hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
神経筋電気刺激療法を用いた透析治療中の新たなリハビリテーションプログラムの開発

血液透析患者に対する透析中に実施するリハビリテーションとして、筋電気刺激療法(以下、EMS)の効果を身体機能の改善と透析治療効果への影響から、有酸素運動との比較と併せ検証した。EMSは一定時間内における歩行距離を向上させ、また分子量の小さいurea nitrogen(以下、UN)の除去量を増加させる傾向を認めた(p<0.05)。透析治療効果として、近似条件にて実施した有酸素運動ではUNや他の溶質除去において増加する傾向は認めなかったことから、EMSの特徴である骨格筋への直接的な機械刺激が影響したと考えられる。以上より、透析中は運動療法に限らずEMSも併用した新たな介入方略が有用と示唆された。本研究では、目的を主に2つ設定した。1つは、透析治療中に行う筋電気刺激療法(electrical muscle stimulation: EMS)が循環動態と透析指標(溶質除去効果)に及ぼす影響を横断的に検討すること、そして、2つ目は透析治療中に行うEMSの6ヶ月間の介入効果を非ランダム化比較試験にて縦断的に検討することである。平成26年度は、EMSを様々な年齢、透析期間、併存疾患を有する透析患者へ実施し循環動態を血圧と心拍数からスクリニーニングし透析治療中に実施する際の安全性を確認した。そして、縦断研究の対象者(EMS群8名とコントロール群8名)を選定し、介入前ベースラインの患者属性、臨床検査所見、骨格筋機能指標、そして身体運動パフォーマンス指標を測定した。ベースラインのEMS群とコントロール群の比較において、すべての項目において統計学的有意差は認められなかった。研究実施計画書に加えて、骨格筋機能指標として筋蛋白の同化と異化を判別するため、血漿IGF(Insulin like growth factors)1とアミノ酸分析から3-Methyl Histidine (3MH)をアウトカムに加えた。対象透析患者は平均年齢が73.2歳、平均透析期間が11.3年、平均GNRIが89.2といった疾患背景であり、高齢、長期透析、栄養状態の低下している症例が含まれる。また、平均3MHが26.7nmol/mLと基準値よりも明らかに高く、筋蛋白の異化が亢進している者が多かった。そして、身体運動パフォーマンスは、平均6分間歩行距離が370mであった。これらベースラインデータをもとにEMSの介入効果を平成27年度に検証する。平成27年度は、1つめに昨年度から実施している透析治療中に行う筋電気刺激療法(electric muscle stimulation: EMS)の6ヶ月間の介入が、骨格筋蛋白の同化を促すかどうか、また運動能力を向上させるかどうかを検証した。高齢で虚弱状態にある維持透析患者16名をEMS群8名、コントロール(CON)群8名に割り付け、EMS群には週3回の透析治療中に、低周波電気刺激(週2回、20分、20Hz )と筋力トレーニング(週1回、20分)を併用したリハビリテーションを実施した。その結果、EMS群は、6分間歩行距離(6-minutes walking test, 6MWT)が向上する傾向を認めた(変化量中央値、EMS群15.5m vs CON群-6.5m, p=0.13)。一方で、筋蛋白の同化の指標である血清IGF-1や膝伸展筋力への影響は認めなかった。2つめに、透析治療中に行うEMSが循環動態と溶質除去に関する透析指標へ及ぼす即時的影響を検証した。維持透析患者6名を対象に、透析条件や曜日を統一したうえで、EMS実施時(EMS群)と非実施時(CON群)の血圧と溶質除去効果を観察した。溶質除去は透析治療前後の尿素窒素(BUN)、クレアチニン、リン、アルブミン、β2ミクログロブリンを血清と透析排液から評価し、さらに尿素除去率(urea reduction rate, URR)と標準化透析量(Kt/V)についても算出した。その結果、透析前後の比較では、血清BUN(p=0.04)と排液BUN(p=0.00)の除去量に対するEMSの主効果を認めた。一方で、URRとKt/Vは、EMS群とCON群の間で統計学的な有意差を認めなかった。血清BUNの透析前値がEMS群において有意に高かったことが、EMS群におけるBUN除去量の増大に少なからず影響したと考えられる。申請書に記載した研究実施計画に対してほぼ同じスケジュールにて成果を出すことができているため、概ね順調に進展していると考えた。ただし、予定よりも症例数が少なくなっている。これは対象者のリクルートにおいて、研究内容に対する同意を得ることが難しいことが理由にあげられる。筋電気刺激療法は腰部や下肢を露出する必要があり、特に女性の研究参加率が著しく低かった。実質的に研究協力施設において、これ以上症例数を増やすことは困難であり現状の症例にて、今後成果の報告を行っていく。平成28年度は、27年度までに実施してきた透析治療中の筋電気刺激療法に加えて、透析中に有酸素運動を異なる条件下で実施した場合の透析治療への影響を検討した。対象は、安定して透析治療を実施できている維持期血液透析患者18名(男性9名、女性9名、平均年齢56±12歳、平均総除水量2.66±0.74L)とした。有酸素運動の条件として、筋電気刺激療法と同じように治療開始後30分から60分までの30分間実施する30分群と治療開始後30分から10分運動、20分休憩を計3回繰り返す10分群の2条件を設定し、コントロールを加えた3条件にて比較した。

有酸素運動はエルゴメータにて実施し、運動強度は心肺運動負荷試験の結果から嫌気性代謝閾値1分前のペダルのwatt数にて処方した。3条件の各指標を多重比較検定にて検証した結果、いずれの群の間においても統計学的な有意差は認められなかった。また、体組成や運動耐容能など身体機能の影響についてサブ解析を行ったが、いずれの影響も認められなかった。以上より、透析治療中の有酸素運動は透析治療への影響を認めないと考えられる。27年度に得られた透析治療中の筋電気刺激療法はUNの除去量を増加させる傾向にあるという結果と照らし合わせると、透析中のリハビリテーション介入における透析治療への影響は、筋電気刺激療法による骨格筋への直接的な機械刺激のほうが効果的であることが示唆された。血液透析患者に対する透析中に実施するリハビリテーションとして、筋電気刺激療法(以下、EMS)の効果を身体機能の改善と透析治療効果への影響から、有酸素運動との比較と併せ検証した。EMSは一定時間内における歩行距離を向上させ、また分子量の小さいurea nitrogen(以下、UN)の除去量を増加させる傾向を認めた(p<0.05)。透析治療効果として、近似条件にて実施した有酸素運動ではUNや他の溶質除去において増加する傾向は認めなかったことから、EMSの特徴である骨格筋への直接的な機械刺激が影響したと考えられる。以上より、透析中は運動療法に限らずEMSも併用した新たな介入方略が有用と示唆された。平成26年度に予定していた透析治療中に行うEMSが循環動態と溶質除去効果へ及ぼす影響についての検討を当初予定していた内容から洗練させることにした。具体的には、循環動態の中でも、除水に対して組織間質から血管内へ水分が移動する血漿再充填(プラズマリフィリング)による循環血液量の変化を評価すること、また溶質除去を静脈血からだけでなく排液から評価することにした。この横断研究を実施する上で重要なことは、EMSを十分な強度で骨格筋へ負荷できているかである。そこで、縦断研究開始後3ヶ月の時点、つまり3カ月間EMSを経験した時点を評価の対象時期とすることとし、平成27年度へ実施を遅らせた。一方で、縦断研究については、当初の予定通り平成26年度に介入前ベースラインの評価が終了し、現在6ヶ月間の介入期間である。以上より、やや遅れていると判断したが、平成27年度末には当初の計画通りの達成度となる予定である。本課題は、透析治療中におこなうEMSの効果検証を中心に行っているが、最終的な目的は、透析患者においてどのような透析治療中に行うリハビリテーションが運動能力と透析時の溶質除去に対して効果をもたらすのかを明らかにし、新たなリハビリテーションプログラムを開発することである。そこで、平成27年度に研究協力施設と研究協力者を新たに増やし、当該施設に出向きながら「有酸素運動」を実施した場合のデータ取得を進め、EMSとの比較を試みるよう準備を進めた。平成28年度は、上記のデータ測定を進めること、測定データを解析しEMSとの効果の比較を検証すること、それらの結果を学会発表ならびに論文としてまとめる作業を進めること、以上の内容を推進する予定である。腎臓リハビリテーション平成27年度は、透析治療中のEMSが透析治療へ及ぼす影響を横断的に検証する。
重症肝疾患におけるADAMTS13の動態解析と制御機構の解明

