hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
地震時における基礎の損傷低減に関する研究

来年度以降の研究としては、本年度の結果をもとに剛体基礎の3次元弾塑性動的解析を実施する。本年度は剛体基礎の振動実験を中心に研究を行った。実験に先立ち起振機を設置するための架台を作成し振動実験を行った。架台は大きなねじりモーメントを剛体基礎に付加するために準備した。実験対象とした基礎は円形剛体基礎で、申請書にも記述したように、外径2.0m、全高3.0m、壁厚0.3mのRC製である。実験の詳細を以下に示す。1.ねじり振動実験架台の左右に水平方向加振用起振機を設置し、2台の起振機に180度の位相を与えることにより、剛体基礎にねじり振動を加える。起振モーメントは一定とし、起振機の振動数を5Hzから20Hzまで1Hzピッチで変えた。剛体基礎の応答は6台の加速度計で計測し、パーソナル・コンピューターで収録した。2.水平振動実験1.で記述した実験において、起振機の位相を0度に設定して加振を行い、剛体基礎の水平加振実験を行った。測定振動数の範囲と起振モーメントは、ねじり振動実験の場合と同様である。3.上下振動実験上記2ケースで使用した起振機以外に、上下振動を発生する起振機を剛体基礎基盤に設置し、剛体基礎の上下振動実験を行った。4.ねじり・上下振動実験剛体基礎に上下加振とねじり加振を同時に行った。上下振動とねじり振動の相互干渉による応答をねじり単独加振と比較検討した。5.水平・上下振動実験剛体基礎に上下加振と水平加振を同時に行った。上下振動と水平振動の相互干渉による応答を水平単独加振と比較検討した。上記実験の観測結果を現在も継続して解析している。すでに解析が終了した結果からいくつかの知見が得られた。なかでも上下振動が付加されることにより、剛体基礎のねじり応答が単独加振時の数倍のオーダーで発生していることが確認された。また、FEM解析に関しては、昨年の予備解析に引き続き本年度の実験に則した形の解析を試みている。本年度の研究は、昨年に引き続き剛体基礎の振動実験を初期の段階で実施し、その後、本研究の核心である免震工をほどこした基礎損傷低減効果の実験を行った。剛体基礎の振動実験は、昨年実施した基礎とは断面形状が異なる基礎に対し加振を行い、基礎の断面形状が振動特性に及ぼす影響を比較検討した。以下に研究の概要を記述する。1)強制振動実験昨年は円形基礎(直径2.0m、深さ3.0m)を対象に実験を実施したが、本年は一辺が2.0m,深さ3.0mの矩形断面の剛体基礎を対象に加振実験を行った。結果としては、ねじり加振と上下加振を同時に作用させた場合、円形剛体基礎は矩形剛体基礎に比べ、ねじり応答に上下加振が関与する割合が著しいことが明らかとなった。2)免震工評価実験矩形剛体基礎の近傍に円形(直径0.2m)に加工した免震工を設け、基礎に作用する地震動の減少効果を評価した。免震工の施工に先立ち、免震工が無い場合の地震動による基礎の応答を計測した。地震動は、基礎中心から6mの地点に垂直な壁を掘削し、その壁にふりこの要領でコンクリートブロック(重量1.0t)を衝突させ、地盤振動を誘発させた。ブロックの引き上げ高さを変えることにより、地盤振動の大きさを変化させた。基礎の応答評価は、地震動発生地点から1.0mの位置に加速度計を設置し、観測された加速度と、基礎応答の比で評価した。免震工は1列と2列の場合について実験を行い、地盤震動遮蔽効果を評価した。結果としては、地盤振動が小さい場合、免震工を設置しない方が免震工を設置した場合に比べ基礎応答が小さい。
小売店舗・売場情報の消費者間共有と伝染購買の促進に関する研究

当該年度には,消費者間の店舗・売場情報の共有が伝染購買に与える影響を明らかにした。具体的には,ソーシャルネットワーキングサービス(以下,SNS)の会員がチェーン小売業での販売商品に関する情報を共有した結果,当該チェーン小売業への購買行動がどのように変化するのかを明らかにした。方法は,まず,当該チェーン小売業の顧客を対象に,調査機関が運営しているSNSに入会してもらう。その上で,1会員の主要チェーン小売業への利用状況,評価(態度)について聴取し,2一定期間(3週間)の会員のSNSへの発信・受信履歴を収集した後,3会員に対して1と全く同一の質問を聴取する。さらに4SNSへの発信・受信期間前後1週間を含めた当該チェーン小売業での会員の購買履歴(5週間)と,5購買履歴と同期間において当該チェーン小売業以外の店舗で会員が購買した食品・日用品の全購買レシートを収集する。2の受発信履歴と1・3の回答の変化の関係から,会員の態度に影響を与えるSNS受発信の要件(発信者の特性,テーマ,コメント内容)を,2の受発信履歴と4・5の購買の変化の関係から,会員の伝染購買に影響を与えるSNS受発信の要件を導き出した。具体的な要件としては,自分の投稿に対して「新発見」というように「適度な不一致」に関する返信を多く得られている会員は,周りの会員に伝染購買の影響を与えていること,逆に自分の投稿に対して「今度買ってみよう」「食べてみたい」という「購入意向」に関する返信を得られていることは,伝染購買には関係のないこと,などが明らかになった。ただし,基本的な分析を達成することができたが,今後は分析モデルの精緻化が課題として出てきている。当該年度の課題に対応するための調査の実施とデータの収集が順調に進み,分析モデルの精緻化という課題は残るものの,当初計画で想定していた分析の実施を達成することができた。しかしながら,データの収集に関する作業の優先度を上げたため,先行研究のレビューはやや不十分であるところがある。この点から,「やや遅れている」という自己評価とした。まず当該年度に予定していた部分で少し遅れている「先行研究のレビュー」を進める。次に,当該年度で行った分析のモデル部分の精緻化を行う。そのうえで,当該年度の分析で明らかになった知見を基に,その頑健性の確認も含めた実験を実施する。当該年度に使用予定であった調査費用が,他の助成研究で収集した調査データの併用によって計画していた金額よりも低額で済んだため,次年度使用額が生じた。次年度使用額については,次年度に実施予定の実験費として使用する予定である。
3次元モーメントスペクトルによる地震動の破壊性能に関する研究

