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宇宙におけるソフトドッキングに関する基礎的研究

本研究は、近い将来において宇宙船や宇宙ロボットなどの軌道上での大規模構造物の組立やサ-ビスなどの活動に際して重要な問題となるソフトドッキング技術に関して、理論的および実験的研究を行うことを目的としており、19891990年の2年間に以下のような研究を行った。1. 1次元の緩衝制御およびソフトドッキング実験装置を設計・製作した。この実験装置においてはドッキング物体の運動のために空気式浮上装置、位置検出に超音波式距離計などを用いた。さらにこれらの制御を実現するために制御用のソフトウエアを開発した。2.製作した実験装置を用いて種々の基礎的実験を行ない、ソフトドッキングに関する最も基礎的なデ-タを取得した。3.タ-ゲットの補足の前段階であるマッチングのフェ-ズについて、ドッキング機構とタ-ゲットとの距離および相対速度を同時に0に持ってゆく制御方式の計設法を明らかにした。4.タ-ゲットを補足した後の減速およびアテニュエ-ションのフェ-ズについて、サ-ボモ-タ-を用いた電気式アクチュエ-タ-を用いた減衰器の制御方式を研究した。制御方式としては、アクチュエ-タ-の受ける力が常に一定となるような一定力減衰の制御方式、電気的なバネ・ダンバ-系を構成する方法、線形2次形式最適制御理論を適用してアクチュエ-タ-の位置制御を行う方法、周波数依存の評価関数を用いて周波数領域の設計法を適用して振動制御を行う方法、タ-ゲットの持つ異なる運動エネルギ-の減衰について適応的な制御方式を適用してコンプライアンスの調整を行う制御方式、などを比較研究した。5.理論的考察に基づきソフトドッキング制御系に関する解析および数値シミュレ-ションを行って性能を確認した。6.理論的解析およびシミュレ-ションで得られた結果に基づき、1次元の緩衝制御およびソフトドッキング実験装置を用いて制御性能を実証した。本研究は、宇宙における構造物の組立に際して問題となるソフトドッキング技術に関して、理論的および実験的研究を行うことを目的としており、本年度は以下のような研究を行った。1.ランデブ-・アプロ-チにおける低速運動からドッキングにおける衝突運動に至る運動過程の制御については、著しく速度の異なる2つの運動を連続的に制御する必要がある。このような制御の問題に対して特異摂動理論を用いた理論的解析を行い、制御系の構成法に関する検討を行った。その結果ドッキング制御系の構成について特異摂動理論の適用が有効であるという見通しを得た。2.タ-ゲットとのアプロ-チおよび捕捉のフェ-ズについて、相対位置および姿勢の制御、ドッキング動作の制御、ドッキングにおける緩衝制御、異なる質量の物体間のドッキングを円滑に行うための力およびコンプライアンスの制御、などの基礎的な解析を行い制御系の構成法の研究を行った。3.以上のような理論的考察に基づきソフトドッキングに関する解析および数値シミュレ-ションを行って実験装置の設計・製作のための基礎的なデ-タを得た。4.理論的解析で得られた結果に基づき、1次元の緩衝制御およびソフトドッキング実験装置を設計・製作した。さらにこれらの制御を実現するために現有のコンピュ-タ-を用いて制御用のソフトウエアを開発した。5.製作した実験装置を用いて種々の基礎的実験を行い、ソフトドッキングに関する最も基礎的なデ-タを取得した。本研究は、近い将来において宇宙船や宇宙ロボットなどの軌道上での大規模構造物の組立やサ-ビスなどの活動に際して重要な問題となるソフトドッキング技術に関して、理論的および実験的研究を行うことを目的としており、本年度は以下のような研究を行った。

1.タ-ゲットの補足の前段階であるマッチングのフェ-ズについて、ドッキング機構とタ-ゲットとの距離および相対速度を同時に0に持ってゆく制御方式の設計法を明らかにした。タ-ゲットとの距離を測定する距離センサ-の信号をカルマンフィルタ-によって処理することによって相対速度の情報を得ることができそれを用いたフィ-ドバック制御に積分補償を加えることによってほぼ満足すべき性能の制御系が構成できることがわかった。2.タ-ゲットを補足した後の減速およびアテニュエ-ションのフェ-ズについて、サ-ボモ-タ-を用いた電気式アクチュエ-タ-を用いた減衰器の制御方式を研究した。制御方式としては、アクチュエ-タ-の受ける力が常に一定となるような一定力減衰の制御方式、電気的なバネ・ダンパ-系を構成する方法、線形2次形式最適制御理論を適用してアクチュエ-タ-の位置制御を行う方法、周波数依存の評価関数を用いて周波数領域の設計法を適用して振動制御を行う方法、タ-ゲットの持つ異なる運動エネルギ-の減衰について適応的な制御方式を適用してコンプライアンスの調整を行う制御方式、などを比較研究した。3.理論的考察に基づきソフトドッキング制御系に関する解析および数値シミュレ-ションを行って性能を確認した。4.理論的解析およびシミュレ-ションで得られた結果に基づき、1次元の緩衝制御およびソフトドッキング実験装置を用いて制御性能を実証した。
反射吸光度検出器と固相抽出法を組み合わせた環境汚染物質の現場定量法の開発

