hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
不整脈疾患モデル心筋細胞による機能解析と薬剤スクリーニングの検討

得られた心筋細胞を免疫染色により、心筋特異的マーカーであるα-アクチニンの発現を確認した。また、RT-PCRにより、GATA4、Nkx2.5、TNNT2、MYH6、MYH7、MYL2、MYL7、KCNQ1、SCN5A等の心筋細胞特異的遺伝子の発現を確認した。当初の目標であった初年度中のiPS細胞の樹立と心筋細胞誘導は達成された。iPS細胞の特性評価に関しては、ALP染色、幹細胞マーカーの免疫染色、およびRT-PCRのみを行ったが、さらにテラトーマアッセイ、DNAメチル化解析、核型解析も行う必要がある。心筋細胞については、免疫染色とRT-PCRによる心筋細胞マーカーの確認は済んでいるが、継代維持と活動電位測定時の培養条件についても検討していく必要がある。また、拍動する心筋細胞はパッチクランプ法により活動電位持続時間(Action Potential Duration: APD)を測定するが、APDは心房型、心室型、ペースメーカー型の3波形に分類されることが知られている。本研究で誘導された心筋細胞はそれぞれ何割ずつのタイプが混在しているか調べていく。次年度は本学付属病院循環器内科の協力のもと、イオンチャネルにアミノ酸変異のある患者由来の心筋細胞の誘導、および特性評価を行っていく。初年度に得られたノウハウを生かし、採血から心筋誘導までは2ヶ月程度で実現可能であると考えている。現在予定している患者は活動電位の再分極に働くカリウムチャネルをコードするKCNQ1遺伝子の変異を持つ。患者はこれまでに失神歴はないが、二次性(薬剤性)不整脈を引き起こす可能性を調べるため、患者由来の心筋細胞を用いて、薬物負荷試験を行う予定である。薬物はイソプロテレノール投与による交感神経刺激を予定する。薬物投与時の活動電位持続時間の変化、また拮抗剤であるプロプラノロールによる応答も野生型と比較する。さらに蛍光顕微鏡によるカルシウムイメージングを行い、収縮時の細胞内カルシウム濃度変化を測定する。将来的には遺伝性不整脈に限らず、心筋症等の遺伝性心疾患を煩う患者の同意が得られれば、患者由来iPS細胞を樹立し、心疾患研究に役立てられるようにしておく。該当なし
トウガラシが辛味を喪失する新規メカニズムおよび原因遺伝子の同定

本年度は最有力の候補遺伝子をCaKR1と命名し,No.3341の非辛味性との関係性を調査した.辛味品種HabaneroとNo.3341のCaKR1の転写産物の配列を比較したところ,No.3341の転写産物3'末端はHabaneroと大きく異なった.また,No.3341の第一イントロンには約4.5kbpのトランスポゾンが挿入しており,これにより転写産物に異常が生じていることが明らかになった.CaKR1はputative ketoacyl-ACP reductaseをコードしていたことから,カプサイシノイド合成経路の分岐鎖脂肪酸合成に関与していることが示唆された.そこで,辛味品種においてVIGSによりCaKR1の発現を抑制したところ,果実におけるカプサイシノイド蓄積量が有意に低下した.さらに,CaKR1の機能を想定するとNo.3341の果実においてカプサイシノイドの前駆体である8-methyl-6-nonenoic acidが蓄積しなくなると想定されたため,GC-MSを用いてHabaneroとNo.3341における蓄積量を調査したところ,仮説通りに蓄積はNo.3341においてのみ認められなかったことから,CaKR1は分岐鎖脂肪酸合成に関与していることが強く示唆された.以上より,No.3341ではCaKR1の変異により辛味成分であるカプサイシノイドを果実で合成できなくなり,結果として非辛味性となっていることが示された.これまでカプサイシノイド合成に関する多くの研究がなされているが,分岐鎖脂肪酸合成に関与している遺伝子の変異が非辛味性を誘導する事例は本研究により初めてである.現在,CaKR1の変異より非辛味性を示すと考えられる複数の品種を発見しており,交雑試験および遺伝子解析より本研究で見出したメカニズムの一般性を明らかにしている途中である.本年度は予定通り、HabaneroおよびNo.3341の全ゲノムリシークエンスを行った。それにより、Rad-Seqで絞り込んだゲノム領域内に新たなDNAマーカーを多数設計することができた。これらのDNAマーカーを用いて、Rad-seqに使用したF2集団に対して、遺伝子型調査を行い、候補領域の絞り込みを行った。現在、有力な候補遺伝子があるが、他の候補遺伝子を排除するために、F2個体の数を増やしてファインマッピングを継続している。また、候補領域内の遺伝子については機能解析の準備を進めている。また、No.3341以外に発見した非辛味変異系統については本年度改めて栽培を行い、非辛味形質を確認した。また、既知の遺伝子変異ではない点についても調査を行った。さらにNo.3341とのF1種子の採種を行ったことから、次年度はこれらのF1個体における辛味形質の有無について調査を進めていく。予定通りに解析が進んでおり、予想した以上に候補領域を絞り込めているため。本研究は非辛味性のトウガラシNo.3341のメカニズム解明を目標としている.これまでの調査より,No.3341の非辛味性はこれまでに報告のあるPun1あるいはpAMTのいずれの遺伝子変異でも説明できず、本品種を調査することでカプサイシノイド合成に必須となる新規因子の同定が可能となる.昨年度までの研究により,Habanero×No.3341のF2集団を用いたRad-seq解析を行い,原因遺伝子のラフマッピングを行った.ラフマッピングにより候補領域をある程度特定したものの,数百遺伝子が座上していたため、DNAマーカーの数を増やして候補領域を狭める必要が生じた。そこで,HabaneroとNo.3341の全ゲノムリシークエンスを行い,両親の間での変異情報を収集した.リシークエンスのデータに基づき、SNPsやIndel情報を整理し,それらをDNAマーカー化した.新たに設計したマーカーを用いてPCRおよび電気泳動によるF2個体の遺伝子型判定を行い、形質データを用いて連鎖解析を行った。それにより,候補領域を約200kbにまで絞り込んだ。当該領域には5つの遺伝子が座上していたが、原因遺伝子として最も有力と考えられる遺伝子を1つに絞り込むことができた。現在、有力な候補遺伝子についてはVIGSによる遺伝子機能解析を行っている.データを全て取りまとめて、平成30年度中に学術論文として発表することを目標とする.予定通りに研究が進んでおり、学術論文として発表する準備が整いつつあるため。本年度は最有力の候補遺伝子をCaKR1と命名し,No.3341の非辛味性との関係性を調査した.辛味品種HabaneroとNo.3341のCaKR1の転写産物の配列を比較したところ,No.3341の転写産物3'末端はHabaneroと大きく異なった.また,No.3341の第一イントロンには約4.5kbpのトランスポゾンが挿入しており,これにより転写産物に異常が生じていることが明らかになった.CaKR1はputative ketoacyl-ACP reductaseをコードしていたことから,カプサイシノイド合成経路の分岐鎖脂肪酸合成に関与していることが示唆された.そこで,辛味品種においてVIGSによりCaKR1の発現を抑制したところ,果実におけるカプサイシノイド蓄積量が有意に低下した.

