hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
土壌動物の一群・カマアシムシ類の基礎情報の整理

環境指標としていろんな生物がとりあげられる。土壌動物もその対象となることがある。土のあるところ土壌動物はかならずみつかる。陸上の生物の世界では緑色植物とその生活をささえている共生者,とくに根圏の共生者である土壌動物は重要な環境指標たりうる。しかし残念なことに土壌動物のおおくは基礎情報がとぼしい。科や目の単位でしか把握できないのが常である。そのなかでカマアシムシ類(PROTURA)は他のものとちがって,種・亜種・令構成までの識別が可能である。本課題での調査研究をふくめ,すでに日本列島各地3050点以上での種構成・令構成・その地点の植生・標高・暖かさの指数などの記録の集積をおわり,これらの基礎情報をとりまとめ,あわせてすべての記録の種属別・都道府県別・島嶼別の記録の索引も完成した(添付論文3)。カマアシムシ類はおそらく古生代デポン紀起源,系統上まことに特異な存在で近縁とみなしうる現生動物がみあたらない。体長1ミリ内外で半透明ゆっくり土のなかの隙間をはいあるくので人目にはつきにくいが,緑あるところ世界中どこにでもみつかる。既知560種余,日本列島からは今回あらたに記載したる種(添付論文1,2)をくわえ,59種がしられている。これらの研究をつうじて集積された基礎情報の基盤は蒐集されてきた約5万点のカマアシムシ類の標本にある。すべての種の基準標本(Holotype specimens)はもちろん,一連の研究でえた標本の大半は国立科学博物館に収められ,一部の参考標本は横浜国立大学環境科学研究センター・中国科学院上海昆虫研究所・スイス自然史博物館・カリホルニア大学エツシグ博物館などに保存され,将来の学際的・国際的な活用にもそなえた。この研究は、本研究者を研究代表者とする「土壌動物の一群カマアシムシ類の基礎情報の整備、課題番号03640550、平成三五年」をうけつぐものである。本年度は、まずいままでの研究で新種とみとめられたもの記載をおこなった。発表論文の第一のものが与那国島で発見されたカマアシムシ属(Eosentomon)の新種の記載で、E.dounanenseと命名した。この種は中国広東省や海南島省に分布するものに近縁であるが、前足にある感覚毛の形状や生殖器官の構造に種をわかつにたる差異がある。おなじく発表論文の第二には北海道や本州北部の各地でえられたカマアシムシ属の二種で、それぞれE.konsenense,E.juniと命名した。両種はアラスカや本州北部から報告されている種群にふくまれるが生殖器官の形状や毛序などに顕著な特性をもっている。これらの新種のほかに、分類学上の位置をきめかねているものが、日本列島内でみつかっているが、新種と認定するにたる標本をえていないものがある。南西諸島、とくに宮古島、石垣島、西表島および与那国島のものは、島のおおきさと開発のすすみかたからみて、早急なる調査が必要とおもわれるので、これらの島島に平成六年一二月三日から一二日までと、七年二月一日から六日までの両度にわたって、現地調査をおこなったが、六年秋の台風の被害が、これらの地域の森ではいちじるしく、土壌動物相にもおおきな影響があった。いわゆる稀種(たとえば上述の新種、E.dounanense)はまったく採集されなかった。平成七年度にも、さらなる調査をこころみたい。

またいままでの調査結果(日本列島内合計3020地点)の記録の暖かさの指数、寒さの指数などの総点検をするため、その基礎資料がある滋賀県の琵琶湖研究所に八月二七日から三一日まで滞在して、再検定をおこなった(発表論文三、四参照)。陸上の生物の世界では生産者である緑黄植物とその生活をささえている共存者とくに根圏でくらす菌類や原生生物とともに土壌動物は環境指標としても重要な存在である。しかし土壌動物のおおくは基礎情報がとぼしく科や目の単位でしか把握ないのがつねである。そのなかではカマアシムシ類(PROTURA)は種単位でかなりの精度の高い情報の蓄積されてきた。この研究は課題番号03640550(平成3年-5年)の本研究者による同一課題での研究をうけた総括となるもので本年度にも中部山岳地帯(木曽御岳と王滝川流域)で7月26日-8月3日11月12日-15日に八重山諸島で2月1日-8日に追加調査をおこない8月7日-11日にはびわ湖研究所において調査記録の温量指数についての加訂をおこなった。日本列島で集積された3050点以上での種構成・令構成・調査点の植生・標高・暖かさの指数などの基礎情報は別掲の論文にとりまとめがおわりその根拠となった採集標本(プレパラート)の付箋もすべてが整備され主要部分にあたる約3万個体の標本には学名採集地などの索引をつけて平成8年3月中に国立科学博物館に寄贈し日本列島のカマアシムシ類の基礎情報を将来にも活用できるよう配慮した。また参考標本として総数約1万点を横浜国立大学環境科学研究センター中国科学院上海昆虫研究所スイス自然史博物館(ジュネ-ブ)カリフォルニア大学エッシグ博物館などにおさめた。これによって広い範囲でこの情報を利用されることを期待した。
自己組織化空間パターンによる骨類似ポリマー・セラミックス複合体の新規合成法の開発

本研究の目的は、ナノレベルからマクロレベルで制御された三次元的な階層的構造を有するポリマー・セラミックス複合材料の新規な合成方法の提案とそれを利用した生体機能性材料の開発である。本研究の成果は、複合化の基礎となるゲルマトリクス内における自己組織化空間パターンについてのモデル系の検討(パートI)と、周期的な空間パターンを利用した新規な階層構造、ナノ格子状構造、あるいはナノ繊維状構造を持つ水酸アパタイトの合成手法の開発(パートII)とに大別される。パートIでは、ゲル内の結晶形態に影響をおよぼす因子として、マトリクスによる溶質の拡散制御と、ゲル化剤分子の結晶表面への吸着による成長制御が重要であることを見出した。さらに、ポリマーマトリクスと析出結晶との相互作用が強い系において階層的な構造体を自己組織化的に構築されるシステムを見出した。これらの基礎的知見は、生体セラミックス・高分子複合における自己組織化的構造制御に有益な知見であると考えられる。パートIIでは、生体機能材料として期待されるリン酸カルシウム系セラミックスを用い、吸水性高分子をゲル状マトリックスとして用いて自己組織化空間パターンを制御するための基礎的な知見を得た。その結果、ナノレベルの周期的沈殿現象および生成する結晶相の制御が可能となり、骨類似な生体親和性ポリマーとセラミックスの絡み合い構造構築のための基礎技術が確立された。さらに、ゼラチンゲルを用いることでナノスケールでパターン化された新規なタイプの構造制御された水酸アパタイトの合成手法を開発した。以上の3年間の研究を通して、ゲルマトリクスと有機分子の特異吸着を利用することで、結晶成長における自己組織化空間パターンを制御し、水酸アパタイトを代表とするさまざまな材料系でナノレベルからマクロレベルにわたって階層的に制御された構造体を作製するための方法論を確立するに至った。本研究の目的は、ナノレベルからマクロレベルで制御された3次元的な階層的構造を有するポリマー・セラミックス複合材料の新規な合成方法の提案とそれを利用した生体機能性材料の開発である。平成15年度には第1段階として以下の2つの成果が得られた。第1として、自己組織化的に形成される周期的な空間パターンを生体機能材料として期待されるリン酸カルシウム系セラミックスの合成に適用することを試みた。比較的取り扱いが容易なポリアクリル酸などの吸水性高分子をゲル状マトリックスとして用い、この反応場においてマトリックス中の官能基、原料の種類、温度、拡散と反応条件などのパラメータをコントロールすることで自己組織化空間パターンを制御するための基礎的な知見を得た。その結果、ナノレベルの周期的沈殿現象および生成する結晶相の制御が可能となり、骨類似なナノおよびミクロンレベルの生体親和性ポリマーとセラミックスの絡み合い構造構築のための基礎技術が確立された。第2には、ポリマー・セラミックス複合化の基礎となるゲルマトリクス内における結晶成長についてモデル系を構築して検討をおこなった。種々の結晶成長を検討した結果、ゲル内の結晶形態に影響をおよぼす因子として、マトリクスによる溶質の拡散制御と、ゲル化剤分子の結晶表面への吸着による成長制御が重要であることを見出した。前者は、拡散律速環境を形成することで微細な分岐やねじれ構造を誘起し、後者は、出現する結晶面の選択性やキラリティの制御に有効である。本研究の目的は、非平衡な環境を利用したナノレベルからマクロレベルで制御された3次元的な階層的構造を有するポリマー・セラミックス複合材料の新規な合成方法の提案とそれを利用した生体機能性材料の開発である。平成16年度には第2段階として以下の2つの成果が得られた。

