hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
開放系生ゴミ乳酸発酵を例にした新規な有機廃棄物資源化法の開発-複合微生物・複雑基質・混相系における化成品発酵生産制御-

本研究では、生ゴミの開放型乳酸発酵を例としてその解析と制御法を確立することにより、有機物資源化法の新機軸を示すことを目的とし,(1)FISHによる複合微生物菌叢の解析(2)膜型リアクターによる複合基質系の解析(3)高粘度-懸濁系の発酵工学的解析について検討した。(1)乳酸球・桿菌などの群及び種特異的なrDNAプローブを用いたFISHによる定量的菌相解法を独自に確立し,生ゴミのpH振動制御下における非殺菌系発酵において乳酸の選択的蓄積と光学純度低下をもたらすL.plantarumの挙動について明らかにした。一方,中等度好熱性L-乳酸生産菌を種菌として55°Cに制御することで非殺菌系で高光学純度の乳酸が著量蓄積することを見いだし,FISHにより各温度における菌叢と生成物の関係を明らかにした。(2)3台の発酵槽と1台の混合槽を組合わせることで、培養液を相互循環させながら3種微生物を別々に培養できる膜型混合培養システムを構築し,特定の微生物だけを増殖させる培養条件を明らかにした。また,2種微生物を用いる混合培養によってキシロースとグルコースからなる複合糖液からの高効率乳酸生産法を確立した。さらに,未殺菌脱脂米糠の同時糖化発酵においてpHを弱酸性に制御することで、目的乳酸菌だけを生育させ乳酸を効率よく生産できた。(3)R.oryzaeによる乳酸発酵において,添加水分量を減らした高粘度-懸濁系を検討し、本系では酸素の供給量が不足し乳酸収率が低下することを見いだした。また,グルコースを用いた連続発酵では高濃度仕込みに起因する基質及び生成物阻害が強いことが明らかとなった。一方,基質阻害のないでんぷんは粘性により添加濃度に限界があった。即ち,標準的な生ゴミにおいては,等量の水の添加が望ましく,でんぷん質が多い場合においては,流下的に原料を供給する方法が考えられた。本研究の目的は、生ゴミの開放型乳酸発酵を例として、複数基質-複合微生物-固液二相系の3つの複雑系からなる発酵過程における解析と制御法を確立することにより、新規な有機廃棄物資源化法としての新機軸を示すことである。具体的には主に以下の3項目について検討し,本年度は次のような結果を得た。(1)遺伝子プローブを用いた微生物の蛍光検出(FISH)による複合発酵微生物菌叢の解析全細菌、発酵前期に優勢なβプロテオバクテリア,発酵後期に優勢な乳酸桿菌,乳酸球菌,L-乳酸生成菌群,に対する特異的16SrDNAプローブを用いて生ゴミ乳酸発酵中の分別視覚化を半定量的菌数測定法に応用し,選択的乳酸蓄積には培養12時間程度から最優勢菌群となる乳酸菌が重要であり,その主要乳酸菌がいくつかの種菌を用いた生ゴミの開放系発酵に於いても常にLactobacillus plantarumであることが,設計したLAC722-L, LAC722-LH,及びLplan等のプローブを用いた判定量的なFISH解析によっても明らかになった。また,このことが本開放系発酵において蓄積する乳酸の光学純度が低い原因ともなっていることがっわかった。(2)高粘度-けん濁系リアクターにおける(人工)生ゴミの培養特性

高粘度-けん濁系専用ファーメンターを設計し、これを用いて生ゴミからの高校学純度L-乳酸の生産株として有望なRhizopus oryzaeのペレット状増殖と高い生産性をもたらす培養条件や生ゴミ中成分特性について検討し,半連続的な培養法を確立した。(3)膜型混合リアクターシステムを用いた複合基質-複数微生物相互作用の解析と菌叢制御3台の発酵槽と1台の混合槽を組み合わせることによって、培養液を相互に循環させながら3種類の微生物を別々に培養することができる膜型混合培養システムを構築できた。また,生ゴミから分離したLactobacillus rhamnosusを乳酸菌として、また、モデル微生物としてEscherichia coliとKlebsiella sp.を用いて膜型混合培養を行った結果、検討したpH制御パターンの中では、培養液のpHを6.8に1時間、4.5に2時間として繰り返し上下した場合に、E.coliとKlebsiella sp.の増殖を抑制でき、L. rhamnosusを選択的に増殖させることができた。生ゴミの開放型乳酸発酵を例として、複数基質-複合微生物-固液二相系の3つの複雑系からなる発酵過程における解析と制御法を確立することを目的として、以下の3項目について検討し,本年度は次のような結果を得た。(1)遺伝子プローブを用いた微生物の蛍光検出(FISH)による複合発酵微生物菌叢の解析(2)高粘度-けん濁系リアクターにおける糸状菌の培養特性設計した高粘度-けん濁系専用ファーメンターを用いてL-乳酸生産糸状菌Rhizopusoryzaeのペレット状増殖と高生産性をもたらす培養条件,生ゴミ中成分特性あるいは貧栄養培地への添加物について検討し,最適化を図った。生ゴミ糖化液などには糸状菌の乳酸発酵を阻害する成分が存在したが,適量の活性炭を共存させることで回避できることが判った。(3)複合基質-複数微生物系の膜型混合リアクターシステムを用いた相互作用解析培養液を相互に循環させながら3種類の微生物を別々に培養することができる膜型混合培養システムを構築し,pH振動の制御法を工夫することにより腸内細菌群の増殖を抑制し、乳酸桿菌を選択的に増殖させることに成功した。生ゴミの開放型乳酸発酵を例として、複数基質-複合微生物-高粘度系の発酵過程を解析し,本年度は以下の結果を得た。1.遺伝子プローブを用いたFISHによる複合発酵微生物菌叢の解析Bacilliscoagulansを種菌として温度を30-60°Cに制御することで非殺菌開放系で任意の光学純度の乳酸が生産でき,50°C以上では高光学純度の乳酸が蓄積することを見いだした。新規プローブを設計して本系にFISHを適用し,37,55°CではLactobacillus及びB.coagulansの細胞割合から発酵結果を理解できたが45°Cでは別の要因が存在すると思われた。2.高粘度-けん濁系における糸状菌の培養特性高粘度-けん濁系におけるRhizopus oryzaeによる乳酸発酵では,添加水量を減らすことで高濃度の乳酸が得られることが期待されたが,実際には酸素供給と基質・生成物阻害が問題となることが実験的・解析的に明らかとなった。標準生ごみにおいては等量の水の添加が望ましく,特に粘性の高いでんぷん質が多い場合,等量でも全く乳酸が生成せず,生米では9倍量の水添加が最も良かったことから,流下的に原料を供給する方法が考えられた。3.複合基質-複数微生物系の膜型混合リアクターシステムを用いた相互作用解析3台の発酵槽と1台の混合槽を組み合わせた膜型混合培養システムを用いて、
農産物の加工および利用効率の向上を目的とした凍結粉砕システムの開発

