hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
実演データの統計処理に基づいた歌舞伎および落語における世代移行の構造比較

歌舞伎および落語定席の戦後の興行データベースを集計し、上演演目や配役の構成を時系列的に比較した。歌舞伎は平成以降、上演演目に偏りが大きくなってきたこと、落語定席については、一部の落語家が何十年も恒常的に出演し続ける傍ら、年数回しか出演のない落語家が増加していることが確認された。しかし、これらの不均衡はどちらも近年解消される方向に進んでいる。これは、演者の世代交代の影響によるものが大きいと考えられる。1研究初年度に当たり、基礎となるデータの整備を行った。(1)入手済みの、落語の顔付けデータベース(画像)の判読およびテキストデータ化当初計画通り、業務を研究補助者に委託の上、集計用データベースを作成した。(2)落語興行データベース完備のための元データの購入、テキストデータ化定席以外の代表的落語会(東京落語会・落語研究会・東横落語会など)の出演者データを「ご存じ古今東西噺家紳士録」より抜き出してデータベース化した。権威ある落語会には技量の劣る落語家はほとんど出演しない。さらに、このデータは数十年の歴史を持つ各落語会の出演者をほぼ網羅している。そこで、これを集計用に整備することにより、長期間にわたる、ある程度「実力」の目安となるデータを作成した。(3)日本俳優協会作成の歌舞伎興行データベースの内容を精査し、集計用に役者名の表記の統一(旧字を新字にする、「團十郎11」などの「何代目か」の表示を半角に統一するなど)を行った。2分析の視座を確定するために、該当分野の専門家へのヒアリングを行った。現役の落語家、そして演芸評論家に現在の落語界の現況および想定される留意点(落語協会分裂騒動前後の定席の動き、落語協会と落語芸術協会の志向的相違など)、さらに、比較対象として上方落語の寄席定席支配人に、(東京では当たり前である)定席の存在価値や、東京の定席との運営上の相違点などをヒアリングした。1、データの整備前年度に引き続き、落語の顔付けデータベース、および歌舞伎興行データベースの整備を行った。今年度は、落語については定席以外のいわゆる「ホール落語」で歴史の長いものの出演者リストのテキストデータ化と、昨年度作成したテキストデータのデータチェック、既存の出演者データとの照合作業を行った。歌舞伎については、演目別出演者数データ作成の基礎となる「配役データ」の加工を行った。2、世代交代に関する分析研究本来の目的である「世代交代の発現」に関する研究を開始し、落語における「一門内」および「実の親子間」での世代交代に関する分析をSASユーザーフォーラム、統計関連学会連合大会で発表した。これらは高い評価を受け、SASユーザーフォーラムでは審査員特別賞を受賞し、統計関連学会での報告は、朝日新聞全国版(社会面)に掲載された。3、データベースの拡張、研究継続への新たな展開江戸時代の歌舞伎興行データベースを所有する立命館大学アート・リサーチセンターにデータベースに関するヒアリングを行ったところ、当方の研究との接点が多々見受けられた。また、センターの方向性(統計的思考を重視した人文学解析)も自身の研究志向と合致するため、立命館大学文字研究科博士課程の学生として大学のデータベースの供与を受け、本研究を発展させる形で博士論文にまとめることになった。このことにより、従来全くつながりのなかった演劇学関係の研究者との接点が生まれたので、日本演劇学会等での研究発表を視野に入れられることになった。本研究は、歌舞伎および落語の世界における「世代交代」の発現を実際の戦後公演記録の集計結果から定義付け・推定し、その上で両者の構造的共通点・相違点を比較することを目的として開始された。その前提として歌舞伎・落語の公演記録および実演家のデータベースが必要になるため、現状では一部を除いて電子媒体化されたデータが存在しない、この興行データベースの整備から作業を始めた。そしてこのデータベースの分析を進める中で、歌舞伎や落語の興行そのものについて、寄席定席への出演者や歌舞伎で上演される演目は非常に偏りが大きい、寄席定席の世界では、1983年の落語協会分裂騒動の影響が「圓生一門の勢力の衰退」という形で現在も残っている、等の事象の存在が明確になった。これらの知見に、「世代交代」の影響も加えた研究を進め、平成23年3月には研究成果報告会を開催する予定だったが、震災の影響で開催不能になったため、研究計画を1年延長した。平成23年度は、研究の端緒となった顔付け画像データベースの作成者である落語の研究者や古典芸能の研究者を招聘して報告会を開催し、貴重な意見を頂いた。さらにこの席上では、文化庁の支援を受けて作成された顔付け画像データベースを、分析の基礎データとして最大限に活用したことに対して、賛辞も頂いた。また、立命館大学アートリサーチセンター紀要に論文を発表し、文化経済学会<日本>研究大会で口頭発表を行うなど、対外的な成果発表を積極的に行った。
可溶性VEGF受容体遺伝子封入バイオナノ粒子によるヒト肝細胞癌に対する遺伝子治療

今回我々は血管新生阻害作用により抗腫瘍効果が報告されている可溶性VEGF受容体(FLK-1)の発現ベクターをHBs抗原粒子に封入しその抗腫瘍効果を検討した。このVEGF受容体cDNAを導入することにより目的とするタンパクは個体で産生されるため、充分臨床に応用できると考えた。またFLK-1の欠点としてそれ自身は組織特異性がないため正常細胞での血管新生も抑制されることが考えられる。HBs抗原粒子の肝特異的という性質を利用することによりこの弱点は解決されFLK-1の肝細胞癌に対する抗腫瘍効果が期待できると考えられた。結果:in vitro実験ではNUE,WiDr培養細胞にHVJ-FLTを投与しFLT-ELISAにおいて有意なFLT-1発現を確認。in vivo実験ではHVJ-FLT投与NUE移植マウスではcontrol群と比べ最大79.2%、WiDr移植マウスにおいても57.0%の腫瘍抑制効果が確認された(観察期間2週間)。各組織中のFLT発現を検討した結果、肝組織で有意な上昇を認めたが期待された腫瘍中のFLT濃度は低値を示した。現在HVJ-FLT体内動態を探るべく、緑色蛍光物質calcein封入HVJ投与を行っている。
拘束系の正準理論に基づいた柔軟体の流れ励起振動に対する新たな解析体系の確立

