hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
運動に対する心臓の調節及び適応機構に関する遺伝子レベルでの検討

心筋は有酸素能力が非常に高く,脂質代謝からのエネルギー供給が主要である。高血圧あるいは弁膜症などで生じる病的肥大心では脂肪酸代謝が低下することが知られている。一方,習慣的な運動により心臓は,機能的に優れているスポーツ心臓と呼ばれる形態的な肥大(生理的肥大心)が生じるが,エネルギー供給機構に関連する遺伝子レベルでの検討はなされていない。今回,病的肥大心とスポーツ肥大心で,エネルギー供給機構の主要酵素の遺伝子発現を検討した。病的肥大心モデルとして19週齢の自然発症高血圧ラット(SHR),スポーツ肥大心モデルとして15週間の水泳トレーニングしたWKYラット(運動群),対照群として安静飼育したWKYラットを用いた。SHRと運動群の心臓は,共に左室肥大を生じた。また,運動群は安静時徐脈を呈した。CD36(長鎖脂肪酸の細胞内取り込みに関与)mRNA発現は,SHRにおいて運動群及び対照群より低かった。長鎖脂肪酔代謝の主要酵素であるcarnitine palmitoyltransferase(CPT)-I, acyl CoA synthase isocitrate dehydrogenase mRNAへの発現は,SHRで運動群及び対照群より亢進していた。CPT-II mRNAの発現は,SHR及び運動群で対照群より亢進していた。糖及び乳酸代謝の主要酵素のphosphofructokinase mRNAとlactatedehydrogenase mRNAは,SHRで運動群及び対照群より高かった。高血圧による病的肥大心とスポーツ肥大心では,糖,乳酸,脂肪酸代謝経路の主要酵素の遺伝子発現様式が異なることが示された。すなわち,病的肥大心では無酸素的な,スポーツ心臓では有酸素的なエネルギー供給がそれぞれ亢進していることが示唆された。ゆえに,病的肥大心とスポーツ心臓とではエネルギー供給機構が異なるとが考えられる。運動トレーニングにより心臓の機能や代謝,形態を改善することはよく知られている。また,運動トレーニングは,加齢による心臓の機能やエネルギー供給能力(脂質代謝能力)の低下を改善させる。しかしながら,運動トレーニングに対する心臓の適応のメカニズムにどのような遺伝子レベルの調節が関与するのかは解明されていない。peroxisome proliferator activated receptor(PPAR)-αは,ミトコンドリアのβ酸化系の酵素の遺伝子発現の調節に関与している転写因子である。そこで本研究では,老齢期の運動トレーニングによる心臓のエネルギー供給機能の改善のメカニズムにPPAR-αを介した調節が関与するとの仮説を立て,検討した。8週間の水泳トレーニングをした24カ月齢の老齢ラット(老齢水泳群)及びその間安静飼育した同月齢のラット(老齢対照群),4カ月齢の安静飼育した成獣ラット(成獣対照群)を用い,脂質代謝能力の指標としてβ酸化の主要酵素である3-hydroxyacyl CoA dehydrogenase(HAD)の活性及びHADmRNAの発現,さらにPPAR-αのmRNA及びProteinの発現を検討した。老齢水泳群は老齢対照群と比べて,左室重量/体重比や左室拡張末期径の増加,心収縮能の改善,安静時心拍数の低下を示した。HAD活性及びHAD mRNAの発現は,老齢対照群で成獣対照群より低下していたが,老齢水泳群では老齢対照群より増加していた。PPAR-αのmRNA及びProteinの発現は,老齢対照群で成獣対照群より低下していたが,老齢水泳群では老齢対照群より増加していた。さらに,HAD geneのpromoter領域のPPAR-α結合部分であるPPREの転写活性を検討するためにPPARのgel shift assayを行った。その結果,PPAR DNA binding activityは,老齢対照群で成獣対照群より低下していたが,老齢水泳群では老齢対照群より増加していた。ゆえに,老齢期からの運動トレーニングによる心臓のエネルギー供給能力改善のメカニズムにPPAR-αを介した遺伝子レベルの調節が関与していることが示唆された。

すなわち,病的肥大心では無酸素的な,スポーツ心臓では有酸素的なエネルギー供給がそれぞれ亢進していることが示唆された。ゆえに,病的肥大心とスポーツ心臓とではエネルギー供給機構が異なるとが考えられる。
急性肺損傷におけるサイトカイン,接着分子発現に対する細胞内レドックス環境の役割

急性呼吸促迫症候群(ARDS)や特発性間質性肺炎(IIP)の急性憎悪をはじめとする急性肺損傷では、生体内において炎症や免疫防御反応に作用し、フリーラジカルである一酸化窒素(NO)がその病態に関与している可能性が示唆される。今回の研究では、IIPを含む種々の炎症性肺疾患における気管支肺胞洗浄液(BALF)を用いNOの安定代謝産物であるNitrite/Nitrate濃度を測定した。対象はIIP8例、BOOP6例、過敏性肺炎(HP)11例、サルコイドーシス(サ症)21例、健常人4例の計50例であり、測定は、0.1ピコモルレベルのNitrite/Nitrateが測定可能な吸光法を用いたENO-200により行った。BALF中の総Nitrite/Nitrate値はIIP群(220±48.8pmol/10μLBALF)で健常群(98.9±24.1pmol/10μLBALF)、サ症群(103±14.1pmol/10μLBALF)と比べ有意に高値を示した。またNitrite値はHP群、BOOP群で対照群、サ症群と比べ有意に高値を示した。以上より過剰に産生されたNOがスーパーオキサイドなどの活性酸素種と反応し、組織損傷を引き起こすとともに、最終安定代謝産物であるNitrite/Nitrate濃度が増加するものと思われ、BALF中のNitrite/Nitrate値の測定はIIPなどの炎症性肺炎疾患における局所炎症の程度や疾患活動性を反映する可能性が示唆された。一方、これまでにNOは転写因子NF-κBの抑制を介し、炎症性サイトカインであるTNFαやIL-1β、接着分子などの発現を制御していることが報告されており、炎症の抑制にも関与する可能性が示唆されている。今後はNOのもつ二面性の作用(組織損傷作用と抗炎症作用)についてin vivo、in vitroでの検討を行う予定である。急性肺損傷の本態は,肺胞上皮および肺微小血管内皮細胞の広範な損傷により生じる透過性亢進型肺水腫であり,その病態には炎症性サイトカインや細胞接着分子が深く関与している.これらの遺伝子発現に関する細胞内シグナル伝達経路には活性酵素種(ROS)が重要なメッセンジャーとして注目されており,AP-1やNF-κBなどの転写因子の活性化にも関与している.本研究ではサイトカイン刺激による肺血管内皮細胞上の接着分子発現亢進および制御メカニズムを明らかにすることにより,急性肺損傷に対する新しい治療法の開発を行うことを目的とし,研究を行っている.本年度に実施した研究結果を以下に示す.ROSの産生には,xanthine oxidaseの関与が考えられ,今回,xanthine oxidaseの阻害剤であるallopurinolを用い,接着分子発現に対する抑制作用の有無を検討した.allopurinolはE-selectinやICAM-1などの接着分子の発現を用量依存性に抑制した.(2)細胞内グルタチオン(GSH)レベルの変化に伴う接着分子発現への影響の検討細胞内の主たるROSスカベンジャーであるGSHに注目し,γ-gulutamyl-cysteine合成酵素阻害剤で,GSHの新生を抑えるBSOおよびoxidized GSH(GSSG)還元酵素阻害剤でGSSGからGSHへのリサイクルを抑えるBCNUを用い,接着分子発現の変化について検討した.BSOやBCNUは接着分子の発現を用量依存性に抑制した.(3)プロテインキナーゼC(PKC)および蛋白チロシンキナーゼ(PTK)の接着分子発現への影響の検討PKCおよびPTKの選択的阻害剤であるcalphostin C(CC),genistcin(GN)を用い,接着分子発現に対する抑制作用の有無を検討した.CCはNF-κBの抑制を介してこれらの接着分子の発現を抑制した.以上,本年度の研究によりサイトカイン刺激による肺血管内皮細胞上の接着分子発現亢進にはROS,NF-κB.およびPKCが重要であることが示唆された.急性呼吸促迫症候群(ARDS)や特発性間質性肺炎(IIP)の急性憎悪をはじめとする急性肺損傷では、生体内において炎症や免疫防御反応に作用し、フリーラジカルである一酸化窒素(NO)がその病態に関与している可能性が示唆される。