マイコンによる液体窒素噴霧冷凍装置を試作し,穀類および大豆を冷凍し,その力学的特性および冷凍粉砕特性を調べた.1.穀類および大豆の力学的特性:材料を-20°Cから-120°Cまでの温度で冷凍し,万能圧縮試験機を用いて, 0.7mmのプランジャで圧縮し,その時の圧縮力-変形曲線から破壊強度,剛性度および破壊エネルギを求めた.これらのパラメータは含水率と温度に対して1%レベルの確率で有意であったことが明らかになった.2.穀類および大豆の凍結粉砕特性:力学的特性試験で使用した冷凍装置を改造し,実験用ミルでは固定層で,ハンマーミルでは流動層で冷凍できるようにした.粉砕大豆の粒径は粉砕機のスクリーンの大きさが小さくなるにつれて小さくなり,一般的に平均粒径は冷凍温度が下がるにつれて小さくなる.この現象は実験用ミルで粉砕された材料においてはほとんど生じている.スクリーンのふるい目が大きいハンマーミルで粉砕された材料は実験用ミルで粉砕された材料に比べてよく微粉砕されているとは言えない.この2つのタイプのいずれの粉砕機でも,材料毎に微粉砕される温度が存在した.例えば,実験用ミルでの平均粒径についてみると,玄米で-80°C,トウモロコシで-100°C,小麦で-120°Cおよび大豆で-60°Cとなった.3.粉砕穀類からのでんぷん抽出性:前述の粉砕機で粉砕した穀類からでんぷんの抽出性をでんぷん消化法で調べた.低温で粉砕された材料ほど,グルコース量が多く抽出される傾向があり,各材料に対する最大抽出量の温度は玄米で100°C,小麦で-60°C,トウモロコシで-196°Cであった.マイコンによる液体窒素噴霧冷凍装置を試作し,穀類および大豆を冷凍し,その力学的特性および冷凍粉砕特性を調べた.1.穀類および大豆の力学的特性:材料を-20°Cから-120°Cまでの温度で冷凍し,万能圧縮試験機を用いて, 0.7mmのプランジャで圧縮し,その時の圧縮力-変形曲線から破壊強度,剛性度および破壊エネルギを求めた.これらのパラメータは含水率と温度に対して1%レベルの確率で有意であったことが明らかになった.2.穀類および大豆の凍結粉砕特性:力学的特性試験で使用した冷凍装置を改造し,実験用ミルでは固定層で,ハンマーミルでは流動層で冷凍できるようにした.粉砕大豆の粒径は粉砕機のスクリーンの大きさが小さくなるにつれて小さくなり,一般的に平均粒径は冷凍温度が下がるにつれて小さくなる.この現象は実験用ミルで粉砕された材料においてはほとんど生じている.スクリーンのふるい目が大きいハンマーミルで粉砕された材料は実験用ミルで粉砕された材料に比べてよく微粉砕されているとは言えない.この2つのタイプのいずれの粉砕機でも,材料毎に微粉砕される温度が存在した.例えば,実験用ミルでの平均粒径についてみると,玄米で-80°C,トウモロコシで-100°C,小麦で-120°Cおよび大豆で-60°Cとなった.3.粉砕穀類からのでんぷん抽出性:前述の粉砕機で粉砕した穀類からでんぷんの抽出性をでんぷん消化法で調べた.低温で粉砕された材料ほど,グルコース量が多く抽出される傾向があり,各材料に対する最大抽出量の温度は玄米で100°C,小麦で-60°C,トウモロコシで-196°Cであった.急速凍結装置を試作するとともに、購入したパソコンで今まで以上に精密にかつ省エネルギタイプの温度制御システムを開発し、産物を-20°Cから-150°Cまで任意の温度に冷凍し、その産物の粉砕性を計測した。1.急速凍結装置の試作現在実用的な凍結装置に用いられている液体膨張式温度制御に変えて、液体窒素による急速冷凍装置(-150°C)を試作した。2.温度制御システムの開発購入したパソコンにADコンバータならびにDIOポート(8ch)を接続し、窒素ガスの流量を4つに分岐し、各点にフローメータおよび電磁バルブを取り付け、4点の流量比を1:2:4:8となるように調節し、32段階の流量調節を可能にした。設定温度と急速冷凍装置の庫内温度の差が32°C以内になると、最適な液体窒素噴霧量をパソコンで算出し、自動的に冷凍庫内温度を0.2°C以内まで精密制御するシステムを試作した。3.低温下における微粉砕機の粉砕特性農産物の低温粉砕は産物自体の発熱を抑制するのみでなく、含水率が高く、常温で粉砕し難い材量の微粉砕も可能にするもので、温度制御が可能な試作急速凍結装置で、直接液体窒素に浸積して、凍結した場合の産物の粉砕性を調べ、品質を分析中である。今後は、粉砕機のエネルギ効率は1%以下と言われているように極めて低い効率となっているので、この効率を高めるために粉砕機の粉砕刃の形状を変えて粉砕機の所要動力を測定し、より省エネルギな粉砕刃を検討する。さらに前年度計測した産物の冷凍温度および凍結速度に対する粉砕性から材料の分離の可能性についても検討する。
複合材料積層板における層間き裂のモ-ドII破壊じん性値の基礎的研究

複合材料積層板における層間き裂のモ-ドII型破壊じん性値の研究を行なった。ここでは、破壊じん性値が以下の3要素よりなると考えた。つまり、(1)層界面の表面エネルギ、(2)き裂近傍の損傷への仕事、(3)層界面間の相対的ずれによる摩擦仕事、とした。この考えを基にし、具体的には、層界面間の垂直抗力と摩擦力に注目し、摩擦仕事がモ-ドIIの破壊じん性値に占める割合を数値析及び実験により解析した。他に、剥離に関連した数値解析や実験解析を行った。概要を以下に示す。(1)垂直抗力と摩擦抵抗を伴うモ-ドII型じん性について。積層構成0/99/0と0/±45/90±45/0の積層板の静的引張試験を考察した。き裂は90度層から発生する。この垂直き裂は0度層あるいは45度層にあたり、界面に沿ったモ-ドII型界面はく離き裂に成長する。このようなT型き裂では、ポアソン効果により、一定程度発達した界面き裂面は一般に閉じる。これにより、界面き裂先端近傍でかなりの垂直抗力→摩擦力→摩擦仕事が発生すると予想できる。この摩擦仕事を含むモ-ドII破壊じん性値を求め、積層構成と積層数が、垂直抗力・摩擦力・じん性値へ与える影響を得めた。(2)摩擦抵抗について。(1)T型き裂側面に数μmのアルミニウム格子模様を蒸着し、走査電子顕微鏡内で負荷を加え、相対的なずれを計測し、ずれの量からShear Lag理論を適用し摩擦抵抗を求めた。(3)剥離が存在する場合の積層材料構造安定性、剥離後の摩擦抵抗で荷重を支える複合材料ロ-プ端末部に対する静水圧の効果を求めた。概要を以下に示す。
明治期における商法典成立史の研究