第1として、これまでに研究をおこなってきたゲル状マトリックスを反応場とした周期的な空間パターンの形成法を発展させ、ゼラチンゲルを用いることで新規なタイプの構造制御された水酸アパタイトの合成手法を開発した。この方法では、ゼラチンとリン酸水素カルシウム二水和物を経由してナノスケールでパターン化された水酸アパタイトの合成が可能である。反応条件の最適化によって数十ナノメートルスケールの格子状構造、あるいは繊維状構造を持つ水酸アパタイトが作製可能で、新規な構造にもとづく生体活性セラミックス、あるいは吸着剤としての高い機能性が期待される。第2には、ポリマー・セラミックス複合化の基礎となるゲルマトリクス内における結晶成長についてモデル系を構築して検討をおこなっており、今年度の研究では、ナノスケールからマクロスケールにおける階層的な構造体を自己組織化的に構築されるシステムを見出した。ポリアクリル酸と硫酸カリウムのようなポリマーマトリクスと析出結晶との相互作用が強い系において、種々の結晶成長因子を検討した結果、ナノスケールの結晶子が集積されて数百ナノメートルのユニットが形成され、ユニットがゲル拡散場で集積されることで高次の構造が形成されることが明らかとなった。各階層の構造は環境条件によって独立に制御が可能であり、生物に見られる階層的高次構造の類似体とみなすことができる。これらの基礎的知見は、水酸アパタイトなどのより多くの結晶において実現可能であると思われ、生体セラミックス・高分子複合における自己組織化的構造制御に有益な知見であると考えられる。本研究の目的は、ナノレベルからマクロレベルで制御された三次元的な階層的構造を有するポリマー・セラミックス複合材料の新規な合成方法の提案とそれを利用した生体機能性材料の開発である。15、16年度では、ゲル状マトリックスを反応場とした周期的な空間パターンの形成法を発展させ、新規なタイプのナノ格子状構造、あるいはナノ繊維状構造を持つ水酸アパタイトの合成手法を開発した。最終年度では、ゲルを構成する有機分子が水酸アパタイトの結晶成長に与える影響を検討し、ナノ構造が形成されるメカニズムを検討するとともに、ナノ構造およびマクロ形態のコントロールを試みた。その結果、ゲルマトリクスの密度や均一性の制御によって数ミリメートルのマクロな形態を板状、球状、粒状に制御が可能であり、最終加水分解のpH条件によって数十ナノメートルの繊維状からロッド状までのナノ構造を変化させられた。これらの形態は、歯のエナメル質に類似した構造を持ち、新規な生体材料として期待される。また、ゲルマトリクス内における結晶成長についてモデル系の検討をおこない、ナノスケールからマクロスケールにおける階層的な構造体を自己組織化的に構築されるシステムについての基礎的な検討を進めた。特に最終年度では、人工系で合成された材料と骨などの生体無機材料と比較をするためのモデルケースとして貝殻の真珠層やウニの棘などのナノ構造を調査し、実際の生体無機材料と類似の階層構造を持つことを確認した。
立体計測法を応用した下顎骨変形の顔面頭蓋発育への影響に関する研究

3次元CT像は通常のX線画像に比し、複雑な顎顔面頭蓋骨の立体的解析に極めて有効と考えられる。CRT上で任意の方向、角度による観察、cutting機能による顎顔面頭蓋骨内側からの構造の計測、構造の把握も可能である。さらにCT画像情報から得られた光硬化樹脂3次元実体模型を作成すれば立体解析はさらに容易となる。本研究の目的は実体模型の精度を3次元CTと比較し、実体模型上の計測分析を臨床に応用して、下顎骨変形の顔面頭蓋発育への影響について調べることにある。乾燥頭蓋を使って、3次元CTと実体模型上の計測精度を比較した。さらに我々は3例の臨床例(筋突起過長症2例、顎関節癒着症1例)について、3次元CT、実体模型を実体模型を作成した。実体模型上の計測は3次元CTよりも誤差が少ない結果を得た。この理由は3次元CTではブラウン管上で計測点を正確に設定することが困難であったためと考えられる。2次元X線写真上の測定(セファロ分析等)よりも実体模型の方が容易であり、しかもセファロでは不可能な計測点の設定が可能であった。実体模型の材料となる紫外線硬化樹脂(デソライトSCR-300)のモノマーの比重は1.08Dm,樹脂の比重は1.15DPであった。硬化前後の寸法変化については硬化時の容積収縮は6.09%線収縮は-2.03%あった。臨床例では実体模型はCT像や三次元CT像で見過ごしやすい複雑な解剖学的構造の関係を子細に観察することが出来た。実体模型はCT3次元像においても見過ごされていた開口障害の直接の原因部位である筋突起と頬骨弓接触部に形成された骨の膨瘤と陥凹を確認することが出来た。顎骨変形および筋突起過長のメカニズムについては顎関節癒着側の筋突起が対側に比しきわめて過長であった計測結果から、開口障害の発現がもともと変形を伴った周囲解剖学的構造そのものにより開口障害、そして付着筋肉の緊張を惹起し、過長を促進する可能性が示唆された。従って既存の周囲顎顔面頭蓋の変形により筋突起の長さが著明でなくとも頬骨に早期接触し、開口障害を引き起こす可能性も考えられた。通常のX線画像は3次元のものを2次元の像として表現するため、実体の把握には制限を受けざるを得ない。3次元CTは複雑な顎顔面頭蓋骨の立体的解析に極めて有効と考えられ、CRT上で任意の方向、角度による観察、cutting機能による顎顔面頭蓋骨内側からの構造の計測、構造の把握も可能である。まず乾燥頭蓋上でProsthion-Basion,Nasion-Basion,Nasion-Prosthion,上顔幅、中顔幅、歯槽骨幅、Glabella-Opisthokranion,Basion-Bregma,両耳幅,上顎歯槽長,口蓋長,口蓋幅,上顎洞前壁部欠損,Kondylion lateralis-Gonion,筋突起高,関節突起高,下顎頭幅などの種々の測定項目を設定した。CT像、3次元CT、実体模型上において各々の計測値を比較した。

