hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
スギ花粉症に対する修飾抗原を用いた減感作療法の奏功機序の解明

プルラン修飾スギ抗原を用いた減感作療法群と薬物療法群を比較することで、減感作療法の臨床効果と奏効機序に関して検討を加えた。Symptom medicationscore(SMS)を用いた臨床症状の比較では、1998年と1999年のスギ飛散期後半以降に2群間のSMSに有意な差が認められた。血清中スギ特異的IgE抗体は2群間に差を認めなかった。スギ特異的IgG4抗体は、減感作療法により有意に増加した。末梢血単核球のスギ抗原刺激時におけるIL-4産生量は、98年と99年の飛散前、および98年と99年の飛散後を比較すると、減感作療法群でのみ有意な低下が認められた。IL-5産生量は、減感作療法群では、99年飛散前は98年飛散前より有意に低下していた。98年では、飛散前後で両群とも統計学的に有意な変化が認められなかったが、99年は薬物療法群で有意な増加が認められた。2000年2001年には減感作療法を実施したスギ花粉症10症例について、その後の経時的変化を検討した。SMSによる臨床症状の変化は、98年2.24、99年1.74、00年1.93、01年2.60であり、減感作療法の効果は治療終了2年後のスギ花粉大量飛散年には減少していた。IgEは減感作療法開始前と比較して、00年の飛散前に有意に低いレベルに維持されていた(p=0.04)。01年にもその傾向は持続した。IgG4は減感作療法により98年と99年に有意に増加したが、その傾向は00年01年にかけても持続した。末梢血単核球のスギ抗原刺激時におけるIL-4産生量は、98年の飛散前と00年の飛散前を比較すると有意に減少していた(p=0.01)が、00年の花粉飛散前後で有意に増加した(p=0.01)。2000年と2001年飛散前では有意な上昇はなかったが、01年花粉飛散前後で大きな季節性の上昇が認められた(p=0.O1)。特に、2000年に不良群とした症例での大きな季節性上昇を認めた花粉飛散前では両群間に差は認められなかったが、花粉飛散後に不良群の方が有意(p=0.04)に亢進していた。IL-5産生量は、減感作療法により99年飛散前には97年の治療開始前より有意に低下していたが、00年にもその傾向は持続した。00年飛散前と比較すると有意な上昇ではなかったが、99年の飛散前と比較すると01年は上昇していた(p=0.02)。また、季節性の上昇も認められ(p=0.01)、特に不良群でその変化が大きかった。01年は花粉飛散前には両群間に有意差はなかったが、花粉飛散後では不良群で有意に(p=0.03)高値であった。IFN-γの産生量には期間中に特に有意な変化や群間の有意差は認められなかった。特異的減感作療法はアレルゲン刺激に対するT細胞応答を修飾し、特にTh2タイプサイトカインの産生能を低下させることで効果を発現する。また、SMSと同様に動くのはIL-5であり、治療効果の判定にもIL-5産生能が有用と考えられた。末梢血単核球のスギ抗原刺激時におけるIL-

4産生量は、98年の飛散前と00年の飛散前を比較すると有意に減少していた(p=0.01)が、00年の花粉飛散前後で有意に増加した(p=0.01)。2000年と2001年飛散前では有意な上昇はなかったが、01年花粉飛散前後で大きな季節性の上昇が認められた(p=0.O1)。特に、2000年に不良群とした症例での大きな季節性上昇を認めた花粉飛散前では両群間に差は認められなかったが、花粉飛散後に不良群の方が有意(p=0.04)に亢進していた。IL-5産生量は、減感作療法により99年飛散前には97年の治療開始前より有意に低下していたが、00年にもその傾向は持続した。00年飛散前と比較すると有意な上昇ではなかったが、99年の飛散前と比較すると01年は上昇していた(p=0.02)。また、季節性の上昇も認められ(p=0.01)、特に不良群でその変化が大きかった。01年は花粉飛散前には両群間に有意差はなかったが、花粉飛散後では不良群で有意に(p=0.03)高値であった。IFN-γの産生量には期間中に特に有意な変化や群間の有意差は認められなかった。特異的減感作療法はアレルゲン刺激に対するT細胞応答を修飾し、特にTh2タイプサイトカインの産生能を低下させることで効果を発現する。また、SMSと同様に動くのはIL-5であり、治療効果の判定にもIL-5産生能が有用と考えられた。スギ単独花粉症例で、SBP-プルラン修飾抗原によるスギ特異的減感作療法実施中の13例(減感作群)と、対症療法のみの10例(薬物群)を対象とし、減感作群からは、減感作療法開始前、平成10年花粉飛散前、花粉飛散後の3回、薬物群からは平成10年花粉飛散前後の2回末梢血を採取した。血清中スギ特異的IgG4抗体、IgE抗体と、末梢血より比重遠沈法で分離した単核球を、スギ精製アレルゲン混合物刺激下および無刺激で培養上清中のサイトカイン濃度をELISA法を用いて測定した。また、mRNAを抽出して、RT-PCR法にてサイトカインの発現を調べた。減感作療法により、血清中IgG4抗体は増加したが、スギ特異的IgE抗体には変化を認めなかった。両群ともにIL-4、IL-5は刺激下のみで産生が認めれられたが、IL-10、IFN-γは無刺激下においても産生が認められた。IL-4産生は、薬物群では花粉飛散後に有意に増加していたが、減感作群では、その増加が抑制されていた。IL-5産生は、減感作群において経時的に減少する傾向を認めたが、統計学的に有意差は得られなかった。IL-10およびIFN-γは、両群とも花粉飛散前後での変化も、両群間の差も認められなかった。アレルギー日記より算出したSymptom-Medication Score(SMS)の比較により、花粉飛散中に減感作による臨床的な効果が確認できており、その作用機序として、末梢血単核球のTH2タイプサイトカイン産生の低下が関与していることが示唆された。また、24時間培養した単核球からでIL-5、IL-10、IFN-γ発現について検討したが、有意な変化は確認できていない。SBP-プルラン結合スギ抗原を用いた減感作療法群13例と薬物療法群10例についてSympton-medication scoreを用いて平成11年度の臨床症状を比較した。平成11年度もスギ飛散期後半以降に2群間に有意な差が認められた。末梢血単核球のスギ抗原刺激時におけるサイトカイン産生能を比較した。IL-4産生量は、平成10年と平成11年の飛散前、及び平成10年と平成11年の飛散後を比較すると、減感作療法群でのみ有意な低下が認められた。平成10年は、薬物療法群では花粉飛散前後で有意な増加が認められたが、減感作療法群ではその増加が抑制されていた。IL-5産生量は、減感作療法群では、平成11年飛散前は平成10年飛散前より有意に低下していた。
高等植物細胞内におけるミオシンXIによる小胞体輸送機構の解明