明治期における商法典の成立史について「ロェスレル商法草案」(明治17年脱稿)を中心として研究を行った。その結果、同草案は、当時の最尖端の比較法学的知見に基づいており、ドイツ法由来という従来の通念には、大幅な修正が必要であるという結論に達した。とりわけ草案では、株式会社のガバナンスについては、英独仏法折衷の極めてオリジナルな構想、すなわち、取締役会と監査役会との相互牽制の機関構造が採られており、それが今日の会社法に本質的に引き継がれていることを明らかにしえたと思う。本研究は明治期における商法典の成立史を対象として、通史的叙述よりも踏み込んでその具体的内容を明らかにすることを目的とするものである。本年度は日本商法の始源である独文「ロェスレル草案」(明治17〔1884〕年脱稿)のうち、草案全体のプランを示した「緒言」を対象とし、従来から参照されて来た司法省の訳文をいったん脇に置いて、独文を現代の法律用語に即した形で新規に訳し直した。その結果、古色蒼然とした司法省訳の印象とは異なる近代商法の相貌が浮かび上がってきた。約言すれば、まず商法起草の目的は、単に国内の法整備による取引秩序の確保だけでなく、貿易を通じて日本の産業が先進国にキャッチアップし、治外法権を撤去しうる法的基盤の整備にあること、そのためには文明諸国の「最良かつ最新」の原則に則った立法が必要であること(これと抵触しない範囲に限り旧慣を認める)、その立法のあり方としては、商業は、民法が規律する日常生活と異なり、資本の運動すなわち経済法則に支配されるものであるが故に民法とは別個に商法が必要であること(商法の独自性、ただし民法の補充適用の可能性は否定されない)、その近代商法の世界では、身分的桎梏から解放された市民の法的人格の平等と彼らの商業の自由に立脚する商行為法主義が妥当すること、具体的な法素材としてはフランス商法典を第一の模範とし、スペイン、オランダ、ドイツ、イタリア、エジプトの各法典と法典をもたない英米法の諸原則などを参照すべきことが宣言されている。これらの個々の諸点はいずれも必ずしも新知見とはいえないが、日本商法のマスクープランともいえるこの「緒言」がそれらを集約的に示しており、時代的な制約とロェスレルの個性的な論理の下に相互に結合されたものであることを明らかにした。本年度は昨年度に引き続き、日本商法の始源である独文「ロェスレル草案」(明治17〔1884〕年脱稿)のうち、草案全体のプランを示した「緒言」に付された「フランス、スペイン、オランダ、ドイツ、イタリア、エジプトの商事立法概観」を分析した。当時の参照立法例を原文で確認する作業はかなりの困難を伴ったが、(1)いずれもロェスレルの認識においては、最初の法典国であるフランス商法典の影響を大なり小なり受けた各国の偏差を見極めて日本商法典を起草する意図が色濃いこと(彼の認識ではドイツ商法典ですらフランス商法の影響下にあるという)、(2)とくにエジプト商法典は当時のあたらしいフランス法系の法典であったのみならず、井上馨の条約改正交渉でエジプトの混合裁判所を参考とした制度の採用が検討されたことから、商法典の立法例として考慮の対象となったと思われること、などの知見をえた。他方、各論的な研究として、「会社」の組織原理についてのロェスレルの起草意思を追究し、それがいかなる変遷を経て、旧商法、新商法を介して現行会社法に結びついて(あるいは切断されて)いったのかを追った。ロェスレルの理論は、ドイツ法に特有の物的会社(資本会社)の社団=法人性が確立する前段階の会社=組合観にもとづくものであり、わが国では新商法の起草過程で、これとは反対に、人的会社をふくめて会社が一律に社団=法人化された経緯をあきらかにした。現行会社法は「社団」の概念規定を削除しつつも、この新商法の社団=法人性を当然に引き継ぐものとみられるが、比較法史的見地からは、相当に日本的なバイアスのかかった考え方であることを論じた。本年度は、日本商法の始源である独文「ロェスレル草案」(明治17〔1884〕年脱稿)のうち、近時の会社法改正の議論に資すことをも目的として、特に株式会社の機関構成について研究を行った。

取締役・監査役を共に株主総会から選任するわが国独特のコーポレートガバナンスがロェスレル草案に始まることはつとに指摘されているところであるが、本年度の研究の結果、そのオリジンは19世紀末の英仏の立法・実務にあり、草案中の"Directoren"なるドイツ語のタームはdirectors(取締役会)を原型とするものであり、また"Aufsichtsrath"なる独語表記は、ドイツ法的な監査役会であるよりは、むしろ英仏の会計検査役(auditor,commissaire)に類似したものである、との仮説をえた。右の仮説は、株式会社の機関構造の特質についての従来の通念に対して、おそらくは大きな修正を迫る意義を有し、従来の伝統的な株式会社の監査体制を根本的に改善するための契機になりうるという点で重要性をもつものと考えている。本研究は明治期における商法典の成立史を対象として、「ロェスレル商法草案」およびその前史に遡って、明治23年旧商法典、明治26年旧商法典一部施行法、明治32年新商法典(現行法)の特質の解明を目的とするものである。本年度は5年間にわたる本研究の最終年度ということもあり、従来の研究の成果をとりまとめて論考を公にした。その摘要を示すと、ロェスレル商法草案の起草は、明治初年以来の英仏法の摂取・教育による知識と人材とを前提とし、近代商法典の嚆矢であるフランス商法典に加えてドイツ旧商法典、イギリス会社法等の規律を勘案して、当時における世界最尖端の「混合体」を目指して起草された。したがって、「ドイツ人がドイツ語で書いた草案」ではあるが、内容はドイツ法的であるよりは、英仏独法などの立法例に配慮した国際色豊かな草案であったと見るべきである。このような視点が現在の課題の解決にとって意義を有すると思われる一つの例として、株式会社のガバナンス改革がある。ロェスレルは、株主総会から、業務執行機関として「取締役会」を、業務・会計監査機関として「監査役会」を選任し、これらが相互に牽制しあう並列型の業務執行監査制度を独自に構想した。紆余曲折はあったものの、この並列型が現在につづく日本型ガバナンスの原型である(ロェスレル型)。フランスでは19世紀半ばにこれと似た機関構造が試されたことがあったものの、監査役は会計監査役へと変化しつつあった。ドイツでは、定款自治によりロェスレル型の採用も可能ではあったが、実務慣行は当時既に現在の二層制の機関構造を形成していた。ロェスレル型は独創的であったがゆえに、日本会社法は、世界の潮流から離れてしまう要素を当初より色濃く有していたといえる。本年度も引き続き日本商法の始源である独文「ロェスレル草案」(明治17〔1884〕年脱稿)の成立の経緯およびその特色について、歴史的・比較法的視座から研究を行った。その成果を約言すれば、(1)ロェスレルが草案の起草を開始する以前の、当時の日本人のイギリス法およびフランス法などに関する商法の知見がロェスレルの起草に及ぼした影響は決して無視しえないものであって、ロェスレル商法草案は、それに先行する日本人の営為を集約した側面があること、(2)これにロェスレルの比較的法的な創見が加わって、商法草案は、比較法的に欧米諸国商法の「混合体」(ジャン=ルイ・アルペラン)と評価すべき著しい特色を有するに至ったこと、の2点を挙げうる。とくに(1)は従来殆どといってよいほど意識されてこなかった視点であり、「始原」と思われていたロェスレル草案に対して「始原の始原」の存在を示唆している。一例を挙げれば、明治14年の「会社条例」が株主総会→取締役→頭取というイギリス・フランス型に近い会社機関構造を採用していたのに対して、ロェスレルはこの機関構造に変更を加え、英仏型の会計検査役とドイツ型の監査役とをミックスした監査機関を置く創見を示し、これがわが国独自の監査体制の源流をなしたと考えられる。
中性子捕捉療法に対するホウ素修飾アデノウイルスベクターの臨床応用へ向けて