3次元CTと実体模型の計測においては2点間の計測誤差に相当する以上に計測点の設定による因子が大きく、計測結果に相当のばらつきがみられた。従って3次元CT像上で正確な計測値を得るためには実体模型作成時に計測点を設定し得る指標をCT画面上であらかじめ設定すべきと考えられた。2次元X線写真上の測定(セファロ分析等)よりも実態模型計測の方が計測定設定が容易であり,しかもセファロでは不可能な立体計測点の設定が可能であった。実体模型の材料となる紫外線硬化樹脂(デソライトSCR-300)のモノマーの比重は1.08Dm,樹脂の比重は1.15Dpであった。硬化前後の寸法変化については硬化時の容積収縮は-6.09%線収縮は-2.03%であった。立体形の生成過程において積層法を用いているため,縦方向の因子よりも,線収縮による影響をより考慮すべきと考えられた。3次元CT像は通常のX線画像に対し、複雑な顎顔面頭蓋の立体的解析に極めて有効と考えられる。CRT上で任意の方向、角度による観察、cutting機能による顎顔面頭蓋骨内側からの構造の計測、構造の把握も可能である。さらに、CT画像情報から得られた光硬化樹脂三次元実体模型を作成すれば、立体解析は容易となる。下顎骨変形の顔面頭蓋発育への影響についての本研究において実体模型の再現性臨床と精度を確認するため、乾燥頭蓋上で種々測定項目を設定しCT像、3次元CT、実体模型上において各々の計測値を比較した。3次元CTの計測においては2点間の計測誤差に相当する以上に計測点の設定による因子が大きく、計測結果に相当のばらつきがみられた。従って、実体模型計測は3次元CTよりも計測測定設定が容易でしかも誤差が少ない結果を得た。2次元X線写真下の測定(セファロ分析等)よりも実体模型の方が容易であり、しかもセファロでは不可能な計測点の設定が可能であった。実体模型の材料となる紫外線硬化樹脂(デソライトSCR-300)のモノマーの比重は1.08Dm、樹脂の比重は1.15DPであった。硬化前後の寸法変化については硬化時の容積収縮は6.09%、線収縮は2.03%であった。立方体の生成過程において積層法を用いるため,縦方向の因子よりも、線収縮による影響をより考慮すべきと考えられた臨床例として両側性筋突起渦長症2例と小顎症を伴った片側性顎関節癒着症1例について、三次元CT像と作成した実体模型の計測を行った。その結果、CT3次元像においても見過ごされていた筋突起と頬骨弓接触部に形成された骨の膨瘤と陥凹を実体模型上で確認することができた。すなわち実体模型上で筋突起と周囲解剖学的構造との関係をより子細に知ることができた。顎骨変形及び筋突起過長のメカニズムについては顎関節癒着側の筋突起が対側に対し極めて過長であった計測結果から、開口傷害の発現が筋肉の緊張を惹き起こし、筋突起の過長に関与するばかりでなく、もともと変形を伴った周囲解剖学的構造そのものも開口障害を惹き起こし、過長を促進する可能性が示唆された。
外場下にあるBloch電子の複素解析とブリルアンゾーン上のBerry phase

本研究では,周期ポテンシャルを持つ一次元シュレディンガー方程式に外場として電場を加えた場合に,伝導状態にあった電子を表わす波動関数がどのように変化するかという摂動問題を複素解析の立場から研究してきた。この問題のスペクトル構造に注目すると,このような周期ポテンシャルを持つシュレディンガー方程式にほんの少しでも摂動項を加えると禁止帯が消えてしまい,その結果バンド構造が全くなくなってしまう。しかし物性論的には非常に弱い電場を加えただけでその物質のバンド構造があとかたもなく消えてしまうということはみとめられない。このことからもわかるように,我々の扱っている摂動問題は,数学的にはいわゆる特異摂動問題であり,十分注意しながら通切な方法にもとづいて解析をおこなう必要がある。この点においてBuslaeuらが導入したMnltiple scrles法にもとづいた漸近解析は非常にすぐれたものであることが判明した。複素解析をBuelaeuらの仕事に基づいた我々の研究の結果,有限帯ボテンシャルを持つLam′e方程式の場合には複素の結晶運動量とエネルギーの間に成りたつdispersion relationが具体的に求まりその結果さまざまな計算が実行できることがわかった。たとえばLam′e方程式に電場による摂動を加えるともともとのBloch解にはない新らしい位相因子(Berry phase)が生じるが,この位相因子もσ-函数,ξ-函数やδ-函数を使って表現できる。Multiplescrale法をStark-Wammies Ladder resonance問題に適用する為にはいくつかの数学的問題にとりくまなければならないことも判明した。
接着結合部剛性に及ぼす印ろう形継手の効果

工作機械の本体構造には、従来より鋳造構造、鋼板溶接構造などが用いられてきたが、近年接合部の動剛性の改善・軽量化の観点から接着継手を利用した構造の採用が提案されている。しかし、これまで系統的な設計指針はなんら提示されていない。そこで本研究では、特にL字形および箱形構造を対象に接着層厚さや接着結合部の継手形式(印ろう、矩形、溝形、突合せなど)が静・動剛性に与える基本的な特性について検討を行った。その結果、得られた主な成果は以下のとおりである。1.印ろうを用いたL字形接着構造1)接着層厚さが厚い場合でも、印ろうつば部長さを短くすることで曲げ静剛性を向上させることができる。2)つば部厚さを厚くすることにより、印ろうコーナ部の応力集中を軽減できるが、ある程度の厚さ以上になるとその効果はなくなり、曲げ静剛性値はほぼ一定となる。3)接着層厚さの変化により、対数減衰率と固有振動数が反比例の関係となり、接着層厚さが厚い印ろう形継手構造の場合には、比較的高い固有振動数と振動が残留する性質を持つ。2.箱形接着構造1)印ろう形継手を採用した構造は、他の継手形式と比較して高い静剛性(曲げ、ねじり)が得られる。2)印ろう形継手構造は、他の構造と比較すると接着面積の影響が現れ対数減衰率は高い値を示し、振幅の割合も小さく動剛性向上に有効な継手形状であることが認められた。3)接着構造体の総合的な剛性を評価するためには、環境温度を十分に考慮する必要がある。
ニトリル代謝酵素遺伝子プロモーターを利用した新規高発現ベクターの開発と応用

