hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
地域在住高齢者の社会的孤立に対する支援構築に向けた実証研究

地域高齢者の社会的孤立の把握と支援構築を検証した。2015年、K市から提供の65歳以上の3417人を対象に健康と社会交流の郵送質問紙調査を実施し、返送は1918人(回収率56.1%)、社会的孤立452人(23.6%)だった。2016年2017年に社会的孤立者に講座を3回実施、1回は紙媒体を送付した。参加者は57人だった。2017年追跡調査を1755人に実施、1192人(回収率67.5%)が返送、社会的孤立230人(19.3%)だった。講座に1回以上参加で社会的孤立脱出は23人(40.4%)、孤立維持は34人(59.6%)で支援は一定の効果が示唆された。今後講座内容と改善者の検証が必要である。2015(平成27)年度、初年度調査は神奈川県川崎市麻生区役所の協力を得て、平成26年度川崎市が実施した65歳以上の要介護・要支援者を除いた高齢者への基本チェックリスト(「暮らしの元気度チェック」)調査に回答した人の中から、麻生区内の8つのエリアから抽出された3417人の高齢者を対象に2015(平成27)年11月12月に郵送留め置き法で質問紙調査を実施した。回収後、調査票の回答状況のチェック作業を行い、データ入力を外部に依頼して実施した。結果からは1918人からの回答(回収率56.1%)が得られ、回答者の平均年齢75.4歳(年齢幅:6596歳)で、前期高齢者894人(46.6%)、後期高齢者980人(51.1%)、男性964人(50.3%)、女性940人(49.0%)、他者との交流の少ない傾向にある社会的孤立者(得点で11点以下の者)は452人(23.6%)存在していた。また、週に1回以上は外出しているかに「いいえ」と回答した閉じこもりの該当者は17人(0.9%)存在していることが判明した。今後、データ分析を進めて本調査対象者の実態を把握し、2016(平成28)年度の社会的孤立の状態にある409人への介入研究に向けた準備を展開してゆく。2015(平成27)年度、初年度調査データの回収と調査票の回答状況のチェック作業に時間を要し、さらに業者によるデータ入力が3ヶ月程度かかったこともあり、データ分析が遅れ気味となっている。得られたデータの結果を参考にしながら、2年目の研究課題である介入研究に着手するため、研究の進展を図るために人材の補充や作業時間の確保に努めている段階にある。初年度の2014(平成26)、K県K市A区内の地域在住高齢者3417名に対しして郵送で質問紙調査を実施した。その結果、返送は1918名(回収率56.1%)であった。このうち社会的孤立は450名だった。質問紙調査票に追跡調査に協力意思を示して住所が記載されていた人のうち、社会的孤立に該当したのは(住所不明等を除外)は401名であった。2年目の研究は社会的孤立にある者への介入研究であり、このため社会的孤立に該当した者に「こころの健康講座」とした介入支援の案内状を送付した。第1回目(9月)、第2回目(12月)には、大学にて「こころの健康講座」を開催した。第1回目は初回調査票の結果報告と他者交流すること意味や意義、精神健康にも良好であることを講義し、リラクゼーションを実施した。第2回目も前半を講義、後半は脳トレーニングやリラクゼーションを実施した。第3回は冬季を考慮して、参加者に自宅で実施できる塗り絵やなぞなぞ、読み物、その他地域包括支援センターの紹介の紙面を用意して郵送した。継続して2017(平成29)年6月に最終的な介入を実施し、終了予定である。当初、社会的孤立への介入は2年目で終了予定であったが、最終年度に一回のみ実施となったため。本研究では地域在住高齢者における、他者との交流が少ない傾向にある社会的孤立者の把握と、支援構築を検証するものであった。初回調査(2015/平成27年)は、平成26年度川崎市が実施した65歳以上の要介護・要支援者を除いた高齢者への基本チェックリスト(「暮らしの元気度チェック」)調査に回答した人の中で、麻生区内の8つのエリアから抽出された3417人であった。返送は1918人で回収率56.1%だった。社会的孤立(得点で11点以下の者)に該当したのは452人(23.6%)だった。2016(平成28)年度は追跡調査に協力するとして、住所を明示した他者との交流の少ない傾向にある社会的孤立者402人のうち、支援プログラムの案内を郵送して参加した者へ「こころの健康講座」を4回実施した。2017(平成29)年度の追跡調査は、10月に郵送留め置き法で初回調査票返送時に2年後の調査に協力すると回答した者1755人に質問紙調査を実施した。追跡調査票の回収後、調査票の回答状況のチェック作業を行い、データ入力を外部に依頼して実施した。

結果は1192人からの回答(回収率67.5%)が得られ、この間に新規に要介護認定を受けた者が49人(2.8%)存在した。回答者の平均年齢77.2歳(年齢幅:6396歳)で、男性574人(48.1%)、女性582人(48.8%)、社会的孤立者(得点で11点以下の者)は230人(19.3%)だった。地域高齢者の社会的孤立の把握と支援構築を検証した。2015年、K市から提供の65歳以上の3417人を対象に健康と社会交流の郵送質問紙調査を実施し、返送は1918人(回収率56.1%)、社会的孤立452人(23.6%)だった。2016年2017年に社会的孤立者に講座を3回実施、1回は紙媒体を送付した。参加者は57人だった。2017年追跡調査を1755人に実施、1192人(回収率67.5%)が返送、社会的孤立230人(19.3%)だった。講座に1回以上参加で社会的孤立脱出は23人(40.4%)、孤立維持は34人(59.6%)で支援は一定の効果が示唆された。今後講座内容と改善者の検証が必要である。得られたデータの結果を参考にしながら、2年目の研究課題である介入研究に関する情報収集と計画立案を行い、介入研究実施に努める。2017(平成29)年度予定する最終の介入支援とその後追跡質問紙調査を実施する。高齢者の心身の健康今年度に購入予定だった文房具品や書籍、国内外の文献取り寄せ代金が使用できないままに残額となった。このため、平成28年度に繰り越して使用したい。介入支援の最終回、第4回目が最終年度の6月に予定となったため、予算が次年度使用となった。文房具品の購入、社会的孤立・地域高齢者の介入研究に関する書籍、論文を入手する。研究3年目、最終年度の6月6日に最終の介入支援として「こころの健康講座」を実施する。
水電解電極間の自然・強制気液二相流の観察と電解効率のモデル化

