hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
下顎片側遊離端義歯の最後方歯の近遠心径が咀嚼混合能力に及ぼす影響

そこで平成15年度は,上顎の片側遊離端欠損の症例で検討を行った.II.方法被験者は上顎第一、第二大臼歯の遊離端欠損を有しかつ対合には天然歯もしくは固定性の補綴装置が装着されている患者8名(男性2名,女性4名,平均年齢61.5歳)を選択した.実験義歯は片側性の設計で白金加金を用いてワンピースキャストで製作した.上顎第二小臼歯に近心レストとバックアクションクラスプ,上顎犬歯および第一小臼歯にエンブレジャーフックを設置した.人工歯部歯列の頬舌径は顎堤頂を中心軸として幅を7mmとし,光重合レジンを用いて口腔内で直接製作した.人工歯部歯列の近遠心径は以下の3種類に変化させた.Aは欠損部に隣接する上顎第二小臼歯の遠心面から対合の下顎第二大臼歯の遠心面(平均18.2mm)までとした.順次近遠心径を13,9mmとし,それぞれB, Cとした.咀嚼機能の評価は当教室で開発した混合能力試験で行い,被験試料を義歯装着側で10回咀嚼させ混合値(MAI)を算出した.3回試行しその平均値を各歯列の代表値とした.各歯列間の比較はTukey法により有意水準5%で行った.III.結果とまとめ歯列の近遠心径がAとBの間には,混合値に有意な差は認められなかったが,AとCおよびBとCの間には有意差が認められた.この結果から,人工歯部歯列の近遠心径を13mmより短くなると混合能力が減少すると考えられた.このことから,下顎と同様に上顎の片側性遊離端義歯においても第二大臼歯を半歯に短縮しても咀嚼機能が低下しないことが示唆された.
大学生の大麻等薬物乱用防止教育プログラムの開発

大学生の薬物使用の実態及び関連する意識や行動を明らかにするために,全国17大学の大学2年生を対象とした質問紙調査を実施した。薬物使用経験のある学生は2.1%,薬物を使っている人について見聞きした経験のある学生は25.7%であり、薬物リスク項目は、薬物使用に関する規範意識,パチンコ・パチスロやクラブ・レイブの経験,性格特性と関連があった.大学における薬物防止対策は,薬物に既に関係している学生の存在を考慮に入れること,個人のみでなく大学全体の規範意識を高めること,パチンコ・パチスロやクラブ・レイブなどの行動監視をすること,性格特性を考慮することが効果的である可能性が示唆された.平成24年度までに実施を計画していた全国の大学および大学生へのアンケート調査を、計画通り実施した。全国の500近い大学と約2000人の大学生から回答を得ることができ、全国の大学および大学生の実態を把握するのに十分な調査になったものと考える。現在大学および学生への調査結果それぞれについての分析はほぼ終了している。これまでの研究結果については、学会発表し、学会誌へ論文を投稿することを通して、研究成果を発信することができた。これらの研究から大学生の薬物乱用リスクは高いことが明らかになってきているが、大学側の教育体制は事件の減少とともに縮小傾向にあり、本調査結果の発信は、社会的に大きな意義があるものであると考える。今後は、大学側への調査結果と大学生への調査結果を比較検討し、大学にとって実施しやすく、学生が興味を持ち、薬物乱用防止効果の高いプログラム開発を行う計画である。平成24年度までに全国の500近い大学と約2000人の大学生へのアンケートを実施した。全国の大学および大学生の実態を把握するのに十分な調査になったものと考える。また、平成25年度は、特に国際学会でも結果を発表した。本研究では、大学生の薬物乱用リスクは高いにも関わらず、大学側の教育体制は事件の減少とともに縮小傾向にある現状が明らかとなり、本調査結果の発信は、社会的に大きな意義があったと考える。本研究のアンケート調査の分析結果から、大学生を対象とした薬物乱用防止教育プログラム開発には、大学生と大学全体、個人と集団両方の規範意識を高め、薬物使用リスクや性格特性、興味関心の高さなどに合わせた教育を、授業時間を使って実施することが効果的である可能性が示唆された。さらに、大学生の薬物乱用防止の意識を高めるためには、学生への直接的な教育のみでなく、大学として事務職員と教員が協働した対策組織を持つこと、大学生の生活環境(繁華街・クラブ・パチンコなど)の監視も重要な要素であることが明らかになった。学生のニーズにあった薬物乱用防止教育に加え、学内教員・事務職員・学生が大学全体で組織的に取り組む体制づくり、行動の管理・監視、大学のポリシーも含めた、包括的薬物乱用防止プログラム開発の方向性が示唆された。薬物使用経験のある学生は2.1%,薬物を使っている人について見聞きした経験のある学生は25.7%であり、薬物リスク項目は、薬物使用に関する規範意識,パチンコ・パチスロやクラブ・レイブの経験,性格特性と関連があった.大学における薬物防止対策は,薬物に既に関係している学生の存在を考慮に入れること,個人のみでなく大学全体の規範意識を高めること,パチンコ・パチスロやクラブ・レイブなどの行動監視をすること,性格特性を考慮することが効果的である可能性が示唆された.平成23年度は、平成24年度に行うことを予定している、全国の大学生への調査の予備調査を実施し、情報を収集することを目標として研究を進めた。平成23年4月に1大学を対象として、大学生の薬物乱用の実態及び薬物への意識を把握するための調査を行った。当初の予定より多い、1000人を超える対象を得ることができた。この調査において大学生の薬物乱用の実態への質問に対し、2%の学生が(違法であるかに関わらず)薬物乱用経験があると回答しており、約30%の学生が「違法薬物を使っているところを見たり聞いたりした経験がある」と回答していた。この結果から、薬物乱用が大学生にとって非常に身近にある問題となっているこが明らかとなり、本研究の目的である、大学生への薬物乱用プログラム開発の必要性は高いものと考えられた。また、大学生の違法薬物への意識の質問項目への回答から、薬物乱用に関わる要因として、喫煙、薬物の危険性認知の低さがあることが明らかになったほか、薬物乱用リスクの高い大学生像として、いくつかのタイプがある可能性が示唆された。今回の調査から浮かび上がったタイプは2つあり、ひとつは交友関係が活発で、友人間の雰囲気を重視するタイプで、これは、薬物乱用経験と関連があった。もうひとつは、親の監視から離れ、規範意識が低くなっているタイプで、「薬物が目の前にあったら試してみたい」という薬物使用意欲に関連があった。このことから、大学生を対象とした薬物乱用防止教育には、学生のタイプに合わせて内容や方法を組み合わせることを検討したいと考えている。これらの結果については、対象大学への報告をするとともに、学会において発表した。また、現在、論文の形での投稿をし、査読を受けているところである。今後は、この結果からさらに質問項目や仮説を再検討し、全国の大学及び大学生に対する調査を実施したいと考えている。