Rhodococcus rhodochrous J1が生成する高分子量型ニトリルヒドラターゼ(H-NHase)および低分子量型ニトリルヒドラターゼ(L-NHase)について、各々対応する遺伝子(nhhBAおよびnhlBA)の発現に関わる調節領域の特定を行うとともに、遺伝子プロモーターの同定を行った。さらに、培養条件を選択することにより本菌が生成するニトリラーゼの発現調節機構の解析を行うとともに、本遺伝子プロモーターの同定を行った。(1) H-NHase遺伝子(nhhBA)について、nhhBAの発現に必須の4.6kbの領域の塩基配列を決定した結果、本領域には、大腸菌由来の調節遺伝子marRやhpcRと相同性を示す遺伝子nhhDとPseudomonas aeruginosaのアミダーゼの負の調節遺伝子であるamiCと相同性を示す遺伝子nhhCが存在した。また、これらの調節遺伝子はnhhBAの(尿素などの)アミド化合物による誘導発現において転写レベルの制御に関わっていた。さらに、nhhBAのmRNAへの転写は開始コドンより上流71ベース及び48ベースの2点から始まっていることを明らかにしプロモーター領域の特定に成功した。さらに、本4.6kbの領域とともにnhhBAをR. rhodochrous ATCC12674で発現させた結果、その無細胞抽出液の50%以上をH-NHaseが占めていた。(2) L-NHase遺伝子(nhlBA)について誘導発現調節機構の解析を行った結果、nhlBAより上流部分を少なくとも約3.5kb含むクローンは全て(誘導物質である)アミドによりL-NHaseを誘導生成するのに対し、上流領域をさらに切り縮めたクローンはアミドの有無に関わらずL-NHaseが構成的に発現した。アミドによる誘導発現に関わる上流域には、二つのORF(nhlDとnhlC)が存在し、nhlCは正の、nhlDは負の調節遺伝子であった。また、nhlDが水銀、カドミウム、ひ素などの重金属を解毒あるいは細胞外へ排出する機能を持つタンパク質をコードする遺伝子の発現調節に関わるタンパク質と相同性を示したのに対し、nhlCはnhhCやamiCと相同性を示した。(3) R. rhodochrous J1菌のニトリラーゼのイソバレロニトリルによる誘導発現調節機構の解析を行った結果、ニトリラーゼ遺伝子(nitA)より1.4kb下流に存在する領域が、ニトリラーゼのイソバレロニトリルによる誘導発現に関わることが判明した。本領域には、一つのORF (nitR)が存在し、nitRから予想されるアミノ酸配列は、Pseudomonas putidaのキシレン代謝系遺伝子の誘導発現を正に調節するXylSおよび大腸菌のアラビノース代謝系遺伝子の誘導発現を調節するAraCと相同性を示した。また、nitAの転写開始点は開始コドンより26bp上流のCであった。さらに、nitA上流域の種々のデリーションクローンを作製し、nitAのプロモーターとして機能する領域を特定した。

本領域には、一つのORF (nitR)が存在し、nitRから予想されるアミノ酸配列は、Pseudomonas putidaのキシレン代謝系遺伝子の誘導発現を正に調節するXylSおよび大腸菌のアラビノース代謝系遺伝子の誘導発現を調節するAraCと相同性を示した。また、nitAの転写開始点は開始コドンより26bp上流のCであった。さらに、nitA上流域の種々のデリーションクローンを作製し、nitAのプロモーターとして機能する領域を特定した。すなわち、Rhodococcus属の宿主ベクター系を用いて、nhhBAの発現に必須の4.6kbの領域の塩基配列を決定した結果、本領域には、大腸菌由来の調節遺伝子marRやhpcRと相同性を示す遺伝子nhhDとPseudomonas aeruginosaのアミダーゼの負の調節遺伝子であるamiCと相同性を示す遺伝子nhhCが存在した。各遺伝子の領域をプローブとしたノーザン解析により、これらの調節遺伝子がnhhBAの(尿素などの)アミド化合物による誘導発現において転写レベルでの制御に関わることが明らかとなった。また、プライマー伸長法により、nhhBAのmRNAへの転写は開始コドンより上流71ベース及び48ベースの2点より始まることが判明し、プロモーター領域の特定に成功した。さらに、本4.6kbの領域とともにnhhBAをRhodococcus-E. coiシャトルベクターpK4に導入し、Rhodococcs rhodochrous ATCC12674を形質転換した結果、その無細胞抽出液の50%以上をH-NHaseが占めていることが判明した。一方、上記2種類の調節遺伝子とnhhBAの間に認められた挿入配列IS1164は、nhhBAの発現調節には関与しないことが明らかとなった。放線菌Phodococcus rhodochrous J1の、(ニトリルをアミドへ変換する)のニトリルヒドラターゼ(L-NHase)のアミドによる誘導発現調節機構の解析を行った。その結果、L-NHase遺伝子(nhlBA)より上流部分を少なくとも約3.5kb含むクローンは全て(誘導物質である)アミドによりL-NHaseを誘導生成するのに対し、上流領域をさらに切り縮めたクローンはアミドの有無に関わらずL-HNaseが構成的に発現した。アミドによる誘導発現に関わる上流域には、二つのORF(nhlDとnhlC)が存在し、nhlCは正の、nhlDは負の調節遺伝子であった。また、nhlDが水銀、カドミウム、ひ素などの重金属を解毒あるいは細胞外へ排出する機能を持つタンパク質をコードする遺伝子の発現調節に関わるタンパク質と相同性を示したのに対し、nhlCはnhhCや(Pseudomonas aeruginosaのアミダーゼの負の調節遺伝子である)amiCと相同性を示した。一方、本菌のニトリラーゼのイソバレロニトリルによる誘導発現調節機構の解析を行った。その結果、ニトリラーゼ遺伝子(nitA)より1.4kb下流に存在する領域が、ニトリラーゼのイソバレロニトリルによる誘導発現に関わることが判明した。本領域には、一つのORF(nitR)が存在し、nitRから予想されるアミノ酸配列は、Pseudomonas putidaのキシレン代謝系遺伝子の誘導発現を正に調節するXylSおよび大腸菌のアラビノース代謝系遺伝子発現を調節するAraCと相同性を示した。
ポリ(ADP・リボース)合成阻害剤による癌遺伝子排除の分子機構とその応用