水電解による水素製造効率は、電極間の発生気泡の影響を受けるため、電極間隔には最適条件が存在する。本研究代表者はこれまでに、自然循環系のアルカリ水電解を対象として、電解効率の第1次近似的な物理モデルを構築し、その検証として局所電流密度・電極間発生気泡の上昇速度・電極間中心部の気泡直径分布を測定し、モデルの妥当性を確かめた。本研究は、自然循環系と強制循環系のアルカリ水電解を対象として、ハイスピードカメラを用いた電極間気液二相流の観察を通じて、電解効率と二相流の関係を明らかにすることを目的とする。昨年度までに、隔膜が無い場合の強制循環系アルカリ水電解について、強制流動によるエネルギー損失を考慮した電解効率と水電解向上率について検討し、強制流動が電解効率に及ぼす影響を実験的に明らかにした。本年度は、隔膜有りの場合の強制循環系アルカリ水電解について実験的に検討を行い、以下の知見を得た。1.ハイスピードカメラによる観察実験から、隔膜を設置することにより、電極間気液二相流が影響を受けることが分かった。すなわち、隔膜近辺での気泡上昇速度が減少し、そのため電極間平均ボイド率が高くなる。2.ボイド率が高くなった結果、隔膜を設置することにより電解電圧が高くなる、すなわち電解効率が全ての条件について低下することが分かった。特に、電解電圧が極小となる最適条件については、隔膜の設置により最適間隔が広がることが分かった。電解電圧上昇分は、隔膜の抵抗以外に、隔膜設置による気液二相流の変化(ボイド率上昇)に起因するが、電流密度が高く電極間隔が比較的小さい場合には、気液二相流の変化に起因する電位差が大きいことを明らかにした。本研究は、自然循環系と強制循環系のアルカリ水電解を対象として、ハイスピードカメラを用いた電極間気液二相流の観察を通じて、統合的な電解効率のモデル構築を目指す。本年度はまず、強制循環系のアルカリ水電解が可能な実験装置のセットアップを行い、主に自然循環系のアルカリ水電解時の電極間気液二相流の観察を行った。また、次年度以降の準備として強制循環系の水電解実験も一部実施した。以下、得られた知見の要点を記す。1.ハイスピードカメラによる自然循環系水電解の観察・可視化により、電極間気泡上昇速度(1030cm/s)を精度良く計測することができた。これらのデータは、過去に得られた気泡上昇速度とほぼ一致しており、データの信頼性が確かめられた。2.強制流動系アルカリ水電解時の電極間気液二相流の観察・可視化に成功した。電極間平均流速は02.0m/s、電極間隔は130mm、電流密度は0.12.0A/cm^2、の範囲で設定できた。3.強制流動系の場合、電解効率が最大となる最適電極間隔は、流速の増大と共に小さくなった。これは、過去に構築した電解効率の第1次近似的モデル式において気泡上昇速度を液体流速に置き換えたものと定性的に同様の傾向を示している。しかし、気泡上昇速度測定値をモデル式に代入しても最適電極間隔の値は定量的には一致せず、また、電極間平均ボイド率の値もモデル予測値は実験値と異なっており、モデルの改良(電極間気泡上昇速度分布の考慮、等)が必要であることを示唆している。本年度は、昨年度製作した強制循環系のアルカリ水電解実験装置を用いて実験を行った。1.強制流の駆動動力(強制流動による電極間流路のエネルギー損失)を考慮したより適切な水電解効率を定義し、電解効率が最大となる最適条件が存在することを実験的に確かめた。最適条件での電極間隔はおよそ12mmであり、電流密度の増大あるいは流速の減少に伴い大きくなる。2.強制流動の駆動動力に対する電解エネルギーの減少量を新たに水電解向上率と定義した。ほとんどの実験条件下で水電解向上率の値は1より大きく、最大で100近い値をとり、強制流動の効果が大きいことが分かった。また、この水電解向上率の値が最大となる流速が存在することも実験的に確かめた。3.電極間気液二相流の観察により、電極間の気泡上昇速度分布を計測した。その結果、流れ方向に沿って電極下端からの距離に比例して速度が増大しており、その速度分布を考慮した電解効率のモデル化を試みた。

得られた最適条件の結果は、実験結果と定性的な一致を示しているが、未だ電極間水平方向の速度分布やボイド率分布を考慮に入れて改良を行う必要がある。水電解による水素製造効率は、電極間の発生気泡の影響を受けるため、電極間隔には最適条件が存在する。本研究代表者はこれまでに、自然循環系のアルカリ水電解を対象として、電解効率の第1次近似的な物理モデルを構築し、その検証として局所電流密度・電極間発生気泡の上昇速度・電極間中心部の気泡直径分布を測定し、モデルの妥当性を確かめた。本研究は、自然循環系と強制循環系のアルカリ水電解を対象として、ハイスピードカメラを用いた電極間気液二相流の観察を通じて、電解効率と二相流の関係を明らかにすることを目的とする。昨年度までに、隔膜が無い場合の強制循環系アルカリ水電解について、強制流動によるエネルギー損失を考慮した電解効率と水電解向上率について検討し、強制流動が電解効率に及ぼす影響を実験的に明らかにした。本年度は、隔膜有りの場合の強制循環系アルカリ水電解について実験的に検討を行い、以下の知見を得た。1.ハイスピードカメラによる観察実験から、隔膜を設置することにより、電極間気液二相流が影響を受けることが分かった。すなわち、隔膜近辺での気泡上昇速度が減少し、そのため電極間平均ボイド率が高くなる。2.ボイド率が高くなった結果、隔膜を設置することにより電解電圧が高くなる、すなわち電解効率が全ての条件について低下することが分かった。特に、電解電圧が極小となる最適条件については、隔膜の設置により最適間隔が広がることが分かった。電解電圧上昇分は、隔膜の抵抗以外に、隔膜設置による気液二相流の変化(ボイド率上昇)に起因するが、電流密度が高く電極間隔が比較的小さい場合には、気液二相流の変化に起因する電位差が大きいことを明らかにした。
Hippo経路エフェクターYAP/TAZの方向性を規定するシグナルの検索と解析