von Willebrand因子特異的切断酵素(ADAMTS13)が著減すると、血小板と最も反応性に富む超高分子量VWFマルチマーが増加し、主要諸臓器の微小循環障害が惹起される。本研究ではADAMTS13を軸に、ADAMTS13の低下とVWF依存性血小板凝集、肝微小循環障害から多臓器不全という新しい観点から重症肝障害の病態形成を見直し、ADAMTS13の動態解析と制御機構の面から臓器・組織障害の本態に迫り、新規治療の開発をめざす。平成20年度、研究代表者は、肝硬変の重症度が増すに従い血漿ADAMTS13活性が低下し、肝硬変109例中17例(16%)に血小板と最も反応性に富む超高分子量VWFマルチマー(UL-VWFM)が検出されることを見出した。これらUL-VWFM陽性例では腎障害、脳症が高度であり、UL-VWFMの出現は進行した肝硬変の病態形成に密に関与している可能性を指摘した。ADAMTS13活性低下の機序として、本酵素のインヒビターを検出しているが、肝硬変末期では、血漿ADAMTS13活性は血栓性血小板減少性紫斑病(TTP)と同程度にまで著減(<3%)し、TTPで検出された抗体と同様のADAMTS13に対するIgG抗体をwesternblotにて証明した。すなわち、TTP合併肝硬変と明らかなTTPの臨床徴候を認めない末期肝硬変を区別することは困難であり、ADAMTS13活性著減、IgGインヒビター陽性の末期肝硬変はTTP類似状態あるいは“subclinical TTP"と言っても過言ではないという結論に達した(Thromb Haemost2008)。さらに、アルコール性肝炎においても血漿ADAMTS13活性は低下し、肝硬変と同程度のインヒビター活性を検出しているが、肝硬変同様、ADAMTS13活性が3%50%程度の中等度軽度のADAMTS13活性低下例では本酵素に対するIgG抗体を検出しなかった。しかし、本酵素活性低下が血漿サイトカインならびにエンドトキシン濃度と密に関連することを見い出し、これらがADAMTS13活性低下をもたらす抗体非依存性物質として重要な因子であることを指摘した(Alcohol Clin Exp Res2008, Current Drug Abuse Reviews2008)。なお、肝疾患以外に、重症急性膵炎(SAP)発症早期に血漿ADAMTS13活性は著明に低下しており、本酵素活性の低下が、SAPの重症度ならびに膵灌流障害の一役を担っている可能性を指摘した(Scand J Gastroenterol, 2008)。ADAMTS13は肝臓で産生されるメタロプロテアーゼであり、超高分子量von Willebrand factor (VWF)マルチマー(UL-VWFM)を分解する。本酵素が低下した病態では、UL-VWFMが切断されず、血小板とUL-VWFMが結合する結果、血小板血栓形成傾向となり、諸臓器の微小循環障害が惹起される。研究代表者は,これまで.ADAMTSI3活性の著減,基質であるVWF抗原の著増という酵素・基質の不均衡が,肝硬変末期,劇症肝炎,重症アルコール性肝炎に伴う多臓器不全,造血幹細胞移植後のveno-occlusive diseases,生体肝移植後の虚血再還流障害と密に関連することを報告してきた(Int J Hematol, 2010)。平成20年度には,肝硬変末期において血栓性血小板減少性紫斑病(TTP)で検出されたADAMTS13に対するIgG抗体を証明し,TTP合併肝硬変と明らかなTTPの臨床徴候を呈さない末期肝硬変を区別することは困難であり、ADAMTS13活性が著減し、IgGインヒビターを有する末期肝硬変はTTP類似状態あるいは"subclinical TTP"と言っても過言ではないという結論に達した(Thromb Haemost 2008)。しかし,ADAMTS13活性が3%50%の中等度軽度低下例ではADAMTS13に対するIgG抗体を検出し得ず、抗体非依存性のADAMTS13低下機序が想定された。重症肝障害では血中エンドトキシン(Et)が高率に検出されるが、我々は昨年から今年度の検討により、肝硬変、劇症肝炎、アルコール性肝炎において血症Et濃度が高い例ほど血漿ADAMTS13活性が低値を示すことを明らかにしてきた。同様に、アルコール性肝炎および劇症肝炎において炎症性サイカイン(IL-6, Il-8, TNFα)が高値を示す例ほど、血漿SDAMTS13活性が低値を示すことを報告している(Alcohol Clin Exp Res, 2010)。これら、Et血症ならびにサイトカイン血症による抗体非依存性因子が、肝星細胞のADAMTS13産生に直接影響を及ぼすのか否かを現在検討中である。

ADAMTS13は主に肝星干細胞で産生されるメタロプロテアーゼでり、超高分子量von Willebrand factor(VWF)マルチマー(UL-VWFM)を分解する。本酵素が低下すると、UL-VWFMが切断されず、血小板とUL-VWFMが結合する結果、血小板血栓形成傾向となり、諸臓器の微小循環障害が惹起される。一方、ADAMTS13活性中等度軽度低下(3%50%)例では、ADAMTS13に対するIgG抗体を検出し得ず、抗体非依存性のADAMTS13低下機序が想定された。我々は、肝硬変、劇症肝炎、アルコール性肝炎において血中endotoxin(Et)ならびに炎症性サイトカインが高い程、血漿ADAMTS13活性が低値を示すことを明らかにした(Alcohol Clin Exp Res, 2010)。さらに、好中球エラスターゼ(PMNL)が、劇症肝炎、アルコール性肝炎で高値を示し、PMNLが高い程、血漿ADAMTS13が低値を示すことを報告している。我々は既に、PMNLがADAMTS13を分断する部位を同定している(J Biochem. 2010)が、ADAMTS13活性低下機序としてEt,炎症性サイトカインと共にADAMTS13の存在様式もさらに検討していく必要がある。現在、分離肝星細胞を用いて、Et、サイトカイン、PMNLのADAMTS13産生に及ぼす影響を検討中である。また、急性肝不全モデルを作成し、12-24時間に広範な出血性肝壊死、血小板低下、ADAMTS13活性著減、UL-VWFM出現と共に、広範囲にVWF陽性病巣を確認し、ADAMTS13の発現を検討中である。
行動生理生態学的アプローチによるハタ類の繁殖機構の解明

