hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ラット脳の性分化の際にエストロゲンにより駆動される制御分子の同定と機能解析

性差の成立を専ら細胞死に帰してきた従来の説明が不十分な今日、遺伝子レベルで神経細胞死の他、神経細胞の移動、あるいは細胞新生の可能性を各遺伝子発現の統計学的処理を援用することで判別すべく検討している。本年は2編のPNASを含め、計10編の英文原著により、エストロゲン受容体α陽性ニューロンの蛍光タンパク標識による可視化とエストロゲンによる性腺刺激ホルモンネガティブフィードバックにおける特定プロモータの関与、性腺刺激ホルモン放出ホルモン(GnRH)ニューロンによる行動調節などを報告した。国内外の学術集会では、SDN-POAに一過性にソマトスタチンが発現し、神経細胞の生存に寄与する可能性、エストロアレイによりエストロゲンによる制御が明らかになった複数の中枢神経関連遺伝子などについて報告している。蛍光タンパク標識によりGnRHニューロンを可視化したトランスジェニックラットを用いた国内外の共同研究が進んでいる。GnRHニューロンに発現するGPCRにはこれまで報じられていない性差が細胞レベルであることを発見したので、その生理学的意義と成立機序の検討を開始した。雄が雌より多数のニューロンを擁する内側視索前野の性的二型核(SDN-POA)と逆に雌が雄より細胞数の多い前腹側室周核(AVPV)それぞれの成立機転を明らかにする目的で、性分化の臨界期前後で部位特異的に発現する遺伝子を特定する実験を進めている。生後二日令と五日令のエストロゲン処置雌と無処置雌の脳から両部位をパンチアウトし、total RNAを分離して(1)汎用マイクロアレイシステムであるAtlas Glass Array 1.0(Clontech)および(2)産総研との共同研究により開発したエストロゲンに反応するラット遺伝子を対象とする「エストロアレイ」を用いて遺伝子発現の評価を進めており、性差の成立がアポトーシス、神経細胞の移動、あるいは細胞新生の何でによるかを部位特異的に比較検討している。汎用のアレイではラット内側視索前野の雄型化の磁気にソマトスタチン(SOM)遺伝子の活性化を見出し、in situ hybridization法により性分化の臨界期に限ってエストロゲンの作用のもとにSDN-POAで転写が起こることを発見し、Endocrinology誌に発表した。SOMメッセージを発現する細胞が性分化の期間を通じて雌で少なく、雄で多かった所見は、これまでSDN-POAの性差がアポトーシスにより成立するとの従来の仮設を明確に否定するものとして注目している。また、BrdUにより細胞周期のS期(DNA合成期)にある細胞群をラベルすることで、SDN-POAの細胞は胎生15日ころ生まれ、生後の細胞新生は見られないことを確定したので、SDN-POAの成立における細胞の移動の関与を明らかにする研究を進めている。特に、先に作成したエストロゲン受容体αプロモータ0/Bにより蛍光タンパクEGFP発現を行わせたトランスジェニックラットでSDN-POAが標識されることを見いだし、切片培養による蛍光標識細胞の移動を直視する実験を進めている。他に国内外の学術集会では、エストロアレイによりエストロゲンによる制御が明らかになった複数の中枢神経関連遺伝子を報告した。
マルチンゲールの手法によるBanach関数空間の解析

研究成果の概略は次の通りである.・一様可積分なマルチンゲールf=(f_n)に対して,Af=(Af_n)を|f_∞|から生成されるマルチンゲールとする.XをBanach関数空間とするとき,SfとS(Af)が同時にXに属すための(Xがみたすべき)必要十分条件を与えた.・完備確率空間上の再配分不変なBanach関数空間Xに関連した新たな再配分不変空間H_p(X)及びK(X)を定義し,XとH_p(X),K(X)の間に成立する種々のマルチンゲール不等式を確立した.研究成果の概略は次の通りである.・一様可積分なマルチンゲールf=(f_n)に対して,Af=(Af_n)を|f_∞|から生成されるマルチンゲールとする.XをBanach関数空間とするとき,SfとS(Af)が同時にXに属すための(Xがみたすべき)必要十分条件を与えた.・完備確率空間上の再配分不変なBanach関数空間Xに関連した新たな再配分不変空間H_p(X)及びK(X)を定義し,XとH_p(X),K(X)の間に成立する種々のマルチンゲール不等式を確立した.1.一様可積分なマルチンゲールに対し、その極限関数と2次変分関数との間に成立するノルム不等式は、しばしばBurkholderタイプの不等式と呼ばれる。研究代表者はBurkholderタイプの不等式が成立するBanach関数空間の特徴づけに成功した。既に知られている結果から、Banach関数空間Xが再配分不変であり、そのlower Boyd indexが0より真に大きく、upper Boyd indexが1より真に小さい場合にはBurkholderタイプの不等式がXのノルムに対して成立することが、容易に導かれる。本研究によってその逆、すなわち、Burkholderタイプの不等式が成立するBanach関数空間は再配分不変であり、そのlower Boyd indexは0より真に大きくupper Boyd indexは1より真に小さいことが明らかになった。尚、この結果はIllinois J. Math.に掲載されることが決まっている。2.一様可積分なマルチンゲールfに対し、その極限関数の絶対値から生成されるマルチンゲールをAfと書き、fの2次変分関数をS(f)と書くことにする。「2つの条件'S(f)∈X'と'S(Af)∈x'が同値となるようなBanach関数空間Xは如何なる空間であるか」との問題を解決することは、本研究の目的を達成する上で重要であると考え、この問題の研究を行った結果、次のような結論に至った。「条件'S(f)∈X'と'S(Af)∈X'が同値となるBanach関数空間Xは、再配分不変であり、Burkholderタイプの不等式が成立する。また、その逆も正しい」。尚、この結果はGlasgow Math. J.の2004年1月号に掲載予定である。2つの再配分不変空間X及びYのノルムに関する、離散時径数増加過程のためのノノレム不等式を、ある種の線形作用素の有界性を用いて証明した。また、これを用いて種々の新しいマルチンゲール不等式を確立した。その中で特に、マルチンゲールfの絶対値のp乗のDoob分解に関するノルム不等式は、レフェリーより、「潜在的に大変有用」との評価を得ている。ここに詳しく記すことはできないが、この研究によって得られた増加過程に関する不等式は、大変一般的な設定の下に証明された結果であり、その応用としてマルチンゲールだけに限らず、更に多くの確率過程に関する新しいノルム不等式を証明することが可能であろうと思われる。(X,‖‖)を確率空間(Ω,Σ,P)上のBanach関数空間とする。Ω上のマルチンゲールfに対し、そのsquare functionをSfで表し、maximal functionをMfで表すことにする。すべてのマルチンゲールfに対し、不等式‖Mf‖≦C‖Sf‖が成立するためには、Xが再配分不変空間でなければならないことを証明した。すでに知られている結果とあわせて、不等式‖Mf‖≦C‖Sf‖が成り立つための必要十分条件は、Xが再配分不変、かつ、そのlower Boyd index α(X)がα(X)>0を満たすことであることがわかる。更に、すべてのマルチンゲールfに対し‖Mf‖≦C‖Sf‖が成り立つと仮定すれば、その逆向きの不等式‖Sf‖≦C‖Mf‖も成立することを証明した。また、不等式‖Mf‖≦C‖Sf‖の右辺のノルムを別の再配分不変空間のノルムに置き換えた不等式を考察し、その不等式が成り立っための必要十分条件を与えた。(X,||・||_x)を確率空間(Ω,Σ,Ρ)上のBanach関数空間とする。Ω上のマルチンゲールf=(f_n)に対して、その条件付変分θf=(θf_n)をθf_n=SUP_<0【less thanor equal】n【less thanor equal】m<∞>E[|f_m-f_<n-1>||F_n]のように定義する。