がん抑制シグナルHippo経路の抑制標的である転写共役因子YAP/TAZは、活性化されると多様な組織において腫瘍形成を引き起こす反面、損傷組織の再生に必須であるという、恒常性維持と破綻の両方に関与する諸刃の剣である。それ故、通常は、Hippo経路によりYAP/TAZ活性は厳密にコントロールされていることが予想されるが、腫瘍化および再生化のそれぞれの過程において、どのような環境変化・ストレス・シグナルが、Hippo経路の抑制もしくはYAP/TAZの亢進を制御しているのかは依然未知である。そこで申請者は、その手がかりを得るために、独自開発した内在性YAP/TAZ特異的高感度レポーターシステム、標準阻害剤キット、siRNAライブラリーを用いて、YAP/TAZを制御するシグナルや遺伝子を網羅的に検索し、複数のYAP/TAZ制御因子の同定に成功した。標準阻害剤キットの研究からは、イオノフォア、オートファジー阻害剤がYAP/TAZの活性を阻害し、DNA障害誘導剤やJAK阻害剤が活性化することを見出し、スクリーニングのストラテジーと有効性とともにこれらの成果をまとめた論文を近日投稿予定である。更に、ヒトキナーゼ、ヒトホスファターゼsiRNAライブラリーのスクリーニングにより、フコシル化糖鎖修飾の基質量を制御するキナーゼ、低栄養で活性化されるキナーゼ、炎症反応により活性化されるToll様受容体シグナル経路のキナーゼ、リン脂質代謝制御ホスファターゼ等がYAP/TAZの活性化に必須であり、更に機能未知のキナーゼがYAP/TAZを抑制することを見出した。現在、これらの同定された遺伝子の、Hippo経路およびYAP/TAZを制御する分子機構(作用点)が明らかなってきた。我々が開発したYAP/TAZレポーターを導入したセルベーススクリーニングシステムの利便性と、それを用いた約400種のシグナル伝達阻害剤を集めた標準阻害剤キットのスクリーニングの結果をシグナルごとに分類してまとめ、そのうち細胞内外の陽イオンの変動、オートファジー、DNA障害、JAKシグナル等に関与するいくつかの興味深いシグナルに関しては、YAP/TAZのタンパク質制御機構、標的遺伝子の変動、細胞増殖への作用を明らかすることができ、近日投稿予定である。siRNAライブラリーのスクリーニングにより同定され、我々が注目している遺伝子の解析に関しては、機能阻害・亢進の両面からYAP/TAZへの作用点を解析するため、ドキシサイクリン(Dox)誘導型のshRNAやcDNAと、YREレポーター定量システムも同時に遺伝子導入したヒト細胞株を樹立した(Dox・YRE細胞)。つまり、Dox処理により効率よく遺伝子の機能を阻害・亢進でき、かつ内在性YAP/TAZの活性を定量できる実験系を手に入れることができたので、以下の(a-f)の作用点の可能性を検討している最中である。(a) Hippo経路因子やYAP/TAZのタンパク質量や転写産物量を変化させる、(b) Hippo経路因子やYAP/TAZのリン酸化を変化させる、(c) Hippo経路の主要上流キナーゼ(MST、LATS)の酵素活性を制御する、(d) Hippo経路因子やYAP/TAZの細胞内局在を変化させる、(e) Hippo経路因子群の複合体形成もしくはYAP/TAZの転写複合体形成を制御する、(f)YAP/TAZ転写複合体の標的遺伝子への結合能を変化させる等が挙げられる。以上の可能性を検討し、同定した遺伝子によるYAP/TAZの活性制御機構の解明を目指している。同定された遺伝子の作用点が明らかにできれば、さらに上流・下流のシグナル関連因子も機能亢進・阻害させて、YAP/TAZ活性変化、YAP/TAZ依存的細胞増殖・自己複製能を調べる。これにより、上記因子が関与するシグナル・ストレスによるYAP/TAZ制御の一般性を検討する。特に、YAP/TAZ活性制御に大きなインパクトを持ち新規性が高い遺伝子はその機能を生体内で検証する。Dox・YRE細胞を、免疫不全マウスに移植するゼノグラフトによって腫瘍形成能や、腫瘍サイズあたりの腫瘍内のYAP/YAZの活性化頻度を検討する。必要に応じて、移植先のホストの栄養状態や炎症性サイトカインのレベルを変化させ比較検討する。さらに興味深い因子は機能欠損・亢進マウスを、作製し、胎生期および成体における形態形成変化、細胞増殖/細胞死、自然腫瘍形成率を検討する。また、薬剤によって障害を受けた肝臓や小腸、動脈結索を受けた心筋などの障害組織における組織再生能や、発がん剤(DMBA+TPA)やDNA障害等の発がんストレス下での腫瘍形成率等と、YAP/TAZ活性化との関連性を検討する。遺伝子改変マウスの作成にあたっては、CRISPR/CAS9システムを利用し、Rosa 26 locusに目的遺伝子を導入するコンストラクトや遺伝子欠損をさせるためのツールはすでに入手済みである。

そこで申請者は、その手がかりを得るために、独自開発した内在性YAP/TAZ特異的高感度レポーターシステム、標準阻害剤キット、siRNAライブラリーを用いて、YAP/TAZを制御するシグナルや遺伝子を網羅的に検索し、複数のYAP/TAZ制御因子の同定に成功した。標準阻害剤キットの研究からは、イオノフォア、オートファジー阻害剤がYAP/TAZの活性を阻害し、DNA障害誘導剤やJAK阻害剤が活性化することを見出し、スクリーニングのストラテジーと有効性とともにこれらの成果をまとめた論文を近日投稿予定である。更に、ヒトキナーゼ、ヒトホスファターゼsiRNAライブラリーのスクリーニングにより、フコシル化糖鎖修飾の基質量を制御するキナーゼ、低栄養で活性化されるキナーゼ、炎症反応により活性化されるToll様受容体シグナル経路のキナーゼ、リン脂質代謝制御ホスファターゼ等がYAP/TAZの活性化に必須であり、更に機能未知のキナーゼがYAP/TAZを抑制することを見出した。現在、これらの同定された遺伝子の、Hippo経路およびYAP/TAZを制御する分子機構(作用点)が明らかなってきた。我々が開発したYAP/TAZレポーターを導入したセルベーススクリーニングシステムの利便性と、それを用いた約400種のシグナル伝達阻害剤を集めた標準阻害剤キットのスクリーニングの結果をシグナルごとに分類してまとめ、そのうち細胞内外の陽イオンの変動、オートファジー、DNA障害、JAKシグナル等に関与するいくつかの興味深いシグナルに関しては、YAP/TAZのタンパク質制御機構、標的遺伝子の変動、細胞増殖への作用を明らかすることができ、近日投稿予定である。siRNAライブラリーのスクリーニングにより同定され、我々が注目している遺伝子の解析に関しては、機能阻害・亢進の両面からYAP/TAZへの作用点を解析するため、ドキシサイクリン(Dox)誘導型のshRNAやcDNAと、YREレポーター定量システムも同時に遺伝子導入したヒト細胞株を樹立した(Dox・YRE細胞)。つまり、Dox処理により効率よく遺伝子の機能を阻害・亢進でき、かつ内在性YAP/TAZの活性を定量できる実験系を手に入れることができたので、以下の(a-f)の作用点の可能性を検討している最中である。(a) Hippo経路因子やYAP/TAZのタンパク質量や転写産物量を変化させる、(b) Hippo経路因子やYAP/TAZのリン酸化を変化させる、(c) Hippo経路の主要上流キナーゼ(MST、LATS)の酵素活性を制御する、(d) Hippo経路因子やYAP/TAZの細胞内局在を変化させる、(e) Hippo経路因子群の複合体形成もしくはYAP/TAZの転写複合体形成を制御する、(f)YAP/TAZ転写複合体の標的遺伝子への結合能を変化させる等が挙げられる。以上の可能性を検討し、同定した遺伝子によるYAP/TAZの活性制御機構の解明を目指している。同定された遺伝子の作用点が明らかにできれば、さらに上流・下流のシグナル関連因子も機能亢進・阻害させて、YAP/TAZ活性変化、YAP/TAZ依存的細胞増殖・自己複製能を調べる。これにより、上記因子が関与するシグナル・ストレスによるYAP/TAZ制御の一般性を検討する。特に、YAP/TAZ活性制御に大きなインパクトを持ち新規性が高い遺伝子はその機能を生体内で検証する。
コヒーレント光通信用狭線幅周波数安定化レーザの開発

