hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
セリア安定化ジルコニアセラミックスの歯科臨床応用拡大を目指した接着技法の確立

セリア安定型ジルコニアとアルミナを複合化させたCe-TZP/A (P-nano ZR,パナソニックヘルスケア)は、現在歯科用ジルコニアの主流となっているイットリア安定化型ジルコニア(Y-TZP)と比較して、さらに高い破壊靭性値と曲げ強さを有する歯科用セラミックス材料である。申請者らは、現在までにCe-TZP/Aによる歯科補綴装置への応用に関する検討を行い、Ce-TZP/Aは有床義歯のフレーム材料としても適用可能な材料であることを報告してきた。しかし、Ce-TZP/Aで製作したセラミックフレームを有床義歯材料として使用するには、床用レジン材料に対する接着性の向上は不可欠であるため、Ce-TZP/Aに対する表面処理・表面改質法の検討を行ってきた。その結果、粒径110μmのアルミナ粉末を用いたサンドブラスト処理後にリン酸エステル系のMDPモノマーでプライマー処理を施す条件で、特に優れた接着性を示すことが判った。さらに、このサンドブラスト処理後に30μmのシリカコートされたアルミナ粉末でトライボケミカル処理を施した後、シランカップリング剤とMDPモノマーを併用する複合処理を用いることで、単に接着力が向上するだけでなく、サーマルサイクルを10,000回負荷した後に接着試験を行った試料の、破断面における破壊様式の観察からも優れた接着方法であることが認められた。本年度の研究では、Ce-TZP/Aを用いたセラミック床義歯フレームに複合表面処理法を適用してから製作した義歯で、口腔内における臨床的な接着耐久性の評価について検討を行っていく予定であった。また、昨年度新たに購入したプラズマ発生装置を用いた表面処理が、Ce-TZP/Aの表面処理法として応用した場合の接着耐久性を評価するために、プラズマの照射条件等の予備実験を開始したところであった。「研究の目的」に記載した予定通りに、順調に研究は進行している。セリア安定型ジルコニアに対して接着強さ、接着耐久性が良好な表面処理法については、おおよそ明らかになっている。ジルコニアと床用レジンの接着には、セリア安定型ジルコニアに複合表面処理を施すことにより接着耐久性の明らかな向上が認められたが、複合表面処理法を技工操作に適用するには、まだ解決しなければならないことが推測されるため、義歯製作時の技工手順の検討を詳細に行ってく予定である。今年度は、新たにセリア安定型ジルコニアに対する表面処理効果の評価についても検討する予定である。交付申請書に記載した「研究の目的」どおりに順調に研究が進行し,床用レジンに対する接着性向上のためのセリア安定型ジルコニアの表面処理方法について,おおむね目安がついた.今年度購入したプラズマ発生装置の納品が予定よりも大きく遅れたため、予算を消費する期間が今年度は短くなったため。床用レジンに対する接着性向上のためには,セリア安定型ジルコニアに複合表面処理が最適であることが認められたため,今後は接着耐久性について評価を行い,さらに複合表面処理法の臨床的な応用方法に関しても検討して行く予定である.次年度は設備の購入は予定していないため、残余の8,673円は実験に使用する消耗品とともに早めに消費する予定である。本年度は,旅費と謝金を他の研究費から支払ったため353,627円の科研費を次年度に繰り越した.本年度の科研費と35万円の繰越金を合わせて,接着面清浄化のためのプラズマ発生装置を購入する予定である.
アメリカの環境規制の公共性と環境リスクの法的コントロール

1973年の石油ショック以降、規制を緩和・撤廃させるという立場から、アメリカ環境規制政策の転換を促したのが、大統領命令12291号・12498号であった。ブッシュ政権はこの立場をより徹底させ、クリントン政権はこれを廃止し、大統領命令12866号を発したが、前者のものと比較して、より政治化を徹底させたものといえよう。同政権は、「成果重視」を強調するNPRを公表し、この一環として、EPAは、「環境規制の再生」・プロジェクトXLに取り組んだ。かかる規制改革とのかかわりで、費用便益分析に加え、環境リスク分析のあり方が一つの重要な争点となってきた。以上のような状況において、社会全体にとっての包括的なリスクの存在を明確に認識し、これをコントロールすべき必要性や、これに基づき規制対象の優先順位を確定し、また、リスク評価を踏まえたうえでの規制のあり方を考慮すべきことについては異論がないところである。実際に、EPAも、実定法上、明示的に求められているか否かにかかわらず、リスク分析をおこない、それに応じた環境規制を策定しているところである。しかし、リスク分析と規制とのかかわりについては、次の課題について検討されなければならない。すなわち、まず、リスクに評価にあたって、専門家のみならず市民を含めた、リスクに対する多元的な見解をどのように評価に取り入れるか、ということである。第2に、リスク分析が不確実性をともなうとすると、これに基づく規制の制度設計においては、行政裁量をより広く求めることが要請される。とするならば、この裁量に対する民主的コントロールをどのように確保するかが問題となる。第3に、リスクが大きい場合に、その規制費用が過大であるとすると、規制実施すべきかどうかについて、リスク分析と費用便益分析をどのように組み合わせるべきかが問題となる。これらの環境規制改革をめぐる議論は、アメリカ行政法学の再検討と再構成を求めるものとならざるをえないであろう。本研究は、アメリカ環境行政において、規制分析手法、とりわけ環境リスク分析および費用便益分析が規制の公共性を担保する手段として法的にいかに位置づけられているか、およびその相互の論理関係を明確にした上で、これに対していかなる法的コントロールをおよぼすことが求められるかを分析することを目的としている。本年度は、そのために、アメリカにおける行政改革に関する法律および判例等、ならびにこれにかかわる論文等を収集し、また、アメリカおよびわが国の研究者へのインタビューなどを含めた調査を行ってきた。それによって得られた新たな知見等は以下の通りである。第一に、アメリカでは、1993年に、ゴア副大統領を中心として、行政的法機構の見直しの必要性とその検討課題を提示した報告書が公表された。本報告書では、行政活動の手続的統制よりは、その結果の妥当性を重視すること、効率性を高めるために費用便益分析や環境リスク分析の積極的な導入、市場志向的規制に加えて、「協調的法執行」や「応答的規制」の活用などが主張されている。かかる行政改革の提言は、これまで、アメリカ行政法(学)の再検討と再構成をせまるものとして位置づけられてきたし、現在においてもそうである。第二に、かかる検討課題は、アメリカの環境行政領域においてとりわけ活発に議論されるようになっている。同行政領域における近時の議論は、規制改革一般の流れと同様に、市場志向的規制の活用よりも、「協調的法執行」や「応答的規制」に重点が置かれるようになっている。かかる傾向が生じた一つの要因として、行政活動の成果を重視する必要性が提唱され、環境規制費用や、総体としての環境リスクをどのように低減させるかということが重要視されてきているということが指摘できるように思われる。かかる観点から、費用便益分析や環境リスク分析をめぐる議論が活発になされている状況にあるといえよう。第三に、かかる規制分析手法の導入のあり方その法的コントロールの考察を行う際に、以上の問題に加えて、かかる手法の導入が、執行権とは区別される行政権に対する議会の非効率的な介入を克服するための一つの手法としての意味を有していることも考慮する必要がある。したがって、環境規制における、かかる規制分析手法の考察にあたっては、環境保全にかかわる権利利益の実現擁護において、それが有する意義と限界の分析とともに、総体としての規制改革にとって、それがいかなる意味を有するのかを検討する必要性が提起されてくるように思われる。

