hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
台風下における風車ブレードの振動解析と制振

これにより,与那国島で観察された破損現象を説明できると予想している.実験装置を製作中であり,その計画のなかで初年度に予定した計測装置を次年度に変更したためである.実験装置を製作する前に,その寸法が実験するにあたって最適なものであるか確認しなければならない.そのため,理論モデルを作成し,その応答を調べた.すなわち,安全に実験できる回転速度内に予定する現象が現れるか.発生する振動の大きさが購入予定の計測装置で計測できるか.目的とする現象を明らかにするために必要となる台数は十分か.など検討すべき条件は多い.理論解析で検討した結果,まず簡単の実験装置に第一モデルを製作した.それを運転して(詳細な計測はまだであるが)予想されるいくつかの現象の発生を確認した.このモデルを改良したのち,予定の計測装置(レーザ式変位センサ,計測ステーション,データロガーなど)を購入する.基本的な確認は初年度に終了したので,次年度にはこれらの計測装置を購入するので,当初の使用計画よりやや遅れたが,確実に予算執行できる予定である.理論結果と実験結果が初期に予定した事故の内容を十分説明できていないため,さらに詳細な実験を行う必要がある.研究の進行状況を鑑み,2年目で予定した実験を3年目に移行させたため,予算の繰越額が予定より大きくなった.次年度のより精密な実験を行う予定である.
複断面河川の水理と植生の影響に関する総合研究

本研究費で行われた室内実験によって以下のことが明らかになった.池田は両岸に高水敷を有する直線複断面水路,側岸部に植生帯を有する流れ場に関して低水路幅や非植生帯域の幅を系統的に変化させた実験を行い,渦列の干渉効果による側岸部への運動量輸送量の変化を明らかにした.禰津はLDVを用いて複断面開水路に発生する2次流の構造,高水敷上の底面せん断力分布を高精度で測定し,複断面河川の水理特性に関する精度の高いデータベースを得た.富永は高水敷上に樹木群を有する流れに関して流量を変化させて実験をおこない,流れの非定常性が乱れの構造に及ぼす影響に関して詳細な検討を行った.石垣は複断面蛇行流れの実験をおこない,かぶり水深の変化による2次流構造の変化を明らかにした.管は高水敷きに植生が存在する場合の複断面蛇行流れに関する実験を行い,2次流形成とそれによる低水路・高水敷間の運動量交換機構を明らかにした.数値計算では以下のことが明らかになった.池田は側岸部に植生帯を有する流れ,複断面流れ,低水路・高水敷境界部に植生帯を有する流れに関して,SDS-2DHモデルを用いた数値計算を行い,室内実験で見られた平均流速分布やReynolds応力を精度よく再現した.河原は高精度な3次元LESを用いた数値計算を行い,非定常な乱流構造と2次流の関係を明らかにした.現地観測では以下のことが示された.綾は淀川を対象として,洪水時の河川表面流速を画像解析を用いた流速測定法によって測定した.計測手法の精度の評価を行い,従来測定することが困難であった洪水時の流れ場の特性を明らかにした.清水は石狩川,沙流川を対象として,洪水時の土砂輸送量に関する現地観測を実施し,広範な領域における河道内の土砂収支を定量的に明らかにした.船木は,植生が洪水流に及ぼす影響に関して現地観測を実施し,植生繁茂による抵抗の変化や堆積土砂量の変化を測定した.本研究費で行われた室内実験によって以下のことが明らかになった.池田は両岸に高水敷を有する直線複断面水路,側岸部に植生帯を有する流れ場に関して低水路幅や非植生帯域の幅を系統的に変化させた実験を行い,渦列の干渉効果による側岸部への運動量輸送量の変化を明らかにした.禰津はLDVを用いて複断面開水路に発生する2次流の構造,高水敷上の底面せん断力分布を高精度で測定し,複断面河川の水理特性に関する精度の高いデータベースを得た.富永は高水敷上に樹木群を有する流れに関して流量を変化させて実験をおこない,流れの非定常性が乱れの構造に及ぼす影響に関して詳細な検討を行った.石垣は複断面蛇行流れの実験をおこない,かぶり水深の変化による2次流構造の変化を明らかにした.管は高水敷きに植生が存在する場合の複断面蛇行流れに関する実験を行い,2次流形成とそれによる低水路・高水敷間の運動量交換機構を明らかにした.数値計算では以下のことが明らかになった.池田は側岸部に植生帯を有する流れ,複断面流れ,低水路・高水敷境界部に植生帯を有する流れに関して,SDS-2DHモデルを用いた数値計算を行い,室内実験で見られた平均流速分布やReynolds応力を精度よく再現した.河原は高精度な3次元LESを用いた数値計算を行い,非定常な乱流構造と2次流の関係を明らかにした.現地観測では以下のことが示された.綾は淀川を対象として,洪水時の河川表面流速を画像解析を用いた流速測定法によって測定した.計測手法の精度の評価を行い,従来測定することが困難であった洪水時の流れ場の特性を明らかにした.清水は石狩川,沙流川を対象として,洪水時の土砂輸送量に関する現地観測を実施し,広範な領域における河道内の土砂収支を定量的に明らかにした.船木は,植生が洪水流に及ぼす影響に関して現地観測を実施し,植生繁茂による抵抗の変化や堆積土砂量の変化を測定した.池田は実河川で多く見られる両岸に高水敷を有する複断面水路で重要となる2列の水平渦列の干渉効果を実験,数値計算よって検討した.実験では低水路幅の系統的変化によって渦列の干渉効果を変化させ,渦列が最も干渉し安定な千鳥状の配置を取る時に河川横断方向の運動量輸送が極大値を取ることを明らかにした.同時に,複断面水路と同様に2列の渦列が発生する両岸に植生帯を有する流れに対して数値計算,室内実験を行い渦列の干渉の効果を再確認し,数値シュミレーションによる瞬間平面構造を捉えた.また,富永は高水敷上に樹木を有する複断面流れに対して,室内実験と数値計算を行った.その結果,樹木群区域が小さい場合でも低水路,高水敷間の水位変動は大きくなることや,ゼロ方程式型の水深平均乱流モデルによって平均流速分布を再現した.禰津は室内実験において高水敷形状を多様に変化させレーザー流速計とPTVを用いて水平渦の瞬間流速分布を捉え,低水路,高水敷間の平面相関やレイノルズ応力を検討した.その結果,低水路に比べ高水敷上に渦の運動の高相関領域が広がり高水敷組織渦による影響は高水敷上にひろく分布することが明らかになった.河原は管と共に流量の非定常性に着目した実験を行い,降雨形態の違いによる流況の時間変化を断面平均流速,流量,水深といった観点から明らかにした.他研究者も現地観測,実験,数値計算を行い現在その結果を整理している.

