hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
浅海砂州におけるストーム堆積作用とその地層への保存能

浅海砂洲堆積体を主たる対象に,ストーム作用と静穏期の諸作用それぞれの砂洲堆積体形成への関与度を明らかにするとともに,ストーム作用の地層記録への保存あるいは非保存過程について調査研究を進めた.対象とした地層は,いすれも新第三紀中新世のもので,山陰-北陸区に属する北但層群村岡累層,瀬戸内区の地層である唐鐘累層,南海区の三崎層群竜串層である.村岡累層の研究では,沿岸域での砂の集積能力がストーム流の発生や陸棚域におけるストーム作用の地層記録への保存・非保存に深く関わっており,沿岸域で砂が欠乏状態にあるときには沖合にまで砂を運搬し得るようなストーム流そのものが発生せず,ストーム作用が地層記録として保存されなかったことが明らかとなった.ストーム流の発生が沿岸域での砂の集積に依存していたことは,ストーム流が混濁流としての特性をもっていたことを示唆する.ストーム堆積物の堆積相スペクトラムや古流向もこの考えと調和的である.唐鐘累層については,静穏期の堆積記録が優先的に保存されると考えられてきた上部外浜堆積物が,むしろストームによる諸作用をよく記録していることを明らかにした.そして,上部外浜堆積物中にストーム最盛期の海浜侵食,ストームの減衰過程における海浜回復,静穏期の海浜構築の各ステージの記録がよく保存されていることを明らかにした.竜串層の研究では,浅海砂洲の形成過程,特に砂砂洲堆積におけるストーム作用の役割を検討した.そして,竜串層下部の浅海砂洲堆積体にはストーム作用の記録が卓越しているが,砂の集積は第一義的には河川流の作用のもとで進行して河口洲が形成されていったこと,ストームは砂洲の既存堆積物の再動にのみ関わっていたことが明らかになった.浅海砂洲堆積体を主たる対象に,ストーム作用と静穏期の諸作用それぞれの砂洲堆積体形成への関与度を明らかにするとともに,ストーム作用の地層記録への保存あるいは非保存過程について調査研究を進めた.対象とした地層は,いすれも新第三紀中新世のもので,山陰-北陸区に属する北但層群村岡累層,瀬戸内区の地層である唐鐘累層,南海区の三崎層群竜串層である.村岡累層の研究では,沿岸域での砂の集積能力がストーム流の発生や陸棚域におけるストーム作用の地層記録への保存・非保存に深く関わっており,沿岸域で砂が欠乏状態にあるときには沖合にまで砂を運搬し得るようなストーム流そのものが発生せず,ストーム作用が地層記録として保存されなかったことが明らかとなった.ストーム流の発生が沿岸域での砂の集積に依存していたことは,ストーム流が混濁流としての特性をもっていたことを示唆する.ストーム堆積物の堆積相スペクトラムや古流向もこの考えと調和的である.唐鐘累層については,静穏期の堆積記録が優先的に保存されると考えられてきた上部外浜堆積物が,むしろストームによる諸作用をよく記録していることを明らかにした.そして,上部外浜堆積物中にストーム最盛期の海浜侵食,ストームの減衰過程における海浜回復,静穏期の海浜構築の各ステージの記録がよく保存されていることを明らかにした.竜串層の研究では,浅海砂洲の形成過程,特に砂砂洲堆積におけるストーム作用の役割を検討した.そして,竜串層下部の浅海砂洲堆積体にはストーム作用の記録が卓越しているが,砂の集積は第一義的には河川流の作用のもとで進行して河口洲が形成されていったこと,ストームは砂洲の既存堆積物の再動にのみ関わっていたことが明らかになった.本年度は主に新第三紀の三崎層群竜串層および北但層群村岡累層を対象に,浅海域でのストーム堆積作用とその地層記録への保存能について調査研究を行なった。特に三崎層群竜串層において新しい知見が得られた.三崎層群竜串層下部は砂岩泥岩互層部と厚層砂岩部の2つの構成要素からなる.両者ともに砂岩の内部堆積構造としてハンモッキー斜層理を有しており、ストーム堆積作用が卓越する浅海域で堆積したとみなされる。砂岩泥岩互層部は細粒懸濁物が沈積する場に,まれに来襲するストームが砂を運搬・堆積させて形成された。このような場に海底砂州が発達し、厚層砂岩部を形成していった。厚層砂岩部にもハンモッキー斜層理が卓越し、ストーム作用が砂州堆積体の形成に大きく関与していたことがうかがえる。