hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ゲーミフィケーションを用いた地理・地学の学習支援に関する研究

本研究では,探検型のコンピュータゲームを材料とした仕組み作りと,その教育効果の検証を行う.ゲームを通じて知識の探索方法を子供達に伝達すると同時に,バーチャルのみならず,実際のフィールドへの興味を持たせるというゴールへの到達を目指す.副次的な効果として,ゲームという子供の興味を惹きやすいツールを使うことによって,子供に主体的・能動的に課題解決を行う経験をさせること;新しいアプローチで情報を届け,子供に研究者を身近な存在と認識してもらうことを期待している.プラットフォームは,スウェーデンのMojang社が開発したMinecraftを用いた.仙台市宮城野区上杉地区に位置する宮城教育大学附属中学校では,敷地を共有する附属小学校のグラウンドで2017年に深さ40mのボーリングが掘られ,川村ほか(2018)に,ボーリング柱状図と,それから推定された地層堆積当時の地誌がまとめられている.学校の建物と地下構造・過去の景観を模したワールドを作成し,ボーリング柱状図で見られる地層の堆積環境や成り立ちを時系列で追える設問を,ワールド内に作成した.出来上がったMinecraftデータを宮城教育大附属中に提供し,3月に中1理科の授業が行われた.1コマ45分の授業内で実施され,対象となった生徒数は4クラス約160名である.授業後にアンケートを配布した.宮城教育大附属中での研究授業から,次の事が確認できた.身近な学校を舞台にしたゲームは子供達の反応が良く,知識問題でも飽きずに進める姿が見られた.視覚的にものを理解し記憶に残す事や,面倒な事を嫌がる子に知識を伝達するのにゲームは有効ではないかと考えられる.キー操作等は,ミスタッチを除き中1でも大きな問題はなかった.ゲームの作成・課題設定・研究授業の実践まで,おおむね計画通りに進めることができた.宮城教育大附属中学での授業実践を受けて,知識の定着の確認や,先生方との意見交換・アンケート結果の精査によるフィードバックが必要である.2019年度は,8月に開催される「女子中高生夏の学校(国立女性教育会館主催)」の実験・実習コーナーに出展する予定であり,地形と防災のつながりを主題とする新しいコンテンツの制作を計画している.本研究では,探検型のコンピュータゲームを材料とした仕組み作りと,その教育効果の検証を行う.ゲームを通じて知識の探索方法を子供達に伝達すると同時に,バーチャルのみならず,実際のフィールドへの興味を持たせるというゴールへの到達を目指す.副次的な効果として,ゲームという子供の興味を惹きやすいツールを使うことによって,子供に主体的・能動的に課題解決を行う経験をさせること;新しいアプローチで情報を届け,子供に研究者を身近な存在と認識してもらうことを期待している.プラットフォームは,スウェーデンのMojang社が開発したMinecraftを用いた.仙台市宮城野区上杉地区に位置する宮城教育大学附属中学校では,敷地を共有する附属小学校のグラウンドで2017年に深さ40mのボーリングが掘られ,川村ほか(2018)に,ボーリング柱状図と,それから推定された地層堆積当時の地誌がまとめられている.学校の建物と地下構造・過去の景観を模したワールドを作成し,ボーリング柱状図で見られる地層の堆積環境や成り立ちを時系列で追える設問を,ワールド内に作成した.出来上がったMinecraftデータを宮城教育大附属中に提供し,3月に中1理科の授業が行われた.1コマ45分の授業内で実施され,対象となった生徒数は4クラス約160名である.授業後にアンケートを配布した.宮城教育大附属中での研究授業から,次の事が確認できた.身近な学校を舞台にしたゲームは子供達の反応が良く,知識問題でも飽きずに進める姿が見られた.視覚的にものを理解し記憶に残す事や,面倒な事を嫌がる子に知識を伝達するのにゲームは有効ではないかと考えられる.キー操作等は,ミスタッチを除き中1でも大きな問題はなかった.ゲームの作成・課題設定・研究授業の実践まで,おおむね計画通りに進めることができた.宮城教育大附属中学での授業実践を受けて,知識の定着の確認や,先生方との意見交換・アンケート結果の精査によるフィードバックが必要である.2019年度は,8月に開催される「女子中高生夏の学校(国立女性教育会館主催)」の実験・実習コーナーに出展する予定であり,地形と防災のつながりを主題とする新しいコンテンツの制作を計画している.当初予定していた物品購入が他の同年開始の科研費等でまかなえたため。また打ち合わせをSkypeで行えたため旅費が当初予定よりかからなかった。2019年度も研究授業を複数回予定しているため、ノートPCの購入等を予定している。また、最終年度にあたるため、学会発表を積極的に行う予定。
胎生期アルコール曝露による不安障害の機序を探る～不安発現と脳局所的5-HT動態～

本研究では、胎生期のアルコール曝露による中枢神経系の発達異常が5-HT1A受容体アゴニストの投与によって回復することが認められた。また成熟後の曝露動物では恐怖状況下での内側前頭前皮質5-HT動態が通常と異なっていることが明らかとなった。これ等の結果は、胎生期アルコール曝露は脳発達に重要な役割を持つ5-HT神経系の機能低下、特に5-HT1A受容体を介した機能を低下させることで中枢神経系の発達異常を引き起こすこと、そしてこの機能異常は成熟後の不安様行動異常にも関与することを示唆するものである。本年度は胎生期エタノール曝露が、不安障害を引き起こす機序として胎生期のserotonin 1A receptor(5-HT1A-R)の働きに注目して解析を行った。ED20では、Et-sal群とEt-ip群の両群共、Pf-sal群と比較して脳内5-HT,5-HIAA量が有意に低下していた。また中脳縫線核5-HT神経細胞数は、Et-sal群ではED20、PD14でPf-sal群と比べて有意に減少していたが、Et-ip群はPf-sal群と同程度であった。またMAP-2陽性線維は、infralimbic cortexにおいては各群間に有意な差は見られなかったが、sensory cortex及びbasdateral amygdalaではEt-sal群で有意な減少が認められた。一方でEt-ip群はPf-sal群と同程度であった。いずれの解析においてもPf-sal群とpf-ip群の間で有意な差は認められなかった。更に高架式十字迷路試験では、Et-sal群はPf-sal群に比べてopen arm滞在時間が有意に長く、不安への感受性が低下していたが、Et-ip群では変化が認められなかった。本研究から胎生期の5-HT1A-Rの賦活は、胎生期エタノール曝露による5-HT神経細胞数の減少を防ぎ一部投射域におけるシナプス形成を正常化すること、更に不安様行動の異常を軽減することが分かった。これらの結果は、胎生期エタノール曝露動物の不安様行動の異常が、胎生期の5-HT神経系の働き、特に5-HT1A-Rを介した作用の低下に一部起因しているということ示唆している。前年度の結果から、胎生期エタノール曝露がセロトニン(5-HT)神経系の働き、特に5-HT1A受容体を介した作用の低下を引き起こし、それが不安様行動の異常に関与している可能性が示された。本年度は、胎生期エタノール曝露動物の不安様行動の異常が引き起こされる機序を更に追求するため、5-HT神経系を中心とした投射域レベルでの解析を行った。SDラットを用いて、曝露群には妊娠10-20日の間に2.5-5.0%エタノールを含む液体飼料を与え、対照群にはエタノールを等カロリーのショ糖で置き換えた液体飼料を与えて、それぞれの仔を各解析に用いた。まず胎生20日齢で各群の脳を採取し脳発達に関連が深い5-HT受容体発現(5LHT1A、2A、2C)をRT-PCRにて解析した。胎生期エタノール曝露群では5-HT1A受容体を含むすべての5-HT受容体の発現量が減少しており、これら受容体を介した5-HT機能が低下している可能性が示唆された。次に我々は、不安様行動試験による脳内5-HT動態の変化を解析するために高速液体クロマトグラフィーにて脳内5-HT及びその代謝産物である5-ハイドロキシインドール酢酸(5-HIAA)量を行動試験前後で調べた。対照群にはほとんど変化が認められなかったが、胎生期エタノール曝露群では行動試験前後で5-HTと5-HIAA量に変動が認められ、行動試験後は減少傾向が見られた。そこで更にマイクロダイアリシスによって同様の行動試験中における内側前頭前皮質での5-HT動態を10分間隔で解析すると、胎生期エタノール曝露群では試験中の5-HT上昇が対照群よりも遅く、試験後の5-HTの減少傾向が認められた。これらの結果から、胎生期エタノール曝露は5-HT受容体発現を減少させて発達期の5-HT機能を低下させ、その影響は成熟後も5-HT神経系の機能異常として残るものであることが示唆された。このような5-HT神経系の機能異常が胎生期エタノール曝露による不安様行動異常の原因の一端となっていると考えられる。
新たな抗イデイオタイプ抗体を用いたRA患者におけるリウマトイド因子の解析