すなわち、まず、リスクに評価にあたって、専門家のみならず市民を含めた、リスクに対する多元的な見解をどのように評価に取り入れるか、ということである。第2に、リスク分析が不確実性をともなうとすると、これに基づく規制の制度設計においては、行政裁量をより広く求めることが要請される。とするならば、この裁量に対する民主的コントロールをどのように確保するかが問題となる。第3に、リスクが大きい場合に、その規制費用が過大であるとすると、規制実施すべきかどうかについて、リスク分析と費用便益分析をどのように組み合わせるべきかが問題となる。これらの環境規制改革をめぐる議論は、アメリカ行政法学の再検討と再構成を求めるものとならざるをえないであろう。
繊維強化複合材料の界面メゾメカニクス

繊維強化複合材料の「繊維の引き抜け、架橋、界面剥離、クラック形成などのメゾスケール力学事象と界面構造の関係の定量化」と「材料内部の各所で統計的ばらつきをもって生じるこれらメゾスケール力学事象と材料全体の巨視的応答の相関評価」を体系的に記述できる界面メゾメカニクスの開拓を目的として、モデリング、シュミュレーションおよび実験的研究を行った。本研究では、*界面層の破断によるモードIタイプのクラックの形成とその繊維への伝播機構、*界面剥離によるモードIクラック進展のエネルギー解放率の低減機構、および、*複合材中で生じる繊維の引き抜け、架橋、界面剥離、クラック形成などのメゾスケール力学事象の集積機構の解明とモデル化、*界面が関与するメゾ事象間の相互作用とマクロ特性の相関記述法の開拓、*材料内部の各所で統計的ばらつきをもって生じるこれらメゾスケール力学事象の記述へのモンテカルロシミュレーションの応用と実験結果の再現など、数多くの成果をあげることができた。メゾスケール事象の発生と集積の観察を通じて、[界面構造]-[メゾスケール事象]-[複合材の力学特性]の相関を把握することを目的として、繊維表面の薄幕層の多重破断が繊維強度に及ぼす影響のモデル化とシミュレーション、SiC/AlおよびNb_3Al/Cu複合材料の界面近傍の繊維及びマトリックスの極微小領域での硬度の空間分布評価、側面を鏡面仕上げした平滑及び切り欠き試片での繊維破断や界面剥離の様相の観察を行った。本粘度購入のメゾ事象評価装置は極微小領域での硬度の空間分布評価に大きな役割をはたした。主な成果は以下のように要約される。(1)繊維表面の被覆層の多重破断はクラック先端でのエネルギー解放率の低減に効果があることを理論面より初めて明らかにした。(2)SiC/Al複合材料の強度について臨界長さと応力集中の競合の観点より議論し、その温度依存性は高温でのマトリックスの軟化による臨界長さ減少にあることを明らかにした。(3)Nb_3Al繊維/銅およびSiC/Al複合材料について約100nm間隔のメゾスケールでの微小硬度の分布を初めて明らかにした。この結果は材料ではマクロ的には均一であっても、メゾスケールで見れば機械的性質に大きな位置依存性があることを示した。現在は、このような不均一性がき裂進展に及ぼす影響を実験的に吟味しているところである。次年度はさらに基礎データを集積すると共に、そのモデル化にも取り組みたい。繊維強化複合材料の「繊維の引き抜け、架橋、界面剥離、クラック形成などのメゾスケール力学事象と界面構造の関係の定量化」と「材料内部の各所で統計的ばらつきをもって生じるこれらメゾスケール力学事象と材料全体の巨視的応答の相関評価」を体系的に記述できる界面メゾメカニクスの開拓を目指し、強さ、靱性および疲労特性を測定し、解析・モデリングを行った。主な結果は以下のように要約される。(1)SiC繊維で強化したSiCセラミック(SiC/SiC)、Nb_3Alフィラメントで強化した銅(Nb_3Al/Cu)、チラノ繊維で強化したアルミニウム(SiC/Al)を用いて、引張、破壊、疲労試験を行い、特性測定を行うと同時に、繊維破断や界面剥離の様相を観察した。SiC/SiCでは界面剥離が顕著であり、それらの集積の結果、繊維の引き抜けを伴って破断した。Nb_3Al/CuおよびSiC/Alでは界面は強固であり、繊維破断の集積が複合材全体の破壊を決定した。(2)SiC/SiCではシェアラグアナリシス法で応力分布を計算したところ、界面剥離によりクラック先端はほぼ完全に鈍化し、その進展は止まるとの結果を得た。この計算結果より実験結果はよく説明できた。(3)Nb_3Al/CuおよびSiC/Alの繊維(フィラメント)破断の集積を定量化するため、抽出繊維の強度分布を求め、それを使ってモンテカルロシミュレーションを行ったところ、強度に関する実験結果をよく再現できた。詳細な検討の結果、これらの複合材料では弱い繊維の破断が集積され、これらの協力現象(相互作用)の結果、複合材全体が破断する「集積型破断」と結論された。(4)上記(3)では繊維強度のばらつきは大きくとも複合材強度のばらつきは極めて小さくなることを初めてメゾメカニクスの見地より明らかにできた。繊維強化複合材料の「繊維の引き抜け、架橋、界面剥離、クラック形成などのメゾスケール力学事象と界面構造の関係の定量化」と「材料内部の各所で統計的ばらつきをもって生じるこれら

メゾスケール力学事象と材料全体の巨視的応答の相関評価」を体系的に記述できる界面メゾメカニクスの開拓を目的として、モデリング、シュミュレーションおよび実験的研究を行った。本研究では、*界面層の破断によるモードIタイプのクラックの形成とその繊維への伝播機構、*界面剥離によるモードIクラック進展のエネルギー解放率の低減機構、および、*複合材中で生じる繊維の引き抜け、架橋、界面剥離、クラック形成などのメゾスケール力学事象の集積機構の解明とモデル化、*界面が関与するメゾ事象間の相互作用とマクロ特性の相関記述法の開拓、*材料内部の各所で統計的ばらつきをもって生じるこれらのメゾスケール力学事象の記述へのモンテカルロシミュレーションの応用と実験結果の再現など、数多くの成果をあげることができた。
発現情報に基づくがん個性診断法の開発