本研究は3次元モーメントスペクトルという新しい概念で地震動の破壊性能を調べることを主たる目的としたものである。この目的に沿い,以下の研究を実施した。1.阪神・淡路大震災の調査に基づき,構造物の重心と剛心が異なることに伴い発生する運動モーメントが地震の破壊性能を決めるパラメータでないのかという着想を得た。これを明らかにするため,3次元モーメントスペクトルの概念を確立するとともに,その理論的誘導を行った。また,理論誘導に基づき,3次元地震記録からモーメントスペクトルを求めるプログラミングをすすめた。このプログラムは阪神・淡路大震災の強震記録を始め,近年の被害地震で得られた強震記録に適用され,阪神・淡路大震災の地震動の破壊性能がモーメントスペクトルという観点から相対的に評価された。その結果,阪神・淡路大震災の地震動の3次元モーメントスペクトルは他の被害地震のそれより大きいことが判明した。ただし,従来のパラメータによる比較でも同様の結論が得られた。2.さらに多くの強震記録を対象に,このような相対比較をすべく検討を行った。すなわち,多くの強震記録を供給する気象庁の記録媒体がオープンMTであることに鑑み,新たにオープンMTハンドラ-を研究設備として購入し,これを研究室保有のワークステーションに連結した。この計算システム拡張による作業は現在も継続中である。3.3次元モーメントスペクルを大きくする地震動は地盤の不整形によりもたらされる可能性が高いことから不整形地盤の応答解析を平行してすすめた。本研究では,これを疑似スペクトル法と有限差分法により行い,3次元モーメントスペクトルが大きくなる不整形地盤は同時に地盤中の応力,ひずみを大きくすることが明らかとなった。また,波動伝播特性から,観点の,3次元モーメントスペクルを大きくする諸要因を明らかにするため,阪神大震災により得られたアレー強震記録,常時微動の地中アレー観測の考察も行った。
神経回路強化に関わる神経終末カルシウムチャネルの機能解析

幼若ラット(生後7日)の上頸交感神経節胞を単離し、神経成長因子存在下で数週間培養して形成したN型Ca^<2+>チャネルを介するコリン作動性シナプスのシナプス前細胞核内に脳由来P/Q型Ca^<2+>チャネルalpha1サブユニットcDNAを直接導入して、シナプス前終末に正常なP/Q型Ca^<2+>チャネル(WT)、カルモジュリン結合domain欠損ミュータントP/Q型Ca^<2+>チャネル(delta CBD)、IQ domainポイントミュータントP/Q型Ca^<2+>チャネル(IM-AA)、両doubleミュータントP/Q型Ca^<2+>チャネル(deltaCBD/IM-AA)を発現させ、ω-コノトキシン存在下でN型Ca^<2+>チャネルをブロックして、脳由来P/Q型Ca^<2+>チャネルの活性化パターンの違いによる神経伝達物質放出変化を、電気生理学的手法を用いて解析した。シナプス前終末での短期可塑的現象として、paired-pulsefacilitation、augmentationとpost-tetanicpotentiationが知られている。Ca^<2+>チャネル活性増強を抑制したIQdomainポイントミュータントP/Q型Ca^<2+>チャネル(IM-AA)の発現は、paired-pulsefacilitation、augmentationを抑制した。また、Ca^<2+>チャネル不活性化を抑制するカルモジュリン結合domain欠損ミュータントP/Q型Ca^<2+>チャネル(deltaCBD)の発現では、シナプス伝達抑制が抑えられた。これらの結果は、神経活動に依存した神経終末内残存Ca^<2+>結合蛋白質カルモジュリンに結合してCa^<2+>チャネル活性を調節し、短期可塑性をもたらすことを示唆する。幼若ラット(生後7日)の上頸交感神経節胞を単離し、神経成長因子存在下で数週間培養して形成したコリン作動性シナプスのシナプス前細胞核内に脳由来P/Q型Ca^<2+>チャネルα1サブユニットcDNAを導入して、シナプス前終末に正常なP/Q型Ca^<2+>チャネル、カルモジュリン結合domain(ΔCBD)欠損ミュータントP/Q型Ca^<2+>チャネル、IQ domain(IM-AA)ミュータントP/Q型Ca^<2+>チャネル、ΔCBD/IM-AAミュータントP/Q型Ca^<2+>チャネルを発現させ、シナプス前終末における短期可塑性の1現象であるpaired-pulse depressionとpaired-pulse facilitationについて、脳由来P/Q型Ca^<2+>チャネルの活性化パターンの違いによる旨神経伝達物質放出の変化を電気生理学的手法で機能解析することを試みた結果、下記のことが明らかとなった。1.Paired-pulse depressionはΔCBDP/Q型Ca^<2+>チャネルの発現では観察されないことから、カルモジュリン結合domainに依存していることが判明した。さらに、Ca^<2+>流入直後から80ミリ秒間に起こるが、Ca^<2+>流入直後depressionが最も強いという、時間依存性(濃度依存性)が認められた。2.Paired-pulse facilitationはIQ domainミュータントP/Q型Ca^<2+>チャネルの発現では観察されないことから、IQ domainに依存していることが判明した。さらに、Ca^<2+>流入後の50-120ミリ秒間に起こるが、80ミリ秒後に最も強いという、時間依存性(濃度依存性)が認められた。3.ΔCBD/IM-AAミュータントP/Q型Ca^<2+>チャネルを発現させたシナプスでは、Ca^<2+>流入直後から30ミリ秒の間で、弱いpaired-pulse facilitationが起こることが判明した。この結果は、カルモジュリン結合に依存せず、流入Ca^<2+>に依存した弱いfacilitationが起こることを示唆する。
萎縮性骨格筋に対する運動の影響－筋代謝能，脈波速度，成長ホルモンからの検討－

