想起の4つのメンタルタスクの脳波をそれぞれ60秒間測定した。前半の30秒間のデータから各電極間の相関ベクトルをもとめて4つのテンプレートデータとし、後半の30秒間のデータをテストデータとして4つのテンプレートとのユークリッド距離が最も小さいテンプレートを判別結果として判別率を求めた。その結果、4100Hzの帯域では、データ数は少ないが平均で44%、標準偏差11.0%であった。一方、γ波帯域では平均で64%、標準偏差5.0%であった。また、一人の被験者が左手の運動想起が上手くできずに認識率が13%と極端に低かったため、試みとして左手運動想起を除いた結果、平均で75%、標準偏差5.4%であった。認識率を向上させ、標準偏差を減少させるために、運動想起を上手くできるようにタスク実行後の相関ベクトル値をリアルタイムで被験者にフィードバックして訓練するシステムを作成中である。同時に運動想起の種類の選定、及び電極の位置の選定も必要である。また、バイノーラル・ビート音を聞いた時に、γ波帯域の脳波が出やすくなるかどうかの予備実験を行った結果、平常時に比べてγ波の脳波全体に占める割合が増加することを確認した。平成27年度の計画は、「1.本研究に対して、鹿児島工業高等専門学校生命倫理審査委員会の承認を得る。2.本研究に必要な脳波などの生体信号を安全に測定するために製作された生体信号収録装置PolymateIIAP2516を購入する。3.研究に必要なバイノーラル・ビート装置を文献を参考に製作する。4.申請者の先行研究である「γ波帯域の脳波を多チャネルで測定し、相関係数ベクトルをユークリッド距離によるパターンマッチング法で分類する方法」を生体信号収録装置PolymateIIAP2516を用いて検証実験をする。5.シールドルーム外の一般的な環境雑音下で同様の実験を行い、判別率とそのばらつきの度合いを調べる。」であった。14については、ほぼ計画通りに遂行できた。ただし、3については文献を参考にしてバイノーラル・ビート装置を製作したが、最終的にはステレオチャネル出力を持つ波形発生ソフトウエアを用いて左右のチャネルから周波数の異なる音を発生させる方法の方が自由度が大きいために、ソフトウエア方式を採用した。4については、実験の結果、認識率の向上と標準偏差の減少を目指して、タスク実行後の相関ベクトル値をリアルタイムで被験者にフィードバックして訓練するシステムを作成中である。また、運動想起の種類の選定、及び電極の位置の選定が課題として残った。5については、シールドルーム内でバイノーラル・ビート音を聞いた場合の判別率の変化を確認したうえで、シールドルーム外の実験を行うことが最終目標であるために、平成28年度に実験することにした。平成27年度の計画にはなかったが、平成28年度に実施予定のバイノーラル・ビート音を聞いた時にγ波帯域の脳波が出やすくなるかどうかの予備実験を前倒しして行った。以上により、総合的に「おおむね順調に進展している。」と判断した。本研究は、メンタルタスク実行時の脳波を複数の電極で測定し、電極間の相関係数を要素に持つ特徴ベクトルのテンプレートを用いて、ユークリッド距離によるパターンマッチング法で判別するシステムの構築を2年間に渡って行った。その際に、高周波帯域(γ波帯域)の脳波とバイノーラル・ビート音に着目して、耐雑音性、判別率の向上および電極数の低減に留意した。初年度に、前頭葉、頭頂葉、および後頭葉の8か所に電極を配置してシールドルーム内で測定した脳波のγ波帯域を用いることで、低周波帯域(α、β帯域)および、全周波数帯域よりも高い認識率を得た。しかし、タスク実行時の特徴ベクトルが、大きく異なる場合があることが判明した。そこで、最終年度に、タスク実行後の特徴ベクトルのグラフをモニタ上にリアルタイムで被験者にフィードバックしてグラフが重なるように訓練出来るシステムを構築すると、判別率が向上した。しかし、日を改めてテンプレートを作成すると前回とは形状が異なる場合が生じ、判別をする機会ごとにテンプレートを作成する必要があることが判明した。

次に、各タスクの特徴ベクトルの要素の差の有意性を多重比較検定法で検定し、有意である特徴ベクトルの要素を選んで判定した結果、判別率の向上が見られた。これにより、電極数を減らして被験者への負担を軽減できる可能性が示唆された。また、γ波帯域の脳波およびアクティブ電極を使用することにより、通常環境の室内でも同様の結果が得られた。バイノーラル・ビート音を聞いた時の各電極における脳波のα、β、γ波各帯域のパワー比の、開眼リラックス時の各帯域のパワー比に対する増減を調査した結果、α波帯域のパワーは減少し、β、γ波帯域のパワーは増加して優勢となり、脳波同調現象が生じることを確認した。しかし、γ波帯域の脳波が優勢な状態でメンタルタスクを実行したが、認識率の向上にはつながらなかった。本研究は,複数の電極で測定した脳波の高周波成分間の相関とバイノーラル・ビートに着目し,少数の電極でも認識率が高く対雑音性に優れたBCIの研究を行い,次の結果を得た.(1)タスク実行後の脳波の高周波成分の特徴ベクトルのグラフをモニタ上にリアルタイムに被験者にフィードバックして訓練するシステムを構築した結果,個人差があるが判別率が向上した.(2)各タスクの特徴ベクトルの要素の差の有意性を多重比較検定法で検定し,有意である要素で判定すれば,電極数を減らせる可能性を示した.