遺伝子発現、ゲノムコピー数、DNAメチル化情報を統合的に解析することによりがんを層別化することが可能であり、遺伝子変異解析もあわせて個別化医療を実践するために必要な診断の上でも重要である。1)癌における発現プロファイル異常の体系的解明癌細胞の発現プロファイル解析およびゲノム変異の解析脳腫瘍、子宮体癌、前立腺癌、膵癌について臨床検体およびそれぞれの腫瘍に由来する腫瘍細胞株の発現プロファイル解析を進めた。ゲノムコピー数解析では、肝細胞癌の分化度の低下につれて染色体変異が増加し、コピー数が2本以上でもLOH(ヘテロ接合体の消失)を示すUniparental disomyも頻繁に認められた。オリゴデンドログリオーマでは従来認められている1p及び19qのLOHが確認された一方、1p/19qLOHがない症例では他の染色体異常が高頻度に認められた。発現情報データベースの構築従来進めてきた正常組織、初代培養細胞、がん細胞株における発現プロファイルデータをさらに拡充し、U133Aに加えてBアレイデータのweb上での公開を行った。データベースから抽出された組織特異的発現遺伝子を用いることによって腫瘍の細胞系譜あるいは組織由来についての推定に成功した。2)「がん個性」診断アルゴリズムの開発統合ゲノム情報による新規診断法の開発発現プロファイルデータの新たな分類アルゴリズムとして、特徴抽出の手法であるNon-negative Matrix Factorization(NMF、非負行列因子分解)を応用した。肺扁平上皮癌48例のNMF解析により扁平上皮癌は2つの予後の異なる亜型に分類された。前述の染色体変異解析のためにゲノタイピングアレイを用いたアレル別にコピー数を同定するアルゴリズムGIM(Genome Imbalance Map)を開発した。染色体コピー数と遺伝子発現量には正の相関が認められ、発現プロファイルの解釈にはコピー数を考慮することの必要性が示された。胃癌の発現プロファイルデータのメタ解析を行い、腸上皮の分化に関連するモジュールの発現の強さにより、胃癌を大別できた。また、胃癌の予後との関連が知られているPLA2G2Aと、腸上皮の形成に関与する受容体型チロシンキナーゼであるEPHB2の発現に密接な関連が認められた。3)新規バイオマーカーによる診断法の開発への展開癌細胞に高発現する膜および分泌タンパク質に対するモノクロナル抗体を作成し、癌細胞培養上清中への分泌の有無についての確認を進めた。1.癌における発現プロファイル異常の体系的解明癌細胞の発現プロファイル解析化学療法剤の選択および施行の是非を決定すべく、大腸癌、卵巣癌について補助化学療法施行症例の発現プロファイルの検討に着手した。スプライシング変異及び染色体転座の検出全エクソンアレイによる染色体転座の検出を行うべくデータ解析手法の開発を進め、胃癌、肺癌において新規融合遺伝子を同定した。ゲノムおよびエピゲノム変異の解析アレル別コピー数解析では、肝細胞癌、グリオーマ、肺癌等で染色体ホモ欠失領域が検出された。悪性グリオーマ28例中3例に認められたホモ欠失領域に存在する遺伝子を発現誘導することにより培養細胞、移植腫瘍の増殖抑制が認められた。MeDIP-chip法を用いて大腸癌及び肝細胞癌細胞において異常メチル化を受けている遺伝子の探索を行い、質量分析装置を用いて臨床検体でのメチル化プロファイルの検討を進めた。2.「がん個性」診断アルゴリズムの開発統合ゲノム情報による新規診断法の開発乳癌および卵巣癌細胞株を化学療法剤にて処理してGI50あるいはIC50値と相関する遺伝子セットの抽出を進めた。それらをメタジーンとして用いることにより臨床症例の治療応答性の予測に利用の可否を検討中である。3.新規バイオマーカーによる診断法の開発への展開癌細胞に高発現する膜および分泌タンパク質の同定を進めた。肝細胞癌において高発現するROBO1蛋白が2段階切断を受け、C端断片が核内へ移行することを見いだした。また、肝細胞癌で高発現する遺伝子Notumはβ-catenin標的遺伝子であることを見いだした。腎細胞癌189例中139例(73.5%)にTLR3の高発現を認めた。リガンド刺激によって腎癌細胞株におけるインターフェロン産生およびアポトーシスが誘導され、TLR3依存的に相乗的な増殖抑制効果が発揮されることが判明した1癌における発現プロファイル異常の体系的解明前転移状態の肺で化学走化因子S100A8およびS100A9に加えて、液性因子serum amyloid A(SAA)3の発現が亢進することを示した。SAA3はTLR4(Toll like receptor4)に認識され、NFkBを介した免疫応答シグナルを活性化する結果、転移が促進された。癌細胞を皮下移植した担癌マウスに抗SAA3抗体を投与すると、この一連のシグナル経路(S100A8-SAA3-TLR4)が遮断され、転移が抑制されることを確認した。本来は感染防御を担う自然免疫系により形成された炎症様の環境が癌細胞の遊走を促進していることを示唆する。2「がん個性」診断アルゴリズムの開発早期肝細胞癌と進行肝癌を用いてSNP解析アレイを用いた包括的アレル別コピー数解析を行い、肝発癌の早期に変異を生じる染色体領域を同定し、進行と共に染色体変異も蓄積することを示した。

アレル別コピー数解析は正常細胞の混入が避けられない臨床検体においてもホモ欠失領域の同定に有効であり、8p23.2領域のCSMD1遺伝子にホモ欠失例を含めて高頻度にアレルの欠失が認められた。同遺伝子は染色体欠失に加えてプロモーター領域のメチル化による遺伝子発現低下も生じており、肝細胞癌の進展に寄与している可能性が示された。3新規バイオマーカーによる診断法の開発への展開肝細胞癌において発現の亢進する新規遺伝子NOTUMを同定した。ウェスタン及び免疫組織化学によるタンパク質発現解析では3割の肝癌症例で発現亢進が認められた。これらの症例はWnt/β-cateninシグナルの亢進が認められ、クロマチン免疫沈降により、NOTUM遺伝子がβ-catenin/TCF複合体によって直接に発現制御を受ける古典的Wntシグナルの下流遺伝子であることを示した。1癌における発現プロファイル異常の体系的解明染色体異常、DNAメチル化、遺伝子変異はそれぞれ発現プロファイルに反映されると考えられ、肝細胞癌100症例についてそれぞれSNPアレイ、Infiniumアレイ、エクソンシーケンシングによる解析を進めた。配列解析を行った25例中6例にβ-catenin遺伝子変異が認められた。2「がん個性」診断アルゴリズムの開発MeDIP-chip法にて大腸癌細胞株HCT116およびSW480と正常大腸を比較し、プロモーター領域が異常メチル化された遺伝子として新規メチル化マーカーを44個選出し、従来のマーカー16個と合わせた60領域のメチル化状態を質量分析法で定量解析したところ、大腸癌149症例は3つのエピジェノタイプに分類された。高メチル化群とBRAF遺伝子変異、中間メチル化群とKRAS遺伝子変異に強い相関が認められ、低メチル化群と合わせ、これらは大腸癌発生の異なる分子機構を示唆していると考えられた。KRAS変異(+)の中間メチル化群症例は有意に予後が不良であり、今回のエピジェノタイピングは臨床的にも重要と思われ、決定木によるタイプ判定法を開発した。3新規バイオマーカーによる診断法の開発への展開子宮体癌組織から抽出したゲノムDNAを用いてSNP解析アレイを用いた包括的アレル別コピー数解析およびマイクロサテライト不安定性(MSI)の解析を併せて実施し、予後との関連を検討した。アレル別コピー数解析は正常細胞の混入が避けられない臨床検体においてもPTEN遺伝子をはじめとするホモ欠失領域の同定および、コピー数変化を伴わないuniparental disomy(UPD)領域の同定に有効であった。コピー数変化の乏しい症例の半数はMSI陽性である一方、染色体不安定性陽性群は予後が不良であり、バイオマーカーとして有用であると思われた。
新規胃潰瘍病態モデルとしての幽門洞潰瘍の薬理学的特性と薬効評価への応用の研究