来年度は,各研究者が得た知見,計測データを持ち寄り研究打ち合わせを行い,今年度得られた知見から全体の方向性を再検討,再確認し研究を実施する予定である.池田は両岸に複断面を有する複断面水路における横断方向運動量輸送の特性を室内実験により検討した.実験では高水敷と低水路幅を系統的に変化させ,その境界部に発生する2列の渦列の干渉効果と横断方向運動量輸送の関係を定量的にとらえた.その結果,渦列がもっとも干渉し合うとき,安定な渦列が形成され,横断方向運動量輸送が大きくなること,渦列の干渉効果がある場合でも水平大規模渦の波長は線形不安定解析による理論波長と良好な一致を示すことが明らかにされた.禰津は最新の可視化計測法の一つであるPTVを用いて,高水敷・低水路境界部に発生する大規模水平渦の瞬間構造の室内実験による計測を行った.その結果,周期渦の位相に伴う流速変動高相関域は高水敷上に広く分布し,大規模水平渦は高水敷上の流れに大きく影響を及ぼすことが明らかになった.石垣は,蛇行複断面開水路における大規模渦の3次元構造のLDVを用いた高精度な計測を行った.低水路蛇行位相による断面内2次流の変化を定量的にとらえ,蛇行複断面水路における低水路,高水敷間の質量・運動量輸送特性を明らかにした.富永,管は実河川を想定し,高水敷き上に樹木を有する複断面水路において流量の非定常性による流れの構造の変化を実験的に検討している.河原は同様の非定常性の影響を数値計算により再現し,実験・観測では得ることの出来ない詳細な数値データを取得し,更に,モデルの高精度化を行っている.清水・船木は,河川蛇行,底面形状と流れの関係について,ADCPをもちいた現地観測をおこない定量的な現地データを蓄積している.また,綾は従来計測することが困難であった洪水時の現地河川の平面流速分布をPIVを用いて計測している.次年度は各研究者の研究成果を持ち寄り,議論を重ね,最終的な方向性を再検討した上で,複断面河川の流れと植生の影響に関して総合的な検討を行っていく予定である.本研究費で行われた室内実験よって以下のことが明らかになった.池田は両岸に高水敷を有する直線複断面水路,側岸部に植生帯を有する流れ場に関して,低水路幅や非植生帯域の幅を系統的に変化させた実験を行い,渦列の干渉効果による側岸部への運動量輸送量の変化を明らかにした.禰津はLDVを用いて複断面開水路に発生する2次流の構造,高水敷上の底面せん断力分布を高精度で測定し,複断面河川の水理特性に関する精度の高いデータベースを得た.富永は高水敷上に樹木群を有する流れに関して流量を変化させて実験をおこない,流れの非定常性が乱れの構造に及ぼす影響に関して詳細な検討を行った.石垣は複断面蛇行流れの実験をおこない,かぶり水深の変化による2次流構造の変化を明らかにした.管は高水敷きに植生が存在する場合の複断面蛇行流れに関する実験を行い,2次流形成とそれによる低水路・高水敷間の運動量交換機構を明らかにした.数値計算では以下のことが明らかになった.池田は側岸部に植生帯を有する流れ,複断面流れ,低水路・高水敷境界部に植生帯を有する流れに関して,SDS-2DHモデルを用いた数値計算を行い,室内実験で見られた平均流速分布やReynolds応力を精度よく再現した.河原は高精度な3次元LESを用いた数値計算を行い,非定常な乱流構造と2次流の関係を明らかにした.現地観測では以下のことが示された.綾は淀川を対象として,洪水時の河川表面流速を画像解析を用いた流速測定法によって測定した.計測手法の精度の評価を行い,従来測定することが困難であった洪水時の流れ場の特性を明らかにした.
大腸菌膜内切断(RIP)プロテアーゼの細胞機能と制御

"RIP(制御された膜内部でのタンパク質切断: regulated intramembrane proteolysis)"に関わるプロテアーゼは様々な生物種で広く保存され、膜を越えた情報伝達等に重要な役割を果たしているが、その作用・制御メカニズムの詳細は不明である。本研究ではこれまでの成果を踏まえて、大腸菌RIPプロテアーゼRsePとGlpGを対象とし、それらの細胞機能と制御の分子メカニズムの解明を目指す。国内おいては細菌の膜プロテアーゼ・膜タンパク質分解の研究は極めて限られており、特に細菌RIPプロテアーゼの研究は、申請者らのもの以外ほとんど無い。本研究は、大腸菌という系を生かした総合的なアプローチにユニークな特徴を持つものであり、細菌におけるRIPプロテアーゼ機能制御メカニズムやストレス応答調節などの細胞機能の解明と共に、広い視野からのタンパク質分解による細胞・個体機能制御の統合的理解という本領域目的に貢献するものと考える。これまで、RsePの機能制御機構を明らかにするため、RsePの機能制御(抑制)に関わるペリプラズム領域のPDZ様ドメインに関するシステマティックな変異解析やRsePアミノ酸配列の解析を行い、二つの連続したRseP様領域(PDZ-NとPDZ-C)を持つことを見出していたが、それぞれを単独で発現・精製してX線解析により構造を毛呈した。その結果、これらがcircular permuateした配列を持つPDZフォールドをとり、そのうちのN末端側のPDZ-Nドメインのリガンド結合領域に変異が集中することから、RseP機能がリガンド結合により制御されていることを示唆した。又、RsePの基質であるRseAのDegS/RsePによる2段階切断をin vitroで再現する事に成功した。大腸菌の膜プロテアーゼRsePがRIP (regulated intramembrane proteolysis)機能をもち、細胞表層ストレス応答調節に働くことを明らかにしてきた。細胞がストレスに曝されると、ペリプラズム側に活性部位を持つ内膜のプロテアーゼDegSが活性化されて、アンチσE因子RseA(一回膜貫通型タンパク質)が切断される。RsePに付いては、RIPに関わるプロテアーゼの中でもその機能や調節についての研究が特に遅れており、これまでRsePの基質認識・結合メカニズムについて、そのほとんどが不明であった。我々は基質TM内のヘリックスブレーカー残基がRsePとの結合に重要であること、RsePのTM3が基質と相互作用に直接関わることを見出した。これらの知見は最近明らかとなった古細菌S2Pの構造とも良く一致している。構造情報も利用してさらに解析を進めることで、これらのプロテアーゼの働きを分子レベルで明らかにしていきたいと考えている。また、RsePの機能制御機構を明らかにするため、RsePの機能制御(抑制)に関わるペリプラズム領域のPDZ様ドメインに関するシステマティックな変異解析やRsePアミノ酸配列の解析を行った。これまでは、RsePはペリプラズム領域に一つのPDZドメインを持つと考えられていたが、解析の結果、二つの連続したRseP様領域(PDZ-NとPDZ-C)を持つこと、そのうちのN末端側のPDZ-Nドメインが機能抑制に特に重要な役割を持つことを見出した。
近代仏教学は「トランスナショナル」なのかー皇道仏教・戦時教学に関する基礎的研究ー