(1)ポリ(ADP-リボース)シンテターゼ阻害剤による癌細胞の分化誘導-前年度、テラトカルシノーマEC細胞の培養系にベスナリノンやPhIP(ヘテロサイクリックアミンのひとつ)などの弱いポリ(ADP-リボース)シンテターゼ阻害剤を与えると、分化誘導できることを示したが、その後、この分化がこの種の細胞で稀な神経系中心であることを見出した。(2)癌細胞の分化誘導過程におけるポリ(ADP-リボース)代謝の解析-テラトカルシノーマ細胞を誘導剤all-transレチノイン酸で分化させる際、ごく初期にポリ(ADP-リボース)合成の一過性亢進がみられることを前年報告したが、その後、この亢進がシンテターゼの自己修飾によることを見出した。また、この一過性亢進に伴い、細胞内NAD濃度の著明な減少を観察した。(3)癌細胞の分化に伴うポリ(ADP-リボース)シンテターゼの分解-テトラカルシノーマ細胞をall-transレチノイン酸で分化誘導させる上記の系において、ポリ(ADP-リボース)シンテターゼの挙動をウエスタンブロット法で解析した結果、自己修飾したシンテターゼ(115Kb)が速やかに限定分解を受け、8590Kbの断片(アポトーシスに特徴的とされる分解産物)を生じることを見出した。癌細胞の分化誘導によるアポトーシスの誘導-テラトカルシノーマ細胞をベスナリノンやPhIP、あるいはall-transレチノイン酸で分化誘導させる際、必ず一方で核凝縮の特徴なアポトーシス細胞を大量に生じることが明らかとなった。(5)代謝標識法によるポリ(ADP-リボース)アクセプターの解析-培養細胞に^3H-アデノシンなどの標識前駆体を与え、in vivoで代謝系を介してポリ(ADP-リボシル)化蛋白質を標識する系を構築した。この解析から、内因性アクセプターとして、ポリ(ADP-リボース)シンテターゼとヒストン以外に、数種の蛋白質バンドを分離することに成功した。
意匠・構造・環境・設備を統合した実践的な住宅設計技術・技能習得のための教材開発

実務の木造住宅設計では、建物の形や生活動線などの意匠だけではなく、構造、環境・設備など、様々な要素を判断して設計を進めている。本研究では、これらの木造設計技術・技能を一つのモデル住宅をとおして総合的に習得するためのテキスト教材を開発することを目的としている。その際、職業能力開発施設で学ぶ学生や受講者へ設計教育を試行して効果を検証ながら、テキスト教材の開発を行っている。3年目は、2年目に行った設計教育(1章3章を利用した試行)おけるアンケート結果に基づき、テキストの修正を行った。改定したテキスト(約200ページの2次テキスト教材)を使い、予定どおり職業訓練指導員への研修(3日間コースと2日間コース、1か所)と大学1年生への設計演習(2か所)、離転職者を対象とした職業能力開発施設(2か所、6か月訓練、5コース)において設計教育を試行した。その内、大学1年生の2か所と離転職者の3コースを対象(他の2コースは課題が異なったため分析対象から外した。)に空間のつくり方に関する分析・考察を行った。その結果をV. INTERNATIONALARCHITECTURAL DESIGN CONFERENCE at RIXOS Libertas Meeting Halls in Dubrovnik Croatia(2018年4月)において1件、実践教育訓練研究発表会(2018年8月)において1件、日本建築学会学術講演会(2018年9月)において2件、空気調和・衛生工学会大会(2018年9月)において1件、職業能力開発研究発表講演会(2018年10月)において2件の発表を行い、計画どおり進めた。住宅設計は、与条件を満たすだけでなく、魅力的で豊かな空間を発想し、具体化することが求められる。実務の設計では、雰囲気や生活動線などの意匠だけではなく、構造、環境・設備など、様々な要素の判断が必要となる。しかし、これらの設計技術を一つのモデル住宅をとおして総合的に学べる教材が整備されていないため、初学者にとっては、各分野のつながりが分かり難い現状がある。本研究では、学生への設計教育実験を試行し効果を検証ながら、実践かつ総合的に住宅設計技術・技能を習得するための教材開発を行った。教材開発については、1研究者全員で議論を重ね、意匠・構造・環境・設備分野の設計要素を包含したモデル住宅(以下、モデル住宅)を設計し、教材構成・表記方法を検討した。その後、2和田が住宅の意匠設計を中心とした教科書の原稿を作成した(第0章:設計の進め方(4ページ)、第1章:設計準備(28ページ)、第2章:設計初期の全体計画(28ページ)、第3章:意匠設計(36ページ))。また、3和田がモデル住宅を例に、基礎的な法規の教材作成を行った(建築面積、延べ床面積、建蔽率、容積率、各種斜線、地盤面の算定など)。さらに、4藤野がモデル住宅を基に、地震力・風圧力に対する壁量計算の方法について原稿の下案を作成した。作成した教材の効果を確認するために5作成した教材の一部である空間想像チェックシートを利用して学生へ設計教育実験を行い、分析・考察を行った。その結果を第23回職業能力開発研究発表講演会(2016年11月)において1件の発表を行った。また、日本建築学会学術講演会(2017年8月)において2件の発表を行う予定になっている。初年度(平成28年度)の教材開発については、次の内容を実施した。1意匠・構造・環境・設備分野の設計要素を包含したモデル住宅の設計を行い、教材構成・表記方法を検討した。2住宅の意匠設計を中心としたテキストの原稿を作成した(96ページ)。3モデル住宅を例に、基礎的な法規の教材作成を行った。4モデル住宅を例に、地震力・風圧力に対する壁量計算の方法について原稿の下案を作成した。予定では、意匠・構造のテキスト作成を行い、平成28年度中に一次テキストとして製本する予定であったが、5月段階でテキストのDTPを行っており、印刷が6月の予定である。そのため、一次テキストの製本が2か月遅れている。作成した教材の一部である空間想像チェックシートを学生へ教育実験を行い、分析・考察を行った。その結果を第23回職業能力開発研究発表講演会(住宅設計教育のための教材開発-ゾーニング段階における空間創造プロセス教育-,平成28年11月)において1件の発表を行い、日本建築学会学術講演会(エスキスにおける建築設計教育実験の試みーその6空間を想像するためのチェックシートの開発ー,平成29年8月、エスキスにおける建築設計教育実験の試みーその7空間想像シートを用いた設計の評価方法ー,平成29年8月)において2件の発表を行う予定になっている。設計教育実験による教材の検証については、概ね計画通り進んでいる。

