hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
地理的・社会的近接性を考慮した企業間ネットワークの計量分析

個別研究課題1災害リスクが取引先の空間分布に与える影響の分析:Unrelated Variety(産業・地域間の多様化により,特定産業・地域へのショックの平準化や,技術変化への適応を推進するもの)に着目した実証研究である.具体的には,南海トラフ地震の津波被害想定地域にサプライヤーを持っていた企業群を,仕入先が東日本大震災による影響を受けた群とそうでない群に分けた上で,震災前後での仕入先の空間分布の両群比較を行った.製造業について,次の暫定的な結果が得られている.主に売上高や従業員数で見た時に比較的小規模な製造業企業群では,震災直後,一時的に仕入先の空間分布が集約傾向になったが,震災後3年以降は統計的に有意な分散・集約傾向は見られなくなった.一方,中堅規模の製造業企業群においては,震災直後に仕入先の空間分布が分散傾向になったまま,2018年現在まで推移していることが明らかになった.個別研究課題2地方自治体主導研究開発助成の効果計測:Unrelated VarietyとRelated Variety(自身と類似した経済主体との繋がりの形成によって,他者からの知識獲得を推進するもの)の両方に着目した実証研究である.具体的には,各々助成内容が異なる中部地方の3県を対象に,県主導の研究開発助成制度が,受給企業の業績や取引関係に与えた影響を計測した.助成を受けた企業群とそうでない企業群との比較分析を通じ,取引関係への影響について,次の暫定的な結果が得られている.製品実用化を主目的とした助成制度の下では,販売先の(Un)relatedな地域・産業的多角化が観測されるものの,研究開発時の連携先に関する制約が強い場合には,地域や産業を超えた多角化は統計的に有意には観測されなくなった.各研究課題を進める上で用いる統計的手法に係る再検討を行ったものの,当初の計画通り,(新)経済地理学の観点から,地理的・社会的近接性に関する経済理論や概念的枠組み,それらの実証的検証法についてのレビュー・整理を行った上で,主として企業間ネットワークの空間的構造を題材とする計量分析を進めてきた.得られた研究成果については,地域科学に関する国内学会のひとつである応用地域学会や,中小企業に関する国際学会であるACSB2018等,国際・国内両方の学会にて既に報告を行っている.これら学会での成果報告の折に得られた各分野の専門家からのコメントを基に,これまで行ってきた予備的分析を,論文投稿に向けた本格的な分析へと移行させる上での研究方針についての検討を行うことができた.これまでに得られた研究成果を投稿論文や博士論文の形でまとめる為,研究課題に関連する最新の学術的・社会的動向へのレビュー・整理を更に深化させる.予備的分析の結果を踏まえ,分析方針の検討を再度入念に行うことにより,識別戦略を始めとする実証分析のデザインをより精緻なものとする.59th ERSA CongressやRSA2019を始めとした,都市・地域経済学及び経済地理学に係る国際学会における国外の研究者との議論を通じて,本研究課題の国際的な位置付けを明確化する.各個別研究課題に関連している行政担当者を始めとする実務担当者へのヒアリング等を通じ,計量分析で得られた結果と相補的な定性情報を広く収集する.個別研究課題1災害リスクが取引先の空間分布に与える影響の分析:Unrelated Variety(産業・地域間の多様化により,特定産業・地域へのショックの平準化や,技術変化への適応を推進するもの)に着目した実証研究である.具体的には,南海トラフ地震の津波被害想定地域にサプライヤーを持っていた企業群を,仕入先が東日本大震災による影響を受けた群とそうでない群に分けた上で,震災前後での仕入先の空間分布の両群比較を行った.製造業について,次の暫定的な結果が得られている.主に売上高や従業員数で見た時に比較的小規模な製造業企業群では,震災直後,一時的に仕入先の空間分布が集約傾向になったが,震災後3年以降は統計的に有意な分散・集約傾向は見られなくなった.一方,中堅規模の製造業企業群においては,震災直後に仕入先の空間分布が分散傾向になったまま,2018年現在まで推移していることが明らかになった.個別研究課題2地方自治体主導研究開発助成の効果計測:Unrelated VarietyとRelated Variety(自身と類似した経済主体との繋がりの形成によって,他者からの知識獲得を推進するもの)の両方に着目した実証研究である.具体的には,各々助成内容が異なる中部地方の3県を対象に,県主導の研究開発助成制度が,受給企業の業績や取引関係に与えた影響を計測した.助成を受けた企業群とそうでない企業群との比較分析を通じ,取引関係への影響について,次の暫定的な結果が得られている.製品実用化を主目的とした助成制度の下では,販売先の(Un)relatedな地域・産業的多角化が観測されるものの,研究開発時の連携先に関する制約が強い場合には,地域や産業を超えた多角化は統計的に有意には観測されなくなった.各研究課題を進める上で用いる統計的手法に係る再検討を行ったものの,当初の計画通り,(新)経済地理学の観点から,地理的・社会的近接性に関する経済理論や概念的枠組み,それらの実証的検証法についてのレビュー・整理を行った上で,主として企業間ネットワークの空間的構造を題材とする計量分析を進めてきた.得られた研究成果については,地域科学に関する国内学会のひとつである応用地域学会や,中小企業に関する国際学会であるACSB2018等,国際・国内両方の学会にて既に報告を行っている.

これら学会での成果報告の折に得られた各分野の専門家からのコメントを基に,これまで行ってきた予備的分析を,論文投稿に向けた本格的な分析へと移行させる上での研究方針についての検討を行うことができた.これまでに得られた研究成果を投稿論文や博士論文の形でまとめる為,研究課題に関連する最新の学術的・社会的動向へのレビュー・整理を更に深化させる.予備的分析の結果を踏まえ,分析方針の検討を再度入念に行うことにより,識別戦略を始めとする実証分析のデザインをより精緻なものとする.59th ERSA CongressやRSA2019を始めとした,都市・地域経済学及び経済地理学に係る国際学会における国外の研究者との議論を通じて,本研究課題の国際的な位置付けを明確化する.各個別研究課題に関連している行政担当者を始めとする実務担当者へのヒアリング等を通じ,計量分析で得られた結果と相補的な定性情報を広く収集する.
堆積岩の形成過程で炭素質物質が果たす酸化還元の役割と地球科学的意義

