hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
人工炭酸泉浴が身体の柔軟性を改善させ遅発性筋肉痛を軽減させる可能性の検討

炭酸泉浴(CO2 ≥1000 ppm)は浸漬部皮膚の紅潮、皮膚血流の改善などが観察されている。炭酸泉浴の応答において、交感神経活動の減少が筋疲労回復の促進される可能性がある。我々はレジスタンス運動後の筋硬度や筋肉痛といった疲労回復に人工炭酸泉浴が影響を与えるか否かを検討した。レジスタンス運動後3日目に筋硬度は最大となり、その後漸次低下した。水道水浴における筋肉痛は運動後2日目にピークとなり、その後漸次低下した。炭酸泉浴において筋肉痛は3日目に消失した。人工炭酸泉浴は筋疲労からの急速な回復に貢献できる可能性を秘めていることが示唆された。動脈は血管壁の慢性炎症を基盤に、様々な因子が関与し硬化が進行することが知られている。動脈硬化は、高血圧、血圧の変化による血管の破裂・出血など、循環器疾患の大きな危険因子であり、血管壁の伸展性が維持されることが好ましいと考えられている。動脈壁の伸展性を維持するための運動トレーニングや、高温サウナ風呂後の冷水浴など温熱性の血管伸縮トレーニングなども広く行われている。しかしながら、入浴による血管弾性への効果については統一した見解が得られていない。炭酸泉はヨーロッパにおいて古くから心臓・循環器系疾患への治療目的に利用され、国内においても「心臓の湯」と言われ、血圧の低下、心拍数低下や心血管疾患の改善に利用されて来た。本年は、高濃度の二酸化炭素(1000ppm以上)を含む人工炭酸泉全身浴(炭酸泉浴)による血管弾性のへの効果を検討すべく、泉浴前後において、動脈の硬さ評価の標準的指標となっている脈波伝播速度を計測した。健康な男子大学生を対象に動脈の硬さ評価の標準的指標となっている脈波伝播速度により血管弾性の変化を水道水浴と炭酸泉浴において検討を行った。その結果、単回の入浴では、血管弾性の指標に有意な変化は見られなかった。動脈スティフネスは血管平滑筋やコラーゲンなど結合組織によって規定される。体の柔軟性も同様で骨格筋と腱、靭帯、筋膜などの結合組織で決定される。我々は、炭酸泉浴により運動後の筋硬度の回復が促進され、柔軟性が向上することを報告した。また、体の柔軟性とbaPWV値には中高年以降有意な相関関係を示すとの報告がある。このことから動脈硬化などに炭酸泉連浴とストレッチを負荷することで血管弾性の改善が期待できる。また、天然の炭酸泉(大分県長湯温泉)での被検者の連続浴実験では、2週間目でbaPWVが有意に減少したと報告されており、人工炭酸泉における連続浴の効果は今後の検討課題である。炭酸泉浴の人生理機能に対する効果は、古くからヨーロッパで活用されている。我々の先行研究において運動後の炭酸泉浴が筋疲労の回復促進効果を確認している。これは炭酸泉浴による浸漬部の血流増加に伴い、筋に蓄積された疲労物質のウォッシュアウト効果が増したものと推察される。また、炭酸泉浴によるリラックス効果が増したものと考えられる。そこで我々は炭酸泉浴による全身および筋のリラックス効果を検討すべく、入浴後の重心動揺および筋肉痛の軽減について検討を行った。健康な男子大学生5名であった。被検者は水着の上にTシャツを着用し、椅子座位にて5分間安静の後、浴槽に入り、15分間の全身浴(水温35°C)を行った。浴水は水道水または人工炭酸泉で、日を改めそれぞれの浴水で行った。入浴前と浴後に、重心動揺計測装置上で60秒間の静止立位を開眼および閉眼条件下でそれぞれ行った。また、筋肉痛の軽減効果については健康な男子大学生12名が被検者であった。椅子座位5分の後、高さ2.5 cmのプレート上につま先のみ架けて踵を浮かせて立ち、カーフ・レイズ(爪先立ち運動)を4秒足底屈、4秒足背屈のリズムで100回行った。その後、被検者はVAS、Talag scale、筋硬度を測定し、10分間の回復期に椅子座位安静で水道水足浴、人工炭酸泉足浴を行った。10分間の足浴終了後に、再びVAS、Talag scale、筋硬度の測定を行った。2日目以降は、5分の椅子座位安静後VAS、Talag scale、筋硬度を測定し、10分間下腿の水道水足浴、人工炭酸泉足浴を実施し、再びVAS、Talag scale、筋硬度の測定を行った。その結果、重心動揺の総軌跡長は人工炭酸泉浴後、開眼時、閉眼時とも有意に低下した。また、筋肉痛は運動後、炭酸泉足浴で有意に低い値となったが2日目以降は有意差は見られないものの炭酸泉足浴で低い値となった。

これまでの研究により、健常被検者の人工炭酸泉部分浴中には、浸漬部筋組織の血流量と酸素消費量が水道水浴中よりも大きい傾向を示すことが明らかとなった。また、下腿部のレジスタンス・トレーニング後の人工炭酸泉足浴では、硬度の回復が促進され、関節可動域が広がることを報告した。さらに、人工炭酸泉全身浴は心電図R-R間隔変動の周波数スペクトラム解析(HRV)から求めたHF領域(0.150.40Hz)のパワーを増加させ、副交感神経活動の亢進によるリラックス効果が期待されている。本年度は測定機器選定が難航したため当初予定していた血管弾性の測定を変更し、最大下強度で全身運動を行い、その後の人工炭酸泉全身浴が運動後のストレス軽減に貢献できるかを検討した。その結果、運動後の筋硬度は人工炭酸泉浴後が他の2条件と比較して有意に低下した(22.2±1.2 tone, p<0.01)。人工炭酸泉浴における血中乳酸濃度は空気中安静と比較して有意に低下した(4.3±1.6 vs 3.7±1.7mmol・l-1, p<0.05)。運動後10分目の唾液コルチゾール濃度は空気中安静と比較して、水道水浴で24%低下、人工炭酸泉浴で48%と有意に低下した。HRVにおけるHF成分には有意な変化は見られなかった。また、交換神経活動の指標であるLF/HF成分は人工炭酸泉浴において他の2条件より低くなる傾向であった。これらの結果から、本実験条件下における最大下運動負荷後の人工炭酸泉浴が筋硬度の回復を促進し、被検者の疲労感を低下させる事を示した。また、ストレスの指標である唾液中コルチゾールが人工炭酸泉浴で有意に低い値となった。同時に血中乳酸濃度も人工炭酸泉浴で有意に低くなり、運動後の人工炭酸泉浴が疲労回復、ストレス軽減に貢献する可能性が示唆された。本年度は脈波伝播速度の測定機器の導入により、遅れていた人工炭酸泉全身浴による血管弾性への影響について実験を行いデータを得ることが出来た。このことにより一昨年までの遅れを取り戻し、研究の進捗状況としてはおおむね順調に進展している。本年度はCardio Ankle Vascular Index(CAVI)による炭酸泉浸漬部の血管弾性の検討を行う予定であったが、血管弾性の測定機器が近年さまざまに開発され、、本年度の購入を断念した。そこで、3ヵ年目に実施予定であった全身運動後の疲労回復効果について検討を行った。これらの状況により、進捗状況はやや遅れている。炭酸泉浴の効果は、その科学的根拠の不足から、特に医療分野での応用が進んでいない。実験科学的手法による詳細なメカニズム解析とそのエビデンスの欠如により温泉浴を正規の療法として受け入れがたい物としているように思える。本研究は、天然炭酸泉浴の効果として知られる現象を、炭酸ガス濃度はもちろん、温度や含有物も制御可能な人工炭酸泉作成装置を用い、被検者で効果の再現性を確認し、効果の実証とそのメカニズムの解析を可能にする実験系を確立しようとするものである。浸漬部の筋で血管弾性効果や筋硬度低下のメカニズムや筋肉痛への影響などが解明されれば、全身的な柔軟性改善への応用も期待できる。これらの検討課題について着実に実験を積み重ねデータを蓄積していく予定である。
乾燥地条件下での作物の養水分吸収と土壌の塩類集積との相互関係