フィルム状の太陽電池等,高付加価値の薄膜状柔軟構造物の次世代製造プロセスにおいて,極めて柔軟な膜状構造物に発生する流れ励起振動が問題となっている.本研究では,複数のシステムにより構成されるシステムの連成問題を扱うための拘束系の力学(正準理論)の概念を拡張し,構造物と流体との運動の連成を記述するための解析体系を確立し,さらに,振動発生予測のための安定性判別法を構築した.さらに,発生が予測される振動現象から,対象となる流体構造連成系の解析に用いられる圧力の境界条件に関する検討を行ったのち,既存の研究とのその妥当性について検討した.平成24年度より継続して行っていた「流体ー構造連成系の支配方程式の導出」を進めていく中で,流体力の定式化において広く用いられている流れ場の仮定が問題となった.具体的には,後縁でのウェブの挙動と流体の圧力の関係である.この問題は,従来より指摘されていたものであるが,その物理的・数学的な扱いの難しさとそれを実証するための計算コストの問題から十分な議論が行われてこなかった.本研究では,拘束系の動力学という観点からこのシステムに対する新たな物理的解釈を与えた.これにより,「構造系の変位」と「周囲流体の圧力」から構成される流体ー構造連成系の方程式の導出に成功した.従来法では「圧力」ではなく「速度ポテンシャル」を用いて定式化するのが一般的であるが,境界条件が「圧力」によって与えられるため,新たに導出した方程式は本系を示す上でより本質的なものと言える.また,安定性解析に「フーリエ乗算作用素」を導入することで,計算性の向上にも着手した.この方法は離散フーリエ変換を応用したもので,流体力の効率的な計算が可能になり,計算時間の大幅な短縮につながった.また,固有関数展開法を併用して定式化を行うことで2次元問題から3次元問題への拡張が可能なため,従来法に見られるような3次元問題への拡張の難しさという問題もクリアしている.また,予備解析を行う中で,条件の違いによって大きく変化するウェブの振動形態を正確に把握するためには,可能な限り多くの計測点で変位計測を行う必要があることが明らかになった.そのため,計測点の変更に柔軟に対応できる画像解析を用いた計測システムのほうが本実験には適切であるとの結論に達した.以上を踏まえ,レーザ変位計を用いた多点計測システムから,ウェブ全体の状況を計測するための画像解析と局所的な現象を精度良く計測するためのレーザ変位計とを組み合わせた計測システムへと構成を変更することにした.平成24年度は,当初の計画通り,正準理論によるマルチボディダイナミクスの再構築,拘束力を受けるウェブの動的挙動を解析するための新たな流体ー構造連成系の定式化を行った.具体的には【1】拘束系の正準理論を用いたマルチボディダイナミクスの新たな定式化,【2】高次のひずみモデルを用いた非線形弾性力の導出,【3】流体-構造連成系の支配方程式の導出の3点を実施した.まず, Diracによる拘束系の正準理論に基づいた方法によって柔軟マルチボディダイナミクスの定式化を行い(上記【1】),さらに,絶対節点座標法によりモデル化された柔軟体の非線形動力学解析を行った(同【2】).具体的な柔軟体の解析対象としては,まず,2次元問題(はり)を対象とした定式化,ならびに非線形弾性力の効率的な計算法の構築を行った.また,3次元問題への取組みも進んでおり,3次元はり,薄板問題に関して定式化の骨格が固まりつつある.一方,【3】に関しては,Bidkarら(2008),Vaughanら(2010)の報告より,流体力の算出に要する莫大な計算コストの問題を既に把握していたことから,これを解決するための計算法(フーリエ乗算作用素)の応用を試みた.加えて既存の装置を用いて予備実験を行い,新たに製作する予定の実験装置の構成の検討を開始した.平成25年度に行った研究の中で指摘した流れ場の仮定の問題(後縁でのウェブの挙動と流体の圧力の関係を表す境界条件)に関する検討とその影響を考慮した安定性解析,ならびにウェブ変位に対する三次元画像計測法の構築を行った.特に解析では,拘束系の動力学問題に対する正準理論を用いることで導出した,「構造系の変位」と「周囲流体の圧力」によって記述される流体ー構造連成系の運動方程式を用いて周囲流れによる構造系の安定性問題を解析することで,この問題に関する詳細な検討を行った.本研究で対象としているシステムでは,三次元問題を解析可能なVortex-Latice method(Bidkerら,2008)やDoublet-point method(渡辺ら,2012)などの離散化手法による解析を行った先行研究の中でも指摘されているように,その計算コストが重要な問題となっている.本研究では,平板上における圧力分布の境界条件を満たす基底関数(所謂モード関数)による一般化Fourier級数展開法とFourier乗算作用素とを組み合わせた方法によってこの問題の改善に取り組んだ.

その結果,圧力分布に関する基底関数の種類によらず,安定性解析の結果がある解に収束していくことが明らかとなった.しかしながら,使用する基底関数の種類によって収束性が大きく異なるため,最適な基底関数の選定が重要な課題となる.また,二次元解析では実験や一部の先行研究と一致しない結果が得られている部分が存在するため,従来より用いられている平板の後縁でのKuttaの条件(コード方向の圧力分布に関する仮定)に加えて,スパン方向の圧力分布の条件に関しても詳細な検討を行う必要があることが明らかになった.平成26年度までに実施してきた拘束系の正準理論に基づいた流体ー構造連成系の定式化により,本系の支配方程式が微分方程式と代数方程式によって構成される微分代数方程式となることが明らかになった.そこで,今年度は,微分代数方程式を用いた系の安定性判別法の検討を行った.今回構築した手法は,拘束式に時間微分を施すことで実質的に微分代数方程式を常微分方程式化する方法であり,特に固有値解析に帰着させて系の安定性を判別する際に特に有用である.しかしながら,平成26年度までの実施結果と同様に,下流側を自由端とした場合に限り,特定のモードの低流速側での不安定振動の発生領域が既存の報告と定量的に一致しないことが確認された.この問題は,装置を製作する上で完全に排除することができない減衰の効果により実験での検討が不可能であることから,現時点で本解析法と既存の方法のどちらに問題があるかを判断することは不可能と思われる.しかしながら,既存の方法で考慮するモードの数を増加させ解の収束性を検討した際に,その結果が本研究で得られた結果に近づいていく傾向が見られた.一方,実験に関しては計測される高次数・高周波数の振動であることに加え,振動振幅が小さいということもあり,導入した設備では十分な結果を得ることができなかった.しかしながら,近年のフィルム製品の製作プロセスの多様化を考えると,高価な計測設備を常に配備することは現実的ではなく,比較的簡易な設備で動的に面の変形を計測する方法の重要性は今後も高いと思われる.これまでの実施結果により,拘束系の正準理論に基づいた柔軟体の流れ励起振動に対する解析体系の確立という目的は概ね達成されたと言える.一方で,構造への外力のかけ方やそれに伴う表面上のしわの入り方等によって発生する振動は様々であり,振動メカニズムについては個別の問題ごとに詳細な検討が必要になる.フィルム状の太陽電池等,高付加価値の薄膜状柔軟構造物の次世代製造プロセスにおいて,極めて柔軟な膜状構造物に発生する流れ励起振動が問題となっている.本研究では,複数のシステムにより構成されるシステムの連成問題を扱うための拘束系の力学(正準理論)の概念を拡張し,構造物と流体との運動の連成を記述するための解析体系を確立し,さらに,振動発生予測のための安定性判別法を構築した.さらに,発生が予測される振動現象から,対象となる流体構造連成系の解析に用いられる圧力の境界条件に関する検討を行ったのち,既存の研究とのその妥当性について検討した.平成25年度に本研究で指摘された,板構造のフラッタ解析で一般的に用いられている流れ場の仮定に関する課題を詳細に検証するための解析を別途行う必要性が生じた.そのため,平成25年度に得られた結果を踏まえ,研究計画書中で提案した「平衡点近傍における線形化モデルを用いた安定性解法」に合わせた流体ー構造連成系の運動方程式の導出を行い,平成25年度に構築したFourier乗算作用素を組み込んだ安定性解析法の構築を行った.その結果,本系の運動方程式として,構造系の運動を支配する微分方程式と流体系の運動を支配する代数方程式からなる微分代数方程式が得られた.
統合失調症の視床網様核機能異常仮説の検討

