hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
古代出雲大社本殿の復元に関する研究

(5)一組の束ね柱のなかで、1本ずつの柱の位置は、南宇豆柱は「金輪造営図」とおなじであるが、南東側柱と心御柱は「金輪造営図」と異なる。(2)「金輪造営図」の記載内容に関する建築学的再検討(1)従来、6本の直線材は屋根を構成する梁・桁と考えられていたが、切妻屋根をかけることが難しく、床面を構成する土居桁と考えたほうが良い。(2)中央棟方向の材に記されている書き入れは「玖丈」と読み、九丈の意味である。(3)左右の棟方向の材は長さが八丈であり、(2)の材とは長さが異なり、性格の違う材と考えるべきである。(4)中央棟方向の材((2)の材)は棟桁であり、他の5本の直線材は土居桁と考えられる。2000年4月以降に出雲大社境内遺跡から発掘された巨大木柱は、古代出雲大社本殿の遺構であり、「金輪御造営図」はそれに密接に関連する指図であるとの前提のもとに本殿復元の作業をすすめてきた。しかし、2002年度に実施された年輪年代測定、C14年代測定などの科学的分析により、遺構の年代が特定され、巨大木柱は宝治2(1248)年に遷宮された本殿のものであると断定されるにいたった。これによりそれまでの復元作業は全面的に見直すことになった。古代本殿とすれば、(1)発掘の成果(3本の組柱、柱径、地表面での平面規模など)、(2)「金輪御造営図」から読み取るデータ、などが復元にあたっての最重要な資料であった。宝治度本殿とするとさらに(3)「出雲杵築社遷宮神宝注記」(『鎌倉遺文』7112、建長元年(1249))などの宝治度本殿に関する造営文書の吟味が必要になってくる。すでに福山敏男博士によって(3)「出雲杵築社遷宮神宝注記」に記される壁代・御帳などの殿内調度の分析により、方28尺(8.48m)(柱径2尺5寸と仮定)の小型の本殿が復元されている。これまでは、この小型の本殿と今回の発掘遺構の本殿は無関係のものと考えられていた。しかし、両者は同一時期のものということになり、(1)発掘の成果によれば、地表での本殿の規模は梁行13.4m、桁行11.6mであり、規模に大きな相違が見られる。また、従来の研究によれば、(2)「金輪御造営図」は寸法の比例関係が正確に描かれている指図とされ、方40尺(12.12m)の本殿が推定されている。つまり、無視することのできない(1)(2)(3)の重要資料が相互に矛盾することが明らかになった。今後は(1)(2)(3)の資料の矛盾を最小にするような解を求める必要があり、柱のころびなどを考慮することになろう。出雲大社境内遺跡から発掘された巨大柱根は、炭素14ウイッグルマッチ法、年輪年代測定法によって、宝治2年(1248)造営のものと断定された。宝治2年の造営であれば、「出雲杵築社遷宮神宝注記」(『鎌倉遺文』7112、建長元年(1249))などの宝治度本殿に関する造営文書が重要な史料となる。また、「金輪御造営指図」の史料的価値について、確度の低い史料として退けるむきもあるが、今回の発掘まで3本の束ね柱の存在を示す唯一の史料であり、無視することはできないと判断した。復元にあたっては(1)発掘の成果、(2)「出雲杵築社遷宮神宝注記」などの宝治度本殿に関する造営文書、(3)「金輪御造営指図」、から得られるデータを生かす復元案の作成を心がけた。おもに(1)からは地表面での平面規模、(2)からは床面での平面規模、(3)からは屋根および軸部の構造が、判明する。しかし、復元図を描きスタディ模型を作成したが、すべての条件を満たす解は見出せなかった。結局、(3)「金輪御造営指図」に記される実長の書き入れを生かすと、常識はずれの長大なキャンチレバーとなることから、これを切捨てた。最終的に到達した復元案は以下のとおり。(1)基本的には大社造に近似する形態で、切妻造、妻入、桁行2間、梁行2間、四方に高欄つきの縁をまわし、正面に長さ108mの木階がつく。柱は掘立柱で、宇豆柱、心御柱は棟までのびる棟持柱となり、他の6本は床下の土居桁でとまる。(2)平面形式は地表では、梁行13.4m、桁行11.6m、宇豆柱は妻柱筋から外側に1.5m突出する。宇豆柱、心御柱は垂直に立ち、他の6本の柱は内転びに立つ。床面では、梁行9.1m、桁行8.48m。妻面の中央にも柱が立つが、棟木まではのびず梁でとまる。(3)地表から千木の先端までの高さが48m。
Ca-ATPaseの電子線・X線結晶解析