様々な物質を低い濃度まで簡単に測定するには高価な分析装置が必要になる。本研究では低濃度の物質(環境汚染等に関係するリン,銅,マンガンなど)を発色試薬と反応させた後,フィルターでろ過して補集する方法に着目した。フィルターに補集した物質の発色の度合いを直接測定できる装置として,光源に発光ダイオードを用いる手のひらサイズの装置を開発した。低消費電力で電池駆動も可能なので,現場での分析も可能である。この装置,方法により,高価な装置を用いることなく,リンなどの環境汚染物質やフェロシアン化物のような食品添加物を高感度に測定することができた。測定対象となる物質をろ過し,フィルター上に捕集,濃縮する方法は,従来の溶媒抽出法と比較して操作が容易であり,かつ環境や人体への影響が大きい有機溶媒が不要という利点を有している.目的物質を試薬により発色させ,これをフィルターに捕集して反射吸光度を測定すれば,簡便な操作で高感度な分析が可能となる.前年度には430740 nmの8個の発光ダイオード(LED)を光源とする反射吸光度検出器を試作し,天然水の水質汚濁の指標であるリンの定量と,食塩の凝結防止剤として用いられるフェロシアン化物の定量に応用した.今年度は,より簡便な操作で種々の物質を定量できるよう,小径のフィルターに発色した物質を捕集して分析する,市販のキットを利用できるよう装置を改良した.この装置を用い,キットとして市販されている銅,マンガン,クロムを分析する製品と組み合わせ,それぞれの元素の定量を試みた.定量性能について評価したところ,いずれも良好な精度での測定が可能であった.なお,銅については6 μg/Lという非常に低い検出限界が得られ,河川水に銅の標準溶液を添加して回収実験を実施したところ,ほぼ100%の回収率が得られた.また,このキットに付属する小径フィルターを利用し,昨年検討したリンのモリブデンブルー定量法に応用した.濃縮倍率の向上に伴い,検出限界が従来の1 μg/Lから0.2 μg/Lと5倍の高感度化を達成できた.様々な物質を低い濃度まで簡単に測定するには高価な分析装置が必要になる。測定対象となる物質をろ過することでフィルター上に濃縮する方法は、従来用いられてきた溶媒抽出法と比較し、操作が簡便で人体や環境に有害な有機溶媒が不要な点が優れている。本課題では、固体表面の反射吸光度を測定できる、小型で簡便な装置の開発と様々な物質の定量への応用を目的とした。まず発光ダイオード(LED)を光源とする反射型比色計を試作した。430 nmから740 nmまでの8つのLEDを順次点灯させ、光ファイバーにより集光した。中空のステンレス半球の頂点位置にこのファイバーを取り付け、開口部に試料を保持したフィルターを置き、LEDからの光源光を照射した。この半球の45°方向に検出用の穴を設けて光検出器を置き、反射光強度を測定した。コントローラーにより各部を制御し、各波長における反射吸光度及びKubelka-Munk関数(K-M関数)を求めた。装置は掌サイズで、006P乾電池で数時間駆動できる。この装置をモリブデンブルー法によるリンの定量に応用した。リンとモリブデンが反応して生成したモリブデンブルー溶液をろ過することで、フィルター上に捕集した。このフィルターの740 nmにおける反射吸光度を測定し検量線を作成したところ、リンの絶対量として00.1 μgの間で直線が得られ、検出限界は試料中濃度として1 μg/Lと高感度であった。河川水中のリンを定量したところ、公定法の結果と非常によく一致した。続いて、食塩の凝固防止剤として添加されるフェロシアン化物の定量に応用した。公定法であるプルシアンブルー法に準拠し、得られたプルシアンブルーをフィルター上に捕集して測定した。測定波長635 nmでK-M関数による検量線を作成したところ、フェロシアン化ナトリウムとしての基準値である20 mg/kg付近を含んで良好な検量線が得られ、市販の食塩への添加回収実験でも良好な結果が得られた。測定対象となる物質をろ過することでフィルター上に濃縮する方法は,従来用いられてきた溶媒抽出法と比較して操作が簡便であるとともに,人体や環境に影響が大きい有機溶媒を使用しなくて済むため,広く研究が進められている。しかし,溶液状態で測定する装置により分析する場合は,再度試料を溶解する必要がある。本研究では,発光ダイオード(LED)を光源に用いる簡便な反射型吸光度検出器を開発し,試料を補集したフィルターの吸光度をそのまま測定できるようにした。最初に開発した吸光度検出器は,市販の25 mm径のフィルターの反射吸光度を430740 nmの8波長で測定できるものである。これを環境

水中のリンの高感度定量法として,モリブデン酸アンモニウムとリンを反応させた後,還元して生じるモリブデンブルーを補集する方法に応用したところ,1 μg/Lと環境基準値よりも低濃度まで測定することができた。また同じ装置を食塩の凝固防止剤として添加されるフェロシアン化物の定量に応用したところ,添加物としての基準値である20 mg/kg付近を精度よく定量できた。より高感度化を達成するため,波長を4波長に制限するかわりに,より小径(7 mm)のフィルターを測定できる装置を開発して先のリンの定量に応用したところ,5倍の高感度化を達成できた。また市販の簡易分析キットと組み合わせることで,銅,マンガン,シリカを定量できた。今年度は,生成したリンーモリブデン酸を還元するかわりに,緑色色素であるマラカイトグリーンと会合体を形成させて補集し,測定する方法を試みた。この方法はモリブデンブルー法よりも分析操作が簡便になるが,同等の感度を得ることができた。また操作の自動化の試みとしてモリブデンブルー法の試料と反応溶液の単純な混合までを行うことができた。引き続き,複数の試料を順次採取できるよう改良を進めている。分析化学本年度の計画では,簡易分析キットに対応した反射吸光度検出器の試作とキットを用いた分析性能の評価を予定していた.また,試料の発色操作を自動化するためのシステムの構築も計画していた.前者については概要にも示した通り,市販キットのうち銅,マンガン,シリカの分析に応用することができた.前年度と比較すると,使用するフィルターの直径が25 mmから約7 mmに減少したことで反射光量が減少するので,測定精度の悪化が懸念された.そこで装置とフィルターの相互の位置の再現性を向上させるためのアダプターを作製した.また,測定可能な波長を必要な4波長(430, 515, 622, 740 nm)に絞り込み,小面積から十分な反射光量が得られるような光学系とした.これらの工夫により,従来の装置と同等の測定精度(相対標準偏差として10%以下)の精度で測定することができた.また,計画には含まれていないが,市販のキットでは開発されていないリンの定量法に本装置を適用してみたところ,前年度の結果よりも感度が向上した.なお,リンの定量に用いる反応促進剤(アンチモン及びビスマスの間で定量値が変化する)の影響については,まだ結論を得られていないが,吸収スペクトルの形状が変化することが確認できており,この原因を追究している.後者については送液システム(ポンプ)の制御までが可能になったが,自動化を達成することはできなかった.送液チューブを自動的に液面へ出し入れできる機構の試作を進めている.本年度の計画では反射型吸光度測定装置の開発、リン(あるいはヒ素)の定量へ応用、及び試料調製の自動化システムを予定していた。このうち、測定装置の開発及びリンへの定量は実現できた。この過程で、反応促進剤としてアンチモンの替わりに安全な代替試薬として報告されているビスマスを用いると、リン標準溶液と河川水試料でスペクトル形状が変化し、大きな定量誤差を生じることがわかった。誤差の原因を検討するのに時間を要したため、試料調製の自動化は設計段階に留まってしまい、進捗が遅れている。しかしながら、次年度以降予定をしていた新たな分析対象への測定方法の開発と応用として、食塩の凝固防止剤として添加されるフェロシアン化物の定量法を開発したところ、法的な基準レベルの濃度を十分な正確さで測定できる性能を得られた。
液胞膜シンタクシン、Vam3pの局在化機構