慢性関節リウマチ(RA)ではIgGFcと親和性の高いmonoreactiveなリウマトイド因子(RF)が、近年クリオグロブリン血症患者由来単クローン性RFとは異なるVH,VL遺伝子に由来し、そのマーカーであるイデイオタイプ(Id)も異なることが示唆されている。そこでRA滑膜由来のmonoreactiveなRFに対するモノクローナル抗Id抗体を作製し検討を行ない、以下の成績を得た。1)モノクローナル抗Id抗体の作製:慢性関節リウマチ患者滑膜B細胞由来のmonoreactiveなモノクローナルRF(RFSJ2)をBALB/Cマウスに免疫後、ハイブリドーマを作製し、特異性の異なるモノクローナル抗Id抗体を得た。2)抗Id抗体の認識するエピトープの解析:各種抗原特異性の異なるVH,VLの明らかなヒトモノクローナル抗体との反応性をELISAで検討し、得られた抗Id抗体の大部分がprivate Idを認識していることが明かとなった。Cross-reactive Id(CRI)を認識する抗Id抗体のうち1H7Bについて、さらに認識するエピトープの解析を行なった。その結果、1H7BはVlambda1aのFR1の一次構造を認識しており、とくにアミノ酸配列の17番目付近を認識していることも合成ペプチドを用いた検討で明かとなった。そしてこの1H7Bの認識するIdはgerm-line gene由来のものであることが示唆された。3)RA滑膜におけるCRIの発現:滑膜組織を各H鎖、L鎖特異的抗ヒトIgとの二重染色を行い、CRI陽性細胞の頻度を従来のCRI(17.109,D12,G6等)のそれと比較検討した。その結果、1H7Bと反応する形質細胞の割合は他に比して高率である例が認められた。このことは1H7BがRAの病態や治療を検討するうえで有用と考えられた。
畑作物への放射性セシウムの移行機作の解明と移行低減技術の探索

コムギにおいて、放射性セシウム(RCs)の子実濃度が異なる品種間で子実濃度に違いが顕れる要因を解析した。土壌の交換性カリ含量が低い条件では「AU49」の方が「シロガネコムギ」よりも子実のRCs濃度が高かったのに対して、土壌の交換性カリ含量が高い条件では逆に「シロガネコムギ」の方が「AU49」よりも子実のRCs濃度が高かった。その違いには、茎葉から子実へのRCsの植物体内における分配が影響していた。根から地上部へのカリウムの移行性を比較したところ、「AU49」の方が「シロガネコムギ」よりも高かった。よって、「AU49」は「シロガネコムギ」と比較してカリウムの要求度が高い品種であることが示された。子実の放射性セシウム濃度が異なるコムギ品種の交配から由来した組換え自殖系統群を現地圃場試験、ラジオアイソトープ吸収試験および遺伝子地図の作成に用い、作物への放射性セシウムの移行機作を解析した。方法として、2011年の東京電力福島第一原子力発電所の事故により放射性セシウムの影響を受けた福島県内の現地圃場において、138の組換え自殖系統と両親品種を栽培し、子実への放射性セシウムの蓄積性を評価した。両親品種は根圏のカリウム濃度を変化させたラジオアイソトープ吸収試験に供試し、吸収量と根から地上部への移行性を評価した。また、両親品種はDNA抽出後、遺伝的多型が検出されるプライマーの探索に用いた。ラジオアイソトープ吸収試験では、現地圃場で子実の放射性セシウム濃度が低かった親品種は高かった親品種と比較して、高カリウム条件で根から地上部への移行が少なかった。一方で低カリウム条件では、現地圃場で子実の濃度が低かった品種の方が植物体内の放射性セシウム濃度が高い傾向にあった。現地圃場試験では、子実の放射性セシウム濃度に両親間で違いがあることが確認された。また、組換え自殖系統では子実の放射性セシウム濃度が6.558.6Ba/kgと幅広い値を示したが、圃場の位置により濃度に偏りがあった。このことには、圃場中の土壌の交換性カリ含量のバラツキなどが影響している可能性が考えられた。遺伝子地図の作成では、調査した209マーカーのうち122マーカーで両親間の多型が認められた。そのうち、34マーカーについて組換え自殖系統群の遺伝子型が決定した。ラジオアイソトープ吸収試験により放射性セシウムの吸収・移行に関する品種間差異が確認された。また、子実の放射性セシウム濃度が異なる品種の交配に由来する組換え自殖系統群を用いた現地圃場試験において、子実への放射性セシウムの蓄積性が評価された。遺伝子地図の作成では、両親間で多型が認められるプライマーの特定が進んだ。子実への放射性セシウムの蓄積性が異なるコムギ2品種を現地圃場試験等に供試し、作物への放射性セシウムの移行機作を解析した。また、両親品種の交配から由来した組換え自殖系統群を用い、子実への放射性セシウムの蓄積性の遺伝的な解析を行うための遺伝子地図の作成を進めた。作物への放射性セシウムの移行はセシウムと化学的な形態が類似するカリウムの土壌中濃度に影響を受けることが知られており、今年度は特に、土壌中の交換性カリ含量が異なる条件において両親品種の子実への放射性セシウムの移行程度を精査した。方法として、2011年の東京電力福島第一原子力発電所の事故により放射性セシウムが降下した福島県内の現地圃場において、土壌の交換性カリ含量が4段階に異なる試験区を設け、両親品種の放射性セシウム蓄積への土壌の交換性カリ含量の影響を評価した。遺伝子地図の作成については、両親品種と組換え自殖系統群のDNAを抽出後、両品種で遺伝的多型が検出されるプライマーの探索と、多型が検出されたプライマーによる組換え自殖系統群の遺伝子型の判別を行った。その結果、無カリ区では両親品種2と比較して両親品種1の方が子実への放射性セシウムの蓄積は少なかったが、それ以外の土壌の交換性カリ含量を高めた区では、両親品種1よりも両親品種2の方が子実への放射性セシウムの蓄積は少なかった。このことから、特定のカリ条件で発現する輸送体が両親間で異なっており、セシウムの蓄積性に違いが顕れている可能性が考えられた。栽培後の土壌の交換性カリ含量はいずれのカリレベルにおいても両親品種1よりも2の方が低くなっており、品種2はカリウムの要求量が高い品種であることが推察された。連鎖地図作成において、アンカーとなるSSRマーカーの遺伝子型の判別については、組換え自殖系統群においてさらに30マーカーのジェノタイピングを行った。現地圃場試験において、コムギの放射性セシウムの吸収・体内移行が土壌の交換性カリ含量に影響を受け、その程度は品種により異なることが示された。遺伝子地図の作成では、両親間で多型が認められるプライマーの特定と組換え自殖系統群の遺伝子型の判別が進展した。ラジオアイソトープ吸収試験では、放射性セシウムの吸収・体内移行に関する品種間差異が示され、本形質に影響を及ぼすカリレベルを精査した。