本年度の研究目的「近代仏教学の形成梵語学」に基づき、上田万年の博言学構想の「梵語」担当が高楠順次郎であるという作業仮説のもと、上田・高楠の共通点(ライプツィヒ大学留学・東京帝国大学博言学講座担任・国語調査委員会委員・帝国学士院会員・『織田仏教大辞典』監修・東京外国語学校校長、および人物像・事蹟)を関係書籍・関係論文・歴史公文書等から調査した。同じく、「梵語」学修を相対化し、ここからその特性を考察するため、戦前(昭和9年度)の旧制大学の外国語学修環境を各『大学一覧』(『総覧』『要覧』含む)および関連資料(各『大学史』等)から、現代(平成30年度)の大学(旧制大学を前身校とする48校)の外国語学修環境を公式サイト(規程・カリキュラム・シラバス等)から調査し、これらにおける「梵語」関連講座・科目・教員を確認、その比較から特性を考察した。あわせて、通時的な視点として、大正大学(聖語学・仏教学第二・梵語・梵文学研究室、国際文化学科インド文化系、1926-1996)における「梵語」関連科目・教員(助手・副手)を『大正大学一覧』・『大正大學々報』・『大正大学学報』・学事資料・研究室内資料・附置綜合佛教研究所内資料等から確認し、ここから「梵語学」受容の過程を考察した。なお、ここでの調査結果は来年度刊行予定の『現代日本の大学と宗教』(法蔵館)において、「「ナショナル」な梵語学」として反映する予定である。本年度の研究目的「近代仏教学の形成梵語学」における研究計画は「上田万年の博言学構想」、「梵語学講座の一覧」であったが、当初計画に加え、令和2年度計画の「仏教系大学の戦時的特色」に通底する「護法」(特に排耶論について)の講演、「仏教青年会の戦時的特色」に関連する「新仏教」概念についての発表を実施することができた。研究計画に基づき、令和元年度は「梵語学者の研究環境」として泉芳璟の蔵書調査/上田恭輔の人物調査、「聖徳太子ー天皇帰一論への接続」として、山崎闇斎・鵜飼徹定・岡倉天心・村上専精・佐伯定胤・花山信勝らの聖徳太子観/聖徳太子の顕彰活動の実態/仏教系大学における聖徳太子の位置づけの調査を実施する予定である。
電荷移動相互作用を駆動力とする分子ピンセットの合成と三次元非局在π電子系の構築

様々な有機化合物を三次元的に配置し、分子集合体として新しい機能を発現させようとする場合には個々の分子を如何にして三次元的に配置するかが重要な課題である。本研究においては、比較的弱い分子間力である電荷移動相互作用やファンデルワールス力を用いて化合物の立体配置や、あるいは分子間の相対配置がどのように制御されるのかを明らかにするため、弱い分子間力を駆動力に用いて構造が変化する分子ピンセットの構築を行った。基本骨格としては、オルトシクロファンを組み合わせた系を用い、π電子系と相互作用する芳香環として、ナフタレン環、フェナントレン環を導入した。このホスト化合物と種々の電子受容体との錯体形成について調べるため、UVおよびNMRスペクトルを測定した。UVスペクトルにおいては、電荷移動(CT)錯体に帰属される新たな幅広い吸収帯が450500nm付近に現われ、このCT吸収帯を用いて、錯体の組成比を連続変化法によって求めたところ、いずれの場合も1:l錯体であることがわかった。また、これらの錯体の会合定数をNMR滴定実験により求めたところ、会合定数の大きさは、ホスト-ゲスト間の電荷移動相互作用の大きさのみで決定されていないことがわかった。これらの錯体の構造をより詳しく調べるためX線結晶解析を行った。その結果、ホストはシン型の配座をとっており、互いに向かい合ったナフタレン環とフェナントレン環の間にゲストが挟み込まれた構造をとっていた。この構造においては芳香環同士がほぼ平行に位置しており、その面間距離は約3.3Åとπ-πスタッキングに理想的な距離であることが分かった。
新規時間分解振動分光法によるチトクローム酸化酵素のプロトンポンプ共役機構の探究

チトクロムc酸化酵素(CcO)は酸素の還元反応と共役したプロトンの能動輸送を行う。この酸素還元反応とプロトンポンプに関して、その共役機構の詳細はいまだ明らかになっておらずその解明が最重要課題である。この共役機構を解明するために時間分解の共鳴ラマン分光法と赤外吸収分光法という振動分光法による酸素還元反応の追跡を行った。まず、ラマン分光法では酸素のモデルとしてCOを用い、その光解離過程を追跡することで還元反応サイトの配位子脱着に伴う蛋白質のダイナミクスを調べた。その結果以下の点を明らかにした。まずプロトンポンプ経路に直結したヘリックスにヘムa3が配位した残基が緩和し、続いてヘムa3の位置がシフトすることが起こる。また、このシフトはプロトンポンプ経路の水素結合状態によって影響され、プロトンが少ない(反応の後期過程に相当)では、シフトは小さくかつ遅く起こることがわかった。また赤外分光法では、酸素還元反応の観測を可能にするフローセルシステムが完成し、それを用いた時間分解可視・赤外測定を行い、プロトン化したサイトを観察できる領域を測定することに初めて成功した。こうした反応過程を実時間の赤外吸収での測定が可能になった最初の例である。この中でプロトン放出サイトなどのカルボキシル基のバンドが時間発展にともない、強度変調と波数シフトすることが見いだされた。詳細な解析を行なった結果、反応過程で、(1)プロトン供給部位がまず構造変化し、(2)プロトン放出サイトでプロトンの逐次的脱着と(3)プロトンを貯蔵しているWater poolでの構造変化が反応と同期して起こることを見出した。それぞれの過程が、段階的に起こっておりかつ反応中心での電荷状態と共役して起こっていることも確認できた。この成果はCcOにおいて、緩衝溶液中生理条件下で反応を実時間でプロトンポンプ関連残基を直接観測した世界初の例である。チトクロムc酸化酵素は酸素の還元反応と共役したプロトンの能動輸送を行う。この中で酸素の還元反応とプロトンポンプ共役機構に関して、いまだ詳細は明らかになっておらずその解明が最重要課題である。その結果、プロトンポンプ経路に直結したヘリックスにヘムa3が配位した残基がまず緩和し、続いてヘムa3の位置がシフトすることが起こる。また、このシフトはプロトンポンプ経路の水素結合状態によって影響され、プロトンが少ない(生理反応中では反応の後期課程)では、シフトは小さくかつ遅く起こることがわかった。構造解析の結果からはこうしたヘムa3のシフトがプロトンポンプを引きおこすことが示唆されており、実際にそうした現象が反応中でも起こっていることが示された。またさらに遅れてプロトンポンプ経路横のヘムaが動くことも見いだされた。これらの段階的緩和は初めて観測されたもので、プロトンポンプ共役機構モデルを説明する上で重要な結果となった。また赤外分光法では、酸素還元反応を観測できるようなフローセルシステムが完成し、それを用いた時間分解測定を行った。プロトン化したサイトを観察できる領域を測定することに初めて成功した。この中でプロトン放出サイトのバンドが時間発展にともない、強度変調と波数シフトすることが見いだされた。酸素還元反応中ではいくつかの中間体を経ることがわかっており、これらの状態でプロトンが放出されかつその中間体に合わせた水素結合状態をとることがわかった。当初の計画では、時間分解の時間分解の共鳴ラマン分光法と赤外吸収分光法という振動分光法による酸素還元反応の追跡を行うための新たなシステムを立ち上げてその測定を行うことを想定していた。特に赤外分光測定においては、酸素還元反応の測定を実時間で行うため、ナノ秒からミリ秒にいたる時間領域を測定できるシステムの構築が必要であった。赤外吸収の特性において溶媒である緩衝溶液の吸収が極めて強く、それらを避けて極めて微小な信号変化を捉える必要があり、極めて光路長の薄い(50μm)を、精度良くフローさせるセルを作成する必要があった。また、微弱な信号(0.02%以下)を観測するために積算を重ねる必要があり、すべての観測システムを同期させて繰り返しをおこなうような測定系を構築する必要があった。さらに空気中の水蒸気の吸収が信号の何十万倍存在するために、完全に密閉して水蒸気を取り除いた環境で測定を行う必要があった。多くの試行錯誤をへて、これらの課題をすべてクリアーして、実時間の赤外吸収測定に成功したので、順調に計画が進行しているといえる。次に、ラマン分光法の測定においては既存のシステムを用いたが、試料の条件を様々に変更することを可能にして、その測定を行った。また、測定条件を詳細に検討することで、想定よりも充分高い精度での測定が可能になった。このことは得られた結果の解析に大きな威力を発揮し、蛋白質ダイナミクスの詳細を議論することを可能にした。この点は良い意味で想定外であり、この酵素機能の全体像に迫ることができる可能性を示した。