酵母の液胞膜に局在するシンタクシン関連蛋白質,Vam3pは構造上,同じく液胞へのタンパク輸送に機能するPep12pと高い相同性を有する.しかしながら,突然変異株の表現型は大きく異なる.まず,この点を明らかにするため,酵母のPEP12遺伝子をPCR法を用いて単離し,その遺伝子破壊株を作成し,その表現型の解析を行った.さらに,Pep12pの細胞内局在,タンパク質レベルでの解析を進めるため,抗Pep12p抗体を作成した.vam3変異株は多数の小胞様の構造を蓄積するが,pep12変異株は大きな液胞をもつ.また,vam3変異株は液胞タンパク質carboxypeptidase Yを細胞外に誤輸送せず,液胞膜タンパク質alkalinephosphataseの成熟化に欠損を示す.一方,pep12変異株はcarboxypaptidase Yを細胞外に誤輸送する一方,熟成型alkalinephosphataseをもつ.この対照的な表現型は,Vam3pとPep12pが似た分子であるが相互に異なる機能を担っていることを示している.そこで,pep12とvam3の二重突然変異をもつ酵母を作成し,その表現型を解析した.驚いたことには,この株は液胞と認められる構造体を持たなかった.さらに,液胞タンパク質の挙動を調べたところ,熟成型carboxypeptidase Y, alaklinephoshataseの両者を欠損しており,液胞コンパートメントを欠くことが形態的,生化学的に示唆された.このことは,これまで考えられていた液胞形成のモデルの修正をせまるものである.酵母の液胞膜に局在するシンタクシン関連蛋白質,Vam3pは構造上,同じく液胞へのタンパク輸送に機能するPep12pと高い相同性を有する.しかしながら,突然変異株の表現型は大きく異なる.まず,この点を明らかにするため,酵母のPEP12遺伝子をPCR法を用いて単離し,その遺伝子破壊株を作成し,その表現型の解析を行った.さらに,Pep12pの細胞内局在,タンパク質レベルでの解析を進めるため,抗Pep12p抗体を作成した.vam3変異株は多数の小胞様の構造を蓄積するが,pep12変異株は大きな液胞をもつ.また,vam3変異株は液胞タンパク質carboxypeptidase Yを細胞外に誤輸送せず,液胞膜タンパク質alkalinephosphataseの成熟化に欠損を示す.一方,pep12変異株はcarboxypaptidase Yを細胞外に誤輸送する一方,熟成型alkalinephosphataseをもつ.この対照的な表現型は,Vam3pとPep12pが似た分子であるが相互に異なる機能を担っていることを示している.そこで,pep12とvam3の二重突然変異をもつ酵母を作成し,その表現型を解析した.驚いたことには,この株は液胞と認められる構造体を持たなかった.さらに,液胞タンパク質の挙動を調べたところ,熟成型carboxypeptidase Y, alaklinephoshataseの両者を欠損しており,液胞コンパートメントを欠くことが形態的,生化学的に示唆された.このことは,これまで考えられていた液胞形成のモデルの修正をせまるものである.
脳梗塞後遺症・神経変性疾患における骨髄ストローマ細胞を用いた脳保護作用の検討

血圧調節のホルモンであるレニン・アンジオテンシン系が脳卒中や認知症に与える影響を検討した。骨髄細胞を他のマウスで置き換えたマウスの検討により、骨髄由来の細胞中のレニン・アンジオテンシン系が脳梗塞の大きさに影響を与えることが見出された。また、KKAyという糖尿病マウスでは脳の微小血管の障害が認められ、レニン・アンジオテンシン系の作用を制御することで微小血管障害が減弱し、糖尿病による認知症を抑制することが見出された。脳におけるレニン・アンジオテンシン系の果たす役割と脳卒中・認知機能障害に与える影響について検討した。まず、骨髄細胞が脳卒中に及ぼす影響について血液細胞表面のアンジオテンシン受容体シグナルの影響について検討した。マウスに放射線を照射して別のマウスからの骨髄細胞を移植することでレスキューし骨髄キメラマウスを作成し、このマウスを使って脳梗塞を起こしたところ、アンジオテンシンII2型受容体(AT2)を欠損する骨髄細胞によるキメラマウスでは脳梗塞巣が拡大した。このマウスでは脳血流の低下と脳内炎症の増加が認められたことから、血液中のAT2は脳保護に働いていることが示唆された。次にAT2が認知機能に実際に影響を与えるかについてはこれまで直接AT2受容体を刺激する薬剤がなかったので不明であったが、最近開発されたCompound 21を用いて認知機能の変化をモリスの水迷路で検討した。C21の投与により空間認知機能の向上が認められ、その効果に一酸化窒素の誘導作用のあるブラジキニンが関与し血流を増加させる作用が関係していることが、阻害薬を用いた実験から推察された。これらの検討は血液細胞のAT2受容体も脳保護作用に関与していること、またAT2受容体を直接活性化することにより血管を介して神経細胞を活性化することが証明された。これらの実験の意義として、血球及び全身で発現しているAT2受容体による脳神経疾患への関与がさらに証明されたことが挙げられる。こうした結果について現在論文投稿中である。現在研究目的に記載した骨髄ストローマ細胞におけるAT2受容体の働きについて検討を行っているが、これらの実験成果の重要性として、骨髄ストローマ細胞をARBで処理することはAT2受容体シグナルを活性化し神経保護的に働く可能性をより強く裏付けたことである。今後は骨髄ストローマ細胞を中心にAT2受容体シグナルの脳保護作用についてさらに検討をする予定である。脳におけるレニン・アンジオテンシン(RA)系の果たす役割について、主にAT2受容体シグナルの脳卒中ならびに認知機能障害に与える影響を中心に前年に引き続き検討した。また、骨髄細胞への影響については血液系細胞の分化や老化などに着目して検討した。骨髄細胞のキメラマウスを用いることによりAT2受容体の脳血管障害に与える血液細胞の影響について検討した昨年からの研究成果は、抗炎症効果などより詳しいメカニズムの検討を追加することで、Hypertension誌(IF:6.908)に論文が採択された。次に、RA系が炎症細胞誘導に与えるメカニズムについて、Th17細胞から分泌されるIL-17の産生とIL-17が糖代謝に与える作用について検討を行った。RA系の亢進によりIL-17の産生が増強し糖代謝への悪化が起こること、RA系の抑制によりIL-17を介して糖代謝が一部改善することが示された。こうしたことからRA系が血液細胞分化に関与することが示唆された。以上の成果はHypertension誌に採択された。最後に、AT2受容体の相互関連タンパクであるATIPに着目して血管平滑筋細胞の老化に与える影響について検討した。ATIPが過剰発現した平滑筋細胞では血管老化が抑制されることが示され、AT2受容体シグナルが血管の老化を抑制する働きのメカニズムがさらに解明された。以上の結果から、RA系、特にAT2受容体の働きは血液細胞の分化において重要な役割を果たしており、骨髄ストローマ細胞に対しても分化の程度や質に違いを来している可能性が示唆される。今後は骨髄細胞に着目した、AT2受容体シグナルの脳保護作用に及ぼすメカニズムについてさらに検討をする予定である。脳のレニン・アンジオテンシン(RA)系の役割について、脳卒中ならびに認知機能障害を中心にさらに検討した。また、骨髄細胞への影響を血液系細胞の分化や老化に着目してさらに検討した。直接的AT2受容体刺激薬であるCompound 21を用いた認知機能への効果について、野生型マウスにおける学習能の向上作用だけでなく、アミロイドβを脳室内に投与するアルツハイマー病モデルマウスにおいても、認知機能低下の抑制作用が認められ、Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism誌(IF:4.522)に論文が採択された。さらに、Th17細胞から分泌されるIL-17の産生とIL-17が糖代謝にRA系が与える作用について検討し、RA系の亢進がIL-17の産生が増強し糖代謝への悪化させることを見出した。以上の成果はHypertension誌(IF:6.908 )に採択された。