重要水産対象種であるハタ類の天然資源を末永く利用するためには、次の世代を残すための繁殖のメカニズム(再生産機構)を解明し、ハタ類の資源管理とその生息環境を守る必要がある。本研究では、カンモンハタをモデル種として、天然海域におけるハタ類の繁殖特性と再生産機構を行動生理学・繁殖生理生態学的研究によって解明する。具体的には、魚に発信器を装着し、そこから出される音波を利用して行動を解析する。また、生殖腺の発達を統御するホルモン(体内の情報伝達物質)の遺伝子の発現を解析する。さらに、天然海域における月周期・潮汐・水温などの環境と行動や体内の変化を関連づけ、カンモンハタの繁殖のメカニズムを理解する。
頚部聴診法による嚥下障害の判定基準の確立に関する研究

頸部聴診法は嚥下時に産生される嚥下音と嚥下前後の呼吸音を頸部より聴診し、嚥下障害を判定するスクリーニング法で、現在臨床で広く使われている診断法である。本研究は嚥下時に産生される嚥下音・呼吸音を嚥下造影画像と同時に記録し、嚥下音・呼吸音の聴覚的特徴と嚥下造影画像所見との関連を検討することにより頸部聴診法の診断基準を明らかにするために行った。対象は嚥下造影検査を行う必要がある術前・術後の頭頚部腫瘍患者で、造影検査と同時に嚥下音・呼吸音を検出記録する同意を得た。なお本年度より嚥下障害を有する統合失調症を主とした精神疾患患者を対に加えることとし、そのため、昭和大学附属烏山病院放射線部のx線透視撮影装置に対し、本研究費を用いて嚥下透視の用途のための改造を行った。嚥下造影検査においては造影剤嚥下時に産生される嚥下音と嚥下前後の呼吸音を被検者の頚部より加速又ピックアップ(TEAK 501)を用いて採取し、同時に透視装置を用いて撮像した嚥下および呼吸時の透視画像とともにビデオデッキ(TOSHIBA KXO 80N)に記録した。まず、記録された嚥下音・呼吸音より聴覚印象検査用サンプルを編集し、歯科医師、言語聴覚士ならびに看護師を検者として嚥下音、呼吸音の聴覚的特徴を判定させ、さらに嚥下障害の程度について聴覚的に4段階で判定させた。これらの判定結果と造影剤嚥下時の透視画像所見とを比較検討し、頸部聴診法による聴覚的な嚥下障害の診断基準の検討を行った。現在までに嚥下後の呼気音の聴診においては液体振動音、嗽音、むせの聴取が嚥下障害の診断に重要であり、とくに液体振動音や嗽音の聴取によってむせを伴わない不顕性誤嚥の診断も可能となることが明らかとなった。また聴覚的特徴としては呼気音の不規則性、粗造性が嚥下障害の判定と関連があることが明らかとなった。嚥下時に産生される嚥下音・呼吸音を嚥下動態の透視画像と同時に記録し、嚥下音・呼吸音の聴覚的特徴と透視画像所見との比較を行うことにより頸部聴診法の診断基準を検討するために研究を進めている。対象は嚥下造影検査を行う必要がある術前・術後の頭頚部腫瘍患者で、造影検査と同時に嚥下音・呼吸音を検出記録する同意を得ている。同意を得た患者の造影検査において造影剤嚥下時に産生される嚥下音と嚥下前後の呼吸音を被検者の頚部より加速度ピックアップ(TEAK501)を用いて採取し、同時に透視装置(TOSHIBA GAW 10A)を用いて撮像した嚥下および呼気時の透視画像とともにビデオデッキ(TOSHIBA KXO 80N)に記録している。嚥下音および呼吸音の周波数特性についてはわれわれの開発した音響分析システムを用いて250Hzの定帯域分析およびオクターブバンド分析により各帯域の平均レベルを測定することにより嚥下音、呼吸音の音響特性の評価を行っている。記録された嚥下音・呼吸音より聴覚印象検査用サンプルを編集し、歯科医師、言語治療士ならびに看護婦を検者として嚥下音、呼吸音の聴覚的特徴を判定させ、この判定結果と造影剤嚥下時の透視画像所見とを比較検討し、頸部聴診法の診断基準の検討を進めている。現在までに頸部聴診においては液体振動音の聴取が嚥下障害の診断と最も関連があり、またこの液体振動音では250Hz以下の周波数帯域のレベルが大きい傾向があることが示された。

まず、記録された嚥下音・呼吸音より聴覚印象検査用サンプルを編集し、歯科医師、言語聴覚士ならびに看護師を検者として嚥下音、呼吸音の聴覚的特徴を判定させ、さらに嚥下障害の程度について聴覚的に4段階で判定させた。これらの判定結果と造影剤嚥下時の透視画像所見とを比較検討し、頸部聴診法による聴覚的な嚥下障害の診断基準の検討を行った。現在までに嚥下後の呼気音の聴診においては液体振動音、嗽音、むせの聴取が嚥下障害の診断に重要であり、とくに液体振動音や嗽音の聴取によってむせを伴わない不顕性誤嚥の診断も可能となることが明らかとなった。また聴覚的特徴としては呼気音の不規則性、粗造性が嚥下障害の判定と関連があることが明らかとなった。
Rhoエフェクター分子は、角層バリアの恒常性維持に関与する。