本研究では、筋小胞体カルシウムATPaseの結晶構造解析により、膜蛋白質の結晶中の脂質二重膜の可視化を主な目標とした。これは、カルシウムATPaseの結晶化にあたって脂質を添加しているために脂質二重膜が形成されていることを利用するものである。脂質二重膜は低分解能領域にしか寄与しないので、普通の結晶解析では棄てている。また、重原子置換体による位相情報は、低分解能領域では信頼性が無い。このために、コントラスト変調法が試みられて来た。また.MAD法(多波調異常分散法)の適用も試みられるべきである。この目的のために、現在最も安定して作成できるカルシウムATPaseの結晶である、Mg/F複合体結晶を用い、庶糖と金グルコースによる密度変調を試みた。この結果,庶糖の方が可変できる範囲は広いものの,格子定数の変化も著しいことがわかった。金グルコースの場合,最大濃度は15%程度であったが,金による異常分散効果を利用できるため,コントラスト変調を用いる必要はない。また、格子定数の変化も無視できる程度であることがわかった。そこで,最大濃度の金グルコースを用いて,SPring-8でMADデータの収集を行った。その結果は現在解析中であるが、統計的には十分な信号が得られた。MADデータから位相を決定することは、重原子位置が離散的でないため無理であるが、蛋白質部分からの位相を改良することは十分可能であろうと考えられる。この部分の方法論はまだ確立していないので、今後の課題としたい。本研究の目標は、まず第1に、進行中であった筋小胞体カルシウムATPaseの3A程度の分解能での構造解析を完成させることであった。これは順調に進行し、重原子置換体を結局8個(白金誘導体4種5個、ランタノイド誘導体2種3個)を用いてかなり良い実験的位相を得ることが出来た。非結晶学的対称性はないので、多くの誘導体が必要であった。また、電子顕微鏡像からの位相が一面だけではあったが利用することが出来、誘導体の選別と溶媒平滑化の効果の評価に非常に有効であった。それを出発点としてモデルを組み、2.6A分解能まで精密化することが出来た。これによって膜内の高親和性結合部位に結合した2つのカルシウムイオンを可視化することが出来た。この結果、2つのカルシウムイオンは膜内のほぼ同じ高さにあり、これ迄考えられてきた直列型モデルは誤りであり、並列型モデルが正しいことが判明した。また、配位しているアミノ酸残基は部位特異的変異体の解析から予想されていたものと非常に良く一致するものの、主鎖の酸素原子も配位に使われていることが判明した。これはイオンチャネルとの比較からも興味深い。このような配位を実現するために結合部位を形成する4本の膜貫通ヘリックスのうち2本はらせんがほどけていることも判明した。さらに、カルシウムの通路を予想することも出来た。以上の結果は、能動輸送機構の解明に決定的な前進をもたらすものであり、現在Natureに投稿中である。本研究の目的は、すでに得られていた超薄三次元結晶を用いて筋小胞体カルシウムATPaseの三次元構造を高分解能で解くことであった。結晶はごく薄い(10μm)ものであったことと、膜蛋白質の結晶であるから重原子置換が成功しないことも十分考えられたため、電子顕微鏡で実像を得ることで初期位相を求めることも考えた。実際、傾斜角30°までの電子顕微鏡像の撮影と電子線回折データの予備的収集を行った。その結果、結晶化条件は若干ことなるものの、格子定数は実験誤差範囲でX線結晶解析に用いたものと同一であり、実像の収集に特段の困難はないことも判った。しかし、結局のところ、結晶の厚さは、非常にうまくいった場合には30μm程度までになり、重原子置換体の作製にも成功したため、最終的には電子顕微鏡像からの位相を用いる必要はなかった。しかし、(h,k,O)面一面だけの6Å分解能の位相ではあったが、最初から正しい位相を有していることは非常なメリットであった。重原子置換体の検索においても、差パターソン法を用いる必要はないため収集すべきデータを限定でき、時間の大幅な短縮が可能であった。また、差パターソン法では原理的に見つからない置換体も得られた。溶媒平滑化においては、効果の判定とパラメーターの最適化に大いに役立った。結果として、カルシウムを結合した筋小胞体カルシウムATPase状態の構造を2.6Å分解能で決定でき、Nature誌上に発表した。P型ATPaseとしては初めての原子分解能での構造であり、非常に大きなインパクトを与えることが出来た。最初の目標であったCa^<2+>-ATPaseの高分解能での構造決定はカルシウム結合時の構造に関して、2.6Å分解能で決定できた。これを踏まえ、本年度は(i)分解能の向上をはかることと(ii)脂質二重膜との関連を明らかにすることを目標とし、特に(ii)に重点を置いた。(i)に関しては、試料を室温にさらすことなく急速凍結できる装置を試用したところカルシウム非存在下の結晶においては非常に有効であり、作業能率も著しく向上することがわかった。また、(ii)の脂質二重膜の可視化の為には変化脂質や溶媒のコントラスト変調法を検討した。この2つの方法では得られる情報が異なるため、両方とも実行することを計画している。

しかるにSpring-8でのデータ収集に関して、測定系が確立していないため、溶媒のコントラスト変調のみを実行した。コントラストを変えるためには、溶媒の密度を変える必要があるが、重原子による異常散乱効果も利用できるよう反応性の低い金チオグルコースを利用することをまず試みた。種々の濃度を試した結果、15%程度までしか上げられないことが判明した。一方、試料の安定化の為に用いているグリセロールの濃度を上げることも検討したが、結晶が壊れてしまうことが判明した。そこで、sucroseを用いたところ、30%まで結晶は破壊しないが、反射能は落ちることもわかった。さらに、結晶化の際に加えているPEGの濃度との関連も調べている。本研究では、筋小胞体カルシウムATPaseの結晶構造解析により、膜蛋白質の結晶中の脂質二重膜の可視化を主な目標とした。これは、カルシウムATPaseの結晶化にあたって脂質を添加しているために脂質二重膜が形成されていることを利用するものである。脂質二重膜は低分解能領域にしか寄与しないので、普通の結晶解析では棄てている。また、重原子置換体による位相情報は、低分解能領域では信頼性が無い。このために、コントラスト変調法が試みられて来た。また.MAD法(多波調異常分散法)の適用も試みられるべきである。この目的のために、現在最も安定して作成できるカルシウムATPaseの結晶である、Mg/F複合体結晶を用い、庶糖と金グルコースによる密度変調を試みた。この結果,庶糖の方が可変できる範囲は広いものの,格子定数の変化も著しいことがわかった。金グルコースの場合,最大濃度は15%程度であったが,金による異常分散効果を利用できるため,コントラスト変調を用いる必要はない。また、格子定数の変化も無視できる程度であることがわかった。そこで,最大濃度の金グルコースを用いて,SPring-8でMADデータの収集を行った。その結果は現在解析中であるが、統計的には十分な信号が得られた。MADデータから位相を決定することは、重原子位置が離散的でないため無理であるが、蛋白質部分からの位相を改良することは十分可能であろうと考えられる。この部分の方法論はまだ確立していないので、今後の課題としたい。
霊長類海馬体におけるシナプス可塑性

本研究では,サルの海馬体で誘発電位を記録する実験系を確立し,反復刺激後の長期増強(LTP)や長期抑圧(LTD)の誘導を試みた.具体的には,まず刺激および記録の各電極の刺入座標を決定するため,麻酔下でサルの脳内に電極位置マーカーを刺入した状態でMRI撮像を行った.電極埋込み時には,各電極を目的とする脳領域(刺激電極は貫通路,記録電極は歯状回)の近傍まで刺入後,電気刺激を加えながら電極位置を微調整し,最大の誘発反応が得られる部位で両電極を固定した.誘発電位記録の初日には,サルが覚醒している状態で刺激強度を系統的に変化させながら誘発電位を記録し,集合興奮性シナプス後電位が最大反応の80%となる電流強度を求めた(以後の実験では一貫してこの刺激強度を用いた).LTP誘導性の評価実験では,まずベースラインとなる誘発電位記録を3日間行い,4日目には,5分間のベースライン記録後,高頻度刺激(50,100または400Hzで10または20パルスを10秒間隔で10回または20回)を与え,その後60100分間,誘発電位記録を継続した.LTD誘導性の評価実験は,LTP誘導性評価の場合とほぼ同様であるが,低頻度刺激として,1,2または5Hzで900または1800パルスを与えた.その結果,1,LTP誘導性の評価実験では,400Hzの高頻度刺激により60分の時点で集合興奮性シナプス後電位スロープが約20%増強する(有意なLTPが誘導された)が,50Hzおよび100Hzの高頻度刺激では有意な増強は見られない;2,LTD誘導性の評価実験では,短時間持続する集合スパイク電位の抑制は観察されるが,長期持続する抑圧はいずれの刺激条件でも起こらないなどの知見が得られた.以上の結果より,霊長類の海馬体は,げっ歯類よりもLTPやLTDが誘導されにくいことが示唆された.本研究では,サルの海馬体で誘発電位を記録する実験系を確立し,反復刺激後の長期増強(LTP)や長期抑圧(LTD)の誘導を試みた.具体的には,まず刺激および記録の各電極の刺入座標を決定するため,麻酔下でサルの脳内に電極位置マーカーを刺入した状態でMRI撮像を行った.電極埋込み時には,各電極を目的とする脳領域(刺激電極は貫通路,記録電極は歯状回)の近傍まで刺入後,電気刺激を加えながら電極位置を微調整し,最大の誘発反応が得られる部位で両電極を固定した.誘発電位記録の初日には,サルが覚醒している状態で刺激強度を系統的に変化させながら誘発電位を記録し,集合興奮性シナプス後電位が最大反応の80%となる電流強度を求めた(以後の実験では一貫してこの刺激強度を用いた).LTP誘導性の評価実験では,まずベースラインとなる誘発電位記録を3日間行い,4日目には,5分間のベースライン記録後,高頻度刺激(50,100または400Hzで10または20パルスを10秒間隔で10回または20回)を与え,その後60100分間,誘発電位記録を継続した.LTD誘導性の評価実験は,LTP誘導性評価の場合とほぼ同様であるが,低頻度刺激として,1,2または5Hzで900または1800パルスを与えた.その結果,1,LTP誘導性の評価実験では,400Hzの高頻度刺激により60分の時点で集合興奮性シナプス後電位スロープが約20%増強する(有意なLTPが誘導された)が,50Hzおよび100Hzの高頻度刺激では有意な増強は見られない;2,LTD誘導性の評価実験では,短時間持続する集合スパイク電位の抑制は観察されるが,長期持続する抑圧はいずれの刺激条件でも起こらないなどの知見が得られた.以上の結果より,霊長類の海馬体は,げっ歯類よりもLTPやLTDが誘導されにくいことが示唆された.
破壊力学的手法を用いたコンクリ-トの破壊性状に関する研究