さらに,CaKR1の機能を想定するとNo.3341の果実においてカプサイシノイドの前駆体である8-methyl-6-nonenoic acidが蓄積しなくなると想定されたため,GC-MSを用いてHabaneroとNo.3341における蓄積量を調査したところ,仮説通りに蓄積はNo.3341においてのみ認められなかったことから,CaKR1は分岐鎖脂肪酸合成に関与していることが強く示唆された.以上より,No.3341ではCaKR1の変異により辛味成分であるカプサイシノイドを果実で合成できなくなり,結果として非辛味性となっていることが示された.これまでカプサイシノイド合成に関する多くの研究がなされているが,分岐鎖脂肪酸合成に関与している遺伝子の変異が非辛味性を誘導する事例は本研究により初めてである.現在,CaKR1の変異より非辛味性を示すと考えられる複数の品種を発見しており,交雑試験および遺伝子解析より本研究で見出したメカニズムの一般性を明らかにしている途中である.現在進めているF2個体を増やしたファインマッピングを行うことで候補遺伝子を減らし、候補遺伝子については機能解析を進めていく。研究計画の変更等は現在のところ考えていない。VIGSでの候補遺伝子の機能解析およびカプサイシノイド合成の中間産物の定量を行う予定である.予想していた以上に効率良く候補領域の絞り込みが行えたため、想定していたほど消耗品費等を必要としなかったため。予定していたカプサイシノイド中間産物の定量実験を平成30年度実施に変更したため。次年度はファインマッピングと機能解析を進めるため、これらに必要な消耗品費および機器・備品等に使用する予定である
海馬記憶痕跡による動的な活動パターンが示す文脈情報表象の解析

申請者は最近、海馬の記憶痕跡には「空間内での位置情報」と「文脈」をコードする2種類の細胞群が別個に存在することを明らかにした。本研究では、後者の記憶痕跡がどのような情報を「文脈」としてコード可能なのかを明らかにすることで、海馬機能のより一般的な理解を目指す。1.「文脈」を定義する上で特定の位置が特別な意味を持つとき、「文脈」の記憶痕跡は「位置情報」をコードしうるのか決定する。2.外部世界の情報により定義される法則性が「文脈」としてコードされうるのか決定し、その表現様式を明らかにする。3.動物の内部状態により定義される法則性が「文脈」としてコードされうるのか決定し、その表現様式を明らかにする。
水素結合ネットワークのテラヘルツ光による振動励起と低温光反応ダイナミクス

本研究は、応募者等が発見した温度依存テラヘルツ分光スペクトルに観測される水素結合ネットワークの形成開裂を指標に、テラヘルツ波を励起光とした低温光反応ダイナミクスを追跡し、人体に安全なテラヘルツ波の利点を活かした応用の道を開拓するものです。テラヘルツ光は水素結合などの弱い非共有結合の検出に有効で、これらの結合はタンパク質の高次構造や機能などにおいて生体内で重要な働きをしています。初年度は、結晶試料について弱い分子間相互作用を調べました。今年度は、生体適合性を示す非晶質試料について低温における振動吸収の挙動を調べました。測定は150-700cm-1のFIR領域をSPring-8のBL43IRビームラインを用い、20-100 cm-1のTHz領域をTHS-TDSを用いて行いました。用いた試料は生体物質によくみられる両性電解質であり、塩と反応するため、充填剤を必要としない、SPging-8の赤外顕微分光装置を用いました。また、低分子の場合、非晶質はテラヘルツ領域にピークを持ちませんが、タンパク質など高分子になるとピークが観測されます。今回は、理論解析が可能な範囲の高分子について調べました。また、ポリマーにおいて観測される部分的な結晶化と区別できるようにモノマー試料を用い低温の振動挙動を調べました。FIR領域、THz領域ともに100150 K付近で興味深いスペクトル変化が観測されました。この結果についてGaussianを用いて第一原理計算によるスペクトル解析を行いました。非晶質のためX線構造解析データがなく、考えられるすべてのコンフォメーションについて検討しました。その結果、温度の違いは、温度による誘電率の変化で説明でき、低温において弱い水素結合の形成が形成したことが明らかになりました。また、THz領域ではFIR領域に比べ、水素結合の形成がより顕著に表れることもわかりました。今年度は、平成30年度以降の計画「波長可変テラヘルツ照射低温光反応測定の溶液系への応用展開」と「溶液系の第一原理分子動力学計算」に着手しました。「波長可変テラヘルツ照射低温光反応測定の溶液系への応用展開」にでは水によるテラヘルツ光の吸収が最大の問題点になります。そこで、結晶より溶液状態に近い非晶質試料についての研究を行いました。非晶質のテラヘルツ領域スペクトルはシグナルが弱く、また、非晶質特有の単調に増加する大きなバックグラウンドなどのため、測定は困難を極めました。装置を改良し光の強度を上げ、また、充填剤を使わない等の工夫を施しました。さらに、生体適合性試料で吸湿性が高く、試料のセッティングにも細心の注意を払いました。しかし、残念ながら昨年度発見した極低温で観測される新しい現象がなかなか再現せず、今年度は、一旦、この極低温の光反応を除外して、現象解明を行いました。今年度末になり、吸湿性のさらに高い別の試料で、この極低温の光反応がやはり起こることが明らかとなり、今後この極低温で起こる光反応について再度検討する段階に到達しました。「溶液系の第一原理分子動力学計算」では、温度による影響を調べることができますが、スペクトル解析とどのように結びつけるかが問題となります。今年度は、非晶質試料について温度の影響を誘電率の変化で置き換えて計算を行い、スペクトル変化に対応する解析ができることを明らかにしました。水が水素結合ネットワークを形成し低温で氷になり誘電率が下がるように、今回測定した物質も、低温で水素結合ネットワークの形成により流動性が下がり、誘電率が下がることは容易に予想できます。今年度は更新のため東北大学金属材料研究所のスーパーコンピュータが4月から8月まで停止しました。停止期間中はそれまでのデータを精査し考察を重ね、更新後にそのアイデアを実行し、問題を解決に到達できました。今後は、昨年度発見し今年度は再現しなかった極低温における新奇な現象について、別の系で再現したことを足掛かりに、以下の項目について条件を精査し、低温光反応ダイナミクスを追跡します。我々が発見した極低温における新奇な光反応現象の再現性を3種類の試料で確認します。3種類とも、非常に吸湿性が高いという共通点を持っています。具体的には、昨年度最初にこの現象を発見した試料、今年度末にこの現象がみられた試料、IR領域でこの現象が観測された3種類です。最初の2つは非晶質、最後のひとつは結晶試料です。結晶試料でも非晶質試料でも起こるこの現象の謎を明らかにします。今年度までの研究で、溶液系への応用展開における水によるTHz光の吸収という問題点はは非晶質試料の利用で、分子動力学計算におけるスペクトル解析への応用という問題点は誘電率の利用で解決することが分かりました。これらの結果を踏まえ、3種類の試料についてスペクトル解析と低温光反応ダイナミクスの追跡を行います。再現性を得るために、湿度0.5 ppm以下のグローブボックスを利用して試料準備をします。試料セット中の湿度が大きく関係していることは前から気が付いており、シリカゲル中で試料を保管し、速やかにセットするなど細心の注意を払いましたが、不十分であることが今年度までの研究で判明しました。今年度末に測定した試料は、非常に吸湿性が高く、空気中に出すと瞬時に溶け出し、粘性をおびた液体になりましたが、湿度0.5 ppm以下のグローブボックス中ではサラサラの状態に戻ります。湿度が試料に及ぼす影響と極低温での現象の有無の関係、および、生体適合性試料の特性との関係を明らかにします。