本研究の目的は乾燥地における高地下水位下での土壌塩類集積機構を解明することである.塩類集積に影響を及ぼす要因として土壌の理化学性,地下水位,および植生をとりあげ,それらを組み合わせたモデル実験を行った.理化学性が大きく異なる鳥取砂丘土,マサ土,造成土,および赤黄色土を供試し,それらを詰めた50cm高のポットの地下水位を1535cmに設定し,ダイズ,キャベツ,あるいはトウモロコシを栽培した.調査の対象とした塩類は施与した肥料塩と地下水中の塩化ナトリウムである.砂丘土のように粘土含有率が低い土壌では地下水位が土壌水分プロフィールおよび蒸発散に及ぼす影響が大きく,地下水位が30cm以上では表層土壌は乾燥した.逆に地下水位が高いと蒸発散が多く,それにともなって塩類の移動量も多いはずであるが,土壌表層に塩類が集積することはなかった.植物栽培によって水消費が増しても集積は認められなかった.これは陽イオン交換容量が小さいために塩類が保持されることなく,拡散するための現象と考えられた.土壌の粘土含有率および陽イオン交換容量が高くなるにつれて土壌表層への塩類集積が多くなることがこれを裏付けた.前述のように砂丘土では地下水位が30cm以上になると地下水から表層への水供給が不十分で塩類集積も起こらないが,植物の生育も不良となる.ただし植物の根系分布特性によって異なる結果が得られる可能性はある。理化学性が砂丘土と対極にある赤黄色土では今回の条件では地下水位および植物栽培が土壌水分プロフィールに及ぼす影響は小さかったが,植物栽培による水消費量の増加によって塩類集積が引き起こされた.さらに地下水中のNa_+の表層への移動および土壌中の分布は陽イオンとの交換速度の影響が大きいことが示された。化学性が砂丘土と赤黄色土の間に位置するマサ土と造成土では塩類集積に関してもその中間に位置することが示された。土性が大きく異なる砂丘土,マサ土,赤黄色土のそれぞれに3段階の地下水位,-15cm,-25cm,-35cmの地下水位(20mM塩化ナトリウム溶液)を設定し,ダイズ(タマホマレ)を栽培する条件あるいは無栽培の条件を設けた.相対湿度30%,気温35°C,照度3万luxの乾燥地気象条件下での各処理における14日目の土壌水分プロフィルと塩類プロフィルを調査し,土性,地下水位,作物の有無が塩類集積に及ぼす影響について考察を加えた.砂丘土においてはダイズの生育量は地下水位が低いほど減少したが,赤黄色土では逆に地下水位が低いほど良好であった.マサ土では-25cm区で生育がもっとも良好であった.水分不足でダイズが枯死した砂丘土の-35cm区を除くと,植物の存在は表面土壌の塩類集積を促進することがわかった.-15cm区は表面土壌まで水分が容水量を超えたために塩の再分布が起こり,そのために塩濃度は低くなったと考えられた.上述のように-35cm区は地下水は土壌表面まで上昇しなかったため,植物は枯死し,塩類集積はみられなかった.これらの結果-25cm区で塩類集積がもっとも著しかった.マサ土においても-15cm区と-25cm区は砂丘土と同様の現象が起きたといえるが,-15cm区において砂丘土ほどの塩の再分布はみられなかった.-35cm区においても地下水は土壌表面まで上昇し,若干の塩類が集積した.-25cm区は生育が良好で蒸散が多く,塩類の上昇が起こり,再分布の程度が小さかったために塩類集積がもっとも大きかった.赤黄色土においては-15cm区の植物は明らかに湿害を受け,生育が悪いために水消費が少なく,塩類集積は少なかった.逆に-35cm区は生育がもっとも良好で蒸散も多かったが,土壌の高CECのために地下水中のナトリウムが上昇する間に土壌中の他の陽イオンと交換するため表面土壌における塩類集積の程度は小さかった.したがって-25cm区の集積がもっとも大きかった.以上のように,土性にかかわらず地下水位25cm-が塩類集積をもっとも促進するという興味深い結果が得られた.本研究の目的は乾燥地における高地下水位下での土壌塩類集積機構を解明することである.塩類集積に影響を及ぼす要因として土壌の理化学性,地下水位,および植生をとりあげ,それらを組み合わせたモデル実験を行った.理化学性が大きく異なる鳥取砂丘土,マサ土,造成土,および赤黄色土を供試し,それらを詰めた50cm高のポットの地下水位を1535cmに設定し,ダイズ,キャベツ,あるいはトウモロコシを栽培した.調査の対象とした塩類は施与した肥料塩と地下水中の塩化ナトリウムである.砂丘土のように粘土含有率が低い土壌では地下水位が土壌水分プロフィールおよび蒸発散に及ぼす影響が大きく,地下水位が30cm以上では表層土壌は乾燥した.逆に地下水位が高いと蒸発散が多く,それにともなって塩類の移動量も多いはずであるが,土壌表層に塩類が集積することはなかった.植物栽培によって水消費が増しても集積は認められなかった.これは陽イオン交換容量が小さいために塩類が保持されることなく,拡散するための現象と考えられた.