セシウムとカリウムは化学的形態が類似しており、土壌から植物への移行では相互に関係した挙動を示すことが知られている。コムギは主要な畑作物の一つであるが、セシウムの移行性の品種間差異についての情報は少ない。本研究では、原発事故により放射性セシウムの影響を受けた圃場に、土壌中の交換性カリ含量(ex-K2O)が4段階に異なる試験区を設け、セシウムの蓄積性が異なると評価されているコムギ2品種を栽培した。得られた結果から、ex-K2Oがコムギの放射性セシウムの蓄積に及ぼす影響に品種間差異があるかを解析した。両品種とも、ex-K2Oが高まることにより、放射性セシウムの子実への移行性は低下したが、無カリ区の低ex-K2O条件では「AU49」の方が「シロガネコムギ」よりも移行性が高かったのに対して、無カリ区以外のex-K2O条件では逆に「シロガネコムギ」の方が「AU49」よりも移行性が高かった。両品種とも、単位面積あたり子実重、100粒重、一穂粒数、地上部乾物重および穂数にex-K2Oが及ぼす影響は小さかった。以上の結果から、コムギ2品種の放射性セシウムの移行性は、ex-K2Oが高まることで低下するが、ex-K2Oが放射性セシウムの移行性に及ぼす影響は品種間で異なることが示唆された。この2品種については、ラジオアイソトープ吸収試験に供試し、低カリ条件では「AU49」の方が「シロガネコムギ」よりも根から地上部への放射性セシウムの移行性が高かったのに対し、高カリ条件ではその品種間差異が逆転する傾向が認められ、圃場試験で見られた現象と関連する結果が得られた。また、本年度は2品種を両親とする組換え自殖系統群において23マーカーのジェノタイピングを行い、最終的にアンカーとなる209のSSRマーカーにおいて、親品種間で多型のあった122マーカーのうち77マーカーのジェノタイピングを終えた。コムギにおいて、放射性セシウム(RCs)の子実濃度が異なる品種間で子実濃度に違いが顕れる要因を解析した。土壌の交換性カリ含量が低い条件では「AU49」の方が「シロガネコムギ」よりも子実のRCs濃度が高かったのに対して、土壌の交換性カリ含量が高い条件では逆に「シロガネコムギ」の方が「AU49」よりも子実のRCs濃度が高かった。その違いには、茎葉から子実へのRCsの植物体内における分配が影響していた。根から地上部へのカリウムの移行性を比較したところ、「AU49」の方が「シロガネコムギ」よりも高かった。よって、「AU49」は「シロガネコムギ」と比較してカリウムの要求度が高い品種であることが示された。組換え自殖系統群における放射性セシウムの蓄積性の遺伝的分離を現地圃場およびRI試験で確認しつつ、他の必須・非必須元素がセシウムの動態に及ぼす影響を解析する。また、遺伝子地図の作成を継続し、放射性セシウムの吸収・移行性と関わる遺伝子座の検出を目指す。現地圃場試験により土壌の交換性カリ含量が放射性セシウムの蓄積性に影響を及ぼし、その程度が両親品種間で異なる点に着目し、現地圃場では反復試験により本現象の確認を実施しつつ、ラジオアイソトープ吸収試験により吸収・移行へのカリの影響を精査する。組換え自殖系統群は土壌の交換性カリ含量を制御した複数の栽培条件において、放射性セシウムの蓄積性を評価する。得られたデータは遺伝子地図に関する情報と統合し、放射性セシウムの吸収・移行性と関わる遺伝子座の検出を目指す。作物生産科学次年度使用額339,557円は、遺伝解析および元素分析に関する研究費を効率的に使用して発生した残額であり、また、当初予定していた学会発表をとりやめたため、次年度使用額が発生した。次年度使用額は、研究費を効率的に使用して発生した額である。研究計画に変更はなく、前年度の研究費も含め、当初の予定通りの計画を進めていく。
クォーク・グルーオンの同時閉じ込めとゲージ不変なカラー閉じ込め機構