1.ラットの胃幽門洞潰瘍病態モデルの確立:研究企画の段階で既に一部成功していた幽門洞潰瘍の発生条件を更に吟味し、簡便で確実な方法を確立した。即ち、旧法では3種の薬物の併用で潰瘍を作成したが、今回は制限摂食と塩酸の経口投与で、幽門洞全体に及ぶ顕著な病態を発生させることに成功した。この潰瘍の発生には酸素ラジカルや胃粘膜の血流低下が関与すること、及び内因性胃酸分泌が関与することを示した。2.胃潰瘍の発生におけるHelicobacter pyloriの関与:ピロリ菌の特徴であるウレアーゼ及びその作用で発生するアンモニアに着目した研究を行った。微量のアンモニア摂取は幽門洞潰瘍の治癒を遅延させた。ピロリ菌の増殖に対して、各種の市販潰瘍治療薬は顕著な制菌作用を示した。特に胃内に近いpH領域で作用が強く、スクラルファートが特に強力で、ウレ-ゼに対し気質競合型の阻害を示した。3.カプサイシン感受性神経と粘膜防御系:カプサイシン感受性神経を破壊したラットでは幽門洞潰瘍が顕著に悪化することを見出した。この現象には、胃粘膜血流の低下、胃酸分泌の亢進関与することを証明した。4.非コリン・非アドレナリン作動性(NANC)神経と胃機能:迷走神経刺激によるマウス胃の平滑筋弛緩はNANC神経によることを証明した。またNANC神経の伝達物質である一酸化窒素が幽門洞潰瘍の発生と悪化、及び胃酸分泌の中枢性調節への関与を立証した。5.胃エンテロクロマフィン細胞の機能的役割:マウス摘出胃の胃酸分泌において、迷走神経刺激の伝達に標記の細胞が決定的に重要な役割を果たしており、この機能に内因性一酸化窒素(NO)が強く関与することを見出した。さらに中枢性の胃液分泌においてもNOの関与が強い神経系が存在することを示した。胃幽門洞潰瘍の成因は、自律神経障害、組織微小循環障害、胃粘膜防御機構の減弱、胃酸分泌亢進などの要因に加え、最近ではHelicobacter pylori感染も重要な関与があることが指摘されている。本年度の研究ではこれらの要因について広範にわたり検討し、どの要因がどの程度に幽門洞潰瘍の形成に関与するのかを明かにしようとした。1)幽門洞潰瘍の病態モデルについて:カプサイシン除神経、0.2N塩酸、2-deoxy-D-glucose(2DG)の組み合わせが高頻度に胃幽門洞部に胃潰瘍を発生させた。カプサイシン除神経は胃粘膜の血流を減少させ、胃酸分泌を亢進させることが判明した。一方このモデルにおいて、内因性NOの合成阻害は幽門洞潰瘍の発生を予防したので、NO自身は悪化的に影響していたものと推定された。2)Helicobacter pylori(HP)と胃潰瘍の関係について:HPはウレアーゼを細胞膜にもち、アンモニアを発生させるので、酸性環境下でも生存できる。とりわけ、幽門洞は好繁殖部位である。発生したアンモニアは胃粘膜を障害する。そこで、種々の化合物のウレアーゼ活性阻害作用を検討したが、その結果、抗潰瘍作用をもつある種のカルモジュリン阻害薬が比較的強い阻害活性を示した。また、この薬物は幽門洞潰瘍モデルに対しても抑制を示した。3)幽門洞潰瘍と神経系との関連:幽門洞潰瘍モデルの発生には2DGの関与を必要としているので、迷走神経活性に及ぼす中枢神経機構を検討した。

迷走神経活性を高める中枢神経伝達として、既にグルタミン酸関連物質(カイニン酸、NMDA)、GABA関連物質(ムシモール、バクロフェン)TRH、CCKを見い出しているが、本検討ではその神経回路の一部にはnitrergicおよびserotonergicの関与があることを解明した。胃潰瘍はヒトでは幽門前庭部が好発部位であるが、実験動物ではこの部位に潰瘍を発生させることは極めて困難とされてきた。本研究では幽門洞潰瘍病態モデルの確立、応用を目的とするものである。1.幽門洞潰瘍モデルの基礎条件の検討:従来の予備研究の成果から、複雑な要因の組み合わせで幽門洞潰瘍を発生させてきたが、今回、再摂食と0.6N塩酸の経口投与の組み合わせにより高率に顕著な幽門洞潰瘍を発生させることに成功した。さらに、中枢性に迷走神経を興奮させる2-deoxy-D-glucose、または、カプサイシンによる求心性一次知覚神経の除神経の前処理により幽門洞の発生率が高まり、潰瘍の程度が顕著に増悪することを見い出した。このことは幽門洞潰瘍の発症に中枢神経系の強い関与していること、求心性一次知覚神経が幽門洞部位の粘膜保護機構に重要な役割を果たしていることを示唆するものである。さらに、壊死性物質の投与直後には粘膜にさしたる変化がないにも拘わらず、4時間後には顕著な病変が観察されている点は特に潰瘍の発症過程について重要な意義を提供する知見である。2.ラット虚血再灌流胃粘膜障害の発生機序:潰瘍の発生メカニズムとしてフリーラジカルの関与を検討する目的で、麻酔ラットの胃の虚血再灌流時に発生する胃粘膜病変と生体内抗酸化物質であるビリルビンとの関係を検索した。ビリルビンは用量依存的に胃粘膜損傷を抑制する効果を示した。このことから、胃酸の侵襲、過酸化物の形成、血流障害が胃粘膜障害に重要であることを示した。3.胃液分泌調節機序に関する研究:幽門洞潰瘍発症との関連で中枢性及び末梢性の胃酸分泌機序について研究した。特に、GABA系、グルタメート系、および粘膜内ヒスタミン貯蔵系の役割についても新知見を得ている。1.ラットの胃幽門洞潰瘍病態モデルの確立:研究企画の段階で既に一部成功していた幽門洞潰瘍の発生条件を更に吟味し、簡便で確実な方法を確立した。即ち、旧法では3種の薬物の併用で潰瘍を作成したが、今回は制限摂食と塩酸の経口投与で、幽門洞全体に及ぶ顕著な病態を発生させることに成功した。この潰瘍の発生には酸素ラジカルや胃粘膜の血流低下が関与すること、及び内因性胃酸分泌が関与することを示した。2.胃潰瘍の発生におけるHelicobacter pyloriの関与:ピロリ菌の特徴であるウレアーゼ及びその作用で発生するアンモニアに着目した研究を行った。微量のアンモニア摂取は幽門洞潰瘍の治癒を遅延させた。ピロリ菌の増殖に対して、各種の市販潰瘍治療薬は顕著な制菌作用を示した。特に胃内に近いph領域で作用が強く、スクラルファートが特に強力で、ウレアーゼに対し基質競合型の阻害を示した。3.カプサイシン感受性神経と粘膜防御系:カプサイシン感受性神経を破壊したラットでは幽門洞潰瘍が顕著に悪化することを見出した。この現象には、胃粘膜血流の低下、胃酸分泌の亢進関与することを証明した。4.非コリン・非アドレナリン作動制(NANC)神経と胃機能:迷走神経刺激によるマウス胃の平滑筋弛緩はNANC神経によることを証明した。またNANC神経の伝達物質である一酸化窒素が幽門洞潰瘍の発生と悪化、及び胃酸分泌の中枢性調節への関与を立証した。5.胃エンテロクロマフィン細胞の機能的役割:マウス摘出
運動疲労時における中枢制御機構の統合的解明