土壌の粘土含有率および陽イオン交換容量が高くなるにつれて土壌表層への塩類集積が多くなることがこれを裏付けた.前述のように砂丘土では地下水位が30cm以上になると地下水から表層への水供給が不十分で塩類集積も起こらないが,植物の生育も不良となる.ただし植物の根系分布特性によって異なる結果が得られる可能性はある。理化学性が砂丘土と対極にある赤黄色土では今回の条件では地下水位および植物栽培が土壌水分プロフィールに及ぼす影響は小さかったが,植物栽培による水消費量の増加によって塩類集積が引き起こされた.さらに地下水中のNa_+の表層への移動および土壌中の分布は陽イオンとの交換速度の影響が大きいことが示された。化学性が砂丘土と赤黄色土の間に位置するマサ土と造成土では塩類集積に関してもその中間に位置することが示された。本研究の目的は乾燥地における高地下水位下での土壌塩類集積機構を解明することである.塩類集積に影響を及ぼす要因として土壌の理化学性,地下水位,および植生をとりあげ,それらを組み合わせたモデル実験を行った.理化学性が大きく異なる鳥取砂丘土,マサ土,造成土,および赤黄色土を供試し,それらを詰めた50cm高のポットの地下水位を1535cmに設定し,ダイズ,キャベツ,あるいはトウモロコシを栽培した.調査の対象とした塩類は施与した肥料塩と地下水中の塩化ナトリウムである.得られた結果はつぎのとおりである.砂丘土のように粘土含有率が低い土壌では地下水位が土壌水分プロフィールおよび蒸発散に及ぼす影響が大きく,地下水位が30cm以上では表層土壌は乾燥した.逆に地下水位が高いと蒸発散が多く,それにともなって塩類の移動量も多いはずであるが,土壌表層に塩類が集積することはなかった.植物栽培によって水消費が増しても集積は認められなかった.これは陽イオン交換容量が小さいために塩類が保持されることなく,拡散するための現象と考えられた.土壌の粘土含有率および陽イオン交換容量が高くなるにつれて土壌表層への塩類集積が多くなることがこれを裏付けた.前述のように砂丘土では地下水位が30cm以上になると地下水から表層への水供給が不十分で塩類集積も起こらないが,植物の生育も不良となる.ただし植物の根系分布特性によって異なる結果が得られる可能性はある.理化学性が砂丘土と対極にある赤黄色土では今回の条件では地下水位および植物栽培が土壌水分プロフィールに及ぼす影響は小さかったが,植物栽培による水消費量の増加によって塩類集積が引き起こされた.さらに地下水中のNa^+の表層への移動および土壌中の分布は陽イオンとの交換速度の影響が大きいことが示された.化学性が砂丘土と赤黄色土の間に位置するマサ土と造成土では塩類集積に関してもその中間に位置することが示された.
特別養護老人ホーム入所初期における家族支援プログラムの開発

本研究は、特別養護老人ホームの入所高齢者は認知症の有病率も多いことを踏まえ、特別養護老人ホームの家族が代理的な意思決定も含め、高齢者の施設での生活を支えていくための支援策について講じることを目的としている。現在、「特別養護老人ホーム入所初期における家族支援プログラム」の主要なプログラムは、プログラムの開発・検証を経てほぼ作成している状況にある。終了予定であった2018年度には、更に実証的にプログラムの検証を行う予定であった。しかしながら、諸事情で予定通りの検証には至らなかった。このことから、最終的な検証作業を期間を延長し実施することとした。当該年度は、開発した「特別養護老人ホーム入所初期における家族支援プログラム」を、より実証的に評価するため、家族支援としての教育媒体を修正・作成し、教育媒体の在り方についても検討し完成の計画であった。しかしながら、諸事情から予定通りに遂行することが困難であり検証には至らなかった。期間を延長した今年度は、「特別養護老人ホーム入所初期における家族支援プログラム」を実際に施設看護師に活用してもらい、更に実証的に検討することでプログラムの有用性を高め完成させたいと考える。また、前段階の研究結果の公表を急ぎたいと考える。今年度は,第1回の調査に向けて家族支援プログラムの目的・目標,構成や内容について更に再検討した.当初は,情報提供と参加者のセッションを同等に重きを置いたプログラムを計画していたが,より参観者が参加できるプログラムへと修正を行った.現在は,第1回の調査に向けた最終作業を行っている.また,第1回の調査結果を踏まえ地方・都市部での第2回調査を実施する上で必要となることを検討し,第2回の調査に向けたプログラム実施者向けの教材開発を並行して行った.家族支援プログラムの理念に,成人学習理論を置いたことから国内の成人学習に関する論文などを概観した.看護学に関する文献検討の結果は,学会でも発表を行った.看護における成人学習理論の可能性についても,今後,海外の文献も含めより広く詳細に分析したいと考えている.成人教育理論の観点から,アイデンティティなどの内的変容についても文献の検討を行った.家族支援プログラムの見直し作業を行ったことから、全体的な遅れが生じている。平成27年度は,「特別養護老人ホーム入所高齢者の家族のゆらぎ」,及び「成人学習理論」から家族支援プログラムを作成した.平成28年度は,大学の倫理審査によって調査の承認を受けた後,実際に島根県内の特別養護老人ホーム3施設において,開発した家族支援プログラムを研究者が展開し,その有用性についての検証を行った.データとして,プログラムの展開前・中・後の参加者の対話を収集し,成人学習理論の観点から質的に分析を行い有用性の評価を行った.その結果,家族支援プログラムによって,家族は看取りを含めた施設ケアへの意向を明らかたことが認められた.しかし一方で,家族支援プログラムの課題についても示された.本研究で開発した家族支援プログラムは,家族が主体的に参加し,施設ケアに対する現時点での考えについて明らかにすることを目指した.プログラムとしては未だ課題はあるものの,参加型プログラムとして開発したことで参加者の当事者意識は高められ,明確な考えの表明に繋がったと考えられる.特別養護老人ホーム入所に対して,介護を手放すのではなく介護の内容が変わったことの認識にも繋がってもいたことから,家族支援プログラムが開発された意義はあったと考える.成人学習理論を踏まえ家族支援プログラムを展開するためには,展開する担い手となる看護職の知識と技能が必要となることから,家族支援プログラムの展開担う人材の教育も必要ろ考えられた.次年度以降は,家族支援プログラムの展開担う人材育成を目指し,看護職を対象としたプログラムも併せて開発を進めていく予定にしている.複数施設で家族支援プログラムの実行可能性を検証するためには介入できる人材育成も必要である.そのため,人材育成プログラムの追加開発により家族支援プログラムの更なる検証作業には時間を要する状況となっている.成28年度までに,特別養護老人ホームの家族を対象とした家族支援プログラムを作成した.この特別養護老人ホームの家族支援プログラムの有用性と実行可能性を複数施設で検証するためには,介入できる人材育成も必要となっていた.そのため,平成29年度は特別養護老人ホームの看護職を対象とした家族支援教育プログラムを開発することを目指していた.この看護職を対象とした家族支援教育プログラムの構成・内容は,ほぼ出来つつある.しかし,家族を対象とした家族支援プログラムと,家族支援教育プログラムで用いる教育ツール(媒体)を作成するためには,更にツールの形式や利便性を整える作業が必要である.家族支援のために作成する教育ツールは,同時に看護職の家族支援教育プログラムでも用いることを前提として作成している.家族と支援側となる看護職双方の支援となるものを作成することを目指していることから,内容のみならず実際の現場での利便性や力量の差などに向けた検討も必要となっており,さまざまな媒体の利点等を整理し,教育ツール(媒体)の形式等の在り方についても検討が必要となっている.特別養護老人ホーム家族支援プログラムは,教育対象が「施設看護師」および「入居者家族」の二重構造となっており,やや複雑化している.また,内容のみならず実際の現場での利便性や力量の差などに向けたスタッフ側の支援の検討も必要となっており,さまざまな媒体の利点等を整理し,教育ツール(媒体)の在り方についても検討を行っている状況がある.本研究は、特別養護老人ホームの入所高齢者は認知症の有病率も多いことを踏まえ、特別養護老人ホームの家族が代理的な意思決定も含め、高齢者の施設での生活を支えていくための支援策について講じることを目的としている。