ホウ素中性子捕捉療法(BNCT)は、細胞選択的照射が可能な唯一の放射線治療法であり、腫瘍集積性の高いホウ素化合物の開発が重要な鍵となる。本研究は、ホウ素化合物のドラッグデリバリーシステム(DDS)としてアデノウイルスベクターを利用した、新たなBNCT治療法の効果を検証する。これまでにアデノウイルスベクター表面をホウ素修飾させる化合物の合成に成功している。今後は感染効率を高め、ヒト悪性グリオーマの手術検体から初代継代した細胞に対しても同様の実験を行っていく。中性子照射実験も行い、各種放射線照射に対する影響を分子生物学的に解析し、より高い治療効果が得られる条件について検証する。
日本古代家犬を通してみたヒトの家畜化現象の特徴

おもに、各地に保存されている日本古代家犬の調査を行なった。特に日本の南北端の北海道と九州の調査を重点に考えた。対象に獨協医科大学に所蔵されている古代日本犬の系統を引くといわれているシバイヌを用いた。この調査によって明かになったことは、古代家犬から現生犬に向かって「咀嚼器官の退化」が起こっているという事実である。縄文時代から中世の鎌倉時代までは数千年の長さにもかかわらず大きな咀嚼器官の変化は見られていないのに対し、中世以降は咀嚼器官の変化(退化)がみられるようになった。それに伴って顔面の幅や頭蓋の高さにも変化が見られる。この変化は現生のシバイヌで頂点に達し、極端な咀嚼器官の退化やそれに伴った病変が見られるようになっている。時代的な変化は次のようなところに現われる。1:下顎骨の厚さの減少(虚弱化)2:下顎縫合のすぐ後部の下顎底に切痕が現われる。3:口蓋の長さが減少し、幅が大きくなる。それに伴って、歯の近遠心径が縮小し、頬舌径が拡大する。4:口蓋の長さの減少は顔面が短くなる変化をもたらす。5:顔面の幅が相対的に大きくなる。6:咀嚼筋の退化は矢状稜の発達の悪さで明かで、これに伴って脳頭蓋の高さが増加する。これらのようないくつかの現象が確認された。これらの変化は、文献的に述べられているヒトの形態変化(いわゆる家畜化現象)に対応した変化ということが出来る。イヌはヒトの残飯を食べることによってヒトとあまり違わない食性となっている。この結果、実質的には数百年でかなりの変化を見せていることになる。特に最近のイヌの変化は、第二次大戦後の日本人の変化に見られるように急速に咀嚼器官が退化しており、ヒトの家畜化現象の加速を上回る速度で進んでいることが確認された。
偏微分方程式に対する異種項混合の数値計算法の開発

拡散、移流、反応の異種な項を含む編微分方程式の数値計算法を開発する目的で、過去2年間の実績を踏まえ、本年度は次のとおり研究を実施した。1.Keller-Segel方程式(放物型楕円型方程式系)について、非負で可積分な初期データの総質量が臨界値8πより小さい場合、初期データに対して空間遠方での減衰条件を付加しないで、非負な時間大域解の球対称前進自己相似解への時間無限大での収束について研究した。スケーリング法を用いることで収束の速さを明らかにした。次に,Keller-Segel方程式(放物型方程式系)に対する2次元全領域での初期値問題の非負解の時間大域的存在について研究した。ポワソン方程式に対するBrezis-Melre不等式を熱方程式の場合に拡張し、その不等式を適用して解の時間大域的存在を示すことに成功した。2.Ertlのグループにより提唱された、金属表面上での白金触媒化学反応を記述したモデル方程である2変数反応拡散移流方程式を用いて、パターン形成のメカニズムと移流効果の関係を解明するために、定常パターン(解)について研究した。2次元有界領域が十分滑らかな境界をもつとき、ノイマン境界条件のもと定常解の一様有界性をSardの定理を用いて示した。これにより、拡散係数などのパラメータ依存による定常解の存在及び非存在を示すことが可能となった。また、拡散係数を大きくするとき、定常解の列が収束してその関数が満たすべき方程式(縮約系)を決定した。次に、空間1次元領域におけるこの縮約系の解の存在について、一方の拡散係数に関する大域的な分岐構造をも得た。拡散項、移流項、反応項を含む偏微分方程式(方程式系)の数値計算法のなかで、拡散項と移流項を混合して解く計算法の開発する目的で、以下のとおり実施した。1.粘菌性細胞の動きを記述するKeller-Segel方程式:弱解の代わりに「mild solution」について考察し,その解の時間局所的存在・一意性・正則性などについて明らかにした.初期データの総質量が臨界値より小さい場合,初期データに関してBlanchet-Dolbeault-Perthameらの条件より弱い条件のもとで非負なmild solutionの時間大域的存在について考察した.「BMO評価」や「Brezis-Merle不等式」などを用いる新たな手法により非負なmild solutionの時間大域的存在についての結果を得た.さらに,「関数の再配分」などの手法を用いることにより,初期データに対して付加条件無しで時間大域的存在についての結果を得た.2.金属表面上での気体分子の触媒化学反応を記述したADモデル:1次元の有界区間において、反射境界条件のもと移流係数が十分大きい場合の定常解の存在を考察するため、その係数を無限大にした場合の縮約系を導入した。2次元平面において吸着分子の密度が高い領域の境界(界面)の動きを記述する縮約系を形式的に導出した。3.油田の石油を回収する問題:界面の近傍で形式的に単純化した方程式を導出し、その数値計算方法を導出した。その方法は拡散と移流の混合型のものであり、数値的に2次収束することを確かめた。上記の1と2は研究分担者による結果である。それらをもとに、研究代表者がKeller-Segel方程式とADモデルに対して、空間1次元混合型数値解法を開発して、いくつかの数値実験を行った。各々の未解決問題をさらに意識して、数値解法の開発を進めることは2年度以降の課題として残された。昨年度の実績を踏まえ,本年度は次のとおり研究を実施した.1.研究代表者中木はすでに,空間1次元問題に対する異種項混合の数値計算法の開発を,Keller-Segel方程式とADモデルに対して行った.本年度は指導院生の協力を仰ぎ,空間2次元への拡張を行い,Keller-Segel方程式に対して,解の爆発の様子に関するいくつかの数値実験を行い,数値計算上の問題点の洗い出しを行った.2.研究分担者永井氏は,Keller-Segel方程式を担当した.本年度の研究において,非負で可積分な初期データの総質量が臨界値8πより小さい場合,初期データに対し空間遠方での減衰条件を付加しないで非負解の時間大域的存在について研究し,「関数の再配分」の手法や球対称な前進自己相似解などを用いて次の成果を得た:非負で可積分な初期データの総質量が臨界値8πより小さい場合,拡散効果が走化性を引き起こす非線形移流より強く,非負な時間大域解は熱方程式の解と同じ速さで時間無限大で減衰する.3.研究分担者辻川氏は,ADモデルを担当した.2次元有界領域が十分滑らかな境界をもつとき,ノイマン境界条件のもと金属表面の状態を記述する方程式の拡散係数について次の結果を得た:拡散係数をパラメータとした場合の正値定常解の大域的構造が部分的にではあるが解明された.一方,金属表面上の気体分子の吸着密度の時間変化を記述する方程式の拡散と移流係数が共に大きい場合,ある種の極限方程式を導入し,中間値の定理を用いて大域的な解構造を明らかにすることにより,反応拡散方程式の空間非一様な定常解の存在を示した.4.研究の遂行のため,偏微分方程式に関する研究集会(4月34日)を分担者辻川氏とともに開催し,必要な議論と資料情報収集を行った.拡散、移流、反応の異種な項を含む編微分方程式の数値計算法を開発する目的で、過去2年間の実績を踏まえ、本年度は次のとおり研究を実施した。