Xにおける次のノルム不等式(i)(iii)が成立することが互いに同値であることを発見し、更に、これらの不等式が成り立つための必要十分条件は、次の(iv)であることがわかった(つまり、下記の(i)(iv)は互いに同値である)。(i)ある正の定数c,Cが存在して、すべてのマルチンゲールf=(f_n)に対して次の不等式が成立する(ii)ある正の数c,Cが存在して、すべてのマルチンゲールf=(f_n)に対して次の不等式が成立する(iii)ある正の数c,Cが存在して、すべての一様可積分なマルチンゲールf=(f_n)に対して次の不等式が成立するここに記した研究結果は、論文にまとめ現在投稿準備中である。上記の条件(iv)は、Burkholder型不等式が、Banach関数空間Xにおいて成立するための条件と同じであることから、今後の課題としてθfとSfの間に成立するノルム不等式を研究する予定である。上記の結果に加え、現在荷重Orlicz空間において、(ノルム)有界な任意のマルチンゲールがノルム収束するための必要十分条件を研究中であり、部分的な結論を得ている。今後、更に詳細に研究したい。
博物館等の生涯学習施設における専門職員とボランティアの位置に関する研究

本年度は、3年計画の最終年度にあたり、これまでの研究を深化させるとともに、研究の総括に向ける活動を行った。前年度までと同様に、過去のボランティア論についての研究・文献ならびに調査報告書を広く収集し、検討を行った。また、これまでと同様、各地で開催されるボランティアの集会にも参加して施設職員とボランティアの側からの意見を収集したり、施設を訪問し、ボランティア導入の実態についてヒアリングをするなど、資料収集を行った。全国の社会教育施設がボランティアの導入状況についての質問紙調査を企画し、別途資金を調達して実査を行ったが、企画段階における質問項目の設定に関して諸資料を収集しかなり深く研究を進めることができた。また、社会教育施設がボランティアの自己形成に関するヒアリング調査の企画を行い、調査票を作成したが、この段階においても、これまでにないものを作り出してきたと考えている。このように、本研究は最終年度を迎えたが、さらに引き続いて研究の成果を発展させる段階に来たと考えられる。本年度は、3年計画の研究の初年度に当たり、研究を進める上での全体像を構築し広くボランティア活動にかかわる情報を収集することに力を注いだ。まず、過去のボランティア論についての研究文献並びに調査報告書を広く収集し、わが国における、施設を中心とするボランティア導入の状況について確認した。また、国立婦人教育会館のボランティアを中心として開催されている研究集会に、企画の段階から参加しつつ、ボランティア側から出されている、施設ボランティアの課題について意見・資料を収集した。さらに、文部省婦人教育課主催のボランティア研究集会、日本青年奉仕協会主催の研究集会などにも参加し、行政・施設・ボランティアそれぞれが、何を目的に、どのように活動(を推進)しており、どのような点が課題になっているかについて広く状況を確認した。その他、いくつかの生涯学習施設並びに自治体におけるボランティア活動の状況についてもヒアリング調査を実施した。また、たまたま研究代表者が在外研究(短期)の機会に恵まれたので、アメリカ合衆国におけるボランティア活動の状況についての資料も収集することが可能になった。わが国とは、そもそも風土が違っており、そのまま参考になるわけではないが、博物館におけるボランティア活動や病院ボランティアの活動など、きわめて興味深い資料を収集し整理している。このように、本年は、実質的には半年の研究期間しかなかったにもかかわらず、職員論については深めることができなかったもののボランティア活動の全体像についての資料は揃ってきたということができる。本年度は、3年計画の研究の中間年度にあたり、研究全体の方向づけをしたあと、実際にデータを収集することに力を注いだ。前年度と同様に、過去のボランティア論についての研究・文献ならびに調査報告書を広く収集し、検討を行なった。また、昨年に引きつづき、国立婦人教育会館のボランティアを中心として開催されている研究集会に参加しつつ、ボランティアの側から提起されている施設ボランティアの課題についての意見・資料を収集した。さらに、文部省主催の全国ボランティア活動推進連絡協議会などにも参加し、行政・施設・ボランティアそれぞれが、どのように活動を推進し、その活動のなかでどのような点が問題となっているのかについて広く状況を把握した。また、国立婦人教育会館のボランティア・行政関係者・新聞記者・大学院生等と研究・調査グループを組織し、『社会教育施設ボランティア実態調査』に向けて、研究会を開催してきている。婦人教育会館・女性センター・博物館(美術館)・図書館・公民館・青少年教育施設などの社会教育施設を調査対象とし、施設ボランティアの実態を問う調査票を作成し、現在、郵送調査の準備を整えているところである。この調査とあわせて、ボランティア個人の意識や活動に関するヒヤリング調査も行なう予定であり、ヒヤリングの内容に関しても検討しているところである。このように、本年は、これまでに把握してきたボランティア活動の全体像を踏まえつつ、実態調査を手がけることによって、ボランティア活動の実態にさらに踏み込む準備が整ってきたということができる。
小児がん患者における輸血後鉄過剰症に対する鉄キレート療法の有用性