現在、「特別養護老人ホーム入所初期における家族支援プログラム」の主要なプログラムは、プログラムの開発・検証を経てほぼ作成している状況にある。終了予定であった2018年度には、更に実証的にプログラムの検証を行う予定であった。しかしながら、諸事情で予定通りの検証には至らなかった。このことから、最終的な検証作業を期間を延長し実施することとした。当該年度は、開発した「特別養護老人ホーム入所初期における家族支援プログラム」を、より実証的に評価するため、家族支援としての教育媒体を修正・作成し、教育媒体の在り方についても検討し完成の計画であった。しかしながら、諸事情から予定通りに遂行することが困難であり検証には至らなかった。今後、第1回の調査を実施し、家族支援プログラムの評価を行う。この調査と並行して、次の調査に向けた準備も推進する。複数施設で家族支援プログラムの実行可能性を検証するためには介入できる人材育成も必要となっていることから,平成29年度は看護職を対象としたプログラムを開発する.それと併せ,平成28年度調査で明らかとなった家族支援プログラムの課題について修正を行う計画である.平成30年度は,最終調査に用いる教育ツール(媒体)を完成する.また,これを用いた最終調査に向け,可能な限り研究を推進していくことを目指す.期間を延長した今年度は、「特別養護老人ホーム入所初期における家族支援プログラム」を実際に施設看護師に活用してもらい、更に実証的に検討することでプログラムの有用性を高め完成させたいと考える。また、前段階の研究結果の公表を急ぎたいと考える。研究スケジュールの遅れが、主な要因である。今年度は第1回調査および第2回調査の準備を主な作業として進めた。首都圏での調査に実質的に入っていなかったこともあり,今年度,退職に伴う削除となる研究分担者への2年分の予算が未使用となっている.研究計画の変更,研究遂行の遅れが,資金的な執行計画とのずれを招いている主要な原因となっている.今年度,開発を予定しているプログラムの教育ツール作成と調査準備に必要な経費としての使用を計画している.研究開始時に予測できなかった公私の状況変化等から、2018年度に実施予定であった教育媒体の準備、調査が予定通り進まなかった。期間を延長した今年度は、「特別養護老人ホーム入所初期における家族支援プログラム」を実際に施設看護師に活用してもらい、更に実証的に検討し完成を目指したい。翌年度となる平成28年度には、実際的な調査に伴うデータ入力等の研究補助、分析作業に伴う共同および連携研究者らとの会議に関わる旅費などに用いることを予定している。今年度のなるべく早い時期に,研究を共同で進める研究分担者を確保する計画であり,そのために用いる予定にしている.
家畜の補体蛋白質の遺伝的多型に関する研究

生体内における感染防御に重要な役割を果たしている補体蛋白質に関する遺伝学的研究は、人および実験動物ではかなり進んでいるが家畜では遅れている。本研究は、アガローズゲル等電点電気泳動法と免疫ブロッティング法により、豚(6品種241頭)、犬(21品種または集団951頭)、牛(3品種315頭)、緬羊(1品種65頭)および馬(7品種119頭)ついて補体第6成分(C6)の遺伝的多型について調べ、その遺伝様式と遺伝子頻度を明らかにした。豚については、補体第4成分(C4)の多型についても調べた。家系データまたは集団のデータから、C6およびC4表現型はいずれの種においてもそれぞれ単一の常染色体上の幾つかの共優性対立遺伝子によって支配されていることを明らかにした。本実験において見いだされたC6遺伝子座の対立遺伝子数は、豚で5種、犬で7種、牛で2種、緬羊で2種、馬で4種であった。豚のC4遺伝子座では4対立遺伝子が認められた。各動物種におけるC6およびC4遺伝子頻度には、顕著な品種間差が認められ、またヘテロ接合率も高いことからこれらの遺伝子は有効な遺伝標識であることが示された。特に豚および犬の品種間の比較において、アジア系品種とヨーロッパ系品種とでは大きな差が認められた。C6欠損個体が豚において241頭中2例、犬において951頭中7例が見いだされた。このことは、家畜においても人および実験動物と同様に補体成分欠損症が存在することを示唆した。家畜における補体成分の欠損と抗病性との関係、補体遺伝子のリンケージマップとDNAレベルの解析は今後の研究課題である。1)豚のC6多型について、豚6品種241頭(10組の両親と産子を含む)よりEDTA-試験管に採血し、平成4年度購入した冷却遠心機を用いて血しょうを分離し、-30°Cに保存した。C6表現型の検出は、アガローズゲル等電点電気泳動法(pH5-8)と抗C6血清を用いたVecta-染色によるイムノブロッィング法で行なった。その結果、豚のC6には14の表現型が認められ、親子関係のデータから常染色体上の5つの対立遺伝子(C6^A、C6^B、C6^C、C6^D、C6^E)に支配されていることを明らかにした。興味あることに、調査した241例中2例にC6欠損個体が見出されたが、家系調査はできなかった。東洋系品種(梅山豚、金華豚)とヨーロッパ系品種(ランドレース種、大ヨークシャー種、デュロック種、バークシャー種)のC6遺伝子頻度とヘテロ接合の割合に顕著な差のあることを明らかにした。これらの成績は、1992年8月にスイスで開かれた第23回国際動物遺伝学会において公表した。2)牛のC6多型について、種雄牛を含む153頭のあか牛から採血し、豚C6と同様の方法で牛C6多型の検出を行なった。これまでにC6A、C6AB、C6BBの3型を見出したが、その遺伝様式は現在検討中である。また他の品種(黒毛和種、ホルスタイン種、ジャージー種)の調査は、次年度に行う予定である。3)その他の補体成分(C3、C7など)の遺伝的多型についても、予備的試験を実施したが、明確な成果は得られていない。1.豚のC4多型についてアガローズゲル電気泳動法と抗ヒトC4を用いた免疫プロティングにより、6品種258頭の豚血清の補体第4成分(C4)の遺伝的多型を検出した。