測定チャンバー内は真空引きしており、赤外スペクトルからも測定中には水はなくなっていると考えられます。初期段階での水分の有無が微細な構造に及ぼす効果を明らかにします。本研究は、応募者等が発見した温度依存テラヘルツ分光スペクトルに観測される水素結合ネットワークの形成開裂を指標に、テラヘルツ波を励起光とした低温光反応ダイナミクスを追跡し、人体に安全なテラヘルツ波の利点を活かした応用の道を開拓するものです。まず、今年度は、テラヘルツ振動モードの物理化学過程での役割の同定を行いました。テラヘルツ分光は水素結合などの弱い非共有結合性結合の検出に有効であり、これらの結合はタンパク質の高次構造や機能などにおいて生体内で重要な働きをしています。水溶性ビタミンはその可溶性のために、様々な種類の分子間水素結合ネットワークを形成し、分子間水素結合を調べる良い材料です。今年度は、ニコチン酸、ニコチンアミド、アスコルビン酸、ピリドキシン塩酸塩、ビオチンの5種類の水溶性ビタミンについて、分子間水素結合の伸縮振動の定量的物性やポテンシャルエネルギー曲面の非調和性をもとにした解離定数の決定を行いました。測定と計算の結果から、分子間水素結合伸縮振動の波数範囲、温度依存のピークシフト、半値全幅、モル吸光係数などの特性を明らかにしました。この結果は、弱い水素結合検出の指標としての利用が期待できます。非調和性はニコチンアミドとビオチンのいくつかのモードで得られました。ビオチンでは基準振動モードに同定されないポテンシャルの非調和性によるホットバンドが観測されました。非調和性を示すビオチンのピークについて、モースポテンシャルを仮定して結合定数、解離エネルギー、非調和定数を求めました。モースポテンシャルのパラメータは、変位ベクトルの大きさの異なる2点の値より導いた三次方程式の実数解から求める方法を開発しました。得られた結合定数と解離エネルギーはファンデルワールス力や弱い水素結合の範囲にあり、このエネルギー領域の振動への弱い非共有結合性相互作用の寄与が明らかとなりました。今年度は「波長可変テラヘルツ照射低温光反応測定装置の構築」と「テラヘルツ振動モードの物理化学過程での役割の同定」を行いました。「波長可変テラヘルツ照射低温光反応測定装置の構築」は資金不足で思うように進みませんでしたが、後述のように、研究過程でそれに変わる新しい現象を発見しました。本来の予定と若干方向は変わりますが、今後、この現象を基軸に研究課題に合致する低温光反応ダイナミクスの研究を推進します。「テラヘルツ振動モードの物理化学過程での役割の同定」は予定通りの成果を得ました。生体内での機能や高次構造のみならず、グラフェンの層間相互作用、ファンデルワールス磁性体など物理や材料などの分野でも脚光を浴びている弱い非共有結合性相互作用に焦点を絞り、テラヘルツ分光スペクトル測定を行いました。また、放射光施設(SPring-8)の赤外ビームラインを用いた測定を2回実施しました。これらの振動吸収スペクトルは低温において顕著なスペクトル変化が期待できませんが、弱い非共有結合性結合の関与する現象では低温における結合形成による変化が期待されます。
インド経済自由化と生活の質

1990年代に入ってインドは経済自由化政策のもとで急速な経済成長を遂げてきた。しかしながら、一国の総合的な人間開発度を示す人間開発指数(Human Development Index)の世界ランキングにおいては、1990年から1995年にかけてインドは逆に順位を下げてしまった。本研究ではこの背後にある問題を探るため、インド以外の開発途上国を3つのグループに分け、国連開発計画(UNDP)のデータをもとに各グループの生活の質を示す様々な指標を比較した。その結果、インドはその低い所得水準を考慮すると保健・衛生の分野で相対的に進んでいるが、教育とジェンダー開発の分野で遅れをとっていること、1990年代の自由化政策による所得向上にもかかわらずこのもともと遅れている分野でインドは他の諸国にさらに差をつけられてしまったこと、教育水準の低迷の背景には政府教育支出における初等教育部門への配分の問題があることなどが明らかにされた。これらの分析をもとに本研究では、インドは今後政策に優先順位をつけていく必要があることを提言した。
心臓専用半導体SPECT装置を用いた心筋血流量及び冠血管予備能の定量化と臨床応用