進行期固形腫瘍60例を対象とした。フェリチン値500ng/ml未満まで内服継続。非投与群および投与群における移植後フェリチン値の推移を比較した。投与群は移植後65日(35-180)にフェリチン値500 ng/ml未満となり投与中止。非投与群における移植半年後フェリチン値は投与群に比べて有意に高く1210ng/ml(810-2557) vs 230ng/ml(120-1220) (p=0.016)、移植1年後でも非投与群における血清フェリチンは高値であった(1108 ng/ml(421-2202))。輸血後鉄過剰症診断早期のデフェラスロクス投与は臓器障害の軽減につながることが示唆された。輸血後鉄過剰症は造血幹細胞移植後非再発死亡危険因子となり、治療成績を大きく左右する合併症の一つである。フェリチンは組織の貯蔵鉄量を反映するとされており、血清フェリチン1000ng/ml以上および濃厚赤血球輸血総量100ml/kg以上を満たせば輸血後鉄過剰症と診断されるが、腫瘍細胞浸潤、慢性炎症、移植後GVHDによる組織崩壊により高フェリチン血症を呈することがあるため、画像診断の併用が推奨される。しかし、小児がん患者においては容易ではない。H25年度は小児がん患者における侵襲のない輸血後鉄過剰症補助診断法を確立をめざした。対象は2008年1月-2012年7月において当科で造血幹細胞移植を受けた小児がん(血液悪性腫瘍)患児(n=22)のうち移植後半年以上生存し、骨髄スメア検体が経時的に保管されている症例(n=12)。初発時、移植前(化学療法、輸血療法後)、移植6-12か月後の3ポイントの骨髄スメア検体を用いて鉄染色(ベルリン青法)を施行。赤血球1000個カウントしsiderocyteおよびsideroblastの割合を算出。濃厚赤血球輸血総量および血清フェリチン値との相関を検討。結果として濃厚赤血球輸血総量が多いほどsiderocyte割合(p=0.0001)、sideroblast割合(p<0.0001)が有意に高かった。血清フェリチン値が高いほどsiderocyte割合が有意に高く(p=0.02)、sideroblast割合が高い傾向を認めた(p=0.06)。腫瘍細胞浸潤、慢性炎症、移植後GVHDなどの病態により高フェリチン血症をきたしうる状況下において、骨髄中siderocyte, sideroblast割合測定は侵襲なく簡易である。骨髄中siderocyte, sideroblast割合は小児がん領域における輸血後鉄過剰症診断に有用なマーカーとなることが示唆された。【はじめに】輸血後鉄過剰症は、心臓・内分泌・造血機能低下を招くだけでなく、非再発死亡危険因子となることが知られており、治療成績を大きく左右する合併症のひとつである。【目的】造血細胞移植療法施行のハイリスク小児がん患児における輸血後鉄過剰症に対する鉄キレート療法の有用性と安全性を検討する。【対象】2008年以降、当科において造血細胞移植を受けた小児がん患者のうち移植後1年以上経過している2群:前半2008年1月2011年3月(n=35)、後半2011年4月2013年4月(n=35)。【方法】後半群において、輸血後鉄過剰症の基準(濃厚赤血球輸血50ml/kg以上かつ血清フェリチン値1000ng/ml以上)を満たした場合にデフェラシロクス投与。非投与群および投与群における移植直前および移植後1年のフェリチン値を比較。投与群における副作用について検討した。【結果】輸血後鉄過剰症の基準を満たしたものは非投与群35例中18例、投与群35例中21例。患者背景に相違はなかった(発症年齢:3.5歳(0.4ー13.1)vs 5.2歳(1.6ー19)、輸血総量:120ml (78-410) vs 132ml (65-433)、血液腫瘍/固形腫瘍7例/11例vs 10例/11例)。移植直前フェリチン値は非投与群で1430ng/ml (340-1820)に対し、投与群で1000ng/ml (320-3120) (p=0.72)。移植1年後のフェリチン値は非投与群で840ng/ml (410-2100)に対して投与群で320ng/ml (110-890) (p=0.001)。フェリチン値500および1000ng/ml以上の期間は非投与群の方が投与群よりも有意に長く(p=0.004, p=0.002)、デフェラシロクス内服により有意にフェリチン高値期間を短縮できた。投与群の21例における副作用はgrade2以下の下痢2例、皮疹1例であり安全性に問題は認められなかった。【まとめ】小児がん輸血後鉄過剰症に対するデフェラシロクス療法は安全性に問題は認められず、有意にフェリチン高値期間を短縮させ、移植1年後のフェリチン値を低下させた。【はじめに】輸血後鉄過剰症は、心臓・内分泌・造血機能低下などをきたすだけでなく、移植後非再発死亡危険因子となる。

内科領域において、鉄キレート療法により臓器障害が軽減され移植成績が向上したと報告されている。【目的】進行期固形腫瘍患児における輸血後鉄過剰症(小児基準:濃厚赤血球輸血50ml/kg以上、フェリチン値1000ng/ml以上)に対する鉄キレート療法(デフェラスロクス内服)の有用性を検討する。【対象・方法】2009年4月-2011年12月に入院した固形腫瘍患児80例のうち、転移を有し自家末梢血幹細胞移植適応と判断した進行期固形腫瘍21例を対象とした。2011年4月以降に輸血後鉄過剰症と診断した例にデフェラシロクスを投与。内服が苦手な乳幼児にはフレーバー添加によりコンプライアンス向上を図り、フェリチン値500ng/ml未満まで内服継続。非投与群および投与群における移植後フェリチン値の推移を比較検討した。【結果】輸血後鉄過剰症の基準を満たしたのは13例(非投与群7例、投与群6例)。非投与群および投与群の患者背景に有意差なし(発症年齢4歳4か月(9か月-6歳4か月) vs 2歳6か月(8か月-11歳10か月)、男/女5/2 vs 3/3、濃厚赤血球輸血186ml/kg(117-332) vs 109ml/kg(100-211)、移植前フェリチン値1656ng/ml(1071-1768) vs 1643ng/ml(1278-1949))。投与群はフレーバー添加による工夫にて全例内服可能であり重篤な有害事象なく経過、移植後75日(45-180)にフェリチン値500 ng/ml未満となり投与中止。非投与群における移植半年後フェリチン値は投与群に比べて有意に高く1210ng/ml(810-2557) vs 261ng/ml(154-1187) (p=0.016)、移植1年後でも非投与群における血清フェリチンは高値であった(1108 ng/ml(421-2202))。【まとめ】デフェラシロクス投与による重篤な有害事象はみられず、全例内服可能であった。輸血後鉄過剰症診断早期のデフェラスロクス投与は臓器障害の軽減につながることが示唆された。当科で行った鉄キレート療法についてまとめた。前向き試験に向けてのエビデンス作成ができたが、多施設試験に向けての準備が遅れている。輸血後鉄過剰症は、心臓・内分泌・造血機能低下などをきたすだけでなく、移植後非再発死亡危険因子となる。進行期固形腫瘍患児における輸血後鉄過剰症(小児基準:濃厚赤血球輸血50ml/kg以上、フェリチン値1000ng/ml以上)に対する鉄キレート療法(デフェラスロクス内服)の有用性を検討する。固形腫瘍患児120例のうち、進行期固形腫瘍45例を対象とした。フェリチン値500ng/ml未満まで内服継続。輸血後鉄過剰症の基準を満たしたのは33例(非投与群7例、投与群26例)。非投与群および投与群の患者背景に有意差なし(発症年齢4歳4か月(9か月-6歳4か月) vs 3歳6か月(8か月-15歳10か月)、男/女5/2 vs 13/13、濃厚赤血球輸血186ml/kg(117-332) vs 120ml/kg(100-223)、移植前フェリチン値1656ng/ml(1071-1768) vs 1600ng/ml(1120-1949))。投与群は重篤な有害事象なく経過、移植後65日(35-180)にフェリチン値500 ng/ml未満となり投与中止。
単結晶薄膜化により物性を制御した強相関系遷移金属酸化物の電子構造の研究