(3)バイノーラル・ビートを用いれば脳波の高周波成分が優勢になるが、その状態でメンタルタスクを実行しても認識率は向上しなかった.1.平成27年度で課題として残った「タスク実行後の相関ベクトル値をリアルタイムで被験者にフィードバックして訓練するシステムの構築」を最初に行い、運動想起の種類の選定、及び電極の位置の選定を実施して認識率の向上を図る。2.平成27年度に実施したバイノーラル・ビート音を用いた予備実験を本格的に実施してγ波帯域の脳波が出やすくなるバイノーラル・ビート音の基本周波数と左右の周波数差を求める。3. 2で最もγ波が増える基本周波数と周波数差を求めた後、バイノーラル・ビート音を用いてγ波帯域の脳波が出やすくなる状況下で、1で選定した電極と運動想起を用いて健常な被験者に対して「γ波帯域の脳波を多チャネルで測定し、相関係数ベクトルをユークリッド距離によるパターンマッチング法で分類する方法」の実験を、シールドルーム内と一般的な環境雑音下で実施する。4.一般的な環境雑音下で複数の健常者に対して良好な結果が得られれば、「日本ALS協会」や「難病支援ネットワーク」などに協力を仰ぎ、ALS患者の協力を得て検証実験を行う。5.以上の結果を取りまとめて、学会等で成果の発表を行う。デジタル信号処理医用生体工学物品費における消耗品の購入で、前年度(平成27年度)末の未使用額が0円になる予定であったが、5円の未使用額が生じた。次年度(平成28年度)に請求する額の消耗品代に加えて使用する。
酵母キラートキシン耐性遺伝子のクローニングと遺伝子産物の解析

(1)キラートキシン耐性遺伝子(HKR1)の構造の決定:本遺伝子は酵母サッカロミセス・セレヴィシアエのゲノム上にシングルコピーで存在し,5406塩基対からなる。HKR1の産物は1802残基のアミノ酸,分子量189KDaのタンパク質と考えられる。推定アミノ酸配列からN末端側にはシグナル配列,C末端側には膜貫通領域と考えられる疎水性の高い配列が認められた。また本タンパク質は,8箇所のアスパラギン結合型糖鎖付加部位を有している。(2)HKR1の機能の検討:HKR1の全長及びC末端側の配列をガラクトースにより誘導されるプロモーター,GAL1あるいはGAL7の下流につないで誘導発現を行いキラートキシンに対する耐性の変化を調べた。キラートキシン耐性効果にはC末端側の配列が機能していることが示された。(3)HKR1C末端側の欠損変異株の機能の解析:HKR1遺伝子のC末端側の膜貫通領域を含むカルシウム結合ドメインを欠損させたHKR1部分変異株を作成し,野性株との性質の比較を行なった。β1, 3-グルカン合成酵素活性は野性株に比較して変異株はその3分の1に低下していた。一方キチン合成酵素活性は両者に違いは認められなかった。さらに,酵母細胞壁骨格β-グルカンの含量もHKR1の部分破壊により減少した。野性株とHKR1部分破壊株の細胞壁をカルコフラワーを用いて蛍光染色し,キチンを特異的に染色して出芽部位の変化を観察した結果,野性株は極性をもったアクシャル型の出芽様式を示したのに対して,変異株はランダムな出芽様式を示した。以上の結果より,キラートキシン耐性遺伝子の示す機能は,細胞壁骨格を形成するβ-グルカンの合成の制御及び,出芽の極性を支配するものと考えられる。1)キラートキシン耐性遺伝子(HKR1)の構造の決定:本遺伝子はSaccharomyces cerevisiaeのゲノム上にシングルコピーで存在し、5406塩基対からなる。本遺伝子産物は1802個のアミノ酸、分子量189kDaのタンパク質と考えられる。推定アミノ酸配列から、N末端側には、シグナル配列、C末端側には膜貫通領域と考えられる疎水性の高い配列が認められた。また本タンパク質のアミノ酸組成で、セリン、スレオニンが36%を占め、O-グリコシド型糖鎖付加の可能性が考えられる。さらに8箇所のアスパラギン結合型糖鎖付加部位も見いだされ、本遺伝子産物は酵母細胞壁に存在し、高度に糖鎖修飾をうけているものと思われる2)HKR1の必須性の検討:HKR1のコード領域のKpnI-Xba断片をLEU2で置換した酵母のテトラッド分析をした結果、致死の表現型を示したことにより、HKR1はS.cerevisiaeの成育に必須であることが確認された。3)HKR1過剰発現のS.cerevisiaeに対する効果:HKR1の全長およびC末端側の配列をガラクトースにより誘導されるプロモーターGAL1あるいはGAL7の下流につないで、誘導発現を行い、キラートキシン耐性効果はHKR1のC末端側の配列が機能していることが示された。C端末側配列の発現により、β-1,3-グルカン合成酵素活性の低下が見られた。HKR1のc末端側にあるBamH1部位にLEU2遺伝子を挿入し、細胞膜貫通領域を破壊して得られた変異株の細胞壁β1, 3-グルカン量及びβ1, 3-グルカン合成酵素活性を測定した。さらに、細胞をカルコフラワーで処理し、蛍光顕微鏡下で細胞の出芽時の形態変化を観察した。