表皮角化細胞特異的mDia1/3欠損マウス(K5Cre-mDia1/3KOマウス)では、エバンスブルーを用いた物質透過性試験によって皮膚透過性バリアが低下していることを確認し、透過性バリア機能に関連する因子についての解析を開始した。角層透過性バリアを担う角質細胞間脂質膜の形成において重要な脂質代謝に関連する酵素群(スフィンゴミエリナーゼ、グルコセレブロシダーゼ、セラミダーゼ)のmRNA発現をリアルタイムPCR法で解析・検討したところ、野生型マウスとの明確な違いは認めなかった。更に、バリア機能低下機序について解析する目的で、角層の採取や電子顕微鏡的解析用の検体の採取を行った。電子顕微鏡的解析では、K5Cre-mDia1/3KOマウスにおける層板顆粒の分泌低下が、定常状態と角層アリア傷害後の検体で示唆されたが、まだ、定量的な解析に至っていない。表皮角化細胞特異的ROCK1/2欠損マウス(K5Cre-ROCK1/2KOマウス)では、自然発症性の皮膚炎が生じた。炎症が自然発症したK5Cre-ROCK1/2KOマウスの皮膚組織では、厚い鱗屑の付着、表皮肥厚、炎症細胞浸潤、真皮における肥満細胞の増加を伴う皮膚炎が観察されたが、血清におけるIgEやTSLPのIL-6レベルの上昇も検出された。計画に沿って、検体の採取と解析が進んでいる。表皮角化細胞特異的mDia1/3欠損マウス(K5Cre-mDia1/3KOマウス)では、分化関連タンパクの免疫染色による発現レベルの解析、分離採取した角層における脂質量の解析、角層の電子顕微鏡的解析を行う予定としている。特に、これまでの研究成果から、K5Cre-mDia1/3KOマウスにおける透過性バリア機能低下が、層板顆粒分泌低下による可能性が高まったため、それについての検証を更に行う。層板顆粒分泌の観察においてはバリア傷害刺激後の経時的な変化も観察する予定である。則ち、テープストリッピングで角層バリア破壊刺激後、30分、1時間、2時間、8時間後の角層を採取して層板顆粒分泌状態を観察する。更に、アクチンの動態も免疫染色で観察する予定である。表皮角化細胞特異的ROCK1/2欠損マウス(K5Cre-ROCK1/2KOマウス)では、皮膚における分化関連タンパクの発現、炎症性サイトカインのプロファイル、血清における炎症マーカーの解析等を行う予定である。更に、表皮角化細胞の機能変化を直接解析する目的で、mDiaやROCKの遺伝子低下或は欠損した表皮角化細胞の培養系の構築を試みる。表皮角化細胞特異的mDia1/3欠損マウス(K5Cre-mDia1/3KOマウス)及び表皮角化細胞特異的ROCK1/2欠損マウス(K5Cre-ROCK1/2KOマウス)における皮膚の状態を観察した。K5Cre-ROCK1/2KOマウスでは肉眼的に明確な変化は認めなかったが、エバンスブルーを用いた物質透過性試験によって角層・表皮の物質透過性が亢進していた。K5Cre-ROCK1/2KOマウスでは、自然発症性の皮膚炎が生じた。炎症が自然発症したK5Cre-ROCK1/2KOマウスの皮膚組織では、厚い鱗屑の付着、表皮肥厚、炎症細胞浸潤、真皮における肥満細胞の増加が観察された。以上の結果は、表皮角化細胞におけるmDia1/2とROCK1/2は、透過性皮膚バリア機能に関与し、更に、K5Cre-ROCK1/2KOマウスの結果からは、表皮角化細胞におけるRhoからのシグナルは、皮膚バリア機能のみでなく、表皮角化細胞における炎症関連機能にも深く関与していることを示唆している。更に、Rhoからのシグナル異常が、どのようなメカニズムで皮膚バリア機能異常に関与するのか?表皮角化細胞におけるROCK1/2の欠損が、どのような機序で、皮膚炎を生じさせるのか?その皮膚炎の特徴は何かを解明する必要がある。表皮角化細胞特異的なmDia1/3欠損マウス及び表皮角化細胞特異的ROCK1/2欠損マウスの両者の皮膚バリア機能を評価することが出来た。

計画に沿って、検体の採取と解析が進んでいる。表皮角化細胞特異的mDia1/3欠損マウスでは、角層透過性バリア機能回復能、角層固着性などを解析し、皮膚バリア機能について更に詳しく解析する。更に、その機序を探るために、角質細胞間脂質、層板顆粒分泌状況、周辺帯の観察を行う。表皮角化細胞特異的ROCK1/2欠損マウスでは、自然発症した皮膚炎の特徴を解析する。皮膚炎部に浸潤する炎症細胞のpopulationを明らかにし、採取した血清中の免疫グロブリンやサイトカインの解析を行う。得られた皮膚炎の特徴についてのデータを基に、更に、どのようなメカニズムで皮膚炎発症に至るのかを追求する。表皮角化細胞特異的mDia1/3欠損マウス(K5Cre-mDia1/3KOマウス)では、分化関連タンパクの免疫染色による発現レベルの解析、分離採取した角層における脂質量の解析、角層の電子顕微鏡的解析を行う予定としている。特に、これまでの研究成果から、K5Cre-mDia1/3KOマウスにおける透過性バリア機能低下が、層板顆粒分泌低下による可能性が高まったため、それについての検証を更に行う。層板顆粒分泌の観察においてはバリア傷害刺激後の経時的な変化も観察する予定である。則ち、テープストリッピングで角層バリア破壊刺激後、30分、1時間、2時間、8時間後の角層を採取して層板顆粒分泌状態を観察する。更に、アクチンの動態も免疫染色で観察する予定である。表皮角化細胞特異的ROCK1/2欠損マウス(K5Cre-ROCK1/2KOマウス)では、皮膚における分化関連タンパクの発現、炎症性サイトカインのプロファイル、血清における炎症マーカーの解析等を行う予定である。更に、表皮角化細胞の機能変化を直接解析する目的で、mDiaやROCKの遺伝子低下或は欠損した表皮角化細胞の培養系の構築を試みる。今回の解析は、既に保有していた物品の範囲内で施行出来た。次年度以降に物品の購入が集中的に必要になる。一方、情報収集のための学会参加に経費が予想以上に要した。これまでに保有していた試薬を使用したため、新規の購入が予定より少なかった。次年度は解析を更に進めるため、試薬等の新規購入が見込まれ、その購入費に使用する予定である。
マクロダイナミックスの波動分解による分析(理論と景気予測への応用)