心筋血流量や心筋血流予備能の絶対値定量することは冠動脈疾患の心事故や予後予測に有用と思われル。半導体検検出器が搭載されたSPECT装置を用いて、201Tlを用いてダイナミックSPECTを安静時と、薬剤負荷の状態のそれぞれで撮像し、コンパートメントモデル解析を行い、安静時、薬剤負荷時の心筋血流量とその比である心筋血流予備能を算出するソフトウェアを開発した。また、算出された心筋血流量や予備能とこれまで報告されてきた臨床危険因子との間に相関がえられた。SPECT検査でも心筋血流量の定量か可能となることが証明された。今後、心筋血流量の定量がより多くの施設で可能になることが予想される。近年、冠動脈疾患において、hyperemic myocardial blood flow (hMBF)やmyocardial flow reserve (MFR)は心事故や予後の予測について、重要な予測因子であることが知られている。心臓用半導体SPECT装置を用いて、PET検査でしかできなかったdynamic studyを施行し、心筋血流量の定量化が実現可能となってきたがまだ、その検証は少ない。本研究の目的は、心臓用半導体SPECT装置により、201Tl-Cl心筋血流製剤を用いて、臨床レベルで可能な心筋血流量の定量化の方法を開発、検証する。また、冠動脈疾患の心事故や予後予測について、半導体SPECTで得られたhMBFやMFRの有用性を明らかにし、臨床的なリスク因子との関連性や血行再建術の治療効果判定、薬物治療の効果判定等についても応用していく。半導体検出器により得られたdynamic SPECTデータから、2コンパートメントモデル解析を行い心筋血流量半定量化し、心筋血流予備能も算出するソフトを作成している。それにより、重症j冠動脈病変を予測することができるという趣旨の論文を作成した。Circ J. 2015;79(3):623-31.現在、解析ソフトの問題点や改良を検討している。心筋血流量や心筋血流予備能の絶対値定量することは、日常臨床において、冠動脈重症多枝病変や慢性腎臓病、糖尿病、貧血、心不全等、様々な病態が要因となり、びまん性の心筋血流低下や心筋血流予備能の低下が生じているはずである。さらに、血流量や予備能低下は冠動脈疾患の心事故や予後予測に大きな影響を及ぼしている。しかし、従来の心筋シンチグラフィは相対的評価での検査であり、それを検出、評価することは困難である。今回、我々は半導体検検出器が搭載されたSPECT装置を用いて、201Tlを用いて、ダイナミックSPECTを安静時と、薬剤負荷の状態のそれぞれで撮像し、そこから得られたダイナミックデータより、single tisse cmpartment model解析を行い、安静時、薬剤負荷時の心筋血流量とその比である、心筋血流予備能を算出するソフトウェアを開発した。また、そこから得られた結果が、実際の冠動脈疾患のリスク因子や心不全の指標、冠動脈造影の結果との関連性があるのかを検証した。結果として、冠動脈病変の重症度や慢性腎疾患、貧血、HDL-Chilesterol、BNP、左室区出率等の指標と今回算出された心筋血流量や予備能との間に相関がえられた。これは過去にPET検査で報告されてきた心筋血流量や予備能のリスク因子であり、同様の結果が得られた。このことより、PET検査なしにSPECT検査でも、今回我々が開発したソフトウェアにより、心筋血流量の定量か可能となることが証明された。冠動脈疾患において、hyperemic myocardial blood flow (hMBF)やmyocardial flow reserve (MFR)は心事故や予後の予測について、重要な予測因子であることが知られている。本研究の目的は、心臓用半導体SPECT装置により、201Tl-Cl心筋血流製剤を用いて、臨床レベルで可能な心筋血流量の定量化の方法を開発、検証することである。

このうち、softwareの骨組みは概ね完成しているが、今後他施設でも使用できる様に検証と仕上げをする必要がある。臨床的検証において、論文を報告しているが多数例の報告も今後行う必要がある。現在、解析ソフトの問題点や改良行い、他施設でも利用可能な精度の安定したソフトウェアに仕上げる予定である。臨床的な有用性について、これまで行った臨床データをまとめ、論文課する予定である。核医学今後は、softwareの精度が不十分な点もあるため、softwareのブラッシュアップを行い、最終的には多くの施設で使用できる様な形態に持って行きたい。多数例の臨床データと比較することで、本softwareで算出された数値の臨床的信憑性を検証していく予定である。ソフトウェアの問題点がいくつか残っており、最終的な検証実験が行えていないことと、国際学会にポスター展示はしたものの、業務の関係で参加できず、出張費等が使用できなかったため。ソフトウェア作成について、まだ、基本プログラムに問題点があり、現在、問題点を補正中。補正でき次第、ワークステーションや必要なソフト、実験器具等を購入する予定であるため、次年度繰越となった。ソフトウェアの最終調整とその後の検証実験等に使用を予定している。平成27年度に1.心臓ファントムを用いて、半導体SPECTにて得られた画像の定量性について評価する。ソフトウェア最終作成のためのソフトウェアやワークステーションを購入する予定。臨床検証をするに当たって、統計ソフト等を購入する予定もある。
移動プラズマ形超高速スパッタ法を用いた高周波用超低損失アモルファス薄帯磁心の開発

本研究は,研究分担者・島田の考案によるU字形タ-ゲットをもつ移動プラズマ型スパッタ法を用いて,Co基アモルファス薄帯を長尺のフイルム基板上に成膜させ,超低損失の高周波用磁心材料を得ることを目的としている。研究計画は3か年の予定で,初年度には,主として,スパッタリング装置本体および周辺機器の設計・製作を行い,2年度から薄膜の試作を進めてきた。しかし,この間,装置の製作や種々の手直しに予想以上の期間と労力を費やしたため,計画は当初見込みより大幅に遅れる結果となった。本年度,ようやく成膜条件を制御して,優れた軟磁性をもつCo基のアモルファス薄膜が作製できる手掛かりが得られるようになった。しかし「研究経過報告書」にも記載したとおり,計画自体の遅れとアモルファス薄膜磁心を取り巻く研究開発状況の最近の大きな変化から,高周波用磁心材料としてのアモルファス薄膜は,さらに基礎的な検討が必要になったと考えられる。本研究計画は日程の上では一応終了するが,さらに1カ年程度,磁区観察による磁化機構など検討を詳しく行い,高周波用の超低損失アモルファス薄帯磁心についてとりまとめる予定で,現在,準備中ある。本年度は、3か年計画の第1年度として、まず、交付申請書に記載したとおり、スパッタ用水冷高周波電源を購入し、従来の小型直流電源を更新した。しかし、研究目的の高性能アモルファス薄帯を得るために、同時に実施した真空容器および電極等の改修において、真空漏れおよび高周波絶縁の不良等の問題が次々生じ、それらの対策に予想以上の時間と労力を費やし、当初予定していた実施計画よりやや遅れている。このため、未だ目標としている優れた特性をもつ薄帯を本研究の方法では得られていないが、放電電流とスパッタ速度、放電を安定させるためのガス雰囲気や印加磁界条件等の基本的な問題の検討はすでに予定どおり進め、現在さらに電極の構造・形状寸法の改善および冷却機構・方法の検討を始めている。したがって、計画2年度では、期待している特性に近いものが得られるものと考えている。本研究で行う方法でのアモルファス薄帯作製は、上に述べたようにやや遅れているが、一方で、研究代表者八木は、板厚10μm以下のアモルファス薄帯の高周波磁気特性に関する検討を行い、従来、内外ともに、全く報告がなく不明であった板厚35μmのアモルファス超薄帯の磁心損失および透磁率の周波数依存性および板厚依存性を明らかにし、さらにこれら超薄帯の磁区観察にも初めて成功し、本研究目的と直接関係のあるアモルファス超薄帯の超低損失化に手掛かりを得るなどの大きな成果が得られた。本年度は、3カ年計画の第2年度として、交付申請書に記載した計画どおり、研究分担者島田の考案によるU字形タ-ゲットを持つマグネトロンスパッタ装置に、従来の小型直流電源にかえて高周波電源を用いたスパッタ法によるアモルファス薄帯の作製を試みた。しかし、この過程で、電極等の改修を行ったが、高周波絶縁の不良に伴う問題等が次々生じ、それらの対策に予想以上の時間と労力を費やし、当初予定していた研究実施計画よりもかなり遅れている。このため、最終目標としている優れた特性をもつ薄帯はまだ得られていないが、基本的な問題の検討はほぼ完了し、種々の作製条件でアモルファス薄帯の作製を進めており、現在さらに、超低損失化を図るためにタ-ゲットの材料組成を高抵抗率に変えること等の検討も始めている。したがって、最終年度の計画3年度では、期待している特性に近いものが得られるものと考えている。本研究で行う方法でのアモルファス薄帯作製は、上に述べたように、当初予定よりも遅れているが、一方で、研究代表者八木は、板厚10μm以下のアモルファス薄帯の高周波磁気特性に関する検討を行った。その結果、従来、内外ともに報告がなく不明であった板厚35μmのアモルファス超薄帯の磁心損失および透磁率の周波数依存性および板厚依存性を明らかにし、さらにこれら超薄帯の磁区観察にも初めて成功するなど、本研究目的と直接関係のあるアモルファス超薄帯の超低損失化に関する知見を得るなどの成果が得られた。
CaMキナーゼIIを指標とした環境ホルモンの脳撹乱作用の評価法の確立