本研究の目的は、運動疲労時の中枢神経系における運動制御機構を統合的に解明することであり、疲労・抑制系システム・促進システムの観点から脳機能イメージング手法を駆使して系統的に実験を行った。運動疲労負荷をかけた時の脳活動を、脳磁図を用いて統合的に探索することにより、抑制システム(背側前頭前野)、促進システム(背側前頭前野)、および疲労感(後帯状回)などの、運動疲労と関係のある神経基盤を同定した。一方では、運動疲労の古典的条件付けが可能であることも脳磁図を用いて明らかにし、急性運動疲労から慢性疲労に至る神経機構の解明(後帯状回)にも迫ることができた。本研究の目的は、運動疲労時の中枢神経系における運動制御機構を統合的に解明することである。平成2022年度基盤研究(C)「運動疲労時における中枢制御機構の解明」において脳における抑制系システムの存在を証明してきたが、本研究ではさらに進めて脳機能イメージング手法を駆使して系統的に実験を行い、運動疲労時の中枢神経系における動作制御機構を統合的に解明する。本年度は、健常被験者を対象として、運動による疲労困憊状態を、古典的に条件付けさせる実験を行い、運動疲労時の運動野に対する抑制系システムの神経基盤を明らかにした。抑制系の脳活動を引き起こす無条件刺激として右手によるハンドグリップの最大把握を、条件付け刺激としてメトロノーム音を使用した。条件付け前(初日)後(2日目)における、メトロノーム音によって導かれる右手の最大把握のイメージの間の脳活動を、MEGを用いて評価した。2日目の疲労感および交感神経活動は1日目のそれらと比較して高く、条件付けが成功したことを示唆している。また、等価双極子による評価では、後帯状回(PCC)において、条件付け後およそ460 msの潜時で、すべての参加者で活動が観察されたものの、1日目では1人の参加者しか観察されず、統計学的に有意な差を認めた。加えて、周波数解析を用いた検討では、背側前頭前野(DLPFC)が抑制条件で有意に活動し、その程度は主観的疲労感や交感神経系の活動低下と相関を認めた。以上より、抑制系システムは古典的に条件付けさせることが可能であり、PCCおよびDLPFCが抑制系システムの神経基盤として中心的な役割を有していることを示している。本研究の成果は運動疲労時の中枢神経系における動作制御機構解明にとって重要な知見であると同時に、急性疲労から慢性疲労に至るメカニズムの解明、さらには、慢性疲労対処方策開発の糸口になる意義深いものであると考えられる。平成2022年度基盤研究(C)「運動疲労時における中枢制御機構の解明」において脳における抑制系システムの存在を証明してきたが、本研究ではさらに進めて、疲労・抑制系システム・意欲・ストレスの観点から脳機能イメージング手法を駆使して系統的に実験を行い、運動疲労時の中枢神経系における動作制御機構を統合的に解明する。本年度は、健常被験者を対象として、運動による疲労困憊状態を古典的に条件付けさせた状態で惹起し、運動疲労時の運動野に対する促進システムの神経基盤を明らかにした。12人の右利きのボランティアを対象とした脳磁図(MEG)研究を実施した。身体的疲労の脳活動を引き起こす無条件刺激として右手によるハンドグリップの最大把握を、条件付け刺激としてメトロノーム音を使用した。条件付け後における、10分の間メトロノーム音によって導かれる右手の最大把握のイメージの、金銭的報酬の有無による脳活動の違いを、MEGを用いて評価した。意欲有り条件では、無し条件に比し、感覚運動野や背側前頭前野の脳活動が高く、さらに、感覚運動野の活動は背側前頭前野のそれと正の相関を認めた。このことは、背側前頭前野が、意欲により、感覚運動野の活動を賦活したこと、すなはち、促進システムにおいて中心的な役割を有していることを示唆している。昨年度の研究で、背側前頭前野は抑制システムにおいて中心的な役割を有していることを示しており、本年度の研究成果と合せて、背側前頭前野のパフォーマンス制御の主要な脳部位であることを明らかにした。本研究の成果は、運動疲労時の中枢神経系における動作制御機構解明にとって重要な知見であると同時に、慢性疲労病態解明の糸口になる意義深いものであると考えられる。平成2022年度基盤研究(C)「運動疲労時における中枢制御機構の解明」において脳における抑制系システムの存在を証明してきたが、本研究ではさらに進めて脳機能イメージング手法(脳磁図)を駆使して系統的に実験を行い、運動疲労時の中枢神経系における動作制御機構を統合的に解明する。

昨年度、一昨年度は、それぞれ、抑制システム、促進システムの神経基盤を明らかにしてきた。本年度は、健常被験者を対象として、ストレス負荷課題遂行前後に身体的労作を想起させる実験を行い、身体的疲労時における、ストレスの中枢神経系動作制御機構に対する影響を明らかにした。加えて、身体的疲労負荷課題前後に精神的労作を想起させる実験を行い、精神的疲労時における身体的疲労の中枢神経系動作制御機構に対する影響を明らかにした。周波数解析を用いて、ストレス負荷課題遂行前後の身体的労作時における脳活動を評価したところ、前帯状回において、α周波数帯域(8-13 Hz)事象関連脱同期が認められた。一方では、身体的負荷課題遂行前後の精神的労作想起時における脳活動を評価したところ、左尾状核において、α周波数帯域事象関連脱同期が認められた。本研究の成果は、身体的疲労および精神的疲労の、中枢神経系における動作制御機構解明にとって重要な知見であると同時に、急性疲労から慢性疲労に至るメカニズムの解明、さらには、慢性疲労対処方策開発の糸口になる意義深いものであると考えられる。26年度が最終年度であるため、記入しない。総合領域26年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は、健常被験者を対象として、運動による疲労困憊状態を、古典的に条件付けさせる実験を行い、運動疲労時の運動野に対する抑制系システムの神経基盤を、MEGを用いて明らかにした点で、おおむね順調に進展していると判断できる。本年度は、健常被験者を対象として、運動による疲労困憊状態を古典的に条件付けさせた状態で意欲を賦活させ、運動疲労時の運動野に対する促進システムの神経基盤をMEGを用いて明らかにした点で、おおむね順調に進展していると判断できる。平成24年度は、健常被験者を対象として、意欲操作課題遂行後に身体的労作を想起させる実験を行い、運動疲労時の意欲の神経基盤を明らかにする。また、平成25年度は、健常被験者を対象として、ストレス・精神的疲労負荷課題遂行後に身体的労作を想起させる実験を行い、運動疲労時におけるストレス・精神的疲労の中枢神経系動作制御機構に対する影響を明らかにする。平成23年度は、健常被験者を対象として、古典的条件付け手法を用いて身体的労作を想起させる実験を行い、運動疲労時の抑制の神経基盤を明らかにし、平成24年度は、健常被験者を対象として、意欲操作をした状態で身体的労作を想起させる実験を行い、運動疲労時の意欲の神経基盤を明らかにした。平成25年度は、これらの知見を基盤として、健常被験者を対象として、ストレス・精神的疲労負荷課題遂行後に身体的労作を想起させる実験を行い、運動疲労時におけるストレスストレス・精神的疲労の中枢神経系動作制御機構に対する影響を明らかにする。
脳内移行性をターゲットにしたペントサンポリ硫酸の改変によるプリオン病の治療薬開発