しかし、厚層砂岩部の砂の集積,つまり砂州の成長発達は本質的には河口から流れ出す河川流、もしくは河川流と潮汐流の複合によるものであり、ストームは必ずしも砂の主要な運搬・集積には関わっていなかった可能性が高い.河川流によって集積した砂州堆積物はストーム時の強い波浪作用によって再動され、ハンモッキー斜層理が作られたとみなされる。砂州の成長とともに砂州上での河川流の強さは衰え、また砂州の成長によって水深が浅くなるほどストーム波浪による海底での振動流が強くなる。そのため,厚層砂岩部にはストーム作用の記録が選択的に保存されていったと考えられる。従来,ストーム砂岩層は2つの堆積時相,(1)ストームに起因した強い流れによる海浜から沖合への砂の運搬,(2)ストーム波浪による強い振動流のもとでの砂の堆積,を反映しているとみなされてきた.しかし,三崎層群竜串層の浅海砂州堆積物は,ストームが砂の主要な運搬に携わらなくとも,ストーム作用の記録が卓越した堆積体が形成される得ることを示している.

本年度は主に兵庫県北部の村岡累層と島根県西部の唐鐘累層を対象に調査研究を行なった。また、高知県西部の三崎層群竜串層についても、補足的な調査を行なった。ここでは村岡累層と唐鐘累層についての成果を記す。村岡累層の湯舟川黒色頁岩部層にみられるストーム堆積物は、ハンモッキー斜層理砂岩からタービダイトにいたる一連の堆積相スペクトラムをなす。これはストーム時に砂を沖合へ運搬した流れが混濁流としての特性をもっていたことを強く示唆する。ハンモッキー斜層理砂岩層の基底にはしばしはソールマークがみられ,それらの方向は北北北西-南南南東方向に集中する。タービダイト砂岩層中の非対称リップル葉理の示す古流向も、やはり北北北西向きが卓越する。両者ともストーム流の方向を示すとみなされる。村岡累層が堆積した北但堆積盆は北に開いた堆積盆であり、ほぼ北向きの古流向はストーム流が陸棚域において沖向きに流れていたこと、すなわちストーム流が地衡流ではなく混濁流としての特性をもっていたという考えと調和的である.唐鐘累層の金周布部層にはファンデルタ前縁が波浪再動作用によって形成された海浜堆積物がみられ、ストームによる海浜浸食とストーム後の海浜回復過程を良く記録している。海浜堆積物は、浸食基底面をもち沖方向へ緩く傾く礫岩の傾斜層、陸方向へのフォアセットをもつプラナー型斜層理砂岩、沿岸2方向性の古流向を示すトラフ型斜層理砂岩からなる。礫岩の傾斜層はストーム時の海浜浸食を示す。プラナー型斜層理砂岩は、ストーム時に沖へもたらされた物質がストームの減衰とともに沿岸洲をつくりながら海浜へ戻されていったことを示す。沿岸洲の成長と陸方向への移動は主としてストームの余波としての強いうねりの作用のもとで進行したとみなされる。トラフ型斜層理砂岩は、沿岸洲の成長とともに顕在化してきた沿岸トラフの堆積物とみなされる。島根県西部の中新統唐鐘累層の海浜堆積物には(1)ストーム最盛期の海浜浸食,(2)ストームの減衰過程における海浜回復,(3)静穏期の海浜構築の各ステージの記録がよく保存されている.(1)ストーム時の海浜浸食は,浸食基底面をもち沖方向へ緩く傾く礫岩薄層によって示される.ストーム波浪は海浜を浸食すると同時に,ファンデルタ面状の粗粒物質を再動させ,それらが外浜にまで広がって一種の残留堆積物として浸食面を覆ったと考えられる.礫岩層には沖・陸両方向のインブリケーションがみられ,ストーム波浪による強い振動流作用を示す.このような礫岩薄層の覆いのために,その後のステージでの波浪再動作用が阻害され,ストームによる海浜浸食の地層記録への保存能が高まったといえる.(2)ストームの減衰過程における海浜回復は,陸方向へのフォアセットをもつプラナー型斜層理砂岩によって示される.プラナー型斜層理セットは,ストーム最盛期の海浜浸食を示す礫岩薄層を直接覆い,緩く傾斜する礫岩層を陸方向へ這い登るように形成されている.このことは,海浜浸食後の早い時期に,すなわちストームの減衰過程で,ストーム最盛期に沖へもたらされた砂サイズの物質がストームの余波としての強いうねりの作用のもとで沿岸洲をつくりながら海浜へ戻されていったことを意味する.(3)静穏期の海浜構築は沿岸2方向性の古流向を示すトラフ型斜層理砂岩と低角度楔型斜層理砂岩が記録している.前者は沿岸トラフの,後者は主として前浜の堆積物である.沿岸洲の成長と陸方向への移動により海浜では沿岸トラフが次第に顕著な微地形となっていったと考えられる.