予備調査における発見やその他の情報収集により、大学側の薬物乱用への取り組みを同時に検討する必要があると考え、計画になかった大学の薬物乱用防止教育担当者への調査を平成24年度に実施した。全国の大学生を対象とした実態調査は、平成23年度中に実施予定であったが、この大学側への調査結果から質問紙の修正を行った上で平成24年度に実施するよう、平成24年度中に計画を変更し、前倒し請求を行った。その後の調査はこの計画通り進み、大学側と大学生への全国調査を終えることができた。来年度は、これらの調査結果から得られた示唆をもとにプログラム開発を行う計画である。平成23年度中には、予備調査を実施し、その結果をもとに全国の大学生を対象とした実態調査を行うところまでを計画していた。しかし、現在、予備調査の実施、分析が終了したところであり、全国調査は平成24年に実施するよう計画を修正した。研究を修正した理由ひとつは、予備調査から得られた結果をもとに、薬物乱用防止教育プログラムの開発に着手したことがある。予備調査対象となった大学から教育実施の依頼を受け、平成24年4月、試作したプログラムを実施した。このプログラム実施の前後には質問紙調査をしており、プログラムの評価ができると考える。この調査を加えたことにより、今後のプログラム開発に向けてより確かな方向性が見いだせるようになると考える。もうひとつの理由としては、予備調査における発見やその他の情報収集により、大学生の意識のみでなく、大学側の薬物乱用への取り組みを同時に検討する必要があると考えたためである。現在大学で実施されている薬物乱用防止教育をみると、大学によってその実施内容や回数,方法は様々であり、取り組みへの姿勢に違いがあることが分かる。大学側の薬物乱用防止への取り組みを促進または支援するような要因について検討することを大学生への調査の前に実施することを計画に加えることとした。大学側への調査は、全国の4年制大学すべてを対象とし、6月中には質問紙発送を完了したいと考えている。予定していた調査に遅れが出ている部分はあるが、平成24年度に行う予定であったプログラム開発に一部着手しており、研究最終年度となる平成25年度には、最終的な目標としている薬物乱用防止教育の実施及び評価まで完了することができると考えている。平成25年度は、これまでの調査結果から得られた示唆をまとめ、薬物乱用防止プログラムを開発する計画である。研究分担者および協力者と検討を重ね、大学が受け入れやすく、学生が興味を持つ薬物乱用防止教育プログラムを開発し、社会に広く発信する。平成24年度は、3つの調査を実施する計画である。そのため、データ入力の補助にかかる費用や統計ソフト購入のために多くの研究費を使用することになる。また、平成23年度同様研究分担者との打ち合わせを定期的に行い、研究の質を高めていくことを考えているため、旅費についても確保している。ひとつ目の調査である試作した薬物乱用防止プログラムの1大学を対象への実施及び教育効果の評価であるが、これについては、平成23年度の予備調査対象となった大学からの依頼を受けて行うものであり、平成24年4月に実既に実施されている。
生体にみられる振動運動の高精度測定と振動の統合的理解にむけた理論構築

生体の振動運動において心臓であればミオシン、鞭毛ではダイニン、細胞分裂ではキネシンが主に関与している。振動に寄与する分子種は異なっていても、力学的性質に類似性が見られれば、周期運動を統一的理論によって理解できる可能性がある。そこで本研究では振動運動メカニズムを実験と理論の両面から統合的に理解するために,改良した装置を用いて精製モーター多分子による周期的な振動運動の高精度計測・1分子の弾性率を測定し、実験結果を統一的に説明できる振動理論および反応モデルを構築する。さらに、細胞にみられる振動運動を高精度で測定し、理論およびモデルを細胞用に修正を行い、細胞の振動運動も統一的に理解する。
絶食時の廃用性腸管粘膜萎縮における誘導型及び神経型NO合成酵素の相互作用に関する研究

絶食後再摂食における誘導型NO合成酵素(iNOS)と神経型(nNOS)の発現と役割を明らかにすること、および再摂食による廃用性腸管粘膜萎縮の回復が空腸のNOS発現レベルと関係があるかどうかを明らかにすることを目的とした。nNOS発現は絶食により低下し、iNOS活性を上昇させ廃用性腸管粘膜萎縮を招き、一方、nNOS発現は絶食後再摂食により上昇し、iNOS活性を低下させ廃用性腸管粘膜萎縮を回復させた。nNOSは、iNOS活性を調節し、アポトーシスの誘導を調節することが明らかとなった。【背景・目的】nNOS由来NOは、腸管筋神経叢内の神経伝達物質として小腸の蠕動運動の制御に関与している。著者らは、先行研究により、絶食による腸管粘膜萎縮における腸上皮細胞のアポトーシスがnNOSの減少とiNOSの増加を伴うことを報告した。本研究は、絶食後に再摂食を行い腸管粘膜の回復過程においても、iNOSとnNOSの相互作用が寄与しているかどうかを明らかにする。【方法】Wistar雄性ラットを生理食塩水投与群と選択的iNOS阻害剤Aminoguanidine(AG)投与群の2群に無作為に分け、3日間の絶食後に、再摂食を0、6、24、48および72時間行った。空腸を摘出し、病理組織標本(HE染色)、iNOSおよびnNOSの免疫組織化学染色、およびiNOSおよびnNOSのmRNAの発現レベルを測定した。【結果】摂食群に比べて再摂食0時間群では腸粘膜の萎縮に伴い、nNOSmRNAおよび腸管筋神経叢内におけるnNOSタンパクの発現が有意に低下した。同時にiNOSmRNAおよび腸絨毛におけるiNOSタンパクの発現が有意に増加した。一方、その後の再摂食による腸粘膜の伸長に伴い、nNOSの発現は増加し、iNosの発現は抑制された。また、AGによるnNosの発現に対する影響はみられなかったが、再摂食の早期段階におけるiNosタンパクの発現が減少した。【結語】絶食による腸管粘膜萎縮は、腸管腔からの機械的刺激の欠如による蠕動運動の消失に伴う腸管筋神経叢内のnNOSの減少が、腸上皮細胞のiNOS発現の誘導を導いたことから生じる可能性が示唆された。【背景・目的】nNOS由来NOは、腸管筋神経叢内の神経伝達物質として蠕動運動の制御に関与している。著者らは絶食による腸管粘膜萎縮における腸上皮細胞のアポトーシスがnNOSの減少とiNOSの増加を伴うことを報告した。本研究は、絶食により腸蠕動運動がどのように変化するのかを明らかにし、iNOSとnNOSの相互作用が寄与しているかどうかを明らかにするために、絶食における腸蠕動運動の変化について予備検討した。【方法】Wistar雄性ラットに絶食後再摂食を行い腸の蠕動運動を経時的に測定した。摂食時の蠕動運動を測定し、引き続き72時間絶食時の蠕動運動の測定、72時間再摂食時の蠕動運動の測定を行った。蠕動運動の測定には、miniature strain gauge force transducerを使用した。【結果】摂食時に比べて絶食時は、経時的に腸蠕動運動の低下が観察され、また、再摂食時には腸蠕動運動の改善が観察された。腸蠕動運動の変化は早朝に顕著に観察された。iNOSとnNOSタンパク質の測定については、抗体の種類やトランスファー強度などのWestern blottingの測定条件の検討を行っているところである。【考察】絶食により腸の蠕動運動は低下し、再摂食により腸の蠕動運動が改善することが明らかとなった。絶食による腸管粘膜萎縮は、腸管腔からの機械的刺激の欠如による蠕動運動の消失に伴う腸管筋神経叢内のnNOSの減少が、腸上皮細胞のiNOS発現の誘導を導いたことが証明されるものと推測される。絶食における腸管粘膜萎縮に対するグルタミンの効果について【背景・目的】これまでに我々は、絶食初期の廃用性腸管粘膜萎縮が、腸上皮細胞のiNOSの発現により、NO産生が増大し、活性酸素種(ROS)産生を介する酸化ストレスにより、アポトーシスが誘導され生じることを明らかにした。一方、生体内のグルタミンは、抗酸化能を有するグルタチオン(GSH)の生合成に重要な役割を担っている。そこで本研究では、グルタミンの補給を介したGSHの産生により酸化ストレスを軽減し、絶食に伴う廃用性腸管粘膜萎縮においてグルタミンの補給が有効な効果を示すかどうかを明らかにする。【方法】