堆積物中に含まれる炭素質物質の定量と賦存状態の把握,および堆積物間隙流体の酸化還元電位の測定をもとに,堆積岩の形成過程で炭素質物質が果たす酸化還元の役割を検討した。泥炭地(北海道サロベツ,長崎県森山),河川氾濫原(北海道天塩),デルタ域(福岡県福岡市),サンゴ礁(沖縄県石垣),石灰岩洞窟(福岡県北九州市),マンガン酸化物が堆積しつつある湧泉(北海道足寄)で,野外調査と堆積物間隙水の酸化還元電位・pH・電導度測定を行った。各調査地で採取した堆積物試料は,透過および反射顕微鏡観察,有機岩石組織分析,元素分析(CNコーダー,CHNアナライザー),X線回折に供した。検討の結果,全炭素含有率は泥炭地試料で86wt.%(90wt.%,daf),氾濫原およびデルタ域試料で10wt.%,サンゴ礁試料で10wt.%,石灰岩洞窟試料で45wt.%,マンガン湧泉試料では0.0wt.%(ND)であった。酸化還元電位は,泥炭地で1021mV,氾濫原およびデルタ域で120210mV,サンゴ礁で97118mV,石灰岩洞窟で290334mV,マンガン湧泉では150314mV(滞留水では420mV)であった。セメント前駆物質として,泥炭地堆積物から粘土鉱物(スメクタイト,カオリナイト,アロフェン?),氾濫原およびデルタ域堆積物からシリカ鉱物と粘土鉱物,サンゴ礁堆積物から粘土鉱物と炭酸塩鉱物,洞窟堆積物から炭酸塩鉱物と鉄酸化・水酸化鉱物,マンガン湧泉からマンガン酸化鉱物が見出された。石灰岩洞窟を除く各堆積場では,水の酸化還元電位と堆積物の炭素含有量との間に負の相関が認められた。洞窟堆積物では炭素の大部分が炭酸塩・炭酸イオン・炭酸水素イオンとして存在するために他試料とは異なる挙動を示す可能性が強い。堆積環境および続成変化の解析のための手段として,間隙水の酸化還元電位は有用であることが明らかになった。研究計画調書の記載に沿い,本年度は,1)設備備品費で購入した導電率計測機の立上げと検量線の作成,2)野外調査で必要な基図の調達と複製(東京出張:5月21日),3)野外調査および試料収集(北海道出張:7月31日8月12日,熊本出張:1月26日),4)収集試料の前処理と室内実験を実施した。1)については,試料ホルダーの改造によって研究遂行に十分な精度のデータが野外で効率よく得られることが確認できた。2)および3)では,北海道と九州における白亜紀・第三紀堆積岩の堆積相観察と試料収集,北海道における現世有機質堆積物の堆積相観察と試料収集,および堆積物間隙水をはじめとする水の酸化還元電位の現場測定を行うことができた。4)については,堆積岩石学的な検討(粒度分析,砕屑物および自生鉱物の鉱物同定,炭素・窒素含有量の測定,炭素質物質の同定),間隙水の検討(水の化学分析,自生鉱物に含まれる流体包有物の塩濃度測定)の一部を実施した。多量の試料を迅速に処理するため,地質試料の扱いに慣れた地球圏科学科の大学院・学部学生の助力を得たが,このための謝金を支出した。

野外調査および室内実験の結果,有機質堆積岩・炭酸塩岩の分布地域における水(堆積間隙水,流下水,天水)の酸化還元電位,水の酸化還元電位と堆積岩中の自生鉱物種との関係,自生鉱物種と炭素含有量との相関を把握することができた。成果の一部は,日本地質学会(新潟大学),日本サンゴ礁学会(東京工業大学),日本地質学会西日本支部例会(福岡大学)で発表したほか,投稿論文を準備中である。また,本年度の調査によって精査の必要な部分が判明したので,これに基づき次年度の研究を遂行する。泥炭地(北海道サロベツ,長崎県森山),河川氾濫原(北海道天塩),デルタ域(福岡県福岡市),サンゴ礁(沖縄県石垣),石灰岩洞窟(福岡県北九州市),マンガン酸化物が堆積しつつある湧泉(北海道足寄)で,野外調査と堆積物間隙水の酸化還元電位・pH・電導度測定を行った。各調査地で採取した堆積物試料は,透過および反射顕微鏡観察,有機岩石組織分析,元素分析(CNコーダー,CHN分析装置),X線回折に供した。検討の結果,全炭素含有率は泥炭地試料で86wt.%(90wt.%,daf),氾濫原およびデルタ域試料で10wt.%,サンゴ礁試料で10wt.%,石灰岩洞窟試料で45wt.%,マンガン湧泉試料では0.0wt.%(ND)であった。酸化還元電位は,泥炭地で1021mV,氾濫原およびデルタ域で120210mV,サンゴ礁で97118mV,石灰岩洞窟で290334mV,マンガン湧泉では150314mVであった。セメント前駆物質として,泥炭地堆積物から粘土鉱物(スメクタイト,カオリナイト,アロフェン?),氾濫原およびデルタ域堆積物からシリカ鉱物と粘土鉱物,サンゴ礁堆積物から粘土鉱物と炭酸塩鉱物,洞窟堆積物から炭酸塩鉱物と鉄酸化・水酸化鉱物,マンガン湧泉から二酸化マンガン鉱物が見出された。石灰岩洞窟を除く各堆積場では,水の酸化還元電位と堆積物の炭素含有量との間に負の相関が認められた。洞窟堆積物では炭素の大部分が炭酸塩・炭酸イオン・炭酸水素イオンとして存在するために他試料とは異なる挙動を示す可能性が強く,今後の検討が必要である。堆積環境および続成変化の解析のための手段として,間隙水の酸化還元電位は有用であることが明らかになった。
ヒト免疫不全ウイルス(HIV)制御遺伝子の構造と機能の関係

本年度は,HIV-1のvif遺伝子に焦点を当て,vif遺伝子に変異を導入したときのウイルスの増殖性の変化を解析し,Vifタンパク質の構造と機能の相関を考察した。変異ウイルスは,HIV-1 pNL432を親クローンとして用い,アミノ酸の置換変異を4種,in-frame挿入変異を6種,欠失変異を2種の合計12種類を作製した。作製した変異ウイルスDNAをSW480細胞に導入し,これより産生されたウイルスを,H9細胞に感染させた。H9細胞の培養上清中の逆転写酵素活性を測定することにより,ウイルスの増殖を定量した。その結果,増殖パターンは(1)親株NL432と同様に良く増殖するもの2クローン,(2)遅れて増殖してくるもの2クローン,(3)全く増殖が見られないもの8クローンの3つに分かれた。これらの変異ウイルスの増殖性(Vif機能)をそのVif構造との関連で考察すると,次のようにまとめることができる。(1)アミノ酸挿入によりウイルスが完全に増殖不能となる部位が,Vifタンパク質分子中に分散して存在する。これらの部位は,機能発現に必要なVif分子の高次構造形成に寄与していると思われる。(2)C末端の8アミノ酸(185192位)は不要である。(3)「Vif=システインプロテアーゼ」説で注目を集めた2個のシステインの役割に関し,114あるいは133位のシステインの内ひとつでもイソロイシンに変えると,ウイルスが全く増殖しなくなることが他の研究者より報告されている。本研究では,これらシステインをセリンに変えた結果,114位変異体は育たず,このシステインの重要性が確認された。しかし,133位変異体は遅延がみられるものの増殖はしているので,Vif機能にとって不可欠ではない思われる。(4)88位のグルタミン酸の欠失で,ウイルスが完全に増殖不能となった。このアミノ酸が必須なのか,あるいは単にスペーサーとして機能するだけなのか等は,更に研究が必要である。
実効性を重視した災害公営住宅高齢者健康管理システムの構築と運営に関する研究