今後はこの方法をより広い範囲に適応する着想を得ることができた。チトクロムc酸化酵素は酸素の還元反応と共役したプロトンの能動輸送を行う。この中で酸素の還元反応とプロトンポンプ共役機構に関して、いまだ詳細は明らかになっておらずその解明が最重要課題である。この共役機構を解明するために時間分解の共鳴ラマン分光法と赤外吸収分光法という振動分光法による酸素還元反応の追跡を行った。まず、ラマン分光法では酸素のモデルとしてCOを用い、その光解離過程を追跡することで還元反応サイトの配位子脱着に伴う蛋白質のダイナミクスを調べた。その結果以下の点を明らかにした。まずプロトンポンプ経路に直結したヘリックスにヘムa3が配位した残基が緩和し、続いてヘムa3の位置がシフトすることが起こる。また、このシフトはプロトンポンプ経路の水素結合状態によって影響され、プロトンが少ない(生理反応中では反応の後期課程)では、シフトは小さくかつ遅く起こることがわかった。またさらに遅れてプロトンポンプ経路横のヘムaが動くことも見いだされた。これらの段階的緩和は初めて観測されたもので、プロトンポンプ共役機構モデルを説明する上で重要な結果となった。また赤外分光法では、酸素還元反応の観測を可能にするフローセルシステムが完成し、それを用いた時間分解可視・赤外測定を行い、プロトン化したサイトを観察できる領域を測定することに初めて成功した。こうした反応過程を実時間の赤外吸収での測定が可能になった最初の例である。この中でプロトン放出サイトのプロトン化状態を示すカルボキシル基のバンドが時間発展にともない、強度変調と波数シフトすることが見いだされた。酸素還元反応中ではいくつかの中間体を経ることがわかっており、これらの状態でプロトンが放出されかつその中間体に合わせた水素結合状態をとることがわかった。また、新たに電子移動に伴うプロトン化の起こることを明らかにし、Water Poolでの構造変化を観測した。当初の計画では、時間分解の時間分解の共鳴ラマン分光法と赤外吸収分光法という振動分光法による酸素還元反応の追跡を行うための新たなシステムを立ち上げてその測定を行うことを想定していた。特に赤外分光測定においては、酸素還元反応の測定を実時間で行うため、ナノ秒からミリ秒にいたる時間領域を測定できるシステムの構築が必要であった。赤外吸収の特性において溶媒である緩衝溶液の吸収が極めて強く、それらを避けて極めて微小な信号変化を捉える必要があり、極めて光路長の薄い(50μm)を、精度良くフローさせるセルを作成する必要があった。また、微弱な信号(0.02%以下)を観測するために積算を重ねる必要があり、すべての観測システムを同期させて繰り返しをおこなうような測定系を構築する必要があった。さらに空気中の水蒸気の吸収が信号の何十万倍存在するために、完全に密閉して水蒸気を取り除いた環境で測定を行う必要があった。これらの課題をすべてクリアーして、実時間の赤外吸収測定に成功したので、順調に計画が進行しているといえる。さらに現在、より薄い光路長(15μm)のセルの開発にも成功し、さらに超微小な信号(0.005%以下)の測定にも成功している。これらにより、より広範囲の波長領域の測定と、1残基レベルのわずかな構造変化の検出を可能にした。
大学新設に伴う地方都市の変容と居住環境整備に関する基礎的研究

地方都市の新設大学周辺地区において、主要な変容要素となる学生下宿に注目し、その形成過程と下宿生の居住意識および地区変容などの居住環境形成に関する計画的基礎条件について考究し、以下のような結果を得た。1.地方都市での大学新設では、(1)大学用地の無償提供等の協力はみられても、用途地域の変更を伴う周辺地区整備まで取り組む事例は少ないこと、(2)市街化調整区域での下宿建設は特例扱いとされる場合もあり、下宿供給は農協等の民間活力に委ねられる場合が多く、投機目的の下宿建設の増加による家賃高騰化もみられ、(4)下宿の地区集積は深夜の喧騒やゴミ収集等の地域環境に与える問題も少なくない、ことなどが全般的に指摘された。2.大学周辺地区での下宿供給とその変化、および地区変容に関する事例調査では、(1)下宿立地は大学周辺地区から利便性の高い地区へ移行し、一時的な供給過剰状態も訪れるが、確実な投資対象である下宿建物は共同利用設備の木造アパートから設備が完備した小綺麗な軽量鉄骨造アパートや店舗併設マンションというような学生気質を反映した内容に変貌すること、(2)下宿生の転入による1世帯当り人数の減少という地区人口構成の変化が顕著で、学生向けの飲食店等の店舗の変更・新設が目立つことなど、大学立地に伴う地区変容が把握された。3.下宿生の生活行動や居住性評価意識の事例調査では、(1)食事方法、起床・就寝時刻等の生活リズム、アルバイトなどで男女間の相違が著しく、(2)典型的な下宿形態に対する居住性評価は各形態とも居室広さへの不満が顕著であり、総合評価は独立8畳以上が最も良く、共同4.5畳が最も悪く、評価意識には居室広さの他に遮音性や室内プランの問題、風呂・台所の設置状況も影響を与え、(3)下宿選択は買物等の利便性よりプライバシー・広さ・専用設備の方が重視され、下宿生は経済的事情が許せば転居する傾向にある、ことなどが判明した。
ニューロン活動の光学的多点計測による循環/呼吸中枢の自律分散システムに関する研究