コンクリ-トの破壊力学パラメタである破壊エネルギ-(単位面積のひびわれ形成に必要なエネルギ-)と引張軟化曲線(ひびわれ領域における伝達引張応力とひびわれ開口幅との関係)の計測方法について検討するとともにと、これらのパラメタを用いてコンクリ-トの破壊現象のシミュレ-ションを行うための手法や、コンクリ-トの性能評価の方法について検討し、次の結果を得た。1.円筒形スリットを加工したコンクリ-ト供試体に圧縮力を作用させて引張試験を行い、引張軟化曲線を計測するとともに、AE破壊源探査手法によりひびわれ進展の様子を検出した。2.曲げ試験から引張軟化曲線を求めるためのJ積分の概念基づいた試験法(J積分法)を改良し、新J積分法として提案するとともに、鋼繊維補強コンクリ-トの引張軟化曲線をこの方法で求めた。J積分法や新J積分法によって安定した結果を求めるための試験条件について数値解析により検討した。3.引張軟化曲線を組み込んだFEM解析により、アルカリ骨材反応により生じるコンクリ-トのひびわれのシミュレ-ションを行った。4.レジンコンクリ-ト、計量コンクリ-ト、弱材令コンクリ-ト、アルカリ骨材反応によるひびわれが生じたコンクリ-ト、等を含む各種コンクリ-トの破壊エネルギ-と引張軟化曲線を実験より求め、これらの破壊力学パラメタがコンクリ-トの性能の評価に有効なことを示した。5.コンクリ-トの局部破壊試験法の一種であるブレイクオフ(break-off)試験法から破壊エネルギ-を求めることが可能なことを示した。コンクリートの破壊力学パラメタである破壊エネルギーと引張軟化曲線の計測方法について検討するとともに、これらのパラメタを用いてコンクリートの破壊現象のシミュレーションを用う方法やコンクリートの性能を評価する方法について検討し、次のような結果を得た。1.円筒形スリットを加工した供試体に圧縮力を作用させてコンクリートの引張試験を行い引張軟化曲線を直接計測するとともに、アコースティックエミッションによる破壊源探査を行いひびわれの進展の様子を明らかにした。2.コンクリートの引張軟化曲線を曲げ試験から求めるLi等の積分法を改良し新J積分法として提案するとともに、シミュレーションと実験により新J積分法が安定した方法であることを確認した。3.新J積分法により求めた鋼繊維補強コンクリートの引張軟化曲線が、直接引張試験から求めた結果と良く一致することを示した。さらに、引張軟化曲線を用いて曲げ供試体の荷重変位曲線のシミュレーションを用い、曲げ強度の寸法依存性を定量的に明らかにした。4.ポリマーセメントコンクリートや鋼繊維補強コンクリートを含む各種コンクリートの性能を評価するこめの指標として、破壊エネルギーや引張軟化曲線などの破壊力学パラメタが有効なことを明らかにした。5.アルカリ骨材反応によりコンクリート中の骨材が膨張した場合に生じるひびわれパターについて、破壊力学パラメタを組込んだシミュレーションをもとに検討した。6.RILEMから提案されている切欠きはりの3点曲げ試験によってコンクリートの破壊エネルギーをし精度良く求めうることを、実験とシミュレーションによって確認するとともに、この試験法に工夫を加えることにより、鋼繊維補強コンクリートへの適用可能なことを示した。コンクリ-トの破壊力力学パラメタである破壊エネルギ-(単位面積のひびわれ形成に必要なエネルギ-)と引張軟化曲線(ひびわれ領域における伝達引張応力とひびわれ開口幅との関係)の計測方法について検討するとともに、これらのパラメタを用いてコンクリ-トの破壊現象のシミュレ-ションを行うための手法や、コンクリ-ト性能評価の方法について検討し、次の結果を得た。1.円筒形スリットを加工したコンクリ-ト供試体に圧縮力を作用させて引張試験を行い、引張軟化曲線を計測するとともに、AE破壊減探査手法によりひびわれ進展の様子を検出した。

2.曲げ試験から引張軟化曲線を求めるためのJ積分の概念基づいた試験法(J積分法)を改良し、新J積分法として提案するとともに、鋼繊維補強コンクリ-トの引張軟化曲線をこの方法で求めた。J積分法や新J積分法によって安定した結果を求めるための試験条件について数値解析により検討した。3.引張軟化曲線を組み込んだFEM解析により、アルカリ骨材反応により生じるコンクリ-トのひびわれのシミュレ-ションを行った。4.レジンコンクリ-ト、軽量コンクリ-ト、弱材令コンクリ-ト、アルカリ骨材反応によるひびわれが生じたコンクリ-ト、等を含む各種コンクリ-トの破壊エネルギ-と引張軟化曲線を実験より求め、これらの破壊力学パラメタが、コンクリ-トの性能の評価に有効なことを示した。5.コンクリ-トの局部破壊試験法の一種であるブレイクオフ(break-off)試験法から破壊エネルギ-を求めることが可能なことを示した。
学習可能性の拡大に関する至近要因と究極要因:鳥類の歌システムをモデルとした研究