感覚器(眼や耳など)からの感覚情報は大脳皮質へと送られ、感覚(視覚、聴覚など)として認知されるが、情報はそのまま伝達されるのではなく、その中継地点である「視床」において選別されている。この情報の選別(ゲーティング機構)において、大脳皮質と視床の間に位置する「視床網様核」が重要な役割を担っていると考えられている(サーチライト仮説)。また、統合失調症では感覚ゲーティング機構に異常がみられることから、統合失調症の発症における視床網様核機能異常の重要性を指摘する仮説が提唱されている。本研究では、視床網様核の機能が低下した特殊なマウスを用いて、これらの仮説の検証を行う。
環日本海域大気エアロゾル成分と中国・ロシア・北朝鮮国境地域開発との関係

国際連合の開発計画(UNDP)が中心になって計画が立てられた,豆満江(中国・ロシア・北朝鮮国境地域)開発計画や,ロシア沿海州ウラジオストク周辺の具体的な開発活動が,日本海の対岸に位置する北陸地方(富山市と金沢市)の大気環境にどう影響するのかを見積もるため,開発が進行する前段階の環目本海域大陸側と北陸地方の大気を採集し,エアロゾル中の化学成分(無機成分と有機成分)の比較を続ける計画を立てた。UNDPによる開発計衝は具体化しておらず,従って,開発前後の大気エアロゾルの比較には至らなかったが,ウラジオストク周辺の開発は急速に進んでおり,ウラジオストクと北陸地方の大気の比較を主な研究対象とした。無成分の分析は,ロシア政府の方針変更により,当初予定していた現地採集試料を日本へ持って行き,日本の分析機器で解析するという計画が実現できなくなり,ウラジオストクにある装置と日本の装置を用い,両者で日本で採集した大気成分の解析結果を比較し,今後予定している採集試料の分析が可能かどうかを検証することとした。有機成分の分析は,ロシア政府の方針変更前に進められていた採集試料の分析により,ロシア国内で採集した試料の分析が可能であったため,その結果と北陸地方の大気エアロゾルの比較を行った。ウラジオストクで採集した大気エアロゾルは北陸地方の試料と比べ,発癌性がある多環芳香族炭化水素や三トロ多環芳香族炭化水素の含有量が多いことがわかった。これはウラジオストクにおける石炭燃焼や工場排ガス処理が原因と考えられ,そして,これらの成分が日本海を超えて北陸地方に飛来している可能性は低いことを示唆した。なお,研究期間に行われたとされる北朝鮮政府による核実験については,試料採集の時期が合わなかったことと,ロシア政府による豆満江近辺のロシア国内観測所への移動制限があったため,実現できなかった。国際連合主導で実施される,豆満江河口国境(ロシア,中国,北朝鮮)地域開発に伴い,環日本海域において大気環境がどのように変動するかを測定し,影響を見積もる事を目的として本研究を企画した。測定対象として,大気エアロゾル中の金属成分と多環芳香族炭化水素,そしてニトロ多環芳香族炭化水素を選び,これらの濃度の経時変化を測定する。測定箇所については,富山,金沢,ウラジオストク(ロシア)と,ロシア領域における三国国境地帯から数10kmのところにある観測所を選んだ。今年度からの測定を計画していたが,海外共同研究先であるロシア科学アカデミー極東支部が所有する装置(ハイボリュームエアサンプラー)に問題が発生したため,新たにハイボリュームエアーサンプラーを購入し,日本から持ち込んだ装置が問題なく作動することを確認した。ロシア国内法の改正により,採集した大気試料についてはロシアから国外へ持ち出すためには許可が必要となった。そして,許可を申請しても確実に試料を国外に持ち込めるという状況ではないことがロシア研究者から指摘された。従って,当初の予定を変更し,採集した試料については,全てロシア国内にある装置により分析することになった。これらの影響から,今年度は分析値の再現性の調査と調整の段階で終了した。そして,来年度も引き続いて測定値の整合性の確認に当たり,これが済み次第,継続的に大気試料を採集することに計画を修正した。尚,測定箇所については,中国領域における観測の可否についてロシアの研究者を通じて現在交渉中であり,ロシア領域だけでなく,中国領域においても大気試料の採集を予定している。大気試料採集は,1度の大気試料採集期間を1週間とし,月1度か2度,環日本海域において同時に行う予定である。

国際連合が主体となって計画された,ロシア・中国・北朝鮮国境地域における開発事業の進行に伴い,日本海対岸に位置する日本海側地域において,大気環境の変化がおこると予想されている。この開発事業が環日本海域における大気環境に及ぼす影響を見積もるため,この地域における大気エアロゾルを継続して採集し,その化学分析を行う。具体的には,大気エアロゾル成分のうちの,鉄をはじめとする重金属成分の分析と,化石燃料燃焼によって生成する多環芳香族炭化水素とニトロ多環芳香族炭化水素を分析し,その経時変化を解析する。共同研究者早川,丁子,張らは既に大気試料と海洋降下試料について分析を開始し,一部は今年度に論文として報告した。今年度は,ロシア科学アカデミー極東支部(以下,極東支部)と学術提携を結び,具体的な大気エアロゾル採集箇所の決定,実験の進め方について協議した。尚,ロシア国内の大気試料を持ち出しにくい状況となったことから,当初の実験計画を変更し,無機物質の分析については,同一エアロゾル試料について極東支部と日本国内で別々の手法により分析してその結果を比較し,精度を確認する,また,有機物質の分析については,分析装置である液体クロマトグラフを日本よりロシアに輸送し,ロシア国内で分析することとし,同一条件で分析ができるように実験方法を変更した。現段階までに,大気エアロゾル採集用フィルターの分析結果の日本とロシアでの機器による分析を行っている段階であり,近日中に結果を比較することになっている。国際連合の開発計画(UNDP)が中心になって計画が立てられた、豆満江(中国・ロシア・北朝鮮国境地域)開発計画や、ロシア沿海州ウラジオストク周辺の具体的な開発活動が、日本海の対岸に位置する北陸地方(富山市と金沢市)の大気環境にどう影響するのかを見積もるため、開発が進行する前段階の環日本海域大陸側と北陸地方の大気を採集し、エアロゾル中の化学成分(無機成分と有機成分)の比較を続ける計画を立てた。UNDPによる開発計画は具体化しておらず、従って、開発前後の大気エアロゾルの比較には至らなかったが、ウラジオストク周辺の開発は急速に進んでおり、ウラジオストクと北陸地方の大気の比較を主な研究対象とした。無機成分の分析は、ロシア政府の方針変更により、当初予定していた現地採集試料を日本へ持って行き、日本の分析機器で解析するという計画が実現できなくなり、ウラジオストクにある装置と日本の装置を用い、両者で日本で採集した大気成分の解析結果を比較し、今後予定している採集試料の分析が可能かどうかを検証することとした。有機成分の分析は、ロシア政府の方針変更前に進められていた採集試料の分析により、ロシア国内で採集した試料の分析が可能であったため、その結果と北陸地方の大気エアロゾルの比較を行った。ウラジオストクで採集した大気エアロゾルは北陸地方の試料と比べ、発癌性がある多環芳香族炭化水素やニトロ多環芳香族炭化水素の含有量が多いことがわかった。これはウラジオストクにおける石炭燃焼や工場排ガス処理が原因と考えられ、そして、これらの成分が日本海を超えて北陸地方に飛来している可能性は低いことを示唆した。なお、研究期間に行われたとされる北朝鮮政府による核実験については、試料採集の時期が合わなかったことと、ロシア政府による豆満江近辺のロシア国内観測所への移動制限があったため、実現できなかった。
計算資源マーケットにおける協力的戦略の数理モデリングと経済学的分析