東日本大震災から7年が経過し、仮設住宅在住の高齢者の多くは災害公営住宅に居を移した。我々は気仙沼市が設置した仮設住宅に住む高齢者を対象に健康調査を行ったが(以降「前回調査」と記す)、その後の追跡調査として、気仙沼市の災害公営住宅に住む高齢者1,500名と、ランダムに抽出した災害公営住宅以外に住む高齢者1,500を対象に、気仙沼市の協力を得て健康調査を行った。調査項目は日本老年医学会が推奨する「基本チェックリスト(KCL)」に加え、居住環境、世帯構成、手段的日常生活動作、社会参画状況、嗜好、併存症である。自記式健康調査票を郵送し、返送により回収した。回収率は40.6%と、前回調査の73.3%よりは低かったが、対象者背景(男女比、年齢、BMI)は前回調査に比べて有意な差はなかった。KCL総スコアでは前回(6.86±5.15)に比べて今回は(5.08±4.63)有意に(P<0.0001)改善していた。KCL下位項目で有意に改善していたのは、ADL、運動、認知機能、うつであり、栄養、口腔機能、閉じこもりに変化はなく、有意に悪化した項目はなかった。フレイル有症率も今回の調査結果において有意に低くなっていたが、非被災地の高齢者データと比べると、よりフレイルである傾向があった。認知機能の特長を解析すると、被災の経験の有無や独居であることとは関連を認めなかったが、社会的孤立は認知機能の低下に正の相関があった。震災の前後の我々の調査で認知機能が悪化したことを示したが、仮設居住となっても(前回調査)回復が停滞していた。災害公営住宅移住が終了し、認知機能をはじめ、いくつかの項目で改善がみられたことは、復興の進行や市のサポートによるものと推測される。この度の結果から、災害公営住宅に住む高齢者の孤立化を予防する介入が重要であることが判明し、市へ結果説明と助言を行った。宮城県気仙沼市が設置した災害公営住宅のうち、完成・入居が終了した南郷住宅において自治会長(災害公営住宅自治会長および周辺地域の自治会長)、社会協議会、気仙沼市と話し合いを重ねてきた。南郷住宅の高齢化率は50%と高く住民の問題意識は高いものの、今後何が問題となり、どのように解決してゆけば良いかわからないといといった状況である。住民がそれを理解できていないと本研究は推進できないと判断し、災害公営住宅で行われるイベントに参加しながら住民に問題点を提起し、健康志向への動機付けを行ってきた。また移動能力に問題がある高齢者は閉じこもりになりがちなため、自由に使える車いすを設置して、参加を呼びかけた。本研究では各災害公営住宅の自治会内に「高齢者健康管理センター」を設置する予定であり、現在は具体的な案をもって組織化に近づいている。観察研究に関しては、高齢者の生活機能を包括的に評価できるアンケート票が完成し、またタッチパネルを用いた認知機能検査機器も設置が済んでいる。試験運用を実施し静かな環境で遂行できるように確認がなされている。介入研究(健康管理プログラムは"住民自ら考案する"ことを前提にしているので、真の意味で「介入」ではないが、研究員はアドバイス等を行う予定である)に関しては、住民の要望をまとめている段階である。清掃、草取り、緑化と維持管理、共同菜園、ウオーキング、NHKテレビ体操などの希望が出ている。これらの案を基に、介護予防に有効なエビデンスを付加してプログラムを作成する予定である。本研究の遂行には地元の医師会の理解も必要である。気仙沼市医師会の会長と懇談し、本研究の趣旨を説明した結果、本研究に理解を示して頂き、医師会内での周知もして頂いけた。現在気仙沼市では市街、郊外合わせて28か所の災害公営住宅を建設する予定となっているが、工期が大幅に遅れ、昨年までに完成した住宅は4か所に留まっている。また完成した災害公営住宅に入居が進まない状況もある。これらのことが本研究の遅れにつながっている。現在完成した南郷住宅を主に研究フィールドとしているが、最近入居が終わった四反田住宅にも活動を広げる予定である。研究活動は各公営住宅の自治会と協働で行うことを原則としており、自治会長や地域の町内会と良好な関係を作り出すことが本研究の成功の鍵であり、その部分は時間をかけても達成しなければならないと考えている。災害公営住宅在住高齢者の包括的機能評価について情報交換を重ねてきた。対象は市役所(高齢介護課、健康増進課)、災害公営住宅に設置された生活援助員(LSA)、地域の自治会、仮設住宅のサポートセンター、気仙沼市医師会等である。最も重要な組織は自治会であり、災害公営住宅の自治会は近接する地域の自治会と連携を取ることになっている。本研究は自治会を活動単位とし、自ら健康管理をするシステム作りを基本としている。自治会の活動状況を調査した結果、健康の維持向上を目的とした活動は少なく、また自治会長未設置または自治会が機能していない災害公営住宅も多かった。これは災害公営住宅ができて間もないことが大きく影響しており、また災害公営住宅の入居者はその地域住民に“新しく移ってきた人々"とみなされていることも自治会活動の妨げになっている。また調査の結果、災害公営住宅の状況は、高齢者が居る世帯は79%であり、高齢者のみの世帯は60%、独居は42%となっていた。以上の状況は、災害公営住宅の健康管理は急務であるものの、実行の困難さが判明した。

