hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
摩擦力顕微鏡機構とアルカリエッチングを併用した極微細構造形成法に関する研究

摩擦力顕微鏡(FFM)機構を利用して極微細加工した単結晶シリコンの(100)面をKOH水溶液でエッチング処理をすると,加工部に強いマスク作用が発現し,凸状構造が残留形成される.本研究ではこの現象に着目し,マスク作用のメカニズムを解明するとともに,これを利用することで単結晶シリコン表面に極微細構造を形成する方法について検討した.また,加工条件を制御することでこのマスク作用の強さの変化させ,この技術を応用して3次元微細構造の作製を試みた.FFM加工部表面層を透過型電子顕微鏡,顕微レーザラマン分光法などの各種表面分析法により構造分析を行った.その結果,加工表面層は2層構造になっており最表層には結晶性の低い酸化層,その直下に転位生成層が存在することがわかった.これより,FFM加工領域のマスキング効果は,KOH水溶液に耐食性のある結晶性の低い酸化層に起因し,ポリシング面とのエッチングレートの差に起因して生じる.一方,エッチング促進作用はKOHに対して弱い層,すなわち,転位生成層に起因して生じることを明らかにした.さらに,超音波付加によるエッチング処理を行うことによって,エッチング処理後の表面あらさとエッチングむらが改善され,高精細な極微細構造の形成が可能であった.また,FFM加工条件を変化させ実験を行ったところ,垂直荷重および走査線送り量を制御することで,加工部のマスク作用の強さが変化することがわかった.これを利用することによって高さを変化させた3次元極微細構造の作製が可能であった.今後,加工用カンチレバーの高精細化,加工条件の最適化を行うことにより,極微細構造のさらなる高精度化について研究を行う.摩擦力顕微鏡(FFM)機構を利用して極微細加工した単結晶シリコンの(100)面をKOH水溶液でエッチング処理をすると,加工部に強いマスク作用が発現し,凸状構造が残留形成される.本研究ではこの現象に着目し,マスク作用のメカニズムを解明するとともに,これを利用することで単結晶シリコン表面に極微細構造を形成する方法について検討した.また,加工条件を制御することでこのマスク作用の強さの変化させ,この技術を応用して3次元微細構造の作製を試みた.FFM加工部表面層を透過型電子顕微鏡,顕微レーザラマン分光法などの各種表面分析法により構造分析を行った.その結果,加工表面層は2層構造になっており最表層には結晶性の低い酸化層,その直下に転位生成層が存在することがわかった.これより,FFM加工領域のマスキング効果は,KOH水溶液に耐食性のある結晶性の低い酸化層に起因し,ポリシング面とのエッチングレートの差に起因して生じる.一方,エッチング促進作用はKOHに対して弱い層,すなわち,転位生成層に起因して生じることを明らかにした.さらに,超音波付加によるエッチング処理を行うことによって,エッチング処理後の表面あらさとエッチングむらが改善され,高精細な極微細構造の形成が可能であった.また,FFM加工条件を変化させ実験を行ったところ,垂直荷重および走査線送り量を制御することで,加工部のマスク作用の強さが変化することがわかった.これを利用することによって高さを変化させた3次元極微細構造の作製が可能であった.今後,加工用カンチレバーの高精細化,加工条件の最適化を行うことにより,極微細構造のさらなる高精度化について研究を行う.ナノメータスケールの機械加工における物理化学的な作用を理解することを目的として,摩擦力顕微鏡(FFM)機構を用いた極微細な機械加工実験を行った.限定された条件下で実験を進める過程で,単結晶シリコン表面の極微細加工後に濃度の異なる水酸化カリウム(KOH)水溶液等のアルカリ水溶液でエッチングを行うと,加工領域がエッチングされずにマスクとして作用する場合(マスキング効果)と逆にエッチングを加速する場合(エッチング促進効果)があることを新たに発見した.すなわち,水溶液濃度の調整により,単結晶シリコン表面に凹または凸の3次元微細構造がマスクレスで実現できる可能性を見出した.この新しい現象に着目し,FFMによる機械加工の条件ならびにエッチング液としての各種アルカリ水溶液濃度・温度を最適化することで,新しいナノメータ構造形成技術,すなわち3次元ナノファブリケーション技術を確立することを目標とした.これを実現するため,上述のマスキング効果とエッチング促進効果の基礎特性およびそのメカニズムを明らかにした.具体的には,加工速度,加工力,加工雰囲気などのFFM極微細加工の条件,ならびにアルカリ水溶液濃度・温度,エッチング時間などのエッチング条件がマスキング効果とエッチング促進効果に及ぼす影響を明らかにした.その結果,FFM加工領域に形成される非晶質層と転位層が,相反する2つの化学的効果の原因となっていることがわかった.第2年度では,この新技術を3次元ナノファブリケーション技術として利用し,マイクロマシンなど極微細構造の新たなマスクレス加工技術への応用化を図る予定である.摩擦力顕微鏡(FFM)機構を利用して極微細加工した単結晶シリコンの(100)面をKOH水溶液でエッチング処理すると,加工部に強いマスク作用が発現し,凸状構造が残留形成される.本研究ではこの現象に着目し,マスク作用のメカニズムを解明するとともに,これを利用することで単結晶シリコン表面に極微細構造を形成する方法について検討した.また,加工条件を制御することでこのマスク作用の強さの変化させ,この技術を応用して3次元微細構造の作製を試みた.FFM加工部表面層を透過型電子顕微鏡,顕微レーザラマン分光法などの各種表面分析法により構造分析を行った.

その結果,加工表面層は2層構造になっており最表層には結晶性の低い酸化層,その直下に転位生成層が存在することがわかった.これより,FFM加工領域のマスキング効果は,KOH水溶液に耐食性のある結晶性の低い酸化層に起因し,ポリシング面とのエッチングレートの差に起因して生じる.一方,エッチング促進作用はKOHに対して弱い層,すなわち,転位生成層に起因して生じることを明らかにした.さらに,超音波付加によるエッチング処理を行うことによって,エッチング処理後の表面あらさとエッチングむらが改善され,高精細な極微細構造の形成が可能であった.また,FFM加工条件を変化させ実験を行ったところ,垂直荷重および走査線送り量を制御することで,加工部のマスク作用の強さが変化することがわかった.これを利用することによって高さを変化させた3次元極微細構造の作製が可能であった.今後,加工用カンチレバーの高精細化,加工条件の最適化を行うことにより,極微細構造のさらなる高精度化について研究を行う.
脳の老化制御機構の解明