家系分析の結果、豚C4多型は常染色体上の4つの共優性対立遺伝子、C4^A、C4^B、C4^CおよびC4^Dにより支配されていることを明らかにした。欧米系豚と中国系豚で顕著な差が認められた。この成績は、Journal of Animal Ceneticsに公表した。2.牛のC6多型について昨年度はあか牛について調べたが、本年度は黒毛和種について調べた。家系分析から牛C6型は2つの共優性対立遺伝子、C6^AとC6^Bにより支配されていることを明らかにした。3.メン羊のC6多型についてサフォーク種65頭を調べた結果、メン羊のC6型は牛と同様に2つの対立遺伝子に支配されていた。4.馬のC6多型について6品種91頭について調べた結果、馬C6型は4つの対立遺伝子、C6^A,C6^B,C6^CとC6^Dにより支配され、それらの遺伝子頻度は軽種馬、重種馬、在来馬で著しく異なっていた。5.犬のC6多型について日本犬12品種611頭について調べた結果、これまでに12の表現型が観察され、6つの対立遺伝子により支配されているものと考えられた。この成績は、24回国際動物遺伝学会に発表の予定である。本年度においては、主として牛(3品種315頭)、緬羊(1品種65頭)および馬(7品種119頭),犬(21集団951頭)について、アガローズ等電点電気泳動法と免疫ブロッティング法により補体第6成分の多型を検出した。その結果C6遺伝子座の対立遺伝子数は、牛2で種,緬羊で2種,馬で4種,犬で7種あることを明らかにした。本年は最終年度であるので,これらの成績を基にして,論文の作成および最終年度のとりまとめを行なった。
食道幹細胞を用いた食道の再生

本研究では、食道疾患に対する食道再建術において、再生医療の手法を用いて食道を再生・再建することを最終目標として掲げ、細胞ソースとして、食道幹細胞を、「足場」として、脱細胞化食道を用いることで、食道全層の再生を目指した。平成29年は、マウス食道から食道幹細胞を単離、同定する手技を確立した。Maghsoudlouらの方法に準じて、摘出したマウス食道を、Dispase I、0.05% trypsin/EDTAで処理し40μmでフィルタリングの後、遠心分離し、K-SFM+ mediumと懸濁する。FACSを用いてCD34抗体陽性細胞をソーティングし、食道幹細胞とした。単離した細胞をコラーゲン培地上で培養すると重層扁平上皮を形成することを確認した。食道再生の足場として、ラット食道の脱細胞化の手技を確立した。Sjoqvistらの方法に準じて、摘出したラット食道を脱イオン水に20分間浸し、浸透圧刺激で細胞膜を破壊する。その後、界面活性剤による細胞の洗い流しを2時間行う。DNaseIを用いて3時間かけてDNAを破壊させた。このプロトコールは組織が完全に脱細胞され、透明になるまで繰り返した。Elastin、collagenI/II、VEGF、Fibronectinの染色を行い、完全に脱細胞化されたことを確認することができた。平成30年は、脱細胞化したラット食道に単離したマウス食道幹細胞を播種し3週間培養した.顕微鏡下に食道内に扁平上皮様細胞層が形成されていることをHーE染色にて確認することができた。前述のように作成した食道をマウスの皮下に移植した。結果としては、多くのケースで移植した食道の虚脱に伴い紐状の線維組織に置換されてしまったが、一部において重層扁平上皮細胞層を思わせる構造を確認することができた。一方でそれに伴った筋層や間質を再現するまでには至らなかった。本研究では、食道疾患に対する食道再建手術において、正常臓器を犠牲にした再建ではなく、再生医療の手法を用いて食道を再生・再建することを最終目標として掲げ、細胞ソースとして、局所の幹細胞である食道幹細胞を、「足場」として脱細胞化した食道を用いることで、食道全層の再生が可能なのではないかと考えている。平成28年は、マウス食道から食道幹細胞を単離、同定する手技を確立するために、手技を繰り返し行っている。Maghsoudlouらの方法(Pediatr Surg Int 2014)に準じて、マウスをCO2吸入によりsacrificeし,頸部から腹部食道までに皮膚切開をおき、気管・気管支・心臓と一塊として摘出する.PBS/AAにて洗浄し,食道を全長に渡り長軸切開し,再度PBS/AAで洗浄する.Dispase I+1% AAで15分間・37°Cで培養させた後,粘膜下層から粘膜層のみを分離・細切し,0.05% trypsin/EDTA+1% AAで10分間・37°Cで培養する.上清を除去し,8mlのsoybean trypsin inhibitor含PBSで懸濁する.40μmのフィルターを通した後,188g・5分間・4°Cで遠心分離した後,K-SFM+ mediumと懸濁する.再度遠心分離し,200μLのstaining buffer (SB)で懸濁し,CD34-PE (1:100, 4°C・30分)で染色する.コントロールとして,マウスの大腿骨から採取した骨髄細胞を用いる.大腿骨から1ml注射器で骨髄を採取し,1mlのPBSでフラッシュする.70μmのフィルターを通し,188g・5分間・4°Cで遠心分離し,氷中に保存.200μLのSBで懸濁し,CD34で染色する(BM+ control).FACSでCD34抗体陽性細胞をソーティングし,これを食道幹細胞とする.食道を切除する手技を習熟し、より正確に幹細胞のみを同定できるよう手技を完成させつつある。動物実験に費やすまとまった時間が取れず、細かな手技の確認作業を繰り返している。手技が確立されたら、まとまった時間をとって次の段階に進みたい。本研究では、食道疾患に対する食道再建手術において、正常臓器を犠牲にした再建ではなく、再生医療の手法を用いて食道を再生・再建することを最終目標として掲げた。細胞ソースとして、局所幹細胞である食道幹細胞を、「足場」として、脱細胞化した食道を用いることで、食道全層の再生を目指している。Maghsoudlouらの方法(Pediatr Surg Int 2014)に準じて、摘出したマウス食道を、Dispase I、0.05% trypsin/EDTAで処理し、40μmのフィルターを通した後、遠心分離し、K-SFM+ mediumと懸濁する。FACSの手法を用いてCD34抗体陽性細胞をソーティングし、これを食道幹細胞とした。食道再生の足場として、食道の脱細胞化の手技の確立を行った。Sjoqvistらの方法(Nat Commun 2014)に準じてGFPラットを用いた。摘出したラット食道を脱イオン水に20分間浸し、浸透圧刺激で細胞膜を破壊する。