1.Keller-Segel方程式(放物型楕円型方程式系)について、非負で可積分な初期データの総質量が臨界値8πより小さい場合、初期データに対して空間遠方での減衰条件を付加しないで、非負な時間大域解の球対称前進自己相似解への時間無限大での収束について研究した。スケーリング法を用いることで収束の速さを明らかにした。次に,Keller-Segel方程式(放物型方程式系)に対する2次元全領域での初期値問題の非負解の時間大域的存在について研究した。ポワソン方程式に対するBrezis-Melre不等式を熱方程式の場合に拡張し、その不等式を適用して解の時間大域的存在を示すことに成功した。2.Ertlのグループにより提唱された、金属表面上での白金触媒化学反応を記述したモデル方程である2変数反応拡散移流方程式を用いて、パターン形成のメカニズムと移流効果の関係を解明するために、定常パターン(解)について研究した。2次元有界領域が十分滑らかな境界をもつとき、ノイマン境界条件のもと定常解の一様有界性をSardの定理を用いて示した。これにより、拡散係数などのパラメータ依存による定常解の存在及び非存在を示すことが可能となった。また、拡散係数を大きくするとき、定常解の列が収束してその関数が満たすべき方程式(縮約系)を決定した。次に、空間1次元領域におけるこの縮約系の解の存在について、一方の拡散係数に関する大域的な分岐構造をも得た。
血液透析患者に対する身体機能管理システムの開発と運用：多施設研究による検証

慢性腎臓病患者に対するリハビリテーションは世界的にその重要性が高まっているが、国内外いずれにおいても、運動療法に関する具体的なガイドラインが示されていないのが現状である。特に我が国においては人口の高齢化に伴い血液透析患者のフレイルに対する医学的な管理が急務となっている。そこで我々は、本研究において、血液透析患者に対する身体機能評価に基づく「管理システム」を開発するとともに、本「管理システム」を多施設で導入し、前向きコホート研究によって本システムの有用性を実証する。
Ｃｈｙｍａｓｅによるアポリポ蛋白ＡＩの分解と粥状動脈硬化症の関連性の解明

本研究の目的は粥状動脈硬化症患者の血清中にChymaseによって断片化されたapolipoprotein AI(apoAI)が存在するのか、またapoAIが分解を受けるとHDL(High density lipoprotein)粒子はどのような変化を起こすのかを解明することであった。そのために1粥状動脈患者の血清中の断片化apoAIを免疫学的手法および質量分析を用いて検出することと2HDL粒子分布の変化をとらえるために高速液体クロマトグラフィーを用いた測定系を確立することを計画していた。当初の計画では患者中の断片化したapoAIの検出はウェスタンブロット法と質量分析計を利用する予定であったが、そのためには超遠心機でHDLを分離してくる必要があった。この超遠心機によるHDLの分離はリポ蛋白の分離としてはゴールドスタンダードとなる方法ではあるが、今後多くの患者検体を処理するには煩雑かつ制限の多い方法である。一方で、HDL粒子の変化を検出するために利用する予定であったHPLC法は短時間かつ少ないサンプル量でHDLの分離が可能な方法である。そこでこのHPLC法を患者血清からのHDLの分離にも利用しようと考えた。そのため今年度は、HPLC法による血清からのHDLの分離を第一目標に実験を行った。具体的にはTSKgel lipopropakXLというゲル濾過を原理としたHPLCカラムを用いて、血清からリポ蛋白を分離した。リポ蛋白の分離を確かめるために、各フラクションの蛋白およびコレステロールの定量が必要となるが、カラムを通すことで通常の血清よりもコレステロール濃度が低くなることから通常の血清用の測定試薬ではうまく測定ができなかった。そこで試薬とサンプルの比率を変えることで低濃度のコレステロールでも測定できる測定系を確立した。その結果、血清から超遠心法に比べて格段に短時間にリポ蛋白を分離してくることに成功した。今後、この方法を用いて分離したリポ蛋白を用いて断片化apoAIの検出とHDL粒子分布の変化の解析を行う予定である。
幹細胞でのサイトメガロウイルス再活性化におけるシクロフィリンの役割