最後に、AT2受容体の相互関連タンパクであるATIPに着目して血管平滑筋細胞の老化に与える影響について検討した。ATIPが過剰発現した平滑筋細胞では血管老化が抑制されることが示され、AT2受容体シグナルが血管の老化を抑制する働きのメカニズムがさらに解明された。以上の成果はJournal of American Society of Hypertension誌(IF:2.123)に採択された。こうした結果から、RA系、特にAT2受容体の働きは血液細胞の分化に重要な役割を果たしており、骨髄ストローマ細胞に対しても分化の程度や質に違いを来す可能性が示唆された。血液細胞におけるRA系の脳神経疾患保護効果についての検討は様々な方面から進められているが、骨髄ストローマ細胞に直接関連した検討がまだ少ない。神経保護効果という点で骨髄ストローマ細胞に注目しているが、血液細胞系全般の分化・老化に着目した幅広い検討から得られた結果を骨髄ストローマ細胞の質の変化のメカニズム解明に繋げ、さらに研究を進めて新規治療法に繋がる研究を進めていきたい。24年度が最終年度であるため、記入しない。当初、骨髄ストローマ細胞を用いる実験に際し、長期(慢性)的な効果の検討を考慮したが、マウスでの検討の場合、大きな脳梗塞を作成しても梗塞巣の吸収等により1ヶ月程度で梗塞巣が殆ど消失してしまうことが多く、また大きな脳梗塞により神経障害を来したマウスでは長期の生存が難しいことから、慢性期の治療効果を正確に把握・評価することが難しい。現在MRIなどを用いて脳梗塞後1週間の脳障害度の経時的変化を追っている。また認知機能に関しては、ヒトに近い慢性進行型の認知機能障害モデルの作成なども問題点に挙げられる。また、神経変性疾患モデルマウスに関しては自由に入手が難しいマウスもあり、こうしたマウスモデルに関する問題点につき、至適モデルの作成・入手に現在力を入れている。
癌骨破壊生存シグナル制御機構に基づく新規口腔癌治療法の確立

骨浸潤,骨破壊はしばしば口腔悪性腫瘍において認められ,治療法の選択,手術範囲の決定因子となり,そして予後を左右する負の要因となっている。申請者等はこれまで癌細胞が産生する増殖因子が破骨細胞前駆細胞におけるmTOR(mammalian target of rapamycin)の活性化を誘導すること,mTORシグナルを選択的に阻害することで破骨細胞形成が抑制されることを見いだした。またmTORシグナルは口腔扁平上皮癌の増殖・生存に関与することが報告されている(Amornphimoltham P., etal. Cnacer Res. 2005)。しかしながら癌骨破壊巣におけるmTOR生存シグナルの生物学的な重要性はいまだ明らかにされておらず,そのメカニズムは全く不明である。したがって,癌骨破壊巣における生存シグナルの役割を解明し,新たな骨破壊の予防およびその治療法を確立することを目的に本研究を行った。培養細胞は,ヒト口腔扁平上皮癌細胞株HSC-2,破骨細胞前駆細胞株RAW264.7,骨髄間質細胞ST2を使用した。癌骨破壊病変モデルは,6週齢BALB/C系マウス大腿骨内へHSC-2を移植し作製した。破骨細胞分化は,酒石酸抵抗性酸フォスファターゼ染色にて,骨吸収活性はcarbonated calcium phosphateコートプレートを用いて検討した。mTORシグナル阻害には,mTOR新規選択的阻害剤Temsirolimusを使用した。TemsirolimusはHSC-2皮下移植モデルにおける腫瘍増殖を抑制するだけでなく,HSC-2大腿骨内移植モデルにおいても,骨内での腫瘍増殖,破骨細胞数を抑制した。Temsirolimusは,RAW264.7のRANKL添加による破骨細胞誘導,破骨細胞吸収活性,ST2におけるRANKL発現を抑制した。本研究結果は,mTORシグナルが癌骨破壊に関わる重要な因子であり,口腔扁平上皮癌顎骨浸潤に対して標的となる可能性が示唆された。
生体組織再生と保存のための新規バイオマテリアル開発

活性酸素種は細胞内DNA損傷や細胞膜の酸化等を起こし、細胞の形態、生存、機能に致命的な問題をもたらす。このような活性酸素媒介の細胞損傷を防止するための方法として、抗酸化剤の摂取を介して人体め抵抗力を向上させることが知られている。ポリフェノールの主成分であるエピガロカテキンガレート(EGCG)は抗酸化、抗炎症、抗腫瘍また抗菌効果など様々な薬理作用を持つことでよく知られている。これまでの研究は、抗酸化剤としてのEGCGの抗癌効果について精力的に進められてきているが、本研究ではEGCGの様々な生理活性機能性に着目し、EGCGの生理活性が維持できる生体内分解吸収性高分子との複合体を調製し、再生医療のためのスキャホールドとして、生体組織再生及びその再生組織の保存技術への応用を試みた。まず、EGCGとラクチドーカプロラクトン共重合体(PLCL)をコーティング、抱接などの方法でEGCG/PLCLの複合体を作製し、得られたEGCG/PLCL複合体に対して表面特性(SEM)、熱的性質(DSC)、親水化程度(DCA)、官能期分布(FT-IR)、EGCG徐放性、及び力学的特性(引張強度、弾性率)等を測定した。さらに細胞毒性などの生体適合性を評価し、複合体に対する細胞の反応(付着、増殖、週期、移動、壊死など)と直接関連している細胞膜上の受容体との相互作用、細胞内シグナル伝達経路のみでなく、MMP-2活性、AktとNF-κB発現及びMAPK燐酸化を解明しEGCG/PLCL複合体の可能な作用機構を明らかにした。その結果、EGCG/PLCL複合体は再生医学・工学の分野に於ける人工血管、再狭窄防止ステント、創傷治療や、更にアトピー治療の薬剤の開発に応用可能だけでなく、哺乳類細胞と生体組織の非冷凍保存技術にも有効に応用できる知見が得られた。活性酸素種(Reactive Oxygen Species)は細胞内DNA損傷、蛋白質の架橋化と酸化等を起こし、細胞の形態、生存、機能に致命的な問題をもたらす。このような活性酸素媒介の細胞損傷を防止するための方法では抗酸化剤の食餌摂取を通じて人体内の抵抗力を上昇させることが知られている。ポリフェノール化合物は最近の研究で細胞の防御機構に大きく寄与していることが明らかにされた。この研究では、緑茶ポリフェノールのEGCGを生体内分解吸収性高分子のPLCLと複合化し、哺乳動物細胞と組織での相互作用を検索する。まず、正常細胞では付着と増殖また移動を最大化し、癌細胞では細胞の挙動を抑制するEGCGの最適の生物学的活性濃度を決めた。また、PLCLをEGCGでコーティングあるいはPLCLでEGCGを抱接する方法で微小球を作製し、得られたEGCG/PLCL複合体に対して表面特性(SEM)、融解温度(DSC)、親水化程度(DCA)、官能期分布(FT-IR)、EGCG-放出パターン(sustained release)、力学的特性(引張強度、Elastic Modulus)等を測定した。さらに細胞毒性などの生体安全性(Biocompatibility)を評価し、複合体に対する細胞の反応(付着、増殖、週期、移動、壊死など)と直接関連している細胞内シグナル伝達経路(signal transduction pathway)だけでなく、MMP-2活性、NF-κB発現及びMAPK燐酸化を解明しEGCG/PLCL複合体の可能な作用機構を明らかにしている。
免疫応答の場としての細胞外基質三次元ゲルの完全構築とVI型コラーゲンの関与について

