hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
児童養護施設におけるライフストーリーワーク実践に関する基礎的研究

本研究は、児童養護施設入所児童へのライフストーリーワーク(以下、LSW)を推進していくために、LSW実践の実情を明らかにすることを目的とした。そのために、全国の児童養護施設と児童相談所を対象としたアンケート調査を行った。そこから、児童養護施設入所児童へのLSWの全国的な実施状況、LSW実践を支える要素と実施との関係性を明らかにした。さらに、LSW(類似の取り組みを含む)を実施している児童養護施設8か所への聞き取り調査を行った。必要性から生まれた各施設の実践から、児童養護施設におけるLSWの実施への手がかりを得ることができた。本研究の目的は、わが国の児童養護施設の実情に即した「ライフストーリーワーク(以下LSWという)」の実践方法を探っていくことである。本年は、LSWが積極的に行われている英国での実施状況と、わが国の実施状況について文献研究を行った。英国では、年長の子どもの養子縁組が増えたこと、子どもが年長になるほど養育者の変更を受け入れることが困難になることから、子ども自身の過去の整理、養親の子どもへの理解という意味からLSWが要求されるようになった。また、2002年養子縁組・児童法では、話し合いへの子どもの参加および関与の必要性を強調している。そのために、子どもに対して子ども自身についての情報をしっかり与えておくこと、つまりLSWを行うことが重視されている。また、英国ではすべての子どもたちは自分の過去と家族に関して正確な情報を得る権利があることが強調されている。このように、LSWを行うための土壌が社会的にも法的にも整備されているが分かる。わが国の場合、児童養護施設におけるLSWについては最近関心が示されるようになった。その実践・研究内容は、施設での生活場面や心理面接場面で子どもから出てきた生い立ちや家族に関する語りを心理士が分析したもの、英国でのLSWを日本の子ども用にアレンジした方法を開発し実践を蓄積しているもの、児童福祉司が中心となり真実告知を重視した取り組みなどである。英国のようにLSWの実施に関して社会的および法的に条件が整備されていないわが国での実施は困難であると思われる。しかし、児童福祉関係者を対象とした先行調査からは、子どもの知る権利の保障や児童福祉施設等でのLSW実施について肯定的な意見が得られている(才村2010)。今後は、わが国の児童養護施設におけLSW実施に向けて、まずは障壁となっている要因を探るためにも全国の児童養護施設を対象とした詳細な調査を行う予定である。本研究の目的は、児童養護施設におけるライフストーリーワーク(以下、LSWという)を推進していくために、わが国の児童養護施設の実情に即したLSWのあり方、実施方法を導き出すことである。本年は、全国の児童養護施設および児童相談所に対するアンケート調査を実施し、LSWの全国的な実施状況を明らかにすることを試みた。アンケート調査の質問紙作成のために、LSWの実践・研究のエキスパート5名へのインタビュー調査を実施した。インタビュー調査から「LSWを実施するうえで必要なこと」を抽出した後、文献から必要項目を追加し質問項目を作成した。質問紙の構成は、(1)回答者の属性、(2)LSWの実施状況を問う項目、(3)施設に関する項目(児童養護施設のみ)、(4)LSW実践に関する考えと現状を問う項目である。インタビュー調査からは(4)の項目を作成した。アンケート調査は、児童養護施設585ヶ所、児童相談所206ヶ所を対象に行った。回収数と回収率は、児童養護施設173(29.6%)、児童相談所86(41.2%)であった。実施状況では、児童養護施設、児童相談所ともに「LSW、類似のものともに一度も実施したことがない」の回答が最も多く(児童養護施設71ヶ所(41.0%)、児童相談所53ヶ所(61.6%))、LSWを実施しているのは児童養護施設11ヶ所(6.4%)、児童相談所9ヶ所(10.5%)とわずかであった。また、「LSWのような取り組みがどの程度必要と考えるか(必要性)」と「今後LSWのような取り組みにどの程度力を入れて実施していく予定か(方向性)」については、児童養護施設、児童相談所ともに必要性のほうが方向性より高く、t検定の結果1%水準で有意差が認められた。必要性を感じていながら、取り組みが進まない現状を示す結果となった。今後は、本調査データを多変量解析によって分析し、LSW実践を支える要因と疎外する要因を明らかにしていく。本研究の目的は、児童養護施設におけるライフストーリーワーク(以下、LSW)を推進していくために、わが国の児童養護施設の実情に即したあり方、実施方法を導き出すことである。

LSWが近年注目される中、その取り組みがなかなか進展しない現状を踏まえ、本年は、1全国の児童相談所と児童養護施設を対象としたLSWの実践に関するアンケート調査から、多変量解析によりLSW実践を構成する要素と実施との関係性を明らかにする、2現在LSWあるいは類似の取り組みを行っている施設への実践に関する聞き取りから児童養護施設における実施の手がかり得ることを試みた。多変量解析の結果、LSWの実施には、理想として、子どもと一緒にゆかりのある場所を訪れたり、懐かしい人に会ったりという「子どもが過去と向き合う機会」を提供することを大切にする視点が実施につながることが示された。しかし、現状としては、「実施者の力量とそれを支える環境」と「実施体制の整備」といった要素がLSWの実施に欠かせないことが示された。また、LSWを実施していくことが、「子どもや援助者にもたらす変化・効果」に影響を及ぼしていた。LSWを推進していくための方向性が見出された意義は大きく、今後はLSWの実施を促す実施環境や体制、LSWの実施がもたらす影響や効果の詳細を探っていくことを課題としたい。8施設への聞き取り調査の結果、LSWの主な実施者は、施設長、心理療法担当職員、生活担当職員に分かれ、実施者によりLSWの内容に違いが見られた。LSWを実施するうえでの課題は、施設全体の取り組みへの位置づけと考える施設が多く、そのためには実施の際の生活担当職員の同席が大きく影響していることが窺われた。また、生活担当職員等による生い立ちを大切に扱う日々の実践が、施設の中で、LSW実施に対する理解を醸成していた。本研究がやや遅れている理由は、年度内に終えるはずのアンケート調査の分析が年度を越えているためである。アンケート調査の実施が年度末と遅れたことにより、その分析がずれ込む結果となった。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後はアンケート調査の詳細な分析からLSW実践を支える要因と疎外する要因を明らかにする。また、LSWを実施している児童養護施設等に対し、実施環境・条件、実施方法・内容、効果、課題等についてインタビュー調査を行い、アンケート調査では詳細にできなかった児童養護施設におけるLSW実践について具体化していく。アンケート調査の分析が遅れているため、インタビュー調査と並行して行う予定である。
超高圧下における単一有機分子の超伝導の探索