セネガルのイスラーム神秘主義教団ニアセンの研究

ニアセン教団は、1930年代にウォロフの学者イブラヒマ・ニアスによって、イスラーム神秘主義教団ティジャーニー教団のブランチとして、セネガルのサールム地方で成立した。ニアセン教団は、サールム地方の多数派であるセレールの間に多くの信徒を持つと同時に、ナイジェリア、モーリタニアなど西アフリカ諸国に多くの信徒を持つ。国内のセレールにとってニアセン教団は、彼らのエスニシティを汲み上げてイスラームの領域の中で維持するという側面と、彼らを、人種、民族、国境を超越した世界市民的なイスラーム共同体という普遍性に向かって開くという2つの対極的な機能を持つ。世界市民の意識はおそらく、ニアセン教団独自のタルビーヤによって信徒にもたらされる、この世のすべては神の光であり、自己と他者の区別はないという意識を土台とするのではないかと考えられる。文献収集と予備調査のためにパリとセネガルに3ヶ月滞在した。ニアセン教団発祥の地カオラックと、カオラック付近のセレル民族の農村バダフンに住み、教団の背景とセレルの文化を調査した。農民セレルの大衆は、19世紀のマ・バ・ジャホのジハードに抗しイスラームを拒否したが、20世紀初頭に後発の教団であるニアセン教団を受容し発展を支えた。彼らには、教団創設者イブラヒマ・ニアスが戦争を否定し平和を説いたこと、従来の教団では一部の信徒にのみ伝授された秘密の連祷ウィルドを万人に伝授し、このウィルドを唱えることによって「神を知る」神秘体験を万人に開放したことが魅力となっていた。少数者による宗教的秘密の独占を否定するこの思想は、経済生活において相対的に平等主義的なセレル農民に受容されやすかったと考えられる。カオラック周辺のセレルの村々には、今も土地の私有がない。村長は村の共有地を家族に分配し、家族はその利用権のみを持つ。村には小作人や極端な貧富の差がない。「神を知る」とは、万物が神と一体であることを知る体験タルビーヤである。神との合一はイスラーム神秘主義の伝統的な観念だが、ニアセン教団は、万人が比較的容易にこの体験に到るとする点が特異である。タルビーヤに達した者は、人間はすなわち神であるからすべての人間を尊重すべきだと語る。ニアセン教団は、人種・性別・国家・民族を超えて人類は平等であり世界市民であるから世界平和を推進せよという、近代的なメッセージを発している。教団の信徒は白人であるモーリタニア人や西アフリカ諸国にも多く、カオラックの教団本拠地は、外国人信徒が学ぶコスモポリタン的様相を呈する。ナイジェリアでは、伝統的に敵対関係にある2民族がともにニアセン教団を受容し、敵対が緩和されたという。この教団には、イスラーム神秘主義を通じた連帯と平和の可能性の模索という側面があることも、明らかになった。23年度には、ニアセン教団に関する欧文先行研究の総括といえる著作がアメリカで刊行され、また日本で入手不可能だった教団創設者の著作をセネガルで入手したため、研究が大きく進展した。11月から2月まで、首都ダカールと教団本拠地カオラックとその周辺の農村地帯で現地調査を行った。ダカールではニアセン教団の独自の修行法を調査し、神の前での人間の平等と平和の理念がこの修行を通じて信徒に体感されること、またこの修行法が、ニアセン教団が母教団であるティジャーン教団の多数派から受ける攻撃の焦点であることがわかった。カオラックとその周辺の農村では、ニアセン教団は成立当初、ウォロフの移民集団が支持する小集団であり、教団は物質的基盤を固めるために、カオラック周辺のセレールの農村に戦略的に布教を行い、異教徒の彼らを改宗させたことがわかった。セレールの信徒は専用の畑を作って集団労働を行い、収穫物を教団の長に寄進して彼から祝福の祈りを受ける。