一般個人による計算資源の自由売買が可能なシステムにおいて,市場原理に基づいて計算資源価格の設定を行う計算資源マーケットを設計した.設計したマーケットでは,計算資源提供者と計算資源利用者の相互作用の結果,市場原理に基づいた価格が形成される.本研究では,数理モデリングと数値計算を通してモデルパラメタが計算資源の利用価格に与える影響を分析した.さらにモデルを拡張することにより,グリーンITに向けた基礎的な成果を得た.一般個人による計算資源の自由売買が可能なシステムにおいて,市場原理に基づいて計算資源価格の設定を行う計算資源マーケットを設計した.設計したマーケットでは,計算資源提供者と計算資源利用者の相互作用の結果,市場原理に基づいた価格が形成される.本研究では,数理モデリングと数値計算を通してモデルパラメタが計算資源の利用価格に与える影響を分析した.さらにモデルを拡張することにより,グリーンITに向けた基礎的な成果を得た.クラウドコンピューティングの台頭により,インターネットを通じて計算資源提供者のサーバを低価格で利用することが可能となった.その結果,企業のIT投資に含まれていた,サーバの導入,管理,および,運用のコストの大幅な削減が実現されている.本研究は,このような他者の計算資源の利用が行われるシステムを企業レベルだけでなく,個人レベルにまで拡張し,一般個人による計算資源の自由売買が行えるシステムの構築を目標とするものである.このようなシステムにおいて,市場原理に基づいて計算資源価格の設定を行う計算資源マーケットを設計した.設計したマーケットでは,計算資源提供者と計算資源利用者の相互作用の結果,市場原理に基づいた価格が形成される.本研究では,マーケットを特徴付けるパラメタを抽出し,数理モデリングを行った.クラウドコンピューティングの台頭により,インターネットを通じて計算資源提供者のサーバを低価格で利用することが可能となった.その結果,企業のIT投資に含まれていた,サーバの導入,管理,および,運用のコストの大幅な削減が実現されている.本研究は,このような他者の計算資源の利用が行われるシステムを企業レベルだけでなく,個人レベルにまで拡張し,一般個人による計算資源の自由売買が行えるシステムの構築を目標とするものである.このようなシステムにおいて,市場原理に基づいて計算資源価格の設定を行う計算資源マーケットを設計した.設計したマーケットでは,計算資源提供者と計算資源利用者の相互作用の結果,市場原理に基づいた価格が形成される.本研究では,数理モデリングと数値計算を通してモデルパラメタが計算資源の利用価格に与える影響を分析した.さらにモデルを拡張することにより,グリーンITに向けた基礎的な成果を得た.構築した数理モデルの妥当性検証の段階で,経済学的な見地やメカニズムが活かされていないと感じ,追加調査を行う必要が生じた.それに伴い,数理モデルの修正が必要となったため,当初の予定より遅れが生じたため.24年度が最終年度であるため、記入しない。計算資源マーケットの簡単なシミュレーションプログラムを作成し,基礎的な結果を得ながら,マーケットに影響を与えるモデルパラメタの抽出を行い,数理モデルの構築を完了させる.そのモデル上で,シミュレーション実験を行い,研究成果の取りまとめを行ってゆく.24年度が最終年度であるため、記入しない。
皮膚を場とする外的刺激に対する生体応答機構の包括的解明