ヤンミルズ理論の新しい再定式化とウイルソンループ演算子に対する非可換ストークスの定理を併用して,双対超電導描像に基づくクォークとグルーオン閉じ込めに関する研究を遂行した。SU(3)の場合は,SU(2)と異なり,非可換磁気単極子が起源となって閉じ込めを引き起こすことを示した。これらの結果は,ゲージ非依存な形で得られる。一方で,先行研究の主張とは異なり,我々の結果は,ゲージ群がSU(2)かSU(3)かに拘わらず,双対超電導がI型であることを示す。この事実は,QCD真空が従来考えられていたII型の超電導体の電磁双対ではないことを示しており,今後,真空の安定性の問題と関連したより深い理解が必要である。1)クォーク閉じ込めを示す真空の代表例として知られる,空間的に一様なカラー磁場の凝縮を持つSavvidy真空がタキオンモードの存在のために不安定であるとNielsenとOlesenによって指摘されて久しい。これは1ーループの結論であるが,我々は,汎関数繰り込み群を用いれば,Savvidy真空のNielsen-Olesen不安定性は消滅することを示した。これは,複素数に値を持つ有効平均作用に対するWetterich型汎関数繰り込み群方程式に対しては,虚数部分を持たない安定解が,新規な固定点を表現する解として,任意の赤外切断パラメータの値に対して実現するという発見から従う。これは,十分小さい赤外切断に対しても,安定性を維持するために固定点に留まることを可能にする物理的機構が存在を示唆するが,その例として,質量次元2のBRST不変な真空凝縮に起因するグルーオンの動力学的質量生成(グルーボールと同一視可能)を議論した。2)我々は,SU(3)ヤンミルズ理論における閉じ込めのメカニズムは,非可換マグネティックモノポールによる非可換双対超伝導であることを提唱し,線形クォークポテンシャルにおける弦定数には非可換モノポールの寄与が支配的であること,クォーク・反クォーク対の間に伸びる色電場フラックスを測定して,非可換双対マイスナー効果の存在を確認し,非可換双対超伝導はI型であること等を示した。これは,トイモデルであるSU(2)ヤンミルズ理論では,閉じ込めにおいて支配的なのは可換モノポールであるという従来の可換射影による結果とは異なり,双対超伝導はI型とII型の境界とも異なる重要な結果である。我々は,これらの方法論を有限温度の場合に適用し,ポリャコフループの期待値とポリャコフループ対相関関数を測定し,カラー場のフラックスを測定し,有限温度の閉じ込め・非閉じ込め相転移を理解できることを検証した。1)グルーオン伝播関数の赤外領域での振る舞いからカラー閉じ込めを理解するためには,最近発見されたデカップリング解に対する理解を深める必要があり,有質量スピン1の粒子を記述する非可換有質量ベクトル場を非摂動的に構成した。有質量スピン1の粒子として正しい独立自由度を持つ非可換有質量ベクトル場は,元の場から非線形だが局所的な変数変換を用いて,変形したBRST変換の下で不変な形で得られることを示した。この結果を用いて,ベクトル場の質量項と質量次元2の真空凝縮で,ローレンツ不変かつカラーシングレットな上に変形したBRST変換の下で不変であるものを見出すことに成功した。さらに,Higgs場を含まずカラーゲージ対称性が自発的にも破れていない有質量ヤンミルズにおいて,物理的ユニタリー性が成立するかを検討した。その結果,摂動的扱いを行う限り物理的ユニタリー性は成立しないことが判明した。2)双対超伝導描像に基づいてクォーク閉じ込めを理解するために,SU(2)ヤンミルズ理論では可換マグネティックモノポールを起源とする双対超伝導描像が信じられているが,SU(3)ヤンミルズ理論においては,非可換マグネティックモノポールが起源となって非可換双対超伝導描像を提唱した。その数値的証拠として,線形ポテンシャルの弦定数を,制限場だけで再現すること,さらにその中で非可換マグネティックモノポールからの寄与が支配的であることを示した。さらに,クォーク・反クォーク対をつなぐカラー電場のフラックスの分布を測定することで双対マイスナー効果の存在を確立した。カラー電場フラックスの周りにはモノポールカレントが誘導されることを示した。SU(3)ヤンミルズ理論の真空はI型双対超伝導であることを示した。これらの振舞いは制限場のみを用いて再現されることも示した。これはSU(2)がI型とII型の境界にあるのとは対照的である。SU(2)ヤンミルズ理論において,基本表現のウイルソンループから計算されたクォークの静的ポテンシャルにおいて,取り出された線形ポテンシャルの弦定数に対して,アーベリアン部分(制限場)および磁気単極子の寄与が支配的であることをゲージ非依存な形で示した。クォークと反クォークをつなぐ方向にのみ,色場のフラックスが形成され,そこでは,色磁場の成分は無く,色電場の成分のみが現れること,および,そのフラックスの周りに磁気モノポールから成る円状のカレントが誘導されることを観察し,双対マイスナー効果を確立した。また,双対マイスナー効果においても制限場が支配的寄与を与えることを確認した。双対超伝導の型も,これらの結果を双対ギンツブルグ=ランダウ模型とフィットして決定した。従来の主張と異なり,我々の結果は,双対超伝導がI型であることを示している。

これは,SU(3)ヤンミルズ理論と同様の結果である。この事実は,QCD真空が,従来考えられていたようなII型の超伝導体の電磁双対であるとは言えないことを示しており,今後,真空の安定性の問題と関連したより深い理解が必要である。このようにして,クォーク閉じ込めの双対超伝導描像がゲージ非依存な形で支持されることを示した。これらの結果は,Cho-Duan-Ge-Faddeev-Niemi分解から示唆される変数変換に基づいて,我々が発展させた新しい場の変数を用いた格子ヤンミルズ理論の再定式化とウイルソンループ演算子に対するDiakonov-Petrov型の非可換ストークスの定理とを併用することで得られた。1.Polyakovループ期待値に対する有効ポテンシャルの非摂動的計算から,有限温度の閉じ込め・非閉じ込め相転移の存在を示し,その機構を明らかにした。特に,ゲージ群SU(2)とSU(3)の違いが相転移次数を変える事実をあらわに示した。2.双対超電導描像に基づくクォーク閉じ込めに関して,新しい再定式化と非可換ストークスの定理を用いて行われた我々のこれまでの研究を中心として,最近の研究の成果を総合報告としてPhysics Reportsに出版した。3.Wilsonループ期待値の表現依存性,つまり,クォークポテンシャルの表現依存性を調べるために,Wilsonループ演算子に対する非可換Stokesの定理を,既に得られている基本表現から,SU(N)の任意の表現に拡張した。4.Wilsonループ演算子に対する非可換Stokesの定理を,他のゲージ群に拡張するひとつの例として,例外群G(2)に拡張した。5.有限温度における閉じ込め相において,有限温度のPolyakovループ期待値<P[A]>において制限場ドミナンス<P[A]>= <P[V]>が見られるか。制限Polyakovループ期待値<P[V]>で相転移が特定できるか,元のPolyakovループ期待値<P[A]>による結果と一致するかを調べた。これと共に,有限温度でのカラーフラックスチューブの形成とそれに伴う磁気カレントの誘導が起こるか,その温度変化はどうなるか。特に,相転移温度以上で,カラー電場フラックスチューブの広がりと喪失,及びそれに伴う磁気カレントの消滅が起こるかを格子上で数値シミュレーションを用いて調べた。ヤンミルズ理論の新しい再定式化とウイルソンループ演算子に対する非可換ストークスの定理を併用して,双対超電導描像に基づくクォークとグルーオン閉じ込めに関する研究を遂行した。SU(3)の場合は,SU(2)と異なり,非可換磁気単極子が起源となって閉じ込めを引き起こすことを示した。これらの結果は,ゲージ非依存な形で得られる。一方で,先行研究の主張とは異なり,我々の結果は,ゲージ群がSU(2)かSU(3)かに拘わらず,双対超電導がI型であることを示す。この事実は,QCD真空が従来考えられていたII型の超電導体の電磁双対ではないことを示しており,今後,真空の安定性の問題と関連したより深い理解が必要である。ひとつの理由は,これまでの10年にわたる我々の閉じ込めに関する研究成果をレビュー論文にまとめてPhysics Report誌に投稿するというプロジェクトが同時進行したために,その作業に多くの時間を割かざるを得なかったためである。幸いにも,それは,2015年中に出版されることが決まった。
再生医療における象牙質タンパク(DMP-I)の有用性に関する基礎的研究