彼らにはまた、病気治療の能力に代表されるセレール伝来の神秘的な能力を、それを持たない民族であるウォロフの教団創設者が欲し、その力を借りるためにセレールに接近したとする伝承があった。ここに現れる教団の有能な協力者としての自己像は、彼らがイスラームに屈服して伝統を放棄したのではなく、彼らのエスニシティーはイスラームの内部で保たれていることを示す。また教団最大の祭りであるガンムに列席し、西アフリカ諸国からの大勢の巡礼の参加とこの教団の世界市民性を確認した。ナイジェリア人は、原理主義テロリズムによる社会不安から例年より参加が少なかったが、彼らによれば、ニアセン教団の長はガンムに先だって、平和を求める訴えをナイジェリアのTV番組で行った。これはイスラームを通じた世界平和の実現という教団の姿勢の表明である。

セネガルのウォロフの学者イブラヒマ・ニアスがカオラックで創設したイスラーム神秘主義教団ニアセンは、スィン、サールム地方に優越する民族である農民セレールと漁民セレール・ニョーミンカの支持を集めている。セレールは1800年代半ばにジハードの被害を蒙ったが、彼らはジハードによる改宗を拒否し、のちにニアセンを含む諸教団の平和的な布教によって改宗したこと、彼らは主体的にイスラームを選び取ったという自覚と誇りを持つことが確認された。ニアスは近隣のセレールやセレール・ニョーミンカに対して地縁、血縁を駆使した積極的な布教を行ったが、セレールは、ニアスは彼らが伝統的に持つところの非イスラーム的な神秘的な力と高潔な気質を護教に利用することを望んで、セレール女性と結婚しまたセレールの弟子を集めたと考えている。セレールにとって彼らのエスニシティは、改宗後もイスラームの内部で保たれていた。セレール・ニョーミンカはスィンの島嶼部を故地とするが、彼らはカオラックの創設者であり、また漁舟を操り容易に島嶼部からカオラックへ出稼ぎに来ることから、最初期から多くのニアセン信徒を出した。したがって、外港と鉄道の駅を備え落花生交易の中心であるカオラックの経済的・政治的求心力がニアセン教団拡大の別の要因だった。ニアスが創出した宗教教育タルビーヤの方法によって、短期間で万人が神を知ることができるというニアスの主張によって、ニアセン教団はモーリタニアをはじめ西アフリカ諸国に拡大したのだが、セレールの農民・漁民は後進的な農村漁村に住みながらも世界的規模のイスラーム共同体の一員という自覚と誇りを持っていた。ニアセン教団は、その創設された地方の住民のエスニシティ維持と、人種、民族、国境を超越する世界市民主義的なイスラーム共同体の唱導という、2つの対極的な性格を持つことが明らかになった。ニアセン教団の指導部と信徒の両方において良い情報提供者たちを見いだすことができ、彼らとの信頼関係の確立によって順調に調査を進めてきたが、本年度はナイジェリア、マリ、ニジェールなど外国人信徒や、また一般信徒と直接に接する末端の指導者たちに新たに人脈を拡大することができ、情報の量が増大した。しかしカオラックとその周辺では、居住と交通手段の確保にやや困難があった。24年度が最終年度であるため、記入しない。23年度の調査によって、セレールのニアセン信徒はカオラック県の農民セレールだけではく、カオラック県とそれに隣接するファティック県の水辺に居住するニョミンカと呼ばれる漁民セレールを含むこと、しかもニョミンカは農民セレールより早くニアセン教団を支持し、信徒数も農民セレールに優越することがわかったので、24年度はファティック県フンジュンとその周辺のニョミンカに調査対象を拡大する。彼らは、現カオラック県とファティック県すなわち旧スィン・サールム王国のセレールとは異なって国家を持たない後進的な集団であり、王国の支配に苦しんだため、農民セレールに先んじて、ニアセン教団の成立以前からイスラームに改宗したことがわかっている。ニョミンカのイスラーム改宗とニアセン教団受容の経緯と動機を、微視的:系譜調査によって明らかにする。