・原子レベルで成長を制御したLa_<1-X>Sr_xFeO_<3,La_<1-X>Sr_XMnO_3単結晶薄膜を作製しin-situで角度分解光電子分光を行うことにより,世界に先駆けてこれらの3次元ペロブスカイト酸化物のバンド構造・フェルミ面の決定した.・バンド幅制御系Ca_<1-X>Sr_XRuO_3単結晶薄膜を作製し,in-situで軟X線光電子分光により,コヒーレント部分・インコヒーレント部分間のスペクトル強度の移動を明らかにした.膜厚を制御したSrRuO_3薄膜の電子状態を測定し,SrRuO_3極薄膜においては45ML以下で絶縁体,5ML以上で強磁性金属相が安定化することを見出した.・LaAlO_3基板上に作製したPr_<1-X>Ca_XMnO_3単結晶薄膜にっいてin-situ光電子分光を行い,基板圧力により電荷整列の抑制された状態の電子状態を明らかにした.・SrTiO_3と銅酸化物高温超伝導体YBa_2Cu_3O_7,との界面における内殻準位のエネルギーが,紫外線照射によるキャリアー注入でシフトすることを確認した.シフトの励起光周波数依存性から,光注入されたキャリアーの寿命を明らかにした.・モット絶縁体LaTiO_3とバンド絶縁体SrTiO_3の界面に金属状態が出現することを,光電子分光により見出した.同じくモット絶縁体であるVO_2(低温相)とバンド絶縁体であるTiO_2の界面は金属相が出現せず,界面における極性の不連続がキャリアードーピングの原動力であることが示唆された.・酸化物p-n接合ZnO/NlO界面の静電ポテンシャル分布を,Arイオンスパッタと内殻光電子分光を組み合わせて求めることに成功した.・光電子顕微鏡(PEEM)を用いたLa_<0.6>Sr_<0.4>MnO_3薄膜の磁区観測を行い,La_<0.6>Sr_<0.4>MnO_3薄膜においてはステップ誘起の180度磁区ドメインが生じることを見出した.・原子レベルで成長を制御したLa_<1-X>Sr_xFeO_<3,La_<1-X>Sr_XMnO_3単結晶薄膜を作製しin-situで角度分解光電子分光を行うことにより,世界に先駆けてこれらの3次元ペロブスカイト酸化物のバンド構造・フェルミ面の決定した.・バンド幅制御系Ca_<1-X>Sr_XRuO_3単結晶薄膜を作製し,in-situで軟X線光電子分光により,コヒーレント部分・インコヒーレント部分間のスペクトル強度の移動を明らかにした.膜厚を制御したSrRuO_3薄膜の電子状態を測定し,SrRuO_3極薄膜においては45ML以下で絶縁体,5ML以上で強磁性金属相が安定化することを見出した.・LaAlO_3基板上に作製したPr_<1-X>Ca_XMnO_3単結晶薄膜にっいてin-situ光電子分光を行い,基板圧力により電荷整列の抑制された状態の電子状態を明らかにした.・SrTiO_3と銅酸化物高温超伝導体YBa_2Cu_3O_7,との界面における内殻準位のエネルギーが,紫外線照射によるキャリアー注入でシフトすることを確認した.シフトの励起光周波数依存性から,光注入されたキャリアーの寿命を明らかにした.・モット絶縁体LaTiO_3とバンド絶縁体SrTiO_3の界面に金属状態が出現することを,光電子分光により見出した.同じくモット絶縁体であるVO_2(低温相)とバンド絶縁体であるTiO_2の界面は金属相が出現せず,界面における極性の不連続がキャリアードーピングの原動力であることが示唆された.・酸化物p-n接合ZnO/NlO界面の静電ポテンシャル分布を,Arイオンスパッタと内殻光電子分光を組み合わせて求めることに成功した.・光電子顕微鏡(PEEM)を用いたLa_<0.6>Sr_<0.4>MnO_3薄膜の磁区観測を行い,La_<0.6>Sr_<0.4>MnO_3薄膜においてはステップ誘起の180度磁区ドメインが生じることを見出した.レーザーMBEによって作製したCal-xSrxRu03の軟X線光電子分光を行い,Ru 4dバンドのバルク成分と表面成分への分離を行った.バルク成分が,Caの増加とともにコヒーレント部分からインコヒーレント部分へスペクトル強度の移動を示すことを見出した.同じくレーザーMBE法によって作製したLal-xSrxMn03,Lal-xSrxFe03薄膜の角度分解光電子分光測定を行い,バンド構造とその組成による変化を明らかにした.LaxSrl-xMn03に関しては,Γ点にMn 3d eg状態に基づく明瞭な電子ポケットを見出し,これがハーフ・メタリックな特性を引き起こしていることを明らかにした.また,そのSr組成依存性を明らかにした.Lal-xSrxFe03については,x=0.4試料に対するバンド構造の決定と,そのタイトバインディングモデルによる解析を行い,ギャップの起源を議論した.Spring-8においては,パルスレーザー堆積(PLD)装置と光電子分光装置を接続し,酸化物薄膜の電子構造を解析できる下地を整えた.