一方、これまでにNOは転写因子NF-κBの抑制を介し、炎症性サイトカインであるTNFαやIL-1β、接着分子などの発現を制御していることが報告されており、炎症の抑制にも関与する可能性が示唆されている。今後はNOのもつ二面性の作用(組織損傷作用と抗炎症作用)についてin vivo、in vitroでの検討を行う予定である。
医薬品を違法配合したダイエット食品の新規迅速分析法の開発と流通状況の解明

医薬品成分が違法に配合されたダイエット食品により、深刻な健康被害が発生している。本研究では、マトリックス支援レーザー脱離イオン化飛行時間型質量分析計(MALDI-TOF/MS)を用いて、違法配合される可能性のある医薬品13成分(ロルカセリン、フェンホルミン、フェンフルラミン、プロプラノロール、N-モノデスメチルシブトラミン、シブトラミン、マジンドール、クロルジアゼポキシド、フルオキセチン、フェノールフタレイン、ヨヒンビン、ビサコジル及びリモナバン)を一斉に測定できる分析法を検討した。本法ではα-シアノ-4-ヒドロキシけい皮酸を用い、リフレクターポジティブイオンモードにより測定した。美容に対する意識の高まりや、特定健診・特定保健指導(メタボ健診)がスタートしたことから、多くの人がダイエットに興味を持っている。それらの人の中には、ダイエットの効果を上げるためにダイエット食品(痩身効果を標榜するいわゆる健康食品)を摂取している人が存在する。しかし、医薬品成分を違法に配合したダイエット食品が世間に流通しており、深刻な健康被害が各地で発生している。このような違法なダイエット食品の摂取による健康被害を避けるため、それらの品質を監視することが重要である。本研究では、ダイエット食品へ違法に配合されるおそれが強い医薬品(痩身用医薬品)を対象に、近年注目されているMALDIーTOF/MS(マトリックス支援レーザー脱離イオン化飛行時間型質量分析計)を用いた一斉分析法を開発することにした。現在、痩身用医薬品を良好に検出するために最適なMALDIーTOF/MSの条件を検討している。医薬品と混和するマトリックスには、ペプチドなど低分子量の質量測定で広く用いられているαーシアノー4ーヒドロキシケイ皮酸のほか、2,5ージヒドロキシ安息香酸や1ーナフチルヒドラジン塩酸塩を用いた。また、αーシアノー4ーヒドロキシケイ皮酸と9ーアミノアクリジンとのマトリックス混合物についても同様に検討した。対象とした痩身用医薬品の多くはアミノ基を有することから、ポジティブイオンモードにて質量を測定した。本研究では前処理を行わず配合成分を見つけることを目標としているため、可能な限り質量分解能が高い条件下で測定する必要がある。したがって、マトリックスを校正物質として質量を内部校正した。医薬品を違法に配合した健康食品が広く世間に流通しており、それらを摂取した人に健康被害が発生している。そのため、健康食品へ「どの医薬品成分が」配合されたのか一刻も早く突き止める必要がある。これまではガスクロマトグラフィーや液体クロマトグラフィーを用いた検査法が中心であったが、測定には多くの時間と労力を要する。MALDI-TOF/MS(マトリックス支援レーザー脱離イオン化飛行時間型質量分析計)を用いると試料を直接分析できるため、同時に多くの試料を分析することが可能と考えた。そこで、ダイエット食品(痩身効果を標榜する健康食品)に違法配合される可能性のある医薬品成分について、MALDI-TOF/MSを用いて一斉に検出できる方法を検討した。本研究では、はじめに痩身用医薬品13成分(うち11成分はダイエット食品へ配合例あり)を一斉に検出できるマトリックス及び測定条件を検討した。その結果、マトリックスにα-シアノ-4-ヒドロキシケイ皮酸を用い、リフレクターポジティブモードで測定することで、これら13成分を高精度(質量確度100ppm未満)で検出できることを確認した。次に、ダイエット食品を用いて添加回収試験を実施し、これら13成分が医薬品としての一日最小有効量より少量配合された場合であっても十分に検出できることを確認した。医薬品成分が違法に配合された健康食品により健康被害が発生した際には、素早くかつ適切な対応を取る必要がある。今回開発した分析法は、ダイエット食品の検査における1次スクリーニングの手法として有用であると考えられる。分析化学痩身用医薬品30成分(うち23成分はダイエット食品へ混入例あり)について、MALDIーTOF/MSを用いて検出できるかマトリックスごとに調査している。これまでに、マトリックスとしてαーシアノー4ーヒドロキシケイ皮酸を用い、ポジティブイオンモードで対象成分と推定されるピークを検出した(20成分)。その他のマトリックスについて、検出感度が低く対象成分の検出に至っていないことから、本分析法のマトリックスについてさらに広く調査する必要がある。対象成分にプロトンを放出することのできる水酸基やカルボキシル基を有する医薬品が存在することから、ネガティブイオンモードについても併せて検証する。現状の課題は、質量測定の精度が不十分であり、対象成分の精密質量の理論値と実測値との間にずれが生じていることである。本研究でマトリックスにαーシアノー4ーヒドロキシケイ皮酸を用いた際に、内部校正により質量を校正したにも関わらず、実測値と理論値との間で小数点以下2桁目以降ずれが生じた。これは質量の校正ポイントが少なかったためと考えられ今後その数を増やす必要がある。

