hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
歯科補綴治療が脳機能に及ぼす影響の解明

脳波データから脳機能の活性度を推定するDIMENSION解析を用いて、歯科補綴治療が脳機能に及ぼす影響を解明することを目的に研究を行った。本研究により「全部床義歯装着者の疼痛の改善は脳機能を活性化させること」「全部床義歯に対する義歯調整よる咬合力の増加と脳機能活性度(Dα)との間には正の相関があること」を解明した。さらに、全部床義歯装着者の咬合高径を変化させた3パターンの義歯を製作し、ガム咀嚼による脳機能の活性化を比較したところ、脳機能活性度(Dα)に違いがあることから義歯の咬合高径が脳機能に影響を及ぼすことを解明した。歯科補綴臨床の特徴は、咬合や咀嚼などの疾病や障害に対する治療、予防、リハビリテーションの面をあわせ持っており、歯科補綴は健康、長寿、QOL(Quality of life)に直結している。本研究は、脳波データから脳内のシナプス・ニューロン機能低下を量的に推定するDIMENSION解析および、脳神経ニューロンの回復部位を同定するNAT解析を用いて、歯科補綴治療が脳機能に及ぼす影響を解明することを目的とした。平成24年度は、メインテナンス中の「全部床義歯装着者」と「部分床義歯装着者」の義歯装着時と非装着時のガム咀嚼前後の脳機能の活性度と脳神経ニューロンの回復部位を比較することで、欠損様式の異なる義歯によるガム咀嚼が脳機能に及ぼす影響について検討を行った。そして、全部床義歯装着者および部分床義歯装着者は、義歯を装着することにより咬合力が向上し、義歯を装着しガム咀嚼することで脳機能活性度(Dα値)および脳の機能局在(脳の各部位のNPV値)が有意に変化することを明らかにした。また、その結果は、前年度に行った研究で得られた知見とともに多くの学術大会にて報告した。本研究では、どのような因子が脳機能に影響を及ぼすか明らかにするとともに、脳機能の活性化のメカニズムを解明する。補綴治療がQOLや長寿に直結する科学的根拠を示すことは、口腔ケアの啓発活動を容易にするなど歯科医療がより社会に貢献できるため社会に与えるインパクトは大きい。また、補綴治療により変化する脳機能活性化因子を明らかにし、補綴治療が脳機能の活性化を促すメカニズムを解明することは、患者のQOLに直結する脳機能を重視した診療方針を示すことにもつながり、歯科医療水準の向上の波及効果も見込まれる。本研究の目的は、脳波データから脳内のシナプス・ニューロン機能低下を量的に推定するDIMENSION解析および、脳神経ニューロンの回復部位を同定するNAT解析を用いて、歯科補綴治療が脳機能に及ぼす影響を解明することである。平成25年度はメインテナンス中の「全部床義歯装着者」、「部分床義歯装着者」、「インプラント上部構造装着者」の補綴物装着時と補綴物非装着時のガム咀嚼前後の脳機能の活性度および、シナプスニューロン機能の活性化部位を比較することで、補綴装置の違いが脳機能に影響を及ぼすか検討した。そして、メインテナンス中の全部床義歯装着者の義歯の咬合高径を変化させた3パターンの義歯(咬合高径5mm挙上、使用している義歯の咬合高径、咬合高径3mm低下)を製作し、それぞれの義歯でのガム咀嚼前後の脳機能の変化を評価した。ガム咀嚼による脳機能の活性化は、咬合高径5mm挙上>使用している義歯の咬合高径>咬合高径3mm低下であった。この研究結果はJ Prosthodont Resに論文報告し、掲載された。また、平成23年度から平成25年度までに測定した全部床義歯装着者の被験者を「義歯治療による疼痛の改善あり群」と「義歯治療による疼痛の改善なし群」に分けて群間比較を行い、2群間に有意差が認められたため、その結果をJOURNAL OF DENTAL SCIENCESに論文を投稿した(査読中)。さらに、全部床義歯装着者に対する義歯調整による「咬合力の増加」と「脳機能の活性度」との間に有意な相関が認められたことについてJournal of Prosthodonticsに論文の投稿をした(査読中)。口腔と脳との関係を解明することは、国民に対して口腔が全身の健康に直結していることを提示できるため、極めて重要である。

本研究は、脳波データから脳内のシナプス・ニューロン機能低下を量的に推定するDIMENSION解析および、脳神経ニューロンの回復部位を同定するNAT解析を用いて、歯科補綴治療が脳機能に及ぼす影響を解明することを目的とした。平成23年度は、鶴見大学歯学部附属病院補綴科を受診した全部床義歯装着患者を被験者とし、全部床義歯治療による疼痛の除去が脳機能に及ぼす影響の解明する計画を立案した。すでに、鶴見大学歯学部附属病院補綴科を受診した上下顎全部床義歯装着者24名を被験者として測定を行った。全ての被験者は、2名の補綴専門医により義歯治療が必要であると診断を受け、同じ条件下(治療内容:リリーフおよび咬合調整のみ、調整時間:3060分)にて義歯調整を受けている。24名の被験者を調整前に義歯による疼痛を訴えた「疼痛あり群」12名、疼痛の訴えが無い「疼痛なし群」12名に分けてDIMENSION分析し評価した。疼痛あり群のDα(脳機能の活性度)は、義歯調整前と比較して義歯調整後12名全員に増加が認められ、Dαは有意に増加した(p<0.05)。しかし、疼痛なし群のDαは義歯調整前と比較して義歯調整後8名に増加する傾向が認められたが、Dαの増加はわずかであった(p>0.05)。平成23年度の研究にて、疼痛あり群と疼痛なし群を設定し、義歯調整前後の脳機能を比較することで、義歯治療による疼痛の除去が脳機能を活性化させることを明らかにした。このことは、義歯治療による疼痛の除去は,咀嚼機能の回復やストレスの除去にとどまらず全身の健康やQOL向上などに強く関与していることを示唆している。平成24年度は、メインテナンス中の「全部床義歯装着者」と「部分床義歯装着者」の義歯装着時と非装着時のガム咀嚼前後の脳機能の活性度と脳神経ニューロンの回復部位を比較することで、欠損様式の異なる義歯によるガム咀嚼が脳機能に及ぼす影響について検討を行うことを目的とし、研究を行った。被験者は、鶴見大学歯学部附属病院補綴科を受診した全部床義歯装着患者17名および部分床義歯装着者(Eicher分類B)20名とし、咀嚼機能、脳機能活性度、脳機能機能局在を評価した。脳機能活性度および脳機能局在の評価を行うため、脳機能研究所(神奈川)にて開発されたESA-Proを用いて、国際10-20法に従い頭皮上21箇所に電極を設置し、義歯装着および非装着状態でのガム咀嚼前後の脳波を3分間測定した。測定した脳波データは、脳機能研究所の脳波解析センターへ転送しDIMENSION解析およびNAT解析を行い、脳機能活性度(Dα値)および脳機能局在(NPV値)の評価を行った。その結果、全部床義歯装着者および部分床義歯装着者は義歯を装着することで咬合力が向上すること、全部床義歯装着者および部分床義歯装着者は義歯を装着しガム咀嚼することで脳機能活性度(Dα値)が向上すること、全部床義歯装着者および部分床義歯装着者ともに「義歯装着に伴う最大咬合力の向上」と「ガム咀嚼による脳機能活性度の向上」との間に正の相関関係があること、全部床義歯装着者は義歯を装着しガム咀嚼することで大脳皮質の運動野(C4)および感覚野(P4)のNPV値が有意に変化することを解明した。欠損様式の異なる義歯によるガム咀嚼が脳機能に影響を解明できているため、おおむね順調に進展していると評価できる。本研究は、DIMENSION解析(脳機能の活性度の分析)およびNAT解析(脳の活性化部位の分析)を用いて、義歯治療による疼痛の除去が脳機能に及ぼす影響の解明を目的としている。平成23年度は、義歯による疼痛の訴えの有無以外同じ治療環境である「疼痛を主訴に来院した全部床義歯装着者」と「メインテナンス中の全部床義歯装着者」の2群を設定し、脳機能の活性度と脳神経ニューロンの回復部位について群間比較することで、義歯治療による疼痛の除去が脳機能へ及ぼす影響を検討する計画を立案した。
セルロースのその場自己組織化を利用したナノコンポジット材料の創製