研究1.「骨格筋代謝能と筋組成におよぼす筋レジスタンス運動の効果」:高強度筋レジスタンス運動を実施する運動群と対照群の筋組成と筋代謝能を比較した。運動群は筋酸素化レベルの低下が大きく、TypeIIa線維の肥大を招く。研究2.「萎縮性骨格筋に対する長期トレーニングが酸化ストレスと抗動脈硬化因子におよぼす影響」:15ヶ月のトレーニングは抗動脈硬化因子の改善と酸化ストレスの軽減に寄与。研究3.「萎縮骨格筋の酸素化レベルにおよぼす筋レジスタンス運動と有酸素運動の検討」:筋レジスタンス運動は有酸素運動よりも骨格筋の酸素代謝の改善を示す。研究4.高齢者の集中維持機能と運動研究1.「骨格筋代謝能と筋組成におよぼす筋レジスタンス運動の効果」:高強度筋レジスタンス運動を実施する運動群と対照群の筋組成と筋代謝能を比較した。研究4.高齢者の集中維持機能と運動本研究課題を遂行するに際し、平成22年度は第1段階において、骨格筋に対する筋レジスタンス運動の影響をみるものとして以下の研究を実施した。1.筋肉酸素遂行状態におよぼす筋レジスタンス運動の影響この研究は長年にわたり筋レジスタンストレーニングを実施している成人男性におけるトレーニング群と非運動群を対象として、末梢骨格筋の酸素化レベルにおよぼす影響について比較検討した。その結果、両群とも、運動強度の増大に伴って筋肉の酸素化レベルは低下し、筋肉の酸素消費量が大きくなることが示唆された。また、同じ相対強度でもトレーニング群の酸素化レベルは大きく、長期にわたる筋レジスタンス運動は筋肉の酸素利用を増大させる。また、最大挙上重量の80%強度における回復期の変化を検討すると、トレーニング群は酸素の利用が大きいことから回復は遅延することを認めた。以上の結果は現在、投稿論文として準備している。2.低体力高齢者、一般健常高齢者の体力比較と長期的健康づくり運動教室の効果本研究は高齢者健康づくり運動教室(期間6カ月)を企画し、十分なインフォームドコンセントをとり、これに参加した男性の低体力高齢者と一般健常高齢者の体力比較と運動教室の効果を検討した。15名ずつ、合計30名(平均年齢68歳)を対象とした。運動教室は総合複合運動形式とし、平成23年3月初旬まで実施した。現在、それらの結果は防衛体力および行動体力の面から、検討中にあり、学術論文として平成23年度中に執筆の予定である。本研究における平成23年度の現状は以下の如く、研究の中止が7-8月間におよび、研究は極めて困難な状況を呈してきた。平成22年度,大学法人の藤山事務局長は、間接経費の使用は文科省の査察があると困るとの理由により、全額返還。また、研究代表者については、科研費の継続研究のため定年後も教授職に任ずるという細田理事長と当時の横山学長との話し合いの結果を学長より報告を受けていたが、平成23年3月23日に科研費研究は個人に対しての授与であり、大学が責任を持つものではないと明言し、突然に退職を命ぜられた。このため、地域高齢者の運動教室は中止となり、研究は着手できない事態となった。しかし、平成23年11月より改めて被験者として協力者を選出し、以下の研究をおこなってきた。「低体力高齢者と健常高齢者における有酸素的膝屈伸運動における骨格筋酸素血行動態の断面的比較検討」これは最少限の有酸素的運動条件の中で、低体力高齢者の筋代謝について検討したものである。低体力高齢者の筋力、筋持久力。歩行能力に示唆を得ようとしたものである。これらの結果については、投稿論文として準備している。「酸化ストレスに及ぼす長期間の高齢者健康運動トレーニングの影響」酸化ストレス(血中ヒドロペルオキシド:d-ROMs)低減には、身体運動の継続によって抗酸化システムの亢進が有効であるかどうかについて着目し、高齢者を対象に15か月間の継続的な健康運動のトレーニング実験を行った。被験者は運動する習慣をもたない者8名(67.6±4.7歳)であった。400m歩行時間は、有意(p<0.001)な減少、踏み台昇降は有意な増大(p<0.05)を認めた。脂質代謝にかかわる生化学的パラメーターとしての酸化LDL濃度は、トレーニング開始前の77.5%に低下した。HDL-コレステロール濃度は、有意(p<0.001)な上昇、中性脂肪濃度は減少した。ヒドロペルオキシド濃度(d-ROMs)は、15か月で27%の減少を示した。鉄還元能(BAP)は、15か月後低下を示した。以上より、高齢者の身体トレーニングは、歩行に関わる脚力は3か月程度の軽運動でも改善が認められる。また、代謝改善ならびに酸化ストレスへの影響については、15ヶ月の比較的長期間の継続は抗動脈硬化作用因子と酸化ストレスの軽減に顕著な効果を立証した。「高齢者の筋レジスタンス運動、および有酸素運動が筋代謝能におよぼす影響」

健常な高齢者を対象として、4カ月の筋運動(スクワット)、および有酸素運動(歩行運動)をおこなわせ、筋代謝能(酸素化Hb・脱酸素化Hb)におよぼすトレーニングの影響を検討した。その結果、トレーニング後、運動負荷テスト直後の酸素化Hbと脱酸素化Hbの交点までの時間は、歩行運動の場合よりも筋運動において早期に出現し、筋肉において酸素の供給、酸素の吸入に改善されることを示した。しかし、安静時血圧、運動時血圧は歩行運動において明らかに低下した。血管の硬さについては、どちらの運動様式の場合でも改善する者、変化なしの者と個人差がみられた。本研究は平成24年度において、以下のように研究(1)、(2)について実施した。研究(1):高齢者の酸化ストレスに及ぼす長期健康づくり運動の影響:本研究は対象とする高齢者と十分なインフォームドコンセントをとり、1年3ヶ月におよぶ健康づくり運動(複合総合運動)を実施し、形態、体力、血液の各種パラメーターをはじめ、酸化ストレスに及ぼす影響を検討した。400m歩行は有意(P<0.01)な時間の短縮を示した。また、HDLーCは有意な増大(P<0.05)を示した。酸化ストレスの指標であるヒドロペルオキシド(dーROMs)は極めて著明な低下(P<0.001)を示した。すなわち、高齢者の健康づくり運動は抗動脈硬化作用因子の増大と、酸化ストレスの軽減に顕著な効果を示すことが実証できた。特に、長期的な観察でその成果を立証した。研究(2):高齢者の萎縮性骨格筋に対する筋レジスタンス運動の影響:本研究では、インフォームドコンセントを得た上で、7284歳の高齢男子・18歳の青年男子を被検者として、筋レジスタンス運動(スロースクワット)時の筋内酸素動態を大腿広筋を被検筋として近赤外線分光法(Near Infrared Spectroscopy:NIRS)により測定し、高齢期の筋レジスタンス運動の効果について検討することを目的とした。その結果、高齢男子でレジスタンス運動時の酸素化レベル(oxy-Hb/Mb)が青年男子に比較して低い傾向を示した。減少の度合いも青年男子と比較して大きかった。また、運動後の筋の回復時間(recovery time:RT)が青年男子と比較して遅延した。これらの要因として、加齢による筋細胞中のミトコンドリア数の減少・ミトコンドリアの呼吸機能の低下、クレアチンリン酸の再合成速度の減少などが考えられる。なお現在、トレーニングの効果については引き続き検討中である。平成23年度の進行状況に報告したとおり。25年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は研究代表者が日本橋学館大学の横山幸三氏から当該大学が平成22年度の文部省による認証評価を受審するに際し、科研費基盤研究の取得を依頼されたものである。研究代表者は定年まで2年間であるため、研究上、更に2年間が必要であると説明し、学長はこれを承認して申請したものである。しかし、当該大学の事務局長藤山一郎氏は「科研費の取得は個人的なもので、大学は関与しない」と強く主張し、平成23年3月23日突然に定年規定であるとして退職を勧告、学長もまた申請時の承認を一方的に破棄し、退職となった。
術後疼痛管理を目的とした非経口型徐放性製剤の開発