医薬品を配合されたダイエット食品では、その痩身効果を消費者に実感させる必要があるため、薬用量に匹敵する量の医薬品が添加されるケースが多い。したがって、医薬品と推定されるピークを検出することは、さほど困難ではないと思われる。しかし現時点では、質量の測定精度が不十分であることに加え、食品中の妨害成分の影響が未知数であるため、開発した分析法を実際のダイエット食品に用いた場合、対象の痩身用医薬品をどの程度まで検出・同定できるか不明である。MALDIーTOF/MSによる分析で用いるマトリックスは対象化合物に応じて適否があることから、マトリックスの候補をαーシアノー4ーヒドロキシケイ皮酸以外に20化合物ほど広げ、対象の医薬品を検出できるか調査する。水酸基やカルボキシル基を有し、ネガティブイオンモードでイオン化可能と考えられる対象成分が存在するため、ポジティブイオンモードと併せて検討する。また、対象成分の質量の測定精度を上げる必要があるため、精密質量が既知の低分子化合物(分子量1000以下)を新たに内部標準物質として用い、質量の校正ポイントを増やす予定である。最適な分析条件を確定した後、マトリックス及び対象成分の濃度ごとに質量スペクトルのライブラリを作成し、質量のずれがどの程度まで許容可能か基準を設定する。このライブラリを医薬品の違法配合が懸念されるダイエット食品の一次スクリーニングに活かすことにより、偽陽性の危険性を減らすことができると考えられる。次に、当研究所で保管しているダイエット食品へ対象の医薬品を添加し、回収率を測定することにより、開発した分析法が実際のダイエット食品の検査へ適用できることを証明する。続いて、国内や海外で流通しているダイエット食品について、ドラッグストアやインターネット上の通信販売で新たに入手し、開発した分析法を用いて測定することで医薬品の配合実態を明らかにする。海外のダイエット食品から医薬品が検出される例が多いため、海外の商品を中心に調査する予定である。平成25年度のうちに、ダイエット食品へ医薬品を添加しその回収率を測定するところまで終える予定であったが、質量測定の精度が不十分であったことから、計画を変更し分析条件の再検討を行っている。そのため、添加回収試験を平成26年度に行うこととし、研究費の未使用分はマトリックスやMALDI用プレートの追加購入の経費に充てることとした。測定対象の痩身用医薬品に最も適したマトリックスを見つけ出すため、既に購入した化合物に加え、20化合物ほど新たに購入する。マトリックス及び対象成分の濃度ごとに検出可能か迅速に確認するため、MALDI用プレートを追加購入する。ダイエット食品について実態調査を行い、痩身用医薬品を配合する健康食品の流通状況を解明する。購入の際には、具体的かつ急激な効果を標榜するものを優先して選ぶ。医薬品の配合例が多いカプセル剤を中心に調査するが、錠剤や煎剤についても購入し調査する予定である。
ファジィ推論ニューラルネットワークを用いた画像からの知識抽出と理解に関する研究

本研究による成果は以下の7つに分けることができる。1)ファジィ推論ニューラルネットワークを用いた画像の認識と理解に関する研究本研究では、優れた学習機能を持つニューラルネットワークと、ルール記述に優れたファジィを用いて画像認識および解釈を行う新しい手法を提案した。提案システムは、領域分割過程、画像認識過程、画像解釈過程の3過程から構成されている。計算機実験を行った結果、71.9%に相当するピクセルにおいて人間と認識結果が一致し、また良好な解釈結果が得られる事を確認した。2)位置関係を考慮した風景画像の認識人間が画像の認識を行なう際には各対象の情報のみならず、周囲の情報も考慮に入れている。本研究では、学習により画像の絶対的な情報に加え、さらに周囲の状況という相対的な情報を用いて画像認識を行うシステムを提案した。3)仮説検証による風景画像の認識画像から得られる情報から感性的な情報を推論し(仮説)、その推論した結果をフィードバックする(検証)ことにより認識性能の向上に成功した。4)視覚システムに基づく動物体認識ニューラルネットワーク生体の視覚システムの有する特長をできるだけ考慮に入れ、動きと形状から物体を認識する新しいニューラルネットワークを提案した。5)3次元物体認識のための並列階層型ニューラルネットワークネオコグニトロンで用いられている構造と双方向的な反復の考え方に基づく新しい視覚システムモデルを提案した。6)カオスアナログ連想メモリ高度なレベルでの情報処理には記憶機能は不可欠である。高次な画像認識・理解をめざしてニューラルネットワーク形式の連想記憶モデルの提案を行った。7)文章概念記憶ニューラルネットワーク人間の高度知的活動である思考や類推などは言語を中心に行われている。画像理解の後は、言語の扱いが不可欠であり、上記の新しいニューラルネットワークを提案した。本研究では、ファジィ推論ニューラルネットワークを用いた新しい画像認識の研究を行った。具体的には、オブジェクト間の位置関係を考慮に入れた手法を提案した。提案システムは学習により自動的に画像認識を行なうことができる。その構成は1)領域分割過程2)対象認識過程の2過程から成っている。まず、領域分割過程においては、K平均アルゴリズムを基にした手法により画像の分割を行なう。次の画像認識過程は、画像の絶対的な位置情報と色情報から推論する部分と、対象の位置関係という相対的な位置から推論する部分から構成される。これらの部分は、学習機能を持つニューラルネットワークと、ファジィの融合によるファジィ推論ニューラルネットワーク(FINN)を基にしたネットワークを利用している。これらにより、画像の認識に関する絶対的な位置に関するルールと相対的な位置に関するルールが抽出可能となっている。本研究では風景画像を例題として用い、自動学習により獲得されたルールから良好な認識結果が得られる事が確認されている。本年度の課題としては、計算量の削減とファジィ推論ニューラルネットワークそのものの改善があげられていた。前者の計算量の削減に関しては、これまでのピクセル単位の認識ではなく、K平均アルゴリズムを用いて領域に拡張した部分を認識単位としたため、大幅な計算量削減が可能となった。後者に関しては、今年度はオブジェクト間の位置関係の考慮を優先したため、来年度に行う予定である。さらに今後は、人工物、例えば、ビルや橋梁、道路などを含む画像を扱い、より汎用性を高めていく。本年度は、画像認識の中でも、複数の3次元物体認識に関する研究を行った。具体的には、複数の3次元物体を2次元射影像から認識することのできる並列階層型ニューラルネットワークの構築を行った。提案ネットワークは、生体の持つ優れた視覚システムの特徴である並列階層構造と記憶による認識の補助に着目し、視覚システムの並列階層構造をモデル化したネオコグニトロンを参考にしている。細胞間で競合を行い重要度の低い細胞を削除し、各細胞が異なる特徴を抽出することで計算量を削減している。