これまでに、ナノ材料のコロイド分散液中では酵素合成されたセルロースがその場でナノリボンネットワーク状の多孔体へと自己組織化することを利用して、セルロースナノ結晶(CNC)や酸化グラフェン(GO)といったナノ材料をその多孔体内部に分散固定できることを見出している。本年度は、GOを担持したナノリボン多孔体を機能性材料へと展開すること、ならびに分散固定に適用できるナノ材料種の多様化を目指した。まず、機能性材料への展開を検討した。GO担持ナノリボン多孔体をヨウ化水素により化学還元した結果、還元されたGOが緻密な多孔構造からなるゲルを形成した。これはGOが還元されて凝集性が高まっても分散固定により凝集抑制され、結果として沈殿せずに多孔構造形成したためと推察される。得られた還元型GOゲルは良好な電気伝導性を示し、さらに電気化学測定から、スーパーキャパシタの電極材料として機能することが明らかとなった。次いで、GO担持ナノリボン多孔体をバイオセンシングのためのプラットフォームとして応用した。すなわち、蛍光標識されたセンサーデオキシリボ核酸(DNA)が相補的なターゲットDNAと二重鎖形成するとナノリボン多孔体中のGO表面への吸着量が減少することを利用し、上清の蛍光測定によりセンシングを達成できた。重要なことに、GOが部分還元されている場合、その表面へのDNAの吸着が強いために、高濃度タンパク質夾雑下でも脱着することなくセンシングできることを見出した。次いで、分散固定できるナノ材料種の多様化を検討した。まず、従来のセルロース合成条件では、クレイ粒子やポリスチレン粒子が疎水性効果により凝集して沈殿し、分散固定できなかった。合成条件の系統的な探索の結果、合成温度を従来の60 °Cから30 °Cに低下させ、疎水性効果を低減させた場合、それら粒子もナノリボン多孔体中に分散固定できることを見出した。GOをナノリボン多孔体中に分散固定することで凝集を高度に抑制でき、その機能発現に重要な高い比表面積を維持したまま機能性材料を構築できることを見出した。具体的には、スーパーキャパシタの電極材料として機能する導電性ゲルならびにバイオセンサーのためのプラットフォームを構築した。この結果は、通常は凝集して機能低下しやすいナノ材料をベースとした機能性材料の創製にナノリボン多孔体中での分散固定が有用であることを示している。さらに、ナノリボン多孔体の形成条件の系統的な探索により、分散固定に適用できるナノ材料の種類を拡張できる条件を見出した。これは今後、ナノリボン多孔体中での分散固定を利用した材料創製を、多様なナノ材料に展開していく上で重要な知見となると期待される。スーパーキャパシタについて、GO担持ナノリボン多孔体の化学還元条件ならびに電気化学測定条件を系統的に探索することで、比静電容量の向上を図る。さらに、タンパク質夾雑下でのバイオセンシングについて、これまでモデル夾雑タンパク質としてウシ血清アルブミンを用いてきたが、今後は血清等を用いることで、実際の生体試料により近い系でのセンシングが可能か検討する。加えて、これまではセンシングのターゲットをDNAとしてきたが、センサーDNAにアプタマーを用いることで、タンパク質をはじめとする多様な生体分子のセンシングを検討する。

この結果は、通常は凝集して機能低下しやすいナノ材料をベースとした機能性材料の創製にナノリボン多孔体中での分散固定が有用であることを示している。さらに、ナノリボン多孔体の形成条件の系統的な探索により、分散固定に適用できるナノ材料の種類を拡張できる条件を見出した。これは今後、ナノリボン多孔体中での分散固定を利用した材料創製を、多様なナノ材料に展開していく上で重要な知見となると期待される。スーパーキャパシタについて、GO担持ナノリボン多孔体の化学還元条件ならびに電気化学測定条件を系統的に探索することで、比静電容量の向上を図る。さらに、タンパク質夾雑下でのバイオセンシングについて、これまでモデル夾雑タンパク質としてウシ血清アルブミンを用いてきたが、今後は血清等を用いることで、実際の生体試料により近い系でのセンシングが可能か検討する。加えて、これまではセンシングのターゲットをDNAとしてきたが、センサーDNAにアプタマーを用いることで、タンパク質をはじめとする多様な生体分子のセンシングを検討する。
早産の陣痛発来機構に占めるエンドセリンの意義に関する検討