CMV感染感受性は細胞の分化過程に依存しており、CMV前初期promoter活性の違いに依存している可能性が高いと予想した。その仮説をもとに、ES細胞を使ってCMV感染におけるクロマチンリモデリングとサイクロフィリンの研究をすすめていたが、実験の過程でES細胞はCMVが入りにくい細胞であることがわかり、ES細胞のCMV感染抵抗性の機序を詳細に解明することとなった。近年、神経幹細胞移植実験は数多く発表され、臨床応用への研究も熱心に行われている。神経幹細胞移植はParkinson病、脳梗塞、ALS,ハンチントン病などの難病神経疾患の治療にますます盛んに適用されることが予想される。その際、これまで臓器移植でサイトメガロウイルス(CMV)感染が問題になってきたように神経幹細胞移植においてもCMV感染が問題になる可能性がある。CMV再活性化のメカニズムは多くの研究者の注目を集めるところであり、現在世界各地で研究がすすめられている。しかしその病理機序はいまだ不明な点が多く、細胞の種類によってそのメカニズムは異なると思われる。われわれは神経幹・前駆細胞においてシクロスポリンAがcyclophilinを介してCMV再活性化を抑制することを世界ではじめて発表し、cyclophilinがCMV前初期遺伝子プロモーターにおけるクロマチンリモデリングに関わる可能性を示唆した。これらの結果は2007年9月にJournal of Virology(J Virol. 81(17) : 9013-23)に発表し、現在そのメカニズムを解明するべく、大脳や神経幹細胞でのin vivo, in vitroにおけるchromatin remodeling機構を中心に研究をすすめているまた現在は、ES細胞を用いたCMV感染実験も行っている。ES細胞はCMV感染感受性を示さない一方、神経幹・前駆細胞、線維芽細胞においてはCMV感染感受性を獲得することを明らかにしている。CMV感染感受性は細胞の分化過程に依存しており、その機序の一つはCMV前初期promoter活性の違いに依存している可能性が高い。その仮説をもとに、現在CMV感染におけるクロマチンリモデリングを中心に研究をすすめている。われわれは神経幹・前駆細胞においてシクロスポリンAがcyclophilinを介してCMV再活性化を抑制することを発表し、cyclophilinがCMV前初期遺伝子プロモーターにおけるクロマチンリモデリングに関わる可能性を示唆した。またES細胞はCMV感染感受性を示さない一方、神経幹・前駆細胞においてはCMV感染感受性を獲得することを明らかにしている。その仮説をもとに、ES細胞を使ってCMV感染におけるクロマチンリモデリングの研究をすすめていたが、実験の過程でES細胞はCMVが入りにくい細胞であることがわかり、ES細胞のCMV感染抵抗性の機序を詳細に解明することとなった。実験の結果、ウイルス増殖・IE蛋白発現・ie1 mRNA発現はMEFよりESで有意に低かったが、ESへのtrichostatin A+forskolin処理で感染感受性の軽度増加がみられた。hEF promoterはtransfectionではESで活性が高かったが、hEF promoter-GFP変異MCMV感染でのhEF promoter活性はESでほとんどみられなかった。ESではMEFと比較してウイルスゲノムの核内移行はrealtime PCRにて約1/20と低下し、in situ hybridizationでも核内のMCMV genomeシグナルはESではMEFと比し有意に少なかった。またheparan sulfate, integrinβ1,核膜孔数はESではMEFより低下していた。ESでのMCMV感染感受性低下はheparan sulfateやintegrinβ1発現量,核膜孔数やpromoter活性に依存している可能性が考えられた。この結果をふまえて現在はcyclophilin A knockout mouseを購入し、CMV感染とcyclophilinとの関係をウイルスの細胞内entryを含めて多角的に検索している。
核酸ドメインのコンホメーション解析

本研究は塩基配列にかきこまれた情報を機能毎にドメインとしてとらえ、その立体的な構造であるコンホメーションを通じて情報発現の分子機構を明らかにすることを目的としている。本年度明らかとなったことを以下に述べる。1.塩基配列の特異的性質をしらべるためオリゴマー核酸GGCCGGCCを合成し、結晶解析の温度因子から塩基対の動的性質を求めた。また同様にATCCCGGGAT,GCTTTAAAGCの2種オリゴマーの溶液中コンホメーションをNMRを用いて求め、2重鎖の中央部に異常が認められた。12種のオリゴマーの固体NMRを測定し、プロトンの全帰属を行った。これにより各種のらせんが同定されることとなった。2.フェニルアラニンtRNAの一部を酵素や化学試薬を用いて修飾し、その修飾がアミノアシル化、リボゾーム上での複合体形成、ペプチド合成の各段階に与える影響をしらべた。チロシンtRNAとのキメラtRNAによっても新しい型のtRNAがえられた。リボゾームを構成するS6蛋白の一次構造に繰返し部分があることがわかった。3.蛋白合成の開始点附近の配列を集め、開始のために必要なシグナル配列を解析した。原核生物にはSD配列があり、さらに開始のAUGの前後に特徴が見出され、これは真核生物の場合と同様であった。RNAの2次構造安定地図を作るとその一様な個所がエクソンに対応することがわかった。4.ラムダファージの転写制御部位と同じ配列をもつ断片を合成し、制御蛋白CROとの相互作用をプロトンNMRで同定した。相互作用する塩基はATCACCの部位らしく、CROの2量体の相対位置が変化するようである。5.核酸の二重鎖をグラフィクに表現し、この構造変化を容易に実現する方法を開発した。6.核酸および蛋白質の情報データを収集,収録,整理し、一次構造と高次構造の相関をしらべた。なお文献数は年間1500報をこえている。
大学の社会貢献機能と地域振興との相利的統合システム構築と最適解導出の為の実証研究

本研究者は、国内外各地に賦存する自然環境・農林水畜産物・歴史文化等の地域固有資源に焦点をあて、産学官民連携のもとでの地域振興を評価する上での適切な指標設定や、適用方法のあり方に関して調査を進めてきた。その過程で次の知見と考察を得た。すなわち、従来の各般の地域振興施策における選定地域は、産業競争力に比較優位性ありと政策的に判断された広域的地域であって、自然環境や産物、人文的風土といった固有資源は必ずしも重視されてきたわけではない。ここに、人文・社会科学や農学等を含めた大学等研究者の知的資源を統合的に適用する余地が、なお大きく残されている。だが、産学官民コンソーシアム運営に携わるコーディネーターの階層化と成果の囲い込みが、管轄機関・活動地域・出身母体等に応じた形で進行しており、属人的コーディネート機能が飽和ないし限界に至りつつある状況も現出している。そこで、確固たるエビデンスに基づいた公的公開データベースの構造化など、信頼性の高い知識コーディネートシステムの構築が必要と考えられた。具体的に地域特産食品の付加価値化を例に述べると、価値指標として、(1)栄養・健康機能や嗜好性といった生物学的指標、(2)生産工学に係るものとしてトレーサビリティやHACCP、JAS等の安全指標、有機JASのような安心指標、(3)LOHASやスローライフの概念といった心理学的指標、(4)地域団体商標や産地指定等の法制度的指標を挙げることができるが、現状では当該食品開発に参画する各主体の立場や意向・専門分野等に応じ、多様な制度や情報が不整合のまま並立して消費者等に混乱を招いている。逆に、これらを適切にパッケージングすることで、一層の高付加価値化が図られる可能性もあろう。以上のような観点から、本研究者は今後、公開データベースの目的適合型統合化による地域振興支援システムの構築を視野に研究を進めていく予定である。本研究は1.地域振興システム構築に寄与するための全国的視点に立つ定量的調査2.有望モデル地域の定性的調査3.九大と連携協定を締結した宗像市における実証調査という三テーマから成る。今年度は次の知見を得た。1.産学官民等の連携により地域振興を進める自治体では、関与する外部識者の専門分野・経歴等について類型化が可能。類計別に、特定の識者を頂点とする階層構造と、識者間ネットワークの存在が推定。各地の振興施策も類型化でき、関与者類型との間に対応関係が見出された。2.<例1>振興施策により地域住民・事業者等の権益は強化されうるが、一方で過度の権益主張と資源管理強化により来訪者の自由度が減少し(アプリオリに定められた観光・消費スタイルの受容)、却って地域の魅力の低下をもたらす場合がある、という相反関係を観察。<例2>比較的狭隘な地域が複数のコミュニティに分割され、その間に利害の錯綜がある場合、有力者の「声」が、着手段階で事業の方向性に影響する場合を観察。<例3>コミュニティ間の断絶やコミュニティ内部での「中抜き」により、営々と築き上げられた地域統一ブランドが崩壊しつつある事例を観察。3.複数教員を交えた検討会を定期的に開催。また、特産品開発も視野にFSを行った結果、松露の発生をしないで確認したことから、食・農・環境と関連づけた地域振興素材としての活用可能性を検討した(「幻の浜の幸」「和製トリュフ」といわれる松露は、林地管理不全や開発等により発生地が激減し、独立行政法人森林総合研究所や関西電力等により増殖研究が進行中)。平成18年度は、自治体合併が急速に振興する中での地域振興の様態について調査を進めつつ、来訪者等消費者にとっての地域振興の価値・意義にも着目し、研究を進める予定である。
食事摂取脂肪酸が虚血再灌流前後の心筋脂肪酸代謝に与える影響の解明と介入方法の確立

