hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
多局所網膜電図による緑内障眼検出法の新たな提案

法)はない。高齢者や認知症、精神発達遅滞、子どもなどは自覚的検査の結果の信頼性が低い場合がよくみられるが、他覚的検査法が確立されれば、被検者がボタンを押すなどの反応に検査結果が依存しないので、どんな被検者であっても信頼性のある検査結果を得ることが可能となり、治療方針決定のための重要な情報源となると考えられる。上述の論文と学会発表内容は緑内障機能を評価する他覚的検査法の提案となる内容である。眼科・緑内障以下の点眼上記自己点検による評価の理由である。1視神経炎症例に関する2012年5月の国際学会発表に引き続き、2013年5月の国際学会発表では緑内障症例においてmfERGのN2応答密度が減弱することを報告し、緑内障の早期発見に有用であることを報告することが出来た。22013年5月の国際学会発表の内容について英文論文を作成し、2014年4月に受理された。32014年5月の国際学会では2013年5月の国際学会発表および2014年4月に受理された英文論文におけるmfERG記録方法を発展させて、記録する網膜をより多くの部位に分けて記録することで、網膜機能障害の状態についてより詳細な情報を得る可能性があることを示し、緑内障の早期発見に有用である可能性が高いことを示した。以下の点が上記自己点検による評価の理由である。1多局所網膜電図(以下mfERG)の記録条件を変えて、局所網膜電図(fERG)、全視野刺激網膜電図(ERG)の波形とほぼ同様の波形をうることが可能となっている。各種網膜電図記録装置を用いた電気生理の研究では波形の記録が安定していることが非常に重要であり、現時点で目的とするmfERG記録が安定して問題なく出来ていることは研究が順調に進展していることを示唆するものである。2mfERGのN2応答密度が、fERGとERGのphotopic negative response(PhNR)と同様の変化を示すことを、視神経炎と緑内障という異なる疾患で確認し、それらを国際学会で報告することが出来た。3緑内障症例からmfERGを記録した症例数が順調に増えており、現時点では2013年5月の国際学会で報告した症例数のおよそ2倍に達している。2012年と2014年の国際学会で発表報告した内容(視神経症例に関する報告および緑内障症例から網膜の7つの部位から記録した結果)についてそれぞれ英文論文にして投稿する。2012年と2013年の国際学会で発表報告した内容(視神経炎症例に関する報告と緑内障症例に関する報告)についてそれぞれ英文論文にして投稿する。さらに緑内障症例数を増やし、視野検査などの他の検査との相関を検討し、学会報告、論文作成する。これまでに得られた研究成果を学会発表および英文論文として報告するための費用として必要となる。学会発表、および英文論文作成のための費用として使用する。学会参加に関わる費用、論文投稿に関わる費用、mfERG記録などに必要な消耗品費などに研究費を使用する予定である。
暗所に生きる細菌に体内時計は必要か？

本研究ではシアノバクテリア以外の原核生物における未知の概日リズムの実証を目的とした。(1)根粒菌Bradyrhizobiumsp. BTAi1のシアノバクテリア時計遺伝子(KaiC)ホモログの破壊株を作製した。破壊株と野生株では生育には違いがなかったが、異なる明暗サイクル条件でのバクテリオクロロフィル産生量に違いがみられ、概日リズムの存在が示唆された。(2)温度を周期的に変動させ土壌微生物群を集積する実験、明暗条件を周期的に変動させウキクサ根圏微生物を集積する実験により、日周変動環境で良好に生育する微生物を集積した結果、12時間周期で特異的に優占する微生物を数種類特定できた。本研究では(1)シアノバクテリアの時計遺伝子(KaiC)ホモログを持つモデル微生物における概日リズムの実証実験、(2)日周変動環境で良好に生育する微生物の集積と分離、の2種類の実験を通して、非光合成微生物の持つ未知の概日リズムを実証することを目的としている。(1)に関してはKaiC遺伝子ホモログを持つ根粒菌Mesorhizobium opportunistum WSM2075を対象にダブルクロスオーバー法によりKaiC遺伝子破壊株の作製を試みた。その結果、目的とする二度の相同組み換えが起こった株は取得できていないものの、一度の相同組み換えが起こった変異株は得られた。(2)に関しては、異なる明暗サイクル条件で生育させたウキクサ根圏に生育する微生物群集の集積、および異なる温度(10°C、20°C)条件サイクルでの土壌微生物群集の集積、の2種類の実験をおこなった。両実験ともに、日周サイクル条件(12h/12h)、非日周サイクル条件(7h/7h、17h/17h)、恒常条件で集積培養を行い、培養後の微生物群集を解析した。ウキクサ根圏微生物群集に関しては、明暗サイクル条件が根圏で優占化する微生物の種類に大きな影響を与えることをDGGE解析により明らかにした。現在さらにパイロシークエンス法による詳細な解析を行っている。土壌微生物群に関しても、温度サイクル条件が微生物群集構造に大きく影響を及ぼすことをクローンライブラリー法により明らかにした。また日周サイクル条件で特に優占化が見られた微生物として、Flavobacterium属、Pseudomonas属、Bordetella属の微生物を同定した。多くの生物は概日リズムを有し、外界の周期的変動を予測し適応している。しかし原核生物においては、シアノバクテリアなどの光合成微生物のみでしか概日リズムの存在が実証されていない。光以外にも温度や栄養源供給などが周期変動する環境は普遍的に存在することを考えると、暗所に生きる非光合成微生物にも概日リズムを持つことの進化的メリットが多分にあるはずである。本研究では以下の2種類の実験を通して、非光合成微生物の持つ未知の概日リズムを実証することを目的とした。(1)シアノバクテリアの時計遺伝子(KaiC)ホモログを持つ微生物における概日リズムの実証実験kaiCホモログを持つ根圏微生物として根粒菌Bradyrhizobium sp. BTAi1株を用いた。この菌はkaiCホモログを2コピー持つため、pK18mobsacBを用いた相同組み換えにもとづく遺伝子破壊法をそれぞれのコピーに対し行いkaiC二重破壊株を作成することに成功した。KaiC破壊株と野生株は各種条件での生育には差がみられなかったが、明暗サイクルを変化させた場合のバクテリオクロロフィル産生量に有意な差がみられ、KaiC遺伝子がこの微生物の概日時計に関与している可能性が示唆された。(2)日周変動環境で良好に生育する微生物の集積培養、純粋分離人為的に日周変動を与えるため、(A)周期的に温度を変化させる条件での土壌微生物群を集積培養、(B)周期的に明暗環境を変化させた条件でウキクサを培養しその根圏微生物を集積培養、の2種類の実験をおこなった。Aの実験では、温度サイクルの違いにより微生物群集構造は明確に変化し、Pseudomonas属、Flavobacterium属細菌の一部が12時間周期での温度条件下でのみ有意に優占化していた。Bの実験では、明暗サイクルの違いによりウキクサ根圏微生物群集構造は明確な差がみられ、12時間周期の明暗培養時にのみ優占する微生物種としてSediminicoccus属、Rhodococcus属細菌などが同定された。実験1に関しては初年度中にKaiC変異株を取得する予定であったが、現在その途中の段階である。実験2に関しては当初の予定通り、日周・非日周条件での微生物群集の集積とその群集構造解析まで行うことができた。応用微生物学、微生物生態学、環境微生物学実験1に関しては、Mesorhizobium opportunistumのKaiC破壊株の作製を引き続き行う。