新規化学合成法を用いた糖タンパク質糖鎖構造の多様性へのアプローチ

糖鎖は、細胞の増殖、分化等、生命現象の多くの局面で重要な役割を担っている。しかし、どのような糖鎖構造が糖タンパク質の活性発現に必須であるのかといった分子レベルでの糖鎖機能の理解は進んでいない。その原因の一つが、糖鎖構造のミクロ不均一性の問題にある。特に、ムチンなど多くの糖鎖を持つタンパク質では、分子間での不均一性のみならず,分子内の糖鎖結合部位間でも構造が異なり、その機能解明を一層困難にしている。本研究では、分子内に多様性のある糖鎖を持つ糖タンパク質の機能を解明する目的で,糖鎖結合部位ごとに異なった糖鎖を構築する方法を確立する目的で行った.まず、コア8型糖鎖を持つSer、Thrの合成と、それを用いた気道ムチンMUC5ACの繰り返し単位の合成を行った。ついで、ロイコシアリンの部分配列を例として、分子内にシアル酸の結合位置が異なる2つの糖鎖を持つペプチドの合成ルートを開発した。まず、基本となるコア2型の4糖を持つSer、Thrユニットを合成した。ついで、ロイコシアリンの部分配列を2つに分割して固相法により合成し、おのおの1本の糖鎖を持つペプチドとして得た.ついで、それぞれのペプチドに異なるシアル酸転移酵素を作用させ、シアル酸を異なる位置に導入した.得られたペプチドをチオエステル法により縮合し、分子内に構造の異なる糖鎖を持つペプチドの合成を得た.さらに、ムチンの機能解析を推進する目的で、MUC2のタンデムリピート領域の合成法を開発した.まず、繰り返し単位となる23残基のアミノ酸配列中に7つのGalNAcを持つペプチドチオエステルを固相法により合成した.それらを順次6回繰り返しチオエステル法により縮合することによりGalNAcを42個持つ141アミノ酸からなる糖タンパク質の合成に成功した。これは、現在世界最大の合成糖タンパク質である。以上のように、多様な糖鎖構造を持つタンパク質の機能解明を推進するための基盤技術を確立した。糖タンパク質上の糖鎖は、細胞の増殖、分化、ガン化など、生命現象の多くの局面で重要な役割を担っている。しかし、どのような糖鎖構造が糖タンパク質の活性発現に必須であるのか、それはなぜか、といった分子レベルでの糖鎖機能の理解は、なかなか進まない。その大きな原因の一つが、糖鎖構造のミクロ不均一性の問題にある。特に、ムチンなど多くの糖鎖結合部位を持つタンパク質の場合には、分子間での不均一性のみならず,同じ分子内の異なった糖鎖結合部位間における不均一性もあり、その機能の解明を一層困難にしている。本研究では、ムチンなど分子内に多様性のある糖鎖を持つ糖タンパク質の構造、機能を解明する目的で,糖鎖結合部位ごとに異なった糖鎖を自在に構築する基盤技術を確立する目的で行っている.本年度は、ムチンの一種MUC2の繰り返し配列を例として、均一な糖鎖を持つモデルを合成した。まず、23残基の繰り返し配列単位に7つのGalNAcを導入したペプチドチオエステルを合成した。ついで、それを6回縮合することによりアミノ酸141残基からなる42個のGalNAcを持つ糖タンパク質の合成に成功した。これは、現在化学合成によって達成された最も大きな糖タンパク質である.この成功によって、今後目的とする分子内にヘテロな糖鎖を持つムチンの合成にめどを付けることができた。また、同様の方法で分子内に2つの異なった糖鎖を持つロイコシアリンの部分ペプチドを合成することができた.