脳インスリン様シグナルの欠損は、哺乳類においても寿命を延長し老化を遅延することが報告されていた。老化に伴う認知機能の低下は、海馬の神経新生の低下と相関するが、脳インスリン様シグナルの低下がこれらの変化へ与える影響については未だ不明であった。我々は老齢期の脳インスリン様シグナル欠損マウスの海馬における解析から、細胞増殖および神経新生が増加し、神経炎症の増加および神経細胞の活動性の低下が有意に抑制されることを明らかにした。さらに、行動解析から、これらのマウスの認知機能は、老齢期においても高く保持されていることが判明し、脳インスリン様シグナルの低下は脳の老化を遅らせることが示唆された。インスリン様シグナルは進化的に保存されており、高等動物の代謝、細胞増殖、生存の制御などに重要な役割を果たしている一方で、下等動物モデルにおける解析から、インスリン様シグナルの体系的あるいは中枢神経系における欠損は、寿命を延長し老化を遅延することが示されていた。しかし、同効果が高等動物においても機能しているかは不明であったが、我々は、マウスの脳特異的なインスリン様シグナルの欠失が、下等動物と同様に寿命延長・老化遅延効果を有することを世界で初めて明らかにした。老化に伴う特徴的な脳機能の変化の一つである記憶学習能の衰退は、海馬の神経新生の低下に関係するが、脳インスリン様シグナルの低下がこれらの変化へ与える影響については未だ不明であった。我々は、老齢期の脳インスリン様シグナル欠損マウスの海馬における解析から、細胞増殖および神経新生が増加し、老化誘導性の神経炎症の増加および神経細胞の活動性の低下が有意に抑制されることを明らかにした。さらに、行動解析から、これらのマウスの記憶学習能は、老齢期においても高く保持されていることが判った。我々はインスリン様シグナルの主要調節タンパク質であるIRS2の脳での低下(BIrs2ko+/- and -/-マウス)が寿命延長/抗加齢作用を導くことを明らかにしていたが、脳IRS2の減少が加齢に伴う認知機能の衰退にどのように影響を与えるかについては不明であった。老化付随の認知機能低下は海馬歯状回の神経細胞新生が加齢に伴い減少することに関係していることから、長寿マウスBIrs2ko+/- and -/-の歯状回神経細胞新生と高次脳機能について解析を行い、生理的脳老化の調節における脳IRS2の役割について検討を行った。始めに研究計画・方法に従い、免疫組織学的解析から我々はIRS2が歯状回の成熟神経細胞だけでなく、Sox2,Galectin1を発現するType1,2の神経幹細胞/前駆細胞やType3の未成熟神経細胞マーカーであるDcx陽性細胞にも発現していることを明らかにした。またBrdUパルスラベル法を用いて歯状回における神経幹細胞、神経前駆細胞の増殖能力について調べたところ、BIrs2ko+/- and -/-マウスにおける細胞増殖は同齢対照群に比べ有意に増強していることが判った。さらに9日間のWater T mazeテストによる海馬依存的な記憶・学習能力についての解析から、老齢(17-18月齢)コントロール群のテスト正解率が5日目で70%であること対して同齢BIrs2ko+/- and -/-マウスの正解率は3日目ですでに90%に達することが判明した。これらの結果は脳IRS2の低下が脳老化を遅延する作用を有することを示唆するもので、本作用の機序を明らかにすることは、本研究の目的である「脳老化が導く機能的変化とそのメカニズムを理解すること」に重要で有益な知見となると考えられる。本研究代表者は2011年10月下旬に米国より帰国し現所属に赴任した際に、本研究の遂行に必須である共焦点顕微鏡が研究室内に無く、使用時間が9am5:30pmでかつ週末使用出来ない共通機器室の共焦点顕微鏡を使用しなければいけない状況にあることを知った。このように帰国直後でかつ限定された実験環境下で研究をスタートし遂行させることは大変に困難であったが、研究分担者、連携研究者及び研究補助員の協力的サポートとチームワークによりほぼ予定通りに計画した研究を遂行することができ、今年度の研究成果は本研究の目的達成ための大きな一歩となった。H24年度に得た研究成果を基盤とし、また研究計画に従って以下実験を行う。1.海馬におけるインスリン様シグナルの様態についての解析細胞内インスリン様シグナルの活性化は海馬シナプスの形成維持、可塑性の制御に重要な役割を果たしていることが知られているが、インスリンを始めとする多数の内在性リガンドが生理的条件下で細胞内シグナルをどの程度活性化しているのかを個別かつ定量的に示す事は困難である。IRS2欠損脳全体における下流の細胞内インスリン様シグナル、Akt、FoxO1のリン酸化は減少はしているものの極端な下落は起こっていない(未発表)。

これはIRS1等他のファミリーメンバーによる補償的作用によるものと考えられるが、海馬特異的細胞内インスリン様シグナルの活性化にIRS2がどの程度関与しているかについては明らかではない。これらの疑問に応えるため、マイクロダイセクションによって分離したBIrs2ko, sysIRS2ko,対照群マウスのそれぞれの海馬を用い、IRS2の下流シグナルの変化について生化学的解析を行う。2.脳インスリン様シグナルの増加が海馬の機能に与える影響についての解析脳IRS2の欠損を介したインスリン様シグナルの低下が寿命延長および抗加齢効果を導くことが申請者らによって明らかにされているが、脳インスリンシグナルの増加が海馬の神経細胞新生や可塑性への影響については未知のままである。脳特異的にIRS2を過剰発現させたトランスジェニックマウス(Irs2ntg)あるいは脳特異的creマウスとfloxed Foxo1 and/or FoxO3マウスとの交配により脳特異的FoxO1 and /or FoxO3欠損マウスを作製し、海馬神経細胞新生と高次機能について解析を行う。次年度は今年度と同様、物品費は行動解析実験器具、形態学実験器具・試薬、分子生化学実験試薬、実験動物費・維持のために使う他、共焦点顕微鏡の周辺部品の購入にも使用する予定である。旅費に関しても次年度は現在判っているだけで国内学会3件と国際学会2件で発表する予定となっている他、技術習得と研究打ち合わせのために東京、名古屋、福岡、愛媛に出張することが計画されている。また本研究結果を含む論文投稿の準備を現在行っているため、次年度は論文投稿に関する経費(投稿料、英文校正、その他準備費)が必要となる予定である。
絶食下での運動が骨格筋応答に与える影響