またHKR1産物の抗体を作成し、蛍光抗体法によりHKR1タンパクの局在性につき検討した。(1)これまでの結果よりHKR1をGALpromotorを使って過剰発現するとβ-1, 3-グルカンの含量が増えることから、HKR1はβ-1, 3-グルカンの合成に関与していると考えられた。今回はβ-1, 3-グルカン合成酵素の活性を野性株とHKR1部分変異株で比較した。その結果変異株では野性株に比較して酵素活性が3分の1に低下していた。一方、キチン合成酵素の活性は、両者で違いはなかった。(2)細胞壁骨格β-グルカンの含量も、HKR1の部分破壊により減少した。(3)出芽形成におよぼすHKR1の部分破壊の影響を、カルコフラワーを用いて出芽部のキチンを染色して蛍光顕微鏡にて観察した結果、野性株の出芽様式が極性を持ったaxial buddingを示すのに対し、変異株は無極性のランダムなbudding patternを示した。(4)抗HKR1タンパク質抗体を用いて、HKR1タンパク質の細胞内局在性を調べた。その結果細胞表面に強い蛍光が認められ、細胞内には蛍光がないことからHKR1タンパク質は細胞表層に局在している事が示された。以上の結果より、HKR1は酵母細胞壁骨格βグルカンの生合成を制御すると同時に出芽部位の選択に関与している遺伝子である事が明らかとなった。
高頻度データに基づくジャンプを考慮したリスク評価に関する研究

金融リスク評価とリスクマネジメントに関する研究分野において、第一に、オプション価格から逆算されるインプライド・ボラティリティのジャンプ成分は、金融危機の期間における一部の実現ボラティリティの予測に対して有効あった可能性を示した。第二に、高頻度データから計算される実現分散共分散行列を用いて、先物によるヘッジポートフォリオの分散を最小にするようなヘッジ戦略を検討した。そのショートヘッジ戦略は、リーマンショックや東日本大震災直後のような資産価格変動が極めて大きい時期を除けば、実現分散共分散行列を使用しないモデルに比べて相対的に良いパフォーマンスをもたらすことが示唆された。金融取引のリスクの一つであるボラティリティ(株式収益率の分散または標準偏差)を計測する方法や予測を考える研究は重要視されている。本研究の第一は、ボラティリティ予測に有用な変数を考察することである。具体的には、事後的に実現するボラティリティを真のボラティリティの代理変数として、原資産のオプション価格から計算されるインプライドボラティリティのジャンプ成分が実現ボラティリティ予測に関与するのかどうかについて検証していくものである。インプライドボラティリティのジャンプ成分のボラティリティ予測に対する有効性を検証する研究はまだ行われていないようである。これまでの分析から、そのジャンプ成分が予測に有効であるという可能性は強く否定できず、引き続き結果の頑健性のチェックなどを行っていく。また、リスクの一つである収益率の分散や共分散を推定・予測するさいに、一日内の取引記録などを収録した高頻度データを使う方法の有用性に関する検証は重要である。本研究の第二は、高頻度データを用いて現物取引を先物取引でヘッジする戦略のパフォーマンスを検証することである。具体的には、高頻度データから現物をヘッジするのに必要な先物の比率を予測し、そのヘッジ比率のもとで構成されるヘッジポートフォリオのパフォーマンスをみた。その結果、高頻度データを利用したヘッジ戦略は全てのケースにおいて、よいパフォーマンスをもたらすわけではないが、その有用性が確認できるケースもみられるので、どのような場合に有効であるかどうかの検証を引き続き行っていく。これら以外に、平成25年度以前から行っている高頻度データを用いたボラティリティのリスクプレミアムを用いた研究を査読付き学術論文に公刊するまでの改訂作業や研究報告による社会への発信を行った。金融市場の特性に合ったリスク指標の開発やリスクマネジメントへの応用可能性について、1秒や1分単位といった短い時間間隔で記録されている高頻度データを用いて探究することは、今や国内外の研究者が注目する大きな研究分野として確立されつつある。最終年度では、現物株式を先物でヘッジする場合のヘッジ比率の推定に、高頻度データから計算されるリスク指標を含む時系列モデルを応用し、その有効性ついて検証を行った。高頻度データの情報を組み込んだショート・ヘッジ戦略は、リーマンショックや東日本大震災直後のように、価格変動が大きく予測が極めて難しかった時期を除けば、長い標本期間を通して良いヘッジパフォーマンスをもたらす可能性が示唆された。価格変動のジャンプによる影響を除外したリスク指標と、そうでないリスク指標のどちらを用いてもヘッジパフォーマンスに差は見られなかった。また、株式収益率と高頻度データから計算されるリスク指標を同時にモデル化した内生モデルの方が、リスク指標を外生的に含めた時系列モデルに比べてパフォーマンスは向上するという結果が得られた。前年度では、オプション価格から逆算されるモデルフリー・インプライド・ボラティリティのジャンプ成分を計測し、このジャンプ成分がボラティリティの代理変数として高頻度データから計算した一部の実現ボラティリティに対する予測精度を向上させる可能性を示した。研究機関全体を通じて、本研究は高頻度データを用いたボラティリティや共分散推定量ならびに、そうしたリスク指標に含まれるジャンプ成分が、時系列分析の手法を用いて予測やリスクマネジメントに対して有効であるかどうかという検討課題に対して、上述のようないくつかの新しい洞察を示すものである。計量ファイナンス本年度は研究達成度は当初予定していた内容を一通り行うことができたと言える。最終的には主に研究実績の概要で述べた2つの研究について何らかのインプリケーションを導き出すことを研究目標としている。本年度では論文のサーベイから、データの整理と統計手法を用いた分析を行い、研究進捗状況を研究会で報告するところまで行うことができたことから、次年度での上述の研究目標達成に向けて時間的にも十分間に合うことができると判断した。今後の研究では、平成25年度で行った分析や研究発表で得られた新たな知見に基づいて、研究実績の概要で述べた2つの分析のバリエーションを増やす。その後、様々な角度から分析結果を再考する。得られた結論については学会・研究会での発表を通して社会に発信する予定である。それらの研究結果は2つの学術論文としてまとめる予定である。