また実験の遅延の一因はこの株の生育の遅さ、コロニー形成の不安定さにあるため、新たに別の根粒菌についても並行でKaiC遺伝子破壊株の作製を試みる。実験2に関しては、これまでに同定された候補株について純粋分離を行い、分離株を使用して概日リズム有無を調べる実験を行う。実験1において破壊株の取得にまで至らず、予定していた分子生物学実験用消耗品、遺伝子配列解析外注費等を次年度に回さざるを得なかったため。分子生物学実験用消耗品、遺伝子配列解析外注費等に使用。
生涯学習社会における「地球市民」の育成と「共生のまち」づくりに関する実証的研究

1995年よりはじまった「人権教育のための国連10年」のめざす「人権教育」を基盤に据え、2000年の国連「平和の文化国際年」を基点にして、「平和の文化」を生涯学習を通じて地域から世界に築くという国連がユネスコと連携した21世紀の世界のグランド・デザインを、日本の自治体、市民団体はどのように受けとめ、地域にどのように具体化しようとしているのか、その実態を明かにするとともに、今後に向けての課題を提示しようとするところに本研究のねらいがあり、このねらいに向けて4名の研究者と3名の研究協力者が取り組んだ。報告書の概要は、次ぎのとおりである。1.「人権教育のための国連10年」から「人権文化」のまちづくりへ、自治体の取り組みの調査分析と今後の展望2.国際交流機関におけるリテラシー学習(外国人支援の一環として日本語教育)の現状と課題3.生涯学習における「内なる国際化」ついての研究報告-外国人と日本人との共生をさぐる-夜間中学校での取り組みを中心にして4.生涯学習における市民活動セクター(NGO, NPO)の新たな活動展開5.生涯学習機関としての人権文化施設の研究-「隣保館」を中心に6.「人権尊重のためのまちづくり」リーダー養成の処方箋7.地方自治体(大阪府内市町村)の国連人権教育の取り組み、国際化指針の調査報告1995年よりはじまった「人権教育のための国連10年」のめざす「人権教育」を基盤に据え、2000年の国連「平和の文化国際年」を基点にして、「平和の文化」を生涯学習を通じて地域から世界に築くという国連がユネスコと連携した21世紀の世界のグランド・デザインを、日本の自治体、市民団体はどのように受けとめ、地域にどのように具体化しようとしているのか、その実態を明かにするとともに、今後に向けての課題を提示しようとするところに本研究のねらいがあり、このねらいに向けて4名の研究者と3名の研究協力者が取り組んだ。1.「人権教育のための国連10年」から「人権文化」のまちづくりへ、自治体の取り組みの調査分析と今後の展望2.国際交流機関におけるリテラシー学習(外国人支援の一環として日本語教育)の現状と課題3.生涯学習における「内なる国際化」ついての研究報告-外国人と日本人との共生をさぐる-夜間中学校での取り組みを中心にして4.生涯学習における市民活動セクター(NGO, NPO)の新たな活動展開5.生涯学習機関としての人権文化施設の研究-「隣保館」を中心に6.「人権尊重のためのまちづくり」リーダー養成の処方箋7.地方自治体(大阪府内市町村)の国連人権教育の取り組み、国際化指針の調査報告95年より始まった「国連人権教育10年」のめざす「人権文化」を基盤に据え、2000年の国連「平和の文化国際年」を基点にして、「平和の文化」を生涯学習を通して地域に築くという国連、ユネスコのグランド・デザインを日本の自治体、市民団体はどのように受け止め、具体化しようとしているのか、その実態を明らかにするとともに、今後に向けての課題を提示しようとするところに本研究のねらいがあり、このねらいに向けて4名の研究者は99年度は次のような研究を行った。米田は、府県レベル(21)、市レベル(18)の自治体の「国連自治10年行動計画」を収集、分析し、注目すべきいくつかの自治体を抽出、さらにそれら自治体の「生涯学習」・「国際化」指針を収集、分析中である。さらに人権教育の生涯学習機関としての隣保館、解放会館、人権文化センターの役割に注目、全国の注目されるこれからの機関の資料収集と先行研究データの分析を行った。次年度は、これらのなかから抽出したいくつかの機関の調査を行う予定である。田淵は、「内なる国際化」、日本人と外国人の共生を探るをテーマに、奈良にある夜間中学を調査、過去10年間における在籍者の変化を調査、夜間中学が社会教育の役割を代行してきた実態を明らかにした。今西は、自治体の第三セクターが「人間文化」「平和の文化」構築に果たす国際交流センターの役割に注目、全国のセンターの資料収集、その実践分析を完了、いくつかの注目すべきセンターを抽出、これらを実地調査中である。岩崎は、市民社会におけるフェア・トレードの位置づけとその機能の比較検討から主題のねらいにせまるべく、ニュージーランド、イギリスのフェア・トレードの調査を踏まえ、日本の代表的な二つのフェア・トレードの調査に取り組み中である。95年より始まった「国連人権教育10年」のめざす「人権文化」を基盤に据え、2000年の国連「平和の文化国際年」を基点にして、「平和の文化」を生涯学習を通して地域に築くという国連、ユネスコのグランド・デザインを日本の自治体、市民団体はどのように受け止め、具体化しようとしているのか、その実態を明らかにするとともに、今後に向けての課題を提示しようとするところに本研究のねらいがあり、このねらいに向けて4名の研究者は2000年度は次のような研究を行った。さらにこれらのなかから抽出したいくつかの機関の調査を行った。

田淵は、「内なる国際化」、日本人と外国人の共生を探るをテーマに、奈良にある夜間中学を調査、過去10年間における在籍者の変化を調査、夜間中学が社会教育の役割を代行してきた実態を明らかにした。今西は、外国人への支援活動としての地域日本語脅威置くの現状把握に取り組んだ。具体的には、国際交流協会などの団体を中心にして、地域日本語教育がどのように行われているか、その実施状況についての実証的研究を行った。対象団体50にアンケート調査を実施し、その結果を分析、総括した。岩崎は、次の二つに絞ってアンケート調査を行った。「関西NGO大学」は教育NGOとしての社会における機能と効果を、また「オールタナティブ・ツアー」は個人の気付き或いはインシデンタルな学びを社会化に結び付けられるかを、分析した。
SLEモデルマウス(MRL1l系マウス)の皮疹発生機序に関する研究