本研究では,24時間の絶食を行ったラットへのトレッドミルを用いた持久的運動および高強度運動時の足底筋とヒラメ筋内のオートファジーマーカー(LC3-II)やheat shock proteins(HSPs),mTORシグナルに関連したタンパク質の発現量を検討した。足底筋では絶食によって筋内のオートファジー(LC3-II)は増加がみられたが,持久的運動および長時間運動による顕著な変化はなかった。HSP72の発現は、運動時の絶食による発現量への影響は認められなかった。mTORシグナル経路においても運動時の絶食による影響はみられなかった。体重制スポーツ実施者などにおいて、極度の低栄養状態もしくは絶食下で運動トレーニングを強いられる場合がある。しかしながら、このような栄養枯渇下における運動が骨格筋の分子レベルでの適応応答に与える影響はほとんど報告されていない。これを明らかにすることは、競技者が安全かつ効率的に運動効果の獲得をおこなう上で重要な情報である。そこで平成27年度の研究では、絶食に伴い起こる骨格筋応答の基礎情報を明らかにするため、細胞保護に関連するタンパク質群や、タンパク質分解に関わる経路、タンパク質合成に関わる経路の応答を検討した。実験には、Wistar系雄ラットを用いた。24時間の絶食後(飲水は自由摂取)にラットから麻酔下で骨格筋を摘出し、それぞれの骨格筋応答に関連するタンパク質の発現量を検討した。その結果、Heat Shock Protein(HSP)70のような分子シャペロンタンパク質は、24時間の絶食では増減が認められなかった。一方で、タンパク質の分解に関わるオートファジーのマーカータンパク質(LC-3)は増加し、タンパク質合成関わるmTORタンパク質のリン酸化レベルの減少が確認された。特に、HSP70の変化が認められなかったことは重要な知見であると考えられる。通常、運動によりHSP70は顕著な増加が確認される。このため今後の研究では、絶食時においても分子シャペロンタンパク質の運動時の増加応答が認められるかどうかを明らかにする予定である。平成27年度は、絶食に対する骨格筋応答の基礎情報を得ることが目的であった。絶食下での細胞保護やタンパク質分解、タンパク質合成に関連するタンパク質群の発現量を検討することができ、今後の運動実験で注目すべき指標を決定することができた。抗体の反応が不明瞭のために測定が不可能であったタンパク質もあったが、おおむね予定通り進行している。平成28年度の研究では、絶食下での運動における筋内の分子応答を明らかにするために、絶食ラットへの持久的運動刺激を行った。通常、持久的な運動を行った後は、筋内のタンパク質合成酵素の活性化や細胞保護タンパク質などの増加が認められるが、このような応答が絶食下でも見られるかは不明である。これらは筋の適応や細胞保護に必要な栄養環境に関する情報を得る上で重要な情報となることが期待される。実験には、10週齢の雄Sprague dawleyラットを用い、コントロール群、絶食群、運動群、絶食+運動群の4群に分類した。絶食は24時間とし、その間の飲水は自由摂取とした。持久的運動は、30m/minの速度で50分間、動物用トレッドミルを用いて実施した。運動群、絶食+運動群は、運動終了3時間後に麻酔下で足底筋の摘出を行った。その結果、細胞保護に関するタンパク質においてはその種類によって運動後の応答に差が認められた。持久力に関わる因子については、来年度に引き続いて検討を続けていく予定である。絶食下が通常認められる運動後の筋内応答にどのような影響を与えるかを明らかにするために、絶食時のラットトレッドミル運動を実施した。筋を摘出し、筋応答の分析を行った。実験は、概ね計画通りに進んでいるものの、一部の指標については継続して分析している。平成29年度の研究では、短時間の高強度運動の影響を明らかにすることを目的として検討を行った。高強度運動時には、筋の肥大に関する因子や細胞保護に関するタンパク質の発現増加が想定されるが、これが絶食下でも同様にみられるかは不明である。このことは、筋の適応や栄養環境の重要性を理解するうえで重要な情報となることが期待される。実験には、10週齢の雄Sprague dauleyラットを用い、コントロール群、絶食群、運動群、絶食+運動群の4群に分類した。高強度運動は、ラットのトレッドミルを用いたランニングによって行った。ランニング速度は40m/minで、時間は10分間とした。運動群と絶食+運動群は、運動終了3時間後に麻酔下で足底筋を摘出した。摘出した筋は、ウエスタンブロッティング用のサンプルに調製し、筋タンパク質の合成に関わる因子、および細胞保護に関わる因子の発現量を検討した。体重は絶食群及び絶食+運動群で有意な低下が認められたが、筋重量には差は見られなかった。筋タンパク質の合成に関わる因子の検討では、mTORやp70S6Kのリン酸化レベルが運動群で有意な増加を認めた。しかしながら、このような増加は絶食+運動群でも認められ、絶食による影響は明確には見られなかった(絶食群では変化なし)。同様な傾向が、細胞保護に関わるHSP72でも見られた。

本研究では,24時間の絶食を行ったラットへのトレッドミルを用いた持久的運動および高強度運動時の足底筋とヒラメ筋内のオートファジーマーカー(LC3-II)やheat shock proteins(HSPs),mTORシグナルに関連したタンパク質の発現量を検討した。足底筋では絶食によって筋内のオートファジー(LC3-II)は増加がみられたが,持久的運動および長時間運動による顕著な変化はなかった。HSP72の発現は、運動時の絶食による発現量への影響は認められなかった。mTORシグナル経路においても運動時の絶食による影響はみられなかった。平成28年度の課題において、実際にラットへの絶食下での運動モデルを用いた検討を行う予定である。特に1骨格筋細胞の保護に関連するHeat Shock Proteinsの発現が絶食下の運動時でも増加するか、2運動に伴い生じる筋の適応に関わる因子(遅筋化やミトコンドリアの増加)が絶食下でどのような応答を見せるかを明らかにする。28年度は、長時間の低強度運動モデルによりこのことを検討する予定である。次年度は、絶食下での運動を長時間持久的運動から短時間高強度運動に変え、平成28年度と同様の指標を分析し、絶食時の運動が筋にどのような影響を及ぼすかを明らかにしていきたい。運動生理学本年度の残額では、実験に必要な試薬を購入するのに不十分であったため、次年度に繰り越して合算して使用する予定である。試薬の購入に使用する。
臼歯抜歯後の咬合支持の回復と慢性ストレスが高次脳機能に与える影響