本研究の究極的な目的は、景気変動や政策導入後の経済変動を正確に予測できるようなモデルを構築することであった。これはあくまで究極的な目的であり、二年間という短い期間で達成できるものではない。現実問題としては、その様なモデルを構築すること自体が不可能に近いと考えられる。しかし、本研究で発展させる波動分解の理論を用いれば、それも近い将来実現する可能性がある。究極的な目的に向けて、科学研究費交付期間内に達成されるべき目的は二つあった。第一の目的は、実際の経済でどのような複雑なダイナミックスが観測されても、そのダイナミックスを説明できる動的最適化と一般均衡に基づいた経済モデルが存在することを明らかにすることであった。第二の目的は、モデルの景気予測への応用である。波動分解に基づいたモデルを用いた景気予測と既存の予測方法とを比較し、前者が予測力の面で優れていることを明らかにすることであった。今年度は、どのような複雑なダイナミックスでも波動分解によって説明することができる、すなわち、どのような複雑なダイナミックスに対しても、それを説明できる動的最適化と一般均衡に基づいた経済モデルが存在するという理論的結果を示した論文を完成させた。さらに、モデルの景気変動の予測への応用に向けて数値的な手法を開発した。その手法に基づいたコンピュータ・プログラムを作成し、実験的な景気変動の予測を行なった。シミュレーションに基づいた論文は現在執筆中である。どのような複雑なダイナミックスでも波動分解によって説明することができるという定理を証明し、さらに、どのようなダイナミックスに対しても、それを説明できるような動的最適化と一般均衡に基づいた経済モデルを構築できることを証明した。証明では、フーリエ解析とダイナミック・プログラミングを使った。ここでいう複雑なダイナミックスとは、単にカオス的な経路だけではなく、確率過程の標本経路をも含むものである。よって、確率的なシステムと非確率的なシステムをデータからは区別することは基本的に不可能であることが明らかになった。上記の経済モデルにおいては個人が無数に存在し、それぞれの個人は耐久消費財を消費し労働を供給する。企業は労働を使って耐久消費財を生産する。時間は連続であるが、耐久消費財を購入するためには固定費用がかかるため、個々人の耐久消費財の購入は離散的に行われる。本研究では、最適な購入パターンは周期的であることを証明した。つまり、最適解は一定間隔で耐久消費財を同じ量だけ買い足していくというものである。さらに、このモデルの均衡が存在することも証明した。このモデルにおいては、パラメターの異なる個人が無数に存在することにより、さまざまな周期のサイクルが混在している。このことにより、このモデルにおいてはどのような複雑なダイナミックスでも可能になるのである。これらの理論的結果に関する論文は執筆中であり、数ヶ月以内に専門誌に投稿する予定である。景気変動予測の応用へ向けては、基本的なコンピュータ・プログラムを作成し、シミュレーションを行った。シミュレーションでは、周期の異なる循環経路が同時に存在する場合には、複雑なダイナミックスが生み出されることを明らかにした。また、現実経済の時系列と似たような時系列を生成することが可能であることも明らかにした。
江戸時代長崎来航中国船の情報分析

本研究の目的は「唐船風説書データベース」の構築である。長崎県島原市図書館松平文庫を2回訪ね、同文庫所蔵の『華夷変態』『唐人風説書』を調査した。内閣文庫本と松平文庫本の『華夷変態』『崎港商説』『唐人風説書』の唐船風説書の編綴状況を調べた。それぞれの巻構成と収録文書の異同から、島原藩主松平氏は幕府儒者林家に倣って『華夷変態』(『崎港商説』を含む)を編集し、続いて『唐人風説書』を独自に編纂した、と推察した。170216(元禄15享保1)年の唐船風説書は、内容が省略され、しだいに風説書の作成自体が停滞していった。1717(享保2)年からは、ふたたび内容を整えて作成されている。このことから、『華夷変態』は当初の編纂目的が見失われてきた、それゆえに今度は新たな目的で『崎港商説』が編纂された、と判断し、唐船風説書の作成目的に変更が認められることを確認した。16741728(延宝2享保13)年の唐船風説書の残存状況を調べた。この間に3046艘の唐船(中国船)が長崎に来航した。そのうち2572艘に関して唐船風説書が作成されたが、181艘に関しては複数で1通の風説書が作成されており、それが60通あるので、唐船風説書は2512通あることになる。474艘に関する唐船風説書は所在がわからない。唐船風説書の情報構造は、1.史料情報(出典史料・史料名)、2.唐船船舶情報(船舶名・船舶履歴)、3.唐船乗員情報(乗員人数・本船頭名・本船頭履歴、脇船頭名・脇船頭履歴)、4.唐船航海履歴情報(出港地名・出港年月日・入港年月日・航海履歴)、5.他唐船情報(類船数・類船船頭名・類船履歴、先船数・先船船頭名・先船履歴、跡船数・跡船船頭名・跡船履歴、洋上遭遇船)、6.海外情報、7.備考、と把握される。それを基に「唐船風説書データベース」を構築した。本研究の課題は唐船風説書(約2300通)のデータベース化である。本年度は唐船風説書の中からデータ化すべき情報の抽出を行い、以下の項目(括弧内)を選定することにした。すなわち、(1)唐船に関する情報(船名、過去の渡航履歴)、(2)唐船の運営に関する情報(本船頭、脇船頭、乗組数、客商)、(3)唐船の運航に関する情報(出航地、寄航地、長崎入港および年月日)、(4)他の唐船に関する情報(類船、先船、跡船)、(5)洋上での出来事に関する情報(無事、漂着、外国船との遭遇)、(6)海外諸国に関する情報(大清静謐、暹羅内乱、柬埔寨内乱)、(7)その他、である。また本年度は、大学院学生と、『華夷変態』(東洋文庫叢

刊本)をテキストにして、「明清交替期における環東シナ海域圏と近世日本」のテーマで共同研究を行った。巻1、5(第2種)を講続し、明清交替期に東シナ海域を舞台に活動した海上勢力・鄭氏の活動を主として追究した。論点は多岐にわたるが、そのいくつかをあげると、(1)鄭氏の日本乞師と唐僧(金獅子、隠元、長崎三福寺)の活動、日本乞師に対し「武威」を傷つけられまいとする幕府の消極的対応、(2)鄭氏の資易形態(思明・杭州に置かれた各5つの問屋、日本・奥国〔東南アジア〕との交易、長崎唐人への「預銀」、(3)預銀の返還をめぐる鄭泰・鄭経両グループの対立、幕府の鄭泰側への預銀返還、等々が今後の課題として明確になってきた。2004年8月4日(水)7日(土)、長崎県・島原市図書館松平文庫で、『華夷変態』『唐人風説書』所収の唐船風説書を調査した。これらを内閣文庫本『華夷変態』とつき合わせる作業を行い、(1)16741728(延宝2享保13)年の55年間にわたる唐船風説書3032通(うち407通を欠く)が、『華夷変態』『崎港商説』『唐人風説書』と題して順次編集されている、(2)1692(元禄5)年以前の唐船風説書には、それがいつ・どこで幕府老中から林家に手渡されたかが記述されている(松平本にも同様の記述がある)、(3)1702(元禄15)年以降、唐船風説書の内容が著しく省略された時期がある、という事実が明らかになった。このことから、海外情報の収集主体およびその目的の所在の変遷、さらに松平本『華夷変態』の成立過程などを明らかにできる見通しが得られた。今年度の重点作業は「唐船風説書データベース」のデータ入力であった。1.史料情報(文書名、差出、宛名、日付)、2.唐船船舶情報(船舶名、船舶履歴)、3.唐船乗員情報(乗員人数、本船頭名、本船頭履歴、脇船頭名、脇船頭履歴)、4.唐船航海履歴情報(出港地名、出港年月日、入港年月日、航海履歴)、5.他船舶情報(類船数、類船船頭名、類船履歴、先船数、先船船頭名、先船履歴、跡船数、跡船船頭名、跡船履歴、その他の船舶情報)、6.海外情報、7.備考、を内容とする、唐船風説書2600通余のデータベースを作成した。データベースの作成と並行して、昨年度に引き続き、早稲田大学大学院文学研究科のゼミで、唐船風説書を素材にした、「明清交替期における環シナ海域圏と近世日本」と題する共同研究を行った。
トカマクプラズマにおけるRF波動とシースの連成シミュレーション