1)免疫応答の場としての皮膚・粘膜上皮におけるランゲルハンス細胞の動態に関する研究:皮膚は、免疫系細胞の常在する免疫臓器でもある。抗原提示細胞であるランゲルハンス細胞は、表皮から真皮にはいり、リンパ管経由でリンパ節に至り、そこで免疫応答の開始に働くので、この細胞の動態は免疫系細胞と結合組織マトリックス成分との相互作用を調べる良いモデルとなることが明らかとなった。2)真皮モデルとしての細胞外基質成分とマクロファージの相互作用に関する研究:三次元ゲル形成の前段階として、種々の細胞外基質(ECM)上でのMφの接着と伸展を明らかにする目的で、U937細胞から分化させたMφを、I型コラーゲン、ゼラチン、フィブロネクチン、ラミニン、ウシ血清などでコートした培養面上で培養し、その形態をTEMおよびSEMで観察した。繊維性のコラーゲン上で培養されたMφは、他の条件と異なり、細胞質の伸展が阻害され、遊走性が高まることを示した。I型コラーゲンはチロシンリン酸化によるシグナルトランスダクションの引き金にはならないことがわかった。3)VI型コラーゲンの関与に関する研究:真皮を構成するコラーゲンのうちで、VI型コラーゲンはプロテオグリカンを介してコラーゲン細線維と結合し、コラーゲン線維束を安定化させ、かつその規則的な配列に関わっている。胎盤、尾腱、関節滑膜、下顎頭線維層などにおいてVI型コラーゲンの局在を調べ、VI型コラーゲンは他のマトリックス分子と協同してそれぞれの特徴ある組織構築に与っていることを明らかにした。4)原子間力顕微鏡(AFM)によるコラーゲン細線維の三次元的観察法の試み生体においてコラーゲン細線維の表面にはプロテオグリカンなどが付着して、線維間距離、細胞との相互作用などに与っている。AFMを用いてコラーゲン細線維の表面構造やゲルの立体構築の構造解析を行った。VI型コラーゲンの生体内局在は、ATPにより集合させたVI型コラーゲン周期構造の電子顕微鏡観察と免疫組織化学により、これまであまり詳しく調べられていなかった運動器系組織、腱実質・筋腱移行部・腱骨移行部においても明らかにされた(Senga K,Kobayashi M et al., Anatomical Record 243:294-302,1995)。またVI型コラーゲンと強くアソシエイトするスモ-ルデルマタン硫酸プロテオグリカン、デコリンの局在が免疫電顕法により角膜実質で示され(Kimura S,Kobayashi M et al.J Electron Microsc 44:445-449、1995)、VI型コラーゲンとプロテオグリカンが協同して、角膜のコラーゲン細繊維の配列に関わり角膜の透明性を維持するのに働くことが示唆された。これらの結果はVI型コラーゲンが生体内にあまねく存在し、さらにプロテオグリカンとの相互作用が、その機能発現のためには必須であることを示したものである。免疫細胞の機能調節において細胞外基質が重要な役割を果たしていることが近年明らかとなっている。まず、コラーゲン、ラミニン、アルブミン、フィブロネクチンなどの細胞外基質がマクロファージ接着と伸展にどのように関わるかを明らかにする実験系を組み、細胞外基質の与える影響を微細構造的に明らかにした(野呂瀬ら、第25回日本免疫学会総会・学術集会発表)。VI型コラーゲンを含む細胞外基質三次元ゲル内での免疫細胞の挙動に関する研究は現在進行中である。今年度は、細胞外基質三次元ゲルの構築に先立つ研究として、培養面の細胞外基質と免疫系細胞との相互作用を調べた。

種々のコラーゲンがマクロファージの接着と伸展、及び細胞の微細構造に与える影響を明らかにする目的で、U937細胞から分化させたマクロファージを各種コラーゲンなどの細胞外基質でコートした培養面上で培養し、その微細構造の変化を観察した。非コート面すなわちプラスチック上では細胞は薄く細胞質を伸展させて接着していた。細胞は近接している場合でも単層であり、重層することはなかった。これに対して、線維形成性のコラーゲン上で培養すると細胞が凝集し、塊となって接着しているものが多く観察され、細胞の接着や伸展が阻害されていることが示された。コラーゲンを加熱し、ゼラチン化した場合や、フィブロネクチン、ラミニンなどの細胞外基質上では、細胞の接着阻害は見られなかった。コラーゲン細線維は、真皮において免疫系細胞の遊走につよく関わることが本研究により明らかとなり、I型コラーゲンを主体としたゲルの重要性が示唆された。
細菌内毒素マーカーKDO及びその類縁体のキヌレニン分解酵素を利用した合成