本研究では超多値コヒーレント伝送への応用を目指し、高い光S/N、狭線幅、低振幅雑音特性を有する波長1.5 um帯周波数安定化レーザの研究開発に取り組んだ。周波数基準として低熱膨張水晶複合体を用いた線幅60 MHzの小型エタロンを作製した。光源としては相対強度雑音-120 dB/Hz以下、線幅5 kHz、出力295 mWの単一周波数ファイバレーザ及び、線幅8 kHz、相対強度雑音-130 dB/Hz以下のLDを開発した。これらの周波数をエタロンの共振ピークに安定化し、1E-12の周波数安定度を有するコヒーレントレーザを実現した。また本光源をコヒーレント光伝送に応用しその有用性を実証した。本年度はまず初めにレーザ周波数を安定化する光周波数基準となる高安定・狭線幅Fabry-Perot共振器の設計・作成とその特性評価を行った。正の熱膨張係数をもつ水晶と負の熱膨張係数を有する材料を接合した厚さ2 mmの水晶複合体の両端面に反射率99.9または99.997 %の高反射率ミラーを蒸着し、FSR(Free Spectral Range)が50GHz、線幅が50100 MHzおよび510 MHzの2種類のFabry-Perot共振器を実現した。また、本年度はこれと並行して周波数安定化用狭線幅ファイバレーザ、半導体レーザの開発に取り組んだ。ファイバレーザに関しては従来のエルビウムファイバレーザの高出力化、低振幅雑音化に取り組んだ。安定な単一モード動作と高い出力を同時に実現するため、偏波保持4ポートサーキュレータを用いた短共振器構造を採用し、さらにエルビウムイオンの緩和振動を抑制するために励起電力を調整する負帰還回路を導入することにより、線幅5 kHz、出力強度250 mW、光S/N 75 dB、相対強度雑音-130 dB/Hz以下の低雑音コヒーレントレーザを実現した。半導体レーザに関してはλ/4シフトDFB半導体レーザのリング共振器化による狭線幅化に取り組んだ。約1 mのファイバリング共振器をλ/4シフトDFB半導体レーザ外部に導入してレーザのQ値を増大させることにより従来は100 kHzであったλ/4シフトDFB半導体レーザの線幅を2 kHzへ狭窄化することに成功した。本年度は初めに前年に試作したエタロン素子を光ファイバ結合型気密ケースに収納し、周波数基準モジュールを作製した。損失は10 dB、モード間隔50 GHz、透過窓の線幅は約60 MHzであった。本素子をゼロ熱膨張となる温度に温調することで安定な光周波数基準として周波数安定化実験に用いた。周波数安定化用光源としては前年に開発したエルビウムファイバレーザの高出力化に取り組んだ。励起LD(Laser Diode)を2台用いる双方向励起構成とすることで出力を295 mWまで増大することに成功した。また、本年度は新たに波長可変LDの狭線幅化に取り組んだ。64 mmの長い外部共振器と0.55 nm帯域の波長可変光フィルタを組み合わせた共振器構成により、Cバンド帯(15301565 nm)全域で線幅8 kHz以下の波長可変LDを実現した。両レーザの周波数をそれぞれエタロンのピーク周波数に安定化し、10^-12の周波数安定度を有する周波数安定化レーザを実現した。本レーザは高い周波数安定度の他、10 kHz未満の狭線幅特性及び-120 dB/Hz以下の低い相対強度雑音特性を同時に満足している。このような周波数安定化レーザはこれまで実現されておらず、本研究において初めて実現した重要な成果である。しかしながら長期的な周波数安定度には劣化が見られ改善の余地を残している。この劣化要因としてはエタロンを温調する温調システムの精度の限界が挙げられる。温調ドライバの低ノイズ化等によってその精度を向上できれば、長期的安定度を改善できるものと考える。さらに本年度はこれらのレーザを送信光源として用いたデジタルコヒーレント伝送実験に取り組んだ。いずれの光源を用いた場合でも552 Gbit/s, 46 Gbaud 64QAM偏波多重信号を低い符号誤り率で160 km伝送することに成功しており、本伝送実験を通じてレーザの有用性を実証することができた。本年度は(1)線幅数MHzのFabry-Perot共振器の作製と評価、(2)エルビウムファイバレーザの高出力化(数十mW)および低振幅雑音化(相対強度雑音-125 dB/Hz以下)、

(3)半導体レーザの狭線幅化(ファイバレーザと同等)の3つを研究目標としていた。(1)に関しては共振器としての挿入損失は大きいものの、目標とした狭線幅共振器を実現することに成功している。また、(2)、(3)についても当初の目標としている光源を実現することができており、本研究は概ね順調に進展していると言える。27年度が最終年度であるため、記入しない。光通信工学平成27年度はまず、前年度に作製したFabry-Perot共振器の低損失化を図るとともに、これを光ファイバ結合型の小型モジュールとして仕上げる。これにゼロ熱膨張特性を示す温度に温調することにより、実用的な狭線幅・高安定光周波数基準を実現する。これと狭線幅・低振幅雑音エルビウムファイバレーザおよび半導体レーザの2種類の光源と外部変調方式による周波数安定化技術とを組み合わせることにより、周波数安定度10e-12、線幅数kHz、相対強度雑音-130 dB/Hz以下、75dB以上の光S/Nを有するコヒーレントレーザを実現する。レーザ共振器外部にLN光位相変調器、Fabry-Perot共振器、光検出器、DBM(Double Balanced Mixer)、RF発振器、RFローパスフィルタを配置した外部変調方式による位相敏感検波回路を用い、レーザ周波数のFabry-Perot共振器の共振ピークからのずれ量を誤差電圧信号として検出する。本信号をPI(Proportional and Integral)制御回路を介してレーザの周波数調整機構に負帰還することで周波数の安定化を行う。ファイバレーザであれば共振器の一部の光ファイバを巻きつけたPZT素子へ帰還する。半導体レーザの場合も同様にファイバリング外部共振器の一部を巻きつけたPZT素子へ帰還する。周波数安定度を評価するために2台の周波数安定化レーザを作製し、両者のヘテロダインビート信号の周波数変動量からアラン偏差の算出を行う。位相敏感検波を行うための位相変調の変調度、またPI制御回路のフィードバックゲインおよび帯域の最適化を図り、目標の周波数安定度を実現する。
ネパール山岳地と都市近郊における高血圧発症要因の比較研究 -10年後の追跡調査-