2年目は、1年目に和田が作成した木造住宅設計テキスト(第0章:設計の進め方(4ページ)、第1章:設計準備(28ページ)、第2章:設計初期の全体計画(28ページ)、第3章:意匠設計(36ページ))を使い、予定どおり職業訓練指導員への研修(3日間コースと2日間コース、1カ所)と大学1年生への設計演習(1カ所)、離転職者を対象とした職業能力開発施設(6か月訓練、2か所)において設計教育実験を試行した。その際、課題とヒアリング・アンケート調査を実施した。その結果を基に、0章から3章までの内容を修正し、さらに第4章:壁量計算に基づく構造安全性の検討設計初期の全体計画(10ページ)、第5章:環境・設備設計(30ページ)を追加し、約200ページの2次テキスト教材を作成した。設計教育の試行で得られたデータを基に空間のつくり方に関する分析・考察を行った。その結果を日本建築学会学術講演会(2017年8月)において2件、実践教育訓練研究発表会(2017年8月)において1件、職業能力開発研究発表講演会(2017年10月)において1件の発表を行った。概ね計画どおり進めた。1次テキスト使い、設計教育を職業能力開発施設で試行し、課題とヒアリング・アンケート調査を実施した。その結果を基に分析・考察を行い、その研究内容を国内の研究発表講演会において4件の発表ができた。一方、2年目に追加するテキストの内容は予定どおりにでき上ったが、テキストが200ページになったためDTPが間に合わず、2017年度内に印刷ができなかった。2か月遅れで印刷する予定である。実務の木造住宅設計では、建物の形や生活動線などの意匠だけではなく、構造、環境・設備など、様々な要素を判断して設計を進めている。本研究では、これらの木造設計技術・技能を一つのモデル住宅をとおして総合的に習得するためのテキスト教材を開発することを目的としている。その際、職業能力開発施設で学ぶ学生や受講者へ設計教育を試行して効果を検証ながら、テキスト教材の開発を行っている。3年目は、2年目に行った設計教育(1章3章を利用した試行)おけるアンケート結果に基づき、テキストの修正を行った。改定したテキスト(約200ページの2次テキスト教材)を使い、予定どおり職業訓練指導員への研修(3日間コースと2日間コース、1か所)と大学1年生への設計演習(2か所)、離転職者を対象とした職業能力開発施設(2か所、6か月訓練、5コース)において設計教育を試行した。その内、大学1年生の2か所と離転職者の3コースを対象(他の2コースは課題が異なったため分析対象から外した。)に空間のつくり方に関する分析・考察を行った。その結果をV. INTERNATIONALARCHITECTURAL DESIGN CONFERENCE at RIXOS Libertas Meeting Halls in Dubrovnik Croatia(2018年4月)において1件、実践教育訓練研究発表会(2018年8月)において1件、日本建築学会学術講演会(2018年9月)において2件、空気調和・衛生工学会大会(2018年9月)において1件、職業能力開発研究発表講演会(2018年10月)において2件の発表を行い、計画どおり進めた。2年目は、減になった分担者の研究領域を補填するために1名の分担者を追加し、予定どおり次の内容を実施する。1環境・設備分野の教材作成:住宅におけるエネルギーと温熱環境、空気環境・空調設備に関する教材を作成する。2学生を被験者とした設計教育実験:意匠、構造、環境・設備設計の各分野で作成した教材に対して学生を被験者とした教育実験を行い、ヒアリング・アンケート調査を実施する。
PAI-1阻害化合物による新たな癒着予防法の探求

初年度は主にウサギの縦隔内癒着モデルの作成を行った。モデル作成方法は、胸骨正中切開にて心嚢を開放した後、心嚢内を5分間擦過、最後に血液を散布して心膜を閉鎖することで、均一で十分な強度の癒着作成が可能になった。開始当初は胸骨下の癒着は作成されるものの、心嚢内の癒着がほとんどない状態であったが、心嚢内への血液散布と心膜を可及的に閉鎖することでその問題は解決された。モデルの生存率は術中死亡を除けば100%で、感染もない。手術中に4例(16例中)の死亡があったが、気胸、心タンポナーデによる死であり、手技の改善とともに死亡率は減少傾向にある。また、癒着の評価方法に関しても検討し、評価は心拍動下に両側開胸による左右心嚢内の評価、Sacrifice後に心臓と胸骨を一回にして摘出し、胸骨下の癒着をそれぞれ個別に評価する方法を確立した。具体的には心嚢内の左右および横隔膜面、胸骨下の4点に関して評価を行う。また胸骨下の癒着に関しては鈍的剥離できない癒着の周囲にマーキングをして癒着をはがしたのちにその面積を評価する方法をとっている。今後の予定としては、本年度中にPAI-1阻害薬経口投与群とコントロール群の比較実験を行い、同時に局所投与の効果を同様のモデルを使って確認する。また、病理組織学的に癒着の測定を行う予定で、HE染色による炎症性細胞浸潤の程度の評価、EM染色による繊維化の厚みの評価、FGFの発現の評価を行う予定としている。初年度は癒着モデルの作成、モデルの安定化を行った。初年度中に本実験を開始することも検討していたが、モデルの精度を十分に高め、その他の評価項目を十分に検討して、2019年度中に本実験を終了できる計画を立てることができた。初年度でモデルは確立されたため、本年度からは本実験を行う。本実験はPAI-1阻害薬経口長期投与群(4週間)と、短期投与軍(1週間)、コントロール群にそれぞれ10羽ずつ割り当てて、比較実験を行う。同時に局所投与方法を検討する。現時点で検討しているのはPAI-1阻害薬をゲル化して縦隔内に散布する方式で、その方法に関しては、PAI-1阻害薬の提供元と協議したうえで進めていく方針としている。また病理組織学的に癒着、繊維化の評価を行い、FGFの発現やマクロファージの抑制による抗炎症作用を免疫組織学的に評価する予定としている。最終年度に国際学会での発表および論文化を予定している。効率的に研究を行った結果、次年度使用額が生じたが、引き続き本研究の消耗品購入に充てる。
海洋生物科学における基礎研究

1.本邦は自他ともに認める水産国として、海洋生物の利用技術においては世界の最先端にあり、その研究組織、研究への投資、次代研究者の養成のいずれにおいても相当に体制が整備されて来ている。しかしながら、海洋生物の基礎研究においては、これらいずれの点においても著しく整備が遅れていると言わざるを得ない。世界的に見ても極めて早くに臨海実験所を設立し、基礎海洋生物科学の研究に多くの成果を上げてきた国の姿とは到底思えぬほどの現状である。2.未利用資源・未利用空間の宝庫である海洋を利用する技術の開発を目指し、そのような技術が海洋生物などに及ぼすであろう影響を評価する手立てをもたぬまま、さまざまな巨大プロジェクトが強力に推進されている現在、次の3点は特に緊急に実現、整備する必要がある。(1)現代生物科学の先端的研究技術を駆使するに充分な施設、設備を備えた、相当規模の共同利用研究所群(海洋分子生物学研究所、海洋生態学研究所、深海生物学研究所等)を持つ、国立海洋生物科学研究機構(仮称)を設置し、基礎海洋生物科学の一大研究拠点とする。(2)現在さまざまな学会等に分散している基礎海洋生物科学の研究者を包括する組織を設立する。(3)本邦沿岸に極くありふれた動物であっても、研究者自身が甚大な労力を割くことなしには、良好な研究材料が必要なだけ確保できない現状は深刻である。研究材料供給体制の組織化等、研究支援体制を整備する。
史料に基づく古災害の復元に関する研究