雄性Wistarラットをグルタミン非投与(-Gln)群とグルタミン投与(+Gln)群に分け、各群とも48、72時間の絶食を行った。また、摂食群を対照(Cont)群として設けた。グルタミンは2%(w/v)に調整し、絶食5日前から解剖時まで自由摂水で与えた。摘出した空腸を使用し、腸粘膜高、細胞増殖インデックス、アポトーシス・インデックスを計測した。また、空腸中NO2-濃度、8-OHdG濃度、GSH濃度の測定を行った。【結果】Cont群と比べて-Gln群は、腸粘膜の萎縮、GSH濃度および細胞増殖インデックスの有意な低下、アポトーシス・インデックス、NO2-濃度および8-OHdGの有意な増加を示した。また、-Gln群と比べて+Gln群は、腸粘膜萎縮の軽減、GSH濃度および細胞増殖インデックスの有意な増加、アポトーシス・インデックス、NO2-濃度および8-OHdGの有意な減少を示した。【考察】グルタミンは、空腸中でGSHとなり、ROSを軽減することで、腸上皮細胞のアポトーシスを抑制することにより、絶食に伴う腸管粘膜萎縮を予防する効果があることが示唆された。腸の蠕動運動を測定するための条件設定に、非常に時間がかかってしまった。おおむね測定条件が決定したので、データを採ることができるものと思われる。24年度が最終年度であるため、記入しない。絶食による腸蠕動運動の変化におけるiNOSとnNOSの相互作用を明らかにすることとともに、絶食による廃用性腸管粘膜萎縮にあたえる種々の栄養成分の改善作用をiNOSとnNOSの相互作用の観点より明らかにすることも重要であると推察している。
VCIP135によるゴルジ体形態形成の分子機構の解明

ゴルジ体は、新たに合成されたタンパク質の修飾、選別、輸送の中心的な役割を担う細胞内小器官である。ゴルジ体の形態は扁平膜積層構造という非常に特徴的な構造であり、その高次構造がゴルジ体の機能と密接に関連していると考えられている。本研究で新規ゴルジ体形態形成必須因子、p87を同定することに成功した。ゴルジ体形態形成において、p87-VCIP135を介したユビキチンシグナルが重要な役割を果たしていることを明らかにしたゴルジ体は、新たに合成されたタンパク質の修飾、選別、輸送の中心的な役割を担う細胞内小器官である。ゴルジ体形態形成において、p87-VCIP135を介したユビキチンシグナルが重要な役割を果たしていることを明らかにしたゴルジ体は、新たに合成されたタンパク質の修飾、選別、輸送の中心的な役割を担う細胞内小器官(オルガネラ)である。オルガネラがどのように構築され、維持されているかを明らかにする事は、オルガネラの機能を知る上で必要不可欠な事であり、ゴルジ体高次構造の形成機構の解明は、ゴルジ体の機能を理解する上で重要な知見を与えるものである。本研究は、ゴルジ体形成必須因子であるVCIP135に着目し、VCIP135の脱ユビキチン活性の制御機構を明らかにする事により、ゴルジ体形態形成の分子機構を明らかにする事を目的として研究をおこなった。今年度において、VCIP135の結合タンパク質を探索したところ、新規タンパク質、p87を同定することに成功した。そのp87の機能を検討したところ、in vitroにおいて、p87がVCIP135のもつ脱ユビキチン酵素活性を活性化させる、という非常に興味深い結果を得た。VCIP135はゴルジ体形成必須因子であるだけでなく、その脱ユビキチン酵素活性もゴルジ体形成に必須であることが既に知られている。このことから、新規タンパク質p87もゴルジ体形成に重要な役割を果たす可能性が非常に高いと考えられる。現在、p87の機能を解析することにより、ゴルジ体形成との関連を詳細に検討している。ゴルジ体は、新たに合成されたタンパク質の修飾、選別、輸送の中心的な役割を担う細胞内小器官(オルガネラ)である。VCIP135の結合タンパク質を探索したところ、新規タンパク質、p87を同定することに成功した。また、免疫染色法を用いて、p87がゴルジ体に主に局在することを明らかにした。RNAi法を用いてp87のノックアウトした実験から、p87がゴルジ体形成に必須因子として働くことをあわせて明らかにした。これらの結果から、新規に同定したVCIP135結合タンパク質、p87がゴルジ体形成において重要な役割を果たしていることが示された。現在、p87のゴルジ体における機能を詳細に検討している。
巣仲間認識に関わるアリ触角特異的コレステロール結合タンパク質の性状と機能解析