昨年度に作製した抗Dentin Matrix Protein-1抗体(以下、抗DMP-1抗体)を用いて、窩洞形成後のラットの臼歯におけるDMP-1の発現の有無とその局在について免疫組織化学的に検索した。9週齢雄性ウィスター系ラットの上顎第一臼歯近心面に、全身麻酔下でラウンドバーを用いて深さ約0.4mmの窩洞を形成し、グラスアイオノマーセメントにて仮封を行った。窩洞形成後0、1、2、3、5、7、14および28日目に同ラットを全身麻酔下にて脱血、潅流固定(6%パラホルムアルデヒド)し、被験歯である上顎第一臼歯を歯槽骨とともに摘出した。採取した被験歯を10時間浸漬固定した後、10日間脱灰(10%EDTA)を行い、通法にしたがってパラフィン包埋し、ミクロトームにて厚さ5μmの連続切片を作製した。これらの切片に対してヘマトキシリン・エオジン染色を施し、光学顕微鏡下にて病理組織学的に評価したところ、窩洞形成後14日目以降の試料において窩洞直下の歯髄腔内に修復象牙質の形成が認められた。さらに他の切片に対して、昨年度に作製した抗DMP-1抗体を用いた免疫染色を行ったところ、窩洞形成後3日目の試料の窩洞直下の象牙細管に沿ってDMP-1の発現が強く認められた。DMP-1の発現は窩洞形成後28日目まで継続して認められた。これらのことから、窩洞形成という刺激に対して象牙芽細胞が反応し、DMP-1の発現が認められることが明らかとなった。また、DMP-1の発現を認めた時期以降に修復象牙質の形成が認められたことより、DMP-1が修復象牙質の形成に重要な役割を果たしている可能性が示唆され、象牙質再生医療への展望が開けたと考えられる。初年度の計画に基づき、抗DMP-1抗体を作製した。データベースより得られたラットのDMP-1のcDNA配列からプライマーを設計、合成した。次にMC3T3-E1細胞より採取したtotal RNAを鋳型として、前述のプライマーを用いて、RT-PCRを行い、DMP-1のcDNAを取得した。得られたDMP-1から、大腸菌を利用して、GSTのfusionしたDMP-1を作らせ、各種カラムクロマトグラフィーを行ない、DMP-1を精製した。このタンパクとTiterMax Goldとを混合して、ウサギに免疫し、血清を得、IgGを精製し、抗DMP-1抗体を作製した。MC3T3-E1細胞のライゼートをサンプルとしてSDS-PAGEに供し、この抗体を用いてイムノブロットを行なったところ、DMP-1と考えられる単一のバンドが検出された。これにより、抗DMP-1抗体の特異性を確認した。体重約100gの幼若ラットの上顎第一臼歯を意図的に露髄させ、止血を確認した後、水酸化カルシウム製剤を露髄面に塗布し、グラスアイオノマーセメントにて窩洞を充填した。水酸化カルシウム製剤によって象牙橋を形成させるために、4あるいは8週間飼育した後、同ラットを4%パラフォルムアルデヒドで灌流固定した。被験歯である上顎第一臼歯を採取し、通法通り脱灰した後、パラフィン包埋し、パラフィン切片を作製した。現在、先に作製した抗DMP-1抗体を用いて、ラットの象牙橋内におけるDMP-1の発現の有無とその局在を検討中である。
免疫機能正常マウスを用いたデング出血熱発症モデルの開発および発症機序の解明

本研究では、免疫機能正常マウスを用いたデング出血熱発症モデルの開発における基礎データとして、マウス由来細胞において増殖能の高いウイルスおよび、よりデングウイルス増幅能の高いマウス由来細胞株の選定を行った。さらに、新たにマーモセットのデングウイルスに対する感受性を検索したところ、他の霊長類事件動物に比べ高い感受性を有し、時に発熱などの臨床症状を呈することが示された。また、感染マーモセットより分離されたウイルスにおいてはこれまでに検索した全ての分離株に共通のアミノ酸変異を伴う点変異が非構造蛋白質コード領域に認められた。これらの結果を踏まえ、今後デング出血熱発症モデルの構築を進め、その発症機序の解明を行っていきたい。これまで、ヒトでデング出血熱の発症が観察されたウイルス株を用いた接種実験においてマウスでの出血熱様症状の発症は観察されていない。この結果は、ヒトとマウスとの間でデングウイルスに対する増殖・発症制御機構に何らかの種差が存在し、マウス体内では何らかのウイルス増殖因子の抑制が起きているためだと考えられた。そこで、基礎情報としてこれまで報告のなかった免疫能正常マウス体内におけるデングウイルスのウイルス増殖動態について検索し、マウス体内で起きているデングウイルスの増殖・発症抑制機構について明らかにすることを目的に、本年度は、デングウイルス感染マウスモデル構築のための基礎研究としてマウス由来細胞株適応デングウイルス株の作製を試みてきた。その結果、1)ヒトに対してより重篤な症状を示したウイルス株がマウス細胞における増殖能が比較的高いこと、2)様々なマウス由来細胞のうち、マクロファージ由来細胞において細胞変性効果が確認されたこと、が明らかになった。ヒトの臨床報告においてよりウイルス血症が高い場合により症状が重篤になることが示唆されていることから、ヒトでより重篤な症状を示す株がマウスにおいても重篤な症状を示す可能性を示唆すると共に、感染初期の標的細胞といわれるマクロファージがマウスにおいてもより感受性が高い可能性が示唆された。免疫機能正常マウスはデングウイルスに対する感受性は低く、デング出血熱患者より分離したウイルス株を用いた接種実験においてもウイルス血症およびデング出血熱用症状は認められていなかった。この結果は、ヒトとマウスの間でデングウイルスに対する増殖・発症抑制機構に何らかの種差が存在し、マウス体内ではウイルス増殖因子の抑制が起きているためだと考えられた。これを明らかにすることによりデング出血熱の発症モデルの構築を試みると共に、それを用いて発症気所の解明を行うのが本研究の目的である。本年度は、免疫機能正常動物として新たに新世界ザルに属するマーモセットに対して、デング熱およびデング出血熱患者より分離した1型から4型までのウイルス株を接種しその感受性等について検索した。その結果、特に2型デングウイルスに対してマーモセットは他動物種に比べて高い感受性を有することが明らかになった。さらに、マーモセット体内で増殖した2型デングウイルスを分離し遺伝子解析を行った結果、非構造タンパク質であるNS4BおよびNS5をコードする領域に1ヵ所ずつ、アミノ酸の変異を伴うpoint mutationが認められた。この変異は、分離した全てのウイルス株で認められたことから、デングウイルスがヒトと新世界ザルとの間にある種差を超えるのに関与する変異である可能性が示唆された。今後、マーモセットを中心として免疫機能正常動物におけるデング出血熱発症モデルの構築を進め、それを用いて発症機序を明らかにして行きたい。
風車と波力発電装置の協調制御による浮体減揺装置の開発