目的:我々は1987年にネパールの山岳地と年近郊農村住民を対象に、高血圧の発症要因について学際的な調査を行ってきた。今回は、10年後の追跡調査を行い、我々が10年前に行った調査結果を確認するとともに、両村の医学、栄養、形態、身体活動量等に関する健康状態が、生活習慣の変化でどのように変貌しているかを明らかにすることを目的とした。対象と方法:対象は20歳以上の山岳地農村(K村)住民374名(男性189、女性185:2086歳)、都市近郊農村(B村)住民596名(男性278;女性318:2082歳)である。調査項目や方法はすべて10年前のそれらと全く同じとした。結果:二つの村の間で体格に有意な差は認められなかった。肥満者の頻度は両村間の女性では明らかな差はなかったが、男性では10年前と同様K村住民が低値を示した。最大酸素摂取量もいずれの年代でも男女ともK村が有意に高値であった。収縮期及び拡張期血圧のいずれも10年前と同様K村住民が有意に低値を示した。高血圧(140and/or90mmHg以上)の頻度は、50歳以上に限定してみると、K村では1987年0%、1996年は9%、B村ではそれぞれ32%、35%であった。一日推定食塩摂取量はいずれの村も男性1314g、女性1112gであり、10年前とほとんど差はなかった。カリウム摂取量も10年前と同様、差がなかった。結語と今後の方針:K村では食塩摂取量が日本人並みであるにも関わらず、高血圧者が非常に少なく、加齢による血圧上昇も著しくないことを再確認した。しかし、10年前に比してK村の生活水準はよくなっている印象を受けた。都市化の著しかったB村の血圧上昇はあまり顕著ではなかった。今回は同一の追跡調査ではないので、今後より詳細な分析を行って、10年後の血圧の変化に関連する要因を分析する予定である。国内の研究者4名が39日間、1名が46日間ネパール王国を訪れ、現地の共同研究者2名を加えて、高血圧の発症要因に関する総合的な調査研究と10年後の追跡調査を実施した。調査地は、1)首都カトマンズの北東約30kmに位置する丘陵地で自給自足的な生活を営むKotyang村、2)カトマンズの中心地から約5kmの都市近郊農村であった。この2つの村は、ネパールを代表する典型的な村として、1987年に調査研究を実施した農村であった。初回調査から10年経過した現在、Bhadrakali村は住宅地として人気が高く、人口も増え、住民の生活環境や生活形態が大きく変化していた。一方Kotyang村では、農作物の変化や生活水準の向上が見られたが、依然として電気水道もなく、生活環境や生活形態に著しい変化が認められなかった。これらの調査地で、1987年と同様な調査方法を用いて、医学・栄養学・形態学・体力学・文化人類学などの面から総合的な調査研究を実施した。

調査人数はKotyang村の431名(男性:224名、女性:207名)、Bhadrakali村の594名(男性:282名、女性:312名)であった。10年後の調査研究が実施できたのは、Kotyang村が156名、Bhadrakali村は101名であった。追跡調査できた人の割合が比較的少ないのは、10年前の50・60歳代以上ですでに死亡している者が多いこと、10年前は20才以上を対象としたため当時の20才が現在30才となっていること、またBhadrakali村では人口の流出入が多かったことなどが主要原因であった。調査対象者のうち境界域高血圧を含む高血圧者は、Kotyang村が21名(男性:9名、女性:12名)、Bhadrakali村が55名(男性:32名、女性:23名)であった。Kotyang村では10年前と同様に高血圧者が極めて少なく、Bhadrakali村は高血圧の出現頻度が比較的多かったが、10年前に比べて明らかな変化は見られなかった。現在、医学・栄養学・形態学・体力学・文化人類学的調査のデータを大型計算機に入力し、それらの統合化を行い、地域毎のそれらのデータの分析、10年前の調査結果との比較などの分析を行っている。
土壌不均一系における植物パフォーマンス

本研究では、不均一な系である土壌でこそ起きる植物応答を調査し、土壌ストレス緩和への応用を探索した。土壌中で移動しにくいリンを作物に効率的に吸収させるには、分散させるよりも局所的に供与するのが有利であることを明らかにした。一個体の根系が湿潤・乾燥土壌の両方に遭遇すると湿潤から乾燥土壌へ相当量の水を放出し、この現象を利用した塩類濾過の可能性を示唆した。酸性土壌ストレスの主因であるAl毒性は土壌を硬く圧縮することで軽減されうることを示した。植物が野外で遭遇する環境は、実験室レベルの研究で採用されているような均一な環境条件とはほど遠く、むしろ不均一性を特徴としている。このような不均一な環境条件下における植物は、均一な環境条件で検証した実験結果からは演繹できないような振る舞いを示すことがある。たとえば、乾燥地で植物が深い根を発達させて地下水を吸収している一方で、気孔の閉鎖する夜間になると、根から表層の乾いた土壌に水を放出する現象(hydraulic lift)である。この現象をうまく制御すれば、農作物への灌漑手段としても応用できることを国際会議で発表した。さらに、hydraulic lift現象を利用して、植物の根を介した塩類除去の可能性を検証した。すなわち、根の一部にNaCl溶液を与えてhydraulic liftを起こさせ、放出する水の電気伝導度を測定することで、塩類除去機能の植物種間差を比較した。その結果、植物の根が放出する水は、量的のみならず質的(塩類濃度)にも大きな種間差があることを確認できた。土壌中での移動速度が極めて低いリン酸は、慣行として土壌の全面・全層に均一に施肥される場合が多い。を肥料として投入する場合、土壌に均一に与えるよりもむしろ不均一で局所的に与える方が、コムギの成長に有利となることを確認した。同時に、コムギ種子を高濃度リン酸溶液に浸積することでも局所施肥と同等の効果が得られたが、両処理を組み合わせても相加・相乗的効果は現れないことがわかった。次年度以降に必要となるキャピラリー電気泳動/質量分析装置を導入し、有機酸やイノシトールリン酸の最適な分析条件を探索した。例えば、水耕栽培条件では数μMの濃度でアルミニウムストレスを引き起こせても、砂耕条件で同様のストレスを誘導するのにより高濃度のアルミニウムが必要となる場合がある。これはおそらく、根が物理的な抵抗を受ける場合とそうでない場合に何らかの差異があるために起こると思われる。そこで、アルミニウムストレスを受けやすいコムギを用いて、酸性土壌を圧縮して根の物理的抵抗を高めることでストレス緩和ができるかどうかを調査した。コムギを酸性土壌(pH4.2)で生長させると、アルミニウムが根端に特異的が集積して根の伸長を強く抑制したが、同一土壌を圧縮した条件で生長させるとアルミニウムストレスを大きく緩和できた。根端を観察した結果、圧縮した酸性土壌で生長させたものはムシゲル様の粘液物質で覆われており、これがアルミニウムから根端を保護したように見受けられた。事実、根端を除く根軸の表面には土壌粒子が硬く固着していわゆる土壌鞘を形成しており、根の表面から土壌粒子を洗い流すのが極めて困難な状態であった。このような土壌鞘の存在は、多量の粘液物質が根端から分泌されていたことを強く示唆している。オオムギでも圧縮土壌の効果を検証したところ、コムギと同様の結果が得られた。以上の結果から、土壌の物理的抵抗を増大させることは、酸性土壌で問題となるアルミニウム毒性の緩和に有効であることが示唆された。特に植物の根が経験する土壌環境は複雑で、水耕のように均一な環境条件では現れない振る舞いを植物は示すことがある。例えば、水耕条件ではμM濃度でアルミニウムストレスを誘導できても、砂耕条件で同程度のストレスを誘導するのにはより高濃度のアルミニウムが必妻となる。これは、根が物理的な抵抗を受けると根端から多糖類を多く分泌し、その結果根端へのフルミニウム蓄積を抑制するために起こると思われる。そこで、コムギ・オオムギを用いて、根への物理的抵抗の増加がアルミニウムストレスの軽減に有効かどうかを評価した。砂耕でコムギ・オオムギを生育させた場合、1mMのA1^<3+>供与で根端への著しいアルミニウム集積や根の伸長抑制を引き起こすことを確認した。