ヒトSLEの発症病理の根底にはリンパ球,特にT細胞の機能異常が存在することが推定されている。我々はMRL1lマウスに自然発症的にみられる皮膚病変がヒトSLE患者にみられる紅斑性皮膚病変に病理組織学的に類似し,さらに本マウスに中波長紫外線を照射することによってこの皮膚病変が誘発されることを明らかにした。これらの実績に引き続き,我々は本マウスの背部にみられた皮膚病変部におけるT細胞,及び皮膚におけるT細胞の動態に密接に関係しているランゲルハンス細胞の動態を検討した。MRL1l系マウスの背部皮膚におけるATP陽性ランゲルハンス細胞及びIa陽性ランゲルハンス細胞はともに加令に伴って有意な減少を示した。背部皮膚病変部では病変の形成される初期にその局所でランゲルハンス細胞は増加し,病変が拡大すると病変の辺縁部では増加し中央部では減少していた。ランゲルハンス細胞のこの傾向はヒトSLEにみられる皮疹においても認められた。本マスウの皮膚病変部の真皮に浸潤するリンパ球のうちではヘルパ-T細胞が優位であり,初期病変部ではL3T4^+/Lyt2^+値が高値であったが、病変が進行するにつれてこの値の低下するのが認められた。表皮内でIa陽性ランゲルハンス細胞が増加している部分の真皮では特にL3T4陽性細胞が増加していた。本マウスの皮膚病変の発生にはTリンパ球とランゲルハンス細胞が関与していることが推測された。我々はまた,ヒトSLE皮疹部で組織学的に認められる表皮基底細胞の液状変性は免疫担当細胞による細胞破壊であろうと推定している。本マウスでも時にみられる基底細胞下部の空胞変性は電顕形態学的に液状変性と共通する所見が認められた。
BMP-3bの新しいアディポサイトカインとしての機能解析

BMP-3bは、私達が骨組織から骨代謝調節因子として同定したタンパク質である。BMP-3bは、骨組織だけでなく、脂肪組織にも多く存在しているものの、そこでの機能は不明であった。一方、脂肪組織には、アディポサイトカインと呼ばれる因子が存在し、それがメタボリック症候群等の病態と密接に関与していることが判ってきた。私達は、BMP-3bの脂肪組織における機能解析研究を行い、BMP-3bの新規分子型を同定し、その脂肪細胞分化抑制作用を示し、新たなアディポサイトカインとして機能していることを証明した。本年度は、BMP-3bの脂肪組織における機能を、遺伝子発現レベル及びタンパク質レベルでの検討により解析した。BMP-3bは、私達が骨組織より単離した遺伝子で、骨芽細胞分化抑制活性を有する。また、初期胚発生過程においては、BMP-2などのアンタゴニストとして作用し、脳・神経系形成(頭部形成)に必須の内在性因子であることも明らかにしてきた。一方、脂肪組織においてBMP-3bは、骨組織と同等の高いレベルで発現しているが、その機能は不明であった。脂肪組織を成熟脂肪細胞分画と前駆脂肪細胞を含む非成熟脂肪細胞分画(SVF)に分離し、本因子の発現分布を調べた結果、SVFに多く発現していた。また、株化細胞では、3T3-L1細胞(前駆脂肪細胞)において発現を認めた。3T3-L1細胞及びSVFを成熟脂肪細胞へ分化誘導し、その過程における発現を調べた結果、分化中期で一過性にBMP-3b発現が増加していることが判った。以上の結果は、BMP-3bが前駆脂肪細胞に存在し、その成熟脂肪細胞への分化調節作用を有することを示唆している。これまでの我々の研究で、BMP-3bは前駆体でも活性を有し、従来知られていないユニークな活性型分子型での作用機序を明らかにしている。生理活性の検討に際しては、分子型の解明が重要であるため、3T3-L1細胞における分子型の解析を行った。その結果、本細胞から分泌されるBMP-3bは、従来我々が報告したものと異なっているだけでなく、BMPファミリーでは知られていない、前駆体の一部分と成熟体との複合体を形成するという新たな分子型であることを明らかにした。これは、TGF-βの不活性な潜在型複合体と類似しているが、BMP-3bにおいては、前駆体でも活性を有することから、この複合体の新たな機能や活性化メカニズムが示唆される。これらの結果を踏まえ、現在、生理活性を検討中である。本年度は、BMP-3bの脂肪組織における機能解析研究を、昨年度より継続して行った。BMP-3bの脂肪細胞におけるマウスBMP-3bは、ほとんどの脂肪組織で高発現しており、その発現量は、他のBMPファミリーと比較しても際立って高いレベルであった。脂肪組織を分画した成熟脂肪細胞分画と前駆脂肪細胞を含む非成熟脂肪細胞分画(SVF)では、両者に発現しており、SVFでの発現量が成熟脂肪細胞でのそれより多かった。同様の発現パターンは、前駆脂肪細胞株(3T3-L1細胞)においても見られた。3T3-L1細胞では、BMP受容体が発現しているが、他の主なBMPファミリーはほとんど発現していないことから、BMP-3bがBMPシグナリングに関わる重要なオートクライン因子であることが示唆された。脂肪細胞においてBMP-3b前駆体タンパク質は完全に切断され、成熟体とプロ体となり分泌されており、これまでの細胞とは異なっていた。プロ体については、新たにプロ体特異的抗体を作製し、分子型の解析を行った結果、BMP-3bは、プロ体と成熟体から構成されるユニークな複合体として分泌していることが明らかになった。BMP-3bの脂肪細胞分化過程における機能解析の結果、一過性過剰発現系による解析では、BMP-3bを過剰発現させた3T3-L1細胞において、脂肪細胞分化マーカーの発現量が抑制されていた。また、BMP-3bの持続性作用を検討するため、BMP-3bタンパク質複合体を安定的に分泌するCHO細胞の培養上清を3T3-L1細胞の分化過程において継続的に添加しても、脂肪細胞分化マーカー遺伝子の発現が著しく抑制され、細胞内脂肪滴蓄積量の減少も確認できた。以上の結果より、BMP-3bは、脂肪細胞より分泌され、脂肪細胞分化抑制作用を有する新しいアディポサイトカインであることが判明した。BMP-3bの脂肪組織における機能解析研究を、昨年度より継続して行った。昨年までに、BMP-3bは前駆脂肪細胞において発現し、脂肪細胞分化過程で一過性に発現が増加していること、および分泌型分子がユニークな複合体を形成していることを報告した。