有機超伝導は活発に研究されているが、これらは(TMTSF)_2PF_6や(BEDT-TTF)_2Cu(SCN)_2のようにすべて塩または分子間化合物である。一般に単一有機分子よりなる結晶は大気圧下では絶縁体なので超伝導の研究はできない。単一有機分子であるヨードアニル(C_6I_4O_2)は大気圧下で10^<12>Ωcmと抵抗は高いが、加圧とともに抵抗は急激に減少して、約22GPaで10^<-2>Ωcmに達することをすでに発見している。それ故、超高圧、極低温下でヨードアニルは金属化し、超伝導の発現が期待できる。我々は極低温、超高圧下でヨードアニルの電気抵抗を測定し、約40GPa下で金属化し、55GPa下で約2Kで超伝導と思われる電気抵抗の急滅を発見した。これは磁場依存性もあるので超伝導であることはまちがいない。また、超高圧下においてヨードアニルの赤外線吸収スペクトルを調べて振動モードを解析し、高圧下で金属化することによるヨードアニルの分子解離がないことを見出した。それ故ヨードアニルは単一有機分子として初めて超伝導が発現した物質である。
三環系抗うつ薬中毒に対する脂肪乳剤の有効性－アルカリ化療法との比較検討

三環系抗うつ薬中毒の心毒性に対する脂肪乳剤投与の有効性をアルカリ化療法という既存の治療法と比較検討した。本研究はin vivoモデルを用いた研究と摘出心を用いたランゲンドルフ灌流実験に加えて心筋細胞のNa+チャネル記録をパッチクランプ法で行い両療法の効果比較し機序解明に繋げることが目的として実施した。三環系抗うつ薬としてアミトリプチリンを用いた。(1)in vivoモデルでの検討(2)摘出心を用いた灌流実験(3)単離心筋細胞Na+チャネル記録による検討3系統全て実験系においてアミトリプチリンによる抑制作用に対して脂肪乳剤はアルカリ化溶液よりも強い回復効果を示した。モルモット摘出心を用いて、ランゲンドルフ灌流実験を行った。三環系抗うつ薬アミトリプチリンを灌流液に溶解し、その陰性作用に対するアルカリ化と脂肪乳剤の効果を定量的に比較検討した。ヘパリン1000単位とペントバルビタール(120 mg/kg)の腹腔内投与により十分な麻酔を行ったうえで、肋骨を切断し心臓を摘出した。摘出した心臓はすぐに4°C以下に冷蔵された心停止液(NaCl 120 mM, KCl 30 mM)に入れて心停止させ、大動脈をトリミングした上でランゲンドルフ法により逆行性の心臓灌流を開始した。灌流液は95% O2 - 5%CO2でバブリングしたKrebs-Henseleit液を標準液とした。脂肪乳剤としてはイントラリピッド輸液20%を使用し灌流液に対して5 - 20%の割合で混合し1-4%リピッド溶液と表記した。アルカリ化溶液は、NaHCO3濃度を33 mMに上げてpH 7.55とした。測定項目は心拍数(HR),左室駆出圧(LVDP), ECGでのQRS時間とした。アミトリプチリン(1-10 μM)は、濃度依存性にHR,LVDPを抑制しQRS時間を延長させた。次にアルカリ化溶液とリピッド溶液の効果を検討した。まずアミトリプチリンを15分間灌流した後に、同濃度のアミトリプチリンを溶解したアルカリ化溶液またはリピッド溶液を灌流した。アルカリ化溶液は、1-5μMのアミトリプチリンによる心抑制を改善させた。しかし10μMのアミトリプチリンによる心抑制には効果がなかった。これに対して脂肪乳剤は検討した最小濃度5%でも1-10μMすべの濃度のアミトリプチリンの心抑制に対して回復効果を示した。その効果はアルカリ化溶液よりもはるかに大きかった。これらの結果は、アミトリプチリンの心毒性に対して脂肪乳剤はアルカリ化療法よりも有効である可能性を示唆すると考えられた。計画していたランゲンドルフ灌流実験での検討はほぼ終了した。予想された通り、三環系抗うつ薬(アミトリプチリン)による心抑制に対して脂肪乳剤は著明な回復効果を示した。従来から提唱されているアルカリ化療法よりも優れている可能性がある。通常ランゲンドルフ灌流実験では電解質液を灌流液に用いるので、薬剤の蛋白結合分画については検討できない。そこで血清を用いた灌流実験を行ったが、灌流開始5分後仔ウシ血清を灌流したところ摘出心は心停止に至った。原因は定かではないが、異種動物の血清を灌流したことが原因かと推測された。そのため血清を用いた実験は実行困難である。血清を用いた蛋白結合率に関する検討はできないが、その他の実験については予定通り進捗している。単離心室筋細胞を用いて、ホールセル・パッチクランプ法でNa+チャネル電流の記録を行った。アミトリプチリンによる心筋抑制の主因とされているNa+チャネル抑制を確認し、その抑制に対するアルカリ化液と脂肪乳剤の効果を検討した。ランゲンドルフ装置で摘出心をコラゲナーゼを含む溶液で灌流し、心室筋細胞を単離した。細胞外液・内液のNa+濃度は20.5mMと10mMに設定した。標準液・アルカリ化液のpHはそれぞれ7.35と7.55に調整した。また脂肪乳剤は標準液に溶解して、最終濃度が0.5-2%(リピッド液)になるようにした。膜電位-80mVに固定しステップパルスでNa+電流を記録し電流電圧曲線を作成した。-30mVの脱分極パルスで最大電流が得られたので薬剤の効果を調べる実験は-30mVの単一パルスで行った。アミトリプチリンは濃度依存性にNa+電流を抑制し、IC50は0.39μMであった。アルカリ化液と1%リピッド液でIC50はそれぞれ0.75μMと3.2μMに上昇しアミトリプチリンによるNa+チャネル抑制を改善させた。0.5%リピッド液でもアルカリ液より有意にアミトリプチリンによるNa+チャネル抑制を改善させた。アミトリプチリンによる心筋細胞Na+チャネル抑制にはuse-dependent blockの関与が大きい。1Hzで30回の連続パルスで刺激すると、1μMアミトリプチリン下で30回目のパルスではNa+電流は1回目の約50%に減少し、Use-dependent blockが確認された。アルカリ化液とリピッド液はともにuse-dependent blockを改善させ、その効果はリピッド液がアルカリ化液よりも著明に大きかった。アミトリプチリンのNa+チャネル抑制に対する効果においても脂肪乳剤は、アルカリ化液よりも著明に大きな効果を示した。