また、物体の認識だけでなく、同時に姿勢の推定を行うことができる。姿勢の推定結果をもとに入力画像を学習画像に近づけていく繰り返し処理が行われ、記憶による認識の補助をモデル化している。学習は、学習画像を順に提示していくことで行われ、教師信号は不要である。これは繰り返し学習法ではないため短時間で行われる。ネットワークの性能の評価を、COIL-100からの5物体を用いて行った。学習画像には、各物体を鉛直軸周りに60度おきに回転させ撮影した画像を用いた。実験では、3次元物体から得られる様々な2次元射影像に対する認識率を調べた。この結果から、3次元物体認識手法としての有効性が確認された。本年度は、画層認識において非常に重要な役割を果たす仮説検証機能を有するシステム構築に関する研究を行った。その結果、学習により仮説検証を行い画像の認識を行う新しい手法を開発することができた。提案システムは学習により自動的に画像認識を行なうことができ、1)領域分割過程2)画像認識過程の2過程から成っている。領域分割過程においては、k平均アルゴリズムを基にした手法により画像を適度な領域に分割する。この分割された領域を以後認識の単位として扱う。画像認識過程は学習機能を持つニューラルネットワークと、ルールの可扱性に優れたファジィの融合によるファジィ推論ニューラルネットワーク(FINN)を基にしたネットワークを利用している。対象認識過程は、1)仮説段階2)検証段階の2段階から成る。仮説段階では、仮説を立て対象物の認識を行い、同時に対象物の「暖かさ」も推論する。検証段階では仮説段階の仮説が正しいかどうかを「暖かさ」をフィードバックすることで検証する。この仮説段階と検証段階を「暖かさ」が安定するまで繰り返すことによって最終的な認識結果を得る。提案システムは学習後のネットワークから暖かさに関連づけられた認識に関するルールを抽出することが可能である。風景画像を例題として扱い、自動学習により獲得されたルールを用いて仮説検証を行ない、良好な認識結果が得られる事を確認した。
2〜3次元セル構造のディジタル移動体通信系のチャネル割当

自動車電話、携帯電話をはじめ可搬端末などを代表する移動体通信の需要は急激に増大している。これに対して利用できる周波数が限られていることから、周波数の有効利用が特に都市部を中心として重要な課題となっている。これに対応する技術としてサービスエリアを多数の小さなセル状に分割するセルラ-方式がある。セルラ-方式では、電波の干渉の無視できる複数セルにおいて、同時に同一チャネルを使用することで周波数の有効利用を目指している。周波数の利用効率をあげるために、現在このセルの大きさの極小化、及び平面セル(2次元)から立体セル(3次元)への多次元化がはかられている。本研究ではこのような23次元セル構造のディジタル移動体通信系において、効率のよいかつ装置の小型化の可能なチャネル割当法の開発を行うことを目的としている。ダイナミックチャネル割当法は固定チャネル割当法に比較してチャネルの利用効率が優れているが、チャネルの制御法が複雑で装置が大型、かつチャネルの割当てに極めて時間がかかり、短時間で実行するのが難しいことが欠点であった。本年は以下の結果を得た。1.ホップフィールド型のニューラルネットを用いたダイナミックチャネル割当法は、高速にチャネルを割当ることが可能であることが知られている。本研究で従来法に比べて、ローカルミニマムに陥りにくい、ニューラルネットを用いたダイナミックチャネル割当法を開発した。2.ビル内移動通信を想定した3次元セル構造をもつモデルに対し、2次元セル構造で使われた種々のチャネル割当法を3次元に拡張し、比較を行うことで、3次元セル構造に適したチャネル割当法を提案した。3.ダイナミックチャネル割当法における呼損率の下限値の理論解析を行った。この解析法は、通話中のセル間の移動(ハンドオフ)が生じた際にも適応できる。自動車電話,携帯電話をはじめ可搬端末などを代表する移動体通信の需要は急激の増大している。これに対して,利用できる周波数が限られていることから,周波数の有効利用が特に都市内を中心として,重要な課題となっている。これに対する技術としてセルラー方式がある。このセルラー方式では,サービスエリアを多数の小さなセル状に分割し,電波の干渉の無視できる複数セルにおいて,同時に同一チャネルを使用し周波数の有効利用を計っている。周波数の利用効率を上げるために,現在このセルの大きさの極小化,及び平面セル(2次元)から立体セル(3次元)へと多次元化してきている。このような,22次元セル構造のディジタル移動体通信系に於いて,効率の良いかつ装置の小型化の可能なチャネル割当法の開発を行うことを目的している。ダイナミックチャネル割当法は固定チャネル割当法に比較してチャネルの利用効率が優れているが,チャネルの制御法が複雑で装置が大型,かつチャネルの割当てに極めて時間が掛かり,短時間で実行するのが難しいことが欠点であった。(1)22次元セル構造のディジタル移動体通信系に於いて,装置の小型化の為にサービスエリア全体でなくその一部にダイナミクチャネル割当法を適用し,しかもチャネル割当をニューラルネットを用いて高速に解く方法を開発した。(2)移動体通信では通話中にセル間を移動する(ハンドオフ)ことがあり,セル面積が小さくなると,ハンドオフは頻繁に発生する。この現象を考慮した通信トラヒック特性の解析及びチャネルの割当法を開発する必要がある。本年度は,1次元のセル構造について,通信トラヒック特性の近似解析法の提案を行った。これに対応する技術としてサービスエリアを多数の小さなセル状に分割するセルラー方式がある。

セルラー方式では、電波の干渉の無視できる複数セルにおいて、同時に同一チャネルを使用することで周波数の有効利用を目指している。周波数の利用効率をあげるために、現在このセルの大きさの極小化、及び平面セル(2次元)から立体セル(3次元)への多次元化がはかられている。本研究ではこのような23次元セル構造のディジタル移動体通信系において、効率のよいかつ装置の小型化の可能なチャネル割当法の開発を行うことを目的としている。ダイナミックチャネル割当法は固定チャネル割当法に比較してチャネルの利用効率が優れているが、チャネルの制御法が複雑で装置が大型、かつチャネルの割当てに極めて時間がかかり、短時間で実行するのが難しいことが欠点であった。本年は以下の結果を得た。1.ホップフィールド型のニューラルネットを用いたダイナミックチャネル割当法は、高速にチャネルを割当ることが可能であることが知られている。本研究で従来法に比べて、ローカルミニマムに陥りにくい、ニューラルネットを用いたダイナミックチャネル割当法を開発した。2.ビル内移動通信を想定した3次元セル構造をもつモデルに対し、2次元セル構造で使われた種々のチャネル割当法を3次元に拡張し、比較を行うことで、3次元セル構造に適したチャネル割当法を提案した。3.ダイナミックチャネル割当法における呼損率の下限値の理論解析を行った。この解析法は、通話中のセル間の移動(ハンドオフ)が生じた際にも適応できる。
海洋生物由来菌類の産生する抗腫瘍性シード化合物の探索と開発