本年度はリン酸化型CaMキナーゼII(pCaMKII)を指標にした環境ホルモンの脳撹乱作用を評価する一環として、昨年度作製したPCB水酸化体の低用量曝露マウスを用いて、生後17ヶ月齢の加齢マウスにおける情動行動やCaMKII、pCaMKIIのレベルについて調べた。その結果、雄マウスでは歩行量や立ち上がり行動が減少し、これらのマウスの扁桃核においてCaMKIIの基質であるシナプシンIが有意に増加した。また、雌マウスでは歩行量や立ち上がり行動が増加する個体も見られたが有意な差はなく、扁桃核におけるpCaMKIIなどのレベルにも変動は認められなかった。これらの結果から、加齢マウスにおいても、環境ホルモン曝露による情動行動の異常と扁桃核のpCaMKIIやシナプシンIのレベルとの間には何らかの関連性があり、pCaMKIIは脳撹乱作用の評価に有用である可能性が示唆された。またDES曝露マウスでは、これまで6週齢の雄海馬のpCaMKIIレベルは増加するが、同腹子の雌海馬(9週齢)では変動が認められていない。この雌雄差の原因は不明であり、pCaMKIIを脳撹乱作用の評価系として用いていく上での問題点といえる。そこで、本年度はDES曝露マウスのpCaMKIIレベルに雌雄差が生じるメカニズムについても調べたところ、DESを曝露した4週齢の雌マウスの卵巣を摘出すると、6週および9週齢の海馬でpCaMKIIレベルが増加することがわかった。このことから、雌マウスのpCaMKIIレベルはエストロゲンなどの卵巣由来の内在性ホルモンにより調節されているものと考えられる。このように本研究で得られた成果は、pCaMKIIレベルを指標とした脳撹乱作用の評価系を確立していく上での基礎知見となり得るものである。本年度は、リン酸化型CaMキナーゼII (pCaMKII)の上昇は、環境ホルモンに共通の作用であるのか否かを調べるために、これまで申請者らが検討してきたエストロゲン活性を有する環境ホルモンであるDESに加え、甲状腺ホルモン活性をもつと考えられるPCB類のうち水酸化体PCBについて行動科学的および神経科学的検討を行なった。1.行動科学的実験マウスの胎仔期後期に母体を介して水酸化体PCB (4-OH-2',3,3',4',5'-pentachlorobiphenyl)を0.1μg/animal/day曝露した。その成長後の仔マウスにオープンフィールド試験を行なったところ、生後4週で水酸化体PCB曝露マウスは雌雄ともに歩行量および立ち上がり動作が対照群に比べて著明に増加した。また、生後6-7週で受動的回避試験を行なったが、雌雄のマウスともに対照群との間に差はなかった。さらに、加齢に伴う行動の影響を調べるため、生後12ヵ月で同様の行動実験を行なったところ、水酸化体PCBを曝露した雌マウスの歩行量は若干増加したが、雄マウスには差はなく、受動的回避反応も雌雄のマウスともに対照群との間に差を認めなかった。2.神経科学的実験上記の行動実験から、pCaMKIIは生後4週のマウスの扁桃核、大脳皮質および海馬で測定した。扁桃核では水酸化体PCB曝露群の雄でpCaMKIIαが、雌ではβの量が対照群に比べ有意に減少した。また、大脳皮質でも雌のpCaMKIIαおよびβの量が有意に減少した。しかし海馬ではpCaMKIIは変動しなかった。以上の結果から、低用量水酸化体PCBの胎仔期後期曝露は情動行動を増加させ、脳に何らかの影響を及ぼすことが示唆された。また水酸化体PCB曝露マウスはDESの場合とは異なり、pCaMKIIを減少させたことからpCaMKIIの上昇はエストロゲン活性をもつ環境ホルモン特有の作用である可能性が考えられる。しかし今回、環境ホルモンのホルモン活性の違いによりpCaMKIIの挙動が異なっていたことは注目すべき点であり、環境ホルモンのホルモン活性を区別するなど、脳撹乱作用を評価するうえでpCaMKIIはひとつの指標になり得るものと考えられる。

そこで、本年度はDES曝露マウスのpCaMKIIレベルに雌雄差が生じるメカニズムについても調べたところ、DESを曝露した4週齢の雌マウスの卵巣を摘出すると、6週および9週齢の海馬でpCaMKIIレベルが増加することがわかった。このことから、雌マウスのpCaMKIIレベルはエストロゲンなどの卵巣由来の内在性ホルモンにより調節されているものと考えられる。このように本研究で得られた成果は、pCaMKIIレベルを指標とした脳撹乱作用の評価系を確立していく上での基礎知見となり得るものである。
日本の大学の教室における学習上の困難点を克服するための外国のEFL方法論の適用