キヌレニン分解酵素は本来,トリプトファンの代謝中間体であるキヌレニンをアントラニル酸とアラニンに分解する働きを有する加水分解酵素である。申請者らは,本酵素反応の遷移状態において,合成化学的に調製困難なアラニンのβ-アニオンが生成し,種々の芳香族アルデヒドやプロパギルアルデヒドと反応して縮合生成物を与えることを見出した。さらに,得られたγ-ヒドロキシ-α-L-アミノ酸をラクトン体へと誘導してそのNOE測定を行い,γ-位の水酸基はR-配置を有することを明らかにした。次に,フルフラールなど5員環ヘテロ芳香族アルデヒドを本酵素反応の基質とした時に得られた炭素数8のγ-ヒドロキシ-α-アミノ酸をトランスアミラーゼの触媒する反応を利用してアミノ基をカルボニル基に変換した。得られたα-ケト酸は,細菌の内毒素(エンドトキシン)の非還元末端に存在する酸性糖3-deoxy-D-manno-2-octulosonic acid(KDO)が持っている「カルボキシル基→カルボニル基→メチレン→R-配置水酸基→炭素数4の側鎖」というγ-ヒドロキシ-α-ケト酸骨格の構築を達成した。さらに,この基本骨格の内,ヘテロ芳香族五員環(フラン)で代用されている炭素数4の側鎖を一重項酸素酸化とそれに続くNaBH_4還元を行い,側鎖炭素をカルビノール基に変換した生成物を得た。現在,最終生成物の構造を立体化学を含め検討している。キヌレニン分解酵素は,トリプトファンの代謝中間体であるキヌレニンをアントラニル酸とアラニンに分解する加水分解酵素であるとともに,キヌレニンとベンズアルデヒドのトランスアルドール反応も触媒することが知られている。そこでまず著者は,Pseudomonas fluorescens(ATCC 11250)由来のキヌレニン分解酵素を用いて酵素的トランスアルドラーゼの基質特異性を検討した。その結果,α-炭素がsp^3-炭素であるアルデヒドは基質となりえず,α-位がsp^2-あるいはsp-炭素であるアルデヒドの多くは基質になりえることが明かとなった。とりわけ・フルフラールなど5員環ヘテロ芳香族アルデヒドは優れた基質であり,本酵素反応は炭素数8のγ-ヒドロキシ-α-アミノ酸を高収率で与えた。得られたアミノ酸は,D-およびL-アミノ酸オキシダーゼに対する基質特異性よりL-アミノ酸であると決定した。また主生成物のγ-位水酸基の立体は,本アミノ酸をN-Boc-オキサゾリンに誘導し,観察されるNOEよりR-配置と決定した。さらにL-アミノ酸オキシダーゼとの反応での生成物を単離したところ,期待通りγ-ヒドロキシ-α-ケト酸が得られ,KDOが持っている「カルボキシル基→カルボニル基→メチレン→R-配置水酸基→炭素数4の側鎖」という骨格の構築に成功した。
老年期にみられる抑制系の問題-自己調節の観点からの検討-

【目的】本研究では老年期の抑制機能の特徴についてさらに検討した.特に,反応を抑制することが反応の始動に与える影響について実験的に検討した。【方法】対象:軽費老人ホームに在園する69歳から90歳までの,高齢者26名(男6名,女20名,平均年齢80.7歳).また,大学生・大学院生26名のデータを比較参考資料とした.実験手続き:本実験は,2つの実験から構成されている(便宜上,これを実験A,実験Bとする).いずれの実験も,刺激の提示にあわせて,反応スイッチを押す課題を個別に行なった.実験条件:実験A,Bともに,同じ3つの条件を設けた.実験A,B間で異なる点は,実験Bで,CRT画面への刺激の提示にあわせて,コンピュータ内蔵のBEEP音を提示したことである.刺激の提示にあわせて,BEEP音を提示することにより,実験Bでは,スイッチを押す反応を促進させた(予備実験から,反応潜時の短縮が確認されている).実験A,B間で共通する3つの条件のうち,最初の条件は,CRT画面に赤丸(直径6cm)が提示されたら,なるべく早く反応スイッチを押す課題である.この条件により,単に刺激が提示されてから.スイッチを押すまでの反応潜時(ベースライン)を測定した.続く条件は,赤丸が提示された時には反応スイッチを押し,緑丸が提示された時には反応スイッチを押さない(5秒間)課題である.もう一つは,この条件の逆で,緑丸が提示された時には反応スイッチを押し,赤丸が提示された時には押さない課題である。【結果と考察】老年群・青年群ともに,誤反応はほとんどみられなかった。しかし,老年群では,促進された反応を抑制しなければならない場面において,逆に反応を始動しなければならない時,ベースラインに比べ反応潜時が増加する傾向が顕著であった.老年群では,抑制機能が活性化すると,その影響が反応の始動にまで波及しやすいことが示唆された.【目的】本研究では老年期の抑制機能の特徴についてさらに検討した.特に,反応を抑制することが反応の始動に与える影響について実験的に検討した。しかし,老年群では,促進された反応を抑制しなければならない場面において,逆に反応を始動しなければならない時,ベースラインに比べ反応潜時が増加する傾向が顕著であった.老年群では,抑制機能が活性化すると,その影響が反応の始動にまで波及しやすいことが示唆された.
振動遮断構造を有するフォノニックメタマテリアルの創成

本研究では,振動遮断特性を有する複数の材料から構成される局所的な微細構造が埋め込まれた周期構造により,振動や騒音を格段に遮断することが可能な3次元フォノニックメタマテリアルのトポロジー最適化を行うことを目的としており、境界要素法を用いた局所共振周期構造高精度なトポロジー導関数の高速な解析法の開発と,レベルセット法を組み合わせたトポロジー最適化法の検証を行った。本年度はまず,局所共振構造を組み込んだフォノニックメタマテリアル単位周期構造を想定して,開発したソフトウェアで単位周期構造の最適化のための数値実験による有効性と,実際の構造の最適設計へのの検証を行った。周期構造内は複数材料からなる単位構造が無限に続く構造であり、周期境界条件を満足する基本解の利用が有効であるが、基本解が無限級数となるためにその収束性が計算効率に大きな影響を与える。そこでそのKummer変換による表現を修正して動弾性問題においても計算の高速化を図った。また、トポロジー最適化を行う際には、構造の形状が変化するごとに実際の問題と対応する随伴問題に対して2回連立方程式を解く必要があり、境界要素法で従来用いられている多重極法では効率的ではない。そこで係数行列を圧縮してLU分解を用いるHマトリックスに基づく方法を組み込み、さらに境界要素法で計算を行う際に発生する仮想的固有振動数を除去する方法としてBurton-Miller法を適用するために必要なパラメータの選択に関する考察を行った。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題では,有効な振動遮断特性を有する構造を創成するために,固体中に動吸振構造を有する別の材料定数からなる固体を埋め込んだ周期構造をモデル化し,弾性波動の透過特性の計算を繰り返す必要がある。全体構造は,単位構造が無限に続く周期構造として考え,この単位構造に様々な方向から入射波が入射される場合の固有振動数の計算法をまず確立する必要がある.平成28年度は,経路積分法に基ずくSS法を境界要素法と組み合わせることにより,周期単位構造の固有振動数の解析法を,Helmholtz方程式および動弾性体に対して開発した.動吸振構造の組み込みについては,構造減衰または粘弾性特性も組み込んで定式化する。そのためには弾性定数を複素数に拡張して定式化を行った.次に,レベルセット関数による複数領域の記述法と境界要素メッシュ分割法の開発を行った.フォノニック構造の複数領域形状をレベルセット関数で記述する方法の検討と複数領域境界のレベルセット関数の記述とトポロジー導関数の計算方法のアルゴリズムを開発した.複数領域をレベルセット関数で記述するためには,レベルセット関数を多段階で表現した.また,従来のトポロジー最適化問題では,材料中に無限に小さい空孔を発生させたときの目的関数の変化率をトポロジー導関数として導出して用いたが,本研究では,弾性体中に無限に小さい別の弾性体や粘弾性体が発生するときの目的関数の変化率を,新たにトポロジー導関数として導出し,数値実験を併用してそれらの表現が正しいことを示した.本研究では,高度な振動遮断特性を有する局所共振フォノニック構造をトポロジー最適化により数値計算で求めるための手法の確立を目指すもので,まずトポロジー最適化の基本的な技術を開発する必要がある.初年度は,そのための基本周期単位構造の固有振動数の解析法,バンド構造の計算法,基本周期単位構造に対するトポロジー導関数の計算法の確立が,研究の進捗をはかる上で是非とも片付けておかねばならない項目であった.幸いに,初年度は境界要素法によって定式化する際に帰着する非線形固有値問題を経路積分に基づく方法で解く手法を開発し,その有効性を実際に確かめることができた.また,トポロジー最適化をレベルセット関数の発展によって記述する定式化を行うためには,弾性体中に無限に小さい弾性体や粘弾性体が発生するときの目的関数の変化率を理論的に導出する必要があるが、これについても正しく導出できたことが確かめられた.従って,基本単位周期構造に対するトポロジー最適化を実際に行うことや得られた構造の試作に取りかかれる状況にある.3次元の局所共振フォノニックメタマテリアルのトポロジー最適化問題の定式化のために,複数の材料に対する微小介在物の出現の基づくトポロジー最適化アルゴリズムの開発を行った.平成28年度の考察により得られた解析法の定式化に基づき,局所共振フォノニック構造に対して異なる物性値からなる材料を発生させるトポロジー最適化問題の定式化おこない,従来得られている定常動弾性方程式に対して得られるトポロジー導関数の誤りを訂正して新たに導出し,最適化のアルゴリズムで用いられる反応拡散方程式のソース項に用いた.この定式化に基づくトポロジー最適化では,最適解が得られるまで境界要素法により多数回の解析を直接問題と随伴問題に対して繰り返す必要があるため,1回ごとの解析の高速化を図る必要があった.そこで,Hマトリックス法による直接解法を適用し高速化を図った.解法の有効性を検証するためにトポロジー最適化としてキャビティ形状の同定問題を解析した.次に,局所共振フォノニック材料の周期単位構造中に粘弾性材料を用いることによるトポロジー導関数と随伴問題の導出を行った.3種類以上の異なる材料からなる構造のトポロジー導関数を用いるには,レベルセット法で用いるレベルセット関数を複数定義する必要があり,粘弾性材料の定常振動方程式に基づくトポロジー導関数を組み込んだアルゴリズムを開発した.