今年度は、引き続きCross-fostering実験から行動を形作る究極要因(環境)と至近要因(遺伝)の相互作用が学習に反映される仕組みを理解することを、自由交配下の繁殖成功率をみることで家禽化によって学習可能性が拡大する過程をとらえることを目的とする。ジュウシマツ(里親)にコシジロキンパラの幼鳥(里子)を育てさせた。この実験でみられた特殊なケースi)遷移規則が不安定であったコシジロキンパラ、ii)歌い出しに困難のあるコシジロキンパラについて、遺伝的基盤を共有する集団に合流させ歌の変化を見た。その結果、i)の場合、合流後1週間で遷移規則が単純化することがわかったが、ii)は歌い出しの困難が改善されることはなかった。i)は、ジュウシマツ様の歌であっても鋳型として学習できること、発声が追いつかずコピーしきれなかった遷移によって歌学習が収束しない要因であること示唆する。一方ii)の場合、発声が困難であっても鋳型の通りうたえることが学習の障害にならないことを示している(第23回日本動物行動学会にて発表)。2.自由交配実験ジュウシマツの雄11羽、雌10羽を禽舎で繁殖させた。三度に渡る繁殖のすえ、39羽のヒナが生まれた。ヒナから採血をし、DNAを抽出、親子判定を行った。その結果、雄の繁殖成功にばらつきが見られた。最も繁殖成功が高い雄は1羽(ヒナ8羽)、そのつぎが4羽(ヒナ5羽)、2羽(ヒナ3羽)、2羽(ヒナ1羽)、1羽もヒナを残せなかった雄が2羽であった。しかし、繁殖成功率の高い雄の歌は他個体よりも複雑な歌をうたうわけではなかった。また、抱卵中のつがいは常に同じであったものの、その巣で生まれたヒナの中には抱卵ペア以外を親に持つヒナもおり、種内託卵もみられた。本研究では、学習により獲得される歌が異なる野生種と家禽種を実験に用いることで、行動を形作る究極要因(環境)と至近要因(遺伝)、さらに両者の相互作用が学習に反映される仕組みの理解を目的とする。里子の歌を録音し、里親との歌要素の共有率、遷移パターンのマトリックス相関から学習可能性を検討した。4家族でデータを取ることができた。その結果、歌要素の共有率は里親-里子間でもジュウシマツの親子間と同程度であることがわかった。遷移パターンのマトリックスを比較すると、里親-里子間で相関がみられた。しかし、遷移規則に相関があったものの、ある個体は成鳥になっても遷移規則が完全に固定していないことがわかった。また、他の個体も歌い出すまでの時間がジュウシマツよりも長いことがわかった。さらに、Cross-fostering実験で遷移規則が不安定であったコシジロキンパラを遺伝的基盤を共有する集団に合流させたところ、合流後1週間で遷移規則が単純化することがわかった。これらの結果はジュウシマツとコシジロキンパラ間こは生得的な学習可能性の幅に差があることを示唆している。2.歌制御神経核における遺伝子発現の比較Cross-fostering実験の結果をふまえ、ジュウシマツ5羽とコシジロキンパラ4羽の歌の制御に関わる神経核の遺伝子発現を比較した。その結果、ジュウシマツとコシジロキンパラでは歌制御神経核のAreaXにおいて遺伝子発現のパターンが異なることがわかった。(米国Duke大学のE.Jarvisとの共同研究)3.自由交配実験ジュウシマツの雌雄10羽ずつを禽舎で繁殖させた。歌のお手本が複数ある場合、そこで生まれたヒナは13羽のオスの歌から一部を取り出し、自身で複雑な歌を構成することがわかった。

しかし、繁殖成功率の高い雄の歌は他個体よりも複雑な歌をうたうわけではなかった。また、抱卵中のつがいは常に同じであったものの、その巣で生まれたヒナの中には抱卵ペア以外を親に持つヒナもおり、種内託卵もみられた。
アルキル化剤治療後残存腫瘍の解析による治療後変化及び再発メカニズムの解明

申請者らは、いままで神経膠腫の分子生物学的分類と個別化治療に関連して多数の研究報告を行ってきた。特に、神経膠腫に対する術前化学療法戦略は、世界に先駆けて提唱、実践してきており、その戦略による腫瘍縮小後の摘出件数は世界有数である。本研究では、アルキル化剤治療後残存腫瘍の特性を解明することによる、神経膠腫の再発メカニズム・治療標的の解明を目的とする。我々ならではの化学療法による腫瘍縮小後の切除標本を用いて、1化学療法前後での組織学的変化、グリオーマ幹細胞への治療効果等を観察、また2化学療法による腫瘍ゲノムへの影響(変異誘発の有無等)と化学療法抵抗性クローンの特性を解明する。
知的教育システムにおけるモチベーションルール獲得手法の構築