この研究の目的は、Pair Group Teachingと呼ぶ教授法の開発により、現行の国際的な英語教授法を日本の大学が必要とする教授法に適用することである。このプロジェクトの3年間で,論理的かつ活実践的基盤の確立は完成し、主要な目標は達成された。3年間の研究の成果として、私は国内・国際的レベルの教育実践に関連する理論を分析した。日本の大学に最も有用な教材を研究し、伝統的な日本の教育環境におけるコミュニケーション中心の授業の要望に応える教材を開発し試行した。教師たちと協力してPair GroupTeachingを実験し、学習と教育に対する教師のパラダイムを変更する必要性を確認した。このパラダイムの発展が今後の研究の主題である。より個別的には、日本独自の環境の中で、さらに国際的・学際的レベルの新しいパラダイムの中で、学習および教授の基礎をなす理論の理解を促進し、各教師の「個人理論」およびそれに関する教授法への意識を高めた。日本の大学の授業および伝統的教授法に頼る日本人教師の必要に応ずる教授法を開発し、多用な能力の学生と多種の教師に対する教材を反復試行し適応を実践した。また、意識重視教授法の理論と実践を分析し、それに基づく長期の現職教育を実践、Pair Group Teaching教材を供与、この教授法の適用を教師に推奨し、さらに、理論と実践面における「学問的発達の相互啓発」を指導した。Pair GroupTeachingは、多人数クラスの中の恒常的なグループのためのコミュニケーション中心の教授法である。これは「読解クラス」のような伝統的教授の枠組の中で使用するためのものであり、日本の社会における集団行動の研究に基づいている。それは、第一言語習得のような高い学習効果をもたらす内面の「沈黙」と「空間」の感覚を作り出すことにより、教師と学生の意識を引き出すことを目的としている。この研究により、多くの教師がPair Group Teachingを採用して成功し指導は活性化した。今後は、より多くの教師の要望を満たす教材を開発し、より効果的な教授法を生む新しい理論の発展を必要とする。平成10年以降は、名古屋外語大学においてこの研究を継続する意向である。本研究の目的は日本の大学の教室に必要な諸条件を満足するために、現代のヨーロッパと国際的な教授法を適用することである。本研究は3年間で終了する予定であり、研究初年度となる本年度の研究は予定通りに終了した。[総括的な成果]本年度の研究は教室内の相互作用に関するティーチャーセオリー(教師のもつ理論)と生徒の学習を中心に考察した。また、日本の教師、生徒の要求を満足するように特別にデザインされる教授法を検討した。[具体的な成果]日本の外国語授業におけるコミュニケーションの理論と実践についての知識を深めた。また、関連領域の文献や教師との情報交換を通して、教室経営に関するインターナショナルなアプローチ、日本のアプローチの両者について考察した。また、コミュニカティヴな活動を日本の大学の教室で実践するために必要な諸条件を満足する新しい教授法を検討する基礎的な研究を行った。ペア-グループティーチングと呼ぶ教授法についても検証した。具体的には、熟練教師の相互カウンセリングを5カ月に渡り研究し、新しい教授法を開発するために反省的な教師の能力の伸長の効果も示したが、その成果はJALT95(名古屋)、JALT東京支部大会会議資料に発表した。大学の教授法についてはインタビューと現行カリキュラムの分析を通して考察し、次年度も引き続き研究する。

また、熟練教師との討論、情報交換を通して日本の学校と大学の生徒が真に必要としていることがらを分析した。海外研究者との交流、ヨーロッパでの研修を通して意識理論(awareness theory)と反省的な教師能力伸長を比較研究した。本年度の計画は予定通りに行われ、次年度以降に予定している新しい教授法の実際の教室での適用に向けての基礎的な研究を首尾良く終了することができた。[総括]平成7年度に開始した調査で研究してきた、授業中に学習とコミュニケーションを最も効果的に行う理論的なモデルの成果を、平成8年度にクラスで応用した。試行した方法論は、学習の成果を観察しながら、より適切な効果を得られるように、変更や調整を行いながら、実行している。[結果の事例]・各々の学生がコミュニケーション行動や学習の発表にあてる時間を増やすことで、大人数のクラスを教える方法論が発展し、試みられた。・日本人教師が、各学類ごとに異なる出版テキストを利用することについても考慮した。・永続的に小さなグループに参加している学生たちの態度を観察し、彼らが互いに与え合う影響の効果が最大になるように、教師は干渉した。・グループ学習に対する各々の学生の態度を観察し、クラス運営の鍵と見なされる要素を修正した。・教師志願者が、教師であることと生徒であることに自覚的であるようなコースでの相互作用によって、理論的な成果が深まった。・教材の内容は、学生の創造的な能力を拡げるように開発した。学生同士の影響関係の性質を観察し、一年以上にわたって教材に対する態度を明らかにした。・コンピューターを利用したリサーチ・アシスタントによって、学生参加の鍵となる要素をコントロールしながら提供し、記録するための、適当なモジュールが発展した。・現在確立されつつある初段階は、オーストラリアの大学での研究成果と結びついており、この研究の成果は海外の大学の最新の成果と比較される。[結論]研究計画は、独自の方式に従って開始し、平成8年度における到達予定は順調に完了した。この研究の目的は、現行の国際的な英語教授法に、日本の大学教育が必要とする、Pair Group Teachingと呼ばれる教授法を適用することである。このプロジェクトの3年間で、理論的かつ実践的基盤を教授法に確立することは、完成しており、主要な目標は達成された。私はこの3年の研究の中で、一国の場合と国際的な場合において、教育の実践と関連付けて理論を分析した。ある教材のタイプが日本の大学のコンテクストにおいて非常に有効であることを考察し、伝統的な日本の教育環境の中で、会話を求める授業に合うように教材を発展させ、そのような教材を授業の中で試みた。他の教師たちと協力して、Pair Group Teachingを実験し、学習と教育に対する教師の態度のパラダイム・シフトに必要なものを確認した。
栄養療法の身体機能回復におよぼす効果とその機序に関する研究