タバコ培養細胞BY-2において、小胞体輸送に関与していると考えられるミオシンXIのアイソフォームのひとつである、175-kDa重鎖からなる175-kDaミオシンと小胞体との関連性を細胞分画法によって検討した。GFPでラベルされた小胞体(GFP-ER)を発現しているBY-2細胞のプロトプラストを、ダウンスホモジェナイザーによりマイルドに破砕して、遠心法によって分画を行った結果,175-kDaミオシンとGFP-ERのシグナルは、主にミクロゾーム画分と可溶性画分に検出され、両成分の分布は一致していた。さらに可溶性画分とミクロゾーム画分を含む分画をショ糖密度勾配遠心法によって分画したところ、175-kDaミオシンの一部がGFPのシグナルと同じ画分に検出された。これらの結果から、175-kDaミオシンは小胞体に結合して、その輸送を担うミオシンであることが更に強く示唆された。しかし、シャジクモ節間細胞のアクチンケーブルや植物アクチン束化タンパク質であるビリンにより束化させたアクチン束を用いたin vitro運動再構成系において、このような小胞体はアクチン繊維上を動くことはなかった。おもしろいことに、アフリカツメガエル卵細胞から単離した小胞体と同様、BY-2細胞から調製した小胞体にGTPを加えたところ、チューブ状の構造が形成された。このような構造は、細胞表層部で観察される小胞体網目状ネットワークに相当すると思われる。またIn vitroにおける単離小胞体のチューブ形成には、溶液内の流れなどの力が必要であることがわかった。そして細胞内では、このような力はミオシンによって発生していることが示唆された。タバコ培養細胞BY-2において、小胞体輸送に関与していると考えられる175-kDa重鎖からなる175-kDaミオシンと小胞体との関連性を、細胞分画法によって検討した。GFPでラベルされた小胞体(GFP-ER)を発現しているBY-2細胞のプロトプラストを、ダウンスホモジェナイザーによりマイルドに破砕して、遠心法によって分画を行った結果,175-kDaミオシンとGFPのシグナルは主にミクロゾーム画分と可溶性画分に検出され、両成分の分布は一致していた。さらに可溶性成分とミクロゾームを含む両分をショ糖密度勾配遠心法によって分画したところ、ミオシンの一部がGFPのシグナルと同じ画分に検出された。これらの結果から、175-kDaミオシンは小胞体に結合しその輸送を担うミオシンであることが更に強く示唆された。現在ショ糖密度勾配遠心後の175-kDaミオシンを含む小胞体画分を用いて、小胞体運動活性の有無をin vitro運動再構成系で解析しているところである。また、分裂期においてフラグモプラスト赤道面に集積する小胞体に結合した175-kDaミオシンの役割を解説するために、GFP-ERを発現している細胞を分裂終期に同調させた系を用いて、小胞体が結合したフラグモプラストの単離を試みた。ピロピザマイド処理後の細胞を、細胞壁溶解酵素中で培養を継続させ周期を進行させるとともにプロトプラストの調整を同時に行った。得られた分裂終期のプロトプラストをダウンスホモジュナイザーでマイルドに破砕することによって、小胞体が比較的良く保存されたフラグモプラストを含む画分を得ることが出来た。今後パーコールなどを用いた密度勾配遠心法などによって、更にフラグモプラストの単離を進め小胞体と175-kDaミオシンとの関連を解析していく予定である。

タバコ培養細胞BY-2において、小胞体とその輸送に関与していると考えられているミオシンXIである175-kDaミオシンとの関連性を、ショ糖密度勾配超遠心分画法を用いて検討した。GFP-小胞体を発現しているBY-2細胞から、GFP-小胞体を含むミクロゾーム画分と可溶性画分からなる分画を調製し、0.6/1.0/1.5Mショ糖からなる密度勾配超遠心にかけ、GFP-小胞体と175-kDaミオシンの分布を解析した。両成分は同じ画分に分布していた。また遠心後に得られたGFP-小胞体をミオシン重鎖抗体で免疫染色した結果、ミオシンはGFP-小胞体表面上に存在していた。これらの結果から、一部の175-kDaミオシンは強固に小胞体に結合していることが示された。しかしながら、ミオシンが結合しているGFP-小胞体の運動活性を、シャジクモ節間細胞のアクチンケーブルや、植物ビリンによって束化させたF-アクチンを用いた運動再構成系によって解析したが、GFP-小胞体の運動は観察されなかった。この結果は、小胞体に強固に結合した175-kDaミオシンの活性は不活性化されている可能性が示唆され、現在この機構を解明しているところである。それと同時に、GFP-小胞体画分にGTPを加えると、細胞表層で観察される小胞体のチューブ状構造が形成されることを見出した。必要なGTP濃度はμM程度であり、ATPやGDPを加えてもチューブ形成は誘発されない。このような現象はアフリカツメガエル卵細胞から単離された小胞体で既に報告されている。しかしいくつか点について、カエル卵の小胞体チューブ形成とBY-2細胞のそれとは異なっている。現在この現象に関しても、詳しく解析中である。
表現・コミュニケーション力の育成を通した合唱練習方法の実践研究II

【研究目的】本研究は,表現・コミュニケーション力を育てるために,合唱の取り組みを中心に具体的な実験的実践を行い,その効果を検証することが主要な目的である。【研究方法】○基礎づくり:4月から合唱の基礎・基本の定着をはかるとともに、授業分析に必要な基礎データを記録した。○調査研究:6月に合唱指導に関する講習会に参加し,研修を行った。○授業実践:7月の校内合唱コンクールまでに,合唱の練習方法の開発,実践を試みた。○校内合唱コンクール:7月に校内合唱コンクールを開催し,生徒にホールで聴衆を前に演奏する体験をさせた。その後、調査を実施し必要な基礎データとした。○授業実践:9月までに,大学の講義を担当し、合唱の練習方法を紹介するとともに、その方法が大学生にも効果的であるか比較研究をした。○データ整理・研究紀要の執筆:10月までに,これまでに得られた調査データを整理し分析をおこない,これまでの実践における成果と課題を整理した。また,本研究の成果を研究紀要としてまとめた。○調査資料の整理とまとめ:3月までにさらに実践研究・分析を重ね、成果と課題を整理した。【研究成果】生徒に自分たちの演奏を客観的に捉えさせたり,アンサンブルを意識させたりするために、演奏をお互いに聴かせる方法を工夫したり,機器を活用して授業を実施したりすることは、生徒の表現・技能を効果的に高めるのに有効であることがわかった。また、生徒自らにどう表現したいかを考えさせ、主体的に豊かな表現を追究させるために、発問や練習形態を工夫した授業も効果的であり、その具体的方法を開発することができた。なお、今回の研究で得た知見にもとづき、平成19年49月に広島大学教育学部非常勤講師として講義を担当し、その一部を教授した。同じく平成19年8月に愛媛県音楽教育研究会の夏期研修会に講師として招聴され、それまでの研究成果を実践を交えて発信した。
全身性エリテマトーデスにおける自己反応性B細胞の質的異常の解明