単離心室筋細胞を用いたパッチクランプによるNa+チャネルの記録を行った。アミトリプチリンによる心抑制の主因とされている心筋Naチャネル抑制に対するアルカリ化療法と脂肪乳剤の効果の比較検討を行った。計画していたパッチクランプの実験の大部分が終了した。ランゲンドルフ灌流心の先行実験の結果と同様に、脂肪乳剤の回復効果はアルカリ化療法よりも著明に大きかった。心室筋Naチャネル抑制に対する回復効果が、灌流実験での心機能回復に関連している可能性が示唆された。計画していたランゲンドルフ灌流心実験とパッチクランプ法によるNaチャネルでの検討がほぼ終了した。三環系抗うつ薬中毒の心毒性に対する脂肪乳剤による治療の有効性をアルカリ化療法という確立された治療法と比較検討する。本研究はin vivoモデルでの検討で摘出心を用いたランゲンドルフ灌流実験で心機能に対する効果を検討し、心筋細胞のNa+チャネル記録をパッチクランプ法で行い両療法の効果比較し機序解明に繋げることを目的として研究を実施した。三環系抗うつ薬としてアミトリプチリンを用いた。(1)in vivoモデルでの検討ではアミトリプチリンの静注で血圧・心拍数は低下し、QRS幅は延長した。血圧・QRS延長に対しては、脂肪乳剤はアルカリ液よりも有意に高い回復効果を示した。(2)摘出心を用いた灌流実験では、測定項目を左室駆出圧(LVDP)、心拍数(HR)、最大dp/dtと心電図上のQRS幅として検討した。アミトリプチリンは濃度依存性(1-10 μM)に心機能を抑制しQRSを延長させた。これに対してNaHCO3でpH7.55に調整したアルカリ溶液は有意な回復効果を示さなかったが、脂肪乳剤混合液(1-2%)はLVDP、最大dp/dtに有意な回復効果を示した。(3)単離心筋細胞Na+チャネル記録による検討では、アミトリプチリン(0.1-30 μM)を各溶液に溶解してNa+電流の抑制を調べた。電流を50%に抑制する50%Inhibition Concentration (IC50)」は、標準液、アルカリ溶液、1%リピッド液、2%リピッド液でそれぞれ0.39, 0.75, 3.2, 6.1 μMであり脂肪乳剤は著明な効果を示した。Use-dependent blockに対しても、脂肪乳剤はアルカリ溶液に比較して有意に大きな効果を示した。以上の結果を国内・国際学会で発表した。また医学英文誌に掲載された。三環系抗うつ薬中毒の心毒性に対する脂肪乳剤投与の有効性をアルカリ化療法という既存の治療法と比較検討した。本研究はin vivoモデルを用いた研究と摘出心を用いたランゲンドルフ灌流実験に加えて心筋細胞のNa+チャネル記録をパッチクランプ法で行い両療法の効果比較し機序解明に繋げることが目的として実施した。(1)in vivoモデルでの検討(2)摘出心を用いた灌流実験(3)単離心筋細胞Na+チャネル記録による検討3系統全て実験系においてアミトリプチリンによる抑制作用に対して脂肪乳剤はアルカリ化溶液よりも強い回復効果を示した。今後は、モルモットの単離心筋細胞を用いたパッチクランプ実験法によりナトリウム(Na+)チャネルの記録を行う予定である。
環境汚染物質の塩素置換体の遺伝子発現解析による生体への影響評価

多環芳香族炭化水素(PAHs)は、ダイオキシン類と同様、様々な燃焼過程で生成され、環境中に排出されている。また、近年PAHsに塩素が付加したClPAHsも、環境中から検出され、これらの塩素置換体は、難分解性、蓄積性が増すため、生体への影響も危惧される。そこで、まず上記物質について、乳がん細胞MCF7を用いて、E2制御のPgR及びpS2、AhR制御のCyp1A1、PCRアレイの遺伝子の発現レベルをReal-time PCRにより解析した。その結果、いくつかの遺伝子で塩素化により発現レベルの変化が認められた。環境中に排出された環境汚染物質には、難分解陛、蓄積性が増すとされる塩素置換体となって存在しているものがあり、実際に、既にいくつかの塩素置換体が検出されている。これらの中で、これまで、エストロジェン(E2,E1)や多環芳香族炭化水素(PAHs)の塩素置換体について、エストロジェン活性、AhR活性について調べてきた。しかし、実際の遺伝子発現にどのように影響を及ぼすかについては、まだ十分に調べられていない。そこで、まず上記物質について、乳がん細胞MCF7を用いて、E2制御のPgR及びpS2、AhR制御のCyp1A1の発現レベルをReal-timePCRにより解析した。また、炎症疾患と関連しているとされるS100A8とS100A9遺伝子の発現についても調べてみた。さらに、パスウェイ解析を目的としたPCRアレイ(Super Array社)を用いて、いくつかの遺伝子グループの発現解析を行うことにより新たな知見を得ることを試みた。E2、E1では、PgR及びpS2の発現は上昇していたが、Cyp1A1は低下していた。また、4-C1E2,4-C1E1も同様の傾向であった。Benzo[a]pyrene(BaP)、6-C1BaP、benz[a]anthracene(BaA)、7-C1BaA、7,12-Cl2BaAでは、PgR及びpS2の発現は高濃度で認められた。一方、Cyp1A1の発現量は、いずれも高度に上昇していた。Phenanthrene(Phe)では、Cyp1A1の発現が、塩素付加数に伴って上昇した。Chrysene(Chry)の塩素誘導体において、Cyp1Alの発現は二塩素置換体でやや減少する傾向にあった。S100A8とA9遺伝子の発現については、いずれも顕著な変化は認められなかった。また、PCRアレイにより、発現レベルが、親物質と塩素置換体とで異なる遺伝子がいくつか認められた。
脊髄二次性損傷の炎症・免疫制御機構の解明と運動機能再建