1.in vivoにおけるET-1の早産誘発作用に関する検討(1)ET-1の妊娠ラット黄体機能に及ぼす影響妊娠ラットにET-1を投与し、早産の有無を検討すると同時に黄体機能の指標である血漿progesterone(P)と20αdihydroprogesterone(20αOHP)濃度に及ぼすET-1の影響を検討した。ET-1投与により血漿P濃度は用量依存性に低下した。一方20αOHP値にはET-1投与による影響は認められなかった。今回の検討に用いた量のET-1では早産を誘発することは不可能であったが、少量の性器出血が認められた。ET-1は早産in vivoにおいて血漿P濃度を低下させたことから、ラット妊娠黄体退縮に関与する可能性が示唆された。2.in vitroにおけるET-1のステロイド産生に及ぼす影響培養ヒト黄体化顆粒膜細胞に対するET-1の作用の検討を目的とした。ET-1は培養4日目の黄体化顆粒膜細胞に対し、P放出を濃度依存性に増加させた。ET-1によるP放出はhCGの影響を受けなかった。ET_A受容体拮抗剤FR139317はET-1添加時には減少傾向を示した。ET-1は培養ヒト黄体化顆粒膜細胞のP放出の促進作用を有し、このP放出はAキナーゼ系を介するET_A受容体の拮抗剤により抑制されることから、ET-1のP産生促進作用はAキナーゼ系の細胞内情報伝達機構を介すること、ならびにET-1のステロイド産生に及ぼす影響はin vivoとin vitroでは異なる可能性が示唆された。3.胎盤組織におけるET-1遺伝子発現の検討ラット胎盤よりRNAを抽出、そのRTPCR産物をSouthern blottingによりET-1遺伝子発現を検討した。ラット胎盤のET-1遺伝子発現は早産原因の一つである胎児慢性低酸素症で亢進することが判明した。結果:1.in vivoにおけるendothelin-1(ET-1)の早産誘発作用の検討:妊娠18日齢のラットに昇圧作用を惹起する濃度のET-1の腹腔内投与を行ない、早産の有無、ならびにET-1投与後のラット血漿progesterone,20a dihydroprogesteroneをPIAにより測定した。ET-1投与により血漿progesterone,20a dihydroprogesteroneともに低下したが、早産誘発効果は認められなかった。また、ET-A受容体拮抗剤投与による妊娠期間の延長も認められなかった。2.in vitroにおけるET-1のヒト胎盤培養絨毛細胞のステロイド産生に及ぼす影響:ヒト胎盤絨毛細胞培養系にET-1を投与し、ヒト絨毛性ゴナドトロピン(hCG),progesterone産生を検討した。10^<-6>M10^<-12>MのET-1添加では、培養上清中に放出されるhCG,progesterone量に変化は認められなかった。考案:1.ET-1はラット妊娠モデルでは早産誘発作用は確認出来なかったが、血漿progesteroneを低下させたことから、in vivoにおいて黄体退縮作用を有することが明らかとなった。2.ET-1のヒト胎盤絨毛細胞の内分泌機能に及ぼす影響については、投与した濃度範囲では影響は認められないことから、ET-1は胎盤絨毛よりは脱落膜、子宮筋に対する作用によって子宮収縮を惹起し、早産に関与する可能性が示唆された。早産胎盤の免疫組織化学染色、in situ hybridization法によるET-1局在の検討については、至適抗体濃度、ET-1のプローブのラベリング法についての検討を行なっている。

1.in vivoにおけるET-1の早産誘発作用に関する検討(1)ET-1の妊娠ラット黄体機能に及ぼす影響妊娠ラットにET-1を投与し、早産の有無を検討すると同時に黄体機能の指標である血漿progesterone(P)と20αdihydroprogesterone(20αOHP)濃度に及ぼすET-1の影響を検討した。ET-1投与により血漿P濃度は用量依存性に低下した。一方、20αOHP値にはET-1投与による影響は認められなかった。今回の検討に用いた量のET-1では早産を誘発することは不可能であったが、少量の性器出血が認められた。ET-1は早産in vivoにおいて血漿P濃度を低下させたことから、ラット妊娠黄体退縮に関与する可能性が示唆された。2.in vivoにおけるET-1のステロイド産生に及ぼす影響培養ヒト黄体化顆粒膜細胞に対するET-1の作用の検討を目的とした。ET-1は培養4日目の黄体化顆粒膜細胞に対し、P放出を濃度依存性に増加させた。ET-1によるP放出はhCGの影響を受けなかった。ET_A受容体拮抗剤FR139317はET-1添加時には減少傾向を示した。ET-1は培養ヒト黄体化顆粒膜細胞のP放出の促進作用を有し、このP放出はAキナーゼ系を介するET_A受容体の拮抗剤により抑制されることから、ET-1のP産生促進作用はAキナーゼ系の細胞内情報伝達機構を介すること、ならびにET-1のステロイド産生に及ぼす影響はin vivoとin vitroでは異なる可能性が示唆された。3.胎盤組織におけるET-1遺伝子発現の検討ラット胎盤よりRNAを抽出、そのRTPCR産物をSouthern blottingによりET-1遺伝子発現を検討した。ラット胎盤のET-1遺伝子発現は早産原因の一つである胎児慢性低酸素症で亢進することが判明した。
高分解能電子顕微鏡法による歯科用合金の機能制御機構の研究

(1)AuCu-Ag擬2元系合金における相変態と微細組織および界面構造について高分解能電顕観察(HREM)により検討した。AuCu-3at.%Ag合金では規則化に伴って(011)マクロ双晶化と(101)ミクロ双晶化の惹起することが判った。共存する不規則相は衝突しあうミクロ双晶の先端に形成され、これに判って先端は曲がることも判った。AuCu-14at.%Ag合金では規則化と二相分離が重なりあって生じ、640K以下の温度ではスピノーダル分解も生じた。規則化に伴って導入される微細組織の特徴はHREMによって解析された。(2)Ptを含有する市販歯科用金合金の時効硬化機構についてHREMにより検討した。相変態は不規則固溶体α_0-準安定AuCuI′規則格子+準安定不規則相α_2′-平衡相規則格子AuCuI+平衡相不規則相α_2の順序で起こり、正方晶化に伴うひずみを解放するためにそのc軸を直交して配列した組織になる。AuCuI′規則相の成長速度についても検討した。(3)歯科用金合金の相変態におよぼすPtの影響についての基本データを得るために、AuCu-Pt擬2元系コヒーレント相図を決定した。相図は(i)不規則固溶相α_0単相領域、(ii)AuCuI規則相単相領域、(iii)長周期AuCuII規則相単相領域、(iv)α+AuCuI二相共存領域、(v)AuCuI+AuCuII二相共存領域、(vi)AuCuI+AuCuII+α三相共存領域に区分され、それぞれの相境界を決定した。長周期AuCuII規則相は1.3at.%以上のPt濃度領域では形成されなかった。(4)AuCu等原子比合金におけるスピノーダルオーダリング現象を直接時効法によって検討した。スピノーダルオーダリング温度は630K、コヒーレント相境界は648Kと決定され、クラスター変分法による計算結果と比較検討し本研究結果の妥当性を確かめた。本研究の目的は歯科用合金結晶内に存在する、あるいは熱処理によって導入される長周期逆位相境界、双晶境界、異相境界などの界面構造を高分解能電子顕微鏡法により原子尺度で解析し、これらの界面構造の特徴と合金成分・組成との関係、添加元素と生物学的性質、機械的性質との関係を解明することを目的としている。現在までに得られた結果は以下の通りである。1.化学量論的組成のAuCu合金における規則化過程を焼入れ焼戻し時効および直接時効により比較検討したところ、630K付近を境にしてその上下の温度領域で規則化過程に相違が見られた。すなわち、この温度より高温側では不規則固溶体は準安定であり、規則化するまでに潜伏期間があるのに対し、低温側では不規則固溶体は不安定で直ちに規則化することからスピノ-ダルオ-ダリング温度が示唆された。2.AuCuー1.5at.%AgおよびAuCuー3at.%Ag合金はAgーCu析出線の外側に存在するので不規則固溶体単相状態から直接、規則化を生ずるが、相律によって不規則固溶体f.c.c.α_0相とAuCu II規則相の共存が示唆される。