本研究では、全身性エリテマトーデス(SLE)患者末梢血における自己反応性B細胞の質的異常を、B細胞のケモカイン受容体発現に着目して特定し、それらの誘導機構、病変組織への浸潤機序、自己抗体の産生などの病的意義を検討し、病原性B細胞に特異的な新規の治療標的分子を探索することを目的としている。2017年度の実験結果から、SLEではType I IFNを介したCXCR5減弱とType II IFNを介したCXCR3増強を伴うB細胞が病態形成に関与している可能性が考えられた。そこで、2018年度はその病原性を明らかにするため、同サブセットの遊走能、患者組織への浸潤を検討した。遊走能の評価として、EZ-TAXIScanを用いた実験を行った。健常人、SLE患者、RA患者の末梢血20mlよりB細胞を分離し、CXCR3のリガンドであるCXCL10に対する遊走能を評価した。遊走細胞数、走化速度を指標としたが、各群で遊走能に有意差はみられなかった。次に、ループス腎炎患者の腎生検組織の免疫蛍光染色(CD19, CXCR3の二重染色)を行った。normal control(顕微鏡的血尿で腎生検を行った症例、n=1)、ループス腎炎Class IIでは、B細胞の浸潤を認めなかった一方で、ループス腎炎Class III or IVではCXCR3+ B細胞の浸潤を認めた。さらに、CXCR3+ and CXCR3- B cellsをカウントしたところ、CXCR3+ B細胞の割合は30.8±14.9%であった。以上より、CXCR3増強を伴うB細胞は炎症局所へ遊走し、炎症病態の形成に関与している可能性が考えられた。次年度は、さらに同サブセットの病原性を明らかにするため、エフェクター機能(抗体産生能、サイトカイン産生能)、抗原提示能を検討する。概ね計画どおりに、実験、解析を進行できている。CXCR5減弱とCXCR3増強を伴うB細胞の病原性を明らかにするための検討を継続する。次年度は、同サブセットのエフェクター機能(抗体産生能、サイトカイン産生能)、抗原提示能を評価する。本研究では、SLE患者末梢血における自己反応性B細胞の質的異常を、B細胞のケモカイン受容体発現に着目して特定し、それらの誘導機構、病的意義を検討し、病原性B細胞に特異的な新規の治療標的分子を探索することを目的としている。我々は予備検討として、健常人(HD)、関節リウマチ(RA)患者、SLE患者の末梢血より単核球を分離し、T細胞のサブセット分類に用いられるケモカイン受容体(CXCR5、CXCR3)に着目してB細胞の特徴を検討したところ、SLE患者B細胞ではCXCR5-CXCR3-、CXCR5-CXCR3+B細胞が増加していることを見出した。2017年度は、同サブセットとSLE患者背景(年齢、性別、罹病期間、治療歴、重要臓器障害の有無)、疾患活動性(SLEDAI, BILAGなど)、治療反応性など臨床病態との関連を評価した。また、T細胞サブセットとの関連も評価した。その結果、CXCR5-CXCR3-B細胞は抗Sm抗体価と正相関した。また、CXCR5-CXCR3+B細胞は活動性症例で増加し、疾患活動性改善とともに減少した。いずれのサブセットもSLE患者背景との相関はなかった。T細胞サブセットとの関連については、CXCR5-B細胞は活性化Tfh細胞と正相関し、CXCR5-CXCR3+B細胞はエフェクターメモリーT細胞と正相関した。さらに、予備検討で、in vitroでは、健常人末梢血単核球から分離したB細胞をIFNβで刺激するとCXCR5発現が減弱し、IFNγで刺激するとCXCR3発現が増強することを見出しており、同刺激時の転写因子発現を評価した。その結果、ヒトB細胞におけるIFN-γ刺激はT-betの発現を誘導した。以上より、SLEではType I IFNを介したCXCR5減弱とType II IFNを介したCXCR3増強を伴うB細胞が病態形成に関与している可能性が考えられた。

normal control(顕微鏡的血尿で腎生検を行った症例、n=1)、ループス腎炎Class IIでは、B細胞の浸潤を認めなかった一方で、ループス腎炎Class III or IVではCXCR3+ B細胞の浸潤を認めた。さらに、CXCR3+ and CXCR3- B cellsをカウントしたところ、CXCR3+ B細胞の割合は30.8±14.9%であった。以上より、CXCR3増強を伴うB細胞は炎症局所へ遊走し、炎症病態の形成に関与している可能性が考えられた。次年度は、さらに同サブセットの病原性を明らかにするため、エフェクター機能(抗体産生能、サイトカイン産生能)、抗原提示能を検討する。概ね計画どおりに、実験、解析を進行できている。次年度以降は、ケモカイン受容体発現異常を有するサブセットの病原性を明らかにするため、遊走能、エフェクター機能(抗体産生能、サイトカイン産生能)、抗原提示能の評価や、患者組織における同サブセットの浸潤の評価を行う。CXCR5減弱とCXCR3増強を伴うB細胞の病原性を明らかにするための検討を継続する。次年度は、同サブセットのエフェクター機能(抗体産生能、サイトカイン産生能)、抗原提示能を評価する。
ササ分布の時空間変動に着目した植生動態モデルの構築