【平成30年度】(磁力線が壁面と斜めの角度で交差する場合においても適用できるように)改良されたrfSOLコードを用いて得られた結果(平成29年度の「研究実績の概要」参照)をまとめた論文をPhys. Plasmasに投稿し、同ジャーナルに掲載された。また、プラズマ波の波数ベクトルの1成分に依存するシース・プラズマ波共鳴現象を詳細に調査し、それが生じる理論的根拠を明らかにして論文にまとめ、Phys. Plasmasに投稿した。この共鳴現象が生じる根拠の一つとして、シース電圧やシース内部の電力散逸の分布に非対称性を与える誘電率テンソルの成分が重要な役割を果たすことを示した。また、調査の際に、ある波数ベクトル成分においてシース電圧の最大値がアンテナ電流密度の大きさに対して不連続に変化するケースを発見したが、それが示唆する複数の解の存在を本スキームにより確かめることはできなかった。【研究期間全体を通じて実施した研究の成果】本研究で目的とした「シース内の変位電流と併せてシース内のイオン・電子の運動により生じる電流を、一般化シース境界条件を適用する方法により考慮した、プラズマ波とRFシースの巨視的相互作用を計算する新たな有限要素スキームの開発」に成功し、従来の容量性シース境界条件を用いて得られる結果と比較して、特にシース・プラズマ波の発生条件に大きな違いが生じることを明らかにした。さらに、この(物理的により正しく)改良された計算コード(rfSOLコード)を用いることにより、シース内部の電力散逸を計算することが可能となり、また、100 V程度のシース電圧をより正確に求めることができるようになった。本研究で得られた結果と実験結果との比較は不十分であるため、今後の課題として引き続き取り組んでいきたい。トカマク型核融合炉において数種の周波数帯にわたる加熱法を適用する場合に生じうるRFシースの性質を理解するため、幅広い周波数・磁場に対応するシース・プラズマ相互作用を計算しうる2次元有限要素スキームを完成させた。具体的には、シース内の変位電流と荷電粒子の運動による電流の和を導体壁とシース先端の間の電圧と関連づけることにより新たなシース境界条件を導出し、それをプラズマ内部に適用されるMaxwell方程式と連成させて解く非線形有限要素法解析コードを開発した。容量性シースモデルに基づく従来の計算スキームではシース内の電力散逸を計算することができなかったが、今回開発したスキームでは、複素シースインピーダンスをシース境界条件に導入することにより電力散逸を計算することが可能となった。平成28年度では、一様なプラズマ密度の下で背景磁場に対応する磁力線が壁面(シース表面)に対して垂直に交わる場合の解析を行った。まず1次元領域の問題において厳密解と数値解の比較を行い、両者がほぼ完全に一致することを確かめた。また、アンテナ電流密度の大きさやプラズマ密度に依存するRFシース電圧の大きさ、電力密度を計算した(Myra and Kohno, 26th IAEA Fusion Energy Conf.)。そして、本研究で構築した数値計算スキームを用いて得られる結果を従来のスキームによる計算結果と比較するために、2次元スラブ領域内におけるシース・プラズマ相互作用の解析を行った。重要な結果の1つとして、ある条件において、従来の容量性シースモデルを用いて得られたシースに沿う波動の共鳴現象が、(より高精度な)一般化シースモデルを用いた場合には生じないことが確かめられた。これらの研究成果をまとめた論文を執筆し、Computer Physics Communicationsに投稿した。「研究実績の概要」で述べたように、本研究課題の基盤となる解析コードを初年度に開発したことは大きな成功といえる。その意味では、研究は順調に進展しているといえるだろう。しかし、現段階においては、「背景磁場の磁力線が壁面に対して垂直に交わる場合」のみに適用が限られている。この条件下では、シース境界条件に含まれる複素シースインピーダンスを2つの無次元数に依存する関数として表すことができる。一般的に、背景磁場が任意の角度で壁面と交わる場合は、複素シースインピーダンスを4つの無次元数に依存する関数として表す必要があり(Myra, et al., Phys. Plasmas 22, 062507 (2015))、まずはその定式化が重要な課題である。昨年度の研究で構築した、幅広い周波数に対応するシース・プラズマ相互作用を計算しうる有限要素法コード(rfSOLコード)を詳細にまとめた論文は、Computer Physics Communicationsに掲載された。この段階では、背景磁場に対応する磁力線が壁面(シース表面)に対して垂直に交わる場合にしか開発したコードを適用することはできなかったが、共著者のJ.R. Myraが開発した新たなシースインピーダンスパラメータ(Myra, Phys. Plasmas 24, 072507 (2017))を導入することにより、磁力線が壁面と任意の角度で交差する場合においても同コードを適用することが可能になった。この新たに開発された有限要素法解析コードを用いて、以前に容量性シース境界条件を用いて得られた結果(Kohno, et al., Phys. Plasmas 19, 012508 (2012))との比較を行い、低シース電圧の下ではシース内で生じる散逸効果によりシース・プラズマ波が生じないことを明らかにした。一方、低プラズマ密度、小さな(磁力線と壁面の)交差角、高シース電圧の下では、シース・プラズマ波が出現し、広い範囲でスパッタリングや壁面損壊が生じうる根拠を示した。

さらに、低域混成共鳴に相当するプラズマ密度近傍において、シース・プラズマ相互作用により生じるシース電圧が急激に上昇する「シース・プラズマ波共鳴現象」を数値解析により初めて示すことに成功した。これらの研究成果をまとめた論文をJ.R. Myraとともに執筆し、近々Phys. Plasmasに投稿する予定である。「研究実績の概要」で述べたように、昨年度の課題であった「背景磁場が任意の角度で壁面と交わる場合」に適用するためのコードの改良は成し遂げた。具体的には、複素シースインピーダンスを4つの無次元数に依存する関数として表すことに成功し、それをrfSOLコードに導入することができた、ということである。しかし、磁力線と壁面の接触角が壁面に沿って変化し、ある点においてその接触角が零となる場合に、使用した計算格子ではとらえきれないほど非常に短い波長を有する電場の分布が現れた。現段階では、この分布が物理的なものなのか、数値計算の誤算に起因するものなのか、明確に判断が下せていない。この原因を明らかにすることが今後の課題である。【平成30年度】(磁力線が壁面と斜めの角度で交差する場合においても適用できるように)改良されたrfSOLコードを用いて得られた結果(平成29年度の「研究実績の概要」参照)をまとめた論文をPhys. Plasmasに投稿し、同ジャーナルに掲載された。また、プラズマ波の波数ベクトルの1成分に依存するシース・プラズマ波共鳴現象を詳細に調査し、それが生じる理論的根拠を明らかにして論文にまとめ、Phys. Plasmasに投稿した。この共鳴現象が生じる根拠の一つとして、シース電圧やシース内部の電力散逸の分布に非対称性を与える誘電率テンソルの成分が重要な役割を果たすことを示した。また、調査の際に、ある波数ベクトル成分においてシース電圧の最大値がアンテナ電流密度の大きさに対して不連続に変化するケースを発見したが、それが示唆する複数の解の存在を本スキームにより確かめることはできなかった。【研究期間全体を通じて実施した研究の成果】本研究で目的とした「シース内の変位電流と併せてシース内のイオン・電子の運動により生じる電流を、一般化シース境界条件を適用する方法により考慮した、プラズマ波とRFシースの巨視的相互作用を計算する新たな有限要素スキームの開発」に成功し、従来の容量性シース境界条件を用いて得られる結果と比較して、特にシース・プラズマ波の発生条件に大きな違いが生じることを明らかにした。さらに、この(物理的により正しく)改良された計算コード(rfSOLコード)を用いることにより、シース内部の電力散逸を計算することが可能となり、また、100 V程度のシース電圧をより正確に求めることができるようになった。本研究で得られた結果と実験結果との比較は不十分であるため、今後の課題として引き続き取り組んでいきたい。磁力線が任意の角度で壁面と交わる場合に生じるシースを計算しうるスキームが完成した後は、過去の研究において容量性シースモデルを用いて得られた結果との比較を行う。
レンサ球菌が産生する線毛の付着機能と発現機構の解析（国際共同研究強化）