その後本装置を用いて,SrRu03に代表されるRu系強磁性酸化物の単結晶薄膜を作製しin-situ光電子分光測定を行った.その結果,フェルミ準位近傍にRu 4d電子による鋭い構造を観測した.この構造は,これまで真空搬送を行わなかった試料では見えていなかったもので,PLD装置と光電子分光装置を連結した複合装置の有用性を証明する結果である.今後は,系統的に組成を変化させた試料を作製し測定することで,これらの酸化物の物性発現機構を明らかにしたいと考えている.Nd : YAGレーザーからの355nmのパルス光励起下でのX線光電子分光実験を行い,光電子スペクトルのエネルギーシフトからヘテロ接合YBa2Cu30y/SrTi03:Nbでの光起電力を非接触で計測できることを示した.さらに,光起電力によるエネルギーシフトが紫外線の周波数に依存することから,YBa2Cu30y側に注入されたホールの寄命は30msと見積もられた.レーザーMBEによって作製したNd_<1-x>Sr_xMnO_3,Pr_<1-x>Ca_xMnO_3薄膜試料の軟X線光電子分光を行い,ホールドーピングによる電子構造の系統的な変化を観測した.同じ物質のバルク試料と比較し,スペクトル形状および化学ポテンシャルシフトの振る舞いが異なることを見出した.この差を基板からの圧力の影響と考え,解析を進めている.基板圧力の電子状態に及ぼす影響をさらに系統的に調べるために,La_<0.6>Sr_<0.4>MnO_3(LSMO)について,SrTiO_3(+0.9%),(LaAlO_3)_<0.3>-(SrAl_<0.5>Ta_<0.5>O_3)_<0.7>(0%),LaAlO_3(-2.0%)等の格子定数のそれぞれ異なる基板を用いた試料を作製し(括弧内はと基板とのミスマッチ),in-situ光電子分光を行った.エピタキシャル応力により誘起された金属-絶縁体転移前後における電子状態の変化を明確に観測し,電子状態における軌道秩序の影響を議論した.また,エンド組成では強磁性を示さないが混合すると強磁性を示すCaMn_<1-x>Ru_xO_3の薄膜試料をレーザーMBEを用いて作製し,光電子分光および磁気円二色性実験により磁性発現機構を調べた.その結果,RuとMnのスピン磁気モーメントが互いに反並行に並んでいることを明らかにし,RuとMnの軌道混成が強磁性発現に重要であることを見出した.今後これらの結果を同様の物質系に適用し,新規強磁性材料の開発および探索に用いて行く.レーザーMBEによって作製したルチル型Ti_<1-x>Co_xO_2薄膜の光電子分光測定を行い,ドープされたCoは2+で高スピンの電子配置をとること,Coスピンとの交換相互作用による伝導帯の交換分裂の大きさがCoドープによるケミカルポテンシャルシフトと矛盾しないことの2点を示した.光照射下の光電子分光測定により,薄膜表面での光起電力効果も見出した.・原子レベルで成長を制御したLa_<1-x>Sr_xMnO_3単結晶薄膜を作製し,in-situで角度分解光電子分光を行うことにより,3次元ペロブスカイト酸化物のバンド構造・フェルミ面の決定した.スペクトル関数において複雑な強度分布とそのホール濃度(x)依存性あら,2つの特徴的なエネルギースケール(電子-電子相互作用と電子-格子相互作用)が存在することを明らかにした.・
高精度スペース光学望遠鏡の精密可動メカニズムの開発

本開発研究は、観測ロケットや衛星の姿勢変動を補償するための可動鏡(Tip/tilt mirror)の設計・試作を行ない、機構・駆動コンセプトの確立、宇宙で使用するための各種評価試験を行なうことを目的としている。平成9年度には、観測ロケット搭載の2軸可動鏡(Tip/tilt mirror)の開発・製作・飛翔実験を行なった。平成10年度は、飛翔データーの詳細解析を行ない、所期の性能が出ていることを確認し、結果を論文にまとめた。さらに、これをもとに太陽観測衛星に搭載する可動鏡および光学センサーとしてcorrelation trackerの概念設計を行なった。宇宙望遠鏡では、衛星の姿勢安定度は、望遠鏡の空間分解能を十分上まわっている必要があるが、望遠鏡の空間分解能が1秒角以下になると、姿勢制御による画像の安定化が困難となってくる。Correlation trackerは、CCDにより高速で(300フレーム/秒)観測対象を撮像し、像の移動から衛星の姿勢変動を求める光学センサーである。本研究では、太陽の粒状斑を用いれば、0.01秒角程度の精度で衛星の姿勢ゆらぎを高速検出できることを、数値シミュレーションにより明らかにした。これと平成9年度に開発に目処をつけた可動鏡を組み合わせることにより、0.01秒角程度の高空間分解能の宇宙望遠鏡に十分対応できることを明らかにした。米国ではハッブル宇宙望遠鏡が輝かしい成果を上げているが、わが国でのこの方面の取り組みは遅れていた。本研究により、わが国において超高空間分解能の宇宙望遠鏡を実現するための要素技術の一つに目処をつけることができた。本研究は、観測ロケットや衛星の姿勢変動を補償するための可動鏡(Tip/tilt mirror)の設計・試作、および高信頼性・多自由度・副鏡駆動機構の設計を行ない、機構・駆動コンセプトの確立、宇宙で使用するための各種評価試験を行なうことを目的としている。第1年目は、観測ロケット搭載XUVドップラー望遠鏡を対象として、観測ロケットや衛星の姿勢変動を補償するための2軸可動鏡(Tip/tilt mirror)及びX線光学系システムの開発研究を行なった。モデル光学系は、主鏡と副鏡よりなるカセグレン光学系であり、副鏡の2軸制御により焦点面での画像を安定化させた。X線ミラーが大きいこと、高い信頼性を要することから、磁気吸引方式の高速2軸可動鏡の試作を行なった。また、打ち上げ時の振動・衝撃から精密駆動システムを守るため、launch lock機構も合わせて開発した。Launch lock機構は、打ち上げ時にはflex pivotなどを保護し、上空でコマンドにより機械的拘束を解く機構である。また、制御は位置感能検出素子によるclosed loop制御により行なった。従来はアナログPID回路により制御ループが組まれていたが、本研究では高速CPU(Digital Signal Processor)にるソフトウエア制御を行なった。試作品は、動作性能評価、振動環境試験を行なったのち、1998年1月31日に宇宙科学研究所の観測ロケットにより打ち上げられ、CCDカメラのX線画像を5秒角の精度で安定化することに成功した。
ロボットコンテスト製作課題としての、赤外線センサー搭載壁面歩行ロボットの開発