本年度はBMP-3bの生理機能解明のため、前駆脂肪細胞株(3T3-L1細胞)を用いて、BMP-3bの脂肪細胞分化過程における作用を検討した。BMP-3bの一過性過剰発現系による解析では、BMP-3bを過剰発現させた3T3-L1細胞において、脂肪細胞分化マーカー(アディポネクチン、PPARγ、aP2、CEBP/α)の発現量が、コントロールと比較して抑制されていた。その作用は、誘導開始後2日後から観察された。次に、BMP-3bの持続性作用および分泌性因子としての作用を検討するため、BMP-3bタンパク質複合体を安定的に分泌するCHO細胞の培養上清を3T3-L1細胞の分化過程において継続的に添加し、その効果を解析した。その結果、脂肪細胞分化マーカー遺伝子の発現が著しく抑制され、細胞内の脂肪滴蓄積量の顕著な減少がOil Red O染色により観察された。この培養上清の効果は、抗BMP-3b抗体IgGイムノアフィニティーによる処理で消失することより、BMP-3bタンパク質による効果であることも確認した。更に、siRNAにより、本因子の3T3-L1細胞における遺伝子発現を抑制すると、脂肪細胞分化マーカー遺伝子の発現量が増加し、脂肪細胞分化が亢進していることを示していた。以上の結果より、BMP-3bは、前駆脂肪細胞より分泌され、脂肪細胞分化抑制作用を有する新しいアディポサイトカインであることが判明した。
アポロ月面重力計データを用いた月震波解析と月内部構造の推定

当年度は研究期間の最終年度であり、これまでの研究成果の発表や得られた成果を統合した議論を行った。研究課題であった重力計データを用いた月震波解析では新たな観測点を加えた拡大された観測ネットワークを用いて過去の観測の観測バイアスを詳細に調べ、観測バイアスを考慮した深発月震の震源分布に議論した。その結果現在観測されている深発月震の震源の帯状の分布が観測バイアスによるものではなく、実際の震源分布を反映したものである事をあきらかにした。この結果は過去の深発月震の研究で想定されていた均質な月のモデルや1次元の層構造を持った月モデルでは説明できない現象であり、月の内部が水平方向にも不均質な構造を持つ事を示唆する重要な結果である。また、月内部構造に迫る手段として周波数解析とそれを用いた月震の震源仮定の推定も行った。周波数解析ではこれまで独立に用いられてきたアポロの短周期月震計と長周期月震計のデータを数値的に合成し、より広帯域のデータを用いた解析を行った。これにより深発月震の際に月内部で0.1MPa程度の応力降下が起きている事を示した。このような研究は過去にも行われてきたが本研究では複数の震源の多数のイベントについて行っており、より一般的な深発月震の発震機構の議論が可能になった。この応力降下量の値は深発月震の震源域の圧力と比較してきわめて小さい。この事は深発月震の震源域では効率よく応力を解放する構造や摩擦係数を小さくするメルトが存在するなどの可能性を示唆するものである。最後に月震観測で観測された隕石衝突についても解析を行った。本研究では隕石衝突の衝突サイトの空間分布を調べ、理論的に予測されているクレーター生成率不均質が月震データでも観測されている事を示した。月震観測で観測された隕石衝突は他の研究で観測されているものよりも小さなものが多く、そのような小さな隕石衝突でも不均質な分布が検出できたことは重要な示唆を持つ。このように今年度の研究では月震データを軸に多角的な研究を行った。その中でも震源分布や月震の発震機構の研究から月の内部構造、内部の状態について示唆する結果が得られた事は非常に大きな意義を持つ。重力計を用いた研究ではデータの質などの問題もあったが震源の空間分布を制約する事で意義深い研究を行う事ができた。同時に震源の発震機構などにも取り組む事ができ、有意義な研究を行う事ができた。今回の研究では震源分布。深発月震の発震機構から月の内部が水平方向にも不均質な構造を持ち、メルトなどが介在している可能性を示唆する結果が得られた。これらをさらに深めるには理論的、実験的な手法が必要だと思われる。特に深発月震の発震機構については理論的な考察が必要不可欠である。今後は地球の地震学者とも協力し、理論的な側面から月震の発震機構や内部の状況について制約する必要がある。本研究ではアポロ計画中に設置された月面重力計を月震計として利用する事で、あらたな観測点として従来の月震データを用いた解析に加え、より詳細な月の内部構造の試みる事を主眼としている。今年度の研究では新たに加えた重力計のデータを用いる事で過去の研究では震源を特定する事ができなかった月震の震源の特定を試みた。本研究では専攻研究で指摘されていた60の震源未決定深発月震について検証を行い、そのうちの5つの震源決定に成功した。この5つの深発月震のうち、4つは震源が月の表側の観測点に比較的近い位置にある事がわかったが1つは月の裏側にあり、これまで特定された深発月震の中でも観測点から最も遠い位置にある可能性が高い事がわかった。しかし、現段階では震源の決定精度が十分ではなく、この深発月震を用いた月の深部構造の詳細な議論は難しい。これらの検証を経て、重力計のデータの利用が過去の震源が未決定の震源決定に対して有効な手段であること、より詳細な議論のためには震源の決定精度の改善が必要である事が示唆された。そこで月内部構造の詳細な推定を目指してここで解析方法の改善を健闘した。本研究では従来のような単成分のデータのみを用いた解析ではなく、複数成分のシグナルを利用した解析を行う事でノイズの軽減を試みる。特にアポロの月震観測で鉛直成分が長周期と短周期の二つの帯域で観測をしていた事に注目し、この二つのデータを組み合わせる事で擬似的により広い帯域で月震波シグナルを解析することを試みる。現在は解析手法の確立、実際のデータを用いた検証を行っており、今後は校正データの情報も加えた長周期-短周期データの合成、およびそれを用いた未解析、震源未決定月震イベントの特定を試みる予定である。本研究課題は過去の月震観測データに加えて、月面重力計のデータを用いた月震波解析、月内部構造推定を行うことで先行研究よりも精度のよい月内部構造モデルを作成することを目標としていた。昨年度の研究により、月面重力計のデータの解析、評価を行った結果、先行研究よりも有意に精度が高い月内部構造の推定を行うためには月面重力計データを加えるのみでなく、重力計データおよび、他の月震系データの処理方法についても再検討する必要があることがわかった。そこで今年度の研究では月震データの処理方法の検討を中心に行った。