N末端側の4糖を持つペプチドチオエステルを固相法により合成した後、シアル酸転移酵素によりガラクトースにシアル酸を導入した.一方、C末端側の4糖を持つペプチドを固相法により合成した後、異なるシアル酸転移酵素を用いて異なるガラクトースにシアル酸を導入した。N、C末端のペプチドをチオエステル法により縮合し、分子内に異なる糖鎖を持つペプチドを合成することができた。糖タンパク質上の糖鎖は、細胞の増殖、分化、ガン化など、生命現象の多くの局面で重要な役割を担っている。しかし、どのような糖鎖構造が糖タンパク質の活性発現に必須であるのか、それはなぜか、といった分子レベルでの糖鎖機能の理解は、なかなか進まない。その大きな原因の一つが、糖鎖構造のミクロ不均一性の問題にある。特に、ムチンなど多くの糖鎖結合部位を持つタンパク質の場合には、分子間での不均一性のみならず,同じ分子内の異なった糖鎖結合部位間における不均一性もあり、その機能の解明を一層困難にしている。本研究では、ムチンなど分子内に多様性のある糖鎖を持つ糖タンパク質の構造、機能を解明する目的で,糖鎖結合部位ごとに異なった糖鎖を自在に構築する基盤技術を確立する目的で行っている.本年度は、O-結合型コア8型糖鎖構造を持つアミノ酸の合成と、それを用いた気道ムチンMUC5ACの繰り返し単位の合成を行った。コア8型糖鎖を持っアミノ酸は、これまで筆者らのグループで確立してきたベンジル保護を持つ糖鎖のグリコシル化により調製した。この糖アミノ酸を固相合成途上、MUC5ACの繰り返し単位(8アミノ酸残基)中の2カ所に導入することにより、コア8糖鎖を2つ持つ糖ペプチド樹脂を得た。ペプチド部分、糖鎖水酸基をそれぞれ脱保護した後、高速液体クロマトグラフィーによる精製を行い、目的とする糖ペプチドを得た。コア8型糖鎖を持つペプチドは、これが初めての合成例である。今回の合成では、コア8糖鎖の機能を知るために同じ糖鎖を2つペプチド鎖に導入した。しかし、筆者らのグループでは、これまでに多くのコア構造の合成法を確立しており、この合成法の確立によって、分子内に異なる糖鎖構造を持つペプチドを合成するための基盤技術を確立することができた。
異なるラット系統種の筋力トレーニングへの応答の差をモデルとした筋肥大因子の探索

筋力トレーニングに対する応答性は個人差が存在する。我々はラット用筋力トレーニング装置を開発し、筋力トレーニングに対する応答性がラット系統種別に異なることを見出した。すなわち、Sprague Dawley系ラット種では筋力トレーニングにより有意な筋肥大が観察されたが、Wistar系ラットでは有意な筋肥大が観察されなかった。さらに筋力トレーニングで筋が成長しにくいWistar系統種では筋トレの種目を取り混ぜて実施したり、刺激強度を変更したりすることで筋肥大する場合があることを見出した。特に低強度電気刺激による筋肥大は損傷した選手などへのリハビリテーション領域への応用が期待できる重要な知見である。2012年度は腓腹筋における等尺性トレーニング(麻酔下にて足関節角度90度にて腓腹筋の電気刺激(60-100Hz)を5秒間5セット×5セッション)をおこないSD系ラットでは有意な肥大が確認されたが、Wistar系ラットでは肥大は確認されないという系統種依存性があることを確認した。本年度は筋力トレーニングに対して筋タンパク質合成応答が優れるSD系ラットを用いて以下の二つの検討を行った。(1)収縮形態を変化させることでその後の筋タンパク質合成応答に差があるか(2)電気刺激の条件を変化させることで筋タンパク質合成応答に差があるか(1)の成果に関して、一般的に筋力トレーニングを繰り返していくと筋の成長は鈍化していくことが知られている。本ラットトレーニングモデルにおいて、等尺性収縮トレーニングの繰り返しで筋肥大を導くもののその成長率は鈍化することがすでに観察されている。