DNaseIを用いて3時間かけてDNAを破壊する。このプロトコールは組織が完全に脱細胞され、透明になるまで繰り返した。洗浄の後、4%PBS+1% AAで保存する。適切に脱細胞化できたかどうかを、Elastin、collagenI/II、VEGF、Fibronectinの染色で評価する予定であり、脱細胞と染色の工程の手技を繰り返し行っている。マウス食道から単離した食道幹細胞を培養・継代することを続けているが、動物実験に費やすまとまった時間が取れず、食道の脱細胞化の適切な手技の確認作業に手間取っている。いまだ完全な脱細胞食道が得られておらず、免疫染色による脱細胞化の確認作業に移れていない。まとまった時間をとって次の段階に進みたい。本研究では、食道疾患に対する食道再建術において、再生医療の手法を用いて食道を再生・再建することを最終目標として掲げ、細胞ソースとして、食道幹細胞を、「足場」として、脱細胞化食道を用いることで、食道全層の再生を目指した。平成29年は、マウス食道から食道幹細胞を単離、同定する手技を確立した。Maghsoudlouらの方法に準じて、摘出したマウス食道を、Dispase I、0.05% trypsin/EDTAで処理し40μmでフィルタリングの後、遠心分離し、K-SFM+ mediumと懸濁する。FACSを用いてCD34抗体陽性細胞をソーティングし、食道幹細胞とした。単離した細胞をコラーゲン培地上で培養すると重層扁平上皮を形成することを確認した。食道再生の足場として、ラット食道の脱細胞化の手技を確立した。Sjoqvistらの方法に準じて、摘出したラット食道を脱イオン水に20分間浸し、浸透圧刺激で細胞膜を破壊する。その後、界面活性剤による細胞の洗い流しを2時間行う。DNaseIを用いて3時間かけてDNAを破壊させた。Elastin、collagenI/II、VEGF、Fibronectinの染色を行い、完全に脱細胞化されたことを確認することができた。平成30年は、脱細胞化したラット食道に単離したマウス食道幹細胞を播種し3週間培養した.顕微鏡下に食道内に扁平上皮様細胞層が形成されていることをHーE染色にて確認することができた。前述のように作成した食道をマウスの皮下に移植した。結果としては、多くのケースで移植した食道の虚脱に伴い紐状の線維組織に置換されてしまったが、一部において重層扁平上皮細胞層を思わせる構造を確認することができた。一方でそれに伴った筋層や間質を再現するまでには至らなかった。動物実験に費やすまとまった時間を確保し、実験を行う人手を確保する。食道の脱細胞化の手技について、過去の報告されているプロトコールを改良し、手技の確立を目指す。臓器の脱細胞化の経験のある研究者にアドバイスをもらう。手技を習得し、実践するにあたりかなりの時間を要したため。実験工程が進めば、実験動物の追加購入、免疫染色の抗体や薬液の購入を予定しているが、手技の習得、実践にかなりの時間を要し、予定が遅れている。類似した研究を行っている施設への見学、学会への参加などの交通費、実験動物の追加購入、免疫染色の抗体や薬液の購入、実験要因の雇用などに使用を予定している。残額は、研究員の雇用や実験動物の購入などに使用を予定している。
システム生理学的アプローチを用いた生体呼吸調節系の運動トレーニング適応機構の解明

本研究はシステム工学を理論的背景とする解析手法を導入することによって、アスリートの換気抑制をもたらす呼吸調節系のメカニズムの解明や、その系全体の動的制御機能(安定性、迅速性)を定量解析・評価するための新しい方法論の開発に取り組んだ。その結果、アスリートの運動時における換気抑制は呼吸調節系の制御部である中枢コントローラ(脳)のトレーニング適応変化が主たるメカニズムであることが判明した。また、アスリートの呼吸調節系は運動時の血液ガスやpHを安定化する上で優れた機能を有していることも明らかとなった。負帰還システムである呼吸調節系の動特性の定量評価においては線形近似が可能であり、ゲイン、時定数、遅れ時間の各指標を用いて系全体の動的制御機能を定量記述することに成功した。今後、それらの指標を用いて、アスリートの呼吸調節系の動特性(迅速性や安定性)に関する系統立てた研究を行うことで、より実践に即した運動能力の評価、検証が可能になると考えられた。背景:先行研究にて、ヒト呼吸化学調節系の特性を制御部(中枢コントローラ)と制御対象部(末梢プラント)に分離し定量解析することで、安静時や運動時の換気量決定機構を定量評価する方法論を開発した。本研究では、同法を用いてアスリートの運動時換気抑制機構の詳細を明らかにすることを目的とした。方法:対象は、日々持久性運動トレーニングを実施している男性アスリート6名(Tr群)とコントロール群6名(UT群)。中枢コントローラの特性(動脈血[呼気終末]CO_2分圧(P_<ETCO2>)→分時換気量(V_E)関係)を調べるために、一定濃度のCO_2を吸入させ、VE及びP_<ETCO2>を測定した。末梢プラントの特性(V_E→P_<ETCO2>関係)を調べるために、一定の分時換気を意識的に行わせた。いずれも安静時と低強度運動時の定常状態で測定した。結果:運動時の中枢コントローラ特性(V_E=S・(P_<ETCO2>-B))の傾きS値は両群間で差を認めなかったが、X軸切片B値はTr群がUT群よりも高値を示した(P<0.05)。運動時の末梢プラント特性(P_<ETCO2>=A/V_E+C)のX軸漸近線C値はTr群がUT群よりもやや低値を示した。両サブシステムの交点(動作点)のV_E値はTr群がUT群よりも22%有意に低値を示した。両群間のV_E反応の差異は中枢コントローラ特性(リセッティング)の違いによってほぼ説明できた。結論:アスリートに見られる低強度運動時の換気抑制反応は、長期トレーニングに伴う中枢性の適応変化が主たるメカニズムであることが明らかとなった【背景】本年度は、生体呼吸化学調節系の動的な性質を精度よく定量化する方法論の開発に取り組んだ。これにより、今後、様々なスポーツ場面で見られる時々刻々と変化する運動ストレスに対する生体システム(個体)の制御機構の適応能(安定性や速応性)や予備能の推定評価に役立つ指標を提案することを目的とした。【方法】非喫煙、非肥満の健常男性6名を対象とした。中枢コントローラの動特性(動脈血[呼気終末]CO_2分圧(P_<ETCO2>)→分時換気量(V_E)関係)を調べるために、白色雑音法を用いて2種類の吸入CO_2濃度(0、6%)をランダムに変えることで種々の周波数成分をもつP_<ETCO2>を入力信号として加え、その出力応答であるV_E測定を行った。これによりP_<ETCO2>に対するVE応答の増幅度(ゲイン)と位相差を周波数ごとに示した伝達関数を求めることに成功した。末梢プラントの動特性(V_E→P_<ETCO2>関係)を調べるために、白色雑音法を用いて意識的な低換気と過換気をランダムに変え、種々の周波数成分をもつV_E(入力)とP_<ETCO2>(出力)測定を行った。これによりV_Eに対するP_<ETCO2>応答のゲインと位相差を周波数ごとに示した伝達関数を求める事に成功した。【結果、結論】制御部である中枢コントローラは、むだ時間を含んだ1次遅れ系の応答として、制御対象部である末梢プラントは2次遅れ系の応答としてそれぞれ近似でき、ヒト呼吸化学調節系の動的性質をゲイン、時定数、遅れ時間の各指標を用いて定量記述することに成功した。得られたパラメータを基に、シミュレーションを実施したところ、これらの指標は帰還系全体の反応の迅速性や安定性の決定因子となり得ることが判明した。

今後、系統立てて、アスリートの呼吸化学調節系の動的機能の定量解析を行うことで、スポーツ活動時における生体調節系の機能評価や、より実践に即したアスリートの運動能力の評価、検証が可能になると考えられた。
実験計画法と組合せ論の研究