そこで現在行っていることは、協力が得られた自治会に「健康管理センター」を置いて運用を手伝う(あくまで運用は自治体が行う)ことである。まず、気仙沼市住民向けに東京都健康長寿センターの協力で考案された「海潮音(みしおね)体操」を定期的(曜日を決めて週23回程度)に実施する習慣をつけ、この時に集まった人を対象に、同意のもと、1フレイル:a.アンケート調査(フレイルスコア)、b.測定調査(BMI、握力、歩行速度、下腿周囲径、timed up and go test、2神経心理状態:a.タッチパネルを用いた認知機能評価、b.GDS(高齢者うつスケール)3その他:a.栄養(健診データなど)、b.主観的健康観(VAS、SUBI)、c.介護度、d.処方内容等について情報収集を開始した。気仙沼市の災害公営住宅が完成するのはH29年5月末との見通しであり、かなりの遅れを強いられた。従って本研究の母体となる自治会が今ようやく災害公営住宅で機能し始めている状況である。研究の遅れの最大原因はそこにある。また災害公営住宅の自治会は隣接地域の自治体に含まれる関係になっており、災害公営住宅在住高齢者のみに手厚くすることは認められない。そのため、災害公営住宅近隣の住民を含めた健康管理が要望されている。そして気仙沼市では計13か所の集合型災害公営住宅が設置され、また自治会長はしばしば高齢で、自身の仕事のかたわらに自治会活動をされている。従って各自治会毎に話し合いを持つことは、多くの時間が必要となるが、この十分な話し合いの上での合意や協力は欠くことはできない。それは、本研究の先行研究でも強く示されたが、地域の中の個人が健康であることは、その地域の社会資本(ソーシャル・キャピタル)が豊かであることが望ましい。そのための自治会との関係つくりは本研究にとって極めて重要である。気仙沼市における災害公営住宅の完成を受け、H29年10月下旬に健康関連のアンケートを郵送した。対象は災害公営住宅に住む65歳以上の全高齢者約1,500人と、対照となる気仙沼市在住の65歳以上の高齢者約1,500人(ランダム抽出)である。12月に未提出の方へ督促状を発送した。今年1月に集計を開始し、アンケートの結果により、各対象者に適した健康アドバイスを郵送した。アンケートは全部で25項目で、内訳は1手段的・社会的ADL、2運動・転倒、3栄養、4口腔機能、5閉じこもり、6認知症、7うつであり、日本老年医学会が提唱する「基本チェックリスト(KCL)」を踏襲している。対象者へのフィードバックとして、例えば「うつ」のリスクがある対象者には、「何もやる気がおきない、気分が落ち込んでいる、疲れている感じなどが続いている場合は、早めに医師に相談しましょう。ゆっくり休んで無理をしないことも大切です。」といったアドバイスが示されている(事前に、気仙沼市立病院などの基幹病院や気仙沼市医師会には了承を得ている)。健康に関して不明な点がある場合は、研究者に直接電話をして頂き、約20例ほど、電話にて健康アドバイスを行った。現在、結果を統計解析中であり、前調査の仮設住宅におけるアンケート結果との比較、また災害公営住宅の高齢者と、同地域で被災していない高齢者との比較をしてゆく予定である。最終的な解析結果には至っていないが、傾向として、うつなどの精神的な問題は仮設生活に比べて改善しているようである。
超分子複合体の凝集変換に基づいた多元的複合センシングデバイスの創製

本研究では、汎用元素だけを用い固相中で自己組織化により超分子複合体を作成し、それを凝集変換させることにより、新奇の超分子発光系を創製することを目的とした。塩基性部位(アミン)や酸性部位を(スルホン酸)もつアントラセン等の蛍光発光分子の誘導体を用いて、それぞれ対応する酸性あるいは塩基性の分子と組み合わせることによって、蛍光発光部位の配列を体系的に変化させることに成功した。その結果、蛍光発光団の配列に特異的なエキシマー蛍光について新たな知見を得ると共に、ゲスト分子の包接・脱離に伴う蛍光発光波長の大きな変調を達成した。本研究ではレアメタルに頼ることなく、入手し易い軽元素(c,N,o,Si,s)のみによって構成され、様々な物理刺激(熱、光、力)および化学刺激(ガス、有機溶剤、イオン等)によって光電特性を劇的に変換する、ダイナミック発光素子の創製を目的としている。また、学術的には、固相状態における発光挙動とその分子集合・分子配列の相関を明らかとし、固体状態における発光化学を体系づけることを目的とする。上記の目的を達成するために、本年度は以下の項目をおこなった。1.多環式芳香族化合物にスルホン酸基を導入した機能団分子を合成した。具体的には、スルフォフェニルアントラセンを合成した。得られた機能団分子をトリフェニルアミンと組み合わせて、超分子複合体物質を作成した。この複合塩に芳香族化合物等を鋳型として取り込ませ、多孔質構造を構築した。2.良好な結晶を作成し、単結晶X線構造解析により超分子集合を明らかにした。放射光施設SPring8(ビームラインBL38B1)を利用し、研究室では測定が困難な極めて小さな結晶の構造解析にも成功した。3.炭素、酸素、窒素、硫黄のユビキタス元素のみで作成した有機発光体が、化学物質の吸着脱離に応じて、発光強度および発光色を変化させることを発見した。この発光変換では単結晶状態を保ちながら、ミクロスコピックに構造が変化していることが分かった。この結果と、発光寿命測定、固体量子効率測定により、これらの発光プロセスを明らかとした。本研究ではレアメタルに頼ることなく、入手し易い軽元素(C,N,O,Si,S)のみによって構成され、様々な物理刺激(熱、光、力)および化学刺激(ガス、有機溶剤、イオン等)によって光電特性を劇的に変換する、ダイナミック発光素子の創製を目的としている。異種の刺激を同時に入力することで本研究ではダイナミック発光素子を嗅覚や味覚のような多元的複合センシングデバイスへと応用することを究極の目標とする。本年度は昨年度に引き続き、多環式芳香族化合物に酸性基を導入した機能団分子を合成した。アントラセンジスルホン酸で置換基の導入位置の違う構造異性体と、ピレン、ペリレンにスルホン酸基を導入した多環式芳香族ジスルホン酸を多数合成した。合成した多環式芳香族ジスルホン酸とトリフェニルメチルアミンと組み合わせることで、分子骨格依存的な多孔質構造を形成することができた。この形成は単結晶X線構造解析、粉末X線回折、IR等で確認した。さらに多孔性物質の取り込み能及びその発光特性等を熱重量分析、NMR、蛍光分光分析、発光寿命測定等で検証した。それぞれの多孔性物質は構造依存的に取り込む化学種やガス種に大きな特異性が表れた。また、取り込んだ物質に応じて発光色が大きく変化した。以上のことより、本多孔性物質をもちいたセンシングデバイスへの応用は非常に有望であると結論付けることができる。本研究では、レアメタルに頼ることなく、入手しやすい軽元素(C, N, O, Si, Sなど)のみによって構成され、様々な物理刺激(熱、光、力)および化学刺激(ガス、有機溶剤、イオンなど)によって光・電子物性を劇的に変換する、ダイナミック発光素子の創成を目的としている。異種の刺激を同時に入力することによって、ダイナミック発光素子を求核や味覚のような多元的複合センシングデバイスへと応用することが究極の目的である。本年度は、昨年度に引き続き、アントラセン、スチルベン、ジフェニルブタジイン、オリゴチオフェンなどの蛍光性機能部位に直接あるいはフェニレン基などのスペーサーを介してスルホン酸基を導入した機能団分子を合成した。さらにこれらの分子を、種々の一級アミンと混合することによって体系的に有機塩を作成し、これを結晶化することによって機能団分子が様々に配列した超分子結晶を得た。結晶の構造は単結晶X線構造解析、粉末X線回折、熱量分析、熱重量分析等によって明らかにした。また、結晶の光学特性を明らかにするために、蛍光スペクトルの測定、蛍光量子収率と蛍光寿命の決定を行った。トリフェニルメチルアミンのような立体的にかさ高いアミンを用いた場合には、発光特性を有する多孔質フレームが構築でき、フレームがつくる空間は、結晶化の際に用いる鋳型分子に依存して、多様に変調できることを明らかにした。