現在提案されている多くの知的教育システム(ITS:Intelligent Tutoring System)は,生徒に正確な教材知識を教える機能のみに主眼がおかれており,生徒の心理状態を考慮しているか否かといったような実際の教師が行っているような教授行動とはまだ大きな隔たりがある.つまり,教師は生徒の心理状態や生徒固有の性格を考慮して,各人に適した方法で生徒の学習意欲を高めている.この学習意欲が生徒に起こらない限り,一方的に教示しようとしても学習効果が期待できないことは明白である.そこで本研究では,生徒の性格や心理状態を把握し,それに基づいた動機づけや知識教授を行うことを目的とした新しい知的教育システムの枠組みを提案した.具体的には,【1】学習者の心理状態を表現するヒューマンモデルの構築,【2】ヒューマンモデルの状態を基に動機づけの指針を推論する推論機構と推論規則(モチベーションルール)の設計,【3】モチベーションルールの獲得手法の提案,【4】試作システムの構築,を行った.【1】実際のCAIシステムから動機づけ機能に関する調査を行い,どのような方法で動機づけを行なっていけばよいかについて考察した.更に教育心理学の知見を基にヒューマンモデルを設計した.【2】ヒューマンモデルの状態を基に動機づけの指針を推論する推論機構と推論規則(モチベーションルール)をFuzzy決定木,及びFuzzy If Thenルールを用いて設計した.【3】モチベーションルールの自動獲得手法として,ID3とGAを融合したFREGA(fuzzy decision tree generator based on genetic algorithm))設計した.本手法は,数値データをもつ決定値とそれを特徴付ける質的データ及び量的データが混在した属性群からなる事例集合に対して決定木を自動的に生成し,ファジィルールを生成するアルゴリズムであり,本モチベーションルールの獲得に有効である.【4】Power Mac(Apple製)上にヒューマンモデル,及びFREGAを組み込んだ知的教育システムを構築し,システムの動機づけを行なう振舞い,獲得されたモチベーションルール等について考察した.現在提案されている多くの知的教育システム(ITS:Intelligent Tutoring System)は,生徒に正確な教材知識を教える機能のみに主眼がおかれており,生徒の心理状態を考慮しているか否かといったような実際の教師が行っているような教授行動とはまだ大きな隔たりがある.つまり,教師は生徒の心理状態や生徒固有の性格を考慮して,各人に適した方法で生徒の学習意欲を高めている.この学習意欲が生徒に起こらない限り,一方的に教示しようとしても学習効果が期待できないことは明白である.そこで本研究では,生徒の性格や心理状態を把握し,それに基づいた動機づけや知識教授を行うことを目的とした新しい知的教育システムの枠組みを提案した.具体的には,【1】学習者の心理状態を表現するヒューマンモデルの構築,【2】ヒューマンモデルの状態を基に動機づけの指針を推論する推論機構と推論規則(モチベーションルール)の設計,【3】モチベーションルールの獲得手法の提案,【4】試作システムの構築,を行った.【1】実際のCAIシステムから動機づけ機能に関する調査を行い,どのような方法で動機づけを行なっていけばよいかについて考察した.更に教育心理学の知見を基にヒューマンモデルを設計した.【2】ヒューマンモデルの状態を基に動機づけの指針を推論する推論機構と推論規則(モチベーションルール)をFuzzy決定木,及びFuzzy If Thenルールを用いて設計した.【3】モチベーションルールの自動獲得手法として,ID3とGAを融合したFREGA(fuzzy decision tree generator based on genetic algorithm))設計した.本手法は,数値データをもつ決定値とそれを特徴付ける質的データ及び量的データが混在した属性群からなる事例集合に対して決定木を自動的に生成し,ファジィルールを生成するアルゴリズムであり,本モチベーションルールの獲得に有効である.【4】Power Mac(Apple製)上にヒューマンモデル,及びFREGAを組み込んだ知的教育システムを構築し,システムの動機づけを行なう振舞い,獲得されたモチベーションルール等について考察した.
アラキドン酸代謝産物(20-HETE)は肺血管において酸素センサーとして働くか?

昨年度はHypoxiaにおいて肺動脈血管が収縮し、Hyperoxiaにおいて肺動脈が拡張することを確認する実験系を等尺性張力測定装置を用いて確立するため、等尺性張力測定装置における低酸素実験装置として申請者らがこれまで用いた方法でチャンバー内の細胞潅流液の酸素濃度を変化させ測定した。具体的にはリザーバー内の還流液を純窒素でバブリングしてチャンバー内の細胞潅流液を持続的に還流することで潅流液のpHなどの変化を伴うことなく2%以下の酸素濃度に設定可能である。高濃度酸素条件はリザーバー内の還流液を純酸素でバブリングする。測定条件はコントロール(21%酸素)低酸素(<2%)高酸素(50%)としてその変化をとらえる。ところが、昨年度の実験系ではチャンバーサイズが大きく酸素濃度がこの条件で安定しないことがわかり、閉鎖系での実験系を策定する必要性が出てきた。今年度は閉鎖空間で等尺性張力測定を行うために実験装置の改良、および当初用いたチャンバーのサイズを小さくすることで閉鎖系の実験を行える装置を新たに導入してこの根本的な問題点を解決できた。次の段階でのブタの摘出肺動脈でHypoxiaにおいて肺動脈血管が収縮し、Hyperoxiaにおいて肺動脈が拡張することを確認する実験をおこなった。肺動脈の第2-3分枝を用いて実験を行ったが、High K、フェニレフリン、ヒスタミン、セロトニンに対する収縮反応はみられるもののHypoxiaに対する収縮反応は見られなかった。これは肺動脈の第2-3分枝を用いたためかもしれず、今後はさらに抹消の血管を用いるべきと考えられた。今年度の計画としてHypoxiaにおいて肺動脈血管が収縮し、Hyperoxiaにおいて肺動脈が拡張することを確認する実験系を等尺性張力測定装置を用いて確立することである。等尺性張力測定装置における低酸素実験装置として申請者らがこれまで用いた方法でチャンバー内の細胞潅流液の酸素濃度を変化させ測定した。ところが、今回の実験系ではチャンバーサイズが大きく酸素濃度がこの条件で安定しないことがわかり、閉鎖系での実験系を策定する必要性が出てきた。そのため閉鎖空間で等尺性張力測定装を行うために実験装置の改良、および当初用いたチャンバーのサイズを小さくすることで閉鎖系の実験を行える装置を新たに導入してこの根本的な問題点を解決しようとしている段階である。この実験系が当初予定した仮説が証明できるものと考えられる。
九州島における石材産地と石刃技法の成立に関する研究