臼歯抜歯による咬合支持の喪失は空間記憶能の減退を引き起こし,その後の実験用義歯による咬合支持の回復により,空間記憶能の減退が抑制される可能性がある。また,組織学的にも咬合支持の喪失は海馬錐体細胞密度の低下を招くことが示唆された。ストレス値を比較すると,対照群,義歯装着群,および臼歯抜歯群の間に有意差を認めなかったことから,実験終了時点において,実験義歯装着はストレッサーとなっていなかったことが示された一方,臼歯抜歯による慢性ストレスは認められなかった。本研究では,咬合回復モデルを使用して8方向放射状迷路課題を用いた行動学的評価と海馬錐体細胞の組織学的評価を行い、同時に実験動物の血中corticosterone濃度を計測することで,臼歯抜歯後の実験用義歯装着により生じると考えられる慢性ストレスが実験動物の高次脳機能に与える影響について明らかにすることを目的とした。実験の結果,3群のCorticosterone Levelを計測において有意差を認めなかった。実験用義歯の装着と臼歯抜歯は実験動物にとって慢性ストレスとならないことが推察された。また,迷路実験のエラー数は3群ともに経時的に減少傾向を示し,群間に有意差を認めた。組織学的評価においてCA1領域における細胞密度は,臼歯抜歯群は他2群[義歯装着群,対照群]よりも低く,3群間に有意差を認めた。また,CA3領域における細胞濃度の比較においては,臼歯抜歯群と義歯装着群は対照群よりも有意に低かった。本研究の結果,これまでの先行研究に従うように,臼歯抜歯による咬合支持の喪失は空間記憶能の減退を引き起こし,その後の実験用義歯による咬合支持の回復により,空間記憶能の減退が抑制される可能性がある。血中corticosterone濃度を比較すると,3群間に有意差を認めなかったことから,実験終了時点において,実験義歯装着はストレッサーとなっていなかったことが示された一方,臼歯抜歯による慢性ストレスは臼歯抜歯群に認められなかった。今回のように実験終了時点のみのストレス計測では,実験過程において慢性ストレスが各群にどの程度の影響を与えたのかについては明らかにできなった。今後は経時的なストレス計測により,臼歯抜歯や咬合支持の回復が実験動物の中枢神経系に与えている影響を詳しく検証していく必要がある。我々は,過去に老齢Wistar系ラットの上顎臼歯抜歯後に実験用義歯を装着した咬合回復モデルを製作し行動学的・組織学的評価を行い,臼歯抜歯後の咬合回復が実験動物の空間記憶能を改善し一次記憶を貯蔵すると考えられる海馬の錐体細胞の退行性変化を抑制することを明らかにした。しかし,近年,実験動物の咬合不全が慢性ストレスとなり中枢神経系に悪影響を及ぼすことが報告されてきており,我々の製作した実験用義歯が実験動物の慢性ストレッサーとなる可能性を検証する必要性に迫られた。そこで本研究では,上記の咬合回復モデルを使用して8方向放射状迷路課題を用いた空間記憶能の行動学的評価と海馬錐体細胞の組織学的評価を改めて行う。同時に実験動物のストレス値を血中コルチコステロン濃度を計測することで,臼歯抜歯後の実験用義歯装着による咬合回復と慢性ストレスが実験動物の高次脳機能に与える影響について明らかにしたい。現在の進捗状況を記す。60匹のWistar系ラットを対照群・臼歯抜歯群・義歯装着群の3群に分け義歯装着群には実験用義歯を装着し,3群のストレス値を計測することを目的として,ラット頸静脈から採血を行い,迷路実験前の血中コルチコステロン濃度を計測した。続いて行動学的評価には,8方向放射状迷路を用い,馴化試行を行った後,空間記憶能を評価するための迷路試行を開始した。各群には50週齢時から20日間,1日1回の迷路試行を行わせCCDカメラに接続したパソコンに記録した。最終試行の後,実験後の血中コルチコステロン濃度を計測するために採血を行った。その後,ラットをペントバルビタールにて麻酔し,4%パラホルムアルデヒド含有リン酸緩衝液(pH7.4)を用いて通法により灌流固定を行った。今後、実験前後の血中コルチコステロン濃度と迷路課題において得られたデータの解析と脳組織切片の作成・染色を行っていく予定である。実験に使用するラットが高齢の咬合回復モデルであるため,実験動物の上顎臼歯抜歯とその後に実験用義歯の装着を行い,実験開始予定の週齢までラットを老化させる必要性がある。それ故に実験開始までの準備に時間がかかったが,当初の計画の時点から予想できていた事態であり,実際に実験は終了している。今後は実験計画の予定通り得られた実験データの解析に残りの期間を費やす予定である。

研究計画の通り順調に進んできているが,今後,ラット脳海馬組織切片の組織学的評価を行う上で海馬錐体細胞濃度を計測していく予定である。本研究の目的である実験用義歯の装着による慢性ストレスが高次脳機能に与える影響について考察するために,迷路実験前後の血中コルチコステロン濃度と迷路課題の結果をふまえてさらなる組織学的評価を行う必要性に迫られる可能性があり、実験データの解析を急ぎたい。次年度は,得られた実験データの解析とその成果の発信を予定している。脳海馬組織切片の染色等に必要な物品や消耗品が必要となってくることが予想される。また、我々が所属する日本補綴歯科学会,日本老年歯学会などの国内学会において発表するとともに,所属学会雑誌あるいは商業誌を通して広く国民に発信するための経費に研究費を使用する予定である。
低身長症を呈するSEDCに対するC型ナトリウム利尿ペプチドの効果の検討

アメリカ合衆国のジャクソン社からSEDC疾患モデルマウスを輸入した。輸入後、京都大学動物実験施設でSPF化措置を行い、繁殖を開始した。ジェノタイピングを行い、現在、C型ナトリウム利尿ペプチドの血中濃度が上昇したCNP投与モデルであるSAP-CNP-Tgマウスと交配させ、SEDCの低身長症に与えるCNPの効果を検証する準備を行っている。具体的には、SEDC疾患モデルマウスとSAP-CNP-Tgマウスを交配させ、SEDC/SAP-CNP-Tgマウスの作製を目指している。C型ナトリウム利尿ペプチド(CNP)は内軟骨性骨化において重要な役割を果たしており、低身長症を呈する軟骨無形成症モデルマウスとの交配実験においてその低身長をレスキューすることが報告されている。このCNPの強力な骨伸長促進作用を他の低身長症を呈する骨系統疾患に適応を拡大するために、低身長症を呈するSpondyloepiphseal Dysplasia Congenita(SEDC、先天性脊椎・骨端異形成症)に着目した。SEDCは常染色体優性遺伝形式の疾患であり、低身長症を呈する先天性の希少難病であるが、現在、有効な治療法はない。SEDCは常染色体優性の遺伝形式であり、原因遺伝子座はII型コラーゲン(Col2A1)である(Lee B et al,Science,1989:244:978-980)。II型コラーゲンは主に軟骨に多く発現しており、長管骨の骨端部にある成長板軟骨にも多く発現している。SEDCでは異常なII型コラーゲンの発現により長管骨成長のエンジンである長管骨の骨端部にある成長板軟骨の軟骨細胞の増殖と分化がともに障害される。よって、症状としては著しい低身長症を呈する。SEDCの低身長症の治療としてCNPの投与治療が有効かどうか検討するためにSEDC遺伝子変異マウスとCNP投与モデルであるSAP-CNP-Tgマウスとの交配実験を引き続き継続して行い、目的としているSEDC/SAP-CNP-Tgマウスの作出を試みた。SEDCは常染色体優性遺伝形式の疾患であり、原因遺伝子座はII型コラーゲン(Col2A1)である。症状としては著しい低身長症のほかに、視力障害(近視)や聴力障害、脊椎側湾が出現し、時に頸椎症による神経症状を呈して外科的手術を要することがある。精神発達は正常であり、また、妊娠や出産も可能である。低身長症を呈する先天性の希少難病であるが、現在、有効な治療法はない。SEDCの低身長症の治療としてCNPの投与治療が有効かどうか検討するために今回の研究を計画した。方法としては、C型ナトリウム利尿ペプチドを肝臓特異的に過剰発現させて血中CNP濃度が上昇しているSAP-CNP-TgマウスとSEDCモデルマウス(ヘテロ)を交配してSAP-CNP-Tg/SEDCホモマウスを作成を試みた。SEDCモデルマウスは米国のジャクソン社から輸入した。交配実験を試みているが、SAP-CNP-Tg/SEDCホモマウスは未だに得られていない。今後も交配実験を続けながらC型ナトリウム利尿ペプチドのSEDCモデルマウスの低身長に与える影響(有効性)について検討を継続していく予定である。SEDC遺伝子変異マウスとCNP投与モデルであるSAP-CNP-Tgマウスとの交配実験を行っているが、目的としているSEDC/SAP-CNP-Tgマウスの作出が予想よりも少ないために解析が遅れているため。代謝学SEDC遺伝子変異マウスとCNP投与モデルであるSAP-CNP-Tgマウスとの交配実験を引き続き継続して行い、目的としているSEDC/SAP-CNP-Tgマウスの作出し、CNPのSEDCの低身長に対する有効性を解析する。アメリカ合衆国のジャクソン社から輸入したSEDC疾患モデルマウスの到着が平成25年10月18日に計画より遅れて到着したことによる。その後、京都大学動物実験施設においてSPF化作業を行い、平成25年12月下旬より実質的な研究開始となったため。SEDC/SAP-CNP-Tgマウスの解析するために、脛骨を取り出して組織学的解析を行う。具体的にはII型コラーゲンやX型コラーゲンなどの分化マーカーの免疫染色やin situハイブリダイゼーションを行いCNPのSEDCマウスの低身長に対する有効性を解析する。また、成長曲線を作成。軟X線撮影を撮影して全身性の骨への影響を解析する。アメリカ合衆国から輸入したSEDC疾患モデルマウスの到着が予定より遅れたことにより、計画の進捗が遅れている。よって、研究が遅れていることから、研究費の執行も遅れているため。今後、SEDC疾患モデルマウスとC型ナトリウム利尿ペプチドの血中濃度が上昇したCNP投与モデルであるSAP-CNP-Tgマウスと交配させ、SEDC/SAP-CNP-Tgマウスを作製してSEDCの低身長症に与えるCNPの効果を吻臀長の計測、軟X線写真を用いた骨格計測などを通して検討していく。動物の飼育費、レントゲンフィルム費、病理組織による成長板軟骨の解析費用(免疫染色に用いる抗体など)、ジェノタイピングに必要なDNAシークエンス費用等に使用していく予定である。
医師の態度と患者効用値に注目した糖尿病治療判断における行動科学的検討