脊髄損傷後の完全対麻痺の改善を目指す事を主眼としてこの実験計画を立案した。脊髄損傷後の機能回復の妨げになる要因として直接的な脊髄損傷に加えてその後引き続き起こる二次的な損傷がそのメカニズムに深く関与する事が以前から知られている。特に過去の先行研究からIL-23やIL-17などの炎症サイトカインが主病態における炎症反応の抑制するとの期待のもとこれらの特異的サイトカイン欠損動物を用いる事でその実験を実験計画に従って遂行していく事とした。実験動物を容易に入手できなくなった問題や実験動物の損傷モデル作成後長期にわたり生存できないなどの要因が妨げとなり本実験の目標達成には至らなかった。二次性神経損傷のキー・ノックアウトマウスを用い、神経回路損傷後の機能代償機構を研究する。以下の三項目を検証する:(1)ノックアウトマウスは進行性の壊死・空洞形成(progressive necrosis and cavitation)である二次損傷形成過程が縮小する仮説を炎症メカニズムの観点から形態学的、神経生理学的に検証する。(2)損傷領域および再生神経線維の脊髄損傷固有のパラメータを抽出する。(3)機能回復した一次運動野遺伝子発現の変化・シグナル伝達阻害剤の影響を検証する。本研究では慶應義塾大学微生物学免疫学教室、本学感染予防医学講座との共同研究により同一条件の特異的サイトカイン欠損マウス(IL-23KOマウスやIL-17KOマウス)を用いて脊髄損傷における進行性の壊死・空洞形成である二次損傷形成過程を形態学的、神経生理学的に詳細に検討する。同時に野生型マウスでも他の動物と比較して高いとされる元来有する神経再生機能・可塑性の優劣をIL-23KO, IL-17KOマウスにおいて検討する。これらを通じて脊髄損傷後の進行性壊死・空洞形成を回避する分子生物学的なキーを明確にると同時に、その後に必須である神経ネットワーク再建に向けた系統的戦略を構築する。研究方法概要:IL-23KO, IL-17KOおよびWTとしてC57Bl/6Jマウスを用いる。前年度は損傷部位近傍の組織学的検索が主眼とした。損傷部位は一次性損傷と、その後に経時的に増大する二次性損傷ともに進行性壊死・空洞形成領域の定量評価する。損傷側近傍では再生神経線維が損傷部位を超えて末梢に向け再生するがglial scarがその伸長を阻止する事が推測される。IL-23KO, IL-17KOおよびWTとも全てのtime courseで定性的・定量的評価する。脊髄損傷後の「二次性損傷形成」「運動制御機構」を解明し失われた機能回復を目指す。二次性神経損傷のキー・ノックアウトマウスを用い、神経回路損傷後の機能代償機構を研究することで、運動機能の再建、脳の学習・可塑性をどのようにして促進可能かを明らかにする。本研究では慶應義塾大学微生物学免疫学教室、本学感染予防医学講座との共同研究により同一条件の特異的サイトカイン欠損マウス(IL-23KOマウスやIL-17KOマウス)を用いて脊髄損傷における進行性の壊死・空洞形成(progressive necrosis and cavitation)である二次損傷形成過程を形態学的、神経生理学的に詳細に検討する。21日以降で実験動物の生存割合が低く、短期的vs長期的な形態学的変化の比較ができていないのが実情である。21日未満(脊髄損傷後)の実験動物において今後神経再生因子に関係すると思われる因子の評価を行う予定。脊髄損傷動物モデルを用いて、脊髄損傷後の完全対麻痺の改善をめざす事を主眼としてこの研究計画を立案した。特異的サイトカイン欠損マウス(IL-23KOマウスやIL-17KOマウス)が脊髄損傷後の二次性損傷の主病態である炎症性反応を抑制し続発する進行性壊死の進行をくい止める可能性があるとの仮説の立証を目標とした。まず動物は脊髄損傷後1,2,4,7,14,21,28,56,84日後にそれぞれのグループごとにまず組織学的評価を行う方針であった。脊髄損傷モデル作成は過去の業績に準拠して行いおこなった。IL-23KOマウスにおいては長期生存(14日以内に実験動物が全例死亡、理由を特定できず)できない事が明らかとなり実験デザインの変更を余儀なくされた。7日以内の急性期での各々の実験動物における脊髄損傷と炎症反応との関連についての評価を主眼とする実験研究の見直しを余儀なくされた。また特異的サイトカイン欠損マウスの一時供給停止などの影響もあり本研究を遂行するための時間的余裕はない状況であった。IL-23KOマウス及びIL-17KOにおいて組織学的形態変化は明らかでなかった。WTマウスと比較してもいずれの時間群においても形態的に相違なかった。TNF,BDNFなどの発現が壊死組織周囲に1日後から発現する事が確認されたがいずれの時間軸においても明確なピークは明らかでなかった。免疫染色による形態学的評価に加えてたんぱく質の定量をウェスタンブロット等で試みたが優位な差は見られなかったがIL-17KOマウスでややその発明が強い印象があった。

本研究の遂行は研究課題の大幅な見直しを要求されたことや実験動物の供給が期待通り追い付かなかったこともあり完全なる遂行が困難であった。尚一部研究成果は脊髄研究会(福岡)、脊椎、脊髄フォーラム(大分)での発表をおこおなった。脊髄損傷後の完全対麻痺の改善を目指す事を主眼としてこの実験計画を立案した。脊髄損傷後の機能回復の妨げになる要因として直接的な脊髄損傷に加えてその後引き続き起こる二次的な損傷がそのメカニズムに深く関与する事が以前から知られている。特に過去の先行研究からIL-23やIL-17などの炎症サイトカインが主病態における炎症反応の抑制するとの期待のもとこれらの特異的サイトカイン欠損動物を用いる事でその実験を実験計画に従って遂行していく事とした。実験動物を容易に入手できなくなった問題や実験動物の損傷モデル作成後長期にわたり生存できないなどの要因が妨げとなり本実験の目標達成には至らなかった。脊髄損傷モデル(crush injury)後Day1,2,4で組織学的に壊死性変化に伴う変化を確認できつつある。ノックアウトマウスの供給(使用)に現時点で制限がある事が本研究の遂行の現在妨げとなっている。実験動物のモデル完成後(脊髄損傷後)、長期的な生存が難しいことから短期間に絞って組織学的評価+αの検討を行う。実験を遂行するための残された期間を考えると、現状の事業期間では、電気生理学的な評価などはやや困難な印象を受けている。研究の進歩状況によっては研究期間の延長申請も視野に入れる。脊髄損傷引き続き遅れている研究内容の大きな変更なく随時進めていく方針。当初計画よりも21日以降の実験動物の生存割合が低く、研究計画に遅れが生じたことから学会発表等を行えなかったため。物品費として購入したがわずかに20万円に到達しなかった。他の物品を購入したり旅費としては残額が少なすぎるため差額が生じた。研究計画の見直し等を行い、学会発表での使用を検討している。残額を併せて次年度の購入物品の検討を行う予定。
僅かな電子の移動で 実現する環境調和型 ペプチド化学合成法