史料の史学的分析:本年度は江戸時代の近畿圏を中心として洪水関係,治水関係,海難関係などの災害史料を調査し、収集した。史料の統計学的分析:年輪を各種の外的要因に基づく外力を入力とする植物反応系の出力と見なすことにより、植物反応系をブラックボックスとして、入力と出力の間に成立する最適フィルターを決定した。本年度は雨量と年輪との相関性を明確にするために、木曽地域の桧30本を年輪を計測しこれと雨量の関係について調査した。年輪については最大300年の計測値が得られたが、当該地域の雨量については90年程度しか入手できないので、墨翁日記ならびに大沼日記に記されている降雨日数から月平均降雨量を推定することにより170年間の降雨量のデータを再現させた。さらに、これを基にして年輪変動から降雨量を推定するための時系列理論を展開した。風水害の復元:江戸時代の大阪における巨大高潮災害の一つである「寛文の高潮」(1670年)の復元を試みた。その結果、当時の海岸線は新田開発にともなって経年的に変化するが、氾濫の規模は後年の「宝永津波」(1707年)や「安政南海道津波」(1854年)の場合とほとんど同じであって、高潮の潮位偏差は落橋数とその位置などから、2.5m程度であり、昭和年代の大阪における室戸台風級の高潮と同規模であると推定された。崩災の復元:寛文2年(1662年)の地震による琵琶湖周辺における災害に関連して滋賀県高島町において検土杖による工層断面の特性を調査し、有機物を多量に含む粘土層の存在を確認した。今後その花粉分析,種子分析などにより水田耕土である可能性について検討を加える予定である。昭和22年(1889)十津川村の災害については、旧西十津川村について史料記載の崩れの発生個所を子字地名の比定を行うことによってほぼ正確に明らかにした。
医療連携における退院困難・患者受け入れ困難要因の分析

長崎県内の病院・在宅療養支援診療所・訪問看護ステーション・居宅介護支援事業所・施設を対象に質問調査を郵送にて実施した。対象1141ヵ所より383の回答が(回答率33.6%)得られた。各困難要因を地域別にみた時、長崎は在宅を支える診療所が整備されており、県北県央県南は不足している傾向が見られた。離島は医療処置の脆弱さが伺えた。それぞれの地域に特徴があり、地域に即した包括的な在宅医療の提供体制の構築や行政・福祉関係機関の連携など、総合的な対策が求められる。長崎県の病院・在宅療養支援診療所・訪問看護ステーション・居宅介護支援事業所・施設に対して退院困難要因・受入困難要因を明らかにするため、独自に作成した質問紙を(退院困難要因・受入困難要因を、転院・転所の退院困難要因5分類53項目、在宅の退院困難要因5分類53項目、受入困難要因4分類43項目を5段階のリッカートスケールを用いた質問紙)を作成し、各病院・施設の代表者に研究協力依頼の文書と地域医療連携部門担当者および連携窓口担当者への研究説明用紙・質問紙・返信用の封筒を送付した。回収は平成24年2月末より3月第3週終了後より入力作業を行った。分析は統計ソフトSPSSを使用し、属性は度数分布を作成、困難要因に関しては、病院は機能区分(急性期・回復期・療養型・精神科)と医療圏(長崎・県北県央県南・離島)でまとめ単純集計およびクロス集計にて分析をかけた。在宅療養支援診療所・訪問看護ステーション・居宅介護支援事業所・施設は医療圏(長崎・県北県央県南・離島)でまとめ単純集計およびクロス集計にて分析した。また病院の退院困難要因と受入困難要因を比較・病院・在宅療養支援診療所の退院困難要因と在宅に移行する際の困難要因を比較、在宅療養支援診療所・訪問看護ステーション・居宅介護支援事業所の在宅移行時の困難要因をクロス集計にて分析した。これらを長崎県の病院・在宅療養支援診療所・訪問看護ステーション・居宅介護支援事業所・施設の退院困難要因・受入困難要因の傾向をまとめた。長崎県の病院の医療連携部門を対象に退院困難要因ならびに受入困難要因を調査するとともに、在宅療養支援診療所、訪問看護ステーション、ケアマネジャー、施設等の受入困難な問題要因を明らかにするために、長崎県の病院(158箇所)・在宅療養支援診療所(314箇所)・訪問看護ステーション(79箇所)・居宅介護支援事業所(430箇所)・老人保健施設及び特別養護老人ホーム(166箇所)へ退院困難要因、受入困難要因に関する独自に作成した質問紙(退院困難要因・受入困難要因を、転院転所の退院困難要因5分類53項目、在宅の退院困難要因5分類53項目、受入困難要因4分類43項目を5段階のリッカートスケールを用いた質問紙表)作成した。長崎県内の病院の退院困難要因および受入困難要因を、機能属性(急性期・回復期・療養型・精神科等)と医療圏を考慮した分析を行なえるようにした。また。在宅療養支援診療所、訪問看護ステーション、ケアマネジャー、施設へも同様に属性を分けることとした。なお病院・施設の代表者に対して研究協力依頼の文書と地域医療連携担当者および連携窓口担当者への研究説明用紙・質問紙・返信用封筒も同封し送付した。質問紙の回収期限を平成24年度2月末としていたが、同年3月にも返信が30件程度あったため3月第3週終了後により入力作業を行うこととした。質問紙の回収は383件あったため、現在入力作業を引き続き行っているところである。病院、在宅療養支援診療所、訪問看護ステーション、ケアマネジャー、施設向けへそれぞれ質問紙表を作成し、送付を行い、回収まで行うことができた。今後入力作業を行った後に、分析を行い発表用の抄録、論文を作成していくこととなるが、その期間を1年間と十分にとっている。長崎県内の病院、在宅療養支援診療所、訪問看護ステーション、ケアマネジャー、施設の属性(規模、医療圏、機能属性)と退院困難要因、受入困難要因の関連性を分析していく。今年度の発表される研究を学会などに参加し情報を得るとともに、各種文献を確認していく。学会等への参加し最新の研究を確認していくとともに、文献の確認を行っていく。抄録または論文等の作成のため費用必要となる。
抗ガン活性金属錯体による活性酸素生成とDNA切断反応

我々は、ポドフィロトキシン(PD)及びその誘導体(例えば、VP-16,VM-26)によるDNA切断反応機構に対して、金属との錯体形成に基づく活性酸素種(・OHなど)の関与について検討してきた。本研究においては、PDの構成分子としてのシリンガ酸(SA)及びPDの脱メチル体(デメチルエピポドフィロトキシン、DEPD)とCu(II)イオンとの錯体によるDNA切断及びその認識における分子間相違性について考察した。両錯体とDNAとの結合定数(Km)をUV吸収差スペクトルから求めたところ、Cu(II)-DEPD錯体はCu(II)-SA錯体よりも10倍以上強くDNA分子に結合し、インターカレーション以外によるDNAへの結合様式の存在が推察された。また、プラスミドColElDNAに対する切断反応に対して、Cu(II)-DEPD錯体はCu(II)-SA錯体よりもより濃度依存的な切断傾向を示した。このことは、DNA認識に対するDEPDのA,B,C及びD環の働きを強く示唆するものと考えた。また、M13mp18DNAを用いるDNAシーケンス法による解析の結果、Cu(II)-DEPD錯体はGCリッチな配列におけるG及びC塩基に、Cu(II)-SA錯体はC塩基においてのみ特異的な切断(あるいは結合)位置を示した。また、DEPD及びSAのDNA認識・切断の違いを見いだすため、ColElDNAの制限酵素Pvu IIあるいはTaqI消化によるフラグメント(それぞれ3714863bpあるいは123988bpフラグメントを生成)を用いて検討した。いずれのフラグメントに対してもCu(II)-DEPD錯体の法がより強い切断活性を示した。
体外循環時の脳高次機能障害モニタリングと理想的脳管理法の確立