クロオオアリワーカー触角特異的に発現するニーマンピック2型に相同性の高いタンパク質を同定した。ヒトでは細胞内のコレステロールを運搬する機能を有するが、アリでは特定の触角感覚子腔内に局在し、様々な脂肪酸、アルコール、酢酸化合物の情報伝達物質を運搬していることが、遺伝子解析、質量分析、生化学解析、円偏光二色性解析、免疫組織化学解析、触角の活動電位解析より明らかにした。さらに、結晶構造解析より、同タンパク質がβ構造に富み、柔軟な結合ポケットが様々なリガンドとの結合が可能であること、また低pH条件下でリガンドを放出する分子機構を明らかにした。リコンビナントCjapNPC2の大量発現系、精製法を改良し、結晶化に必要な条件を整えた。1より、大量のリコンビナントタンパク質を得られたことから、CjapNPC2の円偏光二色性の計測を開始し、条件検討を進めた。CjapNPC2の推定アミノ酸配列を基にペプチド抗体を作製し、ワーカー触角抽出物に対するウエスタンブロッティングを試みた。予想に反して、同抗血清は複数のタンパク質を認識した。そのため抗原ペプチドを樹脂に結合させたアフィニティカラムを作製し、特異抗体を作製した。しかし、精製抗体も複数のタンパク質と反応した。そこで、1で得られたリコンビナントタンパク質を抗原とし、再度抗血清を作製した。得られた抗血清はウエスタンブロッティングで12 KDaのタンパク質を検出した。2の抗血清を用いて免疫染色を行った。同抗体は匂い受容感覚子の感覚子腔に特異的に局在していることを明らかにした。以上の組織局在性からCjapNPC2は匂い受容分子機構において、匂い物質結合タンパク質と類似した機能を有すると推察した。リコンビナントCjapNPC2に対するリガンドを探索するため、蛍光拮抗結合アッセイの条件化をし、いくつかの疎水性リガンドを同定した。最終年度では、クロオオアリのNiemann-Pick type C2タンパク質(CjapNPC2)より詳細な性状を調査し、立体構造を精査した。蛍光拮抗結合アッセイから、CjapNPC2は、様々な疎水性長鎖脂肪酸、アルコール、酢酸と結合することを明らかにした。ガスクロマトグラフィー直結触角電位検出器にクロオオアリワーカー触角を設置し、CjapNPC2と結合した疎水性リガンドを調査した結果、酢酸ヘキサデシル、酢酸オクタデシル、リノレイルアルコールに対して触角が応答することを明らかにした。すなわち、上述の3種の化合物は情報伝達物質であると結論した。前年度で最適化した測定条件で円偏光偏光二色性の計測したところ、CjapNPC2はβ構造リッチなタンパク質であると結論した。さらに、前年度で大量発現条件、予備実験結果を基に、CjapNPC2の結晶化を進め、X線解析により、立体構造を明らかにした。CjapNPC2の立体構造は、3つのジスルフィド結合を持つ上述の通りの構造であった。アポ型とリガンド(オレイン酸)結合型の比較により、CjapNPC2のリガンドに対する水素結合ネットワークを介した結合様式、112番目のトリプトファンの角度変化によるリガンド排除分子機構を明らかにした。以上の結果と先の2年間の研究成果から、ヒトではNPC2はコレステロールを運搬する必須なタンパク質であるのに対し、アリでは、結合ポケットの柔軟なβ構造を利用して、コロニー維持に関わる様々な情報伝達物質の運搬するタンパク質として特異な分子進化遂げていたと結論した。以上の研究成果は、米国科学アカデミー紀要に発表した。ヒトのコレステロール結合タンパク質と相同性の高いクロオオアリNiemann-Pick Type C-2 (CjapNPC2)は、ワーカー触角特異的に発現するため、何らかの疎水性情報伝達物質を運搬し、アリ特有の素仲間認識における情報伝達システムに深く関与していると予想される。CjapNPC2の機能解析をするため、平成23年度では、CjapNPC2 cDNAの全長塩基配列を決定、組換えCjapNPC2発現ベクターの構築、大腸菌による組換えCjapNPC2の大量発現系と精製法の確立を試みた。CjapNPC2 cDNAの全長塩基配列は決定出来た。その結果を基盤に組換えCjapNPC2発現ベクターの構築した。天然物CjapNPC2の同定も該当年度計画に盛り込んでいた。しかしNative PAGEで下方に分離されたタンパク質群をアミノ酸シークエンスしたが、成熟CjapNPC2の同定は出来なかった。ヒトNPC2はベーター構造であるため、CjapNPC2もアルファへリックス構造の匂い物質結合タンパク質とは異なる性状を保持し、そのための結果と考えられた。組換えCjapNPC2の大腸菌による大量発現系は確立出来た。組換えCjapNPC2は、匂い物質結合タンパク質のようイオン交換クロマトグラフィーとゲル濾過の組み合わせでは精製出来ず、様々な試みの結果、疎水性相互作用クロマトグラフィーを更に組み合わせることで精製出来ることが明らかとなり、現在、最良の条件を探索中である。

最初に合成ペプチドを抗原として作製した抗血清の特異性が低く、そのため、リコンビナントタンパク質を抗原として再度抗血清を作製することで少々計画が後ろにずれた。しかし、それ以外はおおむね申請時の計画どおり進行した。今後のCjapNPC2の結晶化と構造解析、円偏光二色性解析、結合アッセイは順調に進むと期待している。おおむね申請時の計画通り進行している。組換えCjapNPC2も大量精製方法も確立しつつあり、今後のCjapNPC2の性状構造解析は順調に進むと期待している。これまでの予備実験を基に、CjapNPC2を結晶化し、X線解析による構造解析をする。円偏光二色性解析により、二次構造を解析する。蛍光拮抗結合アッセイにより、これまでにいくつかの疎水性リガンドを同定したが、さらに種々の揮発性物質に対する結合能を解析する。3年間の研究成果を論文にまとめ発表する。天然品のCjapNPC2の同定はWestern blotting法に切り替え、探査する。また組換えCjapNPC2は大量に調整出来つつあるため、平成24年度以降の計画である組換えCjapNPC2と推定リガンドとの結合能測定法の確立と測定、円偏光二色性法を用いた高次構造および構造変化の解析、立体構造解析に向けた組換えCjapNPC2の結晶化条件の検討に入る。研究計画の最終年度として、すべての解析実験を完了する。そのため、タンパク質構造解析に必要な結晶用プレート、円偏光二色性解析に使用する試薬、蛍光拮抗結合アッセイにしようする蛍光レポーターやリガンドと期待される種々の化合物などの消耗品、論文にまとめる際のディスカッションのための旅費、また研究成果を発表するための科学雑誌への投稿料などへ使用する予定である。組換えCjapNPC2の大量発現精製方法が確立しつつある。そのため余剰の研究費をWestern blottingに必要な抗体作製に物品費を使用する。組換えCjapNPC2と推定リガンドとの結合能測定法の確立と測定、円偏光二色性法を用いた高次構造および構造変化の解析、立体構造解析に向けた組換えCjapNPC2の結晶化条件の検討は計画通りに物品費を使用する。また本年度に得られた結果は日本蚕糸学会の全国大会で発表し、同時にディスカッションも進める。そのために旅費を使用する。
相対論的原子核理論におけるくりこみ群的な方法の研究