医師の行動および態度の特徴を把握し,患者のよりよいアウトカムをもたらすための,患者の選好を把握して行う科学的な判断方法を糖尿病治療において検討した。患者のHbA1cは医師の目標値に対する考えに影響され,患者と医師とのコミュニケーションの態度,教育スタイルがHbA1cや医師への満足度に影響していた。効用値の検討において、現在の状況を悪く評価している人は将来も悪く評価する傾向が示唆され,有している病態によりQOLを評価する要素が異なることが示唆された。本研究では、医師の治療への考え方や行動、および、患者の効用値を測定することで患者の病態への考え(選好:preference)を明らかにし、治療判断(shared decision making)の有用性を検討することを目的に開始された。本年度は、まず、医師の糖尿病教育スタイルとセルフ・エフィカシーの血糖コントロール目標値およびその医師の患者における血糖コントロール値に及ぼす影響の検討のために、研究に同意の得られた医師に、医師の糖尿病教育スタイルとセルフ・エフィカシーについてのアンケートを送付した。また、医師のキャリアー等についての訪問アンケートの承諾を得られた医師への訪問を開始し、アンケート結果の収集を進めている。現在、すべての医師の調査が終了していないため、終了しだい解析を行う予定である。また、患者の選好を検討するために、健康関連QOLと効用値の測定を開始した。本年度は、安定期にある外来通院中の心筋梗塞患者について検討した。レイティングスケール(RS)法での現在の健康状態の効用値は包括的健康関連QOL尺度であるSF-36と相関を認めた。3段階の重症度の仮想シナリオ効用値(RS)とSF-36尺度との間には一部相関を認めるのみであったが、現在のRSとには正の相関を認め、現在の健康状態が将来の健康状態を想定した効用値測定結果に影響することが示唆された。これは同じ病態の説明が患者に行われたとしても、患者の現在の状態により受け取り方が異なることを示唆しており、患者とのインフォームド・コンセントで考慮すべき知見である。さらに、糖尿病患者での同様の測定も開始されている。来年度は今年度に行えなかった調査をさらに進め、必要な解析を行う予定である。本研究では、医師の治療への考え方や行動、および、患者の効用値を測定することで患者の病態への考え(選好:preference)を明らかにし、治療判断(shared decision making)の有用性を検討することを目的に開始している。医師に対して、医師の糖尿病教育スタイルとセルフ・エブィカシー(SE)についてのアンケート内容と患者の血糖コントロール(Alc値)の解析を行った。その結果、SEと医師別の平均患者Alc値および患者満足度に有意な相関は認められなかったが、患者教育の仕方の質問項目では一般的な知識を医師主導で提供していることへの同意の程度が高いほどAlc値は低くなり、患者の生活や感情に配慮するスタイルでは患者満足度は高くなる傾向であった。医師と看護師の教育スタイルの比較では、医師は教育においては看護師より知識を意識し、看護師は生活や家族を意識する傾向が認められた。患者Alc値と医師のキャリアー等についての訪問アンケート結果を含めて検討したが、患者Alc値には医師の糖尿病診療に対する自信が関係し、その背景として患者の年齢や医師の専門性、通院中の糖尿病患者数が関与していると考えられた。患者満足度の上昇には、医師・患者間で相談しながら治療を決定していく態度が関係しており、一部医師の自信も関係すると考えられた。患者に対しては、糖尿病、心筋梗塞の外来通院患者でSF-36尺度と効用値を測定し、効用値とSF-36尺度との相関分析を行った。その結果、有する疾患により効用値に影響するSF-36の因子が異なる可能性が示唆された。患者の血糖コントロールには医師の自信が関与し、患者の満足度には医師の態度が影響している。糖尿病のコントロールには医療者主導の知識の提供と患者の生活や感情面への配慮のバランスを考慮した診療が望まれるが、患者との治療判断においては、患者の合併症の有無などにより効用値に影響する因子は異なることなども考慮しなければならない。慢性疾患患者の診療において、医療者と患者の相互の思いを共有する治療判断を行うために、糖尿病患者教育スタイル、セルフ・エフィカシー、患者の効用値等について検討している。今回は糖尿病診療を行っている勤務医に多崎らが開発した糖尿病教育スタイル自己評価質問票および一般性自己効力感尺度(GSES)質問票を郵送し、31名より回収した。その結果、糖尿病診療を行っている勤務医は以前に行った個人診療所医師より若く、患者教育において看護師と同様に生活心情がみえている教育スタイルを意識していることが示唆された。また、その傾向は専門医取得医師で強く、知識を提供するだけでなく患者の生活心情を考慮する診療への移行が考えられた。