申請者は、外的侵襲に対する獲得免疫反応の惹起時に、皮膚内にリンパ様組織構築(Skin-Associated Lymphoid Tissue; SALT)が誘導される事を見出し、本構築をinducible SALT: iSALTと命名した。本研究課題では、外的侵襲に対する皮膚応答機構を理解し、各種皮膚疾患の発症機序を解明する事を目的とする。本年度は、皮膚の構成細胞・構造物・細胞機能を包括的に可視化する系の確立と、SALT形成の際に重要な役割を果たす後毛細血管静脈の果たす役割の解析を行った。当初の目的であったマウス皮膚の可視化に関しては、皮膚の構造物、各種皮膚構成細胞と細胞機能の可視化に成功した。また、外的侵襲に対するマウス皮膚の生体応答の解明を目指し、iSALT形成における上皮・免疫・間質細胞の役割を解明した。また、ハプテンのみならずタンパク抗原や自然免疫系シグナルなどの外的刺激に対するiSALTの生理・病態的役割の解明も明らかにした。皮膚は、バリア機能、免疫、かゆみを介して、極めて合目的的に外的侵襲の排除に関与する。一方で、アトピー性皮膚炎での「病的な」かゆみの発生は患者の生活の質を著しく低下させる。IL-31はアトピー性皮膚炎の皮膚に局在するT細胞が産生し、神経細胞週末のIL-31受容体に直接作用することでかゆみを生じさせることがマウスで知られていたがヒトでの役割は不明であった。本研究では、アトピー性皮膚炎の患者を対象に、ヒト化抗ヒトIL-31受容体抗体(nemolizumab)の効果を検証した。抗IL-31受容体抗体の投与群は対照群に比べて有意にかゆみを軽減し、皮疹の重症度も軽減した。以上より、免疫細胞がサイトカイン産生を介して末梢神経に作用してかゆみを誘導し、アトピー性皮膚炎の病態を形成していることを明らかとした。また、代表者が提案したiSALTの概念がヒトの皮膚感染症や炎症性疾患にも適用されるか否かを検証した。梅毒ではその感染局所において形質細胞の浸潤が早期からみられることから、梅毒の第2期疹でiSALT構造の探索を行った。梅毒の第2期疹では、菌体に近接して、TおよびBリンパ球、高内皮細静脈より構成されるiSALT様の構造を認め、CXCL13陽性線維芽細胞様細胞を豊富に含んでいた。以上より、マウスで観察されたiSALTに相当する構造が皮膚感染症においてヒトでも形成される可能性が示された。現在、エリテマトーデスやメラノーマなどの他の疾患におけるiSALTの存在の確認とその意義の解明を進めている。したがって、初年度に達成するべき研究成果は十分得られており、概ね順調に進呈していると考える。外的侵襲に対するヒト皮膚の生体応答の包括的解明1)ヒト皮膚構造物・構成細胞の可視化これまでマウスを中心に確立してきた手法を用い、健常ヒト皮膚の構成細胞や構造物の蛍光可視化を順次試みる。2)ヒト各種皮膚疾患におけるiSALTと常在菌の意義の検証三次元でヒト皮膚の病理組織を可視化する技術を確立する。ヒトiSALTの有無と皮膚常在菌のプロファイルを接触皮膚炎、アトピー性皮膚炎や尋常性乾癬などの炎症性皮膚疾患において検証し、病態解明の基盤を形成する。さらに、ex vivoでのリアルタイム生体イメージングシステムの確立を目指す。近年申請者は、外的侵襲に対して、皮膚内にリンパ様組織構築(Skin-Associated Lymphoid Tissue; SALT)が誘導される事を世界で初めて見出し、本構築をinducible SALT: iSALTと命名した。そこで、外的侵襲に対する皮膚応答機構を理解し、各種皮膚疾患の発症機序を解明する事が本研究課題の目的である。本年度は、生理的条件下での誘導型SALTを初めとする皮膚の生体応答反応を解析するために、皮膚の構成細胞・構造物・細胞機能を包括的に可視化するシステムを新たに確立し、そして外的侵襲に対するSALTを軸とした皮膚の生体応答機序の解明を目指した。また、ハプテンのみならずタンパク抗原や自然免疫系シグナルなどの外的刺激に対するiSALTの生理・病態的役割の解明も明らかにしつつある。外的侵襲の一次標的は、皮膚の上皮細胞である表皮角化細胞であり、ATPをはじめとするdamage-associated molecular pattern molecules (DAMPs)やサイトカインの発現、pH変化、Ca2+上昇などの多彩な一次応答を引き起こす。そこで、ATPプローブなどのサイトカインレポーターマウス、pHプローブ、Fura2などを用いたCa2+センサー、シグナル伝達関連のFRETマウス、細胞構造標識・細胞機能標識の人工蛍光プローブ分子を用いて、上皮の生理的な生体応答を生理的条件下にて検証するためのin vivoモニタリングシステムを確立した。次に、外的侵襲におけるiSALTの生理・病態的役割を検討した。マウス皮膚疾患モデルとして、申請者の所属する研究室で確立しているマウス一次刺激性皮膚炎、ハプテンによる接触皮膚炎、タンパク抗原によるアトピー性皮膚炎、TLR刺激による尋常性乾癬モデルを用いた。申請者は既に、接触皮膚炎モデルではメモリーT細胞と樹状細胞、アトピー性皮膚炎モデルでは、さらにナイーブT細胞やB細胞がiSALTヘ集積することを確認した。

また、その際に樹状細胞が産生するリンホトキシンが、血管内皮細胞に作用してPNAd陽性の高内皮静脈を誘導していることも見出した。以上より、iSALTの形成が、接触皮膚炎のみならず、獲得免疫系が関与する多くの免疫反応において誘導されること、そして、その形成が免疫応答の調整に何らかの役割を果たしている事を示唆する所見を得た。したがって、初年度に達成するべき研究成果は十分得られており、概ね順調に進呈していると考える。1.マウス皮膚の包括的な可視化プロジェクト生体の生理的機能を解析する際に、非侵襲的な三次元での皮膚の可視化は有用なツールとなる。研究代表者はこれまでに、一部の皮膚に存在する細胞や構成物の可視化に成功してきた(Kabashima et al. Nat Immunol 2014; J Exp Med 2014)が、免疫応答への関与が示唆される感覚神経、汗腺などの皮膚構造物の可視化の課題が残存している。本研究ではさらに、皮膚の構成細胞や構造物だけではなく、細胞機能を包括的に可視化し、その意義を解析できるシステムを、各種の遺伝子改変動物や蛍光プローブの作製・導入を通じて構築する。第1に各種皮膚構造物の可視化、第2に各種皮膚構成細胞と細胞機能の可視化を行い、第3に人工蛍光プローブ分子によるin vivoラベリングシステムを確立する。2.外的侵襲に対するマウス皮膚の生体応答の包括的解明研究代表者は、「各種外的侵襲に対して応答する上皮細胞由来の因子が、血管内皮細胞などの間質細胞や血管周囲マクロファージなどの免疫細胞に作用する事により、後毛細血管周囲に固有の細胞を集積させることによりiSALTを形成させ、特有の生体応答を誘導する」という仮説を考えた。この仮説に合致して、各種外的侵襲により、iSALTの形成維持期間や構成細胞などに違いがあることを既に確認している。今後さらに、各外的侵襲に対する上皮・免疫・間質細胞により形成されるiSALTの誘導機序とその役割の解明を図る。第1にiSALT形成における上皮・免疫・間質細胞の役割を解明する。第2に外的刺激に対するiSALTの生理・病態的役割を解明する。第3に皮膚常在菌による皮膚免疫応答の調整機構を解明する。第4に外的侵襲に対する皮膚と腸管における生体応答を比較検討する。【皮膚炎に伴う血管から皮膚への抗体移行促進機序の可視化】(Ono,etal, JACI 2017; 2018)天疱瘡などの自己抗体依存性臓器特異的自己免疫疾患では、循環血中の自己抗体が血管壁を越えて局所へ移行することで発症する。しかしながら自己抗体の血管外への移行がどのように制御されているかは十分に解明されていなかった。本研究では、PMAの塗布やテープストリッピング、紫外線照射などにより炎症を起こした皮膚ではiSALTが存在する後毛細血管において自己抗体の移行が著しく促進し、健常皮膚では自己抗体の移行を検出できない少量の注射でも移行がみられた。またこの移行は静脈内免疫グロブリン大量投与(IVIG)により検出レベル以下に抑制できた。以上より、iSALT領域の血管が皮膚の炎症状態により抗体の移行を制御することを見出した。
CST1による新規アレルギー性鼻炎抑制メカニズムの解明