今年度の研究はほぼ計画どおり進行した。得られた主な成果は以下のとおりである。まず、量子ハドロンカ学に対し、非摂動くりこみ群方程式が導かれた。次に、この方程式を数値的に解く事で有効ラグランジアン(ポテンシャル)の発展が解析された。この解析により、低次の相互作用の結合定数が、高エネルギーにおける量子効果に支配され、低エネルギーにおける量子効果には、ほとんど影響されない事が示された。この事により、離散γ_5対称性(離散カイラル対称性)が量子ハドロンカ学の有効ポテンシャルにおいて近似的に存在し得る事が示された。さらに、低次元相互作用の結合定数の高エネルギー量子効果による支配は、非摂動くりこみ群方程式を低エネルギーにおいて1ループ近似する事を正当化した。この近似により、非摂動くりこみ群方程式から、相対論的原子核理論におけるハートレイ近似、核子自己エネルギーに対するFock補正が近似、中間子自己エネルギーにおける乱雑位相近似、さらに結合定数に対するvcrtex補正が整合的に導かれた。これらの近似を用いて、現象論的な解析がなされた。まず、ハートレイ近似を用いた計算により、核物質における近似的な離散γ_5対称性が解析された。その結果、核物質において近似的な離散γ_5対称性が回復し、核子の有効質量が減少すると共に、σ中間子の自己相互作用の奇数項が小さくなる可能性がある事が示された。次に、中間子自己エネルギーにおける乱雑位相近似を用いて、分散関係が議論された。さらに、同じ近似で中間子質量の密度依存性が議論された。その結果、中間子の質量の密度依存性は核子の有効質量と強い関係がある事が示された。以上の結果は、日本物理学会や京都大学におけるYITP-Workshopで発表され、また、一部は論文としてまとめられている。(研究発表参照。)この研究における本年度の目的は、相対論的原子核理論(σ-ω模型)において、くりこみ群的な手法に基づき、1ループレベルで原子核および核物質に対する有効ラグランジアンを導出し、それに基づき真空効果や密度効果を計算する事であったが、この目的はほぼ予定通り達成された。より具体的には、実施計画の1番目の有効ラグランジアン導出については1ループのHartree近似計算およびRandom Phase Approximation(RPA)計算の双方に使える有効ラグランジアンを導出した。その際、物理的結果から、計算の過程で導入した切断依存性を取り除くためには、切断の2乗の逆数に比例するirrelevantな相互作用が重要である事を示した。この結果は平成9年の日本物理学会秋の分科会で発表し、また、佐賀大学理工学部集報に発表した。実施計画の2番目の数値計算も実行し、この定式化によって、有限切断の導入にもかかわらず、中間子自己エネルギーの分散関係が十分に保たれ、理論が整合的である事を数値的に示した。また、計算結果の切断依存性は、切断の2乗の逆数に比例する相互作用の導入により、十分に除かれる事を示し、この方法が有限切断を持つと考えられる相対論的原子核理論においてたいへん有効である事を示唆した。これらの成果も平成9年の日本物理学会秋の分科会で発表した。実施計画の3番目の現象論的比較についても解析を行い、この方法でHartree計算を行う事によって得られたパラメータが核物質の性質をよく再現する事がわかった。RPA計算については、現象論的解析が現在継続中であるが、その成果を次の日本物理学会年会で発表する予定である。(研究発表参照。)
伐採木の最適な搬出作業システムの開発

林業の発展には、伐採、植林、育成のサイクルを回すことが重要である。そのためには、各プロセスの大幅な生産性の向上が必要で、本研究は伐採プロセスにおける生産性が大幅にアップできる方法を開発することである。伐採プロセスで行われている方法(搬出作業方法)は非常に種類が多いので、代表的な4つの作業について調査・分析をし、それぞれ生産性が大幅に向上できる方法を提案する。提案には林業機械の改良が必要であるが、着実に進められている。林業ではIEはあまり活用されていない。そこで、林業の関係者が改善を容易に進められるように、林業における改善の着眼点を明確にし、体系化する。林業の維持・発展のためには、成長した木を伐採し、市場に出荷すれば十分な利益が確保できることが不可欠である。最近円安や消費税増税前の駆け込み需要で利益が出やすくなったことは確かであるが、林業の低生産性は否めず、長期的には生産性を大幅にアップしなければならないのが現状である。本研究は、伐採した木を集材し、造材後搬出するまでの生産性を大幅に向上させることを狙いに進めている。昨年度は、集材機を用いた「架線式集材方式」について研究し、生産性を2倍以上アップさせる方法について提案した。今年度は、スイングヤーダなどの林業車両を用いた「車両集材方式」の生産性向上の研究に取り組んだ。調査の対象となった作業は、定性間伐で3人のチームで作業を行っており、ハーベスタ、スイングヤーダ、フォワーダの3種類の機械を使用している。作業はいくつかの工程に分けられるが、それぞれの工程の作業量が大きく異なるので、手待ちが生じないように作業分担することが重要になる。従って、現場で2人で作業し、もう1人は他の現場で作業することも必要になる。調査ではハーベスタで作業道から届く範囲の木を伐採、造材し、作業道に仮置きするまでの作業について調べた。その後フォワーダで運搬する。研究では、ハーベスタを用いた作業を分析し、問題点や課題を明らかにした。作業員はベテランであるが、よく観察するといろいろ問題点がある。また、フォワーダに積み込みやすいように造材した木を整理しておくが、2つの工程の能力を考えると、ハーベスタをいかに活用するかを主に考えた方がトータルの生産性向上につながる。これらの観点から改善案を提案すると、ハーベスタの1サイクルの作業時間の30.5%が削減でき、大きく生産性がアップする。改善案を普及せるためには、改善案を織り込んだ作業の標準書を作り、これを用いて作業訓練をしていくことが重要である。林業において最も労力を要し、大変な作業である伐採木の搬出作業は、伐採現場の条件や、林道・作業道の状況から林道・作業道をどのように敷設できるか、またどのような林業機械が利用できるかによって、搬出の作業システムは大きく変わる。搬出作業システムの大幅な生産性向上を図るためには、代表的な搬出作業システムを特定しないと困難である。そこで、文献調査や現地調査(5回)を実施して、代表的な2つの搬出作業システムをモデルとして考えた。その1つが、山が急峻で林道・作業道の敷設が困難な場合に架線を張って集材する「架線集材方式」である。もう1つが、林道や作業道の密度が比較的高い場合に適応できるスイングヤーダを用いた方法で、「車両集材方式」である。今年度は架線集材方式をメインに調査することにした。架線集材方式では、山中、土場、集材機の操作員の3人で作業をする。山中の作業員は搬器が到着する前に、材にワイヤを掛ける準備作業をし、搬器が上昇してくるとワイヤを掛けた材のところに搬器を下降させる指示をする。その後、搬器にワイヤを掛けて搬器の下降を指示する。土場の作業員は搬器が下降してくると、搬器から材を外した後、プロセッサで造材し、一時置き場に材を置く。これらの作業は次の搬器が来るまでに完了しておく。集材機の操作員は無線による作業指示を受けるために、次の操作ができるように待機している。現地調査では以上の3人の作業者の作業分析や時間測定をし、問題点を明らかにした。生産性を向上させるためには、搬器が土場から山中に行き、再度土場に帰ってくるまでの時間(サイクルタイム)を短縮する必要があり、この観点から改善案を提案した。また、無線指示による集材機の自動運転により、操作員を不要にし、集材機の大幅な改造を伴うが、2人で作業ができる集材作業システムを考案し、生産性を2倍以上にする方法を提案した。林業の発展には、伐採、植林、育成のサイクルを継続的に回していくことが大切で、各プロセスで生産性を大幅にアップすることが不可欠である。本研究は伐採プロセスに注目し、IEの見地から生産性の向上を図る。過年度の研究では、架線式集材方式やハーベスタを用いた作業方法について生産性を大きく向上する方法を提案した。今年度はスイングヤーダを用いた集材方式について調査・分析をし、生産性を大幅に向上できる方法を提案した。日本の急峻な山林では路網密度が低い場合が多く、スイングヤーダを使用した集材方法は広く活用されているので、代表的な方法として研究に取り組んだ。調査した現場では、1荷かけをする山側の作業者、2スイングヤーダの操作者、3荷はずしの作業者(プロセッサーの操作を兼務)の3人で行っていた。主な問題点は以下のようである。