プリオン病治療薬の即戦力的な治療薬開発を目指した。これまでで最も試験管内で強力な作用を有し、動物実験でも効果が証明された薬剤の中から、既存薬として疾患に使用されている薬剤であるペントサンポリ硫酸(PPS)を用いて新たな脳内送達性の高い治療薬開発を企図し、PPSの低分子化を試みた。低分子化には酸加酸化分解法、ゲルクロマトグラフィー法、限外濾過膜法による方法を検討した。アッセイは異常型プリオン持続感染系N2a細胞株を用い、ウエスタンブロット法で異常プリオン蛋白量を半定量した。脳移行性はin vitroBBBモデル系を使用して仮想血管壁を透過し下層に移行した分画を前述の持続感染系細胞にて判定した。得られた低分子PPSで異常型プリオン感染マウスに浸透圧ポンプを埋め込んだ脳内、腹腔内持続投与系を用いた治療実験を行った。結果:1)低分子化は何れの方法でも可能で,PPS分子量は4,700Kdであるが推定分子量比で50-60%の低分子PPSが限界であった。2)得られた低分子PPS分画は1μg/mlの濃度で異常プリオン発現抑制効果を発揮した。3)異常プリオン感染マウスによる治療実験系では腹腔内持続投与群、脳室内持続投与群でPPS投与群、低分子PPS投与群、対照群を各々N=6として行った。何れもPPS1.12mg/mlの濃度で調整し、効果判定はマウスの死亡で判定した。対照群123.4±7.4日であったがPPS脳内投与群(PPS138.7±5.9日)低分子PPS(130.0±4.7日)で有意に延長。しかし、腹腔内投与ではPPS(125.8±7.7日)低分子PPS(125.0±5.9日)と有意な延長を認めなかった。低分子PPSはin vitro系では効果を発揮するものの、感染動物実験系ではこれまでに治療効果は確認できていないことから、より低分子の分画の分取が必要と思われた。方法酸加水分解法を用いて,PPSの低分子化を検討した.ペントサンポリ硫酸カルシウム(PPS-Ca)0.5gを0.2N HCl 50mLに溶解し,還流しながら100°Cで30分間,酸加水分解を行った.反応後は氷冷しながら1N NaOHで中和し,エバポレータで溶媒を留去後,蒸留水10mLに再溶解して,Bio-Gel P-4カラムにapplyした.カラムは0.1M NaCl(flow rate=0.5mL/min)で溶出し,溶出液は4mLずつ試験管110本に分取した.溶出液の各フラクションをTLCで確認し,ADの4画分に分画した.各分画を濃縮し,エタノール沈殿を2回行い,生じた沈殿物を減圧下で乾燥した.ADの画分のうちDは極微量だったため,ACの3画分について,HPLCによる分子量推定及び硫酸基の測定を行った.HPLCによる分子量推定分子サイズにより試料成分を分離するゲル

濾過クロマトグラフィー(GPC)を用いて,PPS-Ca及びPPS-Ca酸加水分解物画分を測定し,分子量解析ソフトウェア(Waters Millennium32-J)を用いて分子量を推定した.分子量の異なる9種類のプルラン(Shodex STANDARD Pullulan)を用いて校正曲線を作製した.硫酸基の測定硫酸基の測定には操作が簡便で,再現性に優れていることから,BaCl2-ゼラチン試薬を用いるDodgson-Priceの比濁法を使用した.測定波長を500nmとし,K2SO4により検量線を作成した.結果・考察3種のPPS-Ca酸加水分解物画分はGPCカラムを用いたHPLCで,それぞれ単一のピークを示した.今回のHPLC条件で,プルランを標準物質として得られた重量平均分子量はA画分がPPS-Caの約30%,B画分,C画分PPS-Caの15%以下に減少しており,酸加水分解物は低分子化されていることが明らかになった(Table 1).また,硫酸基量の測定結果より,酸加水分解物は硫酸基を保持していることが明らかになった以上の結果,PPS-Caの酸加水分解により,PPS-Caを硫酸基を保持したまま低分子化することが可能であることが示された.プリオン病治療薬の即戦力的な治療薬開発を目指した。その方策としてこれまでで最も試験管内で強力な作用を有し、動物実験でも効果が証明された薬剤の中から、既存薬として疾患に使用されている薬剤であるペントサンポリ硫酸(PPS)を用いて新たな治療薬開発を企図した。本剤はヘパリン類似薬であり、ヘパリンが低分子化すると脳内送達性が飛躍的に向上することから、PPSの低分子化を試みた。低分子化には酸加酸化分解法、ゲルクロマトグラフィー法による分画、更に、限外濾過濾過法による方法を検討した。アッセイは異常型プリオン持続感染系N2a細胞株に薬剤を振りかけ、ウエスタンブロット法でプロテイナーゼ異常プリオン量を半定量した。脳移行性は血管内皮細胞、アストログリア細胞の共培養系を用いたin vitroBBBモデル系を使用して仮想血管壁を透過し下層に移行した分画を前述の持続感染系細胞にて判定した。得られた一部の低分子ペントサンで異常型プリオン感染マウスに浸透圧ポンプを埋め込んだ脳内、腹腔内持続投与系を用いた感染マウスでの治療実験を行った。結果:1)低分子化は何れの方法でも可能であったが分子量としてはORIGINAL COMPAUNDは4,700Kdであるが推定分子量比で50-60%の低分子PPSが限界であった。2)より科学的修飾を加えない条件下で低分子分画を得る目的で限外膜濾過法によって低分子分画を分取した。3)得られた低分子PPS分画は1μg/mlの濃度で異常プリオン発現抑制効果を発揮した。4)異常プリオン感染マウスによる治療実験系では末梢(腹腔内)持続投与群、脳室内持続投与群でPPS Original compound投与群、低分子PPS投与群、対照群としてブドウ糖投与群を各々N=6として行った。何れも1.12mg/mlの濃度で調整した。効果判定はマウスの死亡までの期間で判定した。対照群123.4±7.4日であったがPPS脳内投与群(PPS138.7±5.9日)低分子PPS(130.0±4.7日)で有意に延長した。しかし、腹腔内投与ではPPS(125.8±7.7日)低分子PPS(125.0±5.9日)と有意な延長を認めなかった。以上より、低分子PPSはin vitro系では効果を発揮するものの、感染動物実験系ではこれまでに治療効果は確認できていないことから、今後更に低分子の分画の分取が必要と思われた。
新規ハイブリッド担体を用いた口腔粘膜由来幹細胞による歯髄と象牙質複合体の再生