前年度の研究からCystatin SNは鼻粘膜上皮細胞のバリア機能を保護または促進することでスギ花粉症の抑制に働くことが示された。今年度は、主にCystatin SNの1)上皮細胞のバリア機能に対する促進作用、および2)花粉由来プロテアーゼに対する阻害効果について検討した。1)上皮細胞のバリア機能に対する促進作用についてCystatin SNが鼻粘膜上皮細胞においてタイトジャンクション構成タンパク質(ZO-1およびClaudin-1)の発現を直接促進しているかを調べるために、野生型マウス(WT)およびhCST1-Tgマウスから鼻組織を回収し、リアルタイムPCRおよび免疫染色を用いてZO-1およびClaudin-1の発現を比較した。WTおよびhCST1-TgマウスにおいてZO-1およびClaudin-1の発現レベルに差は認められなかった。スギ花粉抽出液とプロテアーゼの基質であるZ-Leu-Arg-MCA (Z-LR-MCA)をRecombinant hCST1 (rhCST1)の存在下もしくは非存在下でインキュベートし、プロテアーゼ活性により基質から放出される7-amino-4-methylcoumarin (AMC)の蛍光強度を測定することでプロテアーゼ活性を評価した。スギ花粉の有するプロテアーゼ活性はrhCST1と共にインキュベートすることで顕著に抑制された。以上の結果から、Cystatin SNは直接タイトジャンクション構成タンパク質の発現を促進することで上皮バリア機能を高めるのではなく、スギ花粉中のプロテアーゼを阻害することで上皮バリアを保護していることが明らかになった。プロテアーゼ阻害タンパク質であるヒトCystatin SNを発現するhCST1-Tgマウスにスギ花粉を腹腔内免疫し、スギ花粉を点鼻投与することでスギ花粉症を誘導した。hCST1-Tgマウスでは野生型(WT)マウスと比較し、くしゃみ回数の顕著な減少が認められ、スギ花粉症の症状が抑制されることが明らかになった。また、スギ花粉を免疫したWTマウスに、スギ花粉と共にrecombinant hCystatin SN (rhCystatin SN)を点鼻投与した場合も、くしゃみ回数の減少が認められた。しかし、hCST1-TgマウスやrhCystatin SNの点鼻では、Th2免疫応答の抑制は認められず、花粉暴露後のスギ花粉特異的IgEや鼻粘膜に浸潤する好酸球数はコントロールマウスと差はなかった。これらのことから、Cystatin SNは鼻粘膜のバリア機能を保護し、抗原の鼻粘膜への侵入を阻害する結果、花粉症症状を抑制する可能性が示唆された。これを示す目的で、スギ花粉の暴露後、野生型マウスおよびhCST1-Tgマウスの鼻粘膜上皮バリアについて解析を行った。上皮細胞バリアに重要であるタイトジャンクション(TJ)構成タンパク質であるZO-1の発現を解析した結果、スギ花粉の点鼻によりWTマウスではZO-1の発現が低下していた。一方で、hCST1-TgマウスではZO-1の発現低下は認められず、鼻粘膜上皮バリアが維持されていることがわかった。これらの結果から、Cystatin SNはスギ花粉による鼻粘膜上皮バリアの破壊を抑制し、抗原の透過性を低下させることで花粉症症状を抑制する可能性が示唆された。計画していた実験を順調に進めることができ、目標としていたCystatin SNがアレルギー性鼻炎を抑制するメカニズムを明らかにすることができた。今回得られた結果から、Cystatin SNの花粉由来プロテアーゼに対する阻害効果を有する可能性や直接上皮細胞のバリア機能を促進する作用持つ可能性が示唆される。Cystatin SNがスギ花粉由来プロテアーゼを阻害するか検討するために、in vitroにおいてrhCystatin SNとスギ花粉の抽出液を反応させることにより、スギ花粉のプロテアーゼ活性が抑制されるかを明らかにする。また、Cystatin SNが鼻粘膜上皮バリア機能を促進するかを検討するために、WTマウスとhCST1-TgマウスでTJに関与する遺伝子の発現を比較する。

また、Cystatin SNがどのようなメカニズムで発現誘導されるのかを検討する。これまでに、スギ花粉の点鼻によりCST1mRNAの発現が上昇することが確認されている。花粉点鼻前後の鼻粘膜での遺伝子発現の変化をRNA-seqを用いて解析し、どのようなシグナル経路がCST1の発現制御に関わるのかを明らかにする。
経皮酸素飽和度持続モニタリングによる小児睡眠時呼吸障害の非侵襲的診断基準の確立

本年度は、目的[2](On line pulse oximetryの導入による小児睡眠時呼吸障害診断基準の感度・特異性の向上)を主目的として研究を行った。【対象と方法】睡眠時呼吸障害症状・扁桃肥大共にない児54例(29歳)をC群、扁桃肥大IIIII度で扁桃・アデノイド摘出術(T&A)を受ける児68例(29歳)をT&A群とした。Nellcor N-595からデータを2秒毎にon-lineでPCに取り込み、IDIx/IRIx(経皮酸素飽和度が10秒間でx%以上低下/上昇する回数[/hr])を求め、T&A後の各パラメターの改善をX^2検定で判定した。C群で閾値以下の児の割合をCc[%]、T&A群で術前パラメターが閾値以上で術後改善した児の割合をSe[%]、T&A群で術前パラメターが閾値以下で術後改善しなかった児の割合をSp[%]と定義、Cc, Se, Spの人数加重平均が最大となるように小児睡眠時呼吸障害の診断閾値を設定した。【結果】x=1-4%の各々の条件において、高感度・高特異性(Cc, Se, Spの加重平均が89%以上)の診断基準値を設定できた。術前異常値と判定されて術後パラメターが改善した患児数はIDI_1で最多であり、IDI_3,IDI_4で異常値と判定される児の約2倍の児を診断することができた。昨年度にoff-lineで設定した閾値による判定結果と今回設定した閾値による判定結果の一致率はIDI_2IDI_4では92%以上であったがIDI_1では73.4%であり、IDI_1についてはon-lineの閾値ではじめて異常値と判定される症例が16%存在した。【結論】Overnight pulse oximetryを用いた小児睡眠時呼吸障害の診断においては、データサンプリングレートを2秒毎とし、経皮酸素飽和度が10秒間で12%低下するイベントを指標としたパラメターが有用である。本年度は、目的[1]および[4](Overnight pulse oximetryによる小児睡眠時呼吸障害の診断基準および扁桃・アデノイド摘出術の適応となる基準値の確立)を主目的として研究を行った。コントロール(C)群(112名)、疾患(P)群(扁桃・アデノイド摘出術が予定された小児134名)を対象とし、Nellcor社製パルスオキシメータを用いて終夜経皮酸素飽和度(SpO_2)持続モニタリングを行った。データをコンピュータに取り込み、IDI[x,y]/IRI[x,y](incidence of desaturation/re-saturationindex : SpO_2値がx秒間でy%以上低下/上昇するイベントの回数[/hr])、TLD[x,y,z](total length of desaturation : SpO_2値がdesaturation時の値以下で継続する状態、またはz%以下の状態の時間の割合[%])を求めた(x=10,y=1,2,3,4,z=94)。P群については術後の各パラメータの改善の有無をχ^2検定にて判定した。C群で基準値以下となる症例の割合をCc[%]、P群で術前基準値以上の症例のうち術後改善する症例の割合をsensitivity(Se)[%]、P群で術前基準値以下の症例のうち術後改善を認めない症例の割合をspecificity(Sp)[%]と定義し、Cc, Se, Spの人数加重平均値が最大となるようにシミュレーションを行った。その結果、12%といった僅かなSpO_2低下をdesaturationと定義することにより、感度・特異性ともに高い小児扁桃・アデノイド摘出術の手術適応基準を作成することができた。これにより、従来の34%のSpO_2低下を有意なdesaturationとする基準で異常値と判定された児の約2倍の児を異常値と診断、扁桃・アデノイド摘出術による睡眠時呼吸障害の改善を予測することが可能となった。以上の結果は、来る第53回日本麻酔科学会学術集会(2006年6月、於神戸市)における一般演題「睡眠時呼吸障害を呈する扁桃・アデノイド肥大患児におけるdesaturationの基準」として発表予定である。【結果】