本研究は、後期旧石器時代人類の資源獲得と技術形成という視点から、九州島北部の石材産地周辺における石刃技法の成立と展開を明らかにすることを目的として実施した。主要な研究成果として、西北九州におけるAT降灰前後の石刃技法の技術類型化と時期的特徴を明確にしたこと、蛍光X線分析による石刃技法石器群の比較からAT降灰前後の石材消費の変化の実態を捉えたこと、剥片尖頭器と朝鮮半島南部のスムべチルゲの検討から技術や遺跡構造の相関性を明らかにしたこと、九州島における初期石刃技法の成立と展開の可能性を明確化したことが挙げられる。本研究の成果については、学会発表、論文、研究報告書によって公開した。本年度は、石刃技法研究史の整理を行うと共に、九州地方北部の黒曜石原産地である、佐賀県伊万里市腰岳、長崎県松浦市牟田、佐世保市針尾淀姫の状況を整理し、各石材産地に関る石刃技法関連遺跡の抽出とデータ整理を進めた。このうち、腰岳周辺に位置する明治大学所蔵の平沢良遺跡資料の調査研究を行った。平沢良遺跡石器群は既に報告されているが、数点の製品(ナイフ形石器・スクレイパー)に対して100点を超える石核という器種構成が偏る問題がある。今回、石器群の観察とデータを作成し、調査時の記録を検討した。結果、石刃石核については、打面設定や調整、剥離角等に違いがみられ、技術形態は多様であり、層位や分布状況から石刃技法が複数時期に分かれる可能性が高いことを確認した。さらに大型石刃素材のナイフ形石器については、根引池遺跡、福岡市有田遺跡においても同型式がみられ、時期的にも限定されると考えられた。また、平沢良遺跡のサヌカイト製剥片尖頭器についても有田遺跡と同型式で、九州島における出現期の技術型式を比定することができた。さらに比較研究として、船塚遺跡石器群における黒曜石製石器群の石材組成を検討した。サヌカイト石材を主体とする国府系石器群の中で、黒曜石製石刃素材ナイフ形石器が製品単位で一定量搬入されており、石材と製品の移動に関る問題を確認・整理することができた。以上のような本年度の調査成果については、平沢良遺跡の石器群の実測・データ作成による調査研究成果の一部を、論文「平沢良遺跡の石刃技術をめぐる問題」(『九州旧石器』17号2013年11月刊行)に論文として発表した。また、船塚遺跡調査資料の成果については、第39回九州旧石器文化研究会(11月30日・12月1日に宮崎県立総合博物館で開催)において研究発表を行い、石刃技法とナイフ形石器、剥片尖頭器に関る問題を提示した。【黒曜石原産地における石器群の研究】佐賀県腰岳、長崎県牟田地域を中心とする黒曜石原産地、佐賀県小城・多久地域のサヌカイト原産地周辺の踏査を行い、産出状況や石材形状、石器群の状態を調査した。原産地における石器群の堆積状況の問題については、明治大学調査の平沢良遺跡資料でも石器類に多量のキズがみられるなど、研究の初期段階から指摘されている。同じ腰岳に位置する伊万里市教育委員会調査の小木原遺跡資料でも、遺跡内で剥片剥離が行われたとみられる傷の少ない石器群と共に、地区によっては磨滅や多量のキズがみられる一群がある。このような石器群の状態差については、原産地における二次的移動や堆積状態等の判断基準となりうる可能性が高く、原産地遺跡における遺跡形成過程に関わる分析視点として重要になると考えられる。【石刃技法の技術的復元に関する研究】佐賀県唐津市磯道遺跡は、特徴的な円礫素材の黒曜石を使用した石刃技法から「磯道技法」が提唱されている。だが、石核調整や打面形成は多様で、石器群の出土地点や状況、ナイフ形石器の技術形態から複数時期の技術に分かれる可能性がある。また一方で、原産地から離れた島原半島の雲仙市百花台遺跡VI層ナイフ形石器群のように、AT降灰前後には腰岳産黒曜石と大型石刃技法の関係が深いと考えられてきた一群がある。だが、新たに周辺で調査された栗山遺跡では、半透明で乳白色の黒曜石(現状で産地不明)を使用した大型石刃法が認められる。この状況から、特定産地の黒曜石と石刃技法の関係が成立し難く、北松浦・平戸地域の石刃技法の多様性の問題を解明する上で重要な視点となる。以上のような本研究における成果と課題を整理するため、日本旧石器学会シンポジウムで研究発表を行った(「西北九州の黒曜石原産地と遺跡群形成」『日本旧石器学会シンポジウムー石材の獲得・消費と遺跡群の形成ー』2014年6月東京都小平市)。【剥片尖頭器の構造に関する研究】石刃技法を技術基盤に持つ剥片尖頭器の遺跡構造を検討した。有田遺跡や平沢良遺跡の剥片尖頭器は、サヌカイトや玄武岩を使用した搬入品でブロックの縁辺部より単体で出土している。両遺跡の剥片尖頭器は、非黒曜石石材を使用した基部のみの加工形態から出現期に位置づけられる。さらに、西輪久道遺跡下層や日ノ出松遺跡など時期的に新しい資料もブロックの縁辺部に位置して製作痕跡を留めない。道具としての用途や管理形態が他の石器類とは異なるためと考えられる。【黒曜石の蛍光X線分析】長崎県佐世保地域の黒曜石原産地を踏査した。

そして、長崎県埋蔵文化財センターの蛍光X線分析装置を使用して採集資料の分析を行った。さらに、層位的に安定した地域の一括性の高い黒曜石製石器群の分析値と比較を行うことで石材消費動向を時期的に捉えることができる可能性を確認した。【大韓民国南部の旧石器資料の調査研究】大韓民国南部地方の旧石器資料の調査を行った。光州地域の月坪遺跡の石刃石核は、分割素材で比較的厚みがあり打面部が広く、西北九州のAT上位の石核と同様の技術型式である。剥片尖頭器も小型で先端を斜めに調整するなど、日本のナイフ形石器と同様の技術形態である。さらに、西北九州産の石器石材が搬入されている。このように本地域は、石器技術や型式、長距離移動による石材の搬入など、九州地方の後半期石器群に通じる要素が多い。今後、本地域と西北九州の旧石器資料の比較検討が重要になると考えられる。本研究成果を一般に公開するため、企画展「西北九州の黒曜石と石刃技法」(会場:九州歴史資料館、会期:平成28年1月27日2月28日)を開催した。さらに研究協力者を招聘した検討会、「公開シンポジウム東アジアと列島西端の旧石器文化ー朝鮮半島・九州・南西諸島の対比からー」(平成28年2月20日・21日)を開催した。これまでの調査研究において、九州地方北部の黒曜石・サヌカイト原産地周辺の石刃技法関連遺跡のデータベース化に向けた作業を完了した。また、本年度より研究計画に取り入れた蛍光X線分析装置を使用した黒曜石原産地分析についても産地を特定する上で重要な情報を得た。そして、石刃技法関連遺跡や大韓民国南部の旧石器遺跡の資料調査によって、九州地方における石刃技法の起源に関する課題についても概ね整理することができた。以上のような調査研究を踏まえて、論文執筆によって成果の一部を公表し、研究の客観性や精度に対する自己検証を行った。さらに本研究の意義や目的、成果を広く一般へ公開するため、企画展「西北九州の黒曜石と石刃技法」や講演会を開催した。ただし、これまでの研究成果を総括するために研究協力者と共に開催した検討会「公開シンポジウム東アジアと列島西端の旧石器文化」では、石刃技法の起源や成立に関して新たな課題も見出された。本研究の方法論や方向性にとって大きな問題とはならないが、検討会で示された課題を踏まえながら、今後の調査研究を進め、研究報告書を刊行する必要がある。【本研究の成果】本研究は、後期旧石器時代人類の資源獲得と技術形成という視点から、九州島北部の石材産地周辺における石刃技法の成立と展開について検討した。黒曜石原産地周辺部における石刃技法を抽出して技術類型化すると共に、消費地における時期的整理を試みた。さらに長崎県埋蔵文化財センターが進める蛍光X線分析による西北九州の黒曜石原産地のデータを基に石器群の対比を行った。この検討から、特定石材の使用傾向が強いAT下位石器群に対して多様な石材使用を示すAT上位石器群の動態を示すことができた。特に各原産地から一定の距離のある雲仙北麓遺跡群では、石材ごとに素材や製品の数量的差異が層位的にも明瞭で時期的変化を読み取ることができる。ただし、それを特定集団の石材産地を取り込む領域行動のみで説明することは難しく、例えば集団同士の接触地域における複数集団が関与した石材入手や消費行為を示す可能性もある。一方、サヌカイト原産地の大型石刃技法を技術基盤とする剥片尖頭器は、消費地に製作痕跡を残さず、原産地で集中的素材生産がみられ、当時の狩猟を主体とする集団行動に密接に関わるものと考えられる。
誘導間葉系幹・前駆細胞の筋ジストロフィー治療への応用