心血管系や呼吸の神経性調節に関与する中枢機構のコアシステムやおおまかな神経回路は、解剖学的および生理学的研究によって近似的なプロフィルが得られているが、神経回路の詳細やダイナミックな作動様式については、多くの研究がなされているにもかかわらず、まだ統一的な描像は得られるまでに至っていない。循環/呼吸中枢機能の解析には、従来の解剖学的/組織形態学的な位置の同定や、単一細胞からの電気生理学的記録に頼る実験手技だけでは不可能であり、必然的に新しい実験手技、方法論を導入したダイナミックなアプローチが必要である。このような、問題意識のもとに、ニューロン電位活動の光学的多チャネル計測/画像処理、ならびにコンピュータ・グラフィックスを導入して、循環/呼吸中枢の機能構成を「自律分散システム」という新しい視点から解明することが本研究の目的である。(1)迷走神経関連核のイメージング:実験対象としてはadultのWistar ratを用いた。ウレタン麻酔下に、頚部で左右迷走神経本幹を露出し、末梢側を切断して刺激用電極を中枢側に装着した。人工呼吸下に脳幹背側部分の頭蓋骨、小脳を除去して脳幹を露出し、測定用チェンバーを歯科用セメントで固定して、その中をシリコンオイルで充たした。光学計測には、リアルタイム光量差差分増幅装置(IMAGER 2001,Optical Imaging Inc.,Israel)を用いた。直流安定化電源により駆動した250Wのタングステン・ハロゲンランプの光を、干渉フィルター(605±5nm)を通して準単色光にした後、光ファイバーを用いて脳幹部に照射し、slow scan CCD cameraを用いて、5秒間に8枚の画像を取得した。刺激に伴う内因性光学シグナルを反射光の変化として測定し、その変化分を測定開始時の反射光に対する比(△R/R)として表示してイメージングを行った。迷走神経を電気刺激(20Hz/1sec)すると、605nmの準単色光照射による測定では、刺激により内因性光学シグナルの大きさは増加(反射光の減少)し、刺激開始後約1.5秒でそのピークに達した。解剖学的位置との比較から、記録された応答は主に孤束核に対応すると考えられた。複数のratで同様の実験を行うと、応答領域は血管の走行とは無関係で、obexに対してほぼ同一の位置に出現することがわかった。しかしながら、応答領域の大きさは一様ではなく、個体差があることが明らかとなった(animal-to-animal variations)。(2)刺激条件と応答の関係:次に、血圧をモニターしながら刺激の強度/周波数を変えて内因性光学シグナルの画像化を行い、その変動を調べた。刺激の周波数を一定(20Hz)にした条件下で、刺激強度を変えた時に得られたイメージ画像と血圧の変化を比較し、(1)刺激強度を上げるにしたがって、応答領域は刺激側の孤束核から交連部、さらには反対側の孤束核に広がっていくこと、(2)それに伴って迷走神経刺激による血圧の低下が大きくなっていくこと、(3)同じ血圧の低下が起こる刺激条件でも、応答領域は同じではなくtrialごとに差が見られること(trial-to-trial variations)、が明らかとなった。一方、刺激強度を一定にした条件下で、刺激の周波数を変えて実験を行うと、刺激の周波数を上げるにしたがって応答領域が交連部から吻側方向に徐々に拡がっていくことが明らかとなった。これは、孤束核に投射する求心性線維のタイプの違いを反映していると考えられる。

解剖学的位置との比較から、記録された応答は主に孤束核に対応すると考えられた。複数のratで同様の実験を行うと、応答領域は血管の走行とは無関係で、obexに対してほぼ同一の位置に出現することがわかった。しかしながら、応答領域の大きさは一様ではなく、個体差があることが明らかとなった(animal-to-animal variations)。(2)刺激条件と応答の関係:次に、血圧をモニターしながら刺激の強度/周波数を変えて内因性光学シグナルの画像化を行い、その変動を調べた。刺激の周波数を一定(20Hz)にした条件下で、刺激強度を変えた時に得られたイメージ画像と血圧の変化を比較し、(1)刺激強度を上げるにしたがって、応答領域は刺激側の孤束核から交連部、さらには反対側の孤束核に広がっていくこと、(2)それに伴って迷走神経刺激による血圧の低下が大きくなっていくこと、(3)同じ血圧の低下が起こる刺激条件でも、応答領域は同じではなくtrialごとに差が見られること(trial-to-trial variations)、が明らかとなった。一方、刺激強度を一定にした条件下で、刺激の周波数を変えて実験を行うと、刺激の周波数を上げるにしたがって応答領域が交連部から吻側方向に徐々に拡がっていくことが明らかとなった。これは、孤束核に投射する求心性線維のタイプの違いを反映していると考えられる。心血管系や呼吸の神経性調節に関与する中枢機構のコアシステムやおおまかな神経回路は、解剖学的および生理学的研究によって近似的なプロフィルが得られているが、神経回路の詳細やダイナミックな作動様式については、まだ統一的な描像が得られるまでに至っていない。これは、これらの中枢機能がダイナミックな複雑系であり、自律分散システムであるためと考えられる。本研究では、循環/呼吸中枢の機能的構成における自律分散システムと情報処理過程の具体的描像を明らかにすることを目的としている。本年度は、本研究の二つの柱であるin vitro系とin vivo系のうち、in vitro系について主として解析を行った。鶏胚、ラット胚において、迷走神経、舌咽神経をつけたままの延髄intact標本、slice標本を作製し、両神経の刺激によって延髄内に誘発されるニューロン活動を光学的シグナルとして計測した。標本をメロシアニン・ローダニン系膜電位感受性色素NK2761で染色し、12x12あるいは34x34マトリックス型フォトダイオード・アレイを用いて、延髄内の128箇所または1020箇所の領域から、電位活動を同時記録した。測定されたシグナルの波型解析から、シナプス前、シナプス後電位を同定し、各領域間の伝播時間を算出することによって、ニューロン活動の空間的、時間的パターンのイメージング及び解析を行った。迷走神経、舌咽神経の刺激により、各々の神経核に対応した領域からニューロン応答が得られたが、両神経の感覚核領域(孤束核)における応答は、時間的・空間的に重なり合っており、このことから迷走神経・舌咽神経間では、孤束核のレベルで機能的に何らかのinteractionが生じている可能性が示唆された。光学的計測:本
低炭化度炭および風化炭の高濃度石炭-水スラリー燃料への利用