本研究では、浮体式洋上風車に波力発電装置を取付け、波力発電装置と風車制御により浮体動揺の低減を目的とし、以下の成果を得た。まず、波力発電装置のパワーテイクオフをバネとダンパーで模擬し、そのパラメーターの最適設計法を開発した。次に、波力発電装置のパワーテイクオフを可変ダンパーとして考え、セミアクティブ制御で浮体動揺低減について検討し、シミュレーションで確認した。さらに、高性能3Dプリンターを活用し、風力波力複合装置の3次元模型を製作した。提案手法の有効性を検討するため水槽実験を行った。スモールスケール模型で流体粘性摩擦の影響が大きく、波力発電装置の動きが小さかった。模型の改善が必要となる。日本周辺の海底地形は岸から離れるにしたがって急速に水深が増すため、大規模な洋上風力発電を経済性のある形で実現のためには浮体式風車が必要になる。しかしながら、浮体の動揺により浮体式洋上風車は変動荷重を受け、その疲労寿命は動揺が大きくなるにつれ短くなる。一方、浮体動揺の主な原動力である波力は膨大なエネルギーを持っている。そこで本研究では浮体に波力発電装置を取付け、その波力発電装置の制御と風車ロータの制御との協調により浮体動揺を低減させることを目指す。H27年度は研究計画に基づき、(1)サスペンション付きセミサブ浮体の数学モデル及び線形化の検討、(2)フィードバック制御理論に基づいてサスペンションパラメータの最適設計、(3)可変ダンパを用いた浮体動揺低減のため制御則の開発、(4)模型の試作を行った。(1)ではセミサブ浮体に働く流体力を計算し、線形システムによって近似した。線形化されたモデルの妥当性を確認した。(2)では導いたモデルに基づき、サスペンションパラメータの設計は条件付き最適フィードバック制御問題に帰着した。粒子群最適化手法(PSO)によってグローバル最適解を求めた。数値例で設計法の有効性を確認した。(3)では波力発電装置を可変ダンパとして模擬し、モデル予測制御手法でダンパの制御則を設計した。数値例で設計手法の有効性を検証した。(4)では2次元の小スケール模型を作った。ただし、可動部には機構的摩擦の影響でブイとプラットフォームとの相対運動は小さくため、実験はできなかった。模型の数学モデルの構築、サスペンションのパラメータの設計及び制御器の設計はできるようになった。設計手法は数値例によって検証し、波力発電と浮体の動揺低減との両立の可能性を示した。模型の水槽実験は機構的な摩擦の影響で順調ではなかったが、当初予期したものであった。以上より研究は概ね順調に進展していると判断した。日本周辺の海底地形は岸から離れるにしたがって急速に水深が増すため、大規模な洋上風力発電を経済性のある形で実現のためには浮体式風車が必要になると考えられる。一方、浮体動揺の主な原動力である波力も膨大なエネルギーを持っている。そこで本研究ではセミサブ浮体に波力発電装置を取付け、波力発電装置の制御と風車ブレードの制御との協調により浮体動揺を低減させることを目指す。H28年度は研究計画に基づき、(1)3次元浮体模型、波浪発電装置及び風車模型の制作、(2)風車のモデル及びブレードピッチ制御器の開発、(3)水槽実験、(4)研究成果のまとめ及び発表を行った。(1)では高性能3Dプリンターと工作施設の使用で安価に内製できた。しかし、風車ブレードはヘリコプターのプロペラであるため、パワー係数及びスラスト係数は設計値と異なる。なお、適切なバネがないため、波力発電のpower take-off装置には設計値より固いバネを使っていた。(2)では先行研究の知見を参考しながら開発した。(3)では九州大学応用力学研究所深海機器力学実験水槽で行った。(1)のバネの影響で、浮体と波浪発電装置との相対運動が小さくなり、波力発電装置の発電モードはできなかった。H29年度には本実験装置を改善し、実験を行う予定がある。(4)では国内会議論文1本、国際会議論文2本と国際論文誌論文1本ができた。今後、当初の計画に従って浮体模型及び風車模型の制作、協調制御アルゴリズムの開発、実験で提案手法有効性の検証を図っていく計画である。28年度が最終年度であるため、記入しない。制御工学28年度が最終年度であるため、記入しない。
慢性痛成立過程の脳ー脊髄可塑性変化：抑制性神経回路の役割の解明

本研究は、神経損傷初期から慢性痛成立までの脊髄可塑性変化において、抑制性神経回路の変性とその果たす役割を、主に下行性抑制系に注目して解明することを目的とした。そのために、初年度は神経損傷初期慢性痛までの脊髄後角におけるシナプス伝達の経時的変化を電気生理学的に明らかにした。さらに、慢性痛に関与するとされる下行性抑制系に注目し、下行性抑制系をコントロールした際の脊髄後角神経活動を解析するために、起始核である青斑核ノルアドレナリン(NA)ニューロンのみを特異的に制御可能なラットを化学遺伝学的手法を用いて作成することに着手した。1.具体的内容・結果:成熟Wistar系ラットを用いた。in vivoパッチクランプ法により、神経障害性痛モデル動物(CCI;坐骨神経結紮モデル)とコントロール動物とで、神経損傷時から7, 14, 21, 28日目の興奮性シナプス伝達・抑制性シナプス伝達を記録し比較した。その結果、興奮性シナプス電流は14日目まではコントロールに比較して頻度・振幅ともに増大したが、その後は減少に転じた。抑制性シナプス電流の頻度は神経損傷初期にはむしろ増加し、その後減少するが、14日目以降はコントロールと同程度にまで回復した。一方で振幅はいずれの時点でも減少していた。同時に、アデノ随伴ウイルスを用いた化学遺伝学的手法により、青斑核NAニューロンのみを特異的に活性化可能なラットを作成し、免疫組織学的に特異的な発現を確認した。2.意義・重要性:従来、局所でしか解析されていなかった脊髄後角の抑制性電流が、in vivoでははるかに強力に作用していること、神経損傷初期には興奮性の過剰興奮と共に、抑制性入力の過剰興奮も生じること、を示した。今後の研究により、さらに神経損傷から慢性痛に至るまでの詳細が明らかにされ、慢性痛成立のメカニズムに迫ることが可能であると考える。第一段階の、慢性痛モデル動物とコントロール動物間の電気生理学的解析については、既に解析を終えることができた。また、当初時間を要すると考えられた、化学遺伝学的手法を用いたウイルスの導入についても、すでに青斑核で特異的に発現していることが確認できた。現在、ウイルスを導入した動物において慢性痛モデル動物を作製し、同様に電気生理学的解析を行っているところである。次年度は、AAVを導入して作製した青斑核NAニューロンを制御可能な動物を用いて、NAニューロンを外部から制御した際の慢性痛への発症過程を解析する。まず、行動学的実験により、NAニューロンを持続的に活性化させた場合の慢性痛への移行過程を明らかにする。続いて、電気生理学的に脊髄後角シナプス応答の変化を明らかにするする予定である。予定していたよりも電気生理学的解析がスムーズに進行した。