そこで取り組んだことが長周期月震計データと短周期月震計データを用いた複合的な解析である。アポロの月震観測は長周期、短周期の二種類の月震系を用いて行われたが過去の研究ではその一方のみを用いた研究がほとんどであった。2つの月震計が同じ地動を異なる周波数で観測していたことを考慮するとその両方のデータを用いることでデータを広帯域化し、より広い周波数帯での解析が可能となる。この手法を用いて長周期データと短周期データを数値的に結合し、両帯域をカバーした連続スペクトルを作成することに成功した。さらにその解析から隕石衝突の月震データを用いて隕石衝突のコーナー周波数を推定することに成功した。地震学ではコーナー周波数は震源のメカニズムと密接に関係していることが知られており、その推定により、震源での破壊の様子、破壊の伝搬に関する情報を得ることが出来ると考えられる。またその周波数特性から月内部の減衰の様子を推定することが可能となりこれは内部構造を考える上で重要な情報となる。今後は月面重力計のデータを用いることに加え、周波数特性の情報を加味した上でよりよい内部構造推定を試みていく。当年度は研究期間の最終年度であり、これまでの研究成果の発表や得られた成果を統合した議論を行った。研究課題であった重力計データを用いた月震波解析では新たな観測点を加えた拡大された観測ネットワークを用いて過去の観測の観測バイアスを詳細に調べ、観測バイアスを考慮した深発月震の震源分布に議論した。その結果現在観測されている深発月震の震源の帯状の分布が観測バイアスによるものではなく、実際の震源分布を反映したものである事をあきらかにした。この結果は過去の深発月震の研究で想定されていた均質な月のモデルや1次元の層構造を持った月モデルでは説明できない現象であり、月の内部が水平方向にも不均質な構造を持つ事を示唆する重要な結果である。また、月内部構造に迫る手段として周波数解析とそれを用いた月震の震源仮定の推定も行った。周波数解析ではこれまで独立に用いられてきたアポロの短周期月震計と長周期月震計のデータを数値的に合成し、より広帯域のデータを用いた解析を行った。これにより深発月震の際に月内部で0.1MPa程度の応力降下が起きている事を示した。このような研究は過去にも行われてきたが本研究では複数の震源の多数のイベントについて行っており、より一般的な深発月震の発震機構の議論が可能になった。この応力降下量の値は深発月震の震源域の圧力と比較してきわめて小さい。この事は深発月震の震源域では効率よく応力を解放する構造や摩擦係数を小さくするメルトが存在するなどの可能性を示唆するものである。最後に月震観測で観測された隕石衝突についても解析を行った。本研究では隕石衝突の衝突サイトの空間分布を調べ、理論的に予測されているクレーター生成率不均質が月震データでも観測されている事を示した。月震観測で観測された隕石衝突は他の研究で観測されているものよりも小さなものが多く、そのような小さな隕石衝突でも不均質な分布が検出できたことは重要な示唆を持つ。このように今年度の研究では月震データを軸に多角的な研究を行った。その中でも震源分布や月震の発震機構の研究から月の内部構造、内部の状態について示唆する結果が得られた事は非常に大きな意義を持つ。重力計を用いた研究ではデータの質などの問題もあったが震源の空間分布を制約する事で意義深い研究を行う事ができた。同時に震源の発震機構などにも取り組む事ができ、有意義な研究を行う事ができた。今回の研究では震源分布。
単一細胞のホルモン分泌を多次元的に検出する超高感度生物学的測定法の開発

代表的なホルモン分泌細胞である膵β細胞をモデルシステムとして、単一細胞からのホルモン分泌を測定、検出可能な系を開発した。測定法は培養系でインスリンとともに分泌されるATPをATPに特異的に反応する細胞(CPAE細胞)をATPセンサーとして高感度で検出するという原理を利用した。種々のインスリン分泌刺激剤を用いて単一細胞からの分泌動態を観察したところ、同一の刺激剤では膵β細胞の同一部位からの分泌が観察されたが、異なる刺激剤ではβ細胞の違った部位から分泌が生ずることが示唆された。空間的にも分泌をモニターすることが可能であることを示した。次に、ATPセンサーとなるATP受容体を同定するために、膵β細胞で発現する新たなATP受容体クローニングを試み、イオンチャネル型ATP受容体の新たなサブタイプであるP2X-4受容体を同定した。P2X-4は388個のアミノ酸から構成され、既報のP2X-1、P2X-2、P2X-3とはそれぞれ50%、49%と47%のアミノ酸の同一性が認められた。組織発現を検討したところ、このATP受容体は膵β細胞や内分泌細胞を含む種々の組織で広範囲に発現することが確認された。また、アフリカツメガエル卵母細胞の系でP2X-4を発現させ機能解析を行ったところ、ATP濃度依存性にC1^-電流が増強され、EC50値は63μMであった。ところが、ATPより惹起されたC1^-電流はATP受容体抑制剤であるスラミンややリアクティブブルーの処置では部分的にしか阻害されず、これまで報告されているATP受容体とは薬理学的特性が全く異なることが示された。膵β細胞からインスリンとともにATPが放出されることを利用して、ATP受容体を高レベルで発現しているCPAE細胞と膵β細胞とを共培養し、グルコースや種々のアゴニスト刺激によるCPAE細胞内の[Ca^<2+>]iの変化をモニターすることにより、膵β細胞からのインスリン分泌を検出が可能であることを実証した。しかも刺激の種類により開口放出する部位が異なることが示唆され、空間的にも分泌をモニターすることが可能であることを示した。次にATPセンサーとなるATP受容体を同定するために、膵β細胞で発現する新たなATP受容体クローニングを試み、イオンチャネル型ATP受容体の新たなサブタイプであるP2X-4のレセプターを同定した。ところが、ATPより惹起されたC1^-電流はATP受容体のブロッカーとされるsuraminやreactive-blueの処置では部分的にしか阻害されず、これまでに同定されているATP受容体とは薬理学的特性が全く異なることが明らかにされた。平成7年度で、我々は膵β細胞からインスリンとともに放出されるATPを画像解析することにより、膵β細胞からインスリン分泌を検出することが可能であることを証明した(Diabetes 44:1213,1995)。さらに膵β細胞から放出されたATPはATP受容体P2x-4を介し、オートクリンの様式でインスリン分泌を調節している可能性を示唆した(Diabetes 44:1213,1995、Biochem.Biophys.Res.Commun.220:196,1996)。本年度ではグルコースによるインスリン分泌に対するATPの効果をさらに詳細に検討した。

ATP受容体の抑制剤であるスラミンはグルコース及びATPより引き起こされる膵β細胞内カルシウムの上昇を可逆的に、しかも用量依存的に抑制した。しかし、スラミンはグルコース代謝の指標となるNAD(P)Hに対して何ら影響を及ぼさなかった。従って、グルコースによる細胞内カルシウム上昇に対するスラミンの抑制効果はグルコース代謝の抑制を介するものではないことが示唆される。さらに、スラミンは、ATP感受性Kチャネルを抑制するトルブタミド、電位依存性カルシウムチャネルによるカルシウム流入を促進するアルギニンならびに細胞内カルシウム動員を促進するアセチルコリンなどにより惹起される細胞内カルシウム上昇に対しても何ら影響を及ぼさなかった。以上の事実より、ATPはグルコース代謝、細胞外からのカルシウム流入や細胞内カルシウム動員を介さない系により、グルコースによるインスリン分泌を修飾している可能性が示唆された。
レジリエントなシステムのモデル化と推論に関する研究