本研究は、患者の状態や病態に適応可能な癌性疼痛管理をより用意にするために、最近注目されているハイドロキシアパタイトを用いて、自己硬化型アパタイトセメント製剤を作製し癌性疼痛に優れた作用を持つペンタジシン(PTZ)を含有させた徐放性鎮痛製剤を開発することを目的として研究し、以下の結果を得た。1)アパタイト製剤からPTZの溶出をより持続化するための試みとして、アパタイト製剤の硬度とそこからのPTZの溶出を検討した。まず、PTZ含有アパタイト製剤の硬度を調整するため、アパタイト製剤の処方中に種結晶として添加する結晶ハイドロキシアパタイトの量を20から40%に変化させてPTZ含有アパタイト製剤を調製した。種結晶添加量を増加させることによってPTZ含有アパタイト製剤の硬度は4.24から1.58MPaへと減少することを明らかとした。さらに、この種結晶添加量の増加よってアパタイト製剤からのPTZの溶出速度は、197.47から299.71ng/mL/hr^<1/2>へ増加する事を明らかにした。これらによって、アパタイト製剤からのPTZの溶出速度はある程度制御できることを明らかとした。2)PTZ含有アパタイト製剤をラット背部に皮下投与後のPTZの血中濃度、脳内濃度と鎮痛効果の関係をPTZの皮下注射と比較検討した。この研究ではアパタイト製剤と皮下注射により同量のPTZを投与した時、PTZ含有アパタイト製剤では血中濃度が96時間まで持続することを確認した。その時のMRTは皮下注射の1.8倍となった。また、アパタイト製剤として投与されたPTZの脳内濃度は皮下注射より高くなる傾向があることを明らかとした。また、その鎮痛効果時間は皮下注射の8倍以上持続することも明らかにした。本研究は,個々の患者の状態や病態に適応可能な癌性疼痛管理をより容易にするために,最近注目されているハイドロキシアパタイトを用いて,自己硬化型アパタイトセメントを作製し,癌性疼痛に優れた作用をもつペンタゾシン(PTZ)を含有させた製剤を開発することを目的として,以下の結果を得た.1)セメント製剤内に含有するPTZについて,その鎮痛作用と血液中動態との関係をラットにおいて解析し,その鎮痛作用をより定量的に評価するためには,血液脳関門での透過機構が重要であることを報告し発表した.その脳内取り込みには,主に飽和性を有する輸送担体が約8割関与していることが速度論的解析から明らかとなった.他の塩基性化合物によりその取り込みが阻害されたことから,この輸送担体は塩基性薬物を幅広く認識していることがわかった.2)製剤となる自己硬化型アパタイトセメントについては,ニフェジピンを用いその物理薬剤的な特性を明らかにした後,in vitroにおける3種の溶出試験を用いて,その製剤からの薬物放出挙動を追跡し,放出速度を制御できるかを検討した.その溶出特性は,薬物放出に7日間以上の持続性が認められることが明らかとなった(現在投稿中).3)上記1,2の基礎研究から,PTZ含有アパタイトセメントを作製し,その製剤学的な特徴ならびにin vivoにおける薬物放出特性を明らかにした.具体的には,アパタイトセメント製剤からの薬物放出は,薬物含有量に依存し,4%で48時間,10%ではさらに長時間にわたり持続し,その放出は,アパタイトセメント空隙細孔中の薬物拡散速度が律速であることが示唆された.

In vivo実験としては,その製剤をラット皮下埋め込み型として投与しその薬物体内動態を評価した結果,薬物溶液の投与に比べ,平均滞留時間(MRT)が約3倍の増加が認められ,血液中と脳内に長時間滞留させることが可能であることが明らかとなった.本研究は、患者の状態や病態に適応可能な癌性疼痛管理をより容易にするために、最近注目されているハイドロキシアパタイトを用いて、自己硬化型アパタイトセメント製剤を作製し、癌性疼痛に優れた作用を持つペンタゾシン(PTZ)を含有させた徐放性鎮痛製剤を開発することを目的として研究し、以下の結果を得た。1)アパタイト製剤からのPTZの溶出をより持続化するための試みとして、アパタイト製剤の硬度とそこからのPTZの溶出を検討した。まず、PTZ含有アパタイト製剤の硬度を調整するため、アパタイト製剤の処方中に種結晶として添加する結晶ハイドロキシアパタイトの量を20から40%に変化させてPTZ含有アパタイト製剤を調製した。種結晶添加量を増加させることによってPTZ含有アパタイト製剤の硬度は4.24から1.58MPaへと減少することを明らかとした。さらに、この種結晶添加量の増加よってアパタイト製剤からのPTZの溶出速度は、197.47から299.71ng/mL/hr^<1/2>へ増加する事を明らかにした。これらによって、アパタイト製剤からのPTZの溶出速度はある程度制御できることを明らかとした。2)PTZ含有アパタイト製剤をラット背部に皮下投与後のPTZの血中濃度、脳内濃度と鎮痛効果の関係をPTZの皮下注射と比較検討した。この研究ではアパタイト製剤と皮下注射により同量のPTZを投与した時、PTZ含有アパタイト製剤では血中濃度が96時間まで持続することを確認した。その時のMRTは皮下注射の1.8倍となった。また、アパタイト製剤として投与されたPTZの脳内濃度は皮下注射より高くなる傾向があることを明らかとした。また、その鎮痛効果時間は皮下注射の8倍以上持続することも明らかにした。
感染症の動態を記述する微分方程式系の定性理論