本研究の目的は、体外循環後の脳障害を早期に検出するための新たなモニタリング法を確立し、それを基に理想的な周術期脳管理法を構築することである。インフォームドコンセントの得られた体外循環下の開心術予定症例を対象に、脳障害の発生を早期かつ正確に検出できる脳モニタリング法(近赤外分光法、内頚静脈酸素飽和度、S-100β蛋白)に関して検証した。体外循環中や終了直後のS-100β蛋白値の上昇と脳障害との関連は低く、終了5時間以降に限ってのみ、脳障害の重症度と相関を示した。このことから、S-100β蛋白は脳障害発生の早期マーカーとしては適当ではないと思われた。今回の研究の結果、重篤な脳障害に関しては、cyt.ox.の還元パターンが、その発生を正確に検出できることが示された。しかし、SjvO2値と脳障害には相関が認められなかった。さらに、cyt.ox.の還元パターンを指標に積極的な脳管理を行うことにより重篤な脳障害を回避できる症例も経験した。脳高次機能障害に関しては、どのモニタリング値とも相関が得られなかった。動物実験においては、脳内cyt.ox.の還元状態を指標に積極的な体温管理が行うことにより、完全循環停止状態においても有効な脳保護効果を期待できることが示された。本研究では、脳障害を早期かつ正確に検出できる脳モニタリング法として、近赤外線分光法のcyt.ox.の酸化-還元状態が有用と結論した。さらに、体外循環中に脳障害が検出された場合、積極的な脳保護療法の一つとしての軽度低体温療法や脳浮腫療法をcyt.ox.の酸化-還元状態測定下に推し進めていくことの有用性が示された。今後は、本研究を基に体外循環中の脳障害に対してcyt.ox.の酸化-還元状態を指標に有効な脳保護療法を検討すると同時に、脳指向型の周術期脳管理法を構築するための基礎及び臨床研究を進めていくつもりである.本研究の目的は、体外循環後の脳障害を早期に検出するための新たなモニタリング法を確立し、それを基に理想的な周術期脳管理法を構築することである。今後は、本研究を基に体外循環中の脳障害に対してcyt.ox.の酸化-還元状態を指標に有効な脳保護療法を検討すると同時に、脳指向型の周術期脳管理法を構築するための基礎及び臨床研究を進めていくつもりである.本研究の目的は、体外循環後に発生する脳高次機能障害を早期に検出するための新たなモニタリング法を確立し、それを基に理想的な周術期脳管理法を構築することである。脳高次機能障害の評価には十分な症例数が必要であり本年度(14年度)は、(1)症例の蓄積(データーベースの作成)、(2)本研究で用いる脳モニタリング法の検出感度に関しての評価、を行った。<方法>インフォームドコンセントの得られた体外循環(CPB)下の開心術予定症例において、術中、術後の脳内酸素化状態を近赤外分光法(NIRS)と、内頚静脈酸素飽和度(SjvO2)を用いて連続的に測定するとともに、S-100β蛋白とモノアミン類を、(1)CPB開始前、(2)終了直後、(3)5時間後、(4)24時間後、(5)48時間後に測定した。脳高次機能は、(1)手術前日、(2)終了7日後、(3)退院時に検査を行った。<結果・考察>術中SjvO2の変化と術後脳障害との間に相関はみられなかったが、NIRSによる術中のチトクロムオキシダーゼ変化と術後脳障害の間には有意な相関が認められた。しかし、測定部位(前額部)から離れた局所的な脳障害(後頭葉や側頭葉、大脳基底核周辺の脳梗塞)に関してはNIRSでは検出できなかった。

一方、S-100β蛋白値の変化と術後脳障害との関係を調べると、CPB終了5時間以降では有意な相関関係がみとめられたが、それ以前では相関はみられなかった。今回の検討から、NIRSとS-100β蛋白は測定領域の問題や時間的問題(検出の遅れ)はみられたが、重篤な脳障害に関しては検出可能であった。しかし、脳高次機能障害に関しては、症例数が少ないため現段階では結論は得られなかった。今回の結果を踏まえた上で、来年度はさらに症例数を増やし、脳高次機能障害早期検出のためのモニタリング法に関して評価を行う予定である。本研究の目的は、体外循環後に発生する脳高次機能障害を早期に検出するための新たなモニタリング法を確立し、それを基に理想的な周術期脳管理法を構築することである。脳高次機能障害の評価には十分な症例数が必要であり本年度(15年度)は、前年度に引き続き(1)症例の蓄積(データーベースの作成)、(2)本研究で用いる脳モニタリング法の検出感度に関しての評価、を行った。<方法>インフォームドコンセントの得られた体外循環(CPB)下の開心術予定症例において、術中、術後の脳内酸素化状態を近赤外分光法(NIRS)と、内頚静脈酸素飽和度(SjvO2)を用いて連続的に測定するとともに、S-100β蛋白とモノアミン類(GABAとグルタミン酸)を(1)CPB開始前、(2)終了直後、(3)5時間後、(4)24時間後、(5)48時間後に測定し検討した。S-100β蛋白はモノクロナール抗体法で、GABAとグルタミン酸はHPLC法で測定した。脳高次機能は、(1)手術前日、(2)終了7日後、(3)退院時に検査を行った。<結果・考察>体外循環前後のGABA値の有意な変化はみられなかったが、グルタミン酸は体外循環導入後に上昇がみられ、体外循環終了直後に最高値に達した。この傾向はS-100β蛋白と極めて類似したものであった。近年、体外循環中のS-100β蛋白の由来は脳細胞以外であるとの報告が多数見られるようになったが、今回の検討では体外循環中の興奮性アミノ酸(グルタミン酸)が、s-100β蛋白の経時的推移と極めて類似するという、面白い結果が得られた。このことは、上記の物質が体外循環中の脳内の病態を反映している可能性もあり、脳障害との関連も含めて詳細な検討が必要と思われる。次年度は、今回の結果を踏まえた上で、さらに症例数を増やし、脳高次機能障害早期検出のためのモニタリング法に関してNIRS、SjvO2、S-100β蛋白、モノアミンなどの総合的な評価を行う予定である。<方法>インフォームドコンセントの得られた体外循環(CPB)下の開心術予定症例において、術中、術後の脳内酸素化状態を近赤外分光法(NIRS)と、内頚静脈酸素飽和度(Sjv02)を用いて連続的に測定するとともに、S-100β蛋白とモノアミン類を(1)CPB開始前、(2)終了直後、(3)5時間後、(4)24時間後、(5)48時間後に測定し検討した。脳高次機能は、(1)手術前日、(2)終了7日後、(3)退院時にMMSE検査を行った。<結果・考察>今回の検討において、体外循環導入時と復温時、脳分離循環導入・離脱時、超低体温下完全循環停止時に脳内ミトコンドリアの有意な還元が認められ、脳障害発生と有意な相関が認められた。しかし、Sjv02値と脳障害には相関が認められなかった。