沖積錐における土石流を主とする地表撹乱と林床植生の対応関係を検討した昨年の結果を踏まえ、今年度は梓川本流の氾濫原全体を調査対象とし、沖積錐も含めた河畔域全体の植生構造について検討した。すなわち、梓川の河畔林が成立する氾濫原の空間分布が流域の地形構成の中でどのように規定され、また、そのような分布構造が河畔林の存在様式とどのような関係にあるのかを検討した。まず、河畔林が成立する氾濫原幅の広狭は、支流との合流点に発達する沖積錐の発達の度合いと対応していた。沖積錐(崖錐などを含む)の存在する28の流域で流域面積と沖積錐の面積の関係をみると、地質の異なるそれぞれの流域で、沖積錐の発達程度が異なっていた。すなわち砂岩・泥岩からなる堆積岩の流域では流域面積に対する沖積錐の面積が小さく、非堆積岩流域で大きかった。また、1958年と1999年の空中写真の判読および年輪試料などの解析などから、約50年間に生じた河畔林分布の変化を検討した。その結果、氾濫原に成立する河畔林の存在様式は、氾濫原幅によって異なっていた。すなわち、氾濫原の幅が狭い区間では高頻度に攪乱を受け、一定の範囲の全ての河畔林が破壊されることもあるのに対し、氾濫原の幅の広い区間では成熟林分を含む多様な遷移段階の群落が混在する河畔林が成立していた。以上を踏まえて、近年設置された梓川本流沿いの堤防などの砂防施設の河畔林への影響を検討し、洪水による撹乱から切り離される堤内地と、実質的に氾濫原幅が縮小されて洪水による攪乱頻度が増大する堤外地の双方で、植生構造に変化が生じることが推定された。森林内においては、林床にササの優占度が非常に高いところと、ほとんどササの存在しないところが存在する。本研究では地表撹乱を受けてからの時間の長さに着目して、林床型の場所的な違いが生じる原因を検討した。梓川上流域に発達する沖積錐上において41地点の調査区を設け、植生調査を実施した。沖積錐は土石流の堆積によって形成された地形であるから、様々な時代の堆積面がモザイク状に分布している。調査区のうち年輪試料を得た林分では、林冠構成木の年輪数から林齢を推定した。また年輪試料のない調査区では、他の調査区の年輪データから求めたダケカンバの樹齢-胸高直径の関係式を用いて、ダケカンバの最大胸高直径から林齢を推定した。このようにして推定された林齢と林床におけるシナノザサの植被率との関係を見ると、土石流などによる撹乱をうけてから約50年間はササの植被率は0%であった。その後50年から100年にかけてササの優占度が増大し、100年を超えると80%以上の植被率になっていた。しかし50年から200年の間で、ササの植被率が05%の林分も存在しており、これらの林分では、林床に土砂が流入するなどして、ササの侵入が遅れているとも考えられる。そのような林床撹乱の有無と発生時期を年輪幅の経年変化パターンの特徴から推定した。その結果、林齢が100年を超えるにもかかわらずササの植被率が小さな林分では、過去50年間前後に林床撹乱が生じている可能性が示唆された。以上の結果から、沖積錐上では基本的には時間軸に沿ってササの植被率が増大し、撹乱を受けてから約50年間はササの植被率が小さくおさえられていると推測される。なお、植生図および地表動態履歴図は作成途中にあり、来年度に調査を補って完成させる。

以上を踏まえて、近年設置された梓川本流沿いの堤防などの砂防施設の河畔林への影響を検討し、洪水による撹乱から切り離される堤内地と、実質的に氾濫原幅が縮小されて洪水による攪乱頻度が増大する堤外地の双方で、植生構造に変化が生じることが推定された。
免疫集合と単純集合の計算複雑さ

本研究課題はカナダ・オタワ大学準教授のTomoyuki Yamakami氏が1990年代に免疫集合と単純集合について行なった研究を発展させるものである.平成14年7月,研究代表者はYamakami氏を大阪府立大学に招き,同氏と研究,アイデアを交換した結果,「NP免疫集合のクラスがh-P-還元について閉じていない」ことの証明に成功した(ここでh-P-還元というのは,より詳しく言えば,無限集合たちの間のh-P-d還元とh-P-2tt還元を指す).平成14年度はまた,以下の2編の論文の最終校正を行なった.なお,[2]は出版者の作業の遅れにより2002年に印刷された.国際シンポジウムで発表[2]を行ない,その内容を発展させて論文[3]を投稿した。[3]において,1TAUT[X](クエリー記号の出現を一つ持つブール式のうち,集合Xに関してトートロジーであるもの全体の集合)がXに多項式時間btt還元可能でない集合X全体のクラスがカントル空間で測度1を持つことを示した.この結果はAmbos-Spiesらの一連の研究および我々の過去の研究(Information and Computation 176,2002)を拡張するものである.また,論文[1]の最終校正を行なった.なお,出版者の作業の遅れにより[1]は2003年に印刷された。
先天性高乳酸血症の病因としてのピルビン酸膜輸送障害に関する研究

先天性高乳酸血症は有機酸代謝異常症の中ではもっとも多く、その発生頻度は比較的高いものと思われる。しかし本症の2/3以上の症例においてはその原因が不明である。したがって先天性高乳酸血症における病因の解明は本症の診断および治療上、早急に解決すべき重要な課題である。細胞の浮遊液に加えられた(1-【^(14)C】)ピルビン酸は細胞膜を通過して細胞質内に入り、ついでミトコンドリア膜を通過してミトコンドリア内に入り、ミトコンドリア・マトリックスに存在するピルビン酸脱水素酵素(PDH)による酸化的脱炭酸反応によりはじめて【^14(CO)_2】を発生する。したがってピルビン酸の膜輸送を含め、これらの過程のいずれの部位に障害があっても(1-【^(14)C】)ピルビン酸脱炭酸能が低下する。またグルコースからの乳酸産生量はグルコース代謝の主経路である嫌気的解糖系およびTCAサイクルに異常がありピルビン酸が蓄積すると増加する。そこで本研究では原因不明の高乳酸血症患者由来の培養皮膚線維芽細胞におけるピルビン酸の膜輸送を含むピルビン酸代謝障害の存在をスクリーニングする目的で線維芽細胞の(1-【^(14)C】)ピルビン酸脱炭酸能およびグルコースからの乳酸産生能を測定した。(1-【^(14)C】)ピルビン酸の脱炭酸能は従来の方法で、またグルコースからの乳酸産生能は乳酸酸化酵素を用いる新しい測定法を開発し、その方法で測定した。培養皮膚線維芽細胞の(1-【^(14)C】)ピルビン酸脱炭酸能およびグルコースからの乳酸産生能はPDH欠損症で異常値を示した。また原因不明の高乳酸血症においても(1-【^(14)C】)ピルビン酸脱炭酸能の低下傾向および乳酸産生能の亢進がみられた。しかし測定値は同一線維芽細胞を用いてもかなり変動した。したがって今後、これらの測定法を改良することによって測定値の変動を小さくすれば培養皮膚線維芽細胞におけるピルビン酸代謝障害を確実にスクリーニングできるものと思われる。
エリザベス朝演劇批評におけるアナモルフォーズ(歪像画法)の概念の適用の研究

発表論文では、アナモルフォーズの手法を文学批評に応用する一つの例として、『トロイラスとクレシダ』の中の`sleep kill those pretty eyes'と言う台詞を分析した。トロイラスが恋人クレシダに向かって言う言葉として`kill'は実に不適切であり、これを`lull'に直してしまう学者が多い。その場合、トロイラスの目に映るクレシダ像は「無心に眠る赤ん坊」となる。ところが`kill'をそのまま残してこの場面にアナモルフォーズの鏡を掲げる時、そこには思いがけない他の図像が映っているのが見えてくる。まず浮かび上がるのは、「眠り」の赤ん坊と「死」の赤ん坊、そして彼らを抱く母親である「夜」の魔女である。さらにその背後には、百眼のアルゴス、メヂュ-サ,バンリスクといった恐ろしい眼の怪物たちの姿が透けて見える。`eye'(眼)=`I'(自己)が病んでいる、というシェイクスピアの洒落は、眼の病が自己のアイデンティティーの病でもあるという認識につながる。近代の初頭にあってシェイクスピアはすでに、「自我」という牢獄の中に閉じこめられた現代人の苦悩を見抜き、救いへの唯一の道はその「自我」をいったん「殺す」(`kill')ことにある、と示唆しているのではないだろうか。象徴的な死と精神の再生への願い、というテーマは後のロマンス劇の中に受け継がれていく。現在執筆中の論文では、『テンペスト』の中の`Those are pearls that werw his eyes'という一行の背後に隠されたアナモルフォーズの図像を照らし出すことによって、「自我」の死と「本当の自己」の再生が描き出される様を明らかにしていく予定である。
局所クーパー対形成による異方的超伝導機構