レジリエンス強化に向けたインデックス型家畜保険の可能性：実験と構造推定による検証

本研究では、エチオピア南部乾燥地帯のボラナ県においてインデックス型家畜保険(IBLI )を試験的に販売し、IBLIの需要の決定要因と経済厚生・生計戦略への影響を計量経済学的な仮説検定によって明らかにした。また、その実証結果から得られたパラメーターに基づき構造推定を行い、様々な環境のもとでのIBLIの需要、経済効果を数値シミュレーションによって解明した。途上国乾燥地帯に住む牧畜家計にとって、最大のリスクは旱魃による家畜の餓死である。家畜は人的資本を除き最重要の生産的資本である。そのため、家畜の死亡は、将来の稼得能力の著しい低下を引き起こし、貧困・食料危機を長期化させうる。公的保険が利用できれば望ましいが、途上国農村部の保険市場には、情報の非対称性に起因する問題が伴い、市場メカニズムを通じたパレート最適の実現は、従来、困難とされていた。本研究では、「市場の失敗」が生じにくいインデックス型家畜保険(IBLI)をエチオピア南部乾燥地帯で導入し、その妥当性・有効性を究明することを目的としている。今年度はIBLI需要に関するこれまでのフィールド実験の結果を分析した。結果からわかったことは主に以下の三点である。第一に、保険需要は価格に感応的で、保険料の割引クーポンをもらった家計ほど購入率が高くなる。いったん値下げをすると、それが価格参照点となってしまい、後に公正な価格に戻ったときに、購入率が低まることが危惧されたが、そうした影響はなかった。第二に、ランダムに学習キットを与えられた家計は、われわれが課すIBLIの理解度テストの成績がよく、商品知識が有意に向上した。しかし、商品知識の改善によって需要が刺激されることはなく、理解不足が保険需要を妨げているのではないことが判明した。最後に、経済理論が予測するように、リスク回避的な家計ほど、保険を購入する傾向にあることがわかった。インデックス型保険は、適切にデザインされないと、保険支払の基準となる天候指標と、実際の損失との相関が弱まり、ギャンブル性を持つため、既存研究では、時にリスク愛好的な人ほどインデックス型保険を購入するという結果も見られていた。リスク回避的な人ほどIBLIを購入するというわれわれの結果は、家畜保険デザインが比較的うまく機能していることを示唆していると思われる。先行研究における未解明の問題として、インデックス型保険への加入率の低迷がある。本年度は、その問題に取り組むべく、インデックス型家畜保険購入に影響を与える要因として、価格と製品に対する理解度、リスク選好の3つに特に着目し、これらの効果を測定するための経済実験を行った。価格に関しては、保険プレミアムが0%から80%割引されるクーポンをランダムに配布し、製品理解度に関しては、学習キット(漫画とラジオテープでIBLI商品の概要を説明したもの)をランダムに配布した。リスク回避度は、簡単なラボタイプ実験を調査票内で行い計測した。第一に、保険需要は価格に感応的で、価格が安いほど購入率が高くなる。いったん値下げをすると、それが価格参照点となってしまい、後に保険数理的に公正な価格に戻ったときに、購入率が低まることが危惧されたが、そうした影響はなく、Dupas (2014)の結果と整合的であった。第二に、学習キットを与えられた家計は、われわれが課すIBLIの理解度テストの成績がよく、商品知識が有意に向上することがわかった。これらの結果は、海外学術誌に掲載されたほか、一般向けに「経済セミナー」「アジ研ワールドトレンド」などの雑誌や「ブログ」で紹介した。さらに、インデックス型保険と既存のローカルリスクシェアリングが補完的か代替的か、実証的に考察した論文をケニアで開催されたワークショップで発表し、現在、改訂中である。既に学術誌掲載も行われ、2本目の論文も投稿準備中である。また来年度にはインパクトに関する論文を新たに書き上げる予定であり、既に着手し始めている。本研究では、エチオピア南部乾燥地帯のボラナ県において家畜インデックス保険(IBLI)を試験的に販売し、IBLIの需要の決定要因と経済厚生・生計戦略への影響を計量経済学的な仮説検定によって明らかにすることを目的とする。また、その実証結果から得られたパラメーターに基づき構造推定を行い、様々な環境のもとでのIBLIの需要、経済効果を数値シミュレーションによって解明する。IBLIの需要研究からは、保険需要が価格に感応的で、価格が安いほど購入率が高くなること、また、IBLIに関する商品知識の改善によって需要が刺激されることはなく、理解不足が保険需要を妨げているのではないことが判明した。フォーマルな保険を購入することで、インフォーマル・ネットワークに頼る必要性が薄れるため、既存のリスクシェアリング・ネットワークから離脱する「クラウド・アウト」効果が懸念されたが、そうした傾向は見られず、むしろ、知り合いがIBLIを購入しているとその人との結びつきをかえって強めることがわかった。経済効果分析からは、実際にIBLIを購入した家計の間では、主観的な生活の満足度は高まるものの、消費などの厚生水準にはほとんど影響がないことが明らかとなった。また、旱魃時にも重要資産である家畜が保護される安心感から、よりハイリスク・ハイリターンの行動を取ることが予想されたが、そうした効果は見つからなかった。