ところが、この砂培地を圧縮した場合、根端へのアルミニウム集積は減少し、特にコムギでは1mMのAl^<3+>を供与してもほとんどの根端でアルミニウムの集積が観察されなかった。その結果、1mMのAl^<3+>を供与したコムギの植物体重量(新鮮重)は対照(Al^<3+>無供与)と有意差のないレベルにまで回復した。同様の傾向はオオムギでも見られたが、コムギほど明瞭ではなかった。以上の結果から、根への物理的抵抗を増大させることは、少なくともコムギに対するアルミニウム毒性の緩和に有効であることが示唆された。
ナノプローブによる単一分子の電子特性評価およびその分子スケール素子構築への応用

非接触原子間力顕微鏡(NC-AFM)は、導電性・絶縁性材料を問わず原子分解能観察を実現可能であることから、次世代のナノエレクトロニクスへの応用が期待されており、特に、一般に導電性に乏しい有機分子を用いる分子エレクトロニクスの研究においては、NC-AFMは欠かせないものとなりつつある。特に近年、NC-AFMと組み合わせることで表面電位分布を高分解能で観察するケルビンプローブ原子間力顕微鏡(KFM)において、原子・分子スケールでのコントラストが取得可能であることが示された。しかし、本来遠距離相互作用力である静電引力を検出することによって表面電位測定を行うKFMにおいて、こうした高分解能KFMコントラストが得られる起源は未だ明らかではなく、またその像が真の表面電位を示していない可能性も指摘されてきた。特に分子系材料においては実験例が極めて少なく、分子系材料における高分解能KFMコントラストの起源の解明が求められてきた。このような背景の下、本年度は有機半導体として一般的な金属フタロシアニン(MPc)超薄膜を導電性基板上に作成し、KFMを用いて基板-分子界面の分子分解能表面電位評価を行い、そのコントラスト形成メカニズムの解明に取り組んだ。その結果、非対称な構造を有する鉛フタロシアニン薄膜において、その非対称性に基づく電気双極子に対応した分子スケール表面電位コントラストを得ることに成功した。この結果より、KFMを用いることで、分子が持つ電気双極子を単一分子レベルで検出できる可能性が示された。本研究結果は、分子系材料における分子スケール表面電位測定において、そのコントラストの起源を実験的に示したはじめての例であり、こうした一分子レベルでの分子物性評価技術の確立は、今後の分子スケールエレクトロニクスの発展に大きく寄与するものと期待される。非接触原子間力顕微鏡(NC-AFM)は、導電性・絶縁性材料を問わず原子分解能観察を実現可能であることから、次世代のナノエレクトロニクスへの応用が期待されており、特に、一般に導電性に乏しい有機分子を電子素子の材料として用いる分子エレクトロニクスの研究においては、NC-AFMは欠かせないものとなりつつある。本年度はまず、末端官能基の異なる2種類のアルカンチオール系分子を混合させた自己組織化単分子膜について、NC-AFMによる評価を行い、単一分子スケールでの分子種の識別に取り組んだ。その結果、表面形状測定において、分子の幾何学的形状の差からは説明できないコントラストが得られた。これにより、官能基の違いによるAFM探針-分子間相互作用力の差が、表面形状コントラストに大きな影響を与えることが明らかとなった。さらに、表面形状測定だけではなく、AFM探針の振動エネルギーの散逸量を測定することによっても、単一分子スケールで分子種の識別が可能であることを示した。このような表面形状測定以外の手法での分子識別に成功したことにより、表面形状測定のみでは困難な、多数の分子種が混在する表面における分子識別の実現が期待される。また、導電性基板上に作成した金属フタロシアニン(MPc)薄膜の評価にも取り組んだ。その結果、表面形状測定および散逸量測定において、サブ分子スケールコントラストを取得し、MPc特有の四つ葉状の構造を直接可視化することに成功した。さらに、NC-AFMとケルビンプローブ原子間力顕微鏡(KFM)を組み合わせることで、分子分解能表面電位像の取得にも成功した。この結果より、KFMを用いることで、分子-金属界面もしくは分子本来が持つ電気双極子を単一分子レベルで検出できる可能性が示唆された。
アルミ安定化超伝導線中での安定化線への分流状態と超伝導安定性の関係

粒子検出装置に組み込まれる薄肉ソレノイド型超伝導電磁石では、コイルの粒子透過性を確保するため、安定化材に通常使用される銅ではなくアルミを採用した超伝導ケーブルでコイルを巻いている。その安定化材アルミの超伝導部に対する断面積比率がコイルの擾乱に対する安定性を確保する目的で30:1程度の非常に高い導体がこれまで製作されてきた。しかしながら極低温では安定化アルミの抵抗率は非常に低いため電流拡散速度は遅く、擾乱によって常伝導状態になった超伝導部分からの分流が安定化全体に分布するまでに数秒は要してしまう。すなわちこれまでの設計では安定性の観点からは過剰な安定化材が付加されていたと考えられる。本研究はアルミ安定化超伝導線の安定性を安定化材への分流に注目してシミュレーション及び実験で確認することを目的としておこなった。本研究の第1段階としてアルミ安定化超伝導線中の分流状態測定装置を開発努力した。既存のクライオスタット、超伝導双極電磁石を組み合わせて被試験アルミ安定化超伝導線に5テスラまでの磁場を印加できるようにする。双極電磁石の内側に被試験線を固定するがそのためのガラスFRP製のホルダーを製作する。ホルダーは被試験線を電磁力によって動かないよう固定するとともに、疑似断熱状態になるよう保持する。又このホルダーには線材中の電流分布を測定するためのホール素子やサーチコイル、電圧タップも固定する。被試験導体にはカーボンペーストヒーターを取り付け強制的に超伝導状態を破壊する。測定は電磁オシログラフを用いる。分流状態の測定は安定化材中を電流が流れるために発生する抵抗性電圧を直接電圧タップによって測定する方法と電流路に沿って分布する磁界をホール素子によって測定する間接的な方法を採っている。
浸出液を用いた新たな栄養状態評価方法の確立