新しい抗腫瘍性物質の発見を目的として,種々の海洋生物より分離した菌類から抗腫瘍またはがん細胞増殖抑制を示す化合物を探索すると共に抗腫瘍性物質ジムナスタチンIの構造活性相関を検討した.1.新規物質の単離と構造決定(1)海洋生物由来菌類から25種の新規物質を単離し,これらの化学構造を決定した.即ち,ダイダイイソカイメン由来ジムナセラ属真菌から11種(ジムナスタチンL-N及びP-U,ジムナステロンG並びにダンカステロンB),沖縄産クロナマコ由来放線菌(未同定)から3種(ハロデライドA-C),沖縄産ラッパウニ由来アスペルギルス属真菌から2種(ピレオチンA及びB),ムラサキウニ由来アスペルギルス属真菌から2種(アンソカラリンG及びH),緑藻ポウアオノリ由来ペニシリウム属真菌から5種(ペノカラシンD-H),アメフラシ由来ペリコニア属真菌から1種(セコマクロスフェライドE)並びに海水魚ヤナギベラ由来ストレプトマイセス属放線菌から1種(ハリコブレライドA)を単離した.(2)立体化学未定であったマクロスフェライドC及びF-Hの絶対立体構造を決定した.2.生物活性(1)上記物質はジムナスタチンL-N及びセコマクロスフェライドEを除き,細胞増殖抑制を示した.(2)ハリコブレライドA並びにすでに単離されていたレプトシンM及びジムナスタチンIは,ヒトがん細胞に対し強い増殖阻害活性を示すとともに新規作用機作をもつ可能性が示唆された.また,レプトシンMは,プロテインキナーゼ及びトポイソメラーゼに対し阻害活性を,ジムナスタチンIは,プロテインキナーゼ及びチューブリン阻害活性を示した.(3)マクロスフェライドE-H及びL並びにこれらの2種の誘導体は,血管内皮細胞(HUVEC)に対する癌細胞(HL-60)の接着を阻害した.3.数多くのジムナスタチン類縁体を合成し,がん細胞に対する細胞増殖阻害活性,チューブリン阻害活性及びプロテインキナーゼ阻害活性に関する構造活性相関を明らかにした.新しい抗腫瘍性物質の発見を目的として,種々の海洋生物より分離した菌類から抗腫瘍またはがん細胞増殖抑制を示す化合物を探索すると共に抗腫瘍性物質ジムナスタチンIの構造活性相関を検討した.1.新規物質の単離と構造決定(1)海洋生物由来菌類から25種の新規物質を単離し,これらの化学構造を決定した.即ち,ダイダイイソカイメン由来ジムナセラ属真菌から11種(ジムナスタチンL-N及びP-U,ジムナステロンG並びにダンカステロンB),沖縄産クロナマコ由来放線菌(未同定)から3種(ハロデライドA-C),沖縄産ラッパウニ由来アスペルギルス属真菌から2種(ピレオチンA及びB),ムラサキウニ由来アスペルギルス属真菌から2種(アンソカラリンG及びH),緑藻ポウアオノリ由来ペニシリウム属真菌から5種(ペノカラシンD-H),アメフラシ由来ペリコニア属真菌から1種(セコマクロスフェライドE)並びに海水魚ヤナギベラ由来ストレプトマイセス属放線菌から1種(ハリコブレライドA)を単離した.(2)立体化学未定であったマクロスフェライドC及びF-Hの絶対立体構造を決定した.2.生物活性(1)上記物質はジムナスタチンL-N及びセコマクロスフェライドEを除き,細胞増殖抑制を示した.(2)ハリコブレライドA並びにすでに単離されていたレプトシンM及びジムナスタチンIは,ヒトがん細胞に対し強い増殖阻害活性を示すとともに新規作用機作をもつ可能性が示唆された.また,レプトシンMは,プロテインキナーゼ及びトポイソメラーゼに対し阻害活性を,ジムナスタチンIは,プロテインキナーゼ及びチューブリン阻害活性を示した.(3)マクロスフェライドE-H及びL並びにこれらの2種の誘導体は,血管内皮細胞(HUVEC)に対する癌細胞(HL-60)の接着を阻害した.3.数多くのジムナスタチン類縁体を合成し,がん細胞に対する細胞増殖阻害活性,チューブリン阻害活性及びプロテインキナーゼ阻害活性に関する構造活性相関を明らかにした.新しい抗腫瘍性物質の発見を目的として,種々の海洋生物より分離した菌類から細胞増殖阻害物質を探索し,17種の新規化合物を単離し,これらの化学構造を決定した.また,抗腫瘍性物質ジムナスタチンAの類縁体を合成し,構造活性相関を検討した.1.沖縄産クロナマコ由来放線菌(未同定)から細胞増殖阻害物質として3種の新規化合物(ハロデライドA-C)を単離し,これらの構造を推定した.2.緑藻ボウアオノリ由来ペニシリウム属真菌から細胞増殖阻害物質として新たに5種の新規化合物(ペノカラシンD-H)を単離し,立体構造を決定した.3.ムラサキウニ由来アスペルギルス属真菌から新たに2種の新規化合物(アンソカラリンG及びH)を単離し,これらの絶対立体構造を決定した.これらは緩やかな細胞増殖阻害活性を示した.4.ダイダイイソカイメン由来ジムナセラ属真菌から細胞増殖阻害物質として新たに6種の新規化合物(ジムナスタチンL-N及びP,ジムナステロンG並びにダンカステロンB)を単離し,これらの立体構造を決定した.

ダンカステロンBは,C環及びD環がそれぞれ5員環及び6員環の特異な構造のステロイドであり,他の生物活性にも興味がもたれる.5.海水魚ヤナギベラ由来ストレプトマイセス属放線菌から細胞増殖阻害物質として1種の新規化合物(ハリコブレライド:分子量1036)を単離し,絶対立体構造を明らかにした.6.ジムナスタチン類縁体(側鎖の炭素数2-4,6,8及び12)を合成した結果,側鎖が短いと細胞増殖阻害活性を弱めることが判明した.7.すでに単離されていたジムナスタチンJ及びダンカステロンAは,ヒト癌細胞に対し強い増殖阻害活性を示すとともに新規作用機作をもつ可能性が示唆された.また,マクロスフェライドEは,血管内皮細胞(HUVEC)に対する癌細胞(HL-60)の接着を阻害し,その効果はハービマイシンより強いことが判明した.新しい抗腫瘍性物質の発見を目的として,種々の海洋生物由来菌類から細胞増殖阻害物質を探索し,8種の新規化合物を単離し,これらの化学構造を決定した.また,昨年度に引き続き,抗腫瘍性物質ジムナスタチンAの類縁体を合成し,構造活性相関を明らかにした.1.沖縄産ラッパウニ由来アスペルギルス属真菌から2種の新規化合物(ピレオチンA及びB)を単離し,これらの立体構造を決定した.2.ダイダイイソカイメン由来ジムナセラ属真菌から細胞増殖阻害物質として新たに5種の新規化合物(ジムナスタチンQ-U)を単離し,これらの立体構造を決定した.3.アメフラシ由来ペリコニア属真菌から新たに新規物質セコマクロスフェライドEを単離し,これと立体化学が未解決であったマクロスフェライドC及びF-Hの絶対立体構造を決定した.4.昨年度報告したジムナスタチン類縁体に加え,さらに数多くの誘導体を合成し,構造活性相関を検討した結果,P388細胞及びヒトがん細胞に対する細胞増殖阻害活性並びにチューブリン阻害活性の発現には,共役ジエノン及びスピロヘミアセタールの存在が重要であり,側鎖に関しては,各活性について炭素数6個,12個及び8個のときに最も強い効果を示すことが判明した.一方,プロテインキナーゼ阻害活性の発現には,ハロゲンをもつ共役ジエノン及びスピロヘミアセタールもしくはスピロラクトンの存在が重要であることが判明した.5.すでに単離されていたハリコブレライドA及びレプトシンMは,いずれもヒトがん細胞に対し強い増殖阻害活性を示すとともに新規作用機作をもつ可能性が示唆された.また,レプトシンMについては,プロテインキナーゼ及びトポイソメラーゼに対し阻害活性が認められた.一方,マクロスフェライドF-H及びL並びにこれらから誘導された2種の化合物は,血管内皮細胞(HUVEC)に対する癌細胞(HL-60)の接着を阻害し,その効果はハービマイシンAより強いことが判明した.
看護ケアにおけるシソ精油の抗菌・保湿効果