本研究では,外乱に対して耐性があり機能が持続的であるようなレジリエントなシステムを定式化し,そのうえでの推論問題を考えシステム設計に役立てることを目指した.この結果,(A)レジリエンスを議論するための制約モデルとして提案していたSRモデルを拡張・改良しレジリエンス性能の指標を与えた;(B)ダイナミックな制約系においてレジリエントな解を求める問題を多目的制約最適化として解き,パレート解の中から代表的解を求める近似解法を開発した;(C)応用として,ロバストなチーム編成とレスキュー問題への応用,生体系におけるレジリエンス性のモデル検査,エージェントネットワークにおける合意形成のロバスト性に適用した.本研究では、外乱に対して耐性があり、機能が持続的であるようなレジリエントなシステムを定式化し、推論問題を考え、システム設計に役立てることを目指している。当初の研究計画に従い、A.レジリエントなシステムのモデル化、B.システムのレジリエンス性に関する推論、C.レジリエントなシステムの設計と応用、の3つの研究サブテーマについて研究を進めた。(A)レジリエンスを議論するための制約モデルとして提案しているSRモデル(Schwind et al., AAMAS 2013)では,系が満たすべき様々な評価尺度を定義するための基盤を与えている。平成26年度はSRモデルを拡張・改良する形で(A1)システム・動的システム・擾乱を抽象的にモデル化(A2)レジリエンス性に関係する重要な指標を与えた。(B)レジリエントなシステムを動的な多目的制約最適化問題のフレームワーク用いて定式化し、耐性がありかつ機能性があるようなすべてのパレート最適解を求めるアルゴリズムを開発した。本アルゴリズムは制約最適化アルゴリズムで広く用いられている擬似木に基づくリアクティブなアルゴリズムである。実験では異なるタイプの動的な変化を用いてその性能を評価した。(C)レジリエントなシステムの例として、チーム編成におけるロバスト性に着目した研究を行った。どのようにチームを編成するかという問題は、マルチエージェントシステムにおける重要な課題の一つである。本研究ではロバストなチーム編成問題のフレームワークを定義し、チーム編成問題における決定問題及び最適化問題を与え、これらの計算量について議論した。さらにチーム編成問題における決定問題・最適化問題のアルゴリズムを提案・評価、他の応用として、概日リズムなど生体システムにおけるレジリエンスや、ソーシャルネットワークにおける信念翻意のロバスト性について研究を行った。本研究では、外乱に対して耐性があり、機能が持続的であるような、レジリエントなシステムを定式化し、そのうえでの推論問題を考え、システム設計に役立てることを目指している。(A)レジリエンスを議論するための制約モデルとして提案したSRモデルを拡張・改良し、動的システム・擾乱を抽象的にモデル化し、ジャーナル論文として発表した。また、擾乱が起きた後に、できるだけ前の解との距離が近い解を求めるための手法を考えた。(B)レジリエントなシステムを動的な多目的制約最適化問題のフレームワークを用いて定式化し、すべてのパレート最適解を列挙するだけでなく、パレート解の中からいくつかの代表的解を求める手法や近似解法のためのアルゴリズムも開発した。(C)レジリエントなシステムの応用例として、チーム編成におけるロバスト性に着目した研究を昨年度に引き続き行った。また、多目的ナース・リスケジューリング問題の研究を行った。医療現場では、勤務シフト作成後に不測の事態により勤務シフトを急遽修正せざるを得ない事態が頻繁に起こっている。修正後の勤務シフトに対する「最適性」及び「安定性」を同時に考慮した多目的ナース・リスケジューリング問題を定式化し、新しい解の評価基準として勤務割当変更に対する看護師間の「平等性」を評価した。他に、概日リズムなど生体システムにおけるレジリエンスや、ソーシャルネットワークにおける信念翻意のロバスト性についての研究を引き続き行った。A.レジリエントなシステムのモデル化、B.システムのレジリエンス性に関する推論、C.レジリエントなシステムの設計と応用、の3つの研究サブテーマについてそれぞれ順調に進展しており、全体的にも計画通り進行している。具体的には、レジリエントなシステムを動的環境下における制約系として定義し、レジリエンス性能に関係するいくつかの指標を与えるモデル化のところは完成し、これらの指標を決定する計算問題を定義しアルゴリズム開発も進んでいる。そのうえで、チーム編成問題などの応用問題に着手している。当初の研究計画に従い、(A)レジリエントなシステムのモデル化、(B)システムのレジリエンス性に関する推論、(C)レジリエントなシステムの設計と応用、の3つの研究サブテーマについて研究を進めた。(A)レジリエンスを定性的・定量的に議論するために、一般的なダイナミック制約モデルを拡張し、外的事象も取り入れた現実的なレジリエンス・シナリオにおける適用可能性について議論した。(B)レジリエントなシステムを動的な多目的制約最適化問題のフレームワーク用いて定式化し、ロバストなシステムの設計について考察した。新たな応用例として、複数の評価基準を考慮した時間割作成問題の定式化、及びこの問題を解くアルゴリズムを開発した。