体内における感染症動態を記述する微分方程式モデルのいくつかについて、その定性的な性質を明らかにした。ここではウイルスとそのターゲットとなる細胞、感染細胞、免疫の相互作用を記述するいくつかのモデルに対して、内部平衡点(感染が成立している定常状態)の,ある条件下での大域安定性を証明した。また、関連する研究として体内の免疫機能の数理モデルの研究を行い、自己免疫疾患を記述する微分方程式系の定性的な性質を明らかにした。(1)体内における病原体のダイナミクスを記述する数理モデルの定性的な性質を数学的に解明する。(2) (1)の研究の基礎として、免疫系のダイナミクスを記述する数理モデルの定性的な性質を調べる。(3)社会レベルでの感染症のダイナミクスを記述する数理モデルの定性的な性質を解明する。体内での感染症のダイナミクス研究の基礎および応用として,免疫の数理モデルの解析を行った.本年度は自己免疫疾患のダイナミクスを記述する二つのタイプのモデルについて解析を行った.ひとつは,B細胞(抗体を産出する白血球)とそのアンチ・イディオタイプB細胞の関係に着目したモデルである.ここでは,病原体への感染が自己免疫疾患を引き起こす場合を想定し,抗原の侵入が正常な状態から自己免疫を起こす現象を考察した.このモデルでは,自己に反応するB細胞を自己免疫疾患の原因ととらえ,それをアンチ・イディオタイプB細胞が抑制する.このタイプの数理モデルは,B細胞のほかに抗体を取り入れたものが,理論生物の立場から研究されているが,そのモデルは数学的に扱うには幾分煩雑であるので,我々はこれをシンプルにしたモデル(モデルと呼ばれている)を扱い,以下の性質を明らかにし,それをもとに考察を行った.新しいB細胞の供給が全くない場合には,モデルは保存量を持つ.この保存量を利用することにより,二つの平衡点が中立安定であり,これらの平衡点の近傍の軌道は閉軌道となる.すなわち,この場合モデルは構造不安定となり,このことはB細胞の生産の阻害が状態の遷移に関係することを示唆する.また,このモデルは自己抗体の量が0の時には対称性を持つが,自己抗体を正の定数とするとその対称性が崩れる.これにより,自己免疫反応が抑えられる状態から自己免疫が発症する状態への推移が,逆の推移よりも起こりやすくなることがわかるもうひとつは,破壊された自己の細胞が免疫系を刺激し,それにより正常な細胞が免疫系の攻撃を受ける,という現象を記述するモデルである.このモデルにおける相互作用の関係は,体内でのHIVのダイナミクスを記述するモデルと同一である.ここでは,HIVのモデルに関する結果を基礎として,自己免疫のダイナミクスを研究した.正常な細胞の増加が,(i)一定供給による場合,(ii)一定供給とロジスティック増殖の場合,のふたつの場合について,免疫反応の強さが,抗原の(a)1次関数の場合,(b)Holling type III関数の場合,のふたつの場合について,解析を行った.この解析結果は,自己免疫疾患の特徴である繰り返す再発に関しては,(ii)のロジスティック増殖が関与している可能性を示唆している.また,休止状態から発症するメカニズムに関しては,(b)のHolling type IIIの免疫反応が関与している可能性を示唆している.これらの結果は,微分方程式系の平衡点の安定性解析が基本となっている.例えば,再発に関してはHopf分岐と極限集合が関係している.また,休止状況から発症するメカニズムは,不安定な平衡点の安定集合の近くに沿って解が移動した後,安定な平衡点に収束することが関係している.本年度は、体内におけるマラリアやHIVのダイナミクスを記述する常微分方程式系に対して、定性的な性質をより詳しく調べる研究を行った。マラリアに対するダイナミクスを記述するモデルは、体液性免疫を取り入れたものである。このタイプのモデルに対して、吸収項(感染の際に病原体が宿主細胞に吸収される状況に対応する項)を無視した場合には、その内部平衡点の安定性は局所的にも大域的にも既に知られている。今年度は、吸収項を考慮した場合に対して、リアプノフ関数を構成する事により、内部平衡点の大域安定性に関するある程度の結果が出た。一方HIVに対するモデルは、細胞性免疫を取り入れたものである。このタイプのモデルに対しても、リアプノフ関数を構成する事により、内部平衡点の大域安定性に関する結果を得る事ができた。これで、体内における病原体ダイナミクスを記述する基本的モデルにおける主要な4つのパターン(吸収項がある・ない、液性免疫・細胞性免疫)のすべてのパターンに対して、その定性的性質が(完全ではないにせよ)わかった事になる。また、上記研究と並行して、抗原と免疫細胞の相互作用におけるサイトカインの効果について、数理的な観点からの研究を行った。考えているいくつかのパターンのモデルに対して、平衡点の局所安定性に関する結果を得た。これらの結果のひとつは次の通りである。サイトカインの効果を考えないモデルにおいては、内部平衡点は、ただひとつ存在して、安定である。一方、サイトカインの効果を取り入れたモデルでは、安定なリミットサイクルが起こりうる。

これは、サイトカインが持続的な振動を引き起こし得る可能性があることを示唆している。本年度は、感染症の体内レベルの動態を記述するモデルを主に扱った。連携研究者達との共同研究によって、常微分方程式モデルの定性的な性質に関する以下の結果を得ることができた。1.未感染細胞、感染細胞、病原体、体液性免疫の4者の相互作用を記述する常微分方程式系に対して、感染が成立するという条件(基礎再生産率が1より大きい)のもとで、感染状態に対応する平衡点が大域安定であることを証明した。ここでは、ウイルス株がn種類の場合を主に扱い、免疫力の増加に関しては、免疫細胞が骨髄から供給される場合と、分裂して増える場合のふたつの場合を扱った。これは体内でのHIVの突然変異の影響を考察する研究の数学的基礎をなすものである。2.感染により病原体が細胞に吸収される効果(以下、吸収効果と呼ぶ)を取り入れたモデルに関して、昨年度の研究結果を基に、内部平衡点の大域安定性に関する定理を証明した。ここで、扱ったのは未感染細胞密度、感染細胞密度、病原体密度、免疫力の4つの未知変数からなる常微分方程式系で、細胞性免疫に対するモデルと、液性免疫に対するモデルのふたつである。吸収効果と液性免疫を取り入れたモデルにおいては、内部平衡点が必ずしも安定になるとは限らないということが知られている。細胞性免疫モデルにおいても、吸収効果を取り入れた場合には、内部平衡点は必ずしも安定とはならないであろうと予想される。そこで、ここでは、内部平衡点が安定となるための十分条件を見つけ、その条件の下でLyapunov関数を構成した。ここで見つけた十分条件は、証明に必要となるテクニカルなものではあるが、このモデルの定性解析を一歩進めたものであると言える。本年度は、前年度に引き続き、体内レベルの感染症ダイナミクスの定性的な性質についての研究を行い、ある程度の結果を得ることができた。1.昨年度に得られた結果に対し発展、整理、検証をし、未感染細胞、感染細胞、ウイルス、免疫力の4種のエージェントからなる常微分方程式系の定性的な性質に関する結果をまとめた。この結果は、ウイルス株の数がnのときにも拡張することが出来る。これによりこのモデルにおいては、新しいウイルス株が感染に成功した場合に、システムが新しい平衡状態へ推移することが数学的に保証される。これは、HIVの数理モデルの研究において、ウイルスの空然変異による感染力や毒性の変化を論ずる上での基礎となるものである。この結果は雑誌、Journal of Biological Dynamicsに発表されている(現在は電子版のみ)。2.昨年度に得られた結果に対し発展、整理、検証をし、ウイルスが感染するさいにターゲット細胞に吸収される効果を取り入れたモデルの定性的な性質に関する結果をまとめた。このモデルは未感染細胞、感染細胞、ウイルス、免疫力の4つの未知変数からなる常微分方程式系で記述されるものである。ここでは、液性免疫を含むモデルと細胞性免疫を含むモデルの両方を扱ったが、特に細胞性免疫モデルの解析は難しく、内部平衡点の存在さえも明らかではない。
オーダーメイド医療を指向した病態メタボノーム解析システムの構築