また、ウイルスの導入に関しても、早期にとりかかることができ、当初予想したよりも消耗品代が抑えられた。今後は、さらに、免疫組織学的解析に必要な物品の購入、電気生理学的解析の消耗品の購入に予算が必要となると考えられる。
集合値計画法と問題の埋め込みに関する研究

近年、社会における価値観の多様化が進み、また集合値解析学、非線形解析学、凸解析学等が発展してきたことに伴って、集合値最適化理論の再構築が求められている。特にこれまでの評価基準の見直しに関する研究により、ある種の集合値最適化問題は、ある線形空間での最適化問題として帰着されることが示されている、本研究の目的は、この問題が埋め込まれる線形空間を観察することで導かれる理論的な解析および応用的な解析を行なうことである。本年度は以下の研究を行った。【基礎理論の発展】埋め込みに密接に関連する集合値解析的な概念に関する性質に関する基礎的な理論を発展させた。応用上有用ないくつかの定理を証明した。【問題への応用】実際問題への応用について考察した。特に問題に対する解を発見する方法に関して研究を行い、いくつかの結果を導いた。【解析システムの構築】これまでに得られた結果を用いて、埋め込み理論を意識し、集合値の表現に工夫を凝らした集合値計画法および集合値解析が可能であるシステムの基礎を構築した。【研究会等における発表を通じた意見交換】本年度の研究成果は、国際会議GCM7をはじめとするいくつかの研究集会で発表し、国内外を問わず本研究に対する意見を広く求めることが出来た。同時にWWW、e-mailを通じて、多くの研究者との意見交換を行った近年、価値観の多様化が進んだ今日の杜会の発展、および集合値解析学、非線形解析学、凸解析学等の発展に伴って、集合値最適化理論の再構築が求められている。特にこれまでの評価基準の見直しに関する研究により、ある種の集合値最適化問題は、ある線形空間での母適化問題として帰着されることが示されている。本研究の目的は、この問題が埋め込まれる線形空間を観察することで導かれる理論的な解析および応用的な解析を行なうことである。【具体例の観察】新しく導入された評価基準により定義される問題の具体例について考察した。これは従来のものに比べて応用力に優れており、注目されている問題である。この問題が埋め込まれる空間の性質を観察し、これにより、以降の考察に関する足掛かりを得ることができた。【基礎理論の確立】埋め込みに密接に関連する集合値解析的ないくつかの概念を導入し、それらの性質について観察した。そしてこれらを元にしていくつかの定理を証明し、双対定理を始めとするいくつかの定理を証明した。【実際問題への応用】基礎的な理論の確立と並行して、実際問題への適用方法について考察した。特に解を探索するアルゴリズムとして、非拡大写像の不動点近似法について研究・考察した。【研究会等における発表を通じた意見交換】本年度の研究成果は、国際会議NACA2001、ICOTA2001をはじめとするいくつかの研究集会で発表し、国内外を問わず本研究に対する意見を広く求めることが出来た。同時にWWW、e-mailを通じて、多くの研究者との意見交換を行った
低栄養性の筋萎縮に及ぼす運動の効果について

タンパク欠乏食で動物を飼育すると,骨格筋量は減少し,低栄養性の筋萎縮が起こるが,同時に運動を行わせることにより萎縮が抑制される.このような運動による筋萎縮抑制効果を筋線維形態から明らかにするために,ラットのひらめ筋(SOL)と長指伸筋(EDL)を用いて実験を行った.離乳直後の雌ラットを用いて,自発運動を行わせる運動群(E)と行わせない対照群(C)に分けた.各群が7週令に達した時,さらに標準タンパク食(SP)群と低タンパク食(LP)群とに分け,各々の食餌をadlib.で与え,5週間飼育した.飼育後,各群のSOLとEDLを切り出し重量計測後,左側を総線維数の計数に,右側を線維組成と横断面積の計測に用いた.線維組成はATPase染色とSDH(クエン酸脱水素酵素)染色から,タイプI,IIA,IIB,の各線維に分類した.面積は光顕下で画像解析システムにより計測した.得られた結果は以下の通りである.LPにより筋重量がSOLでは17%,EDLでは12%減少したが,運動によりともに重量が回復し,特にSOLは対照値よりも増加した.SOLの総線維数はLPにより有意に減少し,また面積は主要線維であるタイプIが有意に減少し小さくなったが,運動により数も大きさも増加し,対照値にまで回復した.LPによる線維組成には変化はなかったが,運動によりタイプIが増加した.一方,EDLでは総線維数はLPや運動により変化せず,また線維組成も主要線維であるIIA,IIBの大きさもあまり影響されなかった.ただタイプIの面積はLPにより減少した.以上の結果から低タンパク食による線維形態変化はひらめ筋の方が長指伸筋よりも大きいことが判った.すなわち,低タンパク食により主に筋線維タイプIの萎縮が起こり,総数も減少した.しかし,この萎縮は運動により抑制され,総数も完全に回復することが明らかにされた.したがって,成長後の動物が厳しいタンパク欠乏状態におかれても,エネルギー供給が十分であれば,運動による筋肥大は特にタイプI線維において十分に起こりうると考えられた.さらに,この結果から,低タンパク食であるにもかかわらず筋骨たくましいパプア・ニューギニア高地人の低タンパク適応機構の成立過程に生活習慣としての運動が大きく関与することが示唆された.タンパク欠乏食で動物を飼育すると,骨格筋量は減少し,低栄養性の筋萎縮が起こるが,同時に運動を行わせることにより萎縮が抑制される.このような運動による筋萎縮抑制効果を筋線維形態から明らかにするために,ラットのひらめ筋(SOL)と長指伸筋(EDL)を用いて実験を行った.離乳直後の雌ラットを用いて,自発運動を行わせる運動群(E)と行わせない対照群(C)に分けた.各群が7週令に達した時,さらに標準タンパク食(SP)群と低タンパク食(LP)群とに分け,各々の食餌をadlib.で与え,5週間飼育した.飼育後,各群のSOLとEDLを切り出し重量計測後,左側を総線維数の計数に,右側を線維組成と横断面積の計測に用いた.線維組成はATPase染色とSDH(クエン酸脱水素酵素)染色から,タイプI,IIA,IIB,の各線維に分類した.面積は光顕下で画像解析システムにより計測した.得られた結果は以下の通りである.LPにより筋重量がSOLでは17%,EDLでは12%減少したが,運動によりともに重量が回復し,特にSOLは対照値よりも増加した.SOLの総線維数はLPにより有意に減少し,また面積は主要線維であるタイプIが有意に減少し小さくなったが,運動により数も大きさも増加し,対照値にまで回復した.LPによる線維組成には変化はなかったが,運動によりタイプIが増加した.一方,EDLでは総線維数はLPや運動により変化せず,また線維組成も主要線維であるIIA,IIBの大きさもあまり影響されなかった.ただタイプIの面積はLPにより減少した.以上の結果から低タンパク食による線維形態変化はひらめ筋の方が長指伸筋よりも大きいことが判った.すなわち,低タンパク食により主に筋線維タイプIの萎縮が起こり,総数も減少した.しかし,この萎縮は運動により抑制され,総数も完全に回復することが明らかにされた.したがって,成長後の動物が厳しいタンパク欠乏状態におかれても,エネルギー供給が十分であれば,運動による筋肥大は特にタイプI線維において十分に起こりうると考えられた.さらに,この結果から,低タンパク食であるにもかかわらず筋骨たくましいパプア・ニューギニア高地人の低タンパク適応機構の成立過程に生活習慣としての運動が大きく関与することが示唆された.低夕ンパク食で動物を長期間飼育すると,骨格筋重量は著明に減少し,低栄養性の萎縮が起こる.一方,適度な運動を動物に行わせると,筋重量は増加し,運動性の筋肥大が起こる.この様に低タンパク食と運動は筋量からすればまったく相反する因子であるが,本研究はこれらを組み合わせると筋への影響は相殺され,低栄養性の筋萎縮は運動によって抑制されることを報告するものである.運動による萎縮抑制効果をひらめ筋(SOL)と長指伸筋(EDL)の線維形態から明らかにするために実験を行った.