これらの結果は、実際に保険支払いを受け取った家計と受け取らない家計の間にも大きな違いはなかった。最後に、シミュレーション結果によると、ベーシス・リスク(実際の被害額と補償額に乖離する危険性)が存在するIBLIのようなインデックス保険では、リスク回避的な家計は、IBLIを購入するより、家畜頭数を増やすことで、異時点間の生活安定化を図る方が、経済厚生が向上する可能性があることも示された。本研究では、エチオピア南部乾燥地帯のボラナ県においてインデックス型家畜保険(IBLI )を試験的に販売し、IBLIの需要の決定要因と経済厚生・生計戦略への影響を計量経済学的な仮説検定によって明らかにした。また、その実証結果から得られたパラメーターに基づき構造推定を行い、様々な環境のもとでのIBLIの需要、経済効果を数値シミュレーションによって解明した。当初の計画通り、保険需要分析を行うことができた。また、予定されていた家計調査も順調に進んでいる。昨年度に書き上げたインデックス家畜保険(IBLI)とリスクシェアリングの関係についての論文を各種学会や研究会で発表し、そのコメントを元に、共著者とともに改訂を続け、年度内に海外学術誌に投稿する。また、IBLIの経済厚生と生計戦略へのインパクトを実証分析を進める。特に、牧畜民のレジリエンスの強化に対するインプリケーションを得るために、IBLIを購入することで、所得変動下でも食料その他の消費の安定が達成され、牧畜家計の厚生水準の向上に寄与しているか分析する。さらに、旱魃などの災害発生時に、資産の取り崩し、児童の通学の一時的取りやめなどの長期的な厚生水準の低下をもたらすリスク対処手段をとらなくて済むようになるか、また、家畜をより遠くへ放牧させる、家畜への投資を増やすなど高収益が見込める行動を採用しやすくなるか分析する。28年度が最終年度であるため、記入しない。開発経済学降雨量の不足から、昨年は観察開始以降、初めてインデックス保険の支払いが行われた。そこで、この結果に関する家計調査を今年度序盤に実施し、IBLIの購入が、家計の経済厚生や旱魃時のリスク管理・その他の生計戦略にどのような影響をもたらすか因果的効果を特定する。また平行して、IBLIを導入することで既存のインフォーマルな相互扶助機能がどのような影響を受けるか分析を行い、貧困削減効果をより高めうる保険デザインに関して新たな知見を提供することを目指す。所属先変更に伴う研究環境整備のため、海外出張の予定を1回減らしたため。今年度予定していた家計調査の一部を次年度に実施するため。来年度は最終年度となるため、これまでの研究成果を積極的に国内外の学会・セミナーで発表する。持ち越された研究費はそのための旅費に充てる。主に家計調査や現地出張などに利用する。
大豆由来成分の新規食素材としての可能性

本研究では、大豆製品加工の途中に発生する未利用水溶性画分に多く含まれるprotease inhibitorの一種であるBowman-Birk Protease inhibitor(BBI)を主成分とした食素材をベースにした癌予防食の開発を目指して、BBIが主成分として含まれる画分を粗精製し、その試料を機能性{癌抑制遺伝子コネキシン43(Cx43)遺伝子誘導能と癌抑制機能}および安全性をin vitro,in vivoで評価すると同時に、癌予防食品としてBBIを摂取する最適なレベルを動物モデルを用いて明らかにする。Cx43が癌抑制遺伝子として作用していることが確立されている腫瘍細胞(M5076細胞)を移植するマウス腫瘍移植モデルを用いて、BBIを食餌含量として0.5%-1%含まれる食餌を摂取させた時の癌抑制作用を評価した。その結果、BBIの含量が0.5%レベルで腫瘍の成長がほぼ抑制され、かつ、肝臓への転移もほとんど認めれなかった。また、体重減少等のBBI摂取による副次作用もまったく認められなかった。この1日あたりのBBI摂取量を人に換算する50-100mgで、BBIを主にしたサプリメント等で安全に摂取可能であることが判明した。また、このBBIの癌抑制作用はCx43遺伝子の誘導と密接に関連していることが明らかになり、その機序として、Cx43遺伝子の誘導に関与する転写因子群の活性化とCx43の分解に関与するproteasome中のchymotrypsin活性の抑制によるCx43の安定化に起因していることが明らかになった。従って、BBIはCx43遺伝子が癌抑制遺伝子として作用している悪性腫瘍(骨肉腫、中皮腫等)の予防、場合によっては治療に有効である可能性が高まった本研究では、大豆製品加工の途中に発生する未利用水溶性画分に多く含まれるprotease inhibitorの一種であるBowman-Birk Protease inhibitor(BBI)を主成分とした食素材をベースにした癌予防食の開発を目指して、BBIが主成分として含まれる画分を粗精製し、その試料を機能性{癌抑制遺伝子コネキシン43(Cx43)遺伝子誘導能と癌抑制機能}および安全性をin vitro,in vivoで評価すると同時に、癌予防食品としてBBIを摂取する最適なレベルを動物モデルを用いて明らかにする。