ペプチドは基本的には様々なアミノ酸が直線状に並んだ化合物であり,基本的にはカルボキシル基とアミノ基の脱水縮合反応の繰り返しによって作られる.これは副生成物として水を生じるだけの非常にクリーンなプロセスであり,生物も利用している理想的な化学反応の1つとなっている.しかしペプチドの化学合成においては原理的に化学量論量以上の縮合剤が必要不可欠となる.本研究では,電子そのものを触媒とするクリーンなプロセスによって不活性型の縮合剤を活性型へと再生することに挑戦し,縮合剤の使用量,ひいては廃棄物の量を大幅に削減することを目的とした.トリフェニルホスフィンは酸化的な活性化プロセスを経由して,脱酸素、または脱水反応を進める機能を有する物質として知られる.そこでこの分子の機能を最適化し,電気化学的な処理によりアミド結合形成を連続的に完結する反応について開発を行った.その結果ジクロロメタン中でトリフェニルホスフィンを電解処理すると,多様なペプチド合成がほぼ定量的に完結することを明らかにした.ペプチド合成は予め疎水性の高いタグに結合させることにより,得られた生成物と不要な試薬類は簡便に分離することができ,さらには脱酸素化後の生成物であるトリフェニルホスフィンオキシドも電気化学的な還元処理で,トリフェニルホスフィンに再生した.この結果は,僅かな電子移動によりペプチドなど大量の脱水縮合剤の消費を抑制する新たなグリーンケミストリーとしての可能性を開くものである.電子そのものを触媒とするクリーンなプロセスを確立し,次世代の医薬品候補化合物であるペプチドの化学合成における原子の無駄を圧倒的に削減する.近年低分子と高分子抗体に加えて中分子サイズのペプチドが医薬品候補として注目を集めている.ペプチドは5002000 Da程度の分子サイズでありながら,低分子では実現が困難なタンパク質ータンパク質相互作用に基づく薬理活性を獲得する可能性を有しており,構造活性相関やスクリーニングに関する研究が世界的に進められている.このようなペプチド医薬に関する研究開発を推進し,一つでも多くのペプチド医薬を実用化に繋げるためには,グラムスケールにおよぶ大量供給が可能な化学合成法が必要不可欠である.代表的な縮合剤であるCOMUは1分子で,1分子のカルボキシル基の反応性を高め,目的の脱水縮合反応の進行に伴ってオキシマとウレアの2分子からなる不活性型へと変換される.不活性型の2分子は,フラスコ内で混ぜ合わせているだけでは決して活性型へと戻ることはない.これはウレアが極めて安定な化合物であり,反応性が低いことに起因する.一方でオキシマには依然として充分な反応性が残されていることから,ウレアの反応性さえ高めることができれば両者を繋ぎ合わせ,活性型へと戻すことが可能であると期待される.そこで平成29年度には,電極プロセスの中でも特に陽極での酸化反応を利用してウレアを“電子不足状態"のカチオン種へと導き,オキシマからの求核攻撃を誘起する.カチオン性を帯びたウレアは,速やかにオキシマからの攻撃を受けて活性型のCOMUを再生することが期待される.このプロセスでは電子そのものが触媒となってウレアの反応性を高めているため,反応の進行に伴う廃棄物は一切生じないため,ペプチド合成の効率を飛躍的に高めることが期待される.平成29年度は、当該目的にある電極プロセスの中でも特に陽極での酸化反応を利用してウレアを電子不足状態のカチオン種へと導き,オキシマからの求核攻撃を誘起する反応条件を詳細に検討し、引き続き必要となる再生反応のための最適化を行った。電解反応等の最適化に関する検討は計画通り進行している.この成果に基づき、平成30年度に予定されている研究を予定通り実施する。ペプチドは基本的には様々なアミノ酸が直線状に並んだ化合物であり,基本的にはカルボキシル基とアミノ基の脱水縮合反応の繰り返しによって作られる.これは副生成物として水を生じるだけの非常にクリーンなプロセスであり,生物も利用している理想的な化学反応の1つとなっている.しかしペプチドの化学合成においては原理的に化学量論量以上の縮合剤が必要不可欠となる.本研究では,電子そのものを触媒とするクリーンなプロセスによって不活性型の縮合剤を活性型へと再生することに挑戦し,縮合剤の使用量,ひいては廃棄物の量を大幅に削減することを目的とした.トリフェニルホスフィンは酸化的な活性化プロセスを経由して,脱酸素、または脱水反応を進める機能を有する物質として知られる.そこでこの分子の機能を最適化し,電気化学的な処理によりアミド結合形成を連続的に完結する反応について開発を行った.その結果ジクロロメタン中でトリフェニルホスフィンを電解処理すると,多様なペプチド合成がほぼ定量的に完結することを明らかにした.ペプチド合成は予め疎水性の高いタグに結合させることにより,得られた生成物と不要な試薬類は簡便に分離することができ,さらには脱酸素化後の生成物であるトリフェニルホスフィンオキシドも電気化学的な還元処理で,トリフェニルホスフィンに再生した.この結果は,僅かな電子移動によりペプチドなど大量の脱水縮合剤の消費を抑制する新たなグリーンケミストリーとしての可能性を開くものである.電子そのものを触媒とするCOMU再生プロセスを逆ミセル連続法と組み合わせることで,廃棄物の量を大幅に低減したペプチド化学合成を実施する.リュープロライドは9個のアミノ酸からなる分子量1209のペプチドであり,リュープリンという商品名で上市されている医薬品である.

応募者は独自に開発した逆ミセル連続法によって2013年にリュープロライドのグラムスケール合成を達成しているが,依然としてリュープロライド1 g当たり5 g以上の縮合剤に由来する廃棄物を排出している.そこで平成30年度には,平成29年度に確立するCOMUの再生プロセスを逆ミセル連続法と組み合わせることで,限られた量のCOMUを系中で逐次再生しながらリュープロライドをモデルとしてペプチド化学合成を実施する.COMUの使用量を70%削減し,縮合剤に由来する廃棄物をリュープロライド1 g当たり1 g以内に抑えることを目標とする.当該年度は計画にある条件検討を詳細かつ重点的に検討した。この条件検討は、限られた薬品や器具の使用によって実施することができたため、予算執行は計画を下回った。しかしこの取組によって、次年度に完了予定の研究内容を計画通り完遂するための結果を得ることができた。また、次年度は本結果を基に、多様な試薬や器具を使用して、当初計画に基づき研究を実施するため、全期間の計画内容に基づき次年度使用額として有効に活用することができる。
血球幹細胞の増殖・分化における転写因子PEBP2の機能

我々はこれまでに、DNA結合能を有するαサブユニット、及びαとヘテロダイマーを形成しそのDNA結合能を促進するβサブユニットの、2つのサブユニットから成る新しい転写因子PEBP2について、それらをコードするマウス遺伝子を単離し、その構造・機能を解析してきた。一方ヒト急性骨髄性白血病(AML)のM4型でみられる、inv16 (p13q22)の転座点には、キメラ遺伝子PEBP2β/SMMHCが形成されることから、PEBP2β遺伝子がAMLのプロトオンコジンであるとの性格づけがなされた。本研究はPEBP2β遺伝子の機能を破壊した。ターゲティング・マウスの表現型を解析することにより、血球幹細胞の増殖・分化におけるPEBP2転写因子の機能を明らかにする目的で行われた。先ずPEBP2β蛋白の翻訳開始Metコドンを含む、第1エクソンを欠失させた相同組換えES細胞クローンを得た。ES細胞をマウス初期胚に戻しキメラ・マウスを、さらにPEBP2β(+/-)のヘテロマウスを得る事ができた。ヘテロマウスは特に異常なく発生し成長した。一方PEBP2β(-/-)のホモ個体は脳室内への出血を伴い、12.5日令で胎生致死となる。またプリミティブな赤血球は認められるが、肝におけるデフイニテイブな造血像は殆ど認められない。肝造血の欠如は、肝組織切片のHE染色標本・肝組織スタンプ・スミアのMG染色標本で何れの系統の血球をも認めないことから明らかである。また12.5日令のPEBP2β(-/-)肝より細胞を採取し、デフイニテイブな造血を促す栄養条件下でin vitroのコロニー形成法を行っても、赤血球系・骨髄球系・混合型の何れのコロニーをも検出できなかった。以上の観察はPEBP2β遺伝子が、おそらくは造血幹細胞のレベルで、その発生・増殖・分化に必須の遺伝子として働いていることを示唆している。PEBP2転写因子のαサブユニットをコードするAML1遺伝子欠損個体もまた、類似の表現型を示すことが報告されている。デフイニテイブな造血の発生において、PEBP2転写因子のα・βサブユニットは必須かつ等価の機能を果たしていると考えられる。
スペックルトラッキングイメージングを用いた犬の体格別局所心筋収縮様式の評価