さらに、これらの多孔質フレームは、特定の化学種およびガスを構造依存的に取り込み、その吸着挙動は蛍光発光によって追跡できることを明らかにした。26年度が最終年度であるため、記入しない。超分子化学26年度が最終年度であるため、記入しない。初年度から目的としていた外部刺激応答的な発光性多孔質構造を得ることができ、おおむね研究は順調に進展していると考えている。本研究では巨大な空孔形成が達成でき、今後の展開に期待ができる。本研究は異種の刺激を同時に入力することで本研究ではダイナミック発光素子を嗅覚や味覚のような多元的複合センシングデバイスへと応用することを究極の目標としている。そのためには様々な物質を選択的に取り込み、特異的に発光を変化させる複数の多孔質物質の開発が欠かせない。本年度は、当初の設計指針に従って多数の母骨格を持つスルホン酸基を導入した多環式芳香族ジスルホン酸を多数合成した。これらを用いて多くの多孔質物質を作成することができた。さらにこれらの物質は取り込んだ化学種に応じて発光を変化させることから、本研究目的に適ったものであるといえる。さらに、吸着脱離によって動的にも構造及び発光を変換することができていることより、概ね本年度の研究目的は達成できていると考えられる。今後は得られた多孔性物質の機能開発を行い、化学刺激および物理刺激による機能変換の機序を明らかにしていく。また、本年度得られたスルフォフェニルアントラセンの化学構造をもとに新しい分子設計により、より高機能な化学物質を創生する。最初に取り組んだ化合物の合成段階において、新規合成経路および高収率化への試行錯誤があり、様々な物質への展開に遅延が生じた。今後は既存の合成プロセスを組み合わせることにより、効率化を図る。繰り越し分に関しては新規物質の合成に組み込む。研究代表者である申請者は、発光性機能団を有したホスト分子の設計と包接ナノ空間の設計や解析システムの構築を担当し、研究を統括する。研究分担者の藤内准教授と連携研究者の久木助教は、共同研究を行い、分子設計に従いホスト分子の合成と超分子構造や包接ナノ空間の構築、結晶化、X線構造解析を分担する。さらに藤内准教授は種々の光物性・物理物性の測定を担当し、また久木助教は計算化学的手法を用いて物理物性と構造の相関について検討する。前年度の研究結果を基に、新規の機能団分子を合成する。引き続き、得られた機能団分子と構造制御部位である種々のアミンとを組み合わせ複合体物質を作成し、発光特性・発光挙動について測定する。引き続き本研究の目的である、発光特性・発光挙動について測定する。蛍光分光法により、発光スペクトル、発光量子効率、発光寿命を明らかにする。同様に包接結晶についての研究を進める。さらに包接結晶の形態・構造変化に関しては時間分解X線構造解析を用いて、微小時間における経時差分析を行い、数ミリ秒での構造変化の相関を明らかとする。分子構造・分子集合データと発光特性・発光挙動のデータをコンピュータケミストリーの観点から解析し、発光化学的論理性の確立に努める。また、これらの結果を分子設計および超分子設計にフィードバックする。
BMP-4に着目したメラトニン受容体刺激によるACTH/PRL分泌抑制機序の検討

概日リズム調節に重要なホルモンであるメラトニンは、種々のホルモン分泌にも影響するが、その機序は十分に知られていない。そこでマウスAtT20細胞を用い、メラトニンおよびメラトニン受容体agonistのACTH分泌への影響についてBMP-4に着目して検討したところ、MT1受容体の活性化がAktを介し、BMP-4と協調的に作動することが示された。更に、概日リズムを司る時計遺伝子についても着目しマウスAtT20細胞とラットGH3細胞を用いて検討した。日内変動を伴うACTHやPRLの分泌に対して、メラトニンはBMP-4や時計遺伝子と協調し、下垂体前葉機能の調節に関与することが示唆された。平成25年度の研究では、メラトニンおよびその受容体アナログを用い、BMP-4によるACTH調節への影響に着目して下垂体ホルモン制御の可能性を検証した。[1]コルチコトロープ細胞において、CRH(100nM)刺激下・非刺激下でMel/TAKの濃度勾配処理下における培養液中のACTH分泌量を測定。刺激後の培養においては、血清の影響を避けるために、無血清の低血清培地にて培養した。培養は24時間継続し、その間のMel/TAKによるACTH産生に対する効果を検討したところ、CRH誘導性のACTH分泌を濃度反応性に抑制した。[2] realtime-PCR法によりACTHの前駆体であるPOMC転写に対するMel/TAKの影響を検討すると、同様に、CRH誘導性のPOMCmRNAの抑制が認められた。[3]コルチコトロープ細胞におけるメラトニン受容体の発現と、BMP-4添加による影響をPCR法にて検討したところ、BMP-4によりMT1受容体の発現増強が認められた。[4] realtimePCR法により、BMP受容体に対するMel/TAKの影響を検討すると、BMP target geneであるId-1 mRNAの発現増強も、メラトニン受容体刺激によってさらに増強が認められた。[5]細胞内シグナルに対するMel/TAKの影響をウェスタンブロッティングにて検討したところ、メラトニン受容体刺激により、AKT・ERK・SAP/JNKのリン酸化が増強されたが、p38には影響を与えなかった。そこでMAPK・AKT阻害剤を用いての検討も行ったが、AKT阻害剤であるSH-5の添加によってのみId-1mRNA発現の抑制が有意に認められ、さらにメラトニン受容体刺激によるCRH誘導性POMCmRNAの抑制は、SH5を添加により解除されることから、メラトニン受容体シグナルとして、AKT経路が関与していると考えられた。よって、コルチコトロープ細胞においてMT1受容体活性化はAktを介してACTH分泌を抑制し、BMP-4と相互協調的にACTH分泌を調節する新たな機序が示された。本研究では、下垂体腫瘍の発生・進展機序の解明を目指す基礎研究を行い、この結果を発展させ臨床応用できる薬剤開発を視野に入れ、有効な下垂体腫瘍の内科的治療法の進化を目指す。平成26年度の研究では、時計遺伝子の発現と下垂体ホルモン分泌制御について検討した。まず、マウスコルチコトロープ細胞AtT20におけるPOMCと時計遺伝子の関連をRT-PCRにて検討したところ、POMCとPerの発現レベルに正の相関を認めた。この結果を踏まえ、siRNAでPerを抑制すると、CRH刺激の有無に関わらずPOMC発現が抑制された。メラトニンを添加するとBMP-4処理の場合と同様に、CRH刺激の有無に関わらずPOMCおよびPerの発現が抑制された。一方、ラットラクトソマトトロープ細胞GH3ではPRLとBmal, Clockの発現レベルに相関を認めたが、PRL分泌を促すFSKの存在下でこの相関は減弱した。siRNAでClockを抑制するとPRL発現は減弱したが、Bmalの抑制下ではPRL発現に影響を与えなかった。FSK・BMP-4およびメラトニン処理によりBmalの発現は増加したが、Clock発現には変化を認めなかった。以上より、コルチコトロープACTH産生にはPerが関与し、メラトニンやBMP-4はPerとPOMCの発現を共に抑制するが、ラクトトロープPRL産生はClockとの関連が強く、これはメラトニンやBMP-4の影響を受けない。このように、メラトニンがBMP-4や時計遺伝子と協調し、日内変動を持つACTHやPRLの調節に寄与していることが示唆された。内分泌学メラトニンおよびその受容体アナログを用いて、コルチコトロープ細胞を用いた研究を行い、検査実績の概要にも示した通り、メラトニンやその受容体アナログによるMT1受容体活性化はAktを介してACTH分泌を抑制し、BMP-4と相互協調的にACTH分泌を調節する可能性が示唆された。この結果をまとめ、学会発表及び論文作成に至ることができた。概日リズムを司る時計