研究目的:大学工学部では全学科の1年生に対し、ものづくりを体験するための工学基礎実習、創造教育実習をおこなっている。この実習においてはデジタル、センサー回路、制御基板の製作、プログラミングの作成機械工作等の基礎実習をおこなった後に、ロボットコンテストをおこなっている。今回は実習で学んだ技術と知識を活かし、決められた予算内で製作可能なコンテスト用のロボット製作課題の開発を研究目的とした。研究方法:1.ロボットの歩行機構ならびに吸盤の設計・製作と、歩行機構駆動のための制御プログラムの作成。2.障害物感知のための赤外線センサー回路の製作ならびにセンサー制御プログラムの作成。3.小型DCモータ真空ポンプ・コンプレッサーを利用した、吸排気システムの設計・製作とシステム制御プログラムの作成。4.各部分ごとの動作試験とプログラムの検証。5.全体の組み立てとバランス良く動作するかの確認とプログラムの調整作業。6.製作費用の検討。研究成果:ロボット筐体ならびに歩行機構の製作では、ユニバーサルプレートを用いることにより製作加工が容易なものとした。シャフトの前後運動の制御はサーボーモータを用いておこない、同じようにサーボモータを使用して吸排気の交互切替を制御をおこない、これにより吸盤に吸引力をもたせることができた。またロボットの重心を低くし歩行時の安定性を向上させた。赤外線センサー回路では、前方左右の障害物感知を発光ダイオード点灯により示す。今回の開発では創造教育実習において学んだ知識、技術ならびに製作予算でのロボット製作が可能であるとの結果を得ることができた。今後の課題としては、ロボット全体の重量の軽量化をはかるとともに、吸盤形状の改良と0リング素材の検討をおこない吸引力の強化をはかる。6.製作費用の検討。
ＲＮＡ複製子系及び細胞内における情報処理機構の進化シミュレーション

本年度の目的は、プロト細胞(原始的細胞)モデルおいて複製分子の相補鎖間で起きる対称性の自発的破れについて、その仕組み明らかにし、またそれが持つ細胞への影響を明らかにする事であった。我々が研究したモデルはプロト細胞の集団から構成され、各細胞は自己複製する分子の集団を内部に含む。これらの分子は複製の鋳型かつ触媒として働く事ができる。複製には有限の時間がかかるので、分子は他の分子の複製を触媒すればするほど、自分が鋳型として働く機会を失い、自己複製を抑制してしまう。したがって分子は自分の持つ触媒活性を最小化するよう進化する傾向がある。しかし逆に、細胞は分子の触媒活性を最大化するよう進化する傾向にある。なぜなら、細胞は内部分子の複製が速いほど分裂が速いからである。これら2つの対立する進化傾向の力関係は、細胞内の分子数Vや分子の突然変異率に依存する。例えばVが十分小さいと細胞レベルの進化が勝ち、触媒活性は最大化される。逆にVが十分大きいと分子レベルの進化が勝ち、触媒活性は最小化される。Vが中間の時、2つの進化傾向は拮抗状態にある。この時、分子レベルの進化が細胞レベルの進化よりもやや強い場合、分子は触媒活性を失う方向に進化する。しかし相補鎖の片方が触媒活性を失う事で、分子の突然変異率が実効的に減少する。それにより分子レベルの進化が弱まり、分子と細胞の進化が釣り合いを取れる様になる事で、系は進化的に安定な状態に至る。これが対称性の破れの仕組みであった。さらに、この仕組みによって生じる相補鎖の触媒と鋳型へ分化が、さらに相補鎖間での数の非対称性も進化させる。この数の非対称性は、細胞内の分子の有効集団サイズを減少させる。これが細胞の進化傾向を強め、かつ分子の進化傾向を弱めるので、プロト細胞の平均触媒活性が上昇する。これが相補鎖間での対称性の破れが細胞に与える影響であった。27年度が最終年度であるため、記入しない。原核生物は環境中のDNAを細胞内に取り込み、細胞間で遺伝情報を交換する能力をもつ。この遺伝子水平伝播と呼ばれる過程の進化的意義について考察した。遺伝子水平伝播は突然変異によって失活した遺伝子を復元し集団における有害突然変異の蓄積(マラーのラチェット)を防ぐ効果があると考えられる。しかし、環境中のDNAは有害な変異を蓄積したことで死亡した細胞からも由来するので、平均すると環境中のDNAは生きた細胞のもつゲノムDNAよりも多くの有害変異を含み、したがって遺伝子水平伝播は有害であるとも考えられる。これらの対立する仮説を検証するため、我々は遺伝子水平伝播を起こす原核生物の集団遺伝学モデルを解析した。その結果、たとえ遺伝子水平伝播は上述の理由により平均して集団中の有害突然変異を増加させる方向に働くとしても、マラーのラチェットを防ぎ、集団の適応度を高い状態に維持するという効果がある事が分かった。単一の生態学的ニッチを占める自然界の原核生物集団において、適応的な遺伝子が集団内に広まり、やがて固定するという新規遺伝情報獲得のプロセスは、適応的な遺伝子を有したゲノムが他の全てのゲノムを自然選択によって駆逐して起きるのではなく、その遺伝子が水平伝播によって異なる複数のゲノムに伝達される事によって起きる。しかし現在のところ、どうしてこのような仕方で遺伝子の固定が起きるのかは理解されていない。そこで我々は、ウイルスの寄生などによって起こる負の頻度依存的自然選択が集団内に多様性が生じさせている場合、適応的な遺伝子の固定は遺伝子水平伝播を介さざるを得ないだろうと考えた。しかし、この場合に起きる遺伝子の固定が、先行研究が得たデータと合致するような結果をもたらすかは不明である。これを検証するため、負の頻度依存自然選択下で適応的な遺伝子の固定プロセスを記述する数理モデルを構築し解析している。原核生物の集団に新規の適応的な遺伝子がもたらされると、自然選択によってその遺伝子を持ったゲノムが集団内に拡がり、それに付随して集団内の遺伝的多様性が一掃されてしまうとこれまでは信じられてきた(この現象はgenome sweepと呼ばれる)。ところが最近の研究によると、自然界の原核生物においては、適応的な遺伝子は組み替えによって集団内に拡がるので、遺伝的多様性は保持されるという事が示唆された(この現象はgene sweepと呼ばれる)。しかしこれまでの理論によると、gene sweepが起きるためには遺伝子組み換え率がデータからの推定値より数桁大きくなければならず、現実を説明する事ができない。我々はこの問題を解決する新たな数理モデルを構築した。我々の研究の結果、原核生物においてもウイルスなどのありふれた要因によって生じる負の頻度依存的選択によってgene sweepが引き起こされる事が明らかになった。相補的複製は全生命における遺伝の分子的基盤を与えており、進化に必要な条件の1つを満たさせている。一方、進化そのものは相補的複製を必ずしも必要とはしない。では相補的複製にはどのような進化的意義があるのだろうか。この疑問に答えるため、我々は理論モデルを構築して、相補的複製が原始的細胞の進化に与える影響を調べた。これまでに得られた結果によると、元々同一の性質を持っていた互いに相補的な分子鎖の間で自発的に対称性が破れ、一方の鎖は酵素活性と鋳型活性の両方を維持し多数派を形成するのに対して、もう一方の鎖は酵素活性を失い鋳型活性のみを有した少数派を形成するように進化する事が分かった。