平成30年度の研究では、主に多軌道系における局所クーパー対の応用としてのBiS2超伝導体の超伝導秩序変数の解析を行った。BiS2超伝導体は、その発見以来、超伝導秩序変数の対称性について活発に議論が続けられている物質である。我々は、これまでの電子間のクーロン斥力を基礎としたフェルミ面のネスティングと乱雑位相近似という描像・手法や、純粋フォノン機構によるs波超伝導状態などの理論を精査するとともに、独自にBi原子のp軌道模型に有効相互作用を導入し、多軌道自由度から発現する異方的s波状態とd波状態について解析を行った。局所クーパー対の寄与が大きいd波対称性の超伝導と通常の意味での異方的s波が広い領域で実現することがわかった。各種の実験との整合性が取れる超伝導秩序変数はこれまで提案されていないが、異方的s波の超伝導秩序変数は広い範囲の実験結果をうまく説明することが可能である。BiS2超伝導体の研究とともに、強磁性超伝導体URhGeの基礎模型としての1次元のスピン1の近藤格子模型の密度行列くりこみ群による解析も並行して行った。URhGeはイジング強磁性体であるが、横磁場下で顕著な超伝導転移温度の増大が観測されている。我々は密度行列くりこみ群を用いて横磁場下の基底状態を詳細に解析し、様々な相が発現する事を見出した。この結果を元にすることで、スピンと伝導電子が強く相関した、局所的な複合粒子のクーパー対による超伝導状態を解析することができると期待している。当初の計画では動的平均場による局所クーパー対の解析を行う予定であったが、軌道に関して非対角成分を持つ超伝導秩序変数を導入した場合の計算精度の問題および極低温におけるモンテカルロ法による超伝導相内の計算の困難性から、早期に上記「研究実績の概要」に記載した内容に研究テーマをシフトした。派生的に行っていた一次元のスピン1近藤格子模型の解析は、直接は局所クーパー対の解析までは行うことができなかったが、近藤格子系ではスピンと伝導電子が結合した複合粒子を構成し、それらが超伝導への不安定化を担うことが指摘されており、現在その解析を進めているところである。今年度も引き続き局所クーパー対による異方的超伝導を解析していく予定である。昨年度の問題点であった軌道非対角成分をもつ超伝導状態のモンテカルロ法による解析について対応策を検討する必要がある。一方で、軌道に関して対角的な秩序変数を持ちつつ、異方的超伝導が実現する場合も考えられる。この場合には困難は相対的に少なくなるはずであり、第一段階として軌道対角成分のみを考慮した状態を解析することが考えられる。これと並行して、当初の計画にあるダイヤモンド構造上のスピン軌道相互作用を含んだ模型における超伝導状態についてBCS理論を用いて解析する予定である。この模型は近年盛んに研究がなされているPr系の超伝導体と関連しており、その軌道秩序下での超伝導状態も興味深いものであるので、軌道秩序と超伝導の関わりについても解析する予定である。

一方で、軌道に関して対角的な秩序変数を持ちつつ、異方的超伝導が実現する場合も考えられる。この場合には困難は相対的に少なくなるはずであり、第一段階として軌道対角成分のみを考慮した状態を解析することが考えられる。これと並行して、当初の計画にあるダイヤモンド構造上のスピン軌道相互作用を含んだ模型における超伝導状態についてBCS理論を用いて解析する予定である。この模型は近年盛んに研究がなされているPr系の超伝導体と関連しており、その軌道秩序下での超伝導状態も興味深いものであるので、軌道秩序と超伝導の関わりについても解析する予定である。当初計画よりワークステーションの価格を抑えることができたため若干の余裕が生じた。この余剰金を次年度のソフトウェア等の購入にあてる予定である。
ALS脊髄血管周皮細胞を標的とした再生許容環境の構築