虚血性心疾患では心筋内脂肪酸代謝が低下し、また脂肪酸代謝低下と心室壁運動低下は関連する。本研究の目的は、虚血性心疾患における虚血再還流療法と心筋脂肪酸代謝との関連を、新たな非侵襲的心筋内中性脂肪測定法である1H-magnetic resonancespectroscopy(MRS)法を用いて検討。さらには、食事、脂肪酸摂取による心筋内中性脂肪量への影響を基礎的・臨床的に検証し、脂肪酸代謝が低下した虚血心筋に対する食事プログラムを含む有効な介入方法を確立、新たなかつ効果的な治療法の開発に繋げることである。本年度は、引き続き冠動脈疾患にて経皮的冠動脈形成術を施行した患者のデータベース作成、血液検体の解析、MRSによる測定を辞している。これらの症例を検討、特に慢性完全閉塞症例に対する血行再建術施行前後における解析を施行、虚血再灌流と心筋脂肪酸代謝との関連を明らかにする。また後負荷による左室拡張末期圧増大と心筋脂肪酸代謝の関連を検討するために大動脈弁狭窄症に対する経皮的大動脈弁置換術前後のでの解析を行い、これらの研究の途中結果について海外学会で発表を行っている(Euro CMR 2017, CMR 2018)。さらに、近年注目されている中性脂肪蓄積心筋症に対するMRS法による心筋内修正脂肪測定、治療介入による影響について測定を施行している。動物実験に関しては心筋梗塞モデルマウスを用いて、虚血再韓流障害と心筋内中性脂肪量との関連を検討している。冠動脈疾患を含む心疾患における心筋内中性脂肪量測定は順調である。大動脈弁狭窄症、中性脂肪蓄積型心筋症に対するMRS法による検討も開始している。しかしながら動物実験に関しては担当者の異動に伴い遅れが生じている。臨床研究に関しては、予定通り心疾患患者における心筋内中性脂肪測定を継続、解析していく。当初の予定では虚血再灌流療法による心筋内脂肪酸代謝に絞って検討していたが、現在は後負荷の増減による影響についても検討している。動物実験に関しては、これまでの遅れを取り戻すためにスタッフの増員を考慮している。本研究の目的は、虚血性心疾患における虚血再灌流療法と心筋脂肪酸代謝との関連を、新たな非侵襲的心筋内中性脂肪(TG)量測定法である1H-magnetic resonancespectroscopy (MRS)法を用いて検討、さらには、食事、脂肪酸摂取による心筋内TG量への影響を基礎的・臨床的に検証し、脂肪酸代謝が低下した虚血心筋に対する食事プログラムを含む有効な介入法を確立、新たな、かつ効果的な治療法の開発に繋げる事である。初年度は冠動脈疾患にて当院で経皮的冠動脈形成術を施行した患者のデータベース作成、血液検体等の保存、心臓MRIによる解析を前向き研究として進めてきた。その中で、急性心筋梗塞患者における急性期の心筋梗塞サイズが長短期の両者の心筋リモデリングに影響していることを明らかにし論文作成中である。また左前下降枝完全閉塞症例での心筋内中性脂肪測定を前向きに施行中である。これらの症例では完全閉塞に対する血行再建術施行後8ヶ月で再測定を行い、虚血再灌流と心筋脂肪酸代謝との関連を検討する予定である。動物実験としては、急性心筋梗塞モデルマウスを作成、自発的運動が心筋リモデリングを抑制することを明らかにし学会報告を行っている(第81回日本循環器学会)。またMRS法による測定を用い、肥大型心筋症患者では同様に肥大心を呈する高血圧性心臓病患者に比べ、心筋内中性脂肪量が有意に低下していることを報告した(Heart Vessels. 32:166-174,2017)。この結果は、心筋内中性脂肪量が疾患による脂肪酸代謝への影響を反映していることを示唆するものであり、本研究の仮説を支持するものである。疾患に対する介入後のMRSによる心筋内中性脂肪測定がやや遅れているが、測定に関わる大学院生、スタッフが増加したことにより、今後進捗していくと考えている。動物実験に関しては、急性心筋梗塞モデルマウスの作成は確立している。現在心筋梗塞巣並びにその周囲組織における詳細な脂肪酸測定を行っているが、測定系の確立に時間を要しておりその点において計画より遅れが生じている。今後、測定系が確立された時点で、食餌による脂肪酸負荷を行っていく予定である。本研究の目的は、虚血性心疾患における虚血再灌流療法と心筋脂肪酸代謝との関連を、新たな非侵襲的心筋内中性脂肪測定方である1Hーmagnetic resonance spectroscopy (MRS)法を用いて検討、さらには、食事、脂肪酸摂取による心筋内中性脂肪量への影響を基礎的・臨床的に検証し、脂肪酸代謝が低下した虚血心筋に対する食事プログラムを含む有効な介入方法を確立、新たなかつ効果的な治療法の開発に繋げることである。本年度は、引き続き冠動脈疾患にて経皮的冠動脈形成術を施行した患者のデータベース作性、血液検体の保存、MRSによる解析を実施している。また左前下降枝完全閉塞症例での心筋内中性脂肪測定に関しては引き続き施行している。これらの症例を前向きに登録し、完全閉塞に対する血行再建術施行後8ヶ月で再測定を施行、虚血再灌流と心筋脂肪酸代謝との関連を明らかにする予定である。