そこで、等尺性トレーニングを持続的に行い筋の成長が鈍化したSD系ラットに対して、トレーニング途中で伸張性トレーニングを付加した結果、筋の成長率がトレーニング開始初期値程度に回復することを見出した。(2)に関して、現在の電気刺激が筋強縮を誘発する高周波数の電気刺激であるのに対し、一般的な電気治療などに用いられる低周波数(10-20Hz)の電気刺激であり短縮を導くような弱い電気刺激が用いられている。このように実用性の高い低周波数電気刺激による筋収縮は高周波数電気刺激と同程度の筋タンパク質合成亢進刺激および筋肥大を導くかどうかを検討した結果、特に筋肥大に関しては高周波数と低周波数でほぼ同程度(5%)の筋肥大が得られることが確認された。以上のように本年度は筋肥大に対する異質な刺激を複数見出すことに成功した。これらの刺激が筋肥大を得にくいWistar系ラットにおいて有効性があるかどうかが今後の検討課題と言える。本研究課題により2012年度は腓腹筋における等尺性トレーニング(麻酔下にて足関節角度90度にて腓腹筋の高周波数電気刺激(60-100Hz,HFS)を5秒間5セット×5セッション)をおこないSD系ラットでは有意な肥大が確認されたが、Wistar系ラットでは肥大は確認されないという系統種依存性があることを確認した。2013年度は新規性の高い筋肥大刺激を検索することを目的に反応性の高いSD系ラットを用いて一般的な電気治療などに用いられる低周波数(10-20Hz,LFS)の電気刺激でもHFSとほぼ同程度(5%)の筋肥大が得られることを確認した。本年度は特にHFSでは筋肥大を得にくいWistar系ラットにおけるLFSの有効性を検討した。対象はWistar系ラット(910週齢)10匹でありランダムにHFS群とLFS群に群わけした。HFS群は100Hz、LFS群は10Hzにて足関節90°膝関節伸展の状態で固定した脚部腓腹筋直上から経皮的に電気刺激することで等尺性トレーニングを実施した。HFS群では有意な腓腹筋湿重量の増加は認められなかものの,LFS群では筋湿重量が有意に増加していた(P<0.01, 6.6 %).また,筋タンパク合成の指標であるp70S6Kおよび筋タンパク分解の指標であるMAFbx/Atrogin-1およびMuRF-1はHFSでは有意に亢進していたものの,LFSでは亢進していなかった.我々はSDラットを用いた解析から、HFSでは主にmTORシグナルが筋肥大に貢献している一方でLFSでは必ずしもmTORが関与しているわけではないことを示唆するデータを得ている。Wistar系ラットにおいてLFSのみで筋肥大が誘発された理由の一つとしてHFSとは異なる作用機序で筋肥大が誘発できたことが挙げられる.さらにLFSでは筋タンパク分解抑制が筋肥大に寄与した可能性も示唆される.筋力トレーニングに対する応答性は個人差が存在する。本研究はラット系統種別のトレーニングに対する適応応答をモデルとして筋肥大に関わる因子の探索および筋肥大に有用なトレーニング方法の開発を目的としている。本年度はSD系およびWistar系ラットにおける等尺性トレーニングへの応答の差をタンパク質代謝応答を中心に解析した。SD系ラットおよびWistar系ラットそれぞれ6匹をAdamsらの方法(Adams et al JAP 2004)に従い等尺性トレーニング(足関節角度90度にて腓腹筋の電気刺激を5秒間5セット×5セッション)をおこなった。