また、教育スタイルとセルフ・エフィカシーの関係の検討では、「生活心情がみえている教育スタイル」の得点とGSESの得点では有意な相関は認められなかったが、GSESを「行動の積極性」「失敗に対する不安」「能力の社会的位置づけ」の3因子に分けて検討すると、「行動の積極性」と有意な相関が認められた。また、GSES得点は勤務医、個人診療所医師、看護師で有意差を認め、勤務医で最も高く、個人診療所医師と看護師は同程度であった。GSESの下位3因子における3群間の検討では、「能力の社会的位置づけ」において看護師が低い得点であった。糖尿病診療においては医療者側では多職種協働が重視され、患者側では患者の考えや思い(選好)が医療者と共有されることが望まれている。これまでの検討では、医師・看護師における患者教育スタイルやそれに関連すると思われる自己効力感などは、職種、診療形態により異なっている。これらの医療者の態度には、医療者がこれまで受けてきた教育やキャリアーが影響していると考えられた。患者を含めた協働による治療方針の決定のためには医学的事柄のみでなく、患者の考えや思いを取り入れた治療方針決定の原理を探求する必要があると考えられた。
儒学テキストを通しての近世的思考様式の形成-日中における対照的研究-

本研究で私たちは、東アジアにおける社会統治・統合と自己修養を語る普遍的な「言葉」として大きな力を有した儒学言説が、中国宋代、日本江戸前期において、どのようなプロセスで社会的意味を持つに至り、人間理解の基盤を形成したかを、個々の言説形成の型を対照比較することを通して、明らかにしようとした。以上の課題に即して、儒学テキストが、実際いかに「読まれ」血肉化したかという点から「訓読」論という新たな問題領域を開発し、他方、経書の一つ『中庸』を取り上げ、その多様な解釈の姿を明らかにした。本年度は、本研究開始初年度として、(1)日中における「近世的思考様式」に関する資料の収集、(2)構成員全員による検討会開催での問題の鮮明化、(3)中国での現地調査と中国側研究者との意見交換、(4)本特定領域研究全体の中での本研究の意味づけと、その検討結果の公開、(5)研究成果の公刊、を以下のように行った。(1)日中儒学思想における「近世的思考様式」の資料収集に関しては、国立国会図書館等における未公刊文献の閲覧、収集や、九州大学碩水文庫等での共同資料調査を行った。(2)合同検討会議を計3回実施し(於福山、名古屋、東京)、本研究の課題を明確化し、具体的研究成果の報告と討議を行った。その過程で、「近世的思考様式」形成を、特に、(I)「訓読」という近世日本の文化理解のあり方、(II)『中庸』テキストの日中における理解の展開、(III)各自の個別的課題の統合、の三側面において共同研究することが確認された。(3)中国浙江大学に赴き、中国側研究者との共同会議を開催し、報告と討議を行った。また、今後の中国における現地調査のための予備調査を、杭州、寧波において実施した。(4)領域内他班との共催で、「水戸学」の歴史思想形成に関する公開講演会を開催し(於東京)、また、「文献資料研究部門」主催の国際シンポジウム(於大阪)で、前記共通課題の内の一つ、「訓読」問題に関する問題提起的報告を班員全員で行った。(5)本年度の研究成果を、『研究報告集1』として公刊した。以上のような検討・討議をふまえ、来年度は、本年度確認された共通研究課題に即しての合同検討会議、および他班との共催での公開シンポジウム、中国福建等における朱子学派形成の現地調査による歴史検証を実施し、本研究課題の具体的深化を目指す。本年度は、本研究前半の第2年度として、(1)日中における「近世的思考様式」に関する資料の収集、(2)構成員全員による検討会議開催、及びシンポジウム主催による問題の鮮明化、(3)中国での思想文化史の現地調査、(4)本特定領域研究全体の中での本研究の意味づけと、その研究結果の公開、(5)研究成果の公刊、を以下のように行った。(1)日中儒学思想における「近世的思考様式」に関する資料収集については、名古屋市蓬左文庫、国会図書館等における文献の閲覧、収集のほか、日本近世の思想史史跡等の現地調査を通じて行った。(2)合同研討会議を計3回実施し、昨年度来の共通課題、(「訓読」論、『中庸』論)の合同討議を行うと共に、「訓読」論に関しては、他研究班(「演劇班」「古典文学班」)との共催で、公開シンポジウムを主催した(七月、広島大学)。その成果は単行本として刊行予定である。(3)中国福建省における宋代朱熹の史跡(書院、社倉、墓所、顕賞施設等)を現地調査し、中国宋代以降の士大夫文化と思想形成の実態を研討した。(4)本特定領域全体に関わる2つのシンポジウム(第51回国際東方学者会議「中国史像の再構成」及び、公開シンポジウム「水戸学をいまどう見るか」)に報告者(市来、前田)2名を出し、全体構想の中での意味づけと研究成果の公開を精力的に行った。他に国際シンポジウム等での報告は4件がある。(5)本年度の研究成果を『研究報告集2』として公刊した。以上の成果を踏まえ、現在、中間報告の研究書籍出版企画中であり、すでに来年度に向けての活動を開始している。本年度も昨年度同様、計3回の合同研討会議(福岡、名古屋、東京)を開催し、「訓読」の新たな視野の拡大について、さらには『中庸』テキストの近世日中における流通と解釈の多様性をめぐって、各自の研究成果を全員で共同討議した。そのうち1回は、本特定領域研究領域全体のワークショップの一環として公開で実施した。また、国内での共同思想文化史跡巡検(土佐南学派朱子学の史跡を中心に)を1回、海外(福建省南部における日中思想文化交流史跡を中心に)を1回実施したほか、各地での資料収集調査、文献分析の蓄積を行った。その成果は順次、研究論文として公刊されつつある。