化膿レンサ球菌はヒトを唯一の宿主とし,主に上気道と皮膚に局所性化膿性疾患を惹き起こす.また,これらの疾患が治癒した後に急性リウマチ熱や急性糸球体腎炎を続発症として発症させる場合がある.さらには,低頻度ではあるものの,壊死性筋膜炎,敗血症,多臓器不全等をともなう劇症型レンサ球菌感染症を起こすことがあるため,臨床的に注意が必要な細菌種である.上市されているワクチンは存在せず,治療法と予防法の開発が社会的に望まれている.化膿レンサ球菌は血清型依存的に多様な線毛を産生するため,線毛タンパク質の抗原性は本菌の型別に利用されてきた.線毛は菌体の宿主組織への付着やバイオフィルム形成に重要であることから,線毛の発現機構や詳細な機能の解析を行うことにより,化膿レンサ球菌の定着を感染初期段階に抑制するという感染防御法の開発に繋がると考えた.昨年度から継続して,線毛の発現機構の解析を国際共同研究者とともに行った結果,血清型依存性に培養温度による線毛産生量の違いが認められる菌株には特定の転写因子が存在し,温度センサーである可能性が示唆された.疫学データを補強するため,国際共同研究者の研究室に保存されている世界各国からの臨床分離株について,培養温度が線毛産生効率に与える影響の検討を継続するとともに,温度感受性の線毛産生を呈する特定の血清型菌株について,線毛関連遺伝子に対する転写因子の関与を明らかにし,環境温度感知機構の解析を行った.また,国際共同研究者の協力のもと,培養温度の変化に対する代謝パターンの変化についての検討を開始した.化膿レンサ球菌の温度感受性線毛発現を担う温度感知機構を明らかにするとともに,さらに多様な臨床分離株を用いて解析を行った.また,代謝関連の解析も開始しているため,本申請研究は概ね順調に進展していると考えられる.今後,臨床分離株を用いた解析を継続するとともに,温度感知機構の普遍性についてさらに詳細に検討する予定である.また,培養温度の違いが代謝過程に影響を与えることにより線毛発現が変化するかについて解析を行う.他のレンサ球種種についても環境温度感知機構が感染過程において意義があるかについて,感染実験を行い検討する予定である.内定年度:2015A群レンサ球菌はヒトを唯一の宿主とし,主に咽頭炎などの局所性化膿疾患を惹き起こす.これらの疾病が治癒した後,急性リウマチ熱や急性糸球体腎炎などの二次性疾患を時として発症する.さらに,菌血症,壊死性筋膜炎,多臓器不全などを伴う劇症型レンサ球菌感染症を起こす場合があり,本菌はヒト喰いバクテリアとも呼ばれる.A群レンサ球菌は血清型依存性に多様な線毛を産生する.A群レンサ球菌の定着を感染初期段階において抑制することが感染防御に有用であると考え,付着因子である線毛の発現機構の解析を行った結果,血清型依存性に培養温度による線毛発現の違いが認められた.複数の血清型において,通常の培養温度での培養では,線毛が産生されず,低温においてのみ線毛発現が認められた.本研究では,温度依存性の線毛発現が認められる血清型を疫学的に明らかにし,その発現機構を明らかにすることを目的とした.国際共同研究者とともに世界各地から収集された臨床分離株を通常の培養温度と低温で培養を行った後,菌体から抽出した細胞壁画分における線毛の発現を型別血清および抗線毛サブユニット抗体を用いて検出した.また,複数の培養温度で培養した全菌体と抗線毛サブユニット抗体を用いたフローサイトメトリー解析によっても線毛発現量を検討した.その結果,温度感受性の線毛発現を呈する複数の血清型が明らかになった.併せて,温度感受性の線毛発現と線毛遺伝子領域の遺伝子型は相関することが示唆された.国際共同研究により,広範囲におよぶ血清型の菌株を線毛発現解析に供試できたことから,おおむね順調に進展していると考えられる.A群レンサ球菌はヒトを唯一の宿主とし,膿痂疹や咽頭炎などの局所性化膿疾患を惹き起こす.これらの病態の治癒後に,急性リウマチ熱や急性糸球体腎炎などの二次性疾患が起こる場合があり,特に発展途上国では社会的問題となっている.さらに,敗血症,壊死性筋膜炎,ショック症状などを伴う劇症型レンサ球菌感染症が発症する場合があり,致死率は約30 %にも及ぶ.近年,感染者数は増加傾向にある一方,上市されているワクチンは存在せず,抗菌薬に依存する治療が行われている.したがって,新たな治療法や予防法の開発が望まれている.本菌による病態発症機構は完全には解明されていないが,感染成立の初期段階において,菌体がヒト組織へ特異的に付着すると考えられている.これまで,A群レンサ球菌が産生する線毛は組織特異的な付着因子として推察されてきた.A群レンサ球菌の定着を感染初期段階において抑制が感染制御に有効であると考え,線毛発現機構の解析を行った.昨年度に引き続き,国際共同研究者と共に様々な血清型の臨床分離株が温度依存性に線毛を発現するかについて解析を行った.その結果,線毛遺伝子領域に特定の型を呈する菌株が,通常の培養温度と比較して低温時に線毛を産生することが示唆された.線毛遺伝子群の転写は低温で上昇したことから,温度感受性の線毛発現を担う転写因子を探索した.