モデル動物の系では骨髄由来間葉系幹細胞は骨格筋組織に移植すると筋再生を促進することが報告されており、再生医療への応用が期待されている。本年度我々は正常ヒトiPS細胞から間葉系細胞の誘導を試み、間葉系幹細胞のマーカーの発現をFACSにて確認した。一方、ヒトiPS細胞から骨格筋系譜の細胞も誘導した。誘導した細胞はミオシン重鎖(MF20染色)陽性の多核の筋管を形成したが、筋分化しない細胞も混在した。骨格筋前駆細胞はFACS(CD56、CD82等)にて濃縮することが可能であった。培養液にTGFbeta阻害剤を加えると筋分化(myogenin発現と筋管形成)が顕著に促進され、また免疫不全筋ジストロフィーモデルマウス(NSG-mdx4Cv)の骨格筋への細胞移植効率を上げた。さらにγセクレターゼ阻害剤(NOTCHシグナルの阻害)も筋分化を中程度促進した。すなわち、ヒト多能性幹細胞から誘導される骨格筋前駆細胞の筋分化は、TGF-betaシグナル及びNOTCHシグナルによって強く抑制されていることが示唆され、筋ジストロフィーのヒトiPS細胞由来筋前駆細胞を用いた移植治療には、TGF-beta阻害剤とNOTCHシグナル阻害剤の併用が有効であると考えられ、今後移植による検討を行う予定である。我々がヒトiPS細胞から誘導を試みている間葉系幹細胞にもTGF-betaシグナルを抑制し、筋分化を促進する活性があるかどうか、骨格筋前駆細胞との共培養、マウス骨格筋への共移植により検討していく予定である。ヒトiPS細胞から誘導した間葉系幹細胞が、生体から調整される間葉系幹細胞と同様の活性を持つことがまだ確認できていない。筋ジストロフィーにおいては繰り返す筋線維の壊死・再生により、筋衛星細胞・筋芽細胞の数と活性が著しく低下している。その点を考慮して、H29年度は、間葉系幹・前駆細胞を単独で筋ジスモデルマウスへ移植するのではなく、細胞の移植治療に期待されている多能性幹細胞から誘導した骨格筋前駆細胞との共移植を行い、その筋再生促進効果を中心に検討していく。具体的には以下の実験を中心に研究を進めていく予定である。1.引き続きヒトiPS細胞からの間葉系幹・前駆細胞の誘導とその評価(遺伝子発現、細胞表面マーカー発現、骨、脂肪、軟骨への分化能等)を行う。2.誘導した間葉系幹・前駆細胞が筋分化を阻害するTGF-betaシグナルに拮抗するfactorを出しているかを検討する。3.共培養やコンディショナルメディウムを用いて骨格筋前駆細胞の筋分化能に与える影響を検討する(in vitro)。4.マウス骨格筋への共移植を行い、その効果を評価する(in vivo)。
鎖肛における疾患関連遺伝子の解析

雌雄の新生仔鎖肛ブタの手術的処置を中心に鎖肛ブタの救命を行って来た。飼育、交配、出産を繰り返し鎖肛ブタ家系を確立し、これの継続を努めて来た。また死産および新生仔の犠牲死に際しては、白血球、脾臓、筋肉の保存を続けて来た。初年度には鎖肛の疾患関連遺伝子検索の目的でヒト鎖肛12例およびメス鎖肛ブタとの同胞を対象としてヒト用HLA-ABC,DR用プレートを用いて血清学的タイピングを行ったが、疾患発症に関与するHLAの連鎖は得られなかった。世界的にブタ遺伝子地図、ヒトとブタの比較遺伝子地図が充実し始めている。二年次には、このブタ染色体地図を更に詳細かつ正確にするために、PCR-SSCP法を用いて新たな遺伝子マーカーを作成して、そのマッピングを行った。実際に3世代明らかなブタ家系(BMC,Uppsala)について検査を行った。RT-PCR法によりcDNAライブラリーを作成した。このcDNAの塩基配列を決定して、ヒトの機能のわかったcDNAとの類似性を見付けだし、この内の3'untranslated regionを増幅されるような1B5および1C10-2の2つのプライマーを作成した。連鎖解析を行うと、プライマー1B5ではs0036というマーカーに近接しIod scoreは3.84であり、これはブタ2番染色体の端にマッピングされた。1C10は、s0072とs0116という染色体14番の端に存在するマーカーとIod scoreが各々4.39、9.26であり、この結果ブタ染色体14番の端にマッピングされた。これらのマーカーを用いて、鎖肛ブタ家系におけるPCR-SSCP法による多型性の解析とその疾患との連鎖について検討した。プライマー1C10を用いた検索では26検体まででは多型を見いだしていない。1B5では26検体に関して同一家系内に多型が認められ、100検体が現在検索中である。我々の鎖肛ブタ家系は世界的に他になく、蓄積された検体を用いる検査では、むだ無く有効に用いることを心掛けている。ヒト鎖肛12症例のHLA血清学的ダイビングを行ったところ抗原頻度では、カイ2乗検定で有意に鎖肛に多いものはなかったが、A24,Bw52,Bw60,DR1,2が高頻度に出現する傾向にあった。鎖肛ブタではA31,B44,DR1,2が陽性で、発症しなかった同胞ではA11,24,31,DR1,2が陽性であった。筑波大学での兄弟発症例ではA24,DR2がどちらにも存在した。患児以外に同胞はなく、父親からA24,CW3,BW62,DR2のハプロタイプを共通に受け継いでた。ブタでヘキスト社のヒト用HLA-ABC,DR用プレートを用いて血清学的タイピングを行ったが、何種類もの型の抗血清に反応したり、同じ型の抗血清に対しても反応性が異なるなど判定が難しかった。このためキット化されたDNAタイピングを施行中である。鎖肛ブタの維持に関しては鎖肛を発症したオス・メスの親ブタを飼育維持しつつ、親鎖肛ブタの交配によりほぼ100%鎖肛を発症させる家系が出現している。これに伴い新しい家系図を作成中である。