ラットの口腔粘膜細胞をDexamethasoneとβ-Glycerophosphateを添加、培養した結果、石灰化物が沈着した。骨髄細胞に比べて微量であったが、口腔粘膜細胞が硬組織形成性の細胞に脱分化した可能性が示唆された。口腔粘膜細胞の増殖と硬組織形成性細胞への再分化を誘導する因子のスクリーニングを行い、シアノコバラミンに効果がある結果が得られた。口腔粘膜細胞を播種したアルギン酸スポンジを円筒状の多孔質ハイドロキシアパタイト担体に挿入してラット背部に皮下埋入した。この二相性担体に極めて微量のオステオカルシンが検出され、骨の形成が示唆された。粘膜下結合組織細胞が分化した可能性も考えられる。骨髄細胞および口腔粘膜細胞の採取と培養のため、Fischer 344ラット大腿骨から骨髄細胞を採取し、また、その口腔粘膜から粘膜片(3×3 mm)を摘出、タンパク分解酵素で細胞を遊離し、それぞれを培養した。骨髄細胞に含まれる幹細胞をDexamethasoneとβ-Glycerophosphateなどの分化促進因子を添加・培養してin vitroで容易に石灰化物が培養ウェル底に沈着し、骨髄細胞中の幹細胞が骨芽細胞あるいは軟骨芽細胞に分化して硬組織(nodule)を形成したことは明らかであった。Fischer 344ラット口腔粘膜から粘膜片(3×3 mm)を摘出して、タンパク分解酵素で細胞を遊離し、これを8代にわたって継代培養した結果、細胞の増殖は顕著であったが骨形成性細胞への分化促進因子であるDexamethasoneとβ-Glycerophosphateなどを添加・培養して硬組織(nodule)の形成が見られなかった。そのため、TGF-βを皮下注射したFischer 344ラットから口腔粘膜細胞を採取し、Dexamethasoneとβ-Glycerophosphate等の分化因子を添加して7代継代したところ、わずかにnoduleの形成が認められた。また、新規ハイブリッド担体は、ポリ乳酸、デキストラン、そして、アルギン酸の各ゲルからスポンジを作製し、架橋して担体としての使用に耐える性状になったことを確認した。口腔粘膜由来細胞から幹細胞に脱分化させ、骨あるいは象牙質再生に働く芽細胞に再分化させる細胞が、骨あるいは象牙質の再生に必要な量を得るに達していないことは、実験の遂行がやや遅延していることになる。口腔粘膜由来細胞から幹細胞に脱分化させることはこの研究計画における根幹であり、口腔粘膜由来細胞の幹細胞への単なる脱分化ではなく、相当数の細胞の脱分化が求められるものである。口腔粘膜由来細胞が幹細胞に脱分化し、骨あるいは象牙質再生に働く芽細胞に再分化する過程で分化促進因子の選択等の誤りであったためか、多くの芽細胞を得ることが出来なかった。この過程が進まなかったことは予想外であった。TGF-βをラット皮下に投与して口腔粘膜細胞を採取する方法は、多くの幹細胞を粘膜細胞から再分化させるために有効であることが判っている。この手法を用いて多数の幹細胞そして芽細胞への分化を進める必要がある。なお、ポリ乳酸、デキストラン、そして、アルギン酸の各ゲルからスポンジを作製して担体の一部にする準備は順調に進んでいる。熱架橋あるいは化学架橋で担体として適切な性状を備えるように、さらに検討を進めたい。ラット口腔粘膜細胞の採取と培養・増殖の手法は確立したが、幹細胞の存在の確認が実現できていない。しかし、硬組織形成を誘導するための実験として、骨髄細胞を対照に用いて骨形成実験をin vitroで行って、培養器に石灰化物の沈着をわずかに認めることができた。そこで、口腔粘膜に由来する硬組織形成性の幹細胞への分化を促進させるために、口腔粘膜細胞の分裂・増殖に働く因子のスクリーニングを行った。そして、シアノコバラミン、N-アセチル-L-システイン、トレオニン、そして、トランスフェリンを幹細胞への分化と増殖の促進を図る因子の候補として選択した。これらの化学物質が口腔粘膜細胞の増殖を促し、さらに、幹細胞から硬組織形成性細胞への脱分化の誘導に及ぼす効果を調べるために、これらの化学物質を個々に口腔粘膜細胞の培養液中に添加し、培養を行った。その結果、シアノコバラミンおよびN-アセチル-L-システインが口腔粘膜細胞の増殖の促進と、硬組織形成性細胞への脱分化に有効に働く可能性を示唆する結果が得られた。また、中空を有する円筒状の形態の多孔質ハイドロキシアパタイト担体にアルギン酸スポンジを挿入してハイブリッド担体とした。この担体の中空部アルギン酸スポンジに増殖させた口腔粘膜細胞を播種し、ラット皮下に埋入して硬組織形成に関わるvivoの実験を行い、オステオカルシン量で骨形成を検討した。ポジティブコントロールとしてのアルギン酸スポンジに骨髄細胞を播種したハイブリッド担体とネガティブコントロールとしての細胞を播種しないハイブリッド担体との結果を比較して、口腔粘膜細胞を播種したハイブリッド担体において、極めて微量ではあったが、有意にオステオカルシンが検出された。採取したラット口腔粘膜細胞から幹細胞を得る手段が確立できなかった。当初に考えたように、口腔粘膜細胞をデキサメタゾンおよびβ-グリセロフォスフェイトの存在下で培養するだけで硬組織形成細胞への分化が得られることは無かった。また、in vitroで、硬組織形成性の幹細胞への脱分化は極めて稀に起こる程度と推察される結果が得られている。