後者の鎖は、量が少ないという点と触媒活性を持たないという点において、あたかもゲノムの様な性質を持つ。以上の結果は、複製の相補性と自発的対称性の乱れが、生命における遺伝の進化に対して重要な役割を果たすという事を示唆している。本年度の目的は、プロト細胞(原始的細胞)モデルおいて複製分子の相補鎖間で起きる対称性の自発的破れについて、その仕組み明らかにし、またそれが持つ細胞への影響を明らかにする事であった。我々が研究したモデルはプロト細胞の集団から構成され、各細胞は自己複製する分子の集団を内部に含む。これらの分子は複製の鋳型かつ触媒として働く事ができる。複製には有限の時間がかかるので、分子は他の分子の複製を触媒すればするほど、自分が鋳型として働く機会を失い、自己複製を抑制してしまう。したがって分子は自分の持つ触媒活性を最小化するよう進化する傾向がある。しかし逆に、細胞は分子の触媒活性を最大化するよう進化する傾向にある。なぜなら、細胞は内部分子の複製が速いほど分裂が速いからである。これら2つの対立する進化傾向の力関係は、細胞内の分子数Vや分子の突然変異率に依存する。例えばVが十分小さいと細胞レベルの進化が勝ち、触媒活性は最大化される。逆にVが十分大きいと分子レベルの進化が勝ち、触媒活性は最小化される。Vが中間の時、2つの進化傾向は拮抗状態にある。この時、分子レベルの進化が細胞レベルの進化よりもやや強い場合、分子は触媒活性を失う方向に進化する。しかし相補鎖の片方が触媒活性を失う事で、分子の突然変異率が実効的に減少する。それにより分子レベルの進化が弱まり、分子と細胞の進化が釣り合いを取れる様になる事で、系は進化的に安定な状態に至る。これが対称性の破れの仕組みであった。さらに、この仕組みによって生じる相補鎖の触媒と鋳型へ分化が、さらに相補鎖間での数の非対称性も進化させる。この数の非対称性は、細胞内の分子の有効集団サイズを減少させる。これが細胞の進化傾向を強め、かつ分子の進化傾向を弱めるので、プロト細胞の平均触媒活性が上昇する。これが相補鎖間での対称性の破れが細胞に与える影響であった。原核生物の集団の持つ遺伝的多様性はgene sweepによって保持されるという実験結果はこれまで謎であったが、これを負の頻度依存選択によって説明する数理モデルを構築することができた。この研究をまとめた論文は査読者から高い評価を受け、BMC社のflagship journalであるBMC Biologyに受理させる事ができた。また、原始的細胞において如何にして現在の様な遺伝機構が進化するのかは大きな謎であった。この謎を解くきっかけとなりうる、相補的な分子間で機能的かつ速度論的対称性の乱れが進化するという重要な結果を得る事ができた。27年度が最終年度であるため、記入しない。相補的複製のもつ進化的意義に関する研究を来年度早期に完成させ、国際誌に論文を投稿する。また鋳型と酵素の分業の進化に関する研究を来年度中に完成させ、国際誌に論文を投稿する。
セントラルコマンドの中枢伝達経路の解明と心疾患における機能制御

本研究ではまず、「運動生成のために脳高位より生じる神経信号(セントラルコマンド、CC)がどのような中枢回路を経て交感神経に至るか」について調査した。免疫染色実験から、循環中枢として主要な役割を持つ延髄吻側腹外側野(RVLM)が運動によって興奮することが分かった(ラット)。また神経トレース実験から、視床下部室傍核(PVN)や中脳歩行誘発野(MLR)にはRVLMに投射する神経細胞(それぞれPVN-RVLM、MLR-RVLM神経)が存在することを見出した。さらにPVN-RVLM神経およびMLR-RVLM神経の軸索末端はRVLMのアドレナリン作動性C1神経に近接することを見出した。また、免疫染色を組み合わせた実験から、PVN-RVLM神経は運動によって興奮することも分かった。続いて行った光遺伝学を組み合わせたin vivo生体信号記録実験からは、PVN-RVLM神経やMLR-RVLM神経の選択的興奮は交感神経活性を引き起こすことを見出した。さらにPVN-RVLM神経による交感神経活性能にはRVLMにおけるグルタミン酸放出が重要であることも分かった。これらの結果から、PVN-RVLM神経やMLR-RVLM神経はCCの伝達経路であると考えられた。以上の知見を踏まえ、次に、交感神経の過剰活性が見られる心不全におけるPVN-RVLM神経の交感神経調節能を調査した。光遺伝学を組み合わせたin vivo生体信号記録実験から、PVN-RVLM神経活動の選択的刺激は健常ラットの交感神経活動には影響しなかった一方で心筋梗塞由来の心不全ラットの交感神経活動を抑制した。PVN-RVLM神経による交感神経調節能の異常が心不全における交感神経過剰活性を担うと考えられた。29年度が最終年度であるため、記入しない。運動時に大脳皮質から生じる神経信号[=セントラルコマンド(CC)]が,どのような下降路を経由して交感神経系に出力するかは分かっていない.本研究は,分子細胞生物学の先端手法を活用する実験から,CCが生じる脳部位と交感神経をつなぐ中枢経路の解明を目指す.さらに,その中枢経路を選択的に機能制御することで,心不全において過剰である運動時交感神経反応が改善できることを示す.2015年度には,神経トレースと免疫染色とを組み合わせる実験から,随意運動時に活性化して循環中枢に入力する部位を探索した.この実験から,ラット延髄の昇圧部位(RVLM)には視床下部室傍核や中脳中心灰白質からの投射があり,その投射神経の一部は随意運動によって活性化することが分かった.CCの中枢経路と考えられる.また視床下部室傍核に投射する視床下部内の領域も調査し,後部視床下部からの投射があることも分かった.光遺伝学を活用したin vivo実験から,中枢経路の機能を調査する実験も進めた.チャネルロドプシンを発現させるためのアデノ随伴ウイルスベクター(AAV)をラット視床下部室傍核に注入した.一ヶ月から一ヵ月半後,麻酔下のAAV注入ラットのRVLMに青色光を照射すると有意に動脈圧が上昇した.この結果から,視床下部室傍核からRVLMへの投射神経の選択的活性化は交感神経系を活性化させることが分かった.ただし,RVLM光刺激時の昇圧の程度は小さかったことから,光遺伝学手技の方法を改善させる必要性がある.神経トレースと免疫染色とを組み合わせる実験では当初の予定よりも進捗があった.一方で光遺伝学を活用したin vivo実験では予想よりも光受容タンパク質の発現効率がよくなかったため,十分な信頼性のあるデータを収集できたとは言えない.しかし他の研究者からの助言を得,この問題を改善させる目処がすでに立っている.本年度には、前年度までの光遺伝学実験の問題点「視床下部室傍核(PVN)から延髄吻側腹外側野(RVLM)への投射神経刺激時の交感神経・循環反応が小さい」の解決に当たった。知り合いの研究者より、使用実績のあるアデノ随伴ウイルスベクター(AAV)の恵与を受け、光受容タンパク質のラット脳内発現を検討したところ、前年度までに使用していたAAVよりも格段にタンパク質発現量が増えた。このAAVを用いた光遺伝学によるラットPVN-RVLM神経軸索の刺激は、有意な交感神経活性と昇圧・頻脈応答をもたらした。共焦点顕微鏡観察からPVN-RVLM神経の軸索末端は小胞グルタミン酸トランスポーター2を含有し、RVLM C1神経細胞に近接することを確認した。このことから、PVN-RVLM神経はグルタミン酸作動性であり、この神経刺激時の交感神経活性はRVLM C1神経の興奮を介する可能性が考えられた。PVN-RVLM神経がグルタミン酸作動性であることは、RVLMにグルタミン酸受容体阻害薬を注入することでPVN神経刺激時の交感神経活性が抑制されたことからも、実験的に支持された。また、光遺伝学による覚醒ラットPVN-RVLM神経の活動操作にも取りくんだ。予備実験として、延髄を照射標的とした光刺激のための光ファイバーをラット頭蓋骨の後方に留置したところ脳の損傷が著しく、人道的エンドポイントを取らざるを得なかった。頭蓋骨に覆われていない延髄領域が体動によって動くことが原因であり、ラット延髄を光刺激標的とした光ファイバー留置では避けられないと判断した。そのため、この手法によるPVN-RVLM神経の活動操作は断念せざるを得なかった。