昨年度に確立したLC/TOHSによるメタボノーム解析システムの有用性評価を目的として研究を遂行し、平成18年度は以下の成果を得た。1.健常人尿試料の分析とデータ解析昨年度に見出された同一健常人尿試料中の代謝物プロファイルの差異、また各個人がそれぞれ有する特徴的なプロファイルに関し、多変量解析法として主成分分析に加えPLS-DA(Partial Least Square Discriminant Analysis)を新規に導入してさらに詳細な検討を行った。その結果、これらの多変量解析法がLC/TOF-MS分析で得られる各個人の代謝物プロファイルを元にしたグルーピング法として有用であることを確認した。さらに本手法はプロファイル変動を見出し、またその変動に寄与する代謝物を探索する方法として有効であることを明らかにした。2.代謝物同定と簡易データベース作成対象とした健常人それぞれに特徴的なイオンあるいは共通して見出されたイオンの中で、その精密質量から構造式が推定可能であった数十種について標準品を購入して分析を行い、保持時間と精密質量より帰属を行った。なお、帰属できた化合物の精密質量、保持時間などの情報管理のため、関連文献情報等の情報を加えたLC/TOF-MSデータベースを作成した。本データベースは今後も継続的に情報を追加していく予定である。3.糖尿病マウス尿試料の分析II型糖尿病マウス及び対照マウスより経時的に尿試料を採取し、現在測定・解析を継続中である。なお、これまでの基礎検討から、マウス群はそれぞれ特徴的な尿中代謝物プロファイルを有していることが示唆されている。また、本研究では雌雄双方について経時的に採尿を行っており、尿中代謝物の性差、病態変化に伴う代謝物変動に及ぼす性の影響に関しても新たな知見が得られるものと考えている。1.測定条件の設定LC/TOF-MSによるメタボノーム解析システム構築のため、始めにLC/TOF-MSの分析条件について検討を加えた。具体的には、様々な特性のODSカラム、移動相の組成及びグラジエント条件、キャピラリー電圧等の各種電圧の設定、スキャン時間、レファレンス溶液の設定等について精査した。本研究ではスループット及び分離、測定精度それぞれを考慮し、正負イオンの同時モニタリングを行うこととし、また分析時間は1試料あたり12分に設定することとした。2.判定条件の評価診断のための患者のグループ化及びバイオマーカー候補探索のための方法論の検証のため、希釈した健常人尿試料をモデルとし、アセトニトリル/水/ギ酸系の移動相によるグラジエント分離と正負イオンの同時モニタリング(スキャン範囲:m/z100-900)によりデータ収集を行った。その結果、正負イオンのモニタリングにより、各試料で数千のピークを検出することが可能であった。3.解析条件の評価検出されたピークのアライメント及びピーク強度標準化処理を行い、得られたピーク情報(ピークNo.と面積)を主成分分析に付すことにより健常人のグループ化及びバイオマーカー候補の探索を試みた。その結果、対象とした健常人はそれぞれ明確に分離され、また各個人に特徴的な化合物も見出すことが可能であった。さらに、同一健常人においても試料採取時間によって代謝物の出現パターンが大きく違うことが見出され、個人間のみならず個人内における尿中代謝物の変動を検出することが可能であり、その有用性が示された。以上、平成17年度は、本研究の目的及び研究計画の第一段階であるメタボノーム解析システムを構築した。平成18年度は、本解析システムを用い、病態におけるバイオマーカー探索へと展開する予定である。
葉緑体ストロマからチラコイド内腔への還元力伝達機構の解明

植物の葉緑体内の酸化還元状態は昼と夜で大きく異なる。そのため、光合成関連酵素を初めとし、様々なタンパク質がその活性をレドックスによって制御される。しかしそれらのタンパク質がどのように制御されているかの詳細はわかっていない。本研究では、葉緑体のストロマにおいてタンパク質の制御に関与するチオレドキシンに注目した。突然変異株の解析からチオレドキシンが光合成の制御に大きく寄与していることが明らかになった。高等植物の葉緑体ストロマでは、光などの環境条件により光合成電子伝達速度が変化することによって、レドックス状態が大きく変わり、タンパク質のレドックス制御が行われている。これに対し、チラコイド膜を隔てた内腔ではそのような機構は知られていなかった。しかし最近、ストロマ側からの還元力を利用してチラコイド内腔でもタンパク質のレドックス制御の可能性が示唆されている。本年度はチラコイド内腔に還元力を伝達するチオレドキシン(Trx)に絞って研究を行った。シロイヌナズナのプラスチドには少なくとも5グループ10種類のTrxが存在する。In vitroの実験から、m型Trxがチラコイド内腔に還元力を伝達していることが示唆されている。そこでその可能性を評価するためにm型Trxの突然変異株を単離し、研究を行った。m型Trxには4つのアイソフォームが存在する。trx m1,m2,m4一重変異株、それぞれの二重変異株は野生株と同様の成長を示したが、trx m124三重変異株は野生株と比較して植物の大きさが小さく、クロロフィル含量も少なかった。これはストロマからチラコイド内腔への還元力伝達に関与するCcdAタンパク質の蓄積を欠く変異株の表現型と一致している。以上の結果からin vivoにおいてもm型Trxが還元力伝達に関与する可能性が示唆された。trx m124三重変異株のもう一つの特徴的な表現型として、熱散逸のパラメーターであるNPQに異常が見られた。NPQの誘導にはチラコイド内腔タンパク質が関与している。三重変異株ではチラコイド内腔の還元力不足でNPQの誘導に異常があるのかもしれない。今後は、個々のタンパク質のレドックス状態を調べることによってチラコイド内腔でレドックス制御の標的になっているタンパク質を同定する。近年、高等植物の葉緑体では、ストロマだけではなくチラコイド膜を隔てた内腔もストロマ側からの還元力を利用してレドックス制御されていることがわかってきており、その重要性が認識されつつある。しかしその詳細な分子機構はまだほとんどわかっていない。本年度はストロマの還元力をチラコイド内腔に特異的に供給するチオレドキシン(Trx)アイソフォームの特定を目指して研究を行った。シロイヌナズナには少なくとも5グループ10種類のストロマ局在のTrxアイソフォームが存在する。そこで、これら全てのTrxアイソフォームの精製タンパク質を作成した。これらのタンパク質を用いて酵素活性測定を行い還元力伝達活性が見られたことから、精製タンパク質が機能的であることを確認した。全てのTrxアイソフォームの精製タンパク質があることでどれが特異的にチラコイド内腔への還元力の伝達システムに関与しているかを特定できる。さらに、そのタンパク質を特異的に欠損するシロイヌナズナの突然変異株を解析することによって還元力伝達システムのより詳細な機構が特定できる。既にそれぞれのTrxアイソフォームの蓄積を特異的に欠損するシロイヌナズナの突然変異株の単離はほぼ終わっており、いくつかの変異株については解析を進めている。In vivoとin vitroの両方から実験を行うことによってより確実な結果を導けると考えている。さらに精製タンパク質とそれぞれのTrxアイソフォームに特異的な抗体を用いて葉緑体のストロマ中のタンパク質量の決定を行った。葉緑体内ではTrx m1,2,4のタンパク質存在量が多く、続いてTrx f1,f2が多いことが分かった。一方、Trx y,zのタンパク質存在量はTrx m1の1/10以下であることが明らかとなった。タンパク質量の存在量を明らかにすることはTrxの標的タンパク質との関係を明らかにするうえで重要である。本年度の研究実施計画であげていた通り、10種類のTrxアイソフォームの精製タンパク質の作製を全て終えた。精製タンパク質を用いて還元力伝達活性を確認しており、葉緑体チラコイド膜においてストロマからチラコイド内腔への還元力伝達関与するタンパク質、CcdAの還元実験の準備も出来た。さらに、それぞれのTrxアイソフォームに対する特異的な抗体もほぼ作り終えてた。Trx f1、Trx f2についてはアミノ酸配列の相同性が高く、何度か抗体作製を繰り返したが、最終的にそれぞれに特異的な抗体が作製できた。精製タンパク質に対する反応性だけでなく葉緑体ストロマに局在するin vivoのタンパク質とも反応させその特異性を確認した。