従来の時間割作成問題では制約違反数の最小化を目的としていたが、本研究では制約違反数の最小化に加え、得られた解のバランスを考慮した解を求解している。(C)レジリエントなシステムの応用例として、動的環境におけるスケジューリング問題、ロボットレスキュー問題におけるロバストなチーム編成、ソーシャルネットワークにおける合意形成、概日リズムなど生体システムにおけるレジリエンス、ソーシャルネットワークにおける信念翻意のロバスト性について引き続き検討した。また、チーム編成に関する基礎研究で得られた知識を災害研究へと応用し、災害派遣医療チーム編成問題を定式化し、この問題を解くDMAT編成ツールを開発した。さらに、エージェント通信におけるオピニオン伝播問題を定式化した信念翻意ゲーム(Belief Revision Games;BRG)において、エージェント全体の合意形成が可能な場合に関する解析を行った。本研究では,外乱に対して耐性があり機能が持続的であるようなレジリエントなシステムを定式化し,そのうえでの推論問題を考えシステム設計に役立てることを目指した.この結果,(A)レジリエンスを議論するための制約モデルとして提案していたSRモデルを拡張・改良しレジリエンス性能の指標を与えた;(B)ダイナミックな制約系においてレジリエントな解を求める問題を多目的制約最適化として解き,パレート解の中から代表的解を求める近似解法を開発した;(C)応用として,ロバストなチーム編成とレスキュー問題への応用,生体系におけるレジリエンス性のモデル検査,エージェントネットワークにおける合意形成のロバスト性に適用した.A.レジリエントなシステムのモデル化、B.システムのレジリエンス性に関する推論、C.レジリエントなシステムの設計と応用、の3つの研究サブテーマについてそれぞれ順調に進展しており、全体的にも計画通り進行している。具体的には、レジリエントなシステムを動的環境下における制約系として定義し、レジリエンス性能に関係するいくつかの指標を与えるモデル化のところはできている。その上で、これらの指標を決定する計算問題を定義しアルゴリズムまで開発が進んでいる。以下のサブテーマをそれぞれ発展させながら,テーマの結合について考察し,新たな知見を獲得するとともに、レジリエントなシステム設計の方法論の整備を行う予定である。(A)より現実的なダイナミクスを考慮するために、外部からの擾乱としてエージェントのアクションや外的事象も取り入れ、自然遷移や想定外事象に基づいたダイナミクスが混在したモデルを考える。(B)動的システムの定常・平衡状態を表わすアトラクターとも関連させた、ロバストなシステムの設計について考える。(C)レジリエント・システムの応用として、動的環境におけるスケジューリング問題、ロボットレスキュー問題におけるロバストなチーム形成、ソーシャルネットワークにおける合意形成等について検討する。28年度が最終年度であるため、記入しない。人工知能(推論,制約プログラミング,マルチエージェントシステム)
極限乾燥地バイオマス遺伝子資源の機能開発と有効利用

乾燥地域の植物は、その生産量に於いて劣っており、常識的には利用価値が低いと考えられている。しかし、厳しい環境条件下で生育し、耐性を強めながら進化して生き延びてきた植物は、環境因子に対する様々な耐性遺伝子を備えており、質的に評価すれば人との係わりに対して有用となる因子を多く持っているといえる。したがって、そのような植物の有用性を見出し、その利用法を開発することにより、乏しい植物資源の付加価値を高め、よって沙漠、乾燥地の産業創造に資するというシナリオも実現の可能性があると考えられる。そこで、本研究では、代表的な乾燥地域として研究グループがこれまで様々な調査を進め、土地勘を持っている中国の内モンゴル自治区、オーストラリアの西部、北アフリカのチュニジアおよびモロッコの4つのフィールドにおいて、有用生物資源の探査、伝統的薬用植物のバイオアッセイ法による有効な生理活性のスクリーニング、有用植物が生育する水環境との関係や水質の分析及び植生分布のリモートセンシングによる見積もり法等の検討を行った。その結果、乾燥地域に生育する植物はその生存環境に応じて、人に対して健康の維持・増進、疾病の治療等に有益な効果を及ぼす様々な機能を有することが確認できた。今後は、各乾燥地域において更に植物の有用性の証明例を増やし、普遍的な科学的知見として定着させていくことが大切である。また、生物資源が貧弱で、経済基盤も弱い乾燥地域の整備と発展のための新たな手法として、生物資源の質的優位性を生かした開発手法の確立を目指さなければならないと考えられる。環境要因に関しては、特徴的な因子が見られ、それらの解析や分析はなされたものの、データ的に十分なレベルで無いので、その充実とさらに地域性を考慮した検討が必要であると結論された。乾燥地有用資源の創出として、既報の土地利用形態別の収録資料及び筑波大学と中国側の代表的な大学で進められた日中拠点大学交流プロジェクト実施成果から情報を収集し、中国内モンゴル自治区内から研究対象とする極限乾燥環境地域を,抽出・選定した。このような劣化土壌、極限環境地域で生育する耐性微生物のスクリーニングを行い、遺伝子工学的方法により、機能変換を試み、活性の上昇した遺伝子産物の取得を行っている。次いで選定された環境に生育する生物資源のうち、地域特有の漢方薬材料に用いられている植物等を中心に、生体の恒常性維持(内分泌系、神経系、免疫系)に有効な生理活性成分のスクリーニングを動物細胞工学的手法を用いたバイオアッセイ法によって行った。さらに、動物細胞培養法を用いて動物・ヒトの細胞、遺伝子レベルで評価するための有効成分の抽出、同定を試みた。これらについては、搬出した成分が現代病である糖尿病、高血圧、各種アレルギーなどの病症機構の情報伝達系にどのような影響を及ぼすか展開する予定である。簡易モニター法を導入した極限環境の適正水質評価としては、極限乾燥環境地域では植物に吸収される塩類バランスがかたよっていること、また、特定植物に使われる農薬類の影響が温暖湿潤な地域に比べて著しいことが考えられたことから、植物生育環境の周辺地下水の動態、および植物の熱ショックタンパク質を用いた影響評価において調べたところ、異常値が認められた。そこで、バイオマス資源に利用されている水の動態を把握することを目的とし、直接利用されている水源水質についてWHOのガイドラインに基づいた人の健康に密接に係わる項目を選定し、モニタリングの準備を実施した。今年度は、機器分析法として赤外分光(FT-IR)分析法による微量化学物質の高感度分析法を用いて分析し、従来の手法と比較評価を行った。研究対象地域については、中国西部乾燥地・西オーストラリア乾燥地・北アフリカ乾燥地を対象とし、バイオマスや生物資源・遺伝子資源についての機能解析を行った。