光遺伝学を活用し、特定の循環中枢経路の興奮が交感神経活性を担うという因果性を、証明することができた。本研究ではまず、「運動生成のために脳高位より生じる神経信号(セントラルコマンド、CC)がどのような中枢回路を経て交感神経に至るか」について調査した。免疫染色実験から、循環中枢として主要な役割を持つ延髄吻側腹外側野(RVLM)が運動によって興奮することが分かった(ラット)。また神経トレース実験から、視床下部室傍核(PVN)や中脳歩行誘発野(MLR)にはRVLMに投射する神経細胞(それぞれPVN-RVLM、MLR-RVLM神経)が存在することを見出した。さらにPVN-RVLM神経およびMLR-RVLM神経の軸索末端はRVLMのアドレナリン作動性C1神経に近接することを見出した。また、免疫染色を組み合わせた実験から、PVN-RVLM神経は運動によって興奮することも分かった。続いて行った光遺伝学を組み合わせたin vivo生体信号記録実験からは、PVN-RVLM神経やMLR-RVLM神経の選択的興奮は交感神経活性を引き起こすことを見出した。さらにPVN-RVLM神経による交感神経活性能にはRVLMにおけるグルタミン酸放出が重要であることも分かった。これらの結果から、PVN-RVLM神経やMLR-RVLM神経はCCの伝達経路であると考えられた。以上の知見を踏まえ、次に、交感神経の過剰活性が見られる心不全におけるPVN-RVLM神経の交感神経調節能を調査した。光遺伝学を組み合わせたin vivo生体信号記録実験から、PVN-RVLM神経活動の選択的刺激は健常ラットの交感神経活動には影響しなかった一方で心筋梗塞由来の心不全ラットの交感神経活動を抑制した。PVN-RVLM神経による交感神経調節能の異常が心不全における交感神経過剰活性を担うと考えられた。次年度には,神経トレースと免疫染色とを組み合わせる実験から,随意運動によって活性化する中枢経路の探索をさらに高次へと進める.また,ラット脳内における光受容タンパク質の発現効率を上げるとともに,覚醒ラットでの生体信号記録系と光遺伝学とを組み合わせる実験系を構築する.覚醒ラットでの特定の循環中枢回路の活動を操作する方策を確立させる。また、心疾患における交感神経機能不全にPVN-RVLM神経が関わるかを調査する。29年度が最終年度であるため、記入しない。
疲労回復へのビタミンCの効用の関する研究

疲労の生理的な要因の一つに心臓や筋肉における脂肪酸の酸化抑制にともなうエネルギ-産生の低下が挙げられている。脂肪酸の酸化にはミトコンドリア膜通過の輸送担体としてカルニチンが必要とされる。本研究は、疲労回復に必要な脂肪酸酸化とカルニチンの相関およびカルニチン生合成に及ぼすビタンミCの効果を調べ、疲労回復へのビタンミCの効用を栄養学的に明らかにすることを目的とした。実験にはヒトと同様、ビタミンCを生合成できないモルモットを用いて、ビタミンCのカルニチン生合成に及ぼす効果および脂肪酸酸化に対するビタミンCの影響を調べた。1)モルモットにはビタミンC欠乏飼料を与え、一日当り、0.1,5,100mgのビタミンCを経口投与し、3週間飼育を行なった。ビタミンC投与レベルの差によるモルモット各組織中のカルニチン量を調べたところ、ビタミンC欠乏状態のモルモット(0.1mg/日投与群)において組織中カルニチン量の低いことが明らかになった。また、血漿中の中性脂質濃度はビタミンC投与量が高いほど低下する傾向が示された。2)モルモットの初代培養肝細胞を用いカルニチンの前駆体であるγーブチロベタインからのカルニチン生合成量に及ぼすビタミンC濃度の影響を調べたところ、ビタミンC添加濃度の上昇に伴うカルニチン生合成量の増加がみられた。3)脂肪酸を負荷した肝細胞において、カリニチン添加により培地中のケトン体が増加したことから脂肪酸の酸化促進効果が示唆された。以上の結果、ビタミンCがカルニチン生合成に必要とされること、カルニチンは脂肪酸の酸化促進に効果のあることから、疲労回復においてビタミンCがカルニチンを介して脂肪酸の酸化に寄与することが期待される。