天然シソ葉より精油を抽出し、市販シソ精油とともにメチシリン耐性黄色ブドウ球菌(MRSA)に対する殺菌効果を検討した。シソ葉抽出物のMRSA殺菌効果は15分30分の反応で殺菌効果を示し、一方,シソ精油をMRSAに加え反応させたところ、オイルの濃度、反応時間に依存してMRSAの殺菌作用がみられた。足浴・手浴のシソ精油群とコントロール群の皮膚保湿度経時的変化、抗菌、リラックス効果の実験をした。結果,シソ精油群は足浴(足底)・手浴(手掌)後に一般細菌数が減少し、手背、足背の保湿度はコントロール群に比べやや高まった。シソ精油群の収縮期血圧(足浴)、脈拍(手浴)、POMSは有意に低下し、リラックス効果を示したことがわかった。H20年度本研究では、天然のシソの葉より精油を抽出し、市販のシソの精油とともに黄色ブドウ球菌に対する殺菌効果を検討した。シソの精油の効果を看護ケアに適用できるのかを検討するためのプレテストを開始した。まず、天然シソの葉より精油の抽出をした。方法は、緑シソの葉(1枚2g)約71gをフラスコ中にいれ、エーテル1000mL加え48時間放置し抽出液を濾過した。残渣の中にエーテル400mL加え、24時間放置しエーテル抽出液を再度濾過した。抽出液をあわせ、エーテルを除き、再度残渣にエーテルを加え、硫酸ナトリウムで水分除去し濃縮した。得られた残渣の重量は1gだった。残渣をシリカゲルクロマトクラフイ(エーテル)に付し、エーテルにて溶出した。得られた精油量:画分1(75mg)画分2(188.9mg)画分3(89mg)を抽出し4°Cで保存した。次にシソ葉の抽出物のMRSA殺菌効果を調べた。シソ抽出物はDMSOに溶解し、滅菌生食水で希釈し濃度を調整した。臨床分離株のMRSAを用い、シソ精油の殺菌効果を調べた。3つの画分はどれも殺菌効果がみられたが、画分2がもっとも効果が強かった。15分の反応において画分2の濃度が100μg/mlにおいて38.8%の殺菌率がみられ、200μg/mlでは95.9%の殺菌率を示した。30分の反応では、25μg/mlの濃度でも39.4%の殺菌率を示すことがわかった。実験で用いた濃度範囲において、DMSO単独による殺菌効果はみられなかった。また、シソの精油を用いたエッセンシャルオイルにも同様の効果がみられるかを検討した。オイルの濃度を1μl/mlから16μl/mlまでふり、MRSA菌液に加えて40°Cで反応させたところ、オイルの濃度および反応時間に依存してMRSAに対する殺菌作用がみられた。実際の足浴などの看護ケアで予想される15分の時点での殺菌率はオイル4μl/mlの濃度で15.9%の殺菌率がみられ、16μl/mlでは80.3%の殺菌がみられた。最後に看護ケアにおいて市販のシソ精油を用いて、看護ケアに適用できるかどうかの調べるためのプレテストを開始した。H21年度の本研究では、看護ケアにおいて適用できるかどうかの調べるためのプレテストを開始した。まず、足浴のコントロール群のデータ収集を行った。介入前、直後、10分、20分、30分、50分、60分の皮膚の保湿度を調査し、マンニット培地に足浴前、直後、30分、60分をスタンプ培地で採取し、48時間培養した。結果として、足浴実施前のバイタルサインの平均値は血圧112/70mmHg、脈拍数71回/分、体温36.5°C、唾液アミラーゼ39.3KIU%Lであった。足浴実施直後は血圧105/66mmHg、脈拍数は69回/分、体温は36.7°C、唾液アミラーゼは34.0KIU%Lであった。足底部の皮膚水分率は、足浴実施前29.3%であったが、足浴直後に26.2%と低下し、その後60分まで低下が継続していた。足背部の皮膚水分率は足浴前29.8%に対し足浴直後に33.0%と上昇がみられたが、10分後から低下がみられ60分後には29.3%であった。今回の実験で足浴実施により血圧、脈拍数、唾液アミラーゼ値は低下傾向にあり、副交感神経を介したリラックス効果がある可能性が示唆された。