回復期リハビリテーションと適切な栄養管理および代謝動態の関係に着眼し、従来行われてきたリハビリテーションに代謝栄養学的見地からアプローチを試みた本研究の今年度の報告を行う。回復期リハビリテーション患者は、訓練の程度により、必要カロリー、栄養素がいかに異なり、蛋白強化栄養療法によりいかに大腿筋群を中心とする筋肉量が増加するか、この増加によりリハビリテーションの効果がいかにLevel upするかは全く不明であり、まずこの点を明確にすることが必要である。本邦NSTでは、一般にHarris-Benedict (H-B)の式を用いた安静時エネルギー消費量より1日必要エネルギー量を計算し、提供している。回復期リハビリテーション患者では、必要エネルギー消費量を推測し、食事量を決定した結果、約60%の患者において体重増加を認めなかった。このため、リアルタイムでのエネルギー消費量を測定し、それに応じたエネルギー補給を行うことが必要となり、メタボリックアナライザーを科研費より購入させていただいた。メタボリックアナライザーは、安静時のみ消費量が測定することが可能である。このため、早朝安静時の計測の結果からは、H-Bの式の約10%消費量が増加していることが確認された。さらにリハビリテーション後では、約20-25%消費量が増加していた。さらに、リハビリテーション前後の血中BCAA濃度を測定した結果、リハビリテーション後で一部の症例では、BCAAの低下が認められた。この結果より、十分なBCAAの蓄積のない症例では、体内(特に筋肉内か)のBCAAが動員されることが予想され、リハビリテーション前のBCAA含有補助飲料の服用がリハビリテーション効果を増大させる可能性が示唆された。回復期リハビリテーションと適切な栄養管理および代謝動態の関係に着眼し、従来行われてきたリハビリテーションに代謝栄養学的見地からアプローチを試みた本研究の中間報告を行う。本邦NSTでは、一般に患者の性別、身長、体重から算出するHarris-Benedictの式を用い安静時エネルギー消費量を計算し、さらに傷害因子、活動係数を乗じて計算される1日必要エネルギー量を計算し、提供している。回復期リハビリテーション患者の活動係数を1.2に固定し、必要エネルギー消費量を推測し、食事量を決定した結果、約60%の患者において体重増加を認めなかった。現在、その臨床研究中であり、平成18年度上半期にデータを蓄積し、報告したい。さらにリハビリテーション前後のBCAAを中心とするアミノ酸データを基に代謝変動を解析するため、リハビリテーション前後の血中BCAA濃度を測定した結果、変動が認められた。この結果を現在解析しており、さらに平成18年度には症例を集積するとともに、アミノ酸サプリメントの開発及び効果にも着手したい。

このため、リアルタイムでのエネルギー消費量を測定し、それに応じたエネルギー補給を行うことが必要となり、メタボリックアナライザーを科研費より購入させていただいた。メタボリックアナライザーは、安静時のみ消費量が測定することが可能である。このため、早朝安静時の計測の結果からは、H-Bの式の約10%消費量が増加していることが確認された。さらにリハビリテーション後では、約20-25%消費量が増加していた。さらに、リハビリテーション前後の血中BCAA濃度を測定した結果、リハビリテーション後で一部の症例では、BCAAの低下が認められた。この結果より、十分なBCAAの蓄積のない症例では、体内(特に筋肉内か)のBCAAが動員されることが予想され、リハビリテーション前のBCAA含有補助飲料の服用がリハビリテーション効果を増大させる可能性が示唆された。
Global Soundsを活用した日本語音風景アーカイブの構築と教育応用

本科研ではPioneerが開発したアプリGlobal Sounds(GS)を用いて以下の研究と教育実践を行った。1海外日本語音声景観(Voicescape)の収集:海外の日本語音声景観を収集し、アプリへのプロットを行った。プロットしたのは主に南米、中国、東南アジアである。プロットした結果、世界中のどこで日本語の音声景観が存在するか可視化することに成功した。特に南米地域の音声景観を保存できたことは資料性が高いと考える。しかし、自由発話の音声は移動するため、たまたまそこにいただけであるわけではないことを確定するための保証が必要である。そのため、定期的なイベント、お店で流れる音声などに固定することが求められる。また、「GPS情報を取得できない」状況が頻発した。アプリの問題と考えられるため、場所に紐づけるのであれば、Global Soundsではなく位置情報が確実に入るInstagramなどのSNSを利用することが適切と考えられる。2 WEBインターフェイスの構築:Global Sounds内に投稿されている日本国内のサウンドスケープを100ほど日本語学習者と選定し、プロットを行い、インターフェースを作成した、音声景観と画像、解説が提示され、日本事情の学習素材として優れたものとなった。これらのリソースをどのように授業実践に応用するかが今後の課題である。3日本語教育への応用:北米の大学の学生たちが日本で集中的に日本語を勉強するプログラムにおいて、このアプリを使って日本の公共音声収集を行った。その結果、学生たちの日本のコミュニティへの関心が高まった。GSは音声教育への応用可能性も考えられる。例えば、GSを使った音声ポートフォリオの作成、日本語クラスの音声アーカイブの作成などである。Global sound(以下GS)とはパイオニアが開発したタブレット端末専用音声アプリである。このアプリは音の「インスタグラム」のようなもので、1分間の音声録音と1枚の写真、短いキャプションを書く機能がワンセットになっており、GPS機能で自分が作成した「音」をGS専用の地図に載せることができる。この「音」はGSユーザー全てにシェアされ、コメントを受けることができる。本研究はこのアプリの教育応用と日本語サウンドスケープの世界地図の作成と分析である。まずGSを用いた活用案について検討会を行った。その結果、以下の案が出された。(1)クラスの中で自分の好きな音をとってきて発表させる(2)GSを活用し、世界の日本語集を作る(3)世界中の日本語生活を記録して収集することに活用する(4)毎日発話させる「音声日記プロジェクト」(5)世界中の日本語教育機関で物語をリレーで読んでみる(6)世界中で物語を1分でつくってつなげる(7)音俳句集(写真+サウンドスケープ+俳句キャプション)その後、研究協力者の柴田が(1)をもとに教育実践研究を行った(柴田2016)。柴田は北米からの大学生が日本で学ぶ夏期日本語プログラムでGSを使ったプロジェクトを実施した。このアプリを用いて日本の公共音声収集を行った結果学生たちの日本のコミュニティへの関心が高まることが確認された。続けて、パイオニアと協力し日本語音声のサウンドスケープのためのアプリ開発をすすめた。既に日本語サウンドスケープのための学習サイトを立ち上げ、コンテンツをアップし、キャプションをつけている。http://160.16.101.253/globalsound_jp/index.html更に香港など各国の空港等で日本語サウンドスケープを録音し、海外の日本語サウンドスケープのプロットを行った。今後はそれらから音声言語景観分析を行う予定である。教育応用の研究は比較的進んでいる。サウンドスケープのプロットやサイトの充実は少し遅れている。当初はパイオニアからglobal soundsに投稿されたデータの位置情報を転送してもらうことで話が進んでいたが、そのための仕様変更やブランディングなどで調整が難航した。28年度は日本語教育への応用について検討し、実践研究を行った。29年度は言語研究への応用の検討のため、Global Soundsを用いて南米4か国の日本語サウンドスケープ(ヴォイススケープ)の収集を約100箇所で行った。これにより、南米のどこにどのような日本語のサウンドスケープがあるか、一部マッピングすることができた。例:http://pioneer.jp/soundlab/globalsounds/?d=5620(アルゼンチン) http://pioneer.jp/soundlab/globalsounds/?d=5698(パラグアイ)これらの日本語ヴォイススケープマップは今後日系社会の研究を行う上で貴重な資料になると思われる。しかし、今回の調査で、いくつかの問題点も明らかになった。日系人入植地は辺境にある場合が多く、収録した半数程度がGlobal soundsのアプリから投稿不能であった。また、人間は移動するため、そこにいけば必ずそのヴォイススケープが得られるというわけではなく、またそこで収集できたことが、そこにそのヴォイススケープがあることを保証するものではないということである。そこが言語景観研究として人間の音声を利用することの難しさである。しかし公共施設(日本語学校、文教の集会所など)で習慣的に行われている運動会などの行事は景観化しているため、今後はそうした景観化している音声を収集する予定である。それにより、確定が難しいとわれる海外の日本語人移住地マップの基礎資料の提供にも役立つと考えている。今後は日本語のヴォイススケープを収集、マッピングするアプリの開発を完成させ、大規模なマッピングを行う予定である。そして日本語教育応用と言語研究への応用へと展開したい。音声データの収集はある程度行うことができたが、アプリの開発が完成しなかった。