実験計画法のうちの一部実施要因計画法の問題(すなわち,一部実施要因計画の中で,もっとも高次の交互作用まで推定可能な一部実施要因計画を求める問題)と符号理論のうちの誤り訂正符号の問題(すなわち雑音のある通信路を用いて通信文を送る場合どのように通信文を符号化すれば正しく訂正できる確率を最大にすることができるかを研究する問題)との間には密接な関係があることが知られている。この研究課題の目的は上記の問題を解くために,次の問題を解くことであった。パリ-大学のM.Deza教授との共同研究(1986年1988年)によって,上記の問題を部分的に解くことができた。今回はベルゲン大学のT.Helleseth教授との共同研究(1989年4月17日5月6日大阪女子大学で共同研究,1990年7月1日9月30日ベルゲン大学で共同研究)によって上記の問題をかなり組織的に解くことができた。主な研究実績は次の通りである。なお、研究分担者の研究実績については,裏面の11.研究発表の中の〔雑誌論文〕のらんを参照下さい。研究分担者は7名です。
バスケットボールにおける身体接触を伴うプレーに着目した持久力トレーニング法の開発

本研究は、バスケットボールにおいて身体接触を伴うプレーをはじめとする高強度運動に着目し、持久力トレーニング法を開発することを目的とした。試合中の選手の加速度および移動距離・速度、心拍数を計測した結果、競技特有の身体接触や加減速などの動きの激しさは加速度によって評価できることが明らかになった。バスケットボール選手は、高加速度が出現する激しい動きを繰り返し発揮するトレーニングの必要性が示唆された。1.研究の動機・目的と研究実施内容本研究は、バスケットボールにおいて身体接触を伴う高強度運動に着目し、身体的特徴および競技特性を考慮した持久力トレーニング法を開発することを目的として開始した。平成27年度に特化した目的は、国内トップレベルのバスケットボール選手の全身持久力の測定を実施し、他国との比較やポジション別の比較を行った上で全身持久力のガイドラインを作成することであった。さらにバスケットボールの試合中の選手の移動距離および移動速度について世界トップクラスの選手と国内選手で比較を行い、課題を見いだすことであった。2.主な結果と研究の意義・重要性平成27年度の結果より、国内のセンターポジションの選手(高身長および高体重者)は、全身持久力が乏しく、試合中の高速度運動の割合についても世界トップクラスの選手に比べ低いことがわかった。これらの結果から、特に大型選手は、身体的特徴を考慮した上で全身持久力を高める必要性が示唆された。その上で、平成28年度以降、競技特異的な身体接触を伴う高強度運動を繰り返す持久力トレーニング法を検討して行く予定である。本研究は3カ年計画による完結を計画しており、平成27年度は国内トップレベルのバスケットボール選手の全身持久力の測定を実施した。さらに、ゲーム分析から試合中の選手の運動量について検討した。その結果、国内選手の持久力に関する課題が見いだせた。このことは3カ年の研究計画のベースになる極めて重要なステップを確実にクリア出来ており、今後の計画遂行に大きな役割を果たすことが出来たと捉えている。また、現在高身長および高体重者に対する身体的特徴を考慮した全身持久力向上を目的としたトレーニングの介入実験を実施しており、成果発表をする準備を整えている段階である。平成27年度の結果から、国内のセンターポジションの選手(高身長および高体重者)の持久力に課題が見いだされ、大型選手は身体的特徴を考慮した上で持久力を高める必要性が示唆された。そこで平成28年度は異なる運動様式(走運動と自転車運動)による持久力測定を行いポジション特性について検討した。また、実際の試合における運動・生理的負荷を包括的に理解することを目的として、試合中の選手の運動出力として加速度をワイヤレス慣性センサから、移動距離・速度をビデオカメラから、生理的指標として心拍数をワイヤレス心拍計から計測した。2.主な結果と研究の意義・重要性持久力の指標である最大酸素摂取量は、その測定に用いる運動様式の違いによって結果が異なると言われるが、センターポジションの選手は走運動により測定した最大酸素摂取量が自転車運動のそれに比べて有意に低値を示した。試合中の生理的負荷については、最大心拍数の90%以上の時間の割合が出場時間の約半分であることがわかった。ポジション別に比較するとセンターポジションの選手は他のポジションに比べて90%以上の時間の割合が低いことがわかった。これらの結果は、持久力トレーニングを立案する際に手助けとなるデータになり得る。現在、試合中の移動距離・速度・加速度のデータをまとめており、身体接触や加減速などの高強度運動を定量化し、成果発表をする準備を進めている段階である。本研究は3カ年計画による完結を計画しており、平成28年度は、異なる運動形態による持久力測定を行うことに加え、実際の試合における運動・生理的負荷を包括的に理解することを目的とし研究を進めた。既に測定を済ませており、一部データについては成果発表をする準備を整えている段階である。平成27年度からの2年間で国内バスケットボール選手の持久力レベルやポジション別傾向について把握することができた。さらに、試合における運動・生理的負荷の包括的理解を試みたことで選手1人1人の動きをより正確に把握することができた。これらの結果は、平成29年度に予定しているトレーニングを立案する際に手助けとなるデータになり得る。したがって最終目的を達成するにあたり、おおむね順調に進展していると言える。1.研究の動機・目的と研究実施内容本研究は、バスケットボールにおいて身体接触を伴うプレーをはじめとする高強度運動に着目し、身体的特徴および競技特性を考慮した持久力トレーニング法を開発することを目的とした。相手の競技レベルが上がるに従い、競技特有の身体接触や加減速などの動きの激しさが増すため、選手の運動出力が大きくなり、その一方で生理的応答が増大する。これらは高い競技レベルの相手との試合で初めて計測できると考えられるが、未だ定量的に明らかになっていない。そこで平成28年度は、実際の試合における運動・生理的負荷を包括的に理解することを目的として、試合中の選手の運動出力として加速度をワイヤレス慣性センサから、移動距離・速度をビデオカメラから、生理的指標として心拍数をワイヤレス心拍計から計測した。分析は異なる競技レベルの相手チームとの試合間で前半・後半に分けて各変数について比較検討した。2.主な結果と研究の意義・重要性結果、相手の競技レベルが高くなると出場時間あたりの高加速度の頻度は高くなるものの、心拍数は相手の競技レベルに関係ない傾向であった。