中国乾燥地に生息する有用生物資源の情報収集を行うため、中国新彊医科大学ハリムラット・ウープル副学長と中国ウイグル伝統医学薬草生理活性物質の抽出および分析状況などについて情報提供及び研究協力などについて打ち合わせを行い、中国ウイグル伝統医学関連薬草の入手やフルボ酸の情報収集を行った。また、中国西部の乾燥地域に生息する食用の薬用植物、管花地精(Cistanche tubulosa)から抗酸化作用を有する4化合物を単離し、抗アレルギー活性・神経細胞死抑制作用などの生理活性の探索を行い、活性について確認している。西オーストラリア乾燥地においては、リモートセンシング画像による植物現存量の推定精度を検討した。人工衛星画像を用いて植生分類を行い、また植生指数による林分バイオマス推定式を作成し、両者を併せることで植生ごとに林分バイオマスを推定した。チュニジア原産オリーブ種やアロマ植物について生理活性の探索を行い、抗腫瘍活性・抗アレルギー活性・メラニン産生抑制作用等を見いだし、活性について確認している。また、5ヶ所の土壌サンプルより、Rhizobium属6種を単離した。高塩条件下で培養したところ、このうち2株は4%NaCl存在下でも標準株と比べて同程度の生育を示した。この2株の菌体たんばく質を2次元電気泳動により展開し、解析したところ、約20個のスポットに発現量の相違が検出された。スポットをゲルより切り出し、本年度購入した遠心濃縮機を使って処理し、質量分析で同定を行った。解析した20個のうち、3個がこの高塩耐性に関与している可能性が示唆され、その確認を行っている。本年度は西オーストラリア乾燥地・北アフリカ乾燥地・中国乾燥地を対象とし、バイオマスや生物資源・遺伝子資源についての調査・機能解析を行った。延べ5人の研究者が海外にて、野外調査・研究討議を実施した。乾燥地における生産性向上のために、共同研究としてTim Colmer博士(The University of Western Australia)と実施。この成果を同博士と国内の第一線の研究者を招聘した公開シンポジウム「植物の低酸素ストレス研究の最近の動向」にて発表した。これには国内外の研究者約50名が参加した。オーストラリア乾燥地では、植林によるバイオマス資源の増大、および植林によるバイオマス評価に関する地上調査とリモートセンシング解析を実施した。広域予測が可能になる事で、炭素固定量の計算が可能となった。また、バイオマス成長に影響を及ぼす因子の探索を実施した。4本の関連論文を発表(内2本は2007年度印刷)。さらに3課題について解析が進行中。中国では北京市内にて、中国側の土壌・水・気候分野の研究者と共に内陸部の乾燥地有用生物資源探索に関する議論と情報収集を行った。また、生物資源有効利用方法の実現可能性について検討した。モロッコ乾燥地では、アトラス山脈西側の生態環境調査を実施し、バイオマス資源探索に関する基礎情報を得た。また、森林生態系研究者による植物調査が別途実施され、生物多様性とバイオマス資源の関連について検討した。有用生物資源探査研究としては、以下の研究活動を行った。・オリーブ葉の白血病細胞分化誘導作用についてPCT出願を行った。
介護予防運動プログラムと抗酸化栄養素の併用は加齢性骨格筋減弱抑制に有効か

今後本格的な超高齢化を迎えるわが国において、効果的な介護予防対策は喫緊の課題である。本研究では、加齢性骨格筋減弱の効果的な予防策として、抗酸化栄養素であるアスタキサンチンが運動の効果を補完する可能性を明らかにするために検討を行った。廃用性筋萎縮ラットを用いた実験により、アスタキサンチンに筋萎縮抑制効果が認められた。中高齢女性を対象とした研究では、運動プログラムにタンパク質やアスタキサンチン摂取を併用した場合、骨格筋量は変化しなかったが、筋機能は運動単独に比べて改善することが示された。本研究により、運動とアスタキサンチン摂取の併用がフレイル(高齢者の虚弱)予防に有効である可能性が示唆された。昨年度開発した新規の介護予防運動プログラムの妥当性を検証するため、少数例の試験的介入からスタートしたが、運動プログラムだけでは虚弱高齢者の骨格筋量や骨格筋機能への効果が認められなかった。被験者への聞き取りにより、たんぱく質の摂取量が不十分であることが推察され、これが運動効果に影響している可能性が考えられた。このため今年度は、まず運動プログラム+たんぱく質摂取の効果を確認することとした。中高齢女性9名(5582歳:73.1±8.3歳)を対象とし、これを2群に分け、片方を運動+卵白たんぱく質飲料(たんぱく質6g/日)摂取併用群(EP群:4名)、もう一方を運動単独群(E群:5名)とした。対象者に週1回、介護予防プログラム(2時間/回:有酸素運動+マシン利用の筋力トレーニング)への参加を3か月間継続していただいた。介護予防プログラム実施期間前後の2回、体力測定、体組成測定、唾液採取を行った。唾液サンプルは凍結保存し、後日唾液中コルチゾール濃度の測定に供した。3ヶ月間の運動プログラムにより、体重や体脂肪率、骨格筋量などの体組成に関しては、両群とも明らかな変化は認められなかった。これは、骨格筋量などへの影響を見るには介入期間が短すぎたためと推察された。骨格筋機能を見るための体力評価においては、E群では変化がなく、EP群で握力、5m最大歩行テスト、TUGテストに改善が認められた。すなわち運動プログラムにたんぱく質摂取を取り入れることで、3ヶ月という短期間であっても筋力、歩行能力、複合的動作能力が向上することが示唆された。ストレスマーカーである唾液中コルチゾール濃度は、EP群で改善が認められ、たんぱく質摂取量を増やすことで、筋萎縮や機能低下に関与するストレスの低減をもたらす可能性が示唆された。これらの結果より、今後の研究では「運動+たんぱく質摂取」をベースに、抗酸化栄養素の追加効果を検討することが妥当と考えられた。今年度は、本研究で使用予定の抗酸化栄養素アスタキサンチンが本当に筋萎縮を予防しうるかどうかを確認するため、ヒト試験の前に動物実験を実施することにした。これと同時に、当初の計画通り、虚弱高齢者向けの新規介護予防運動プログラムの開発と、加齢性骨格筋減弱の評価法確立に向けた基礎検討を並行して行った。動物実験では7週齢のWister系雄ラットを使用し、アスタキサンチン食(Ax)群、コントロール食(Co)群に分け、さらに各群を除神経群、シャム群に分けた。除神経およびシャム手術の5日後に腓腹筋、足底筋、ヒラメ筋の採取を行った。得られた各筋サンプルにつき、重量測定、リアルタイムPCRによるmRNA発現量等の分析を行った。筋重量は同一個体の手術肢(g)/非手術肢(g)を求め、筋重量比として検討した。その結果、Co除神経群ではいずれの筋重量比も有意に低下したが、Ax除神経群では筋重量比の有意な低下が認められなかった。すなわち、廃用性筋萎縮の抑制にAx投与が有効である可能性が示唆された。また筋タンパク質分解系にかかわるMafbox、MuRF1のmRNA発現が、除神経手術により増加していたが、Ax投与の影響は認められなかった。アスタキサンチンの筋萎縮抑制のメカニズムについてはさらなる検討が必要と思われ、次年度も継続して分析を進める予定である。虚弱高齢者向けの新規介護予防運動プログラムについては、ストレッチ、有酸素運動の要素を取り入れた既存の「サッソウいきいき体操」を改変し、これとレッグエクステンションやパワープレートによるアクセラレーショントレーニングなどのマシントレーニングを組み合わせたプログラムを開発し、短期的効果について少人数を対象とした予備検討を実施した。その結果、骨格筋量の少なかった対象者では、プログラム参加3ヶ月後に骨格筋量の増加がわずかに認められ、概ね適切なプログラムと考えられた。本年度は、通所型介護予防施設において高齢者を対象とし、運動トレーニングとアスタキサンチン摂取の併用が骨格筋量、筋機能などの身体機能、酸化ストレスに及ぼす影響について検討した。