本研究の主目的は、犬の体格による左室収縮様式の違いを、スペックルトラッキングイメージングによる2Dストレイン法を用いて評価することである。臨床上健康な正常犬の左室の収縮期の歪み(ストレイン)や回転運動を計測し、体重別(大型犬、中型犬、小型犬)で比較した。結果、大型犬におけるストレインの指標の多くは小型犬および/あるいは中型犬と比較して有意に低下していた一方で、心拍出量は各群間に差は認められなかった。このことから、大型犬のストレイン指標の低値は収縮機能低下と考えるよりは、心臓の大きさ自体が幾何学的に有利であることから短軸方向に収縮する必要がないと考えるべきであることが示唆された。スペックル・トラッキング・イメージングを用い、臨床的に健康な体格の異なる犬の左室ストレイン、ストレインレート、およびトージョンを測定し、体格による左室収縮様式の差異を見出すこと、さらには犬における本パラメターの基準値の確立が本研究の目的である。19年度は、小型犬であるチワワ、中型犬であるビーグル、複数の犬種の大型犬、計34頭のデータを収集した。解析を行う上で、再現性、検査者間変動について検討したところ、同一の検査者であれば安定した値が得られる検査であり、臨床に応用できると考えられた。また、明瞭な画像を得るために臨床的に鎮静剤を使用することが多いことから、鎮静剤による影響についても検討したところ、本パラメターは鎮静剤の影響を受けないことがわかった。体格による影響については先行的な解析を行ったところ、大型犬では小型犬と比較してストレインおよびトージョンが低値をとる傾向にあった。しかし、1回拍出量を体格で補正すると体格による差は認められなかったことから、大型犬で各パラメターが低値なのは心機能が低値であるためではない可能性が示された。したがって、ストレイン測定値を評価するに当たり体格による影響を加味しなければならない可能性があり、本パラメターを使用するにあたって注意しなければならない重要事項となりうると考えられた。本パラメターは、心機能をさらに正確に評価する上で有用となりうる可能性がヒト医学分野で示唆されているが、犬においても解析可能な指標であり、体格の影響を補正すれば評価可能であることが証明されることが期待される。本年度は、さらなるデータの集積および解析を実施する予定である。本年度は研究2年目として、前年度(19年度)に得られたデータに加え、さらにデータの集積を行いその結果について解析し、解釈を行った。19年度に報告した通り、大型犬では小型犬と比較して多くのSpeckle tracking echocardiography(STE)によるストレイン指標は低下しており、体重と負の相関が認められた。多変量解析の結果、ストレイン指標は体重(体格)のみならず、RR間隔に対しても負の相関が認められることがわかった。しかし、通常、RR間隔が延長すると生理的には正の相関を呈するのが生理的に考えられるため矛盾が生じることから、大型犬におけるストレイン指標の変化はRR間隔に依存した変動と考えるより、体格による影響をより考慮すべきであると結論付けた。収縮力の指標としてストレイン指標が使用されていることから、大型犬においてストレイン指標が低値をとる理由として収縮力が低下していることを反映しているとも考えられる。しかし、臨床上健康な正常犬からデータを採取していることから考慮するとそのようには考えにくい。したがって大型犬は物理的に大きな心月蔵を保有していることが、体格に対して見合った血流量を確保するのに幾何学的に有利であるのではないかと推察された。本研究で得られた成果から、従来の指標では評価しにくかった収縮力を最新技術であるSTEを使用して評価する際、体格(体重)を考慮しなくてはならないことが明らかとなり、また大型犬の血行動態的特徴を解明する糸口が得られたと考えられた。
大気海洋指標を用いたアジア太平洋地域における降水予測モデルの構築

本研究課題では、まず、福岡および韓国の5観測点の月降水量を対象に南方振動指数(SOI)との相関解析を実行した。全時系列を対象に相関を計算した場合にはどの観測点についても有意な相関は得られなかったので、SOIをその値の大きさによって分類するカテゴリー分類手法を適用した。この場合、新たに非超過確率時系列変換手法を提案し適用した。その結果、上記6観測地点の降水変動パターンは違うものの、月降水量に対するSOIの影響として、福岡と韓国南岸部ではラニーニャ現象が発生した4ヵ月後に、また韓国の中緯度から高緯度にかけての地域では5ヶ月後に強い影響が表れること示した。次いで、大気海洋指標としてSOI、PDOI、NPI、NAOI、DMIを選び、大気海洋指標をカテゴリーに分類して福岡市月降水量との相互相関解析を行った結果、SOIとNPIについてはある遅れ時間に対し非常に有意な高い相関が得られることを示し、その場合の降水傾向を見出した。また、多雨期の月降水量を対象に相関解析を実行した結果、8月の降水量が同じ年の6月のSOIおよび2月のNPIと有意で比較的高い相関にあることが検出された。次に、南方振動が地域気候の降水および気温に及ぼす影響を非線形カオス理論の観点から検討を行った。福岡市月降水量および月平均気温をSOIと同じ位相空間上にプロットすることにより、個別の時系列解析で得られる低次元の非線形挙動が、結合的に解析する場合には高次の非線形挙動を示すことを明らかにし、結合的に予測することの困難性を示した。さらに、福岡の8月の降水量を対象に、SOI、PDOI、NPIおよび全球海面温度データを用いたニューラルネットワークによる中期的な降水予測モデルの構築を試みた。この場合近年提案されたPMIアルゴリズムおよび自己組織化マップ手法を用いてモデル入力変数の選定を行った。本研究の目的は,大気海洋指標を用いた,アジア太平洋域の降水予測モデルを構築することである.そこで本年は,降水予測モデルの構築へ向けて以下のような研究を行なった.全SOI時系列と降水量データとの相関を計算した場合,ピアソン相関・ケンダル相関に関わらず福岡および韓国のどの観測地点においても有意な相関は得られなかったので,SOIをその値の大きさによって分類するカテゴリー分類手法を適用した,この場合,新たにノンパラメトリック手法である非超過確率時系列変換とケンダル相関の組み合わせで用いる手法を提案し適用した.その結果,月降水量に対するSOIの影響の全般的な傾向として,福岡と韓国南岸部ではラニーニャ現象が発生した4ヵ月後に,また韓国の中緯度から高緯度にかけての地域では5ヶ月後に強い影響が表れることを示した.(2)各種大気海洋指標指標と福岡市月降水量との相互相関解析アジア太平洋域の降水に影響を与えうる気候変動を表す大気海洋指標として,太平洋数十年振動指数(PDOI),北太平洋指数(NPI),北大西洋振動指数(NAOI)を選び,福岡市月降水量との相互相関解析を行った.大気海洋指標をその大きさによって5つのカテゴリーに分類して福岡市月降水量との相互相関解析を行った結果,基準化NPIが-2以下の場合,遅れ時間6ヶ月において,非常に有意な高い負の相関が得られた.これによりNPIが小さくなればなるほど,その6ヶ月後の福岡市降水量は増加する傾向にあることが見出された.また,それ以外の指標に関しては顕著な相関関係は見いだされなかった.本研究の目的は,大気海洋指標を用いた,アジア太平洋域の降水予測モデルを構築することである.