高分解能電子顕微鏡観察はAuCu II規則相のマクロ双晶中に互いに交差して存在する薄板状のミクロ双晶の先端部分のひずみ場にα_0相が見出された。ミクロ双晶の先端部はAuCuー3at.%Ag合金では彎曲しているのに対し、AuCuー1.5at.%Ag合金ではこのような彎曲は見られなかった。AgーCu析出線とスピノ-ダル線の間の組成をもつAuCuー9at.%Ag合金の時効初期段階における規則化核の微細構造について解析し、Agーrichのf.c.c.α_2相とAuCu II規則相のサンドイッチ構造になっていることを明らかにした。また、AuCuーAg擬二元系合金で規則格子相と共存するα_2相の形態はAg濃度の低い場合には薄板状であるが、Ag濃度の増加に伴ってその厚さを次第に増し、Ag濃度14at.%ではブロック状になり、これに伴って微細組織は変化することがわかった。(1)[AuCun-14at.%Ag]-Pt系合金における規則格子変態臨界温度のPt濃度依存性はPt 0%では650K、0.2% 660K、1.5% 720K、3.0% 845K、4.5% 870K、6.0% 900K、7.5% 920Kであった。これら7種類の合金について等温時効硬化曲線を測定し、恒温変態図(C曲線)を決定した。C曲線のnoseに対応する温度はPt濃度の増加に伴う臨界温度の上昇傾向と一致し、noseに達する時間も短縮されることから、Ptは本系合金の時効硬化を促進することが明らかになった。(2)AuCu-9at.%Ag合金の焼入、焼戻時効によって惹起される規則格子変態のうち、核生成・成長機構による規則化過程を高分解能電子顕微鏡法で解析したところ、特徴あるモザイク組織の生成過程を原子尺度で明らかにすることができた。613Kにおいて生ずるこの組織はf.c.c.構造のAg-richα_2固溶相がブロック状に形成され、その周囲を長周期構造を有するAuCuII規則格子相が{100}に沿って形成される。正方晶ひずみを解放するため、AuCuII規則格子相は(110)面上で〈110〉方向に双晶境界を導入するが、双晶領域の成長に伴う界面の移動によってモザイク組織になることが判った。この組織が準平衡状態で存在するのか否かは現時点で不明であり、現在、核生成段階および平衡状態への過程について研究中である。(3)AuCuII逆位相境界への溶質原子の偏析について、東北大学金属材料研究所との共同研究を進めて来たが、アトムプローブ電界イオン顕微鏡実験に際し、双晶境界から破壊を生ずるため、L1_2型Cu_3Au2規則格子中の長周期逆位相境界へのAg偏析の有無を検討することにした。現在までの結果では逆位相境界へのAgの偏析は検出されていない。(1)AuCu-Ag擬2元系合金における相変態と微細組織および界面構造について高分解能電顕観察(HREM)により検討した。AuCu-3at.%Ag合金では規則化に伴って(011)マクロ双晶化と(101)ミクロ双晶化の惹起することが判った。共存する不規則相は衝突しあうミクロ双晶の先端に形成され、これに伴って先端は曲がることも判った。AuCu-14at.%Ag合金では規則化と二相分離が重なりあって生じ、640K以下の温度ではスピノーダル分解も生じた。規則化に伴って導入される微細組織の特徴はHREMによって解析された。(2)Ptを含有する市販歯科用金合金の時効硬化機構についてHREMにより検討した。
床のすべりやすさの評価およびその違いによる歩行動作の分析

床のすべりやすさを評価するための動摩擦測定試験機を開発し、各種床材と靴底材料の組み合わせにおける動摩擦係数と静摩擦係数を測定し比較した。それにより、従来の指標である静摩擦係数とは異なる動摩擦係数の傾向が把握できた。特に、床表面に水などの液体が付着している場合のすべりやすさは動摩擦係数で評価する必要が確認された。また、ランプテスト(傾斜歩行テスト)用装置を開発し、床材と靴材料の違いによる歩行動作の違いを把握した。平成24年度は、本研究で開発した鉛直荷重増加時の動摩擦係数測定試験機による動摩擦係数と既存のすべり試験機による静摩擦係数の間に違いがあることが確認されたため、平成25年度は、さらに靴底材料と床材の組み合わせを変え、両者の比較をするとともに、その違いの原因について検討を行った。床材は、平成24年度のフローリング、Pタイル、クッションフロア(CFシート)に加えて、モルタル床とアスファルトについて検討した。また、靴底材料については、運動靴などに用いられている天然ゴム(硬度65)と人間の足裏に近いとされているシリコンゴム(硬度50)を使用した。床の表面は、乾燥状態(dry)、水付着状態(wet)および油付着状態(oily)の3種類とした。その結果、動摩擦係数は乾燥状態が最も高く、水付着状態、油付着状態の順に低くなるが、静摩擦係数は乾燥状態と水付着状態がほぼ同じ値となった。これは、動摩擦係数が鉛直荷重をゼロから増加しながら測定するため靴底と床表面との間に水が存在するのに対して、静摩擦係数はおもりの荷重をかけてから測定するため水が排除され乾燥状態に近い状況になっているため考えられる。ただし、モルタル床では表面状態に関わらず動摩擦係数と静摩擦係数共にほぼ同じ値を示した。これはモルタル床が水や油の吸収性が高いためだと考えられる。靴底材料としてシリコンゴムを用いた場合、動摩擦係数は天然ゴムとほぼ同じ傾向を示したが、静摩擦係数は乾燥状態と水付着状態で異なる傾向を示した。上記の今年度に得られた結果から、靴底材料と床材の間の液体の挙動が、床のすべりやすさに大きな影響を与えているという知見が改めた確認された。これらの結果は、国際会議および国内学会にて発表した。さらに、歩行動作の分析を行うための床反力計の設計を行い、力センサの選定・購入および床反力計の製作を行った。平成24年度は、靴底を移動する床材に押し付けることにより、鉛直荷重増加時の床材と靴底の動摩擦係数を測定するための装置を改良し、測定を実施した。その際、購入した携帯型すべり試験機を用いて静摩擦係数も測定し、両者を比較した。靴底材料としては天然ゴム(NBR)、床材料としてはフローリング、Pタイル、クッションフロアを用い、床材表面は乾燥状態、水付着状態、油付着状態とした。この条件において、動摩擦計週と静摩擦係数の両者を測定した。鉛直荷重増加時の動摩擦係数は、3種類の床材ともに、乾燥状態、水付着状態、油付着状態の順にその値が小さくなった。これは、靴底と床材との間に液体が存在することにより摩擦力が低下するということと一致する。一方、静摩擦係数は、3種類の床材ともに水付着状態が乾燥状態の値より大きくなった。これは、携帯型すべり試験装置が、底面に靴底材料を取り付けた重りを床材に置くことにより最大の鉛直荷重を作用させた状態から静摩擦係数(最大摩擦係数)を測定することに理由があると考えられる。すなわち、重りを床材に置くことにより、靴底と床材との間の液体が排除され、液体の流動性による摩擦力の低下より、液体の粘性による摩擦力の増加の影響が大きいもの考えられる。上記の平成24年度に得られた結果により、床のすべりを評価する際、従来の静摩擦係数だけでなく、鉛直荷重増加時の動摩擦係数を用いる必要があるという知見が改めて得られた。これらの結果は、国際ユニヴァーサルデザイン協議会における住空間プロジェクトにおいて定期的に報告し、年度末の報告会で発表している。平成24年度は、本研究で開発した鉛直荷重増加時の動摩擦係数測定試験機による動摩擦係数と既存のすべり試験機による静摩擦係数の間に違いがあることが確認され、平成25年度は、さらに靴底材料と床材の組み合わせを変え、両者の比較をするとともに、その違いの原因について詳細に検討した。それを踏まえて平成26年度は、鉛直荷重の影響について検討するとともに、ランプテスト(傾斜床上での歩行実験)との比較を行った。鉛直荷重の大きさは、これまでの1000Nに対して650Nとし、それ以外の条件は同じとした。これは体格の小さい人(女性や子供など)を想定している。その結果、鉛直荷重の時間変化はこれまでと同じ傾向となったが、水平力は増加速度が緩やかになった。また、水付着時の水平力は小さくなり、油付着時の水平力とほぼ同じ値となった。