もう一つの研究計画としてあげていたCcdAタンパク質の蓄積を欠くシロイヌナズナのccda変異株の解析では、ccda変異株の単離に成功し、光合成測定を行った。ccda変異株では光合成活性が野生株と比較して劇的に減少していた。さらにWestern Blotting解析からccda変異株ではCytb6f複合体のサブユニット、CytfとRiesleタンパク質の蓄積が減少していることを確認している。しかし、変異株の表現型がかなり強く、還元力伝達活性を測定するのに十分なサンプルを得るのに苦労した。そのため当初計画していたccda変異株バックグラウンドでのHCF164タンパク質のレドックス状態の決定がまだ出来ていない。しかし、成育させる光条件、培地の条件などをいろいろ検討した結果、十分なサンプルを得られるようになった。次年度にはこの実験が出来ると考えられる。一方で、当初次年度の研究実施計画にあげていたTrxアイソフォームのノックアウトまたはノックダウン植物の作出が前倒しでかなり進んでおり、当初の研究実施計画とは順番が前後するところもあるがおおむね順調に進んでいると考えている。引き続き葉緑体ストロマからチラコイド内腔への還元力伝達機構の解明を目指し研究を行う。10種類のTrxアイソフォームの精製タンパク質の作製が終わっているので、その精製タンパク質を用いて植物から単離した葉緑体でCcdAを特異的に還元するTrxを特定する。CcdAを還元するTrxアイソフォームが特定できれば、植物体を用いてin vivoでも特定したTrxアイソフォームによってCcdAが還元されることを証明する。具体的には既に作出しているTrxアイソフォームのノックアウトまたはノックダウン植物で、HCF164やCcdAが還元されないことを示す。またHCF164やCcdAのノックアウト植物と同様の表現型を示すことを光合成パラメーターの測定および、光合成関連タンパク質の蓄積を調べることによって評価する。葉緑体ストロマにはTrxアイソフォームが複数存在するため機能重複が考えられる。そのためCcdAを還元するTrxアイソフォームとして複数の候補が見つかる可能性がある。その場合を考え、すでにファミリーごとに多重変異株を作出している。これらの多重変異株もシングルの変異株と同様に解析に用いる。さらにCcdAタンパク質を蓄積できないシロイヌナズナのccda変異株を用いた解析を行う。成育条件の工夫した結果解析に用いることが出来るまで成長したccda変異株の単離チラコイド膜でHCF164が還元されるかどうかを確かめる。ccda変異株でHCF164が還元されていなければHCF164への還元力の伝達にはCcdAが必須であることが証明できる。さらにccda変異株のBlue-Native PAGEを行うことによってCytb6f複合体の蓄積量を調べ、複合体の形成にはCcdAを介した還元力の伝達が必要であることを示す。本年度は東日本大震災のため参加を予定していた学会が中止になったため旅費の執行がなかった。また英文校閲費として申請していたが使わなかったため合計で約30万円の繰り越しとなった。次年度は繰り越し分と合わせて約150万円の執行予定である。繰り越し分は物品の購入にあてることを考えている。
細胞外障害ミトコンドリアを起点とし敗血症病態の解明に迫る