従って、BBIはCx43遺伝子が癌抑制遺伝子として作用している悪性腫瘍(骨肉腫、中皮腫等)の予防、場合によっては治療に有効である可能性が高まった本研究では、大豆製品加工の途中で発生する未利用水溶性画分に多く含まれるprotease inhibitorの一種であるBowman-Birk protease inhibitor(BBI)を主成分とした食素材をベースにした癌予防食品の開発を目指して、BBIが主成分として含まれる画分を粗精製し、その試料の機能性{癌抑制遺伝子コネキシン(Cx43)遺伝子誘導能)と癌抑制機能}および安全性をin vitroおよびin vivoで評価すると同時に、癌予防食品成分としてBBIを摂取する最適なレベルを動物モデルを用いて明らかにする。ヒト癌細胞(Cx43が癌抑制遺伝子として作用している細胞株)培養系を用いて、BBIのCx43遺伝子誘導能と癌細胞増殖抑制作用を検討したところ、BBIは用量依存的に癌細胞の増殖を抑制すると同時に、その癌細胞増殖抑制がCx43誘導と関連していた。また、BBIの作用はmRNAの誘導とCx43蛋白の安定化の両方が寄与しており、特に、BBIの持つprotease inhibitor活性(chymotrypsin-like inhibitor活性)によりCx43の主な分解系であるproteasome中のchymotrypsin活性を顕著に阻害することにより、Cx43を安定化していることが認められた。さらに、BBIのCx43誘導作用や癌細胞増殖抑制効果が認められたBBIの濃度では、正常細胞への毒性が認められず、かつ日常食品成分として摂取可能な範囲にあることが推測された。今後、このin vitroのデーターをもとに、粗BBIの摂取量を決定し、マウスモデル系を用いて粗BBIの癌予防食品成分としての有効性および安全性を評価する。

本年度は、Cx43が癌抑制遺伝子として作用していることが確立されている腫瘍細胞(M5076細胞)を移植するマウス腫瘍移植モデルを用いて、BBIを食餌含量として0.5%-1%含まれる食餌を摂取させた時の癌抑制作用を評価した。その結果、BBIの含量が0.5%レベルで腫瘍の成長がほぼ抑制され、かつ、肝臓への転移もほとんど認めれなかった。また、体重減少等のBBI摂取による副次作用もまったく認められなかった。この1日あたりのBBI摂取量を人に換算する50-100mgで、BBIを主にしたサプリメント等で安全に摂取可能であることが判明した。また、このBBIの癌抑制作用はCx43遺伝子の誘導と密接に関連していることが明らかになったので、特にBBIはCx43遺伝子が癌抑制遺伝子として作用している悪性腫瘍(骨肉腫、中皮腫等)の予防、場合によっては治療に有効である可能性が高まった。
ウサギ門脈平滑筋細胞ATP感受性Kチャネルの活性化機序の研究

ウサギ門脈平滑筋細胞にKチャネル開口薬(pinacidil、lemakalim、nicorandil、LP805、Y26763)を投与すると約15pSのコンダクタンスを持つ単一K電流が記録できた。Cell-attachedの状態からinside-out状態にすると速やかにチャネルは不活性化されていった。今実験ではこの過程で細胞内にMgが存在するとinside-out作成直後にチャネル開口時間が一過性に延長することがわかった。Mgが無い条件では一過性の開口時間延長は観察されなかったことから、Mg依存性のチャネル活性抑制機構が細胞内に存在することが示唆された。GDPやその他の二燐酸ヌクレオチド(UDP、IDP、ADP)はKチャネル開口薬が存在しているときのみ一旦不活性化されたチャネルを開口する作用を持っていた。二燐酸ヌクレオチドのチャネル開口作用は細胞内側にMgが存在すると増加した。しかしMgのみを細胞内側に投与しても効果はなかった。またGDPβSはチャネル開口作用を持っていなかったので、一旦不活性化されたチャネルの再活性化は二燐酸ヌクレオチドがATP感受性Kチャネルに単純に結合することによるとは思われなかった。一旦不活性化されたチャネルに対してATPは効果を持たなかったが、Mgを同時に投与するとチャネルが再活性化された。このことからATPはチャネルに対し抑制的に働き、Mg-ATPはチャネル活性作用を有することがわかった。以上の結果から、ウサギ門脈細胞のATP感受性Kチャネルは開口可能状態と開口不能状態を持ち、細胞内ヌクレオチドやMg濃度により状態が決定されると考えられた。ATPや二燐酸ヌクレオチドによるチャネル活性化にはヌクレオチドのhydrolysisが必要であり、Mgが増強効果を持つことからチャネルの燐酸化が一部関与する可能性が考えられた。
歯科用Tiインプラント部品の革新的光造形と模擬環境下のアブレシブ衝撃複合摩耗試験