本研究では瀝青炭などの高石炭化度炭に比べ、水分含有量が多く取り扱いにくい低石炭化度炭を水熱処理し、処理炭のキャラクタリゼーションと高濃度石炭-水スラリー燃料(CWM)を調製するスラリー化条件を検討した。本年度は、まずオートクレーブを使用し数種の褐炭について水熱処理を行い、処理後の石炭について示差走査熱量計(DSC)による石炭表面の束縛水量の分析を行った。測定の結果、石炭表面の束縛水はその凝固特性の違いにより、-100°Cでも凝固しない不凍水、-50°C付近で凝固する結合水、の2種に分類できることが分かった。また褐炭原炭では、結合水の量が通常の瀝青炭と比較して多く存在し、水熱処理温度を高くするにつれて結合水量は減少した。結合水の減少は、実際のCWMのスラリー化特性とくに高濃度化性の上昇と対応し、結合水が少ないほどCWMの高濃度化性は良かった。さらに、水熱処理炭CWMの調製時に添加する添加剤の種類や量が、CWM水相中における結合水量に与える影響についても検討した。その結果、添加剤としてポリスチレンスルホン酸塩やポリイソプレンスルホン塩を用いた場合は、CWMスラリー化特性がよくCWM中において結合水の量も少なかった。逆にナフタレンスルホン酸塩やポリメタクリル酸塩を用いた場合はスラリー化特性が悪く、このときの結合水は多いという結果となった。また、添加剤の量については、どの添加剤についても瀝青炭CWMの調製条件よりも多量必要で、1.0-1.5wt%/coalの添加が必要であった。今後は添加剤添加量の少量化が課題である。また、風化炭(酸化炭)における結合水の定量も試みた。これらの結果からDSC測定において定量した石炭表面の結合水量は、CWMスラリー化特性と良い相関性を示すことが分かった。つまり、DSCを用いて結合水量を定量することで、CWMのおよそのスラリー化特性が見積もれる可能性が示唆された。尚、本年度の研究成果は第36回石炭科学会議(船橋市)にて発表されている。低石炭化度炭は瀝青炭などの高石炭化度炭と比較して、比表面積が大きくまた表面に親水性官能基が多く存在するため、水分含有量が多く取り扱いにくい。また、高濃度の石炭-水スラリー燃料(CWM)を調製することは困難である。そこで、低石炭化度炭からの不可逆的な脱水を行い石炭表面の親水性を減少させる方法として、水熱処理法が提案されている。本研究では、低石炭化度炭を水熱処理法にて改質し、CWMの原料として用いることを試みた。まず、数種の低石炭化度炭(褐炭)に対して、オートクレープを用いて水熱処理を行った。処理炭について、FT-IRによる石炭表面の親水性官能基の定量を行った結果、処理温度300°C以上ではカルボキシル基の減少が顕著に見られた。また、CO_2吸着を用いBET法による比表面積を算出したところ、処理温度350°Cでは原炭よりも比表面積が減少した。次に示差走査熱量計(DSC)を用いて、石炭粒子表面の結合水量の定量を行った。水熱処理温度の上昇とともに結合水量は減少し、特に300°C以上では瀝青炭並の結合水量であった。これは、表面のカルボキシル基減少と大いに関係があると思われる。また、原炭および水熱処理炭を用いて実際にCWMを調製すると、350°C処理炭ではスラリー化特性が大幅に改善され、最高石炭濃度は約30wt%上昇し、安定性も向上した。しかしながら、CWMを調製する際に添加する添加剤量は通常の瀝青炭を用いた場合に比べ23倍必要であることが分かった。水熱処理炭CWMに最適な添加剤の選択が必要である。今後は、上記に述べたように、水熱処理炭CWM調製の最適条件、特に添加剤の検討や、水熱処理における表面コーティング剤の添加についても検討を重ねたい。また、低石炭化度炭だけでなく風化炭のCWMへの利用も検討する。尚、本年度の研究成果は第35回石炭科学会議(つくば)にて発表されている。

さらに、水熱処理炭CWMの調製時に添加する添加剤の種類や量が、CWM水相中における結合水量に与える影響についても検討した。その結果、添加剤としてポリスチレンスルホン酸塩やポリイソプレンスルホン塩を用いた場合は、CWMスラリー化特性がよくCWM中において結合水の量も少なかった。逆にナフタレンスルホン酸塩やポリメタクリル酸塩を用いた場合はスラリー化特性が悪く、このときの結合水は多いという結果となった。また、添加剤の量については、どの添加剤についても瀝青炭CWMの調製条件よりも多量必要で、1.0-1.5wt%/coalの添加が必要であった。今後は添加剤添加量の少量化が課題である。また、風化炭(酸化炭)における結合水の定量も試みた。これらの結果からDSC測定において定量した石炭表面の結合水量は、CWMスラリー化特性と良い相関性を示すことが分かった。つまり、DSCを用いて結合水量を定量することで、CWMのおよそのスラリー化特性が見積もれる可能性が示唆された。尚、本年度の研究成果は第36回石炭科学会議(船橋市)にて発表されている。
高密度ストレィンジ物質における新しい相の研究

この研究計画では、ストレィンジネスを大きくもつ物質の新しい相を多角的に検討した。課題として主にとり上げたテーマについて、大要以下のような研究成果を得た。1.ストレィンジクオーク物質の飽和性の検討:ストレィンジクオーク物質(SGMと略記)がハドロンの真の基底状態であるとのE.Wittenによる可能性の指摘の真偽をはっきりさせるための研究を、QCDの相補的な二つの有効模型、構成子クオーク模型及びバッグ模型、を用いて行った。有限系と無限系を一貫した枠組みで扱った結果、1バリオン当たりのエネルギーE/Aは、s閉殻のA=6を越えると常に増加することを示した。これにより有効模型の立場からは、模型に入る基本的パラメータがAによって変わらない限り、絶対安定のSQMは存在しないことが明らかになった。2.K中間子凝縮相の研究:K中間子凝縮相の発現機構をカイラル対称性に基ずく理論形式で扱い、明らかにした。K^-凝縮の成長で陽子混在度が急増すること、適当な密度依存性をもつ対称エネルギーの効果がある時のみ直接URCA過程が可能であることが示された。またこの場合の中性子星の冷却の加速の度合いが求められた。3.超新星物質、中性子星物質への影響:中性子星誕生直後の高温・高密度の超新星物質の諸相と中性子星の熱的・動的変化について研究した。中間子凝縮相と対称エネルギーの密度依存性が中性子星の誕生から冷却への全過程に強い関係があることが示された。4.ストレィンジネスをもつ系の核力の研究:フレーバ対称性の破れを取り入れたバリオン構造、核子-ハイペロン間力の研究が進み、核物質中でのH粒子、H粒子間力の問題に取り組める理論的準備が進んだ。ストレィンジ物質系について,有限系の問題と無限系の問題の関係を理論的に明らかにするという目的から第一に取り組んだのは,ストレイジクォ-ク系の飽和性である。大要以下の成果を論文として発表した。ハドロン多体系の真の基底状態が原子核ではなくストレィンジクォ-ク物質(SQM)であるとのE.Wittenによる指摘の真偽を確かめるため,二つの相補的模型を用いて,S=ーAのクォ-ク系についてエネルギ-E/Aのバリオン数Aへの依存性を調べた。構成子模型を用いた研究では,S閉殻を単位とするクラスタ-(A=6)の集合をとり,原子核のアルファクラスタ-模型との対比を行った。バッグ模型を用いた研究では,今までなされていなかった1グルオン交換を有限系(A>6)で相対論的に採り入れた。これらの研究によれば,A>6を超えてもE/AはAと共に増大し,Aが大きくなったときストレィンジ物質系が核子系よりエネルギ-が下がる兆候はない。有限の多クォ-ク系の研究から,Wittenの指摘した可能性はありそうにない点を明示した点に意義がある。今後より大きい系を扱い,この結論を確かにする方向で取り組みを始めている。中間子自由度によるストレィンジ物質としては,以前からK中間子凝縮の可能性が指摘されていたが,理論的に不明確な点があった。こゝでは,弱い相互作用がストレィンジネス非保存の過程を通じ,化学平衝条件を与える点を理論にとり入れ,從来の理論の欠点を除去した。この理論により,KNシグマ頂を通じてKNS波相互作用の引力的効果により,中性子物質ではK^-凝縮が3P。(Poは核密度)辺りから,対象核物質ではK^+K^-対凝縮が4P。辺りから発現することを示した。