これらは、鉛直荷重が小さくなったことにより、床材に押し付けられた靴底材料の変形が小さくなり、摩擦力を構成する粘着摩擦力と変形損失摩擦力のうち後者が小さくなったものと考えられる。ランプテストでは、4隅に6軸力センサを取り付けた900mm角の板上に床材を設置し、傾斜をつけた状態で人が足踏みをし、荷重の時間変化を測定した。その際、足踏み可能角度の測定も行った。床材はPタイル・CFタイル・フローリング・モルタル床の4種類、足元の状態はスニーカー・スリッパ・靴下・素足の4種類とした。その結果、重心の時間変化と足踏みの状態との関係が見い出された。これらの結果は、国内学会にて発表した。材料力学本研究の内容は以下の通りである。床のすべりやすさを評価するための動摩擦係数測定装置を開発し、鉛直荷重が増加する際の靴底材料や床材料の変形に伴う摩擦係数の変化や床の表面状態の違いによる影響について検討を行う。その際、床表面に液体が付着している場合、靴底と床表面の間の液膜が鉛直荷重の大きさによって変化することが考えられるため、その摩擦係数への影響についても検討する。また、静摩擦係数を測定し、動摩擦係数との比較をすることにより、床のすべりやすさの評価方法を検討する。さらに、床と靴底材料の組み合わせなどの条件の違いによるすべりの違いが歩行動作にどのような影響を与えるかについて検討する。このうち、今年度の計画は以下の通りである。(1)さまざまな靴底材料と床材の組み合わせについて、動摩擦係数と静摩擦係数の測定を行い、両者の違いを把握する。(2)床のすべりやすさの評価方法について検討する。(3)歩行動作を分析するための床反力計の試作を行う。上記の計画のうち、(3)については現在試作中であり、若干遅れが生じているものの、(1)(2)については順調に進んでおり、当初の目的は達成している。本研究の内容は以下のとおりである。また、静摩擦係数を測定し、動摩擦係数との比較により、床のすべりやすさの評価方法を検討する。上記の平成24年度の計画のうち(1)については、細かい部分についての見直しが残ってはいるものの、(2)(3)についての測定は順調に進んでおり、今後の研究の方向性についての知見が得られたと考えている。最終年度である平成26年度は、現在試作中の床反力計を完成させ、靴底材料と床の組み合わせを変えたときの歩行分析を行う。そのために、製作担当者と測定方法担当として2名の学生による体制として研究を推進させる。平成24年度の研究結果より、靴底と床材との静摩擦係数と鉛直荷重増加時の動摩擦係数に違いがあることが確認された。床のすべりやすさを評価するためには、その違いの原因を明らかにする必要がある。そこで、床表面に液体が付着している場合、靴底と床表面の間の液膜と鉛直荷重との関係を解明し、摩擦係数への影響について検討する。
ナノマイクロ加工へ用いる時空間歪が補償された超短パルスビーム列の発生

時空間における波形歪のない超短パルスビーム列を生成するカスケード光学系を開発した。回折系の後に屈折系がカスケードに接続され、両者の間に位相差板が配置されている。パルスビームを回折光学素子で分岐すると、波形歪の主要因である色収差が生じる。この色収差を回折系と屈折系で補正し、角度分散を位相差板で補償する。系全体に残る材料由来の位相遅延分散は入力パルスへチャープを与えて補償する。光線行列解析により導出した色収差補正の条件を用いてカスケード光学系を設計した。20fsのパルスビームを用いた波形の評価から、提案したパルスビーム列生成法の有効性を検証した。この研究成果は超短パルス微細加工へ応用できる。本研究では、時空間歪のない大規模な超短パルスビームアレイの実現を目標とする。そのために、1二枚の回折光学素子から成る光学系(回折光学系)でパルスの分岐と集光を行う、2意図的に伸張させたパルスを前記の光学系へ入れる、という新奇な方法を提案する。この方法で光学系の分散を補償すれば、歪ませることなくパルスを分岐そして集光できる。本研究の成果をナノ・マイクロ加工へ応用すると、アレイの並列性により生産性が向上し、超短パルスの実用化に貢献できる。当該年度は、以下の二つの課題に取り組み成果を上げた。(1)回折光学系の分散を補償するためのモデルを考案する:パルスの位相差関数を定式化し、それをテイラー展開して求めた微分係数から分散補償モデルを導出した。このモデルを用いると、加工へ用いるパルスや光学系の条件に対して、集光点近傍におけるパルスの時間歪量(パルス幅の不要な伸び)や、分岐された複数ビームの間に存在する時間歪量の差を推定できる。モデルを使って分散補償の具体的な手段(パルス伸張器)を検討し、透明な平行平板を用いれば、光学系で生じる分散を実用十分な程度まで補償できることがわかった。(2)パルスの時間波形を計測するための実験系を構築する:マイケルソン干渉計を利用したフリンジ分解自己相関器を設計、試作した。干渉計で生成した二つのパルスビームを回折光学系を介して非線形光学結晶(BBO)へ入射し、その際に位相整合の条件をとって第二高調波の信号光アレイを得る。この信号光を光ファイバでフォトダイオードへ導光し、その強度を高精度に計測する。超短パルス光源(TFS-1, NEW FEMTO社)から得た、中心波長780nm、パルス幅20fsのパルスビームを相関器へ入力し、その基本的な計測動作を確認した。以上の研究成果をもとに、超短パルスビームアレイの発生法及びその加工応用に関する特許を出願した。・本研究では、回折ビームスプリッタと回折レンズから成る光学系(回折光学系)で超短パルスビームの分岐と集光を行う。しかし、超短パルスは波長スペクトル幅が広いため、回折分散に起因する縦横の色収差が生じてパルスは時空間において歪む。パルスの空間的歪が消える、即ち横色収差が消える、光学系の配置が存在することがこれまでの研究でわかっているが、パルスの時間波形については不明であった。・当該年度は、以下の課題に取り組んだ。(1)回折光学系の特性評価:回折光学系の最適配置を決定するために、同光学系で発生させた回折ビームのパルス幅を計測した。実験には、中心波長780nm、パルス幅22fsのパルスを用いた。パルス幅の計測には第二高調波自己相関計を用い、パルス掃引幅を広げて十分な計測レンジを確保した。回折ビームをつくるために、1次回折角が異なる3種類の透過型ブレーズド格子を製作した。この計測から、回折ビームの空間的歪が消える配置の近傍でパルス幅も最小となること、パルス幅が最小となる配置は回折角に大きく依存しないこと、が明らかとなった。回折レンズの縦色収差のために最適配置におけるパルス幅は22fsよりも広がること、広がりの程度は同レンズの焦点距離に依存することもわかった。(2)回折光学系の分散補償:実測されたパルス幅は解析モデルの予測値よりも広いことがわかった。この差は回折レンズの縦色収差に起因するスペクトル幅の狭帯域化によるものであり、伸張したパルスを回折光学系へ入れるだけでは縮めることができない。残存する縦色収差を補正するために、一対の高分散レンズから成るアフォーカル光学系を提案した。回折光学系の後ろへアフォーカル光学系を接続して縦色収差を補正し、屈折分散によるパルス幅の広がりは回折光学系へ入力するパルスを逆方向へ伸長させて補償する。回折レンズの仕様を考慮して、高分散レンズを設計、試作した。・回折レンズの縦色収差によるスペクトル幅の狭帯域化の影響がパルスの伸長に及ぼす影響が予想以上に大きいことが判明し、当初考えていた分散補償の構想を一部変更した。前記の縦色収差を除くために、回折光学系の後ろへ2枚の高分散レンズから成るアフォーカル光学系を接続した分散補償法を新たに提案した。同光学系による収差補正の机上検討ならびに高分散レンズの設計と試作に、当初想定していなかった研究工数を計上した。・一方で、空間と時間の両方の視点から回折光学系の最適配置を決定できたことは実用的に意義がある。