本科研ではPioneerが開発したアプリGlobal Sounds(GS)を用いて以下の研究と教育実践を行った。1海外日本語音声景観(Voicescape)の収集:海外の日本語音声景観を収集し、アプリへのプロットを行った。プロットしたのは主に南米、中国、東南アジアである。プロットした結果、世界中のどこで日本語の音声景観が存在するか可視化することに成功した。特に南米地域の音声景観を保存できたことは資料性が高いと考える。しかし、自由発話の音声は移動するため、たまたまそこにいただけであるわけではないことを確定するための保証が必要である。そのため、定期的なイベント、お店で流れる音声などに固定することが求められる。また、「GPS情報を取得できない」状況が頻発した。アプリの問題と考えられるため、場所に紐づけるのであれば、Global Soundsではなく位置情報が確実に入るInstagramなどのSNSを利用することが適切と考えられる。2 WEBインターフェイスの構築:Global Sounds内に投稿されている日本国内のサウンドスケープを100ほど日本語学習者と選定し、プロットを行い、インターフェースを作成した、音声景観と画像、解説が提示され、日本事情の学習素材として優れたものとなった。これらのリソースをどのように授業実践に応用するかが今後の課題である。3日本語教育への応用:北米の大学の学生たちが日本で集中的に日本語を勉強するプログラムにおいて、このアプリを使って日本の公共音声収集を行った。その結果、学生たちの日本のコミュニティへの関心が高まった。GSは音声教育への応用可能性も考えられる。例えば、GSを使った音声ポートフォリオの作成、日本語クラスの音声アーカイブの作成などである。サウンドスケープのプロットの件については結局パイオニアが技術協力し、別途アプリを開発することで進めている。アプリ化が完了すればデータプロットが加速すると考えている。投稿、マッピングアプリを完成させ、世界中から日本語のサウンドスケープを投稿できる環境を整える。当初予定していたアプリ開発が業者側の都合で完成せず、納品を次年度に繰り越したため
メタボリックシンドロームマウスにおける涙液分泌低下の発症機序と制御機構の解明

II型糖尿病モデルマウスに高脂肪食負荷をかけて作成したメタボリックシンドロームモデルにおいて、涙液量が有意に減少することを確認した。高脂肪食負荷群で涙腺組織における著明な炎症細胞の浸潤、および、炎症関連遺伝子の発現上昇を認めた。酸化ストレスマーカー(8OH-dG)染色では高脂肪食負荷群で強い染色を認めた。メタボリックシンドロームモデルマウスにおける涙腺機能低下の証明ができ、その機序として炎症細胞の浸潤および酸化ストレスが関与していることが示唆できる成果を得た。近年増加しているII型糖尿病およびメタボリックシンドロームに伴う眼合併症の中にドライアイがあるが、失明に関わらないとの認識より今までメタボリックシンドロームとドライアイについての研究報告はほとんど行われてこなかった。涙腺の組織学的検討を行ったものは動物モデルを使用したものを含めて皆無である。そこで、まず初年度は、II型糖尿病モデルマウスに高脂肪食負荷をかけメタボリックシンドロームモデルを作成し、涙液分泌機能の低下および涙腺、眼表面組織学的変化を検討することを目的とした動物実験を計画した。II型糖尿病モデルマウスとして雄のKK-A^Yマウスを用いることとし、7週齢から標準食群と高脂肪食負荷群(メタボリックシンドロームモデル)(60%FAT:ラード)の2群にわけ飼育実験を開始し、14週目(21週齢)で解剖した。正常比較対象として同週齢のB6マウスを用いた。経時的な体重測定により高脂肪食負荷群での有意な体重増加を確認できた。また、投与14週目での糖負荷試験、血液データ採取により、耐糖能異常を確認し、メタボリックシンドロームの状態となっていることを確認した。期間中涙液分泌能の経時的変化を追ったところ、高脂肪食負荷飼育群では標準食群と比べて負荷開始後3カ月時点で涙液分泌量が有意に減少していることが確認できた。さらに、摘出涙腺のヘマトキシリンエオジン染色では高脂肪食負荷群で著明な炎症細胞の浸潤が認められた。酸化ストレスマーカー(80H-dG)染色では高脂肪食負荷群で強い染色を認めた。このように、メタボリックシンドロームモデルマウスによる涙腺機能低下の証明ができた。またその機序として炎症細胞の浸潤および酸化ストレスが関与していることが示唆された。そこで、初年度に確定したII型糖尿病モデルマウス(雄のKK-A^yマウス)に高脂肪食負荷(60%FAT:ラード)をかけて作成したメタボリックシンドロームモデルを用いて、涙液分泌機能の低下および涙腺、眼表面組織学的変化、および遺伝子変化を検討した。涙液量は高脂肪食負荷群で有意に減少することを再現性をもって確認し、また、角膜上皮障害を作製した場合の創傷治癒は遅延することを確認した。涙腺の組織学所見として、高脂肪食負荷群で著明な炎症細胞の浸潤が認められたのとともに、涙腺の遺伝子解析では、TNF-α,MCP-1などの炎症関連遺伝子の発現上昇を認めた。また、エネルギー代謝関連遺伝子および抗酸化酵素関連遺伝子の変動を認めた。涙腺組織の電子顕微鏡観察も行い、高脂肪食負荷群での炎症細胞浸潤像や涙液分泌顆粒の分布変化、間質のコラーゲン線維の増加などを確認した。これらの研究結果により、メタボリックシンドロームモデルマウスによる涙腺機能低下の証明ができ、またその機序として炎症細胞の浸潤および酸化ストレスが関与していることが示唆された。