1山側の作業者の手待ち時間が多い。2スイングヤーダの操作は、急な無線指示に従うなど緊張感があり、一方単純な操作もある。また、スイングヤーダで引き下ろした材の移動をしている。3荷外しはその都度プロセッサーの乗り降りがある。今回の調査現場では、2台の高性能な林業車両を利用しているが、生産性は十分ではない。これらの問題を解消し、高効率な集材作業をするためには以下のような改善を行う必要がある。1フックの制御を山側と土場の2箇所から無線式でできるように新たに開発する(現状の最新の機械では1箇所)。2荷の引き下ろしやフックの戻しは自動運転モードでできるようにし、指示した位置に来ると自動停止するように開発。3荷かけにはオートチョーカを採用する等。以上のような改善・開発により、土場ではプロセッサーの作業者が必要時スイングヤーダに無線指示をするとし、作業者を1人にする。その結果、生産性は2倍以上、労働生産性は4倍以上になる。今後、スイングヤーダの改良をする必要がある。林業の発展には、伐採、植林、育成のサイクルを継続的に回していくことが不可欠である。そのためには、先ずは各プロセスにおける大幅な生産性の向上が必要であり、本研究の目的は伐採プロセスにおいて生産性が大幅にアップできる方法を開発することである。伐採プロセスの具体的な作業工程は木を切って市場に出荷するまでの工程であり、伐倒、集材、造材、運搬、輸送の5つの作業工程があり、搬出作業と呼んでいる。搬出作業の方法は、山林の状況、作業道の新設の有無、使用する機械の種類などによって多種多様な方法がある。そこで、代表的な搬出作業方法を選び、これらの生産性を大幅にアップさせることを目標にした。1昨年以前の研究では、集材機を用いた架線集材方式、ハーベスタを用いた方式、スイングヤーダを用いた集材方式に関して、実際の作業を調査・分析をし、重要な問題・課題を指摘すると共に、生産性が大幅にアップできる方法を提案した。これらの提案には集材機やスイングヤーダの改良開発が必要であり、改良開発は進められているが、最終的なものとしてはまだ完成していない。昨年度の研究では大規模なH型集材方式を取り上げた。作業方法の改善は集材機を用いた架線集材方式とよく似ているが、いろいろ理論的な課題があることが分かったので、その解析を進めた。具体的には、(1)集材面積が広いので、作業場をどこに設置するべきか。(2)作業場が最適な場所からずれた場合の影響の大きさ。(3)作業場を複数設置した場合の効果等について明らかにした。これまで代表的な搬出作業方法の改善案を提案したが、その他の搬出作業方法も非常に多いので、林業の関係者が継続的に改善を進めることが最も大切である。しかし、残念ながらIEは林業では活用されていない。そこで、改善が少しでも容易に進められるように、林業における改善の着眼点を体系的にまとめた。これが活用されることを期待したい。林業の発展には、伐採、植林、育成のサイクルを回すことが重要である。そのためには、各プロセスの大幅な生産性の向上が必要で、本研究は伐採プロセスにおける生産性が大幅にアップできる方法を開発することである。伐採プロセスで行われている方法(搬出作業方法)は非常に種類が多いので、代表的な4つの作業について調査・分析をし、それぞれ生産性が大幅に向上できる方法を提案する。
ダスト層の重力分裂を経ない新たな微惑星形成の可能性に関する研究

1.フラクタルな形状をしたダスト粒子の沈澱過程従来の研究で見逃されていたダスト粒子のフラクタルな形状を考慮して、原始惑星系円盤中でのダスト粒子の沈澱過程を詳細に研究した。初年度の研究で、フラクタルなダスト粒子の沈澱時間・最終成長サイズは、フラクタル性を考慮しなかった従来の研究結果と大きな差異のないことが明らかにされた。2年次の研究で、その理由が明らかになった。ダストがフラクタルな形状を保ちながら成長を続ける初期段階では、沈澱はほとんど進行しない。サイズは大きくなるが、沈澱は顕著でない。この時期のダスト粒子の振る舞いは、フラクタル性を考慮しない場合と大いに異なる。しかし、成長したダストが、より小さなダストとの衝突付着によってフラクタル性を失い始めると、急速に成長は減速し、他方、比重が大きくなることにより、沈澱は加速する。このような事情により、ダスト粒子の沈澱時間・最終成長サイズは、フラクタル性を考慮しない場合と著しい差異は無くなる。2.ダスト層中のダスト粒子の振る舞い沈澱により原始惑星系円盤の中心面に集積したダスト粒子のサイズは、10cmのオーダーである。従来の研究で、この程度のサイズの粒子は、カス抵抗の効き方が中途半端であるために軌道半径の減少が早く、約数千年で中心星に落下してしまくことがわかっている。この危険から逃れるために、「標準モデル」では、中心面に集積したダスト層は一気に重力分裂をおこし、微惑星を誕生させることになっている。しかし、私の研究では、10cmオーダーのダスト粒子でも中心星に落下する危険はほとんど無いことが明らかになった。ダスト層内では、ガスよりもダストが主要な物質であり、このことを考慮すると、カス抵抗は従来考えられていたよりも実はずっと弱いからである。このことは、ダスト層内でガス・ダストを2流体として扱うことにより、初めて明らかになった。しかし、本研究の目的である、ダスト層の重力分裂の可否については、まだ依然として結論がでていない。今後も研究を継続したいと考えている。3.連星系をなす星の周りのガス・ダスト円盤中でのダスト沈澱連星系をなす星の周りのガス・ダスト円盤は、これまで考えられなかった新しい惑星系形成の環境として興味深い。このような円盤の輻射スペクトルの観測データを理論的に解析し、連星間距離の小さいものほど、円盤内でのダスト沈澱が起こりにくい傾向のあることを明らかにした。原始惑星系円盤内では、初期に存在したと考えられる乱流がおさまると、やがてダストの沈殿が始まる。ダスト沈殿により、惑星形成の原材料となるダストが、最初に星雲ガスより分離される。ダスト沈殿は、惑星集積に先立つ重要な過程である。ダストは、初期のサブミクロンサイズのままであれば、沈殿に10^6年ぐらいの時間を要するが、実際には沈殿の途中で互いに衝突付着して重くなり、加速度的に沈降する。