また、第3年度にあたり、これまでの研究成果の一部(「訓読」論をめぐる議論)を単行本として刊行することを計画し、班構成員のみならず、領域他班の構成員、さらには本特定領域研究外部の専門研究者にも参加を呼びかけ、夏から冬にかけて原稿の作成、編集作業を実施した(来年度前半に刊行予定である)。そのほか、本研究班構成員はそれぞれ、台湾、中国、韓国等で、本研究計画の一部をなす研究成果を国際シンポジウムで報告した。その研究報告は、本年度研究報告集(研究報告集(3))に収載、公開した。なお、本研究班の研究課題の一つ「東アジアにおける訓読の思想文化」は、本領域研究全体の重点研究項目に採用され、今後、他班との共同研究が推進されることになった。本年度の研究実績として特筆すべきことは、これまでの共同研究の成果として、『「訓読」論-東アジア漢文世界と日本語-』(勉誠出版)を上梓したことである。本書は、これまで実施の数回のシンポジウム等を経て積み重ねてきた、私たちの共同研究(「訓読」論)の成果を基に、領域内他班の多くのメンバーや、外部の専門研究者の参加を得て編まれた(全356頁)ものである。また、上記の成果をさらに発展させるべく、もう一つの課題「近世的思考様式」の顕現としての「四書」註釈の様態を探求と併せて、12月13、14日の両日、大阪大学中之島センターにおいて公開・国際シンポジウム「儒学テキストを通しての近世的思考様式の形成-日中における対照的研究-」を開催した。このシンポジウムには、中国人研究者2名、韓国人研究者2名国外からの参加者を招いたほか、国内研究機関からの多くの報告者を、コメンテーター、討議者として迎え、充実した会議を開催することができた。これらの成果もまた、来年度(最終年度)にむけて、研究書として世に発信すべく準備中である。その他、通常の共同研究活動としては、計3回の合同研討会議を開催したほか、合同での思想文化史跡巡検、資料調査を計2回行い、また、総括班主催のワークショップにも共同参画した。総じて本年度は、これまでの研究成果を公表するとともに、来年度の研究成果最終的総括に向けての、実質的態勢の準備が行われた。本年度は、本研究最終年度として、これまでの研究成果のとりまとめと、研究成果の公開に向けての作業を中心に行うと同時に、未調査の思想史文化史跡の巡検も行った(藤樹書院および致道館)。また、研究発表を軸とする合同研討会議を、計4回実施した。研究成果とりまとめに関しては、昨年度刊行の『「訓読」論-東アジア漢文世界と日本語-』に引き続き、問題をさらに東アジア世界に拡大・深化させたかたちで、『「訓読」論II-東アジア漢文世界の形成-』と題する論集を企画し、執筆、編集作業を精力的に行った。さらに、「近世的思考様式」の根幹に関わる課題としての「四書解訳論」に関しては、『江戸期四書注訳論-東アジア海域文化交流から考える-』(仮)と題する論集を企画し、何度かの会議を通じて、問題領域の確定と個々の研究成果の検討を実施し、刊行に向けての準備作業を鋭意行った。これらは今後、順次刊行される予定で、この5年間の研究成果の一端が、社会にも還元されるはずである。また、本科研とも内容的に連動する「東アジア文化交渉学会」設立大会、および沖縄での本科研全体集会に参加し、シンポジウム企画にも参与した。その他、今年度も本科研メンバーによる、海外での研究報告、および個別研究成果の公刊を行った。年次別報告集を、今年度も最終版として公刊した(全89頁)。
医療現場における対応困難事例の調査及び医療者教育法の開発～患者中心の医療のために

比較検討の結果、WSセミナーはSPセミナーよりも実行可能性が高いことが示された。また、WSセミナーの方が学習の難易度が適切であるとセミナー参加者に評価されたことが示された。セミナー参加者の満足度は、WSセミナーとSPセミナーで同等だった。しかし、セミナーを通しての新たな知識の習得や、学習の動機付けについては、WSセミナーの方がSPセミナーよりも低く評価されているとの結果が得られ、WSセミナー実施にあたって、知識の習得や学習の動機付けを促進させる更なる工夫が必要であることが明らかになった。上記の結果は、2018年8月3日4日の日本医学教育学会(東京)および2018年8月2729日の国際医学教育学会(AMEE、スイス)において報告し、参加者と意見交換を行った。また、2019年2月26日および3月7日に、DP対応セミナー(WSセミナー)を実施し、追加のデータ収集を行い、WSセミナーが効果的であることを確認した。今後もこれらの研究成果を活用して、DP対応セミナー(WSセミナー)を継続的に実施していく予定である。2平成29年1月26日、2月8日、2月23日に、当施設所属の研修医2年目18名を対象に、DP対応セミナー(シミュレーション教育)を計3回実施した。セミナーで使用したシナリオは次の通り。1.患者要因1:自己防衛的、怯え「必要な検査を受けることをかたくなに拒否する事例」、2.患者要因2:易怒性「病院の各部署の対応が悪いことに激高している事例」、3.患者要因3:精神疾患・人格障害の存在「報道等から情報を得た一般的でない疾患について説明・実施を求めてくる事例」、4.患者要因4:悲嘆「長女/孫の急死に取り乱す母親/父親/祖父の事例」、患者要因5:多愁訴「自分が精神疾患である診断を受け入れない事例」。また、実施時にDP対応についての自己評価ならびにThe Physician's Belief Scaleのデータを取得した。3今後のeラーニング教材作成で使用するシナリオを作成するとともに、平成29年度の教材作成計画を立案した。4DPに関する調査研究に関して、平成29年度の調査実施に向けて、調査方法および調査項目を策定した。おおむね当初計画通りに進んでいる。「DPに関する調査研究」については、調査方法および調査項目は策定したものの、調査実施は平成29年度に変更になった。平成29年8月17日19日の日本医学教育学会において、発表時点までのDifficult Patient (DP)対応セミナーに関する研究成果を報告した。平成29年4月9日および10月29日に、研究代表者、研究分担者に加え、医師1名、模擬患者2名の協力を得て、DP対応セミナーのための動画教材を作成するための撮影を行った。教材の内容は、怒っている患者への対応、ノン・アドヒアランス患者への対応、悪い知らせの実施とし、作成した動画教材を含むeラーニング・サイトを作成した(https://sites.google.com/chibamed.org/dpe/)。この教材を用いるワークショップ形式のDP対応セミナーを企画し、平成30年2月19日および3月9日に千葉大学医学部附属病院にて同セミナーを実施した。それぞれ12名、15名の2年目研修医が参加した。同セミナーにおいて、DPに関する調査研究(過去の経験)を実施した。同セミナー実施前に、Jefferson scale of Physician Empathyを用いてセミナー参加者の共感能力の評価を行った。また、セミナー実施の前後に、DP対応についての経験、自信、学習意欲などについての評価をアンケート形式で実施した。さらに、セミナー実施後に、セミナーの有用性の評価に関する評価をアンケート形式で実施した。上記の収集データの集計・解析を行い、昨年度までの収集データと比較・検討し、動画教材によるワークショップ形式のセミナーの有用性が確認できた。計画通り、動画教材を作成し、それを用いたセミナーを開催した。また、セミナーの有効性を評価するためのアンケート評価を実施し、必要な情報を収集した。平成28年度の研究実績を踏まえて、当初計画通りに研究活動を進めていく。研究を推進するため、研究分担者に限らず、当該領域の専門家より広く意見を求めていく。そのために国内外を問わずに当該研究についての打合せを行い、研究の進捗状況・成果を学会等で積極的に公表していく。平成29年度の研究実績を踏まえて、当初計画通りに研究活動を進めていく。