また犠牲死させたものや死産例では脾臓や、白血球を凍結保存中である。兄弟発症のヒト鎖肛では患児に共通なHLAハプロタイプが存在した。これまでの例の報告についてもそのほとんどに共通なハプロタイプ認めることによりヒトではMHC域の近傍に疾患遺伝子が存在することが強く推定された。1994年にブタのmicrosatellite linkage mapが発表され、ブタにおいても遺伝子レベルでの疾患遺伝子の解析が急速に進展している。MHC近傍のマーカーはTNFBなどのマイクロサテライト多型が報告されており、ブタマイクロサテライトプロープを用いて疾患の推定遺伝子座位を決定するのに有用なものとなった。これらにつて現在検討中である。雌雄の新生仔鎖肛ブタの手術的処置を中心として鎖肛ブタの救命を行っている。これらを飼育、交配、出産を繰り返し家系の維持、継続に努めている。また死産および新生仔を犠牲死させる場合には検体の保存を続けて来た。平成7年度はわれわれが参画しているヨーロッパのブタ遺伝子解析プロジェクトを足掛かりに方法論を見いだす段階に至ったものと考える。即ちブタのゲノム研究はヒト、マウスなどと比べると大変遅れており、数年前まではほんの僅かしか分かって居なかった。これらは畜産学的、育種学的な問題解決のためのプロジェクトであるが、また疾患の遺伝子同定などに有用なことから現在ではブタの形態的、機能的な遺伝子の同定も盛んに、ヒト、マウスなどとの比較を含めて盛んに行われている。特にType1マーカーといわれる遺伝子上の位置のみでなく、機能などを良く知られて居るマーカーでgenetic linkage mapを作成する必要がある。このマーカーとなるものはRFLP,SSCP法で検出出来、かつ多型性を保有して居る遺伝子部位であり、microsatellite法でもprotein polymorphismをもつものである。ヨーロッパグループよりPig Mapとして239のマーカーが報告され大きな進歩が示されたわけである。我々としては、本年1C10および1B5の多型性を新たに見いだし有力なマーカーとして加わるものである。SSCP法は特に銀染色を行うことよりRIを使わずに多型を検出出来る点大変簡便に行えている。鎖肛ブタ家系に関しては、更に多くのマーカーの整おうのを待って有効に大切な材料を検査する機会をうることを期待して、検体の収集、保存につとめかつ十分な準備を整えている。また遺伝学的に単一になり過ぎたYorkshire家系を梅山豚と交雑する作業を進めている。
トレッドミル走行は2型糖尿病罹患者の大腿骨骨密度・骨質低下の予防に寄与できるか

2型糖尿病罹患者の大腿骨骨密度・骨質低下を予防するためのトレッドミル走行の有効性ならびにその機序に関与する因子を解明するために2型糖尿病モデル動物(KK-Ayマウス)を用いて検証した。2型糖尿病においては、低強度・長時間の運動が高強度・短時間の運動よりも大腿骨骨密度に有益であることが明らかになり、それには血糖コントロールやインスリン感受性、内臓脂肪量などが関連することが示された。また、運動による骨吸収抑制作用の関与も示唆された。しかしながら、骨微細構造については大きな変化がみられなかったことから、骨質低下を予防する有効なプログラム確立のためにさらなる研究が必要であると考えられた。本年度の研究目的は、2型糖尿病モデル動物(KK-Ayマウス)を用いてトレッドミル走行による大腿骨近位部・骨幹中央部の骨密度変化を調べることであった。まず最初に、実験に用いるトレッドミル走行の強度(スピード)と時間の設定について検討した。正常モデルマウスを用いた先行研究において大腿骨骨密度の増大に有効であった高強度・短時間(12m/分・30分間)の走行ならびにKK-Ayマウスを用いた研究において糖・脂質代謝の改善に有効であった低強度・長時間(5m/分・120分間)走行の2通りの運動負荷にて実験を実施した。非走行群をコントロールとした。生化学的検査ならびに糖負荷試験の結果から、高強度・短時間の走行は低強度・長時間のそれに比べ、血糖値や血中脂質値、耐糖能におよぼす影響は少なかったことから糖・脂質代謝経路に関与することなく、骨に対する機械的刺激要因となり得ることが確認できた。本研究ではトレッドミル走行と2型糖尿病における骨密度変化との関連性を機械的刺激要因と糖・脂質代謝要因の2つの側面から分析することを特色としているため、負荷強度・時間の設定が明確にできたことは今後の実験を進める上でとても意義深いことである。次にそれぞれの設定強度・時間によるトレッドミル走行を5日/週、10週間継続し、その後の右大腿骨近位部・骨幹中央部の骨密度変化を二重X線吸収法(DXA)にて測定した。近位部の骨密度は低強度・長時間にて実施した群において高強度・短時間実施群ならびにコントロール群よりも有意に高値であった。骨幹中央部については低強度・長時間実施群がコントロール群と比較して有意に高値であったが、高強度・短時間実施群との間には差はみられなかった。以上のことからトレッドミル走行は2型糖尿病罹患者の骨密度低下の予防に寄与する可能性が示唆され、また、低強度・長時間の運動が適していると考えられた。本研究では2型糖尿病モデル動物(KK-Ayマウス)を用いて大腿骨の骨密度・骨質に対するトレッドミル走行の有効性について機械的刺激要因と糖・脂質代謝要因の2つの側面から分析することを目的とする。これまでにトレッドミルによる運動負荷強度・実施時間について高強度・短時間(12m/分・30分間)走行は糖・脂質代謝に影響を与えることなく骨に対する機械的刺激と成り得ることを確認した。また、一方で低強度・長時間(5m/分・120分間)走行は血糖値や血中脂質値、耐糖能などの糖・脂質代謝要因の改善に寄与することを確認した。これら2種類の設定強度・時間によるトレッドミル走行を5日/週、10週間継続し、大腿骨近位部ならびに骨幹中央部の骨密度をDXA法にて測定した。近位部については低強度・長時間走行群(A群)において高強度・短時間走行群(B群)ならびに非走行群(C群)と比較して有意に高値であった。骨幹中央部についてはA群がC群と比較して有意に高値であった。これらの結果から低強度・長時間のトレッドミル走行は2型糖尿病罹患者の骨密度低下の予防に有効である可能性が示され、糖・脂質代謝要因が骨密度と深く関連することが示唆された。次にトレッドミル走行による骨密度変化の機序に関与する因子を解明するために10週間の走行後に骨代謝マーカーを測定した。その結果、A群とB群の吸収マーカーがC群と比べて有意に低値であり、正常マウスを対象とした先行研究と同様の結果であった。また、マウスを解剖し、肝臓と消化管を摘出した。ホルチ法にて同定した肝脂肪量はA群とB群のいずれにおいても有意に低値であり、腸間膜脂肪量はA群において有意な低値を示した。一般に肥満や体重増加は骨密度増加に寄与することが知られているが、本研究においてはそれと相反する結果であったことから2型糖尿病における運動療法と骨代謝の関連性についての新たな知見を得る手掛かりになったと考えられる。本研究では2型糖尿病罹患者の大腿骨の骨密度・骨質に対するトレッドミル走行の有効性について機械的刺激要因と糖・脂質代謝要因の2つの側面から分析することを目的としている。まず、トレッドミル走行の負荷強度・時間の設定について検討した。正常モデルマウスを用いた先行研究において骨密度の増加に有効な高強度・短時間(12m/分・30分間)走行は、2型糖尿病モデルマウス(KK-Ay)の血糖値や血中脂質値に影響を与えなかった。このことから糖・脂質代謝要因に関与することなく骨に対する機械的刺激と成り得ることが確認できた。