集光パルスのスポット形状が真円かつ最小となる配置とパルス幅が最小となる配置のずれが小さいので、集光パルスの空間強度分布を優先した場合でも、パルス幅はその最小値からほとんど広がらない。このことから、回折分散によるパルス幅の広がりをある程度許容すれば、回折光学系を超短パルスレーザー加工へ応用することが可能であると言える。本研究では、時空間における波形歪のない超短パルスビームアレイをつくる光学的手法を開発する。ビームアレイをつくる手段として回折ビームスプリッタが普及しているが、これを超短パルスへ用いると回折による色収差が生じる。この収差のせいで、パルスの空間強度分布ならびに時間幅は広がってしまう。前年度までに、色収差に起因するパルス波形歪の特性を詳細に調べて、この歪を補償する光学系の発案に至った。当該年度は、発案した光学系の設計と試作、そして機能検証に取り組んだ。発案した光学系は回折光学系の後へ屈折光学系が縦続接続されたカスケード光学系であり、屈折光学系は一対の高分散レンズから成るアフォーカル系である。光線行列解析により色収差と分散が消える条件を導出し、カスケード光学系の設計に用いた。レンズ試作のために選んだ硝材はE-FDS3(HOYA)であり、その屈折率分散は一般的な硝材であるBK7の分散と比べて一桁大きい。実用的な寸法で光学系を実現するには、高分散ガラスの使用が必須となる。屈折光学系の正の分散を補償するために、それを相殺するように負のチャープをパルスへ与えておく。機能検証には、中心波長780nm、パルス幅22fsのパルスビームを用いた。透過型回折格子で発生させた、回折角が異なるパルスビームをアフォーカル系へ入れて、集光ビームの空間強度分布とパルス波形のフリンジ分解自己相関信号を出力面で測定した。その結果、カスケード光学系により色収差が補正され、分散もほぼ補償されていることを確認できた。時間幅が20fsより短いパルスに対しても、同光学系による歪補償の効果が期待できる。本研究を通じて、カスケード光学系を使えば、時空間の波形歪を補償しつつ、20fsのパルスビームを分岐、集光できることがわかった。この成果により、超短パルスレーザーの非熱特性を利用した並列微細加工技術の実用に向けた道筋が描ける。時空間における波形歪のない超短パルスビーム列を生成するカスケード光学系を開発した。回折系の後に屈折系がカスケードに接続され、両者の間に位相差板が配置されている。パルスビームを回折光学素子で分岐すると、波形歪の主要因である色収差が生じる。この色収差を回折系と屈折系で補正し、角度分散を位相差板で補償する。系全体に残る材料由来の位相遅延分散は入力パルスへチャープを与えて補償する。光線行列解析により導出した色収差補正の条件を用いてカスケード光学系を設計した。20fsのパルスビームを用いた波形の評価から、提案したパルスビーム列生成法の有効性を検証した。この研究成果は超短パルス微細加工へ応用できる。当該年度の研究課題は下記の二つであり、それぞれに対して十分な成果が得られた。(1)超短パルスビームアレイの時間波形を解析すること。(2)上記(1)の解析結果を実験で検証すること。(1)に関し、考案した分散補償モデルは実用性に利を有し、光学系で生じる時間歪の大きさとそれを補償する条件を容易に求めることができる。当初は数値シミュレーションでパルスの時空間強度分布を定量化することを考えたが、計算量が膨大となる一方で、分散補償手段を設計する際の見通しがよくない。
アレンを基盤とする環化反応の新展開：不活性結合の新規活性化法の開発