チタンを用いて表面を生体適合に必要な形状に制御された歯科用インプラント部品(代表例は人工歯根)を製作するための革新的な造形法として、レーザ光造形装置を用いた造形手法とその造形物の機械的特性を研究して、以下の成果が得られた。1.レーザ光造形法の開発レーザ出力、レーザ走査速度、積層ピッチ、ハッチングピッチ(走査間隔)を加工パラメータとして、チタン粉末の焼結を行い、マクロとミクロな形状と気孔率の測定を行った。その結果、(1)チタン粉末に与える単位体積当りのエネルギ量が増加するのに伴って、焼結部の表面形状にはレーザ走査に伴う球状、くびれ、直線の形状が生じるようになり、良好な加工面となる。(2)ハッチングピッチの減少による焼結部の幅や高さの変化は、2列目以降には生じない。(3)焼結部形状と気孔率の間には強い相関がある。(4)上記の焼結部の形状データを用いて焼結条件から気孔率の予測方法を考案した。レーザ出力とハッチングピッチの関係図に、予測に基づく等気孔率線を加えると所望の気孔率の造形のための加工パラメータを容易に選択できることを示した。以上の成果を基に、外側が密で内部がポーラスな造形物(人工骨モデル)が造形できた。これより、本造形法によって、インプラント部品の加工が可能である。2.造形物の摩耗試験上記のチタン粉末の焼結部品の引張り試験、硬さ試験及び摩耗試験を行った。その結果、気孔率と機械的性質の間には相関関係があること、また焼結面の気孔に侵入した液体(水)の潤滑作用によって焼結部品の耐摩耗性が向上することがわかった。チタン(Ti)は軽量、高比強度、耐食性に加え生体親和性に優れているので、歯科用インプラント部品(代表例は人工歯根)に不可欠な材料であるが、生体適合に必要な表面性状の制御が困難などの問題が山積している。これらの問題を解決するため、光造形複合加工装置(レーザ光造形とミーリング機械加工の複合)を用いて、Tiインプラント部品の造形法とその造形物の機械的特性を研究した。1.光造形法光造形とミーリング加工の複合造形法に最適な形状モデリングとCAD/CAMソフトウェアを考案した。2.造形条件と造形品の特性の関係積層ピッチ、ハッチングピッチ(走査間隔)、レーザの照射強度を変えて焼結を行い、またミーリング加工条件を変化させて造形を行い、マクロとミクロな形状と密度(空孔率)の測定、引張り試験と硬さ試験を行った。その結果、積層ピッチが大きくなるのに伴ってレーザ焼結部形状にくびれや球状化が生じる。レーザ送り速度が速いほど、くびれが生じる積層ピッチは小さくなる。また、ハッチングピッチによってマクロ形状は異なり、第1走目のレーザ焼結部の形状が大きく、第2走目以降のそれは小さくなる傾向を示す。これらの結果から、高レーザ出力で十分な熱エネルギを与え、粉末の体積量が増加しないように、造形の途中で上面の高さをミーリングして均一にすると精密な造形物を作製できることがわかった。3.インプラント部品の耐食性Tiインプラント部品の耐食性は、電気化学的計測装置を用いて測定(不動態膜の除去を伴う動的条件下での腐食電位と腐食電流の測定)できるようにした。4.摩耗試験アブレシブ(各種研磨砥粒)環境下での摩耗試験を可能とする試験装置と方法を確立した。
膀胱痛は漿膜側間質の変性によりおこるか

尿道狭窄モデル(pBOO)作製により膀胱は肥厚し2週間後に重量が3倍になった。作成3日後にはNFが低下し、粘膜下層及び漿膜ー筋層間に線維芽細胞の増殖がおき2週間後まで継続した。摘出膀胱の粘膜側または漿膜側からATPを測定した。6pMのATPがpBOOの粘膜側から測定され、奨膜側では粘膜側より多く圧依存的な結果となった。膀胱から粘膜上皮細胞除去後、対象群では圧刺激によるATP量の変化はなかったが、pBOOでは圧依存的にATPが増加した。pBOOモデルで膀胱内神経線維が減少しても間質からのATPによって平滑筋の収縮と漿膜側にある知覚神経終末が刺激され過活動膀胱症状をおこすことが示唆された。尿道狭窄モデル(pBOOモデル)作成2週間後には、膀胱重量が増大した(2-3倍)。顕微鏡で観察すると、粘膜下層の間質に線維芽細胞を主とする増殖と、筋層と奨膜との間に間質が肥厚しここにも線維芽細胞の増殖が認められた。筋層は存在しているが線維芽細胞が浸潤していた。神経線維は奨膜側では存在しているが、筋層ならびに粘膜下層では神経線維の分布があまり認められなかった。非麻酔下拘束のpBOOモデルラットの膀胱内にあるカテーテルから膀胱内を持続灌流し膀胱内圧測定した。排尿反射を起こす膀胱容量は1.3-1.6mlとコントロールラットの2-3倍の容量で、排尿反射発生の閾値圧は18-24mmH2Oとこれもコントロールラットの3-4倍であった。最大の特徴は排尿反射を起こす前に小刻みな膀胱収縮が認められ(1-2Hz)るが、これは尿道からの尿排出を伴わなかった。pBOOモデルラットの膀胱をウッシグチェンバーを用いて粘膜側または漿膜側からATPを測定した。小型ウッシグチェンバーに摘出した膀胱をセットし、粘膜側を灌流液2mlのチェンバーから200ulを採取し、ATP量をルシフェリン-ルシフェラーゼを用いて測定した。pBOOモデルではATP量がコントロールラットの1.7-2.3倍であった。奨膜側でpBOOモデルではATP量は、3-6pM計測された。奨膜側から粘膜側にむかって30cmH2Oの水圧をかけるとATP量は最大2.4-2.8倍に記録したが、pBOOモデルとコントロールとでは増加率に差は認められなかった。人における尿道狭窄では排尿以前に膀胱の収縮が起こることや、膀胱からの蓄尿信号が起こりやすくなっている。今回のpBOOモデルの検討目的を排尿前に排尿しない膀胱収縮がおきる機構の検討をしたいことにあった。