遺伝子は、睡眠・覚醒だけでなくホルモンの律動分泌にも関わっているとされている。ヒト下垂体前葉にはPer、Cry、Clock、Bmalの発現が認められ、Clock蛋白はACTHやFSHと共発現していることが最近報告されていることから、前年度の結果をふまえ、BMP-4とメラトニンによる時計遺伝子の調節機構についてさらに研究をすすめる。平成25年度の研究の達成度はおおむね順調に進展しており、実験に使用する器具・試薬などを効率よく使用できたため、次年度使用額が生じた。初年度の結果をふまえ、下記使用計画に基づき計画的に次年度使用額を使用する。ACTH産生能を有するマウスコルチコトロープ細胞とPRL産生能を有するラットラクトとロープ細胞を用い、メラトニンとBMP-4の影響に着目して、ACTH/PRL産生能と時計遺伝子の発現パターンとの関連について検討する。細胞を24時間precultureし、serum-free条件で試薬を加え、3-48時間培養し、total RNAをTRIzolを用いて抽出。抽出したRNAをRT反応し、mRNAレベルはリアルタイムPCRで定量し、各データはRPL19発現量で標準化し検討。ソマトトロープ細胞においても同様の検討を行う。上記結果をふまえ、さらにウェスタンブロッティングやSiRNAによる検討を追加し、ACTHとPRLの日内変動について時計遺伝子の発現変動の関与と、BMP-4・メラトニンによる調節を受ける可能性について検討を行う。
宇宙ニュートリノ背景放射

(i)未開拓の20桁にも及ぶ小スケール(1Mpc=3x1020km以下のスケール)における原始密度揺らぎの性質、(ii)その原始密度揺らぎを作り出したインフレーションの性質、(iii)まだ十分に解明されていないニュートリノの性質、を明らかにすることを究極的な目的とし、宇宙初期に作られた宇宙ニュートリノ背景放射について研究を行いました。よく知られている宇宙マイクロ波背景放射の定式化と対比させながら研究を進めました。まず、第一ステップとして、簡単のためにニュートリノの質量がゼロと仮定してボルツマン方程式を書き下しました。また、解析的な取扱を可能にする近似についての吟味を行いました。宇宙マイクロ波背景放射の定式化と比べて複雑で解析的な取扱いがより難しいため、適切な近似を行うのに苦労しました。引き続き、ボルツマン方程式をなるべく解析的に解き、宇宙ニュートリノ背景放射の性質を解明します。今年度は定式化に時間が取られ、まだ、それほど成果が出ていないため、成果報告のための研究会参加等を控えました。また、まだ数値計算を行う段階でないため計算機の購入も控え、また、ポスドク研究員もまだ雇用しませんでした。次年度以降に、成果発表を行うと共に、必要があれば数値計算への実装化のために計算機を購入し、ポスドク研究員を雇用する予定です。
エネルギーで表示する咀嚼能力測定法に関する研究(特に唇顎口蓋裂児を初めとする咀嚼障害者の障害度評価への応用)

従来より、咀嚼能力の測定は天然食品を用い、篩分けの後の篩上げ重量%の比較で評価されるのが主体であった。しかしこの方法は試料の物性が不安定というだけでなく、物理学的立場から論理上の矛盾がある(昭和61年、日本口蓋裂学会および日本矯正歯科学会で、研究代表者中島ら発表)。本研究では外力に対して一定の被破壊性をもつ、色素内包顆粒を製造、これを一定条件下で被検者に噛ませ、顆粒内より漏出した色素量を一定量の水溶液として、その濃度より破壊に要したエネルギーを測定する方法を開発した。濃度測定は比色計を用いたが、その中に演算回路を組み込み、咀嚼能力をジュールまたはカロリーで表示できる専用器に改造した。測定方法は、顆粒をゴム袋の中に埋入した咀嚼タブレットを15回噛ませる「タブレット法」と、顆粒を直接噛ませる「顆粒法」の2通りとした。本法を用いて以下の実験を行った。1.シャルピ破壊試験器によって、咀嚼タブレットを器械的に「咀嚼」させたくり返し試験によると、本法(タブレット法)の測定誤差は、約2%と推定された。2.15名の成人男女を被験者として、本法(タブレット法)を用いて能力測定を行ったところ、測定の変動は比較的大きく、平均92%であった。最も大きな個人内変動を示した者は16.9%で、最も小さな者は、3.6%であった。この変動は、他の機能測定と同様に、被験者の咀嚼能の再現性が比較的低いことに起因するものと考えられた。3.咬合状態と咀嚼能力との関係を調べる目的で、ワックスバイトの圧印面積と本法の相関に係を、本学学生を対称に行った。カプセル法と顆粒法の相関は高く(r=0.78)、両法いずれの値も、圧印面積より咬合点数との間で高い相関を示した。咀嚼面積の測定法を改良して、この関係を更に検討したいと考えている。咀嚼能力を客観的に評価するためには,信頼性の高い検定試料の開発が必要である.興和株式会社研究室の協力を得て,食用色素(エリスロシン)と結晶セルローズを混和造粒し,それをハイドロオキシメチルセルロースフタレートを主体とするコーティング材で被覆した微小顆粒(1.00mm1.09mmφ)を製造した.これらの微小顆粒が,外力に対して一定の被破壊性を示すことを確かめ,顆粒破壊に要するエネルギーと漏出する色素量との関係を,実験室内で求めた.一方,三興化学工業株式会社に依頼して,直径10mm,長さ20mmの円柱状のゴムカプセルを製造し,この中に上記顆粒を730mg(約730740個)を封入し,これを咀嚼能力検定用カプセルとした.このカプセルを被検者に15回噛ませて,破壊された顆粒から漏出する色素量を評価しエネルギーで表示するのが本法の理論である.色素溶液濃度測定のための比色計には,エルマ株式会社の光電比色計AE-4型を用いた.