皮膚水分率については、足底部では足浴直後から低下がみられ、足背部では10分後から低下することがわかった。皮膚の乾燥や皮膚角化を予防し、バリア機能を保持するためには、足浴後に水分を十分にふき取り、保湿クリームなどを用いてのフットケアをする必要があると思われた。今回、シソの精油を使用するプレテストとしてインビトロで効果のあった濃度でパッチテストをしたところ、被実験者ほとんどはアレルギー反応が出現したため、やむなく実験を中止した。今後はより安全な濃度を検討し実施する予定である。平成22年度の本研究では、シソの精油おける足浴・手浴の効果を調べた。対象:被験者は健康なシソ精油パッチテスト陰性の人を対象者として、コントロール群、アロマ群は同一人物で実施した。倫理的配慮は、実験目的、方法を説明し、同意書にサインを得て行なった。健康人である足浴17人、手浴16人で同一の対象者でコントロール群とアロマ群のデータを収集した。実験方法:10.01%パッチテストを行いアレルギー反応が出現したので、シソ精油の濃度を皮膚アレルギーが出現しないような、被験者が不快に感じない、実際に使用されている安全な濃度に薄めた濃度にした。濃度については、シソ精油が油で水とは混じり合わないため、精油とバスオイルを使用して、オイルが溶解できる濃度を決定し、湯に溶解し使用した。万遍なく精油と湯を混合できるように、シソ精油0.005%(湯1Lに対して1滴)の濃度にした。コントロール群はバスオイルと湯を使用して行った。アロマ群にはアロマ群には足浴には湯5Lに対してバスオイル0.2mLにアロマ5滴を加え、手浴は湯3Lとバスオイル0.12mLとアロマ3滴を加え、湯の温度は40±2°Cとした。結果・考察:臨床患者は免疫を人体への影響を考え濃度を下げた結果、足浴では足浴前と比較しコントロー群に比べアロマ群が足背部で抗菌性(菌の減少)がみられ、保湿度の足背部で上昇した。バイタルサインでは、アロマ群手浴後のみ軽度収縮期血圧が減少したが唾液アミラーゼは上昇した。POMSは現在分析中である。これらの結果を踏まえアレルギーなどの問題を改善し、安全な方法として抗菌性効果のためにシソのフローラルウオーターを使用しプレテスト中である。他の方法で改善する必要がある。対象者は「シソ精油の臭いは食欲をそそるなど」の意見があり、食欲低下の患者に対しては直接ケアに使用することや臭いなど検討が今後の課題である。
韓国高等教育における高齢者教育の実証的研究：ダイバーシティ保障の教育モデル構築

現在、日本・韓国ともに、学齢期人口の激減によって大学の存続にかかわる資源である学生を獲得することが高等教育の最重要の課題となっている。また、超高齢社会を迎える日韓にとって、大学における高齢者教育を高等教育の政策的課題として捉え、諸政策と事業を推進していくことが喫緊の課題である。本研究は、高等教育における高齢者への合理的配慮としてのダイバーシティ保障の観点から、高齢者が通常の高等教育を若い在学生と同様に学び、大学の知の環境の変容をももたらす存在として位置づけ、世代間を統合した学びの場としての大学教育モデルの試論を示す。
閉ループ機関調速機系ハンチングの非線形振動論

ディーゼル機関あるいは電子制御燃料噴射式ガソリン機関の低速無負荷運転において低速ハンチングと呼ばれる数ヘルツの遅い自励的回転速度変動が発生する。現実の機関では,小形化・出力増大を図るほどハンチング発生領域は広がり,変動振幅は増大する。この現象に関する過去の研究は,線形理論により平衡点の安定性を調べたものがほとんどであり,大振幅のリミットサイクルが発生するかどうかは確言できない。しかも,線形理論による平衡点の不安定と実験における大振幅のリミットサイクルの存在が一致しない場合があった。著者は,これまでに微小変動からリミットサイクルが生まれる過程を計算機シミュレーションにより定量的に明らかにした。本研究では,閉ループ機関調速機系ハンチングの振動数が低いということに着目して,閉ループ系の1自由度近似を試み,負の制振力(励振力),運動の復原力および慣性力を明かにし,さらに不安定な微小振動が成長して大振幅のリミットサイクルに至る機構に物理的説明を与えた。また,リミットサイクルの定常振幅を解析的に求め,実測値およびシミュレーション結果によく一致することを示した。解析解は,閉ループ諸因子とリミットサイクルの振幅および振動数との関係を見通しよく与える。さらに,計算機シミュレーションと解析解を対照することにより,1自由度近似系で説明できない非線形挙動について検討した。低い回転数において,線形理論では不安定を示すのに実験およびシミュレーションではほとんど変動を示さない理由は,各シリンダの吸気行程に基づく噴射量調節棒の短周期変動により調節棒がストッパに衝突することによることが明らかになり,調節棒の可動域を広げると低速域においてもハンチングが起こることが実験でも確かめられた。ディ-ゼル機関あるいは電子制御燃料噴射式ガソリン機関の低速無負荷運転において低速ハンチングと呼ばれる数ヘルツの遅い自励的回転速度変動が発生する.これは閉ル-プ機関調速機系の自励振動であり,非線形振動系に特有の現象である.現実の機関では,小形化・出力増大を図るほどハンチング発生領域は広がり,変動振幅は増大する.前年度までに,閉ル-プ系の自励振動の振動数が低いということ,その波形が正弦波に近いということに着目して1自由度近似を試み,負の制振力,運動の復原力および慣性力を吟味し,微小振動の励振機構を明らかにした.本年度は,これらの結果と研究計画に基づいてさらに研究を進め,以下のような結果を得た.(1)機関トルク特性の非線形と閉ル-プ系の非線形励振力を考慮した1自由度自励振動モデルにより,微小不安定振動が成長して大振幅のリミットサイクルに至る機構に見通しのよい物理的説明を与えた.(2)リミットサイクルの定常振幅解,すなわち回転速度変動の大きさを解析的にに求め,変動の大きさを決める支配的な因子を明らかにした.また,閉ル-プ系諸因子が振幅におよぼす影響が定量的に見通し良く得られた.(3)リミットサイクル挙動に関して,実測値および計算機シミュレ-ションと解析解を対照したところ非常に良く一致した.これらの成果は,すでに別紙の学術雑誌に発表した.ディーゼル機関あるいは電子制御燃料噴射式ガソリン機関の低速無負荷運転において低速ハンチングと呼ばれる数ヘルツの遅い自励的回転速度変動が発生する。これは閉ループ機関調速機系の自励振動であり,非線形振動系に特有の現象である。現実の機関では,小形化・出力増大を図るほどハンチング発生領域は広がり,変動振幅は増大する.前年度までに,閉ループ系の自励振動の振動数が低いということ,その波形が正弦波に近いということに着目して1自由度近似を試み,負の制振力,運動の復原力および慣性力を吟味し,微小振動の励振機構を明らかにした.