これまでの見積もりでは、沈殿時間は10^3年ぐらいとされている。この見積もりでは、ダストは常に球形をしていると仮定されている。衝突付着しても、2球が合体して「ダルマ」のようになるのではなく、ひとまわり大きな一つの球になると仮定されている。このような仮定は、液滴の場合には正しいが、固体のダストの場合には不適切である。本研究初年度の本年は、沈殿中のダストの衝突付着において、ダストはフラクタルな形状で成長すると考え、沈殿時間やダストの最終成長サイズに、従来の見積もりとどの程度違いが生じるのかを調べた。フラクタル形状に関する仮定として、ダストは最初、フラクタル次元Dが2.12.3で成長するとする。成長とともに内部の平均密度は下がるが、ある最小値(10^<-1>,10^<-2>,10^<-3>cm^<-3>)に達すると、フラクタル次元Dの回復が始まり、サイズが30cmに達するとD=3に戻るとした。このような仮定のもとで、ダストの沈殿時間やダストの最終成長サイズを再評価した結果、ダストのフラクタル形状は比較的初期の段階だけで維持されるに過ぎず、沈殿時間や最終成長サイズは、フラクタル形状を考慮しなかった従来の見積もりよりも幾分大きくはなるが、さほど大きなちがいはないと言うことが明らかになった。1.フラクタルな形状をしたダスト粒子の沈澱過程前年度の研究結果を基に、原始惑星系円盤中でのフラクタルなダスト粒子の沈澱過程をより詳細に研究した。前年度の研究で、フラクタルなダスト粒子の沈澱時間・最終成長サイズは、フラクタル性を考慮しなかった従来の研究結果と大きな差異のないことが明らかにされたが、その理由が、今年度の研究で明らかになった。ダストがフラクタルな形状を保ちながら成長を続ける初期段階では、沈澱はほとんど進行しない。サイズは大きくなるが、沈澱は顕著でない。この時期のダスト粒子の振る舞いは、フラクタル性を考慮しない場合と大いに異なる。しかし、成長したダストが、より小さなダストとの衝突付着によってフラクタル性を失い始めると、急速に成長は減速し、他方、比重が大きくなることにより、沈澱は加速する。このような事情により、ダスト粒子の沈澱時間・最終成長サイズは、フラクタル性を考慮しない場合と著しい差異は無くなる。2.ダスト層中のダスト粒子の振る舞い沈澱により原始惑星系円盤の中心面に集積したダスト粒子のサイズは、10cmのオーダーである。従来の研究で、この程度のサイズの粒子は、カス抵抗の効き方が中途半端であるために軌道半径の減少が早く、約数千年で中心星に落下してしまくことがわかっている。この危険から逃れるために、「標準モデル」では、中心面に集積したダスト層は一気に重力分裂をおこし、微惑星を誕生させることになっている。しかし、私の研究では、10cmオーダーのダスト粒子でも中心星に落下する危険はほとんど無いことが明らかになった。ダスト層内では、ガスよりもダストが主要な物質であり、このことを考慮すると、カス抵抗は従来考えられていたよりも実はずっと弱いからである。このことは、ダスト層内でガス・ダストを2流体として扱うことにより、初めて明らかになった。しかし、本研究の目的である、ダスト層の重力分裂の可否については、まだ依然として結論がでていない。今後も研究を継続したいと考えている。
多目的最適化理論を適用した農作業スケジューリング法に関する研究

1.農用移動ロボットを用いて複合作業を行うための作業計画問題をGAによって解決を計った.採草作業を例に作業計画を生成た.本法はGAを階層的に適用することにより,仕事量と作業時間を目的関数として,2種類,3台のロボットの効率的な作業計画を生成することができた.GAで生成された作業計画は,ランダムに作業を行った場合と比較して,消費エネルギを56%に節約できた.一方,作業時間を目的関数に設定した時には,作業待ち時間を大幅に減少させることができるために,作業時間を51%に短縮できた.2.重みづけTchebycheffノルム法を併用することにより,仕事量と作業時間の2目的の最適化問題に拡張し,満足できる作業計画が生成できた.加えて,実際の作業従事者によって作成された計画と比較しても,同程度の質であることが確認できた.3.人間の作業計画立案時の意思決定メカニズムを考察するために,熟練作業者の仕事量と作業時間の重み係数行列を逆解析した.被験者全員について作業時間の重み係数は0.9を超える値を示し,人間による機械運用の計画立案時には作業時間を重視し,仕事量をほとんど考慮していないことが推察された.したがって,本法を拡張することによって,ヒューマンライクな作業計画も生成可能である.4.今後は実機による検証実験を行うことで,その有効性を検証すると共に,系を拡張して,さらに大規模問題に適用することが必要である.1.農用移動ロボットを用いて複合作業を行うための作業計画問題をGAによって解決を計った.採草作業を例に作業計画を生成た.本法はGAを階層的に適用することにより,仕事量と作業時間を目的関数として,2種類,3台のロボットの効率的な作業計画を生成することができた.GAで生成された作業計画は,ランダムに作業を行った場合と比較して,消費エネルギを56%に節約できた.一方,作業時間を目的関数に設定した時には,作業待ち時間を大幅に減少させることができるために,作業時間を51%に短縮できた.2.重みづけTchebycheffノルム法を併用することにより,仕事量と作業時間の2目的の最適化問題に拡張し,満足できる作業計画が生成できた.加えて,実際の作業従事者によって作成された計画と比較しても,同程度の質であることが確認できた.3.人間の作業計画立案時の意思決定メカニズムを考察するために,熟練作業者の仕事量と作業時間の重み係数行列を逆解析した.被験者全員について作業時間の重み係数は0.9を超える値を示し,人間による機械運用の計画立案時には作業時間を重視し,仕事量をほとんど考慮していないことが推察された.したがって,本法を拡張することによって,ヒューマンライクな作業計画も生成可能である.4.今後は実機による検証実験を行うことで,その有効性を検証すると共に,系を拡張して,さらに大規模問題に適用することが必要である.
微小口径人工血管の開発