この方法に基づくトポロジー最適化のソフトウェアを開発し,弾性波エネルギーを吸収する吸収体を粘弾性介在物で行うためのトポロジー最適化問題を考え,トポロジー最適化により弾性波エネルギー吸収体の形状を求め,本方法の有効性を検証した.局所共振フォノニック材料は,母材中にエポキシなどの粘弾性材料とその中の密度と剛性が高い材料からなる.通常のトポロジー最適化問題の解析では,1種類の材料に空洞が生じる場合か別の材料からなる構造が発生する場合であるため,これまでのトポロジー最適化法では局所共振構造には適用できなかった.本年度は,3種類以上の材料からなる構造のトポロジー最適化を行うために複数のレベルセット関数からなるレベルセット法と必要なトポロジー導関数の導出を行うとともに,最適化を行うための基本ソフトウェアの開発とその検証を行った.検証として,弾性体中に粘弾性介在物を配置して弾性波のエネルギー吸収量を最大化するエネルギー吸収体の配置と形状の最適化を行い,その成果は日本計算数理工学科の計算数理工学論文として公開した.その結果,フォノニック材料に対応する解析システムとして有効であることが示され,様々なフォノニック構造の最適構造を計算できる状態になったことが理由である.本研究では,振動遮断特性を有する複数の材料から構成される局所的な微細構造が埋め込まれた周期構造により,振動や騒音を格段に遮断することが可能な3次元フォノニックメタマテリアルのトポロジー最適化を行うことを目的としており、境界要素法を用いた局所共振周期構造高精度なトポロジー導関数の高速な解析法の開発と,レベルセット法を組み合わせたトポロジー最適化法の検証を行った。本年度はまず,局所共振構造を組み込んだフォノニックメタマテリアル単位周期構造を想定して,開発したソフトウェアで単位周期構造の最適化のための数値実験による有効性と,実際の構造の最適設計へのの検証を行った。周期構造内は複数材料からなる単位構造が無限に続く構造であり、周期境界条件を満足する基本解の利用が有効であるが、基本解が無限級数となるためにその収束性が計算効率に大きな影響を与える。そこでそのKummer変換による表現を修正して動弾性問題においても計算の高速化を図った。また、トポロジー最適化を行う際には、構造の形状が変化するごとに実際の問題と対応する随伴問題に対して2回連立方程式を解く必要があり、境界要素法で従来用いられている多重極法では効率的ではない。そこで係数行列を圧縮してLU分解を用いるHマトリックスに基づく方法を組み込み、さらに境界要素法で計算を行う際に発生する仮想的固有振動数を除去する方法としてBurton-Miller法を適用するために必要なパラメータの選択に関する考察を行った。
空中飛散スギ花粉数の予報化及びスギ花粉症の免疫学的研究