さらに,機関トルク特性の非線形と閉ループ系の非線形励振力を考慮することにより,微小不安定振動が成長して大振幅のリミットサイクルに至る機構に見通しのよい物理的説明を与えた.また,リミットサイクルの定常振幅解を解析的に求め,閉ループ系諸因子が振幅におよぼす影響を明らかにした.本年度は,これらの結果と研究計画に基づいてさらに研究を進め,以下のような結果を得た.(1)機関の小形化,出力増大を図るほど不安定領域が広がり,変動振幅が増大するなど現実の機関における様相がこの近似系により見通しよく説明できた.(2)トルクの非線形特性の近似を高めた場合の振幅解を導き,実測値および計算機シミュレーション結果と対照したところ,非常に良く一致した.これらの成果の一部は,すでに別紙の学術雑誌に発表した.ディーゼル機関あるいは電子制御燃料噴射式ガソリン機関の低速無負荷運転において低速ハンチングと呼ばれる数ヘルツの遅い自励的回転速度変動が発生する.これは閉ループ機関調速機系の自励振動であり,非線形振動系に特有の現象である.現実の機関では,小形化・出力増大を図るほどハンチング発生領域は広がり,変動振幅は増大する.前年度までに,閉ループ系の自励振動の振動数が低いということ,その波形が正弦波に近いということに着目して1自由度近似を試み,負の制振力,運動の復原力および慣性力を吟味し,微小振動の励振機構を明らかにした.さらに,機関トルク特性の非線形と閉ループ系の非線形励振力を考慮することにより,微小不安定振動が成長して大振幅のリミットサイクルに至る機構に見通しのよい物理的説明を与えた.また,リミットサイクルの定常振幅解を解析的に求め,閉ループ系諸因子が振幅におよぼす影響を明らかにした.機関の小形化,出力増大を図るほど不安定領域が広がり,変動振幅が増大するなど現実の機関における様相がこの近似系により見通しよく説明できる.また,トルクの非線形特性の近似を高めた場合の振幅解を導き,実測値および計算機シミュレーション結果と対照したところ,非常によく一致した.本年度は,計算機シミュレーションと解析解を対照することにより1自由度近似系で説明できない非線形挙動について検討した.低い回転数において,線形理論では不安定を示すのに実験およびシミュレーションではほとんど変動を示さない理由は,各シリンダの吸気行程に基づく噴射量調節棒の短周期変動により調節棒がストッパに衝突することによることが明らかになり,調節棒の可動域を広げると低速域においてもハンチングが起こることが実験でも確かめられた.
細菌・ウイルス感染と運動パフォーマンス低下との関連性についての応用研究

細菌・ウイルスに対する感染防御機能は、疲労困憊運動によって抑制をうけること、その一方で、身体活動性は免疫による感染防御機能によって抑制をうけることが示された。運動による免疫抑制は、運動後の骨格筋を中心とした炎症を最小限に抑える生体防御反応であり、逆に免疫発動による運動制御は、運動エネルギーを節約し、感染防御にそのエネルギーを優先的に供給する生体防御反応であると考えられた。本年度は、細菌およびウイルス感染初期の病原体分子を認識するTbll様受容体(TLRs)と身体活動性の低下との関連性について検討を行うことを目的として研究を実施した。C3H/HeNマウスを使用し、病原体関連分子投与前後の自発運動量の変化を評価した。細菌関連分子として使用したリポポリサッカライド(TLR4のリガンド)、およびフラジェリン(TLR5のリガンド)では、著しい身体活動性の低下が観察された。一方、ペプチドグリカン(TLR2のリガンド)を用いた際には、身体活動性の低下は観察されなかった。さらにウイルス関連分子として用いたTLR3のリガンドであるpolyI : C、およびTLR7/TLR8に認識されるR-848を用いた場合には、投与量に依存した有意な身体活動性の低下が観察された。しかしながら、TLR9に認識されるCpGDNA投与は、高濃度投与によってのみ、わずかな低下が観察された。さらに、これら身体活動性の変化に及ぼす影響について、血中サイトカイン動態から評価を行った。炎症性サイトカインTNF-α、および抗ウイルス性サイトカインIFN-α/βが、TLRsの種々のリガンドによって誘導されることが示された。しかしながら、TNF-α阻害剤ペントキシフェリン、および抗ウイルス性サイトカインIFN-α、およびIFN-β、それぞれの中和抗体を投与した場合でも、種々のTLRリガンドによって誘導された身体活動性低下は抑制されないことが明らかとなった。以上の結果から、病原体分子認識に関与するTLRsに認識されるリガンドによって身体活動性低下の違いが生じることが明らかとなり、また、それらの感染初期の運動パフォーマンスの低下機序に、炎症性サイトカイン、および抗ウイルス性サイトカインの関与は小さいものと考えられる。細菌およびウイルス感染初期の病原体分子を認識するToll様受容体(TLRs)と身体活動性との関連性について検討を行い、本年度は特に以下の研究成果が得られた。ssRNAウイルス感染初期の免疫応答に及ぼす運動の影響についてssRNAを認識するTLR7をR-848で刺激することによる血漿TNF-αおよびIFN-α濃度の変化から評価した。実験動物にはC3H/HeN雄性マウスを使用し、運動負荷には、トレッドミル走を用いた。運動および安静直後、R-848(5mg/kg, i.v.)を投与し、血漿TNF-αおよびIFN-α濃度をELISA法にて測定した。また、RAW264細胞にカテコラミンを添加し、R-848刺激に対するTNF-αおよびIFN-α応答性を評価した。さらに、β-アドレナリン受容体阻害剤処理マウスを用いて、走運動負荷後のウイルス応答性についても評価した。運動負荷はR-848誘導性血漿TNF-αおよびIFN-α濃度の上昇を有意に抑制した。RAW264細胞のR-848誘導性TNF-α産生はアドレナリン投与で強く抑制された。R-848誘導性血漿TNF-αおよびIFN-α濃度上昇の運動負荷による強い抑制は、β-アドレナリン受容体阻害剤で前処理することによって完全に消失した。R-848誘導性TNF-αおよびIFN-α産生は、運動ストレスによって抑制されることが明らかとなった。細菌およびウイルス感染初期の病原体分子を認識するToll様受容体(TLRs)と身体活動性との関連性について検討を行った。Salmonella感染初期の免疫応答に及ぼす身体活動の影響について、Salmonella鞭毛タンパク質フラジェリン(FG)を認識するTLR5を刺激することによる血漿TNF-α濃度の変化から評価した。実験動物にはC3H/HeN雄性マウスを使用し、身体活動として走運動を負荷した。運動負荷はFG誘導性血漿TNF-α濃度の上昇を有意に促進した。マクロファージのTLR5発現はアドレナリン刺激で抑制されたが、腸管上皮細胞のTLR5発現は、逆にアドレナリン刺激で亢進した。Salmonella鞭毛タンパク質に対する免疫応答は、身体活動によって高まる可能性が示された。さらに、RNAウイルス感染初期の免疫応答に及ぼす身体活動の影響については、dsRNAを認識するTLR3をpoly I:Cで刺激することによる血漿TNF-αおよびIFN-(α-β濃度の変化から評価した。走運動負荷後、poly I:C(5mg/kg,i.v.)を投与し、血漿TNF-αおよびIFN-α/β濃度をELISA法にて測定した。また、マクロファージ細胞にカテコラミンを添加し、poly I:C刺激に対するTNF-αおよびIFN-α/β応答性を評価した。

poly I:C誘導性血漿TNF-α濃度の上昇は身体活動で有意に抑制されたが、血漿IFN-β濃度の上昇に影響を与えなかった。血漿IFN-αはいずれも検出感度以下であった。マクロファージ細胞のpoly I:C誘導性TNF-α産生はアドレナリンおよびドーパミン刺激で抑制された。しかしながら、in vivo実験と同様に、IFN-β産生はアドレナリン、ノルアドレナリンおよびドーパミンいずれの刺激でも抑制されなかった。poly I:C誘導性のIFN-β応答の結果から、抗ウイルス性サイトカイン応答は、身体活動によって抑制されないことが明らかとなった。