初年度はpBOOモデルの作成に関して2週間後を1つの評価ポイントとして、排尿反射を調べる生理学検討で、尿流出のない膀胱収縮の記録ができ、それが組織・生化学変化と比較できないか。さらにATP量にどう反映されるかを検討できたことにある。これによりpBOOモデル作成も、結果も安定してきている。尿道狭窄モデル(pBOOモデル)を作製した。作製後膀胱は肥厚し、その重量は2週間後に平均3.5倍となった。pBOO処置3日後には神経のマーカーのNF-66が低下した。平滑筋(αSMA),間質細胞(vimentin),炎症細胞(IL1β)、を上皮細胞・粘膜下組織・平滑筋・漿膜・漿膜下組織で観察したが14日目まで変化ははっきりとしなかった。漿膜ー筋層管の間質に線維芽細胞の増殖や白血球や形質細胞が存在していた。神経線維は漿膜とその近くの間質のみに存在し筋層ならびに粘膜下層には認められなくなっていた。pBOOモデルの膀胱をウッシグチェンバーにのせ粘膜側または漿膜側からATPを測定した。カプサイシンに対する反応はpBOOモデルでもコントロールラットと同様にATP放出を認めた。pBOOモデルでのATP放出機構の変化についてはBiomedical Researchに掲載され、漿膜測におけるATP放出が排尿を伴わない膀胱平滑筋収縮をきたす要素であることが理解され始めている。この漿膜側でのATPの放出細胞が免疫細胞系である可能性は他の研究により報告されており、膀胱漿膜側の肥厚と線維化の中でおこす現象として考察される。さらにこの漿膜側ATP増大は求心性神経の興奮を高めて、脊髄では後角にある興奮性の変化が脊髄二層にある抑制性ニューロン活動を変化させ、膀胱の収縮活動性を増大するのかについてを脊髄スライス標本を用いて証明する計画をしている。尿道狭窄モデル(pBOO)作製により膀胱は肥厚し2週間後に重量が3-5倍になった。作成3日後には神経線維マーカーの低下が起こり、組織染色では神経線維は漿膜とその近くの間質のみに存在し筋層ならびに粘膜下層には認められなくなっていた。また粘膜下層及び漿膜ー筋層間に線維芽細胞の増殖がおき2週間後まで継続した。

対象群とpBOO作成後2週間後の膀胱をウッシグチェンバーを用いて粘膜側または漿膜側からATPを測定した。3-6pMのATPがpBOOの粘膜側から測定され、奨膜側では粘膜側より多く圧依存的な結果となった。pBOOと対象群とでは増加率に差は認められなかった。カプサイシンに対する反応はpBOOでも対象群と同様なATPの増加を認めた。膀胱から粘膜上皮細胞除去後、対象群では圧刺激によるATP量の変化はなかったが、pBOOでは圧依存的にATPが増加した。粘膜剥離膀胱の骨盤神経からの神経放電医記録では、粘膜側(筋層がある状態)から圧刺激すると、対照群では30cmH2Oの水圧刺激で放電が記録されたが、pBOOモデルでは10cmH2Oの水圧刺激から放電が記録され、圧依存的に放電頻度の増大が認められた。したがってpBOOで膀胱内神経線維が減少しても間質からのATPによって平滑筋の収縮や漿膜側にある知覚神経終末刺激され、無排尿性膀胱収縮や膀胱知覚過敏・膀胱痛といった過活動膀胱症状をおこすことが示唆された。尿道狭窄モデル(pBOO)作製により膀胱は肥厚し2週間後に重量が3倍になった。作成3日後にはNFが低下し、粘膜下層及び漿膜ー筋層間に線維芽細胞の増殖がおき2週間後まで継続した。摘出膀胱の粘膜側または漿膜側からATPを測定した。6pMのATPがpBOOの粘膜側から測定され、奨膜側では粘膜側より多く圧依存的な結果となった。pBOOモデルで膀胱内神経線維が減少しても間質からのATPによって平滑筋の収縮と漿膜側にある知覚神経終末が刺激され過活動膀胱症状をおこすことが示唆された。昨年度結果を学会発表、論文投稿していくための準備を行うとともに実験結果の詳細な検討、系時的変化の固体差の検討が必要とされる。また、今年度の具体的検討に以下のように計画する。1尿道狭窄モデルでの形態変化と信号物質の変化平滑筋(αSMA、Calponin、Myosin 9-11)、間質細胞(vimentin)、炎症細胞(TGF-β)、神経成長因子(NGF)を上皮細胞・粘膜下組織・平滑筋・漿膜・漿膜下組織でウエスタンブロット・RT-PCRで検討し、術後3、7、14、28日および42日に組織での変化を検討する。さらにISHによってこれらのmRNAの細胞への局在の経時的変化も検討する。2膀胱急性拡張モデルでの形態変化と信号物質の変化と排尿反射の検討ラットに一日1回4mlを強制飲水させる。代謝ケージで排尿量を測定すると飲水後2-3時間は明らかに排尿回数・排尿量は増大する。一週間これを繰り返した後に膀胱重量の変化・平滑筋(αSMA、Calponin、Myosin 9-11)、間質細胞(vimentin)、炎症細胞(TGF-β)、神経成長因子(NGF)を上皮細胞・粘膜下組織・平滑筋・漿膜・漿膜下組織で検討する。今年度結果を学会発表、論文投稿していくための準備を行うとともに実験結果の詳細な検討、系時的変化の固体差の検討が必要とされる。脊髄II層ニューロンで記録されるspontaneous IPSCsは下行性ノルアドレナリンでおこるかについて脊髄スライス標本を用いて検討する。膀胱には畜尿を感知するためのチャネルがあり、ATPを中心とする物質が知覚神経終末を興奮させる。