1.空中飛散スギ花粉数の予報化について;平成元年度並びに平成2年度の空中飛散スギ花粉数の観測と発症患者登録から以下のことが判明した。(1)スギ花粉飛散の開始はダ-ラム型花粉捕集器を用いた場合、地元のスギ雄花開花(標準木)の12周間前に認める.この後花粉症患者の発生は散発的に出現し地元のスギ花粉開花時には約30%の患者が発症しており(通算約20個の花粉飛散),その後1週間で95%以上の発症があることが判明した。尚,症状の強さは飛散花粉数に比例し,有病期間も花粉飛散期間,特に後判認められるヒノキ科花粉に左右されることが判明した。かかる観測紀量と臨床的事実から平成2年度及び3年春は花粉飛散予報において,地元のスギ花粉開花時期の推定とヒノキ科花粉飛散の傾向について解析を加えた。現在平成3年春については進行中であり,確定したことは言えないが,ヒノキ科花粉飛散は明らかに増加しつつあり,今後は有病期間の延長という点で注意が必要である。スギ花粉飛散におけるピ-ク形成で認めたような花粉飛散に及ぼす気象の影響の検討には今後数年間の観測が必要である。2,スギ花粉症の免疫学的研究について;平成2年度よりスギ花粉症患者の免疫担当細胞の変化(季節的)をCD23,抗比4抗体を用いて検討しているが,スギ抗原の出現とCD23陽性細胞,及びIgE産生細胞には差はなく,またRASTによるIgE抗体にも有意な季節変動は認めなかった。ただ平成3年1月に施行したスギ花粉症患者四済のCAPシステム検査では87名の被検者中92%にヒノキ科ビャクシン陽性,15%にハンノキ科陽性を認め,春の樹本科花粉症の複雑な抗原構成を認めた。スギ花粉症に対する社会医学的アプロ-チを予防医学の立場から確立するとともにスギ花粉症の発症機構を空中飛散スギ花粉症とIgE産生機構の2点から検討した。1.空中飛散スギ花粉数の予報化。京滋19ケ所の関連病院耳鼻咽喉科から連日FAXで飛散花粉数、スギ花粉症患者発生実数・平均的症状・天候の報告を受け、これに過去7年間の気象条件からみた花粉飛散ピ-ク形成について検討を加えて予報化を平成2年度は2月18日より開始した。飛散開始については適中したが、シ-ズン中の花粉飛散については、(1)空中飛散スギ花粉のピ-ク形成については地元の標準木での開花状況が必要なこと。(2)花粉予報システムは花粉症対策として重要である。の2点に力点をおいて検討を加えた。予報はメディア以外テレホンサ-ビスを用いて受益者負担を試みている(利用者は既に3000人を越えた)。また今年度から花粉症サ-ヴェイランスを医師会FAX網を利用して広く京都府一円に提供している。2.スギ花粉特異的IgE産生機構スギ花粉症患者の末梢血、扁桃における抗原特異的IgE産生機構を解析する一助としてIgE bearing lymphocyteの定量化をFACSを用いH107抗体に反応する細胞定量化で検討した。その結果11例の鼻アレルギ-患者でH107抗体に反応するリンパ球が有意に増加することが判明した。(1)スギ花粉予報におけるヒノキ科花粉の取り扱いについて;平成元年4月2日にヒノキ科花粉の飛散とともにスギ花粉症患者のなかに症状増悪を認めるものが出現した。ヒノキ科花粉の飛散終了とともに症状は軽快したが、過去8年間の空中花粉観測のなかで、スギとヒノキ科花粉飛散が求離したのは関西地方では始めての経験であった。

平成2年春のスギ花粉予報にあたってヒノキ科花粉に注意して花粉予報をおこなったが、中等度の飛散量(スギ花粉)下において、平成元年度同様4月初旬にヒノキ科花粉飛散を認め、京都府立医大耳鼻咽喉科アレルギ-外来を受診した200名のスギ花粉症患者中45名(22.5%)に同時期に一致して症状が増悪したもが出現した。これら患者の臨床上の特微はヒノキ科花粉飛散ピ-クに一致して症状の増悪寛解を認めており、あたかも独立した花粉症の存在を示唆するものであったが、ヒノキ花粉エキス(奈良県立医大生化学井手武先生提供)のみに陽性を示すものは皆無であった。また平成元年度から開始したNTTテレフォンサ-ビスによるスギ花粉予報の呼数からみても、ヒノキ科花粉飛散期に急激な呼数の上昇を認めることから今後ともヒノキ科花粉に対する配慮が重要である。CAPシステムによるヒノキ科花粉ビャクシン属に対するスギ花粉症患者血清の陽性率は92%を示し、交叉抗原性の問題も含めて今後の検討が必要であり、本年(平成3年)ヒノキ科花粉の精製とCAPシステムによる吸収試験を試みる。なお、当初予定したスギ特異的免疫細胞群の解析は平成3年3月現在進行中であり、スギ花粉飛散状況との関係上最終結果は本年6月以降になる見込みである。
歯周病と血液・唾液中の酸化ストレス度・抗酸化力との関係

非喫煙の慢性歯周炎患者(歯周炎群)22人と年齢・性別をマッチングさせた歯肉健常者(対照群)22人を対象とした。血漿中の酸化ストレス度、酸化低分子リポプロテイン(LDL)およびC反応性タンパクを初診時と非外科的歯周治療を実施した1、2ヶ月後に測定した。歯周炎患者において、血液中の酸化ストレスと酸化LDLは健常者に比べて高かった。非外科的な歯周治療は、酸化LDL濃度を減少させ、その変化量は血液中の酸化ストレスの減少と強く関連した。全身の抗酸化力と歯周状態については,これまで疫学的に多くの研究が行われている。しかし,酸化ストレスと歯周状態についてはほとんど行われていない。今回, reactive oxygen metabolities(ROM)を用いてメインテナンス期の患者を対象に酸化ストレスの変化について横断研究を行った。岡山大学病院・予防歯科に来院している歯周病メインテナンス期の患者で,残存歯数が15本以上,全身的に健康で急発症状を起こしていない, 3ヶ月に一度(平均9.5年間)来院している81名(平均57.4歳)を対象とした。歯周検査と血漿中のROMおよびbiologic antioxidant potential (BAP)の測定を行った。ROMとBAPの平均は,それぞれ381 Carratelli unitsと2,389μmol/lであり,男女間で統計学的な有意差は無かった。さらに, ROMはアタッチメント・レベルと相関があった(r=0.281, P=0.011)が,プロービング・デプスとは相関がなかった(r=0.196, P=0.080)。年齢,性別,残存歯数を調整しての多変量解析の結果, ROMが400 Carratelliunits以上の患者は,アタッチメント・レベルが有意に高かった。しかしながら, BAPにおいては歯周病のどの指標とも相関が認められなかった結論として,歯周病メインテナンス期患者において,酸化ストレスとアタッチメント・レベルとの間に明確な相関があった。全身の酸化ストレスの増加は,歯周病の進行に影響を及ぼすかもしれない。歯周炎による歯周組織の損傷が,過度な活性酸素種の産生を促すことがわかっている。この状態下においては血液中の酸化-抗酸化のバランスが崩れ,低分子リポプロテイン(LDL)の酸化が促進されることが予想される。今回の研究の目的は,慢性歯周炎患者に対して非外科的歯周炎治療を行い,血液中の酸化ストレスと酸化LDLの変化を追跡することである。血漿中の酸化ストレス度,酸化LDLおよびC反応性タンパク(CRP)を初診時と非外科的歯周治療を実施した1,2ヶ月後に測定した。初診時において,歯周炎群の酸化ストレス度(P<0.0001),酸化LDL(P<0.001)およびCRP(P=0.01)は,対照群と比べてそれぞれ統計学的に有意に高かった。歯周炎群の酸化ストレス度は,酸化LDL(r=0.671,P<0.0001)とプロービング時出血(r=0.576,P=0.005)にそれぞれ有意な正の相関関係を示した。歯周治療により,歯周炎患者の臨床指標はすべて有意(P<0.01)に改善し,酸化ストレス度と酸化LDL濃度もそれぞれ有意に減少した(P<0.001)。治療開始2ヵ月後の評価においては,酸化LDLの改善量と酸化ストレス度の改善の程度との間に強い相関があった(r=0.593,P=0.004)。歯周炎患者において,血液中の酸化ストレスと酸化LDLは健常者に比べて高かった。非外科的な歯周治療は,酸化LDL濃度を減少させ,その変化量は血液中の酸化ストレスの減少と強く関連した。