本年度は,降水予測モデルの構築および降雨河川流出予測へ向けて以下のような基礎的な研究を行なった.1.南方振動と福岡及び韓国における月降水量との相互相関解析福岡および韓国釜山の月降水量を対象に南方振動指数(SOI)と相関解析を実行した.全時系列を対象にSOIと月降水量との相関を計算した場合には有意な相関は得られなかったので,SOIをその値の大きさによって分類するカテゴリー分類手法を適用した.この場合,新たにノンパラメトリック手法である非超過確率時系列変換とケンダル相関の組み合わせで用いる手法を提案し適用した。その結果,本手法により福岡,釜山において,降水変動パターンは違うものの,月降水量に対するSOIの相関において同じ傾向の有意な相関が得られることを示した.2.南方振動指数(SOI)と地域降水量との非線形カオス解析南方振動が地域気候の降水および気温に及ぼす影響を非線形カオス理論の観点から検討を行った.福岡市月降水量および月平均気温をSOIと同じ位相空間上にプロットすることにより,個別の時系列解析で得られる低次元の非線形挙動が,結合的に解析する場合には高次の非線形挙動を示すことを明らかにし,結合的に予測することの困難性を示した.3.降雨流出予測および河川流況の変動特性(1)損失機構を考慮した種々の貯留関数法を用い,降雨流出におけるモデルパラメータの数およびパラメータ同定の精度が流出予測精度に及ぼす影響を定量的に評価した.(2)河川流況を把握するための基礎である流況曲線を改良し,何本かの流況曲線を同時に描いてもその差異を特にその高水および低水部で容易に比較できる昇降順対数流況曲線を提案し,その有用性を示した.(3)筑後川を対象に渇水及び水資源開発による河川流況の変動特性を詳細に検討した.本年度は以下に示す主として3項目の研究を実施した.1.南方振動と福岡及び韓国における月降水量との相互相関解析福岡および韓国のBusan, Mokpo, Inchon, Daejeon, Gangneungの月降水量を対象に南方振動指数(SOI)との相関解析を実行した.この場合,SOIのカテゴリー分類手法を適用するとともに,新たに非超過確率時系列変換とケンダル相関の組み合わせで用いる手法を提案し適用した.その結果,上記6観測地点の降水変動パターンは違うものの,月降水量に対するSOIの影響として,福岡と韓国南岸部ではラニーニャ現象が発生した4ヵ月後に,また韓国の中緯度から高緯度にかけての地域では5ヶ月後に強い影響が表れること再確認した.2.福岡における多雨月降水量と種々の大気海洋指標との相関解析福岡市の水資源に大きな影響を及ぼす梅雨から台風期にかけての多雨期の月降水量(6月から9月)を対象に,4つの大気海洋指標(SOI, PDOI, NPI, DMI)との相関解析を実行した.その結果,多雨期の総降水量と4つの大気海洋指標との間に有意な相関は得られなかったが,月単位でみると8月の降水量が同じ年の6月のSOIおよび2月のNPIと有意で比較的高い相関にあることが検出された.そしてこの場合SOI, NPIが大きくなる程降水量が減少する傾向となった.3.大気海洋指標と海面温度データを入力値とするニューラルネットワークを用いた福岡市月降水量予測モデルの構築福岡の8月の降水量を対象に,3つの大気海洋指標(SOI, PDOI, NPI)と全球海面温度データを用いたニューラルネットワークによる中期的な降水予測モデルの構築を試みた.
心筋保護のメカニズムに関する単一心筋細胞レベルでの解析

心筋保護液は心臓外科領域における開心術で広く用いられているが、我々は細胞レベルでの心筋保護作用のメカニズムを解明することを目的とし、今回は細胞内Ca^<2+>濃度の調節と心筋保護液の関係について検討した。実際には、モルモット心をコラゲナーゼ処理し、単一心筋細胞を単離し、これにパッチクランプ法を適用し、全細胞膜電流を記録した。多くの心筋保護液にはMg^<2+>が高濃度で用いられているので、まず、単一心筋細胞にMg^<2+>を最高20mM/Lで与えたところ、Na-Kポンプ電流やNa^+-Ca^<2+>交換電流に著明な変化を認めることはなかったが、Ca^<2+>電流を濃度依存性に抑制することが解った。高Mg^<2+>はCa^<2+>の排出機構を抑制することなく、Ca^<2+>流入を抑制する事によって、心筋細胞内Ca濃度を低く保つのに役立っていると考えられた。心筋保護液はまた通常低温で用いられているが、低温下ではNa-Kポンプの活性は著しく抑制を受ける。Na-Kポンプの抑制は細胞内外のNa濃度勾配の減少を介して、Ca^<2+>の排出機構であるNa^+-Ca^<2+>交換の抑制をもたらすと考えられている。そこで、Na-KポンプとNa^+-Ca^<2+>交換との関係を実験的に調べるため、両者の電流を同時に単一心筋細胞から記録した。まず、外液Kイオン非存在化にNa^+-Ca^<2+>交換電流を記録した後、細胞外にKイオンを与えてNa-Kポンプを活性化したところ、Na^+-Ca^<2+>交換電流の外向き電流の振幅が、時間と共に減少した。Na^+-Ca^<2+>交換電流の逆転電位の変化はNa-Kポンプ電流の時間積分から計算したイオンの移動電荷量に関係づけることができた。Na-KポンプとNa^+-Ca^<2+>交換が細胞内のNa^+とCa^<2+>イオン濃度変化を介して、クロストークしていることが定量的に証明された。
糖尿病による筋萎縮の予防に向けた血流制限運動の有用性と機序の解明