これに,溶液濃度(吸光度)-破壊エネルギーの関係方程式に基く演算回路を組み込んだ「咀嚼能力計」を新しく開発,製造した.これを用いて,色素量(破壊顆粒溶液)より破壊エネルギーすなわち咀嚼能力を直接表示できるようにした.本法を使用した咀嚼能力測定の誤差を調べるため, Charpy型破壊試験器を用いて,検定カプセルを一定エネルギーで「咀嚼」させたところ,測定法自体の誤差は2%程度と推定された.しかし,一般に人を対称に測定値のばらつきを調べると,個人内変動は513%と大きいことも分った.すなわち能力測定時に被検者は,毎回同じようには咀嚼しておらず,これらのばらつきを小さくするためには,反復測定が必要と考えられた.これらの結果について現在,論文発表の準備中である.62年度で、食用色素エリスロシンを賦形材と共に造粒、これをセルロースで被覆した咀嚼能検定用微小顆粒を製造し、これを10×20mmの円柱状ゴムカプセル内に包埋、密封して15回咀嚼させた後、顆粒破壞に要したエネルギーを、色素溶液濃度から測定するシステムと測定器を開発した。しかしながら通常の咀嚼を考えるとき、本カプセルのように比較的大きな食品の他、小さなものを更に潰す場合も多く、その能力の測定も重要である。顆粒を直接咬んで咀嚼能力を測定する「顆粒法」をもうひとつの評価法として加えた(63年度)顆粒法の測定手順は1.被検者にカプセル法と同量の0.73gを口腔内に入れて、直接15回咀嚼する。2.100ccの水でうがいをさせて、残留顆粒と共にビーカーの中へ吐き出させる。3.ろ紙を通して残留顆粒等を除去し、これを検定水溶液とする。4.カプセル法で用いる咀嚼能力計にて、能力をカロリー(又はジュール)で測定する。カプセル法では20cc溶液であるので、表示値の5倍の値を顆粒法による咀嚼能力と規定する。本学々生28名を被検者にして、咀嚼能力(カプセル法、顆粒法)と咬合との関係を調べた。結果は以下のとうりであった。1.カプセル法と顆粒法の測定値の相関係数は0.78で有意(P<0.001)であった。2.咀嚼能力と咬合接触点との相関はカプセル法γ=0.52(P<0.0)、顆粒法γ=0.41(P<0.05)であった。3.咬合の良否を容観的に評価する確実な方法の開発が望まれた。
経皮的電気刺激を用いた新たな手法によるACL損傷メカニズムの再現と内的因子の影響

本研究では、経費的電気刺激により大殿筋を片脚着地の接地直前から収縮させ、身体部位の角度変化や膝の負荷に対する影響を検証した。大殿筋を用いた衝撃吸収は、ACL損傷予防において重要であるといわれている。しかし、検証の結果、制御されておらず、不適切なタイミングで生じる大殿筋の活動は、片脚着地におけるACL損傷リスクを高める可能性が示された。よってアスリートは、ACL損傷を予防するために、適切な大殿筋活動の制御方法を習得する必要がある。今後さらに、片脚着地時の大殿筋活動の不適切な制御がACL損傷リスクへ及ぼす影響度合いと、ACL損傷の危険因子との関係性を明らかにしていく。当該年度における目的は、経皮電気刺激を用いて片脚着地における大臀筋の予備収縮のコントロール方法の確立を行うことであった。この実験において最も重要なことは、被験者に大臀筋の過度な予備収縮を生じさせた状態で、安全に片脚着地をしてもらい、それが膝関節に与える負荷を検証することである。安全にこの実験を行う上で最も重要なポイントは、地面反力の大きさに直接影響する着地前の跳躍もしくは身体重心の落下の高さと、経皮的電気刺激を大臀筋に与えるタイミングのコントロールである。平成26年度は三次元動作解析システムの故障など、予測できない機械トラブルが非常に多く発生したことや、経皮的電気刺激から生じるノイズ対策に時間がかかったため、なかなか、実験方法の確立が進まなかった。しかし、試行錯誤の結果、145cmの台から地面反力計上に両脚で飛び降り、2カウンタームーブメント型のドロップジャンプを行ったのち、3被験者が両腕を万歳の状態に挙上した状態で、指先から35cm上部に取り付けてある経皮的電気刺激装置の電源スイッチを押し、大臀筋を経皮的に電気刺激により収縮させ、4その後、片脚着地を行い3秒間バランスを取らせる、という方法で実験を行えば、ほぼ全ての人が安全に実験を行えるであろうという結論に至った。平成27年度は、この方法により、本実験を行っていく予定である。本研究の目的は、経皮的電気刺激により着地前の大殿筋の予備収縮時期を調節し、非接触性前十字靭帯損傷のメカニズムを再現するとともに、それにより生じた膝関節への負荷の増加が、下肢アラインメントとどの程度関係するかを検証することを目的とした。本研究での課題の一つは、経皮的電気刺激により大殿筋を片脚着地直前に十分に収縮させ、着地後に、安全に非接触性前十字靭帯損傷時に見られる姿位を再現できるかということであった。平成27年度はその方法を確立し、20名の被験者により本実験を行い、全てのデータを取り終えることができた。しかしながら、当初は表面筋電図を用いて大腿部の筋活動も分析する予定であったが、特にハムストリングスにおける経皮的電気刺激によるノイズを十分に除去することができず、予定していた筋電図波形全てを分析することは難しい状況である。よって、本研究の分析には3次元運動学的・動力学的データのみが主な分析対象となる。平成28年度は平成27年度に採取したデータを分析し、学会発表などを行う予定である。平成26年度は様々な業務が重なり研究の進行が遅れた。しかし、平成27年度は、当初の予定通り、実験方法の確立と本実験におけるデータ採取を行うことができ、平成27年度まで終わらせる予定であったところまで研究を進めることができた。当該年度は、平成27年度に収集した三次元運動学的・動力学的データの分析を行った。平成27年度においては、被験者は、45cmから地面反力計上に両足で着地し、そのまま両脚ジャンプを行い、約30cmの跳躍を行った後、統制条件においてはそのまま利き足において片脚着地を行い、実験条件においては、30cm跳躍した時点で大殿筋を電気刺激により収縮させ、片脚着地を行った。実験には、26名の健康な男女(女性12名、男性14名、年齢=21.6±1.6歳、身体質量=61.8±7.0kg、身長=1.661±0.093cm)が参加し、合計156試技より三次元運動学的・動力学的データの測定が行われた。当該年度は、これら156試技全てのデータから、各関節における角度、角速度、角加速度、また、逆動力学的に正味の関節モーメントや関節反力などの計算を行い、各試技の時系列的データを作成した。また、これらのデータに欠損やノイズなどは無いことが確認された。しかし、学内外における仕事が当初予想していたよりも多くなり、各試技の時系列的データからの必要な変数の抽出や、それらの変数を用いて統計処理を行う、というところまで分析を進めることが出来なかった。したがって、当該年度においては、予定していたデータ分析および発表をを行うことが出来なかったため、延長申請を行い、受理された。延長が許可された平成29年度は、片脚着地時の大殿筋の不適切なタイミング、そして、強さでの予備収縮が、下肢三関節の複数の運動面における運動学的・動力学的パラメータに及ぼす影響を検証する。そして、その分析結果をもとに、ACL損傷リスクへの影響を検討し、ACL損傷リスクが高い球技スポーツなどにおいて、ACL損傷予防を実現するための一助になる情報を還元できるよう努める予定である。当該年度は、予定していたデータ分析を、ほとんど進めることが出来なかったため。平成29年度は、実験に参加した29名の被験者から測定した運動学的・動力学的データを分析し、その結果を学会やセミナーで発表した。