x=1-4%の各々の条件において、高感度・高特異性(Cc, Se, Spの加重平均が89%以上)の診断基準値を設定できた。術前異常値と判定されて術後パラメターが改善した患児数はIDI_1で最多であり、IDI_3,IDI_4で異常値と判定される児の約2倍の児を診断することができた。昨年度にoff-lineで設定した閾値による判定結果と今回設定した閾値による判定結果の一致率はIDI_2IDI_4では92%以上であったがIDI_1では73.4%であり、IDI_1についてはon-lineの閾値ではじめて異常値と判定される症例が16%存在した。【結論】Overnight pulse oximetryを用いた小児睡眠時呼吸障害の診断においては、データサンプリングレートを2秒毎とし、経皮酸素飽和度が10秒間で12%低下するイベントを指標としたパラメターが有用である。
ヒト致死性海藻毒ポリカバノシド類の起源生物、生理作用、類縁体の構造に関する研究

1ポリカバシドC2の相対立体構造および、絶対立体構造の決定:ポリカバノシドC(PC),C2(PC2)は、紅藻カタオゴノリGracilaria edulis由来のヒト致死性食中毒原因物質ポリカバノシドAの微量類縁体で約2kgの海藻から0.1-0.2mg単離した。前年度まで、平面構造の推定、およびアグリコンモデルの合成による平面構造の確認を行なった。その後、そのアグリコンモデルと天然物PC2のNMRデータがほぼ完全に一致することを確認の上で、合成モデルのNOE, J値から、不明であった、C10,C13位の相対立体配置を決定した。次に、そのモデルと、PC2,さらに既知の類縁体PA3のCDスペクトルを比較すると、300nm付近に共通した負のコットン効果が観測され、これはこれらの分子に共通して存在する、9位のケトンカルポニルのn-pai^*遷移によるものと考えられ、共通の絶対立体構造を持つと推定し、PC2のC10, C13の絶対配置をR, Rと決定した。これは北海道大学大学院理学研究院藤原憲秀准教授のご協力による。2.PC2とアグリコンモデルの生理活性:PC2をddY系オスマウス体重12gに腹腔内投与しても、なんら症状をしめさず、ポリカバノシドAのマウスに対する腹腔内投与毒性は、0.2-0.4mg/kgであることと比較すると、PC2に同等レベルの毒性がないといえる。また、PC2のアグリコンモデルは、Neuro2AおよびTHP-1細胞に20micro Mで細胞毒性を示さなかった。3.ポリカバノシドAの合成類縁体の薬理作用:オハイオ州立大学Paquette教授が合成した、側鎖にenyneneを持ちマウス毒性を有する類縁体の薬理作用研究をスペインのBotana教授との共同で行なった。その結果、この類縁体はヒト神経芽細胞腫由来の培養細胞に膜電位の脱分極を引き起こし、細胞内Ca2+濃度を上昇させることを明らかにした。1.ポリカバノシドC2,PC2の構造研究1991年にグアムでカタオゴノリGracilaria edulisによる食中毒が発生し、原因毒としてポリカバノシドA(PA)を単離した。その時、微量類縁体としてPC2を単離したが、0.1mg以下しか得ることができずに、当時はFABMSで[M+Na]^+m/z877から分子量を854と決定し、1Dの^1H NMRを測定した。また、UV吸収からPAと同様に共役トリエンを有することが示唆されたが、構造決定には至らなかった。CD_3CN中で-20度で保存したPC2は2003年にCOSY, HSQC, HMBCを測定し、不完全ながら相関を解析することができ、メチル化されたフコシルザイロースと、PAとは違うアグリコンを有する平面構造を推定した。しかし、10位、13位の立体化学が不明であり、また、メトキシメチンの10位の^<13>C NMRのケミカルシフトが94.0ppmで、異常に低磁場であるため、平面構造の確認が必要であった。北海道大学理学研究科藤原憲秀助教授からPA合成中間体の10位の両エピマーを供与して頂き、PC2モデルを合成でき、塀面構造を確認した。2.アポトーシス経路の追求オハイオ州立大学Paquette教授から供与された類縁体を用いて構造活性相関を行なった。

側鎖構造がアポトーシス活性に大きく影響することがわかった。3.細胞内各種陽イオン濃度の変化ポリカバノシド類を各種細胞に供してCa^<2+>濃度指示薬で変化を追求したが大きな変化は観測されなかった。1ポリカバノシドC2の相対立体構造および、絶対立体構造の決定:ポリカバノシドC(PC), C2(PC2)は、紅藻カタオゴノリGracilaria edulis由来のヒト致死性食中毒原因物質ポリカバノシドAの微量類縁体で約2kgの海藻から0.1-0.2mg単離した。前年度まで、平面構造の推定、およびアグリコンモデルの合成による平面構造の確認を行なった。その後、そのアグリコンモデルと天然物PC2のNMRデータがほぼ完全に一致することを確認の上で、合成モデルのNOE, J値から、不明であった、C10, C13位の相対立体配置を決定した。次に、そのモデルと、PC2,さらに既知の類縁体PA3のCDスペクトルを比較すると、300nm付近に共通した負のコットン効果が観測され、これはこれらの分子に共通して存在する、9位のケトンカルボニルのn-pai*遷移によるものと考えられ、共通の絶対立体構造を持つと推定し、PC2のC10, C13の絶対配置をR, Rと決定した。これは北海道大学大学院理学研究院藤原憲秀准教授のご協力による。2.PC2とアグリコンモデルの生理活性:PC2をddY系オスマウス体重12gに腹腔内投与しても、なんら症状をしめさず、ポリカバノシドAのマウスに対する腹腔内投与毒性は、0.2-0.4mg/kgであることと比較すると、PC2に同等レベルの毒性がないといえる。また、PC2のアグリコンモデルは、Neuro2AおよびTHP-1細胞に20micro Mで細胞毒性を示さなかった。3.ポリカバノシドAの合成類縁体の薬理作用:オハイオ州立大学Paquette教授が合成した、側鎖にenyneneを持ちマウス毒性を有する類縁体の薬理作用研究をスペインのBotana教授との共同で行なった。その結果、この類縁体はヒト神経芽細胞腫由来の培養細胞に膜電位の脱分極を引き起こし、細胞内Ca2+濃度を上昇させることを明らかにした。
流域管理のための人口動勢と地理情報を考慮した水系感染症の伝播予測モデルの開発