筋萎縮性側索硬化症(ALS)は運動ニューロンのほぼ選択的な変性脱落を主徴とする。成体中枢神経系が本来もつ内在性再生機転は不十分とされているが、動物モデルでは運動ニューロン変性に並行したニューロン以外の細胞には活性化や増殖が生じている。本研究では微小血管の生理的機能維持に与る周皮細胞に注目した。ALSモデルラットに新生ペリサイトを同定し、その有意な増加を明らかにした。周皮細胞選択的受容体を同モデルで解析後、周皮細胞維持因子の脊髄腔内持続投与を実施し、神経保護を示唆する結果を得た。今後、ALS病態下における新生周皮細胞・微小血管の意義、および神経変性との連関メカニズムを解明すべく解析を進める。ALSにおける脊髄運動ニューロン変性脱落は、早くからニューロン以外の細胞増殖をもたらす。本研究では、神経再生・神経変性に両者において重要な意義をもつとされる微小血管に注目し、その機能維持に重要なペリサイトに注目した。ペリサイトは成体中枢神経系の神経血管ユニット機能調節、および損傷時に誘導される血管新生において重要な役割を担っている。また近年、ペリサイト欠損マウスでは神経変性が生じることが報告された。一方、家族性・孤発性ALSの剖検脊髄微小血管におけるペリサイトの減少と血管壁からの脱離が報告されている。本研究では、内在性神経再生の足場となる血管新生に重要で、神経変性とも密接な関わりを持ち得るペリサイトの新生増殖について、ALSモデル動物を用いて検索した。ペリサイトは微小血管壁細胞の一つとして、血管内皮細胞とアストロサイト終足間に基底膜で囲まれた細胞として同定できた。野生型対照群に比して変異SOD1遺伝子導入ラットの脊髄腹側では発症前より、神経変性と並行した新生ペリサイトの有意な増加を認めた。そのピークは発症後早期にあり、後期にはその程度を減じる傾向を認めた。遅れて発症後早期よりALSモデルラット脊髄の中心管周囲においても有意なペリサイト新生増加が明らかとなった。以上のように、当該年度、本研究ではALSモデル変性病態下の脊髄にペリサイト新生促進を見出した。今後、新生微小血管との機能的関連、神経再生と神経変性における役割について介入研究を要するとともに、培養ペリサイトいおける細胞生物学的解析を要する。筋萎縮性側索硬化症(ALS)病態の本質は運動ニューロンのほぼ選択的な変性脱落であるが、本来の成体中枢神経系がもつ内在性再生機転は不十分ゆえ代償できないと考えられている。しかしながら、広く哺乳類の中枢神経系には内在性の神経幹/前駆細胞が脳室ー神経軸に沿って終生存在することが複数の報告から明らかになっている。実際、本研究におけるALS動物モデルを用いた検索により、脊髄運動ニューロン変性脱落に並行したニューロン以外の細胞(神経幹/前駆細胞、グリア細胞、血管内皮細胞など)の増殖が明らかとなっている。その中でも神経再生・神経変性の両者において重要な意義をもつ微小血管、とくにその生理的機能維持に重要な壁細胞の一つ、ペリサイト(周皮細胞)に注目し、研究を進めている。昨年度までにALSモデルラット(ヒト変異Cu/Zn superoxide dismutase遺伝子導入ラット)脊髄における新生ペリサイトの同定と、発症後早期にピークをもつ有意なペリサイト新生増加を明らかにしてきた。さらに今年度は、(1)効果的なペリサイト検出マーカーおよびペリサイト選択的シグナル伝達受容体のin vivo検討、(2)新生ペリサイトと新生微小血管、アストロサイトの局在関連、(3)増殖因子の髄腔内投与による介入研究を実施し、新生微小血管との機能的連関を示唆する結果を得ている。今後、ALS様の神経変性病態下における内在性再生機転における新生ペリサイト、新生微小血管の意義を解明すべく、研究計画に則って本研究を継続する。研究計画に則って本研究を実施し、ALSモデルラット脊髄血管周皮細胞の性質検討と介入研究を実施できた。筋萎縮性側索硬化症(ALS)は難治性・神経変性疾患の代表である。発症から平均35年で全身の骨格筋萎縮と筋力低下が進行し呼吸筋麻痺に至るため、日常生活動作の重篤な障害に陥るにもかかわらず、症状を改善し得る治療法が確立していない。このため、病態解明と治療標的分子の発見が急務となっている。ALS病態の中核をなす運動ニューロンのほぼ選択的変性脱落に対して、成体中枢神経系が元来もつ内在性の再生能は不十分で代償できないと考えられている。本研究では本邦家族性ALSの約2030%ともっとも頻度の高い銅/亜鉛スーパーオキシド・ジスムターゼ遺伝子(SOD1)変異によるALSの動物モデル(ALSラット)を用い、成体脊髄に内在する再生機転を検索した。中でも神経再生・神経変性の両者において重要な意義をもつ微小血管の維持に不可欠な壁細胞の1つ、ペリサイト(周皮細胞)に注目した。週齢一致同腹仔を対照とし経時的に脊髄の組織学的解析を行うと、ALSラット脊髄に同定された新生ペリサイトは有意に増加し、そのピークは発症早期にあって発症後期には増殖の程度を減じることが明らかとなった。このプロファイルは、新生する微小血管内皮細胞と同様であった。さらにペリサイトに選択的に発現する受容体を標的として、ALSラット脊髄腔内にペリサイト増殖因子を持続投与する介入研究を実施し、溶媒投与対照群と比較して軽度ながら運動ニューロン保護効果を得た。今後、神経変性の抑止戦略の1つとなり得るため、本介入実験の再現性を確認するとともにその神経保護メカニズムについて解明を進めている。

筋萎縮性側索硬化症(ALS)は運動ニューロンのほぼ選択的な変性脱落を主徴とする。成体中枢神経系が本来もつ内在性再生機転は不十分とされているが、動物モデルでは運動ニューロン変性に並行したニューロン以外の細胞には活性化や増殖が生じている。本研究では微小血管の生理的機能維持に与る周皮細胞に注目した。ALSモデルラットに新生ペリサイトを同定し、その有意な増加を明らかにした。周皮細胞選択的受容体を同モデルで解析後、周皮細胞維持因子の脊髄腔内持続投与を実施し、神経保護を示唆する結果を得た。今後、ALS病態下における新生周皮細胞・微小血管の意義、および神経変性との連関メカニズムを解明すべく解析を進める。研究計画に則って本研究を実施し、ALSモデル動物脊髄の病変部位におけるペリサイト新生促進を明らかにした。現在、介入研究結果を中心にペリサイト動態解明を行っているが、今後はより詳細な病態解明を行うため脊髄由来ペリサイト培養系の確立をめざす。ALSペリサイトモデルを作製できた場合には、上記介入研究結果をもとにペリサイトを標的とした神経変性抑止戦略を明らかにすべく研究を推進する。医歯薬学ALSモデルラット由来ペリサイトの細胞生物学的解析を行うため、脊髄由来ペリサイト初代培養系を確立する。本実験系の確立が困難な場合には正常ヒト脳由来ペリサイトに変異SOD1を発現させた、ヒトALSペリサイトモデルを作製する。ペリサイト選択的マーカー蛋白発現を確認後、増殖率、細胞形態、生存率解析を行って変異SOD1によるペリサイト病態を明らかにする。上記解明後、ペリサイト・血管内皮細胞・アストログリア三重共培養モデル確立をめざし、細胞生物学的解析と血液ー脊髄関門の機能評価を行うとともに、血液ー脊髄関門維持に要するシグナル分子の発現変動を明らかにする。既存試薬で研究実施可能となったため。既存試薬で研究実施が可能であったため。次年度消耗品費にて14,179円を試薬購入に使用し、研究を実施する。当該年度から9,342円を次年度試薬購入に使用し、研究を実施する。
蛋白質のコンフォメーション変化と分子シャペロン