統制条件では、被験者は30cmの台高から両脚でドロップジャンプを行い、約30cmジャンプした後、地面反力計上に利き脚で片脚着地を行った。実験条件でも同様のタスクを行ったが、ドロップジャンプで約30cm跳躍した瞬間から着地が終了するまで、着地脚側の大殿筋を経皮的電流刺激により強制的に収縮させた。2条件間の運動学的、動力学的指標の相違を、性別×条件の2要因分散分析により検証した。その結果、実験条件における大殿筋の過度で制御されていない予備収縮および着地後の収縮は、ACL損傷メカニズムと関連が深いタイミングである、接地時、最大地面反力発生時、および最大膝伸展モーメント発生時において、統制条件よりも有意に股関節を外転および伸展位にすることが示された。また、骨盤の空間における位置においても、前述の全てのタイミングにおいて、実験条件では統制条件よりも側方傾斜および後傾位を示すことが示された。着地動作などの減速動作時における大殿筋の収縮は、ACL損傷予防において重要であることが指摘されている。しかし、過度で制御されていない大殿筋の収縮は、上体を支持脚へ傾け、さらに後傾位にする可能性があるため、ACL損傷リスクを高める可能性があると言える。このような状況は、例えば、バスケットやハンドボール選手がジャンプを行い、空中で他の選手に後方に押された時に、転倒を避けるために、股関節を伸展させて無理やり後ろに足を出すような状況に類似していると考えられる。このような状況は、体幹の位置にも影響を及ぼし、ひいてはACL損傷リスクも増大させると言える。今後も引き続き分析を進め、各種下肢アラインメントが、実験条件のタスク中において膝関節負荷にあたえる影響を明らかにする。本研究では、経費的電気刺激により大殿筋を片脚着地の接地直前から収縮させ、身体部位の角度変化や膝の負荷に対する影響を検証した。大殿筋を用いた衝撃吸収は、ACL損傷予防において重要であるといわれている。しかし、検証の結果、制御されておらず、不適切なタイミングで生じる大殿筋の活動は、片脚着地におけるACL損傷リスクを高める可能性が示された。よってアスリートは、ACL損傷を予防するために、適切な大殿筋活動の制御方法を習得する必要がある。今後さらに、片脚着地時の大殿筋活動の不適切な制御がACL損傷リスクへ及ぼす影響度合いと、ACL損傷の危険因子との関係性を明らかにしていく。当該年度の目的は、平成27年度に行う本実験を安全に行うための方法の確立であり、その目的はおおむね達成できた。機械トラブルなどから、思うように予備実験データを取ることが出来ず、申請書に記載したような人数からデータを取ることはできなかったが、実験の安全性や電気刺激のタイミングの確立はできたことから、おおむねプロジェクトは順調に進展していると考えている。平成28年度は平成27年度に採取したデータを分析し、下肢アラインメントと膝関節負荷などとの関係性を検証する予定である。そして、学会などでの研究成果の発表を行う予定である。平成29年度より、本研究室所属のフルタイムの研究助手を持つことが出来たため、データ分析や研究発表は、速やかに行える予定である。スポーツ医学当初は男性のみ被験者にするということであったが、実験の安全性に問題が無いという判断や、研究内容に独創性や新規性を出すという目的から、健康で膝に外傷・障害・既往歴を持ち合わせていない女性も被験者にすることに変更する予定である。
含窒素薬物の代謝的活性化におけるCYP2Dサブファミリーの役割

ヒト肝ミクロゾーム(Ms)画分において、PLは主に芳香環4および5位酸化体、並びに側鎖脱イソプロピル化体に変換された。抗ラットP450-2D抗体あるいは特異的阻害剤(キニジン)添加により、PL芳香環水酸化活性は濃度依存的に抑制された。一方、側鎖脱アルキル化活性は、P450-1A酵素阻害剤(α-ナフトフラボン)により抑制され、P450-1A酵素活性の指標であるフェナセチン酸化活性と高い相関を示したことによりPL芳香環酸化反応にはP450-2D酵素、脱アルキル化活性にはP450-1A酵素の関与することが示唆された。次にラット肝P450-2D精製酵素と[3H]標識PLとをNADPH在下に反応させ、放射能結合量と活性低下の関連性について検討した。放射能結合量は抗P450-2D抗体の添加量依存的に抑制され、活性は反応時間に対して一次反応に従って低下した。放射能はP450アポ蛋白に局在しており、活性低下の割合と放射能結合率がよく対応した。この結果より、PLはP450-2D酵素により活性代謝物に変換され、これが酵素蛋白に結合して阻害を起こすことが示唆された。PL4位水酸化体(4-OH-PL)をラット肝MsとNADPH存在下に反応させると強くP4502D酵素を阻害する。4-OH-PLのラット肝Msにおける更なる代謝を検討したところ、4-OH-PL消失にはスーパーオキシド(SO)の関与することが示唆された。SO生成系(キサンチン-キサンチンオキシダーゼ系)およびラット肝Ms系双方で4-OH-PLからの1,4-ナフトキノン(NQ)生成が確認されたことより、PLはP4502D酵素により4-OH-PLに酸化された後にSOにより1,4-NQへ変換され、これが活性代謝の一つとしてP4502D酵素を含むMs蛋白に共有結合するものと考えられた。交感神経β-受容体遮断薬プロプラノロール(PL)をヒトに連続投与すると、肝薬物代謝酵素が阻害される。PL自身はシトクロムP450(P450)により芳香環4、5、7位水酸化及び側鎖N脱イソプロピル化反応を受け、このうち芳香環水酸化反応には遺伝的多型を示すCYP2D酵素が関与する。阻害機構を解明するために、ラットにPL連続投与したところ、特異的にCYP2D酵素活性が阻害される事を見いだした。この阻害作用はラット肝ミクロゾーム(Ms)を用いたin vitro系でも起こり、NADPH存在下PLとMsと反応させることによりCYP2D酵素活性の顕著な阻害が観察された。興味深い事にCYP2D酵素によるPLの主要代謝物4位水酸化体(4-hydroxypropranolol,4-OH-PL)との反応で、CYP2D酵素活性はさらに強く阻害されることも明らかになった。Msとのインキュベートにより4-OH-PLは反応系から急速に消失する。この消失反応はNADPHに依存的であり、アスコルビン酸や105000xg上清(Cs)の添加で顕著に阻害された。Csを水に対して透析したり、60°Cで30分加熱しても阻害効果に影響はなかった。しかし、Csと共にシアン化カリウムを反応系に添加すると、Csの阻害効果は消失した。