本研究の目的は、地理情報システム(GIS)の技術を利用して流域の人口動勢や土地利用等の情報を取り入れることにより、流域都市群内での水系感染症の流行伝播を予測するためのモデルを開発することにある。本年度は以下の研究を行った。1.各種環境水からの病原微生物の定量検出:阿武隈川中流域の郡山市、二本松市、福島市において河川水および下水処理放流水からの指標微生物、病原微生物の定量検出を数回行った。福島市において水道原水として取水している阿武隈川は、上流部で郡山市、二本松市からの下水処理放流水を受容しており、これらの都市群間での感染症伝播が懸念され、実際に福島市の水道水源付近の河川水からは高い大腸菌群数が確認されたケースもあった。2.下水汚泥コンポストからの病原微生物の定量検出:下水汚泥を原料とするコンポストは、汚泥由来の病原微生物に汚染されている可能性が高く、その緑農地還元が流域の感染リスクの増大につながる危険性がある。数種類のコンポストからサルモネラ、大腸菌O157、腸管系ウイルスの検出を行ったが、重量1gのコンポストからはいずれの病原微生物も検出されなかった。3.二次感染を考慮した感染症流行のモデル化:流域の感染流行を議論する場合、水利用による直接的な感染とともに、感染者と接触することによる二次感染も重要である。福島市周辺の人口分布(1km四方のメッシュ単位)をもとにして、感染者との接触機会をメッシュ間の距離で表現することで、この二次感染を考慮した感染症流行をモデル化し、感染者から排出された病原微生物が下水に混入するまでの過程を表現できるようになった。4.下水処理水再利用に伴う感染リスク評価:福島市を対象とした下水処理水再利用システムを仮想的に構築し、感染リスク評価を行った。その結果、塩素処理を施した処理水を水道水源の一部として利用する場合、現状の感染リスク(10^<-3>種皮)と比較して明確なリスク増加は見られなかった。病原微生物に感染した人間や家畜は,新たな微生物排出源となる。したがって,流域の水系感染症のリスクを最小化するためには,感染症流行地域からの下水や畜産排水に起因する流域の水利用を介した感染症の伝播も考慮に入れる必要がある。本研究では,地理情報システム(GIS)を利用して,流域の人口動勢や土地利用等の情報を取り入れた水系感染症の伝播予測モデルを開発すること目的としている。最終的には,ここで開発されたモデルを利用して,現状および将来の当該流域における感染症流行伝播に対する危険度(リスク)を比較評価することを目指す。本研究では,河川上流から河口まで流域に多数の都市が立地し,感染症流行の可能性が考えられる阿武隈川流域を対象フィールドに選定した。本年度は,この阿武隈川流域について,人口密度や年齢構成等の人口動勢の統計データ,流域の土地利用や各種処理場の配置といった地理情報に関する基礎資料の収集を行い,感染症伝播モデルの開発に必要なGISデータを整備した。これらのデータを利用して現在,感染症伝播モデルを「流域の水収支モデル」「病原微生物感染者による下水汚染モデル」「感染家畜および汚染コンポストによる水系汚染モデル」「汚染された水道水摂取による感染モデル」という4つのサブモデルに分けて,それぞれモデル開発を行っている。来年度は,これらのサブモデルの開発を進め,最終的には,感染症伝播モデルを利用した当該流域における感染症伝播の危険性評価を行う予定である。
食品機能と適応的生体機能:中枢神経系の役割

研究目的本研究の目的は、食品と副腎皮質系機能の相関を時間生物学の立場からとらえ、食品機能の変化が糖質コルチコイド分泌に与える影響とそのメカニズムを明らかにすることにある。本年度は制限給餌をおこなったラットにみられる予知性コルチコステロン分泌の1)エネルギ一代謝における意義,2)食品成分との関係,3)中枢神経メカニズム,について検討をおこなった。研究成果1)エネルギー代謝との関係ラットを用い、血中コルチコステロン,インスリン,血糖レベルをRIA等で測定した。その結果、制限給餌下での体重維持には摂食後のインスリンレベルの増加と関係があることがわかった。また、副腎摘出ラットを用いた実験から、摂食前にみられる予知性コルチコステロン分泌は摂食後のインスリンレベルを上昇させていることが明らかにされた。これらホルモン分泌の変化は、摂食環境の変化にともなう生体適応機能の一表現と考えられる。2)食品成分の影響制限給餌下にあるラットに、栄養価のない偽餌,高蛋白質(60%),低蛋白食(1%)を与え、コルチコステロンレベルに及ぼす影響を検討した。その結果、摂食後のホルモンレベルの低下には栄養因子の関与が明らかとなり、その一部は蛋白質であることがわかった。3)中枢神経メカニズム薬物を用いて特定の中枢神経系を破壊したラットを作成し、制限給餌下におけるホルモン動態の変化と中枢アミンとの関係を検討した。その結果、予知性コルチコステロン分泌にはカテコールアミンが関与しており、一方インドールアミンの関与は少ないことがわかった。
ラクナ梗塞におけるRho-kinase系の関与解明のための研究

Rho/Rho kinase系が脳血管においても重要な血流制御因子であることが注目されており、ラクナ梗塞の病態にも大きく関与していることが示唆されている。よって穿通動脈におけるRho kinase系の血管制御を解明することは,ラクナ梗塞への新しい治療法・予防法の開発に直結すると思われる。本年度は、生理的な状態におけるRho-kinase系の関与に関する研究を行った。1.血管生理学的研究SDラット(雄、12週齢)の中大脳動脈より分枝する穿通動脈(血管内径50100マイクロメートル)を顕微鏡下に摘出し実験に用いた。摘出した細動脈の両端を、臓器槽の微小ガラスピペットを用いてカニュレーションし血管内に圧力を負荷し顕微鏡下に血管内径を観察した。臓器槽は髄液のpHである7.3、温度37°Cに保たれた生理学的溶液を持続的に灌流すると自発性の血管収縮反応を認めた。この状態(生理的な条件下)をコントロールとして2種類のRho-kinase inhibitorを投与した。Rho-kinase inhibitorは低濃度より用量依存的に血管弛緩反応を惹起した。つまり、生理的な条件下でRho-kinaseは活性化されており血管の定常状態を制御している一因であることが判明した。2.分子生物学的研究摘出した血管のRho-kinaseの発現を抗体を用いて組織学的に検討すべく予備実験を行った。