臨床医学、基礎医学の発展にもかかわらず、敗血症性多臓器不全による死亡率はいまだに高い水準にあり、早期診断や効果的な治療方法の確立が求められている。敗血症は感染した病原菌などが血流にはいりサイトカインが高産生され、免疫細胞が異常に活性化された病態である。ただし、この炎症性サイトカインの血中濃度は、敗血症早期に収束することが知られている。したがって、敗血症で遷延する臓器障害の原因としては、持続するミトコンドリアの機能低下などがその本態として想定されいている。我々はこれまでに心臓、肺、水晶体などをはじめ多臓器において、敗血症病態における活性酸素種の集積やミトコンドリア障害を確認し、活性酸素種の集積を抑制することで、臓器障害や機能障害が軽減することを見出し、英文雑誌に報告してきた。これまで、今大腸菌などのグラム陰性菌の細胞壁成分であるリポポリサッカリドを処理したラットの肝臓において、血管内や血管近傍に変性して電子密度の高いミトコンドリアの集簇を確認し、障害ミトコンドリアが細胞外に分泌されていることはわかっていたが、その意義は不明であった。本研究では、これがオートファジーノックアウト細胞でキャンセルされること、また単離白血球に精製ミトコンドリアを曝露したところ炎症性サイトカインが産生されたことから、ミトコンドリアの原核生物様性質によっって、免疫活性化がおこっているのではないかということが推定された。敗血症(sepsis)とは、感染した病原菌が血流に入りサイトカインが高産生され、免疫細胞が異常に活性化された状態である。臨床医学の進歩にもかかわらず、敗血症性多臓器不全による死亡率は30%50%前後と報告され、未だに高い水準にある。しかしながら、これらの炎症性サイトカインの血中濃度は敗血症早期に収束することが知られており、敗血症で遷延する臓器障害の原因として、持続するミトコンドリアの機能低下が病態の本態と考えられている。我々はこれまでに、心臓、肺、肝臓などの主要臓器を始め、複数の臓器で活性酸素種(ROS)が集積していること、そしてこのROSの集積を抑制すると臓器障害や機能不全が軽減することなどを、抗ストレス酵素であるヘムオキシゲナーゼ(HO-1)誘導等を行って報告してきた。敗血症モデルラットの複数臓器において、オートファジーに必須の遺伝子とリソソームに必須の遺伝子の双方が、転写制御因子EB(TFEB)やTF3Eによってコントロールされ協調的に発現することが知られているが、我々もこれらの密接な関与を報告してきた。本研究では、大腸菌などのグラム陰性菌の細胞壁成分であるリポポリサッカリド(LPS)を処理したラットの肝臓において、電子顕微鏡を用いた詳細な観察により、血管内や血管近傍に変性して電子密度の高くなったミトコンドリアが集簇している像が認められることを明らかにしたが、オートファジーノックアウト細胞ではこれらの変化がキャンセルされることが明らかになった。LPSを処理したラット肝臓の電子顕微鏡を用いた詳細な観察により、血管内や血管近傍に変性して電子密度の高くなったミトコンドリアが集簇している像が認められ、オートファジーノックアウト細胞ではこれらの変化がキャンセルされることが明らかになった。これらのミトコンドリアの細胞外分泌の意義について、単離白血球に精製ミトコンドリアを曝露した実験などが順調に推敲されている。さらに、同じモデルの肺において、MALDI-TOF MS解析で新規に著変するタンパクも同定し、同時に新たな研究にも着手しており、当初の計画以上に進展していると考える。敗血症(sepsis)とは、感染により体内でサイトカインが高産生され、免疫細胞が異常に活性化された状態である。臨床医学の進歩にも関わらず、敗血症性多臓器不全による死亡率はおよそ3050%前後とされ、未だに高い水準にあると言わざるを得ない。しかしながら、これらの炎症性サイトカインの血中濃度は敗血症早期に収束すること、活性酸素種の過剰産生が起こっていることなどが明らかにされ、最近では敗血症で遷延する臓器障害の原因として、持続するミトコンドリア機能低下が病態の本態と考えられ始めている。私はこれまでに大腸菌などのグラム陰性菌の細胞壁成分であるリポポリサッカリド(LPS)を処理して作成した敗血症モデル動物の心臓、肝臓、肺、網膜などの各種臓器で、活性酸素種が集積していること、そしてこの活性酸素種の集積を抑制すると臓器障害や臓器機能不全が軽減することなどを、抗酸化ストレス酵素であるヘムオキシゲナーゼ1誘導などを用いて複数報告している。さらに、障害ミトコンドリア処理や活性酸素種除去のため転写制御因子EBを介してオートファジー・リソソーム機構、NRF-1/TFAMを介してミトコンドリア再生機構が促進されることも見出した。加えて、今回新たにLPSの初代培養肝細胞への直接処理やオートファジーノックアウト細胞を用いた研究により、オートファジー依存性にミトコンドリアのタンパク質とDNAの分泌をLPSが刺激することを示した。これまでにLPSの初代培養肝細胞への直接処理で、オートファジー依存性にミトコンドリアのタンパク質とDNAの分泌をLPSが刺激することは報告した。しかし、マウス胚性線維芽細胞でもミトコンドリアの構成成分が分泌されることが確認され、このプロセスが細胞型に特異的な現象ではなく、比較的一般的な現象であることが示唆された。

このように、本研究でLPS刺激によりオートファジーに捕食以外の新しい役割がある可能性を示せたことは新規性が高く、当初予想していなかった結果であり、計画以上に進捗しているものと考える。臨床医学、基礎医学の発展にもかかわらず、敗血症性多臓器不全による死亡率はいまだに高い水準にあり、早期診断や効果的な治療方法の確立が求められている。敗血症は感染した病原菌などが血流にはいりサイトカインが高産生され、免疫細胞が異常に活性化された病態である。ただし、この炎症性サイトカインの血中濃度は、敗血症早期に収束することが知られている。したがって、敗血症で遷延する臓器障害の原因としては、持続するミトコンドリアの機能低下などがその本態として想定されいている。我々はこれまでに心臓、肺、水晶体などをはじめ多臓器において、敗血症病態における活性酸素種の集積やミトコンドリア障害を確認し、活性酸素種の集積を抑制することで、臓器障害や機能障害が軽減することを見出し、英文雑誌に報告してきた。これまで、今大腸菌などのグラム陰性菌の細胞壁成分であるリポポリサッカリドを処理したラットの肝臓において、血管内や血管近傍に変性して電子密度の高いミトコンドリアの集簇を確認し、障害ミトコンドリアが細胞外に分泌されていることはわかっていたが、その意義は不明であった。本研究では、これがオートファジーノックアウト細胞でキャンセルされること、また単離白血球に精製ミトコンドリアを曝露したところ炎症性サイトカインが産生されたことから、ミトコンドリアの原核生物様性質によっって、免疫活性化がおこっているのではないかということが推定された。ミトコンドリアが細胞外に分泌される意義について明らかにするために、単離白血球を用いた研究結果に統計学的有意差があるか否かなどを含めさらなる実験を重ねていく予定である。また、細胞外に分泌されたミトコンドリアが直接的に免疫細胞を活性化している可能性等があるかについても検討を加えていく予定である。同時に、他臓器でも同様の変化が認められるかなどについても研究を進めていく予定である。細胞外に分泌されたミトコンドリアの意義については、単離白血球に精製ミトコンドリアを曝露した実験では、細胞外に分泌されたミトコンドリアが直接的に免疫細胞を活性化している傾向が認められた。しかし全てを説明するには不十分であり、さらにメカニズムの解明を進める。同時に、他臓器でも同様の現象が起こっているかについても、研究を進めていく予定である。
レ-ザ-共鳴イオン化分光による非発光ラジカルの計測

CVDプロセス気相中のラジカルの検知や素過程の計測に各種のレ-ザ-分光法が用いられている。本研究でとりあげたレ-ザ-イオン化法(RIS)は,適用可能なラジカル種が多く,有力な計測手法として期待されている。昨年度までに,RISを他の計測法の適用が困難なメチルラジカルに適用してその有用性を示してきた。本年度は,Si系ラジカルへのRISの適用について研究を行なった。その際,これまで行なってきた素過程の計測に加え,絶対密度の較正法を確立してRISを新しい計測法として確立することに主眼を置いた。得られた結果をまとめると次のようである。1.ジシランをArFエキシマ-レ-ザ-で光解離し,RISによるラジカルの検知を行ない,Si原子,H原子が生成していることが確かめられた。3.Si原子を対象に絶対密度の較正法を確立した。これにより,生成しているSi原子の密度及び本測定の検知下限について定量的評価を行なった。4.Si原子,H原子について密度の時間変化を追跡した。その結果Si_2H_6はほとんど反応しないことが明らかになった。一方,HとSi_2H_6の反応係数は,1.1×10^<ー13>cm^3/sと求められた。2.Si原子は,Si_2H_6+hν(193nm)→SiH_4+Si+H_2の反応による生成であると特定された。