その結果,線毛遺伝子領域にコードされる転写因子が線毛遺伝子群の正の制御因子であり,転写因子のmRNA量は培養温度により変化せず,翻訳量が環境温度により制御されることが示唆された.様々な血清型の臨床分離株について,培養温度の線毛発現への影響を検討するとともに,温度感受性線毛発現を担う転写因子を明らかにしたことから,順調に進展していると考えられる.化膿レンサ球菌はヒトを唯一の宿主とし,主に上気道と皮膚に局所性化膿性疾患を惹き起こす.また,これらの疾患が治癒した後に急性リウマチ熱や急性糸球体腎炎を続発症として発症させる場合がある.さらには,低頻度ではあるものの,壊死性筋膜炎,敗血症,多臓器不全等をともなう劇症型レンサ球菌感染症を起こすことがあるため,臨床的に注意が必要な細菌種である.上市されているワクチンは存在せず,治療法と予防法の開発が社会的に望まれている.化膿レンサ球菌は血清型依存的に多様な線毛を産生するため,線毛タンパク質の抗原性は本菌の型別に利用されてきた.線毛は菌体の宿主組織への付着やバイオフィルム形成に重要であることから,線毛の発現機構や詳細な機能の解析を行うことにより,化膿レンサ球菌の定着を感染初期段階に抑制するという感染防御法の開発に繋がると考えた.昨年度から継続して,線毛の発現機構の解析を国際共同研究者とともに行った結果,血清型依存性に培養温度による線毛産生量の違いが認められる菌株には特定の転写因子が存在し,温度センサーである可能性が示唆された.疫学データを補強するため,国際共同研究者の研究室に保存されている世界各国からの臨床分離株について,培養温度が線毛産生効率に与える影響の検討を継続するとともに,温度感受性の線毛産生を呈する特定の血清型菌株について,線毛関連遺伝子に対する転写因子の関与を明らかにし,環境温度感知機構の解析を行った.また,国際共同研究者の協力のもと,培養温度の変化に対する代謝パターンの変化についての検討を開始した.化膿レンサ球菌の温度感受性線毛発現を担う温度感知機構を明らかにするとともに,さらに多様な臨床分離株を用いて解析を行った.また,代謝関連の解析も開始しているため,本申請研究は概ね順調に進展していると考えられる.今後,培養温度の違いによる遺伝子発現変化の解析を行い,詳細な線毛発現機構を明らかにする.また,マウス感染実験により,温度感受性の線毛発現の生物学的意義を明らかにする.今後,培養温度の違いがメタボロームに影響を与え,線毛の発現機構に関与するかについて解析を行う.また,温度感受性の線毛発現が感染過程において意義があるかについて,感染実験を行い検討する予定である.今後,臨床分離株を用いた解析を継続するとともに,温度感知機構の普遍性についてさらに詳細に検討する予定である.また,培養温度の違いが代謝過程に影響を与えることにより線毛発現が変化するかについて解析を行う.他のレンサ球種種についても環境温度感知機構が感染過程において意義があるかについて,感染実験を行い検討する予定である.
高塩類アルカリ条件下におけるイネ科植物の環境耐性

中国東北部に存在するNa型アルカリ土壌の地帯の草原回復を目的として、その土壌の化学性とそこで生育するイネ科植物シオチガヤの耐性機構を検討した。その結果、その土壌はpHが10前後と高く、電気伝導度(EC)も高いことが分かった。その土からは多量の鉄やアルミニウムが水により溶出することが示された。シオチガヤは高ECに対する耐性が強く、また、Naよりむしろ炭酸水素イオンへの耐性が重要であることが示された。さらに、その根に高いムギネ酸分泌能を有していることが示された。本研究では、Na型塩類耐性イネ科植物シオチガヤの特性を調査した。最初に、八郎潟下層土とバーミキュライトから人工Na型アルカリ土壌を作成した。次に、作成した人工Na型アルカリ土壌へ重炭酸ナトリウムバッファーを添加して、土壌条件をpH9.9、電気伝導度(EC)を1.0,1.5、2.0、2.5のように段階的に調節し、現地のアルカリスポットの土壌に近いストレス状態でのシオチガヤの生育特性を、オオムギ、エンバクと比較することで評価した。その結果、Na型アルカリ土壌条件下でECが上昇した時、オオムギやエンバクは根が伸長せず、生育が強く抑制されたにも関わらず、シオチガヤの生育はあまり抑制されなかった。シオチガヤの地上部のNa含量は、オオムギやエンバクに比較してかなり低く抑えられていた。また、土壌中のNa型アルカリ塩ストレスが増加しても、シオチガヤ地上部のK、Mg、Ca含量はほとんど減少せず、低いレベルで一定だった。それに伴って、Na/K比も非常に低い値を示していた。それに対し、オオムギやエンバクでは、土壌のEC1.0において、地上部のNa含量がシオチガヤの4倍ほどに増加し、K、Ca Mg含量は大きく抑制された。シオチガヤのNa吸収抑制能力と他の多量必須元素の高い吸収能力が明確に示された。しかし、今回の実験では土壌分析が行なわれておらず、地上部P含量、Fe含量などについても測定が行なわれていない。そのため今回測定されなかった項目に、シオチガヤのNa型アルカリストレス耐性機構に関わる重要な項目が存在するかもしれない。また、今回は人工的にNa型アルカリ土壌を再現して実験に用いたが、実際の現地における植生が減退している斑状の領域(アルカリスポット)の土壌とは含有元素量・物理性など、様々な部分で異なっている。そのため、今後は中国東北部の現地の土壌を用いて追試を行なうことが望ましい。シオチガヤは、中国東北部のNa型アルカリ塩類集積土壌で生育するイネ科塩類耐性植物である。本研究では、シオチガヤの耐性機構の検討を目的として、人工Na型アルカリ塩類集積土壌でシオチガヤの栽培実験を行い、Na,K,Ca,Mg,P含量を他のイネ科植物と比較した。秋田県八郎潟下層土をNaHCO_3:Na_2CO_3 1:1混合液に浸漬し土壌にNaを吸着させ、土壌pHを上昇させ、人工土壌を作成し植物栽培を行った。上記の手順で作成した、人工土壌とバーミキュライトを体積比1:8で混合したもの、および対照区として無処理の八郎潟下層土に1:8の体積比でバーミキュライトを混合したものを使用した。実験ではシオチガヤ、トールフェスク、チモシー、ペレニアルライグラス、ベントグラスを200mlのポットにてガラス温室内で栽培した。播種後50日で地上部を採取し、硝酸分解後、フレーム式原子吸光光度計及びバナドモリブデン酸アンモニウム法でNa,K,Ca,Mg,P含量を測定した。シオチガヤは高pH条件下でも乾物重の減少量が少なく、生育が阻害されにくかった。高pH条件下で、シオチガヤはK、Na及びP含量には他のイネ科作物と大きな違いは見られなかったが、CaとMg含量は他の植物種とは異なり増加した。これらのことから、シオチガヤの耐性機構の特徴は、高pH条件下でも一定水準以上の必須元素濃度を地上部で維持でき、生育が阻害され難いこと。また、特にCaやMgなどの2価カチオンの吸収能が高いことが示唆された。また、上記の実験とは別に、水耕栽培にて根圏のHCO_3^-イオンを増加させ、塩地茅とオオムギのムギネ酸分泌量を比較する実験を行った。その結果、80mMのNaHCO_3が存在すると、オオムギではムギネ酸分泌量が激減するのに対し、シオチガヤでは減少しなかったことから、この植物のムギネ酸分泌系がHCO_3^-耐性を持つと考えられた。今年度、本研究では、中国吉林省大安市郊外のソーダ質土壌の水洗浄の影響を検証した。この土壌は水洗浄により土壌ECが減少し土壌の交換性陽イオン