当該年度の初期目標として、アルキンーアレニルシクロアルカンを活用したロジウム触媒による新規環化付加反応の開発を試みた。目的の結果を得ることはできなかったものの、関連領域にて以下の3つの新規活性化法の開発に成功した。1)ベンジルアレン-アルキンを用いた新規C-H活性化法の開発:ロジウム触媒をベンジルアレン-アルキンと処理したところ、ベンゼン環上のC-H結合の活性化を伴った環化異性化反応が進行し、6-7-6員環の三環性化合物が一挙に得られることを見出した。2)アレン-エン-イン体の[2+2+2]環化付加反応:ロジウム触媒をアレン-エン-イン体と処理したところ、分子内[2+2+2]環化付加反応が進行し、剛直なシクロプロパン環を有する三環性及び四環性化合物が得られた。本法では、想定されるローダビシクロ中間体が、通常は環化が困難と思われる近接二重結合との反応を可能にしていると思われ、重なりが不十分なπ成分を活性化することができたと考えている。3)アレン-アレニルシクロプロパン体の[5+2-2]環化付加反応:ロジウム触媒をアレン-アレニルシクロプロパン体と処理したところ、シクロプロパン上のC-C結合の活性化を伴った[5+2-2]環化付加反応が進行し、5-7員環の二環性化合物が生成した。本法では、反応途中でシクロプロパン上の2C成分がエチレンとして脱離する興味深い反応であり、従来にない形式の反応を開発するに至った。26年度が最終年度であるため、記入しない。1)アレニルシクロプロパンとアルケンとの分子内環化異性化反応の機構解明アレン末端に3員環を導入したアレニルシクロプロパンとアルケンとの反応では、連続する3つの相対立体配置が完全に制御されたbicyclo[4.3.0]誘導体が得られる新規な反応の開発に成功している。しかしながら、反応機構については明らかではなかったため、今年度は重水素を各反応部位に導入した重水素化実験を行なった。その結果、基質から多段階機構を経る複雑な反応が進行していることを見出した。また興味深いことに、二重結合の置換様式に関わらず同一の生成物が高立体選択的に得られた。重水素化実験の結果、二重結合の置換様式によって異なる機構を経ていることも明らかにした。2)ベンゼン環のテンプレート効果が無いアレン-ニトリル体を用いた分子内Pauson-Khand型反応(PKTR)の開発側鎖をベンゼン環で固定したアレン-ニトリル体をRh(I)触媒と処理すると、分子内Pauson-Khand型反応(PKTR)が進行して、ベンツオキシインドール誘導体が効率よく得られた。これは不活性なニトリルをPKTRに利用した最初の例である。今年度は、ベンゼン環のテンプレート効果が無い基質においてもどの程度反応が進行するかを検討した。その結果、ニトリルのα位にスルホニル基やニトリル基、ピバロイル基等の電子求引性基を有する基質において反応が進行し、そのような置換基がない場合には環化体が得られないことを明らかにした。この結果より、ニトリルのケテンイミンへの異性化を促しているものと考えられ、ケテンイミンへの異性化がPauson-Khand反応の進行に必要であることが強く示唆される。当初研究計画とは異なるが、目的3課題の内、2課題(1,アレニルシクロプロパンとアルケンとの分子内環化異性化反応, 2,ベンゼン環のテンプレート効果が無いアレン-ニトリル体を用いた分子内Pauson-Khand型反応(PKTR)の開発)を既に完遂したため。上記のように既に目的3課題の内、2課題の初期目標を達成した。

今後、残る1課題のアルキン-アレニルシクロヘプタンを用いた分子内[9+2]環化付加反応,アルキン-アレニルシクロヘキサンを用いた分子内[8+2]環化付加反応について検討していく。
幼少時期に受けた両親からの養育的要因が、人格特徴・対人関係敏感性に与える影響

健常人を対象にし、幼少時期に受けた両親からの養育的要因が、人格特徴・対人関係敏感性に与える影響について検討した。健常日本人を対象に、幼少時期に受けた養育環境、人格特徴全般、対人関係敏感性をそれぞれParental Bonding Instrument(PBI)、Temperament Character Inventory (TCI)、Interpersonal Sensitivity Measure(IPSM)を用いて評価した。本研究より、幼少時期に両親から受けた非機能的な養育的要因は、性特異性を持って、うつ病と関連する人格特徴および対人関係敏感性に影響を与えることが示された。平成20年度では、下記の2つの研究成果が得られた。1. 414例の健常人を対象に、幼少時期に受けた両親からの養育的要因と人格特徴を、それぞれTemperament and Character Inventory (TCI)とParental Bonding Instrument (PBI)を用いて評価した。養育的要因をPBIの愛情と過保護の2因子の得点により"適正養育""怠慢養育""愛情のある過干渉""愛情のない過干渉"の4群間に分け、これらがTCIの7因子の得点に与える影響を検討した。その結果、健常人において母親による"愛情のない過干渉"の養育態度は特異的な人格特徴、特に損害回避と関連することが示された。2. 469例の健常人を対象に、幼少時期に受けた両親からの養育的要因と対人関係敏感性を、それぞれPBIとInterpersonal Sensitivity Measure (IPSM)を用いて評価した。その結果、男性・女性共に、対人関係敏感性は同性の親の高い過保護と関連し、それに加えて男性においては高い母親の過保護とも関連することが示された。以上より、幼少時期に受けた両親から受けた特徴的な養育的要因は、うつ病と自殺行動に関連するとされる人格特徴と対人関係過敏性に影響を与えることが示された。これまでに両親の養育態度と人格特徴・対人関係敏感性との関連を包括的に検討した研究はほとんどなく、本研究は特記すべきものであると考えられる。対人関係敏感性は、他者の行動や感情に対する過度な意識や過敏性と定義され、うつ病の病前人格と関連すると報告されている。一方、子供の愛情に対しての要求に無関心、あるいは、子供の自立を妨げる病的な親の養育は、その子供に不安定な愛着を作り出すと提案されており、種々の精神疾患、特にうつ病と自殺行動は、機能不全をきたした養育環境と関係があると報告されている。従って、両親からの非機能的な養育態度が、子供の人格特徴、特に対人関係敏感性に影響を与えることにより、後年、うつ病などの精神疾患を発症させると推測される。そこで本研究では、640例の健常日本人を対象に、幼少時期に受けた両親からの非機能的養育スタイルが対人関係敏感性に与える影響について検討した。父親から"愛情のない干渉"を受けた男性は、"適正養育"を受けた男性と比較して有意にIPSM得点が高値であった。母親から"愛情のある干渉"、"怠慢養育"、"愛情のない干渉"を受けた女性は、"適正養育"を受けた女性と比較して有意にIPSM得点が高値であった。反対の性の両親より受けた非機能的養育スタイルは、男性・女性共に、IPSM得点に影響を与えなかった。以上より、対人関係敏感性は同じ性の両親より受けた非機能的養育スタイルにより上昇することが示された。本研究(平成20年度-22年度)を通し、得られた結果を下記の3編の論文にて公表してきた。これらの研究により、幼少時期に両親から受けた特徴的な養育的要因は、性特異性を持って、うつ病・自殺と関連する人格特徴および対人関係敏感性に影響を与えることが示された。本年度はこれらの所見を総括し研究会で公表を行った。
ハーブ精油成分の新機能に基づく認知症の先制医療に向けたアミロイドβの制御法の開発