本研究では創傷時の簡便な栄養状態の評価技術の確立を目的に、タンパク質栄養の悪化した全層欠損創モデルラットを用いて浸出液の成分変化を検討した。タンパク質摂取量の低下は、浸出液中のIGF-I、IGFBP-1及びFGF21がマーカーとなり、摂取するタンパク質の質の低下はIL-1β及びIL-10が診断マーカーとなる可能性が示唆された。本研究の結果より、これまで看護ケアでは単に廃棄されてきた浸出液を栄養状態の診断マーカーとして利用するという、全く新しい栄養状態の評価法の提案となり、患者にもたらす恩恵は極めて大きいといえる。栄養状態と褥瘡は密接な関連があることが報告されている。そのため、寝たきり高齢者の栄養状態を常時把握しておく必要がある。従来、栄養状態を確認する方法としては、血液検査におけるアルブミンを指標とした評価方法が用いられてきた。しかしながら、この方法は医師や看護師など医療従事者であることが必須であり、痛みや医療廃棄物の問題も懸念される。そこで申請者は在宅で簡便で誰にもでき、さらに痛みの少ない栄養状態診断の方法を開発すべく、創から得ることが出来る滲出液に着目した。本研究課題では、栄養状態により変動する滲出液中のタンパク質を網羅的に解析し、マーカーとなりうるタンパク質を見出すことを目的とした。6週齢のWistar系雄性ラットを用いて、1週間の馴致後、無タンパク質食、アミノ酸バランスの悪いタンパク質(グルテン)食を1週間摂取させた。除毛クリームを用いて除毛し、両側腹部まで至る全層欠損創を作製し、経時的変化を肉眼的所見及び創面積の比較により評価した。同時に滲出液、血清を回収し、サンプル中のタンパク質をサイトカインアレイ及びELISAを用いて解析した。創作製後4日から7日において、無タンパク質食群で有意な治癒の遅延が認められた。さらに、サイトカインアレイを用いて解析を行ったところ、無タンパク質食摂取群では、滲出液及び血清中のfibroblast growth factor(FGF)21が著しく増加を認めた。ELISAを用いて再現性を確認したところ、同様に滲出液及び血清中のFGF21の増加を認め、栄養状態を評価するマーカーとしての可能性が示唆された。グルテン食摂取が滲出液成分に及ぼす影響に関しては、現在検討中である。そこで申請者は在宅で簡便で誰にもでき、さらに痛みの少ない栄養状態の診断方法を開発すべく、創から得ることが出来る滲出液に着目した。本研究課題では、栄養状態により変動する滲出液中のタンパク質を網羅的に解析し、栄養診断のマーカーとなりうるタンパク質を見出すことを目的とした。前年度は、6週齢のWistar系雄性ラットを用いて、無タンパク質(PF)食を1週間摂取させた。その後、両側腹部まで至る全層欠損創を作製し、滲出液を回収し、サンプル中のタンパク質をサイトカインアレイを用いて解析した。その結果、対照群に比して、PF食摂取群では、滲出液中のfibroblast growth factor(FGF)21が著しく増加を認めた。本年度は、アミノ酸バランスが悪く、栄養価の低い小麦タンパク質(グルテン)食を1週間全層欠損創モデルラットに摂取させ、前年度と同様に滲出液の成分を解析した。その結果、対照群に比して、グルテン食摂取群では、滲出液中のInterleukin(IL)-1βが低下し、IL-10は増加を認めた。以上のことから、タンパク質摂取量の低下は、滲出液中のFGF21がマーカーとなり、摂取するタンパク質の質の低下はIL-1β及びIL-10が診断マーカーとなる可能性が示唆された。タンパク質栄養によって変動する浸出液中のタンパク質を同定することが「研究の目的」であり、昨年度は無タンパク質食摂取時に滲出液中のfibroblast growthfactor(FGF)21が増加することが明らかとなった。アミノ酸バランスの悪いタンパク質(グルテン)食が滲出液の成分変化に及ぼす影響は現在検討中であるため、本研究課題の当初研究目的の達成度はおおむね順調に進展していると評価した。分子栄養学これまでの結果より、無タンパク質食摂取時には滲出液中のfibroblast growthfactor(FGF)21が増加することが認められた。本年度は、アミノ酸バランスの悪いタンパク質(グルテン)食を1週間摂取させたラットに全層欠損創を作製し、経時的変化を肉眼的所見及び創面積の比較で検討する。

同時に滲出液を回収し、滲出液中のタンパク質をサイトカインアレイ、ELISA等を用いて解析する。当初は二次元電気泳動法により滲出液中のタンパク質を解析を行う計画であったが、手法の確立が困難であったため、代替法としてサイトカインアレイを用いることとした。従来の計画では、タンパク質の網羅的解析を二次元電気泳動法を用いて行うはずであったが、方法の確立が困難であったため、サイトカインアレイでの検討を行った。そのため、次年度使用額が生じた。グルテン食摂取ラットの血清及び滲出液中のタンパク質を網羅的に解析するために、サイトカインアレイを購入予定である。
単離中枢神経細胞における興奮性アミノ酸受容器電位の全身麻酔薬による抑制機序

本研究において我々は中枢神経細胞の各種膜電流に対する麻酔薬の作用について研究した。ラット海馬錐体細胞を単離し、パッチクランプ法のinside-out modeを用いて細胞内側面のCa濃度を変え、Ik_<(Ca)>を誘起した。揮発性全身麻酔薬、静脈麻酔薬、局所麻酔薬のうち、neurolepticsと局所麻酔薬がこのチャネルに対して速いブロックを示した。局所麻酔薬は開離型(QX314)のみが細胞内側面から作用し、非解離型(ベンゾカイン、BZC)は無効であった。一方、同種の細胞でBZCはNa電流を急速に抑制するので、脂容性の局所麻酔薬はチャネルの種類特異的に作用するものと思われる。2.ラット孤束核細胞のアミノ酸により誘起される膜電流に対する揮発性麻酔薬(ハロセン、Hal)および痙攣薬(インドクロン、Ind)の作用。単離されたラット孤束核細胞に興奮性および抑制性アミノ酸(GluおよびGABA)を投与し、それらにより誘起される膜電流に対するHalとIndの効果を観察した。両者共に脂容性の物質であるが、GABA反応はHalによって増大し、Indにより減少した。Glu反応はHalによって減少し、Indにより著明な変化を受けなかった。このように脂容性の麻酔薬と痙攣薬が、臨床使用濃度において、同一細胞の興奮性反応と抑制性反応に対して異なる作用を示した。従ってこれらの薬物の作用は、膜脂質の性質を変えることにより発現するのではなく、膜蛋白に直接作用することにより発現するものと思われる。このような特異的作用は、単離アメフラシ神経細胞のGlu反応およびACh反応に対する揮発性全身麻酔薬エトレンの作用においても観察された。
飼養環境下の牛群におけるゼアラレノン浸潤動態の解明-特に繁殖性との関連性の検証