現在までvitroでの実験を続けて、口腔粘膜細胞から幹細胞と骨形成性細胞への脱分化に必要な因子のスクリーニングに長い時間を要している。歯の再生での大きな課題のひとつはセルソースである。骨髄幹細胞を採取して骨の再生が可能で、皮膚の再生も臨床応用に至っている医科に対して、容易に骨髄細胞を採取できない歯科においてはセルソースを歯髄、口腔粘膜あるいは血中に求めるほかはないと考える。そこで、これらの細胞が生体内の生理活性物質によって硬組織形成性の細胞に脱分化する可能性を探ろうとして口腔粘膜細胞での硬組織誘導を試みた。ラット口腔粘膜細胞の採取と培養・増殖の手法を確立した。そして、骨髄細胞を対照としてin vitroの骨形成実験で、6-ウェル培養プレートでデキサメタゾンを添加した口腔粘膜細胞の培養した結果、骨髄細胞に比較すると極めて微量であったが石灰化物の沈着を認めた。そこで、in vitroで、口腔粘膜由来粘膜細胞が速やかに増殖して硬組織形成性細胞に再分化するために有効な因子を捜すためのスクリーニングを行った。シアノコバラミン、N-アセチル-L-システイン、トレオニンそしてトランスフェリンを選択して個々に口腔粘膜細胞の培養液中に添加し、培養した結果、少量の石灰化物が沈着したことから、シアノコバラミンとN-アセチル-L-システインが口腔粘膜細胞の増殖促進と硬組織形成性細胞への脱分化に有効である可能性が示唆された。In vivoの実験として、円筒状の多孔質ハイドロキシアパタイト担体にアルギン酸スポンジを挿入してハイブリッド担体とし、そのアルギン酸スポンジに口腔粘膜細胞を播種してラット皮下に埋入した。担体内のオステオカルシンを定量することによって皮下埋入した担体内での骨形成を推定した。担体内には極めて微量ではあるがオステオカルシンが検出され、口腔粘膜由来の細胞が骨形成に関わったことが推察された。しかし、外胚葉系である口腔粘膜細胞よりも、混じていた粘膜下結合組織細胞が分化した結果である可能性も考えられる。ラットの口腔粘膜細胞をDexamethasoneとβ-Glycerophosphateを添加、培養した結果、石灰化物が沈着した。骨髄細胞に比べて微量であったが、口腔粘膜細胞が硬組織形成性の細胞に脱分化した可能性が示唆された。口腔粘膜細胞の増殖と硬組織形成性細胞への再分化を誘導する因子のスクリーニングを行い、シアノコバラミンに効果がある結果が得られた。口腔粘膜細胞を播種したアルギン酸スポンジを円筒状の多孔質ハイドロキシアパタイト担体に挿入してラット背部に皮下埋入した。この二相性担体に極めて微量のオステオカルシンが検出され、骨の形成が示唆された。粘膜下結合組織細胞が分化した可能性も考えられる。口腔粘膜由来細胞から幹細胞に脱分化させることは、この研究計画における根幹である。単に口腔粘膜由来細胞を幹細胞に脱分化させることが目的ではない。相当数の口腔粘膜細胞から脱分化した相当数の幹細胞を得ることが大きな目的である。この目的を実現するため、TGF-βをラット皮下に投与して口腔粘膜細胞を採取する。この方法は、多くの幹細胞を粘膜細胞から脱分化させるために有効な手段であることが判っている。
なぜ女性では運動後の筋損傷が生じにくいのか－ミトコンドリアの作用に着目して－

激しい運動後に長期にわたって疲労し続けることは,周知の事実である.興味深いことに,この長期にわたる疲労は,男性よりも女性のほうが生じにくいことが報告されている.しかしながら,なぜそのような違いが生じるのかについては明らかとなっておらず,本研究はこの点を明確にすることを目的とする.本研究は,女性に対する運動処方だけでなく,疲労を軽減させるサプリメントの開発などに有益であろう.本研究の最終的な目標は,女性のほうが男性よりも運動後の筋損傷(長時間にわたる筋収縮力の低下と定義される)が生じにくい理由を明らかにすることである.この目標を達成することで,有益な波及効果が期待できる.例えば,女性アスリートに適切なトレーニングを提供できるようになるであろう.2018年度に行った研究の結果は,本研究のキーとなる結果であった.具体的な内容を以下に示す.2018年度の研究では,1)伸張性収縮後の筋収縮力の回復の程度に性差は存在するのか,2)筋収縮力の回復にエストロゲンが関与するのかを明らかにすることとした.この2点を明らかにするために,以下の実験を行った.実験1では,雌雄のマウス(16週齢)を用い,伸張性収縮後の筋収縮力の回復の程度を比較した.伸張性収縮は,腓腹筋に対し250回行った.実験2では,8週齢の雌マウスを偽手術(Sham)群,卵巣摘出手術(OVX)群,および卵巣摘出後エストロゲンを投与する(OVX + E)群に分け,手術後8週間にわたって飼育した.その後,伸張性収縮(実験1と同様のプロトコール)を負荷し,筋収縮力の回復の程度を比較した.実験1の結果,伸張性収縮負荷直後においては,筋収縮力の低下の程度に雌雄間で顕著な違いは認められなかったが,伸張性収縮負荷3日後において,雌と比較し雄では筋収縮力が著しく低下することが示された.実験2の結果,伸張性収縮3日後において,Sham群およびOVX + E群と比較し,OVX群で筋収縮力が著しく低下することが示された.注目すべきは,雄の筋収縮力の低下の程度が,卵巣摘出群の筋収縮力の低下の程度と同等であったことであった.これらの結果は,1)雄と比較し雌では,筋損傷が迅速に回復すること,2)この違いにはエストロゲンの作用が関与する可能性が高いことを示唆する.以下の理由から,「おおむねに順調に進行している」と判断を下した:1)研究計画全体の最も重要な測定が終了したこと,2)メカニズムを検討するために必要なサンプルの作製自体は終了したこと.伸張性収縮負荷3日後は,1)炎症細胞の浸潤等による筋細胞外からのダメージ,および2)細胞内タンパク質分解酵素の活性化に伴う筋細胞内のダメージが,最も顕著な時期である.これらのダメージの根本的な原因の一つが細胞内Ca2+濃度([Ca2+]i)の過度な上昇にあるといわれており,この過度な[Ca2+]iの上昇は様々な因子によって緩和される.その因子の中でも重要だと思われるものは,筋小胞体およびミトコンドリアである.今後はこの2つの細胞内小器官に着目し,これまで得られた結果のメカニズムを追究する.このメカニズムの追究に関しては,生化学的手法(ウェスタンブロッティングや酵素活性の測定法),生理学的手法(スキンドファイバーを用いた各細胞小器官の機能測定法),および形態学的手法(電子顕微鏡法など)を用いる.激しい運動後に長期にわたって疲労し続けることは,周知の事実である.興味深いことに,この長期にわたる疲労は,男性よりも女性のほうが生じにくいことが報告されている.しかしながら,なぜそのような違いが生じるのかについては明らかとなっておらず,本研究はこの点を明確にすることを目的とする.本研究は,女性に対する運動処方だけでなく,疲労を軽減させるサプリメントの開発などに有益であろう.本研究の最終的な目標は,女性のほうが男性よりも運動後の筋損傷(長時間にわたる筋収縮力の低下と定義される)が生じにくい理由を明らかにすることである.この目標を達成することで,有益な波及効果が期待できる.例えば,女性アスリートに適切なトレーニングを提供できるようになるであろう.2018年度に行った研究の結果は,本研究のキーとなる結果であった.具体的な内容を以下に示す.2018年度の研究では,1)伸張性収縮後の筋収縮力の回復の程度に性差は存在するのか,2)筋収縮力の回復にエストロゲンが関与するのかを明らかにすることとした.この2点を明らかにするために,以下の実験を行った.実験1では,雌雄のマウス(16週齢)を用い,伸張性収縮後の筋収縮力の回復の程度を比較した.伸張性収縮は,腓腹筋に対し250回行った.実験2では,8週齢の雌マウスを偽手術(Sham)群,卵巣摘出手術(OVX)群,および卵巣摘出後エストロゲンを投与する(OVX + E)群に分け,手術後8週間にわたって飼育した.その後,伸張性収縮(実験1と同様のプロトコール)を負荷し,筋収縮力の回復の程度を比較した.実験1の結果,伸張性収縮負荷直後においては,筋収縮力の低下の程度に雌雄間で顕著な違いは認められなかったが,伸張性収縮負荷3日後において,雌と比較し雄では筋収縮力が著しく低下することが示された.