その他,中性子星物質の高密度領域での状態方程式と超新星爆発による中性子星形成の問題をπ中間子凝縮の視点から研究し,分析した。1.ストレィンジ物質の飽和性の検討:ストレィンジクォーク物質(SQMと略記)が絶対安定-原子核よりもエネルギー的に低い状態として存在する-とのE.Wittenの予想の真僞をはっきりさせるため、バッグ模型を用い1グルオン交換効果を無限系でも有限系でも一貫して採り入れる枠組により、1バリオン当りのエネルギーE/Aを求め、そのバリオン数依存性を調ベた。その結果、A=6(1S閉殻)まで数百MeV程度に上昇した先,E/Aは6<A(] SY.ltoreq. [)24の閉殻ではAと共に上昇し、無限SQMの値はその延長上にあることが示された。これにより、絶対安定のSQMは存在しないことを示した。2.K中間子凝縮相の研究:この凝縮相は、K-NS波の相互作用を通じて核密度Poの35倍の高密度で発現するとの可能性が指摘されているが、その発現機構はまだ充分明らかでない。ストレィンジネスが通常の核物質から生ずるのは弱い相互作用を通じてであることを踏まえ、KNシグマ頂が主要な効果として働いてK凝縮がおこる機構を明らかにした。更に中性子星物質でおこるK凝縮で陽子混在度が密度と共に急増するので直接的URCA過程が可能となるかという問題を考察し、化学平衡条件により電子の化学ポテンシャルの急激な降下のため不可能であるとの結論をえた。3.qq励起を伴ったバリオン構造:ハイペロン一核子、ハイペロン同士の相互作用の解明に先立ち、バリオン構造を研究した。S波バリオンでは、π放出崩壊幅、中間子-バリオン結合常数、π放出崩壊幅に対するフレーバーSU_3の破れの効果を検討した。P波バリオンについては、LS力効果の見かり上の欠落の謎につき解答を与えた。4.中性子星誕星直後の高温・高密度核物質の諸相について、特に陽子混在度を対称エネルギーとの関係で研究した。1.ストレンジクオーク物質の飽和性の検討:ストレンジクオーク物質(SQMと略記)がハドロンの真の基底状態であるとのE.Wittenによる可能性の指摘の真偽をはっきりさせるための研究を前年度に引き続き行った。構成子クオークの視点からu,d.sのs閉殻をクラスター単位として、1バリオン当たりのエネルギーE/Aのバリオン数Aへの依存性(飽和星)を検討した。Aの大きい系を扱う新手法を適用し、A→∞の物質及びA〓1の系の計算を行い、E/AはA>6(s閉殻を越える領域)で決して減少しないことを示した。これはA(〕SY.ltoreq.〔)24系で既に得た結果、及び前年度の研究で得たバッグ模型による結果と整合する。一連の研究から、有効模型の立場からは、絶体安定のSQMは存在しないと結論できる。2.K中間子凝縮相の研究:今年度は、K中間子凝縮相におけるURCA過程を、対称エネルギーを考慮した扱いで考察した。K^-凝縮が成長すると陽子混在度が急増するが、適当な密度依存性をもつ対称エネルギーの効果がある時のみ、直接URCA過程が可能であることが明らかになった。この場合、中性子星の冷却は急速に進むが、その度合いが求められた。3.超新星物質、中性子星物質への影響:中間子凝縮と対称エネルギーの密度依存性が中性子星の誕生から冷却への全過程に強い関係があることが示された。4.ストレンジネスをもつ系の核力の研究:フレーバ対称性の破れを取り入れた核子-ハイペロン間力の研究が進み、核物質中でのH粒子、H粒子間力の問題に取り組める理論的準備が進んだ。
咀嚼障害に起因する顎骨骨微細構造変化の結晶学的解析

下顎骨は膜性骨化により形成され、複雑な応力状態の元、コラーゲン(Col.)/生体アパタイト(BAp)が緻密に配向した複合組織として咀嚼荷重を支えている。本研究では微小領域XRDやpQCTを用いて、咀嚼応力の負荷・除荷、抜歯、栄養障害、原発性骨粗鬆症等の様々な動物モデルを用いて、微細構造の配向性と力学特性との関係を明らかにすることで、歯科用インプラント設計のための指針について結晶学的に解明した。臨床的に歯科インプラントを考える場合、顎骨の骨微細構造を理解することは極めて重要である。本研究では、ラット下顎骨およびビーグル犬下顎骨を用いて咀嚼および咀嚼障害モデルを作製し、骨微細構造の変化を結晶学的に解析することを目的とした。咀嚼障害モデルの作製はラットの場合、上顎第1臼歯を4週齢から定期的に削り取り、下顎第1臼歯への接触を避けることで咀嚼による負荷を排除した。一方、ビーグル犬の場合、8ヶ月齢において下顎の犬歯以外の臼歯をすべて抜歯し咀嚼による負荷を排除した。各期間飼育の後、下顎骨を摘出し正常な咀嚼状態のモデルとともに測定試料とした。本年度は最初に各週齢および月齢における正常および咀嚼障害モデルの作製を行った。ついでμCTを用いて摘出した下顎骨の形状観察と切断面の観察を行うとともに、pQCTを用いての骨密度測定などを行った。その後、近遠心方向に垂直な臼歯を含む断面内にて、微小領域X線回折法で骨微細構造の変化を定量解析するために、最適な測定部位の選択およびX線回折条件の確立を行った。骨微細構造の評価は生体アパタイト結晶(BAp)のc軸およびa軸に起因するそれぞれの反射ピークを用いてX線回折図形から(002)/(310)回折強度比を算出し、BApのc軸配向性(骨質評価の指標)として定量評価した。その結果、下顎骨のc軸配向性は近遠心方向に主軸をもちin vivo応力分布の変化や骨系細胞挙動に対して極めて敏感に変化する骨質指標であることが明らかとなってきた。特に咀嚼荷重は、歯根直下部での配向性を制御する重要な因子であることが推察された。一方、支持歯槽骨部は主に歯を支える役割を果たしており特徴的な配向分布を示した。下顎骨における生体アパタイト(BAp)結晶の配向性は、in vivo応力分布の変化や骨系細胞挙動に対して極めて敏感に変化する骨質指標である。特に咀嚼荷重は歯根直下部での配向性を制御する重要な因子であることをラット咀嚼障害モデルにより明らかにしてきた。咀嚼の有無によるBAp配向性の変化を明らかにすることは歯科インプラントを検討するうえで重要であり、適正な咀嚼障害モデルの作製、選択は極めて重要である。今年度はビーグル犬を用いた抜歯による咀嚼障害モデルと、新たな手法として、破骨細胞欠損による骨吸収不全を呈するop/opマウスを用いた歯牙形成・萌出不全による咀嚼障害モデルについて、BAp配向化に対するin vivo応力分布、細胞挙動の影響を評価した。その結果、ビーグル犬を用いた咀嚼障害モデルでは捕食部と咀嚼部における骨密度の不連続性が抜歯後わずか3ヵ月後には消失し、BAp配向性に対する咀嚼の重要性が示された。正常な場合、咀嚼の影響を受ける歯根直下の局所領域においては近遠心方向のBAp配向の低減にともなって咀嚼方向への配向化が認められた。咀嚼障害の場合、近遠心方向への一軸配向へと変化した。一方、破骨細胞欠損したop/opマウス下顎骨の体積骨密度は有意に低かった。配向性は、歯根の有無に関わらず正常な対照群では基本的には近遠心に沿った一軸配向性を示し、咀嚼荷重の影響を受ける歯根直下のみ咀嚼方向への配向化形成の結果、近遠心への配向性は有意に低下した。一方op/opマウスでは、近遠心への配向度合は対照群に比べて低く、歯根直下においても咀嚼の影響は受けるものの、配向性低下の度合は小さく、咀嚼荷重やそれに対するレスポンスの差異が示された。下顎骨の生体アパタイト結晶(BAp)の配向性は、近遠心方向へ優先配向をもち、成長や咀嚼にともなうin vivo応力分布の変化とともに協調的に制御されている。