培養ヒト神経細胞モデル(SH-SY5Y細胞)において、胃炎・胃潰瘍治療剤レバミピドが、高毒性の外来Aβ1-43(Aβ43)ペプチドによるcell viabilityの低下を改善することを見いだした。また、レバミピドは内因性Aβ1-42(Aβ42)の産生を抑制した。次に、天然由来バイオフェノールのグネチンCが、同じくトランスレスベラトロール二量体であるε-ビニフェリンやレスベラトロール単量体に比べ、より効果的に内因性Aβ42産生を抑制し、さらに外来Aβ42によるcell viabilityの低下を改善することを明らかにした。以上の成果はアルツハイマー型認知症の予防につながる可能性がある。申請者らは既報(Mengら, Neurosci Res 2015; 94: 1-9)において、ハーブ油成分(カルノシン酸)がアミロイド非産生経路の活性化によって神経系細胞のアミロイドβ(Aβ)産生を抑制し、さらに外来性Aβの細胞内オリゴマー化をも抑制することを見出した。本研究は、これらの独自研究を発展させ、アルツハイマー病の主因とされる脳内Aβが引き起こす神経毒性の新しい抑制法を開発することが目的である。平成27年度の当初計画は、「Aβ産生・毒性の抑制のための薬剤群の至適条件の検討」であった。すなわち、上記の既報で明らかにしたカルノシン酸の効能を中心に位置づけ、培養神経細胞モデルにおけるAβの産生及び毒性制御に対する、エダラボンと天然有機成分(カルノシン酸やレスベラトロール)、既存薬(現在は神経保護に関して適応外)などとの併用による安全で効率的な協調的抑制効果を詳細に検討し、至適条件を探った。注目した既存薬の中で未検討だった胃炎・胃潰瘍治療剤レバミピドが、30100 nMの濃度で、Aβ43(10 μM)処理による培養神経細胞モデルのcell viability低下をわずかながら抑制することを見いだした。また、単剤では明確なAβ42産生・毒性の抑制を示さなかったエダラボンやレスベラトロールは、併用するとカルノシン酸及びレバピミドの効果を協調的に高めることがわかった。その効果は、酵素抗体法(ELISA)によるAβ42タンパク質の分泌抑制、並びに、MTT assay法によるcell viabilityの改善として確認された。上述した研究実績の概要のとおり進捗したとはいえ、平成27年度交付申請書が追加採択(平成27年10月21日に内定の電話連絡、平成27年11月20日付通知書)となり、本格的な遂行開始が遅れたため。申請者らは既報(Mengら, Neurosci Res 2015; 94: 1-9)において、ハーブ油成分(カルノシン酸)がアミロイド非産生経路の活性化を介して神経系細胞のアミロイドβ(Aβ)産生を抑制し、さらに外来性Aβの細胞内オリゴマー化をも抑制することを報告した。本研究の目的は、この独自研究を発展させ、アルツハイマー病の主因とされる脳内Aβが引き起こす神経毒性の新しい抑制法を開発することである。即ち、前述のカルノシン酸の効能を中心に位置づけ、培養神経細胞モデルにおけるAβの産生及び毒性制御に対する、エダラボンと天然有機成分(カルノシン酸やレスベラトロール)、既存薬(現在は神経保護に関して適応外)などとの併用による安全で効率的な協調的抑制効果を詳細に検討し、至適条件を探った。特に、注目した既存薬の中で未検討だった胃炎・胃潰瘍治療剤レバミピドが、30100 nMの濃度で、Aβペプチドの中でも毒性の高いAβ43(10 μM)処理による培養神経細胞モデルのcell viability低下を抑制することを見いだした。平成28年度は、レバミピドがAβ43惹起cell viability低下を培養神経細胞モデルで抑制するという前年度の知見に加えて、細胞からの内因性Aβ42の産生をも抑制するという新知見も得た。そこで、これらのメカニズムの解明に傾注した。なお、Aβ42は細胞毒性がAβ43に近いにもかかわらず神経系細胞から定常的に産生されている。検討の結果、レバミピドは、外来性Aβ43の細胞内オリゴマー化を抑制するとともに、αセクレターゼTACEやAβ分解酵素neprilysin等の発現を増強することが分かった。これらのレバミピドの新機能について国際学術雑誌に投稿した(査読中)。初年度における課題遂行開始の遅れ(追加採択:平成27年10月21日内定、平成27年11月20日付通知書)が取り戻せなかったため。特に、レバミピドの新機能について投稿した論文の、再投稿のための追加実験等が難航し、その改訂に多くの時間を費やさざるを得なかったことによる。アルツハイマー病予防に向けて培養神経細胞モデルを用いた脳内アミロイドβ(Aβ)の新しい抑制法の検討を続けた。胃炎・胃潰瘍治療剤レバミピドは外来性Aβ1-43(Aβ43)がもたらす

cell viability低下を改善し、細胞自身からのAβ1-42(Aβ42)産生・分泌も抑制するという新知見に加え、その機序として、レバミピドによる外来性Aβ43の細胞内オリゴマー化抑制、並びに、αセクレターゼTACEやAβ分解酵素neprilysin等の発現増強を明らかにしてきた(2017年5月24日受理:Fukuiら、Neurosci Res 2017; 124: 40-50)。続いて、天然由来レスベラトロール二量体のグネチンCが、同じくトランスレスベラトロール二量体であるε-ビニフェリンやレスベラトロール単量体に比べ、より効果的にAβ42産生を抑制し、さらに外来性Aβ42モノマー(10 μM)によるcell viabilityの低下を改善することを明らかにした。その効果は、これまで取り上げてきたハーブ油成分(カルノシン酸)、レスベラトロール、エダラボン、レバミピドの単独及び協調効果を上回った。Aβ42産生の抑制においてグネチンCは、Aβ42産生を担う酵素であるBACE1(βセクレターゼ)の発現を抑制し、細胞への高濃度Aβ42曝露においてはAβ42の細胞内への移行及びその細胞内オリゴマー化を抑制した。同時に、グネチンCはAβ42曝露の有無によらず、Aβ分解酵素の一つであるMMP-14の発現を増強した(2018年3月9日受理:Seinoら、Biomed Res, in press)。以上の新知見は脳内Aβの蓄積が引き起こす神経毒性の新しい抑制法開発に繋がることが期待される。培養ヒト神経細胞モデル(SH-SY5Y細胞)において、胃炎・胃潰瘍治療剤レバミピドが、高毒性の外来Aβ1-43(Aβ43)ペプチドによるcell viabilityの低下を改善することを見いだした。また、レバミピドは内因性Aβ1-42(Aβ42)の産生を抑制した。次に、天然由来バイオフェノールのグネチンCが、同じくトランスレスベラトロール二量体であるε-ビニフェリンやレスベラトロール単量体に比べ、より効果的に内因性Aβ42産生を抑制し、さらに外来Aβ42によるcell viabilityの低下を改善することを明らかにした。以上の成果はアルツハイマー型認知症の予防につながる可能性がある。上述の平成27年度研究実績の展開に沿って、着実に研究を進める。まず、レバピミドのAβ産生・毒性抑制効果について、メカニズムの解明を進める。次に、このレバミピドを加えた薬剤群の協調的抑制効果について改めて至適条件を明らかにする。さらに、新展開の可能性が期待できる天然由来のレスベラトロール二量体(グネチンCなど)について、神経細胞障害に対するその効果・意義の検討を進める方策をとる。こうして平成28年度も前年度に引き続いて、アルツハイマー病をはじめとする種々の神経変性疾患の治療戦略にもかかわる疾患原因分子生成の制御候補などに対する未報告の薬剤群の効果にも注目し、神経毒性の新しい抑制法開発につながる有望な新知見を得ていく。上述したこれまでの研究実績の展開に沿って、着実に研究を進める。レバピミドのAβ産生・毒性抑制効果について、メカニズムの解明を進めることができたので、次に、このレバミピドを加えた薬剤群の協調的抑制効果について改めて至適条件を明らかにし、その協調効果をもたらす機序を検討する。また、新展開の可能性が期待できる天然由来のレスベラトロール二量体(グネチンCなど)について、神経細胞障害に対するその効果・意義の検討を進める方策をとる。こうして、アルツハイマー病をはじめとする種々の神経変性疾患の治療戦略にもかかわる疾患原因分子生成の制御候補などに対する未報告の薬剤群の効果にも注目し、神経毒性の新しい抑制法開発につながる有望な新知見を得ていく。