蛋白質の機能を司る立体構造変化がどのように起こるか,さらにそのイベントには分子シャペロンがどのように関わっているのかを理解するために,様々な蛋白質のコンフォメーション変化や安定性を調べ,アミロイド線維形成機構を明らかにするとともに,分子シャペロン,特にシャペロニンの機能発現機構について詳細に研究し,以下の成果を得た。1.シャペロニンの機能発現の研究:グループI型のシャペロニンGroELとグループII型シャペロニンの機能発現機構の詳細を蛋白質科学的,生物物理化学的に調べ,GroELの各ドメインの速度論的な動きの重要性とグループII型シャペロニンの機能発現促進因子を明らかにした。2.蛋白質アミロイド線維形成メカニズムの研究:病気とは直接関係していないオリゴマー蛋白質,GroESが典型的なアミロイド線維を形成することを発見し,そのアミロイド線維形成機構について,分子のコンパクトさを指標に明らかにした。一方,パーキンソン病原因蛋白質のαシヌクレインのアミロイド線維形成機構についても同様に調べると共に,アミロイド病の伝播に関連した異種蛋白質アミロイド核によるαシヌクレインのアミロイド線維形成を実験的に証明した。3.オリゴマー蛋白質の構造とその安定性に関する研究:耐熱性アスパルターゼのX線構造解析を行い,4量体からなるこの酵素の熱安定性機構と活性部位構造について明らかにした。一方,7量体蛋白質である大腸菌由来のシャペロニンGroES(Hsp10)の高濃度での溶液構造安定性をX線溶液散乱法により詳細に調べ,その構造変性機構を明らかにすると共に,サブユニット相互作用の重要性を示した。以下の2つの研究項目を行った。1.分子シャペロンの機能発現に関する研究大腸菌由来のシャペロニンGroELの機能サイクル中間体の普遍性と生物学的意義を明らかにするため,蛋白質工学的に作成したGroEL C138Wを用いて,新しく我々が独自に発見した三重複合体,GroEL-中間体-GroESの基質タンパク質の大きさと複合体形成の温度依存性を調べた。その結果,分子量5万4千以下の分子はGroEL-GroESの空間に閉じ込まれ得ることが明らかになった。また,この三重複合体は大腸菌内のin vivoでも機能することを明らかにした。一方,分子シャペロンを用いてタンパク質の大量発現中に起こりうる細胞内封入体の可溶化における実用的,応用的実験もいくつの蛋白質を例にして明らかにし,分子シャペロンを利用した大腸菌内共発現はその一つの有力な方法であることを示した。2.タンパク質のコンフォメーション変化とアミロイド線維形成に関する研究病気とは無関係のオリゴマー蛋白質であるコシャペロニンGroESが典型的なアミロイド線維を形成することを発見した。このアミロイド線維形成能の特徴を,GroES7量体の構造的特長をコンパクトさから評価したSAXSデータと照らし合わせたところ,オリゴマー構造全体が壊れていく構造遷移領域で主に生じることが明らかになった。一方,パーキンソン病と関連したαシヌクレインタンパク質のアミロイド線維形成は,通常では変性して大きく広がった分子が,NaCl存在下でコンパクトになるときに早く形成されることを発見した。これらのことから,タンパク質のコンフォメーション変化によるアミロイド線維形成は,完全にネイティブ構造をとっているか,あるいは完全に変性しているときの構造からは形成されにくく,中途半端に構造形成しているか,あるいは変性したり再生したりしている分子種からアミロイド線維が形成されやすいということが明らかになった。蛋白質に機能を付与するという重要な役割を担っているのが分子シャペロン,シャペロニンである。本研究では大腸菌由来のシャペロニンであるGroEL/GroESの機能発現の詳細を主に調べた。GroELは変性蛋白質を効率よく'カゴ'の中に取り込み正しい構造形成を起こさせるために,変性蛋白質をGroELの頂上ドメインに結合したまま,蓋の役目をするGroESを同時に結合した新たなステップがあることを明らかにしてきた。

今回,GroBLの機能発現の際に起こる各ドメイン(赤道ドメイン,中間ドメイン,頂上ドメイン)の詳細な構造変化を速度論的に明らかにするため,ストップドフロー装置を活用して調べた。その結果,ATPが結合すると,まず赤道ドメインの微細な構造変化が起こり,次いで頂上ドメインの変化が,最後に頂上ドメインと連動しながら中間ドメインの構造変化が起こることが,それぞれのドメイン内に蛍光プローブとなるトリプトファン残基を部位特異的に導入することで明らかになった。また,興味深いことは,これまで反対側のリングの動きと考えられていた変化が,シングルリングGroELで実験をした結果同様に検出されたことから,反対側のリングではなく,リング内の構造変化であることが明らかになった。一方,シャペロニンの基質蛋白質にもなりうるオリゴマー酵素の耐熱性アスパルターゼのX線結晶構造解析とその安定性について調べた。耐熱性アスパルターゼは4量体からなり,常温のアスパルターゼの構造と比べて活性部位構成ループの温度安定性がかなり高いことが分かった。また,分子全体的にイオン結合が多く存在していることが安定性と耐熱性に大きく寄与していることが示唆された。また,コシャペロニンであるGroES 7量体の溶液構造安定性を小角X線溶液散乱法により詳細に調べた結果,7量体蛋白質は高濃度中でも一旦オリゴマーが解離し,構造を部分的にとった単量体が中間体として存在していることが明らかになった。GroES蛋白質は変性条件下でアミロイド線維を形成するので,この中間体の存在の確認は意味あるものと考えられた。蛋白質の構造変化すべてに分子シャペロンが関与する。分子シャペロンの代表的なシャペロニンの機能発現の詳細な研究を行うとともに,蛋白質の構造や形の変化によって病気の原因となりうるアミロイド線維形成について研究した。シャペロニンの機能発現の研究:GroELが機能を発揮するとき,特に頂上ドメインの動きの速度論的解析はこれまで明らかになっていなかった。基質蛋白質とGroES蛋白質と相互作用する近傍に蛋白質工学的に内在性Trp残基を導入し,ストップドフロー装置を用いてATP結合に伴う頂上ドメインの動きを速度論的に解析した。その結果,ATPの結合による3つの速度論的に区別される動きが明らかになり,シングルリングGroELを用いたダブル解析により,リング内のサブユニット間の4次構造変化に起因する変化が存在していることを今回初めて明らかにすることができた。蛋白質アミロイド線維形成メカニズムの研究:7量体蛋白質であるコシャペロニンHsp10類の蛋白質の構造安定性についても生物物理化学的に詳細に調べた。その結果,塩酸グアニジン変性により,一旦単量体に解離し,その後完全に変性するという共通した機構であることが判明した。また,7量体のオリゴマー構造の安定性には,サブユニット間のN末とC末のβストランドが重要であることも明らかにした。これらの蛋白質はすべて酸性条件下でアミロイド線維を形成することも突き止めることができた。
浅海域のもつ富栄養化抑制機能の定量評価