また、相手の競技レベルが高くなると試合後半に移動距離・速度は高いレベルを維持していたものの、高加速度の頻度が維持できていなかったことが示された。このことから競技特有の身体接触や加減速などの動きの激しさは加速度によって定量化できることが示唆された。今後は試合の加速度を基準として、各トレーニング法の負荷について成果発表をする予定である。本研究は、バスケットボールにおいて身体接触を伴うプレーをはじめとする高強度運動に着目し、持久力トレーニング法を開発することを目的とした。試合中の選手の加速度および移動距離・速度、心拍数を計測した結果、競技特有の身体接触や加減速などの動きの激しさは加速度によって評価できることが明らかになった。バスケットボール選手は、高加速度が出現する激しい動きを繰り返し発揮するトレーニングの必要性が示唆された。平成28年度は、試合中の選手の動きの加速度を計測し、同期した試合映像から身体接触を伴うプレーをはじめとする高強度運動について出現頻度分析を行う。また、同時に心拍数を計測することで、運動生理学的観点から選手の身体に加わる負荷を定量化する。これらの指標を基に、平成29年度に計画している身体接触を伴うプレーに着目した持久力トレーニング法を開発するための準備を進める計画である。平成29年度は身体接触や加減速をはじめとする高強度運動について加速度データを用いて定量化する。また、試合における測定のサンプル数が少ないことから昨年度と同内容の項目で試合数を増やす予定である。最終的には、これまでに得られた知見をもとに、身体接触を伴う高強度運動に着目し、身体的特徴および競技特性を考慮した持久力トレーニング法を考案する計画である。トレーニング科学
テトラヒメナのFK506結合蛋白質の研究

FK506結合蛋白質(FKBP)は免疫抑制剤FK506と結合するとカルシニューリンの機能を阻害し、免疫担当細胞の働きを抑えることが知られている。我々はテトラヒメナにもFKBPが存在することを発見した。これは、この蛋白質が普遍的な生理機能に関与することを示唆している。この普遍的な生理機能を明かにすることが本研究の目的である。1.テトラヒメナのFKBP遺伝子をクローニングし、そのcDNAの全塩基配列を決定した。推定されたアミノ酸配列からテトラヒメナのFKBPは分子量12kDaでFK506結合部位を保持していた。ホモロジー検索の結果、ショウジョウバエ、ヒト、マウスのFKBP12と約60%の相同性を持ち、類似性は80%近いことが判った。2.テトラヒメナの同調分裂細胞をFK506で処理したところ細胞質分裂が阻害されることが明らかになった。3.テトラヒメナFKBP12の機能を明らかにするため:(1)抗-FKBP12抗体を用いたFKBP12の細胞内局在性の決定、(2)FKBP12に結合するカルシニューリンのような蛋白質の同定、などを計画した。その第一段階として大腸菌でリコンビナントFKBP12の大量発現を行い、リコンビナントFKBP12をウサギとモルモットに注射して抗-FKBP12抗体の作製に成功した。我々はCa^<2+>カルモデュリンに依存して機能するフォスファターゼ、カルシニューリンの結合蛋白質であるFK506結合蛋白質をテトラヒメナより発見した。FK506結合蛋白質は免疫抑制剤FK506と結合するとカルシニューリンの機能を阻害し、免疫担当細胞の働きを抑えることが知られている。テトラヒメナにもFK506結合蛋白質が存在することは、この蛋白質が普遍的な生理機能に関与することを示唆している。この普遍的な機能を明かにするためにテトラヒメナを用いてFK506結合蛋白質が関与する生理機能を明かにすることが本研究の目的である。1.テトラヒメナのFK506結合蛋白質の遺伝子をクローニングし、FK506結合蛋白質のcDNAの全塩基配列を決定した。推定されたアミノ酸配列からテトラヒメナのFK506結合蛋白質は12kDaの分子量を持つFK506結合蛋白質(FKBP12)であることが明らかになった。2. FKBP12はIP_3リセプターによる小胞体からのカルシウムイオンの放出をカルシニューリンとともに調節する。一方我々の研究室ではCa^<2+>/カルモデュリンが細胞質分裂を制御していることを明らかにした。そこで、テトラヒメナの同調分裂細胞をFK506で処理したところ細胞質分裂が阻害されることが明らかになった。FK506結合蛋白質のテトラヒメナ内での機能を明らかにするため:(1)抗-FK506結合蛋白質抗体の作成、(2)FK506結合蛋白質に結合するカルシニューリンのような蛋白質の同定、などを計画した。現在その第一段階として大腸菌でリコンビナントFK506結合蛋白質の作成を行っている。
デラフォサイト型三角格子反強磁性体酸化物の圧力効果

デラフォサイト型酸化物の中で磁気フラストレーション系である反強磁性絶縁体のCuFeO_2とCuCrO_2に焦点を当て、高圧力下での新秩序相の探索を行うことを目的とした。試料は固相反応法により作成した。CuFeO_2とCuCrO_2のほかに透明電極物質として知られるCuAlO_2を加え、さらに電気伝導率が増加するよう遷移金属による元素置換も行った。CuFeO_2とCuCrO_2は、低温では磁気相互作用の微妙なバランスにより反強磁性を示し、高圧磁化率測定からCuFeO_2では2つの反強磁性転移温度(12.4K,8.4K)が1GPaあたり約1K減少すること観測されていた。このことから、約10GPaで反強磁性相が消失することが予想され、量子臨界点を超える新しい相が現れることが期待された。本研究ではダイヤモンドアンビルセル(DAC)を用いて20GPaまでの圧力領域で電気伝導率を調べた。置換効果により電気伝導率の高い試料を選び測定を行ったところ、電気伝導率の増加は観測されたが、温度変化は半導体的であることがわかった。今後、置換効果によるキャリアードープおよびさらに高い圧力下での測定技術の開発を進める予定である。また、本研究では10GPaを超える圧力領域での磁気測定、電気抵抗測定の技術開発も研究課題とした。磁気測定ではDACを用いて15GPaまで、電気抵抗測定では25GPaまで測定が可能となった。上に述べたデラフォサイト型酸化物のほかに本研究で開発した技術を用いて、最近フェルベー転移と軌道整列現象で話題になっているマグネタイトの高圧下物性を調べた。15GPaまでの磁化率測定(圧力媒体は液体)では、フェルベー転移温度が電気抵抗測定で得られた結果と同様に約8GPaで消失すること、20GPaまでの電気抵抗測定(圧力媒体は固体)では、圧力の静水圧性が試料与える影響が大きく、静水圧性のよいキュービックアンビルセルで測定した場合とは異なり20GPaまで金属的振る舞いを示さないことがわかった。今後、これらの技術を用いて、様々な物質の高圧下の物性を明らかにしていくと同時に圧力のクオリティーや最高発生圧力を高める技術開発を進める予定である。デラフォサイト型酸化物はABO_3はA原子およびB原子による2次元三角格子面を持ち、組成により金属、半導体、絶縁体および磁性を示すものまで非常に多彩である。その中で磁気フラストレーション系である反強磁性絶縁体のCuFeO_2とCuCrO_2に焦点を当て、高圧力下での新秩序相の探索を行うことを目的とした。CuFeO_2とCuCrO_2のほかに電気伝導性が増加するように元素置換を行った。2次元三角格子層を持つデラフォサイト型遷移金属酸化物CuFeO_2とCuCrO_2は、遷移金属元素が2次元三角格子層を形成する磁気フラストレーション系物質として知られており、低温では磁気相互作用の微妙なバランスにより反強磁性を示す。