また左室拡張末期圧と心筋内中性脂肪との関連を検討するため大動脈弁狭窄症患者に対する経皮的大動脈弁置換術前後でのMRS法による測定を開始している。これらの研究の途中経過については海外学会(Euro CMR 2017, CMR 2018)において報告を行っている。さらに中性脂肪蓄積心筋症に対するMRS法による心筋内中性脂肪測定、治療介入による影響について検討を開始している。動物実験に関しては心筋梗塞モデルマウスを作成し、虚血再灌流と心筋内中性脂肪量との関連について検討中である。冠動脈疾患を含む心疾患における心筋内中性脂肪測定は順調である。また左心室拡張末期圧の上昇と心筋内中性脂肪量の関連を検討するために、大動脈弁狭窄症患者に対する経皮的大動脈弁置換術前後でのMRS法による検討を開始している。動物実験に関しても、急性心筋梗塞モデルマウスの心筋内中性脂肪、リモデリング、心筋内脂肪酸代謝に対する食餌運動療法の効果について引き続き検討する予定である。虚血性心疾患では心筋内脂肪酸代謝が低下し、また脂肪酸代謝低下と心室壁運動低下は関連する。本研究の目的は、虚血性心疾患における虚血再還流療法と心筋脂肪酸代謝との関連を、新たな非侵襲的心筋内中性脂肪測定法である1H-magnetic resonancespectroscopy(MRS)法を用いて検討。さらには、食事、脂肪酸摂取による心筋内中性脂肪量への影響を基礎的・臨床的に検証し、脂肪酸代謝が低下した虚血心筋に対する食事プログラムを含む有効な介入方法を確立、新たなかつ効果的な治療法の開発に繋げることである。本年度は、引き続き冠動脈疾患にて経皮的冠動脈形成術を施行した患者のデータベース作成、血液検体の解析、MRSによる測定を辞している。これらの症例を検討、特に慢性完全閉塞症例に対する血行再建術施行前後における解析を施行、虚血再灌流と心筋脂肪酸代謝との関連を明らかにする。また後負荷による左室拡張末期圧増大と心筋脂肪酸代謝の関連を検討するために大動脈弁狭窄症に対する経皮的大動脈弁置換術前後のでの解析を行い、これらの研究の途中結果について海外学会で発表を行っている(Euro CMR 2017, CMR 2018)。さらに、近年注目されている中性脂肪蓄積心筋症に対するMRS法による心筋内修正脂肪測定、治療介入による影響について測定を施行している。動物実験に関しては心筋梗塞モデルマウスを用いて、虚血再韓流障害と心筋内中性脂肪量との関連を検討している。冠動脈疾患を含む心疾患における心筋内中性脂肪量測定は順調である。大動脈弁狭窄症、中性脂肪蓄積型心筋症に対するMRS法による検討も開始している。しかしながら動物実験に関しては担当者の異動に伴い遅れが生じている。臨床研究に関しては、予定どおり心疾患患者における心筋内中性脂肪測定を継続、解析をしていく。当初の研究目的では、虚血再灌流が心筋内中性脂肪量に与える影響を検討するとなっているが、それに加え心臓リハビリテーションがこれらの病態ににどのような影響を与えるかも考察する。動物実験に関しても、急性心筋梗塞モデルマウスの心筋内中性脂肪量、リモデリング、心筋内脂肪酸代謝に対する食餌運動療法の影響を検討していく。臨床研究においては予定通り、心疾患患者における心筋内中性脂肪測定を継続、解析していく。
糖化ストレス抑制による高齢者における非外傷性肩腱板断裂予防の可能性

ヒト腱板組織の免疫組織染色により腱板組織への糖化最終生成物沈着およびその受容体の発現を確認した。またin vitro実験においてAGEsが腱板細胞の細胞活性を低下させ、VEGF分泌を増加し、また容量依存性にHIF-1及び活性酸素の発現を増加させ、apoptosis率も増加することがわかった。ラット健常肩腱板組織においても、AGEs量を計測し、組織学的検討により腱板組織の脂肪変性および引っ張り試験による最大破断強度と弾性率を計測し、組織AGEs沈着量との相関に関しても検討し、高い相関があることも確認できた。以上より、AGEsが加齢による肩腱板変性断裂の原因の一つになっている可能性が考えられた。本研究の目的は、非外傷性に起こる高齢者の肩腱板断裂と糖化ストレスの関係性を究明し、糖化ストレスにより産生されるを糖化最終生成物(advanced glycation end products; AGEs)を抑制することにより、加齢によると考えられる非外傷性の肩腱板断裂に対する予防的治療開発の可能性を探ることである。まず腱板修復手術時にトリミング操作により切除・破棄される腱板組織を採取し、免疫染色により腱板組織へのAGE沈着を確認した。症例数は当初の予定より若干少なく25例であったが、各症例においてAGE沈着を確認し、脂肪変性との関連に関しても、現在もなお検討続けている。現在までのデータは日本整形外科学会学術総会および日本肩関節学会にて発表を行い、現在邦文雑誌へ投稿中である。次に健常組織での加齢性変化を検討するために、ラットを各年齢(3M、6M、12M、24M)において腱板組織のAGEs沈着量を計測し、同時に組織学的検討により腱板組織の脂肪変性および引っ張り試験による最大破断強度と弾性率を計測した。引っ張り試験において3Mと6Mでは有意差は認めなかったが、12Mでは先の2群に比べて有意に強度の低下を認めた。24Mについては1か月後に採取予定としている。最後に、AGEs発現増強/抑制試験として糖尿病ラットおよび長期低血糖ラットモデルを用い、腱板組織におけるAGEs沈着量の計測と引っ張り試験による腱板強度を、同年齢の通常ラット腱板組織と比較検討を行った。糖尿病ラットにおいてより多くのAGE沈着を認め、引っ張り強度に関しても有意な低下を確認できた。低血糖モデルではいずれの実験においてもコントロール群との有意差は認めなかった。これらのデータに関しては現在データ解析および論文作成中である。本研究の目的は、非外傷性に起こる高齢者の肩腱板断裂と糖化ストレスの関係性を究明し、糖化ストレスにより産生される糖化最終生成物(advanced glycation end products; AGEs)を抑制することにより、加齢によると考えられる非外傷性の肩腱板断裂に対する予防的治療開発の可能性を探ることである。1.ヒト肩腱板組織(断裂腱板)を用いたAGEsと年齢・脂肪変性の検討腱板修復手術時にトリミング操作により切除・破棄される腱板の断端組織を採取し、免疫組織染色により腱板組織へのAGEs沈着量・AGEs受容体(RAGE)発現量を計測すると同時にOil red O染色により脂肪変性に関しても同様に調査を行っている。現在のところ、サンプル数は11症例集まったが、患者年齢層が50-70台に固まっていることもあり、現在のサンプル数ではAGEs、RAGEに関して加齢との相関は確認できていないが、脂肪変性に関しては、脂肪変性分類であるGoutallier分類との相関が得られたので、H24年の日本整形外科学会基礎学術集会では発表を行った。2.ラット肩腱板組織(非断裂腱板)を用いたAGEsと年齢・脂肪変性・機能的強度の検討肩腱板断裂の実験モデルとして汎用されているラットを用いて、各年齢群(3、6、12、24M)のSDラットを各郡15匹用意し、肩腱板組織として棘上筋・棘下筋・肩甲下筋の3つの筋を採取し実験を行う計画だが、現在まだ6Mまでのサンプルであり、本年5月には12Mの組織を採取予定である。12Mの組織が採取された時点で組織学的免疫染色により腱板組織へのAGEs沈着量・RAGE発現量を計測するし、同時にOil red O染色により脂肪変性に関しても調査を行う。さらに引っ張り試験により最大破断強度と弾性率を計測し、組織AGEs沈着量、RAGE発現量との相関に関しても検討する予定である。1.ヒト肩腱板組織(断裂腱板)を用いたAGEsと年齢・脂肪変性の検討2年間の実験期間中のヒト腱板組織の目標サンプル数は30であったが、現在サンプル数は11である。これは当初の計画かた考えるとやや少ないとも取れるが、現在すでに今後の手術予定も数多く入っており、本年中に25サンプルは確実であると考えており、充分量のサンプルは集められると考えている。