本研究では浅海域として干潟および藻場を対象に,それら生態系のもつ富栄養化を抑制する機能について評価を行った.1.干潟生態系の調査から,泥質干潟では陸域由来の有機物が,砂質干潟では海域由来の有機物が堆積する傾向が認められ,それらの起源を安定同位対比・脂肪酸分析から定量的に明らかにする手法を構築した.また,有機物含有率は動的平衡の状態にあり,非粘着性と粘着性の底質では有機物含有率の変動周期・幅が異なり,動的平衡をもたらす物理的機構に違いがみられた.これらの結果に基づき,自然干潟における有機物含有率の動的平衡,および底質の巻き上げ頻度と有機物含有率の関係をそれぞれ記述する概念モデルを提案した.2.藻場生態系の調査から,コアマモ藻場においては多毛類や甲殻類の個体数や種類数が裸地よりも有意に多いことが示された.また,冬季には著しい二枚貝稚貝の着底が確認され,コアマモが二枚貝付着基盤としての機能を保持していることがわかった.3.Skeletonema costatumにおいて,アレロパシー効果が最大比増殖速度と比増殖速度の差として速度論的に評価できるバイオアッセイ手法を構築した.この手法により,アカモク藻場内側及び藻場群落のない外洋の海水をろ過滅菌してアッセイした結果,S. costatumの比増殖速度が有意に低下し,微細藻類の増殖に及ぼす海藻のアレロパシー効果について実環境においてその存在を証明することができた.本研究では浅海域として干潟および藻場を対象に,それら生態系のもつ富栄養化を抑制する機能について評価を行った.1.干潟生態系の調査から,泥質干潟では陸域由来の有機物が,砂質干潟では海域由来の有機物が堆積する傾向が認められ,それらの起源を安定同位対比・脂肪酸分析から定量的に明らかにする手法を構築した.また,有機物含有率は動的平衡の状態にあり,非粘着性と粘着性の底質では有機物含有率の変動周期・幅が異なり,動的平衡をもたらす物理的機構に違いがみられた.これらの結果に基づき,自然干潟における有機物含有率の動的平衡,および底質の巻き上げ頻度と有機物含有率の関係をそれぞれ記述する概念モデルを提案した.2.藻場生態系の調査から,コアマモ藻場においては多毛類や甲殻類の個体数や種類数が裸地よりも有意に多いことが示された.また,冬季には著しい二枚貝稚貝の着底が確認され,コアマモが二枚貝付着基盤としての機能を保持していることがわかった.3.Skeletonema costatumにおいて,アレロパシー効果が最大比増殖速度と比増殖速度の差として速度論的に評価できるバイオアッセイ手法を構築した.この手法により,アカモク藻場内側及び藻場群落のない外洋の海水をろ過滅菌してアッセイした結果,S. costatumの比増殖速度が有意に低下し,微細藻類の増殖に及ぼす海藻のアレロパシー効果について実環境においてその存在を証明することができた.干潟堆積物において有機物が過剰に蓄積すると底質が還元化し,生物相に変化が生じる.特に懸濁態有機物は,沈降することで底質有機物の増加を招くことから,干潟における懸濁物質の輸送特性を把握することは,干潟生態系の保全を考えるうえで非常に重要である.そこで本研究では,蒲生干潟において測器を用いた定点観測を行い,懸濁物質の干潟堆積物-直上水間の輸送特性を明らかにするとともに,簡易モデルを用いて濁度の再現を試みた.現地観測にあたり,干潟内を底質性状に応じて3分割し,ラグーン入り口から奥へ順にエリア1(砂),エリア2(砂泥),エリア3(泥)とした.堆積物-直上水間の懸濁物質輸送量と流速との関係は,エリア1,2ともに流速の小さな条件でも相当量の巻き上げが生じ,巻き上げに関する限界流速がみかけ上存在しないことが示唆された.流速の大きな条件では,巻き上げも沈降も生じないという結果を示した.このことは,流速が増加する過程で堆積物表層の巻き上げ可能な懸濁粒子が全て浮遊してしまった可能性を示唆している.堆積物の巻き上げ,沈降に関するモデルを開発し,エリア1およびエリア2の濁度の再現計算を試みた.堆積物の巻き上げフラックスは巻き上げに関する係数,含泥率および流速の2乗に比例するとし,沈降フラックスは直上水の濁度と沈降速度に比例するとした.フラックスと流速の関係から沈降速度と巻き上げに関する係数を合理的に決定し,実測により求めた含泥率を与えて計算した結果,流速の変化に伴う巻き上げ,沈降の過程を良好に再現することができた.しかしながら干潮近くの浅い水深の状況における濁度の急増は再現することができず,今後の課題として残された.アレロパシー効果を評価するバイオアッセイ手法の構築を行った微細藻類としてSkeletonema costatumを用い、その継代培養に一般的に用いられるf/2培地で前培養したS. costatumは、前培養で定常期の細胞であればバイオアッセイ時の栄養条件に影響を受けず、12時間目までは最大比増殖速度で増殖することがわかった。さらに、Heterosigma akashiwoやChattonella antiquaにおいても、同様の特性を示すことが明らかになった。このような前培養方法を用いて褐藻アカモクSargassum horneriの培養液のバイオアッセイを行った結果、比増殖速度の低下が認められ、アレロパシー効果が最大比増殖速度と比増殖速度の差として速度論的に評価できることが明らかとなった。

一方、アカモクの培養液を用いてアレロパシー物質の物性について評価した結果、バイオアッセイの前処理としてFe-EDTA添加及び加熱処理(90°C、30分)を行うことによって、アレロパシー物質はアレロパシー効果を失うことが分かった。このように増殖がバイオアッセイ時の栄養条件に依存しない手法とアレロパシー効果を不活化させる前処理を組み合わせることで、アレロパシーの定量評価を可能とするバイオアッセイ手法を確立できた。開発したバイオアッセイ手法に基づき、2004年4、5、6月に宮城県松島湾のアカモク藻場内側及び藻場群落のない外洋付近の地点(藻場外側)で採水し、ろ過滅菌してアッセイした結果、いずれの時期も藻場内側海水系でS. costatumの比増殖速度が有意に低下した。さらにFe-EDTA添加及び加熱処理を施したところ、藻場外側海水ではS. costatumの比増殖速度に有意な変化はなかったが、藻場内側海水では増殖抑制効果が消失して藻場外海水系と同程度の比増殖速度となることが示された。よって比増殖速度の低下はアレロパシー効果に起因することが分かり、微細藻類の増殖に及ぼす海藻のアレロパシー効果について実環境においてその存在を証明することができた。干潟生態系に関する七北田川河口干潟での調査から,泥質干潟では陸域由来の有機物が,砂質干潟では海域由来の有機物が堆積する傾向が認められ,それらの起源を安定同位対比・脂肪酸分析から定量的に明らかにする手法を構築した.また,有機物含有率は底生生物が安定的に生息している場であっても常に変動しており,動的平衡の状態にあると考えられた.非粘着性と粘着性の底質では,有機物含有率の変動周期・幅が異なり,動的平衡をもたらす物理的機構に違いがみられた.砂の巻き上げ頻度が低下し大潮時の周期的な有機物の洗い流しが起こらない地点で,底質の粘着性発現にともない有機物含有率が非粘着性の底質よりも著しく高くなると考えられた.これらの結果に基づき,自然干潟における有機物含有率の動的平衡,および底質の巻き上げ頻度と有機物含有率の関係をそれぞれ記述する概念モデルを提案した.藻場生態系に関する松島湾前浜干潟での調査から,環境特性としてコアマモは砂質干潟でも生育可能であることがわかった.コアマモ地上部バイオマスには明確な季節変化が確認されたが,地下部バイオマスは季節に関わらず一定であることが示された.コアマモ藻場の底質中有機物含有率や含水率は裸地と異なり,多毛類や甲殻類の個体数や種類数は藻場で裸地よりも有意に多いことが示された.また,冬季には著しい二枚貝稚貝の着底が確認され,コアマモが二枚貝付着基盤としての機能を保持していることがわかった.多毛類個体数の季節変動から,藻場では夏季から冬季にかけてコアマモによる安定かつ豊富な餌料供給が行われ,食物連鎖を通じて堆積物食者を中心とした生態系を形成していると示唆された.