本年度は、ラットやビーグル犬下顎骨そして骨吸収不全を呈する遺伝子欠損マウスによる歯牙形成・放出不全の咀嚼障害もデルについて咀嚼の有無による骨量(骨密度、骨体積)、骨質(BApのc軸配向性)の変化を明らかにした。また、臨床的に人下顎骨への歯科インプラント応用を見据えて、サル下顎骨を用い、これまであまり注目されていなかった支持歯槽骨部位も含めて、咀嚼障害に起因する顎骨骨微細構造変化を結晶学的な解析によって以下の知見を得た。1.近遠心方向のBAp配向性の変化は「咀嚼荷重排除」および「遺伝子欠損」で影響が顕著に現れた。c-src KOマウス(遺伝子欠損マウス)では破骨細胞の機能不全により歯牙形成異常、骨組織異常が認められ大理石骨症を呈しBAp配向性の変化はより複雑であった。しかし、ヤング率は骨密度に比べてBAp配向性とよい相関を示したことから、下顎骨の力学機能は骨密度に比べてBAp配向性により強く支配されていた。2.サル下顎骨における皮質骨の骨密度、c軸配向性そしてヤング率は強い部位依存性を示し、咀嚼の影響により歯槽骨部と下顎体において、また頬側と舌側で大きく異なった。一方、骨面内でのc軸配向性は、各部位に負荷される応力方向に一致し、c軸配向性とヤング率の間で強い相関が示された。歯を直接支える歯根周りの微小領域における骨面内のc軸配向性は極めて特徴的な分布を示し、歯頸部では歯根の方向に、歯槽骨部では固有歯槽骨に沿った配向分布を示した。
食品由来共役脂肪酸の新規な生理機能に関する基礎的研究

先に我々は、脂肪酸の共役型である共役リノール酸や共役リノレン酸が、脂質低下作用や肥満誘発性高血圧の予防作用という新規栄養生理機能を持つことを見出した。しかしながら、動物種によっては、その応答性が異なり、特にマウスは劇的な脂肪組織重量の低下をもたらす反面、インスリン抵抗性や脂肪肝といった"脂肪萎縮症"用の病態を引き起こすことが認められた。その原因としては、脂肪細胞由来のホルモン様物質アディポサイトカインの一種である"レプチン"や"アディポネクチン"が欠乏するためであると示唆された。そこでまず、共役脂肪酸摂取に対するマウスの初期応答を検討したところ、血清や肝臓の脂質濃度に対しては低下作用を示した。インスリン抵抗性や脂肪肝を伴う脂肪萎縮症病態を発症させることが示された。しかしながら、短期摂取で既に劇的な脂肪組織の減少によるアディポサイトカインの低下が認められ、より長期の摂取がアディポサイトカイン欠乏をもたらし、脂肪萎縮症様病態を発症させることが示唆された。つぎに、この食事誘発性脂肪萎縮症モデルマウスに対するレプチン補強により病態発症の予防・改善を試みた。その結果、腹腔内投与によるレプチン補強は、インスリン感受性の改善をもたらし、肝臓における脂質の蓄積と肝機能マーカーの上昇を改善できることが示された。その際、レプチン補強に対しては肝臓におけるトリグリセリド代謝系酵素活性の応答が顕著であった。ヒトの脂肪萎縮症における治療にレプチン投与を用いることが報告されているが、食事成分による治療・改善作用の報告はない。ヒトの脂肪萎縮症において、脂肪肝発症の後、脂肪肝炎、肝硬変、肝ガンへの進展が重大な致死的要因である。そこで、肝臓脂質低下作用を持つ高度多価不飽和脂肪酸を用いて、脂肪萎縮症病態の改善を試みた。高度多価不飽和脂肪酸の一つであるドコサヘキサエン酸を、脂肪萎縮症を誘発する食事に添加したところ、レプチンやアディポネクチンなどのアディポサイトカインの産生調節を介さずに、肝臓における脂質合成抑制と脂質分解亢進により脂肪肝を改善できることが示された。本研究により、共役脂肪酸に対する高応答性が脂肪萎縮症様病態を引き起こす可能性について、共役脂肪酸そのものが病態発症要因ではないこと、他の食事成分との併用により安全で、より効果的に利用できる可能性が示された。先に我々は、必須脂肪酸リノール酸の共役型である共役リノール酸の生理機能について、肥満誘発性高血圧の予防作用という新規作用を見出した。そこで、非肥満の本態性高血圧ラットの病態発症に及ぼす影響について検討を行ったところ、共役リノール酸摂取による改善作用が見出された。その作用機序としては、脂肪細胞由来のホルモン様物質:アディポサイトカインの一種である"アディポネクチン"の誘導によることが示唆された。この共役リノール酸によるアディポネクチン誘導作用については、糖尿病ラットでも認められ、高インスリン血症と非アルコール性肝臓障害に対して改善作用を示した。よって本研究により、共役リノール酸は脂肪細胞におけるアディポサイトカイン産生調節機能を介して、生体機能に影響を与えうることが初めて示された。次に、植物種子油中に多く含まれる共役トリエン酸の生理作用について、ヒト肝臓由来細胞HepG2および肥満モデルOLETF