研究を推進するため、研究分担者に限らず、当該領域の専門家より広く意見を求めていく。そのために国内外の学会等で、研究の成果を積極的に公表していく。eラーニング教材作成に協力していただく模擬患者への謝金額を当初計上していたが、平成28年度には教材作成を実施せず、平成29年度に実施する方針に変更になったため。また、平成28年度に購入予定としていた物品を購入せず、平成29年度以降に購入する予定に変更になったため。(理由)研究は順調に進行しているものの、当初予算よりも若干少なく研究費を使用したため。(使用計画)平成30年度に物品費として使用してく予定である。平成29年度のeラーニング教材の作成にあたって次年度使用額を使用していく。また、平成29年度に国外施設との共同研究についての打合せを予定しており、そのための経費としても使用していく。
筋強直の持続時間への遅いチャネルの寄与の数理的解析

筋強直症(ミオトニー)は,随意運動等をきっかけとして筋が強直する疾患であるが,強直の持続時間は,数分から30分程度のかなり長時間の場合と,1秒以下の一瞬の場合がある。従来行ってきた筋肉のHodgkin-Huxley方程式(以下でHHM式とする)を用いた研究では,エネルギー等の枯渇がなければ強直が永久に持続するタイプのみを対象として,生理的知見を定性的によく説明する結果を得てきた。本研究の目的は,強直の持続時間が1秒以下の場合について,その発生機序を示すことである。これまでの研究の結果から,長時間続く筋の強直すなわち筋細胞膜での連続発火は,HHM式での周期解に対応していると考えられる。一瞬の強直に対応するようなHHM式の解は,おそらく,膜の静止状態に対応する安定平衡点をいったん離れて再びその平衡点に戻る長いトランジェントな解であろうと予想された。そこで,HHM式におけるイオンチャネルの特性値をパラメータとした分岐現象,解空間の構造を調べた。まず,従来のHHM式において,NaチャネルおよびClチャネルの性質が変化した場合の分岐現象を調べ,Clチャネルの影響により強直が収束する過程が複素固有値の影響であることをみた。次に,生理的知見に基づき,遅いNaチャネル入れたHHM式を構築した。このモデルでは,神経でみられるような,数回の発火が生じる解は見出されなかった。また,神経生理学者らとの討論および文献から,筋肉においても神経においてと同様に,Ca依存性チャネルおよび細胞内の陽イオンの蓄積が重要な役割を果たしているとの示唆が得られた。Ca依存性Naチャネルを入れたHHM式を構築し,同様の検討を行ったが,やはり数回発火の解は見出されていない。これらのイオンチャネルの寄与は,今後さらに検討を続ける必要がある。また,陽イオンの蓄積を考慮したモデルの構築も,今後の課題である。筋強直症(ミオトニー)は,随意運動等をきっかけとして筋が強直してしまう疾患であるが,強直の持続時間は,数分から30分程度のかなり長時間の場合と,1秒以下の一瞬の場合がある。従来行ってきた筋肉のHodgkin-Huxley方程式(以下でHHM式とする)を用いた研究では,エネルギー等の枯渇がなければ強直が永久に持続するタイプのみを対象として生理的知見を定性的によく説明する結果を得てきた。本研究では,遅いチャネルの項をもつ筋肉のHodgkin-Huxley方程式(HHM式)において,イオンチャネルの特性値をパラメータとした分岐現象を,力学系の理論を援用しつつ数値的に調べていく。一瞬の強直に対応するようなHHM式の解は,おそらく,膜の静止状態に対応する安定平衡点をいったん離れて再びその平衡点に戻る長いトランジェントな解であろうと予想される。そこで,平衡点の固有値等,解空間の構造も詳細に調べていく。文献からは,筋細胞膜に関しては遅いNaチャネルに関する具体的パラメータを完全に導出した報告は見出されなかった。そこで,神経生理学の実験結果に基づいて,従来のHHM式に遅いNaチャネルの項を入れたモデルを構築し,1秒以下で終了する反復発火に対応するような解がHHM式に出現するかどうか調べた。これまで検討した範囲では,神経で見られるような,数回の発火が生じる解は,見出されなかった。

これが,パラメータが不適切なためか,そもそも遅いNaチャネルの寄与では生じない現象なのか,非線形力学的検討を,今後行っていく必要がある。筋強直症(ミオトニー)は,随意運動等をきっかけとして筋が強直してしまう疾患であるが,強直の持続時間は,数分から30分程度のかなり長時間の場合と,1秒以下の一瞬の場合がある。従来行ってきた筋肉のHodgkin-Huxley方程式(以下でHHM式とする)を用いた研究では,エネルギー等の枯渇がなければ強直が永久に持続するタイプのみを対象として生理的知見を定性的によく説明する結果を得てきた。本研究では,遅いチャネルの項をもつ筋肉のHodgkin-Huxley方程式(HHM式)において,イオンチャネルの特性値をパラメータとした分岐現象を,力学系の理論を援用しつつ数値的に調べていく。これまでの研究の結果から,長時間続く筋の強直すなわち筋細胞膜での連続発火は,HHM式での周期解に対応していると考えられる。一瞬の強直に対応するようなHHM式の解は,おそらく,膜の静止状態に対応する安定平衡点をいったん離れて再びその平衡点に戻る長いトランジェントな解であろうと予想される。そこで,平衡点の固有値等,解空間の構造も詳細に調べていく必要がある。本年度,神経生理学者らとの討論および文献から,筋肉においても,神経においてと同様に,Ca依存性チャネルおよび細胞内の陽イオンの蓄積が重要な役割を果たしているとの示唆が得られた。今後は,このような現象をモデルにどのように記述すべきか検討していく。また,本年度モデル解析では,従来のHHM式において,NaチャネルおよびClチャネルの性質が変化した場合の分岐現象を調べた。今回用いた手法で,今後,Ca依存性チャネルを考慮した場合等の解析を行なっていく。筋強直症(ミオトニー)は,随意運動等をきっかけとして筋が強直してしまう疾患である。強直の持続時間は,数分から30分程度のかなり長時間の場合と,1秒以下の場合がある。従来行ってきた筋肉のHodgkin-Huxley方程式(以下でHHM式とする)を用いた研究では,エネルギー等の枯渇がなければ強直が永久に持続するタイプのみを対象として,生理的知見を定性的によく説明する結果を得てきた。本研究では,持続時間の短い強直の発生機序を解析するため,遅いチャネルの項をもつ筋肉のHodgkin-Huxley方程式(HHM式)において,イオンチャネルの特性値をパラメータとした分岐現象を,力学系の理論を援用しつつ数値的に調べていく。本年度は,昨年にひきつづき,NaチャネルおよびClチャネルの性質が変化した場合の分岐現象を調べ,Clチャネルの影響により強直が収束する過程が複素固有値の影響であることをみた。また,生理的知見から重要な役割を果たしていると考えられるCa依存性チャネルをモデルに取り入れることを試みた。Ca依存性チャネルについては,哺乳動物のHHM式で具体的なパラメータを得た実験結果が文献上見つからなかったので,神経のHH式や両生類のHHM式等によるパラメータで検討を行った。