実験では離乳直後の雌ラットを用いて,自発運動を行わせる群(E)と行わせない対照群(C)に分け,各群が7週令に違した時,さらに標準タンパク食(SP)群と低タンパク食(LP)群とに分け,3週間飼育した.各群のSOLとEDLを切り出し,重量計測後,左側を総線維数計数に,右側を線維組成と横断面積の計測に用いた.面積は光顕下における画像解析システムにより計測した.運動によりSOL重量は47%もの増加を示したが,EDLの増加率は9%にとどまった.LPによりSOLは17%,EDLは12%減少した.LPによる筋量の減少は運動により著明に抑制され,EDLは対照群のレベルに,SOLは対照群のレベル以上に回復した.LPによりSOLの総線維数と主動線維である夕イプIの面積は著明に減少したが,運動により総線維数も面積も回復した.EDLの総線維数と主動線維であるタイプIIの面積は運動やLPによる増減はあるが,その程度は小さかった.したがって,ひらめ筋では低栄養による総線維数の減少と線維の萎縮は運動により抑制され,実質的に筋重量が回復することが明らかにされた.一方,長指伸筋は低栄養による萎縮も運動による回復も小さく,また総線維数はあまり変化しないことから,外環境の変化に対する長指伸筋の反応はひらめ筋より小さいと考えられた.タンパク欠乏食で動物を飼育すると,骨格筋量は減少し,低栄養性の筋萎縮が起こるが,同時に運動を行わせることにより萎縮が抑制される.このような運動による筋萎縮抑制効果を筋線維形態から明らかにするために,ひらめ筋(SOL)と長指伸筋(EDL)を用いて実験を行った.離乳直後の雌ラットを用いて,自発運動を行わせる運動群(E)と行わせない対照群(C)に分け,各群が7週令に達した時,さらに標準タンパク食(SP)群と低タンパク食(LP)群とに分け,各々の食餌でAdlib.で5週間飼育した.飼育後,各群のSOLとEDLを切り出し,重量計測後,左側を総線維数の計数に,右側を線維組成と横断面積の計測に用いた.線維組成はATPase染色とSDH(クエン酸脱水素酵素)染色から,タイプI,IIA,IIB,IICの各線維に分類した.面積は光顕下で画像解析システムにより計測した.えられた結果は以下の通りである.LPにより筋重量がSOLでは17%,EDLでは12%減少したが,運動によりともに重量が回復し,特にSOLは対照値よりも増加した.SOLの総線維数はLPにより有意に減少し,また面積は主要線維であるタイプIが有意に減少し小さくなったが,運動により数も大きさも増加し,対照値にまで回復した.LPによる線維組成には変化はなかったが,運動によりタイプIが増加した.一方,EDLでは総線維数はLPや運動により変化せず,また線維組成も主要線維であるIIA,IIBの大きさもあまり影響されなかった.ただタイプIの面積はLPにより減少した.以上の結果から低タンパク食による線維形態変化はひらめ筋の方が長指伸筋よりも大きいことが判った.すなわち,低タンパク食により主に筋線維タイプIの萎縮が起こり,総数も減少したが,運動により萎縮は抑制され,総数も完全に回復することが明らかにされた.したがって,成長後の動物がきびしいタンパク欠乏状態におかれても,エネルギー供給が十分であれば,運動による筋肥大は特にタイプI線維において十分に起こりうることが示唆された.
成人Still病患者におけるTCRγδ型T細胞抗原レセプター遺伝子の解析

成人Still病は重要なリウマチ関連疾患であるが、未だその原因についてよく解明されていない。申請者らは、本症の病因解明の研究の過程において活動期の成人Still病患者2名の末梢血中にTCRγδ型T細胞が有意に増加している事を発見した。そして、このTCRγδ型T細胞は患者の病態の増悪に伴い急激に増加し、改善とともに速やかに減少した。また、このTCRγδ型T細胞は、本症の活動性を示すと言われている血清CRP,ferritinと強く相関していた。さらに、8名の非活動期の成人Still病患者のうち3名は有意に末梢血TCRγδ型T細胞が増加していた。この増加しているTCRγδ型T細胞はVγ9/Vδ2型TCRγδ型T細胞であった。また、末梢血TCRγδ型T細胞が有意に増加している患者の末梢リンパ球はexogenousHSP65に対して著明に反応し様々なサイトカイン(IL-6,GM-CSF,TNF-x,INF-γ等)を産生した(平成5年日本リウマチ学会にて発表、主論文はJ.Rheumatologyに投稿中)。現在、TCRγ,TCRδ遺伝子に特異的なプライマーを用いたRT(reverse transcriptase)-PCR法及びadaptor-ligation法を用いてTCRγ,TCRδ遺伝子のcDNAを増幅し、クローニングしたTCRγ,TCRδ遺伝子の塩基配列を決定している。近年、抗原特異的TCRγδ型T細胞が自己免疫疾患や結核菌、マラリア等の細胞内感染菌との関連が明らかになった。結核菌、マラリア等の細胞内感染菌を認識するTCRγδ型T細胞は極端に偏った抗原レセプターを持つこと(oligoclonality)がすでに明らかにされた。もし、本症におけるTCRγδ型T細胞の抗原レセプターがこれらの細胞内感染菌を認識するTCRγδ型T細胞の抗原レセプターと一致すれば本症の原因としてこれらの細胞内感染細菌による感染が強く疑われる。