1.材料と方法:10ー13kg雑種成犬の頸動脈を用い、人工血管はFPU(セグメント化ポリウレタン)、TMP(某社製人工血管)、LCCP(乳酸カプロラクトン共重合体)及び同一個体静脈グラフト(VG)を使い以下の実験を行った。人工血管の両端は円錐台状のツバを施したH型形状とし長さ2cm、内径2mm、外径3mmとした。静脈グラフトは長さ4cmとした。1)ネンブタール麻酔下に頸動脈を露出。中央で切断。2)H型人工血管は一針吻合法を用い、他の人工血管及び静脈片は手縫い吻合を行った。3)6例で吻合部心臓側に電磁血流計(MFV)のプローベを装着、3例にて経時的に血流量を測定した。2.成果:1)FPU6例、TMP3例、LCCP4例、VG3例で吻合を行い、術後130日後に血管撮影又は手術で吻合部の開存を確認した。VGの3例全例で吻合部の開存が、術後714日の間に確認された。2)MFVは、8例に用いられ、内5例にて術前術直後のみに、又残り(全てVG)においては経時的に14日後まで血流量測定が行われた。術前値は60150ml/分、術直後は080ml/分を示し、特にVG例では術前100150ml/分、術直後020ml/分を示していても術後2週間で80100ml/分を示した。3)吻合時間は一針吻合法では2430分と比較的短時間であったが、手縫い法では5380分と長時間を要した。3.結論及び今後の計画:1)同種静脈グラフトでは全例(3/3)において吻合後開存が認められた。2)今回の人工血管では全例不成功であった。3)術後経時的に吻合部の開存を知るためには埋め込み式電磁血流計が有効であった。4)手縫い吻合に比し一針吻合法では迅速な手術が行えた。以上より、工学部系研究員の強力な援助のもとに開存率の良い新しい人工血管の開発を行い、本研究を継続して行きたい。中央で切断。
脳微小循環におけるアストロサイトの役割 -2光子励起生体蛍光顕微鏡を用いて-

今回の実験目的達成のために使用するGFAP-GFPマウスを用いる目的は、アストロサイト自体の形態的変化が実際に起こるかどうかを負荷モデルを用いて確認することと、アストロサイトが機能しているかどうかを可視化する方法としてカルシウム感受性蛍光色素を用いてアストロサイトのCa2+の変動を捉えそれに始まる神経情報伝達物質の放出に伴った血管径の変化・血管透過性の変化・脳血流の変化を観察することである。R22年度は、そういった結果を正確に得るための安定した実験系の確立が主体となった。もっとも重要となる2光子蛍光顕微鏡システムの操作方法を体得し、安全に故障なく使用できるようにし、得られたデータをOlimpus FV1O-ASWを用いて3次元画像解析を含め、ブルーレイDVDシステムに保存再生して実験終了後に時間をかけて解析できるようにした。GFAP-GFPマウスを用いて、使用するレーザー光の波長を決定し、最適なFilter blockを決定した。血管径は、FITCなどの蛍光色素も検討したが、Qdotを用いることがより正確な解析のために有用と考えられた。2光子顕微鏡システムによる観察中の血圧、体温の管理システムを確立し、全身麻酔薬の量を決定した。蛍光染色した白血球や血小板動態の観察評価も試みたが、血流動態の変化の観察には2光子顕微鏡は適さず、アストロサイトと血管径の観察に重点をおくこととした。GFAP-GFPアストロサイトは、マウスではよく言われるように脳表面近くにも多く存在し、脳表近くの方が画質も良好であるため、当面は、50μmまでの深さでの観察を行い、脳虚血、くも膜下出血などの負荷を加えて観察を進めることが妥当であると考えられた。GFAP-GFPマウスを用いて、脳表から数百ミクロンの深さまでの脳実質のAstrocyteと、血管周囲にendofeetをのまばしたAstrocyteの観察条件を決定し、安定して観察できる2光子顕微鏡システムを作成した。脳微小循環は、Qdotを静脈投与して、GFPと異なる波長でAstrocyteと区別して観察できるようにした。Neurovascular couplingのメカニズムの追究に向けて、脳卒中の主流となった脳梗塞の微小循環障害にはじまる脳組織灌流障害は、Astrocyteの障害をもたらし、その骨格構成にも携わるGFAPの形態維持機能を傷害する。それは、GFAP-GFPの蛍光強度の変化で表現されると考えられ、脳虚血再灌流モデルやくも膜下出血モデルにて、観察し詳細の検討中である。モデル作成の困難性から、マウスの生理機能を保ちながら病態モデルを観察するのは困難であるが、我々はそのシステムを確立し、体温や血圧を正常に保ちながらのin vivo modelで、脳表近くのAstrocyteの関与、collateral vesselの血流維持やpenetrating arterioleとprecapillary arterioleの動きやcapillaryのflow dependentの動きを病態モデルで観察している。脳血流低下時は、penetrating arteriole,precapillary arteriole,capillaryの血流は血管閉塞による循環血流量の低下とともに低下傾向を示し、脳表のcolateral arteryは周囲からの血流が維持されるよう拡張を続けている。再灌流によりcapillaryまでの血流が維持されるように血管径が調節され、正常の血流が次第にもどってくる。このときの血流変化とともに、AstrocvteのGFAP-GFPの蛍光強度も変化する。GFAP-GFPマウスを用いて、脳実質のAstrocyteと血管周囲にendofeetをのまばしたAstrocyteを観察、Qdotを静脈投与し2光子顕微鏡による両者の同時観察により実験を進めた。Neurovascular couplingのメカニズムの追究に向けて、微小循環悪化時の細動脈の変化(血管径とline scanによる血流速度)とAstrocyteの変化を観察した。微小血管血流は、中大脳動脈閉塞後脳表ではわからない血流の悪化が観察され、血流低下による血管内圧の低下は血管を収縮させ、血管拡張物質が放出されていても結果として血管は収縮する。Neurovascular couplingの血管変化は血管径測定となるため、血管内血液volumeの低下する前に血管を観察する方法として、5分間の中大脳動脈閉塞と閉塞直後1分以内から観察を行った。その結果、中大脳動脈の局所の血流低下に対して、脳血管の局所調節があることが確認でき、再灌流後1分以内に有意に拡張し、その後10分以内に、有意に収縮することがわかった。この再灌流後の血管反応は、heme oxigenase(HO) knockout mouseでは観察されなかった。脳内neuronに多く存在するHOは一酸化炭素(CO)の合成酵素であり、脳血管収縮物質COにより脳血管は収縮状態に保たれ、血流障害発生時に血管拡張して脳循環を保つ脳循環予備能として働くことが予想された。Neuronで産生される脳血管収縮物質COが調節する血管拡張物質のひとつ硫化水素(H2S)はAstrocyteにその合成酵素があり多量に産生される。血流障害時にAstrocyteのGFP蛍光は著明に低下し、再灌流後には虚血前よりも上昇することもわかった。これらのメカニズムについての研究を、合成酵素の抑制抗体やknockout mouseを用いて予定している。実験観察画像の構築が最も困難な部分であったが、それが、安定したため、研究課趣に集中できるようになり、このまま研究を進めてゆきたい。結果がまとまれば、次の課題へのstep upの可能性も考えられるようになってきた。24年度が最終年度であるため、記入しない。おおむね順調に進んでいるため、観察できるようになった現象のメカニズムについて、knockout mouseなどを使用し、検討を加えてゆく。

研究の推進に時間を要するため、下記、発表に至っていないが、今年度は学会発表を行えるように進められる予定である。24年度が最終年度であるため、記入しない。