ゼアラレノン(ZEN)はFusarium属真菌により産生されるエストロジェン類似作用を持つマイコトキシン(MT)の1種であり、ZENに汚染された飼料を家畜が摂取すると、消化管から吸収されて一部が代謝された後、その代謝物とともに尿中に排出される。これまでに、尿中ZEN濃度をモニターすることで、牛群における給与飼料からのZEN摂取状況の把握が可能となり、ウシ生産現場における比較的簡易な日常のモニタリング法として有用であることを初めて実証するとともに、肥育牛群で特に高い尿中ZEN濃度を示す群が存在したことから,生産現場においては,今後飼料中MT濃度を含めた継続的なMTのモニタリングが必要であることを報告した。また、尿中ZEN濃度をモニターすることで、飼料へのMT吸着剤添加効果の客観的評価が可能となること、およびMT吸着剤の添加方法がその効果に影響を与える可能性を示唆した。さらに、ウシおよびブタ卵胞液からZENおよびその代謝物を検出し、経口摂取後腸管から吸収されたZENが血流を介して卵胞液中へ侵入することを初めて確認し、卵胞発育や卵子成熟への影響も起こりうる可能性を示した。また血中エストロジェン濃度と同等レベルのZENを含む卵胞液サンプルも存在したことから、内分泌撹乱物質として繁殖性に影響を与える可能性も示唆した。申請者らは、ウシ飼養環境下のマイコトキシン(MT)浸潤動態をモニタリングする目的で、Fusarium属真菌由来MTで、尿中に排出され、エストロジェン類似作用を持つことから家畜に繁殖障害などを引き起こす可能性が示唆されているゼアラレノン(Zen)に着目し、これまでに飼養環境の違いがウシ尿中Zen濃度に影響を与えるとともに、尿をサンプルとして生体由来Zen濃度のモニタリングが可能である事を示唆している。本年度はZenのウシの繁殖性に与える影響を調べる目的で、ウシ卵子の体外培養系モデルを用いた成熟培養液中へのZen添加実験を行い、卵子成熟能、および体外受精後の胚盤胞への発生能を検証した結果から、添加Zen濃度依存的な成熟能(第二成熟分裂終了)の有意な低下が観察されるものの、体外受精後の胚盤胞への発生率には影響しないという極めて興味深い現象を初めて見出した。さらに、これまでに報告のない卵胞液中Zen、およびその代謝物であるα-およびβ-ゼアラレノールの存在の有無を検証するために、LC/MS/MS法を用いた検出系の確立をはかり、C-18カラムとZenイムノアフィニティカラムを用いた固相抽出法により、はじめてウシ卵胞液中からZenとその代謝産物を検出した。これらの事実は、ウシを含む家畜において、摂取されたZenとその代謝産物が卵子および卵胞発育に少なからず影響を与える可能性を示すものであると思われる。ゼアラレノン(Zen)はFusarium属真菌により産生されるエストロジェン類似作用を持つマイコトキシンの1種であり、Zenに汚染された飼料を家畜が摂取すると、消化管から吸収されて一部が代謝された後、その代謝物とともに尿中に排出される。本年度は牛体内Zen動態に関する基礎データを蓄積するために、飼養形態が異なる牛群の尿中Zen濃度をELISA法およびLC/MS/MS法にて測定し比較検討するとともに、給与飼料中へのマイコトキシン吸着剤(MA)添加による尿中Zen濃度の推移を観察して、Zen浸潤動態モニター法としての有用性を検証した。まず、黒毛和種繁殖4牛群、同肥育5牛群を用いて、各牛群ともに同一飼料給与下の5頭から採尿して、尿中ZenとCre濃度を測定後、尿中Zen濃度[クレアチニン(Cre)補正値]を算出して各牛群間での比較検討を行った(試験1)。次に、ホルスタイン種(HL>搾乳牛1群、黒毛和種(JB)繁殖2牛群、同肥育2牛群を用いてMA添加試験を行った。試験期間中HL群はTMRを給与し、MA(40g/日)はTMRに均等撹拌添加して給与した。MA添加前、添加2週間後、添加休止3週間後、再添加2週間後および添加再休止6週間後に採尿して各期間終了後のZen濃度の比較検討を行った。

JB群は午前の給餌時にMA(40g/日)をトップドレス方式にて1回給与し、MA添加前と添加2週間後に採尿してZen濃度の比較検討を行った(試験2)。試験1では各牛群のZen濃度は様々であり、繁殖牛群(625)、肥育牛群(721)各々において牛群間に有意差が認められた。試験2ではHL牛群のMA添加前のZen濃度は、59±24であったが、2週間のMA添加により、Zen濃度は36±10と有意に低下した。その後の添加休止期間および再添加期間におけるZen濃度に変動は見られなかったものの、6週間の休止期間後にZen濃度は54土12と再び増加した。JB4牛群におけるMA投与前後のZen濃度に有意差は見られなかった。以上のことから、尿中Zea濃度をモニタリングすることにより、牛群におけるZen摂取状況の把握が可能となり、また飼料へのMA添加効果を客観的に評価することができること、および給与飼料へのMA添加方法がその投与効果に影響を与える可能性があること、が初めて示された.ゼアラレノン(ZEN)はFusarium属真菌により産生されるエストロジェン類似作用を持つマイコトキシンの1種であり、ZENに汚染された飼料を家畜が摂取すると、消化管から吸収されて一部が代謝された後、その代謝物とともに尿中に排出される。これまでに、尿中ZEN濃度モニタリングにより牛群のZEN摂取状況の把握が可能となり、また飼料への吸着剤(MA)添加効果を客観的に評価できること、および給与飼料へのMA添加方法がその投与効果に影響を与える可能性があることなど、を報告している。本年度は先ず、長期に渡り極めて高い尿中ZEN濃度を示す1牛群をモデル牛群として、その原因究明とその対策を講じるとともに、尿中ZEN濃度の推移を観察して、本モニタリングシステムの臨床的な有用性を検証した。まず、モデル牛群、およびモデル牛群と同一配合飼料給与下の対象牛群(低尿中ZEN濃度)から尿、飼料および飲水をサンプルとして採取し、それらのZEN濃度をELISA法により測定した。その結果、モデル牛群の飼料ワラから極めて高いZENが検出されたことから、給与ワラをZEN陰性のワラに変更後2適間目に尿中ZEN濃度の再測定を行ったところ、対象牛群と同レベルにまで有意に低下した。以上より、牛群における尿中ZEN濃度モニタリング法の臨床的有用性が明らかになった。次に、内分泌かく乱物質としてのZENが家畜の繁殖性に与える影響を検証するための足がかりとして、特にその影響が強いことが知られているブタについて、卵胞液中ZENおよびその代謝物濃度をLC/MS/MS法にて測定して卵胞液中の存在の有無を検証した。食肉センター由来ブタ卵巣を採取し、各卵巣に共存する成熟卵胞から卵胞液を吸引採取後プールしてサンプルとした。各卵胞液サンプルの抽出処理過程で、βグルクロニダーゼ(β-Glu)の添加と未添加の2法による抽出を行い、LC/MS/MS法を用いてZENおよび代謝物であるαゼアラレノール(α-ZOL)およびβゼアラレノール(β-ZOL)濃度を測定した。その結果、β-Glu添加群においてはZEN、α-ZOLおよびβ-ZOLガ検出されたものの、β-Glu未添加群においてはZENおよびその代謝物は検出されなかった。以上のことから、ブタ卵胞液中にはZENおよびその代謝物が存在し、それらはほとんどがグルクロン酸胞合されている状態であることが明らかとなった。このことから、マイコトキシンが卵胞内卵子の成熟に影響を与える可能性が示唆された。