本研究では,2型糖尿病における伸張性収縮は極めて高い筋損傷を誘発することが示された.さらに,ダウンヒルランニングトレーニングは,2型糖尿病骨格筋に対する物理的ストレスを軽減することが明らかとなった.したがって,糖尿病骨格筋の脆弱性は,筋量維持を目的とした本運動プロトコルにより抑制されることが示唆された.次に,血流制限運動における安全性を確認するために,異なる血流制限レベルにおける伸張性収縮負荷について検証した結果,血流制限レベルには,筋損傷を誘発する閾値が存在することが明らかとなった.これらの結果を考慮し,血流制限を伴った運動トレーニングの効果については,今後も継続して検証していく予定である.前年度の結果より,2型糖尿病骨格筋は,レジスタンス運動のような物理的ストレスに対する抵抗性が正常モデルよりも低い可能性が示唆された.2型糖尿病もモデルにおける,エキセントリック収縮様式を含むダウンヒルトレーニング誘発性の筋損傷が著しい場合,血流制限運動の連続負荷は筋萎縮予防の妨げになる可能性がある.そこで,平成24年度は,正常モデルと2型糖尿病モデルラットであるGoto-Kakizakiラット(T2D)におけるダウンヒルランニングトレーニングによる骨格筋適応効果を検証した.本実験で使用した2型糖尿病ラットの血糖値は,140-200mg/dlであり問題はなかった.ダウンヒルランニングは,傾斜-10°のトレッドミルを用いて,12-21m/min,5分間(休息3分)×8セットのプログラムを週3回,合計6週間実施した.正常モデルは,軽やかにプログラムを遂行できたが,糖尿病モデルは走行が安定しない,走行を拒否するという現象が観察された.体重,摂餌量ともに,両モデルに有意な差はみられなかった.ダウンヒルトレーニングによる筋損傷は,正常モデル,及び,2型糖尿病モデルの両群にて,観察されなかった.対照的に,6週間のダウンヒルトレーニングによって,両群の発揮張力は,コントロール群と比較して有意な上昇がみられた.さらに,前脛骨筋における筋重量においても有意な増加を示した.したがって,長期的なエキセントリック収縮様式を含むダウンヒルトレーニング負荷は,筋損傷を引き起こされず,長期的トレーニングに耐えうること可能であることが示唆された.平成25年度は,2型糖尿病骨格筋に対するレジスタンス運動として慢性的なダウンヒルランニングを実施した.筋量維持を目指したレジスタンス運動は,筋損傷を伴うため不活動を助長させる恐れがあるとされてきたが,前年度の結果より本研究にて設定したダウンヒルランニング強度は,筋損傷を誘発しないことが証明されている.したがって.慢性的なダウンヒルランニングの効果が,筋量維持の目的をしたレジスタンス運動による筋損傷を抑制することができるかを検証した.本研究は,正常(NM)及び,Goto-Kakizaki (T2D)ラットを用いた.DH-TRは,傾斜-10°,20 m/minのトレッドミル走を6週間実施した(NM-TR群, T2D-TR群).無負荷のラットを対照群とした(NM-CONT群, T2D-CONT群).最終DH-TRの24時間後に右後肢前脛骨筋へECC収縮負荷を施した(NM-TR-ECC群,T2D-TR-ECC群).筋損傷割合は,収縮3日後の組織学染色像より解析した.DH-TR後における発揮張力は,T2D-TR群において有意に増加した(p<0.05).ECC収縮誘発性筋損傷の割合は,T2D-CONT群(38.1±10.5%)においてNM-CONT群(23.3±9.9%)よりも有意に高かった(p<0.05).また,DH-TR後の筋損傷割合は,NM-TR-ECC群(5.87±4.56%)だけでなくT2D-TR-ECC群(3.18±2.49%)においても著しい低下を示した(p<0.001).2型糖尿病骨格筋におけるダウンヒルトレーニングは運動誘発性筋損傷を抑制することが示唆された.本研究では,2型糖尿病における伸張性収縮は極めて高い筋損傷を誘発することが示された.さらに,ダウンヒルランニングトレーニングは,2型糖尿病骨格筋に対する物理的ストレスを軽減することが明らかとなった.したがって,糖尿病骨格筋の脆弱性は,筋量維持を目的とした本運動プロトコルにより抑制されることが示唆された.次に,血流制限運動における安全性を確認するために,異なる血流制限レベルにおける伸張性収縮負荷について検証した結果,血流制限レベルには,筋損傷を誘発する閾値が存在することが明らかとなった.これらの結果を考慮し,血流制限を伴った運動トレーニングの効果については,今後も継続して検証していく予定である.平成23年度は,2型糖尿病誘発モデルであるGoto-Kakizakiラット(T2D)の骨格筋を対象に,一過性の伸張性収縮負荷に対する抵抗性について組織学的観点より検証を行った.本研究では,雄性の正常ラット(NM)とT2Dラット(10-12週齢)を用いた.麻酔下のラットを小動物運動装置に固定し,前脛骨筋(TA)への電気刺激を伴った足関節背屈による伸張性収縮40回を負荷した.ECC負荷後,1,3,7,14日(各群n=4-6)に筋を摘出して,作成した組織切片に各染色を施し,筋損傷-再生割合について評価した.

ECC負荷時における平均発揮張力は,T2D(5.9+/-3.7 mNm)がNM(11.1+/-5.2 mNm)よりも有意に低い値を示した.TAの体重あたりの筋重量は,T2D(0.40 +/- 0.03 mg/g)がNM(0.45+/-0.02 mg/g)よりも有意な低値を示した.ECC負荷による筋損傷の発生は,NMでは13日後であったが,T2Dでは,7日後まで延長していた.筋損傷割合は,1,3日後においてT2D(1日:14.8+/-4.8%,3日:35.6+/-7.0%)がNM(1日:6.2+/-2.5%,3日:29.6+/-12.3%)よりも有意に高かった.再生過程である7,14日後において,NMは中心核を有する再生筋の出現,新生筋線維の出現が観察された.しかしながら,T2Dは7日後において炎症応答がみられ,再生過程は14日後でも継続して観察された.再生筋線維の割合は,7日後においてT2D(5.4+/-3.4%)がNM(18.1+/-10.1%)よりも有意に低かった(p< 0.05).これらの結果より,T2Dの骨格筋は,ECC負荷による発揮張力がNMよりも低いにも関わらず,物理的ストレスに対する抵抗性が低く,さらに再生過程の遅延が生じることが示唆された.平成24年度は,血流制限エキセントリック運動を負荷するに当たり,その連続的な負荷における危険性について検討を行った.疑似運動プロトコールとして,エキセントリック収縮様式を含むダウンヒルランニングトレーニングモデルを用いた.その結果,連続的な負荷の危険性は,組織学的観点からはキャンセルされた.対照的に,筋張力の上昇,筋量の増加といった筋萎縮予防につながるエビデンスが得られた.したがって,これらの成果は,循環の観点からの検証もふまえた血流制限運動効果を検証する上で心強い結果であるといえるだろう.本研究は,2型糖尿病の進行による骨格筋の萎縮を対象とした,筋損傷を介さず筋肥大を誘発する血流制限を伴った伸張性運動(ECC)により筋量を保つ新しい運動処方のストラテジーの提唱を目的としている.平成23年度は,一過性のECC運動負荷,および血流制限を伴った負荷に対する抵抗性の検証を実施した.抵抗性の評価として,組織学的観点からの検証は順調遂行されているが,血流制限の影響を循環の観点から評価する必要がある.研究計画に記した"筋細胞内の酸素分圧"の測定は,現在進行中である.したがって,本研究は,おおむね順調に進展しているといえる.平成25年度は,過去2年間の研究成果に基づき,血流制限運動による筋萎縮予防効果を明らかにすべく実験を遂行する.2型糖尿病モデルにおける血流制限運動を行い,組織,循環,遺伝子発現の観点から骨格筋における応答を検証する.また,連側的な血流制限運動負荷による筋量維持,筋萎縮予防に関連する遺伝のタンパク質発現についても検討行う予定である.平成24年度は,前年度から継続し,血流制限による影響を循環の観点より明確にする実験を遂行する.ECC運動による抵抗性の評価,血流制限による影響を明らかにした上で,トレーニング実験の実施を慎重に検討する.実施可能であると判断した場合,一過性モデルにおける知見をもとにして実験条件を設定し,血流制限,ECC運動,血流制限+ECC運動のトレーニングモデルにおける組織学的検証を行う.定期的な血流制限+ECC運動の効果として,筋収縮時の最小酸素分圧までの時間(時定数),毛細血管密度,発揮張力を検証する.また,血流制限+ECC運動による筋量維持