トレーニング終了後、フォーレン麻酔下にて放血死させ腓腹筋を摘出した。得られた腓腹筋を用いて筋重量、筋内におけるタンパク質合成および分解に関わるタンパク質(p70S6K, FoxO3a,atrogin,MuRF)の定量を行った。等尺性トレーニング終了後筋重量を測定したところ、SD系ラットでは腓腹筋内外側ともに有意な肥大が確認されたが、Wistar系ラットでは肥大は確認されなかった。ミオシン重鎖組成に関してはWistar、SDともにIIxが増加しIIbが減少するとの結果を得た。タンパク質転写活性亢進に重要な役割を果たすp70S6Kの定量を行ったところ、全てのp70S6Kに対するリン酸化p70S6Kの量がSD系ラットのトレーニング側において有意に高値を示した。Wistar系においては同様の傾向はみられなかった。タンパク質分解のシグナル分子であるFoxO3aのリン酸化がSD系においてのみ亢進している傾向が観察され、かつ筋タンパク質の直接の分解酵素であるMuRF1とMaFbxはSD系ラットにおいてのみ有意な減少が確認された。これらの結果は筋タンパク質分解の抑制が示唆している。以上の結果から筋力トレーニングに対してSD系はアナボリックに反応するものの、Wistar系は応答性がみられないことを結論した。本年度は既に実績報告においても示した通り、伸張性収縮が等尺性収縮とは(おそらくシグナル分子が)異なった筋肥大刺激をもたらすこと、および低周波数電気刺激によっても高周波数電気刺激と同程度の筋肥大をもたらすことなどをSD系ラットにおいて確認した。このような結果は当初申請書を作成した際に目的とした、収縮形態が同一の場合で条件を変えることによる筋肥大と収縮形態そのものを変化させた場合の筋肥大の二つの条件を見出すことに成功したことを示している。したがって研究計画申請時にたてた目標とほぼ同程度の成果を得ているといえる。ちなみに収縮形態を変化させた場合の筋肥大応答の変化と低周波数電気刺激による筋肥大応答の両者はともに論文作成・投稿済みであり、おそらく本年度中に国際誌への掲載が実現されるものと思われる。本年度はラット系統種別での筋力トレーニングに対する応答性の差を明らかにすることを目的にしており、その結論を導くに妥当なデータをほぼ得ることができた。これらの内容は国外の学術専門誌(Physiological Research)に投稿し、現在リバイス中であることから専門的な見地からも一定の評価が得られているものと考えている。ただし当初予定していたmRNA発現の網羅解析は今年度行うことができなかった。主な理由は綿密に受託計画を進めてきた委託業者の倒産にあり、我々としては不可避であった。今後網羅解析を進めていくかに関しては、この実験の次に予定されている収縮様式別のタンパク質合成応答の結果をみて改めて検討することを考えている。
小断層の多重逆解法による古地殻応力推定法の確立

【背景】断層運動にもとづく地殻応力推定問題では,複数の応力を記録している断層群からそれらの応力を検出することが,90年代以降の課題である.この問題を解く「多重逆解法」を,筆者は2000年に提唱した.この手法を発展させ,解析用ソフトウェアを公開することが,本プロジェクトの目的であった.【方法論】第1の成果は,断層データから応力を求めるインバース問題が,5次元単位球面上の統計処理に帰着できたことである.このことを利用して,多重逆解法で得られる応力群の平均とばらつきとを定量化することを可能にした.さらに古地磁気学で行われている褶曲テストの手法を導入し,大きく傾いた岩体での古応力推定を可能にした.また,この球面上で等間隔に計算グリッドが分布する場合に,応力の分解能・計算精度・効率の点で,最適な計算グリッドとなる.そこでスーパーコンピュータを使用して,ほぼ等間隔に6万の点をこの球面上に分布させることに成功し,多重逆解法の計算精度と応力の分解能を向上させることができた.多重逆解法の解は,この球面上に分布する点のクラスターとして表現される.そこで,非階層的クラスター解析のアルゴリズムを導入し,それらのクラスター中心とクラスターの広がりとを自動決定することに成功した.【公開事業】方法論を掘り下げ,プログラムを整備したうえで,平成16年(2004年)9月末に多重逆解法のソフトウェアを筆者のホームページ上に置き,世界に向けて無償で公開した.また,平成16年度末には「小断層解析ワークショップ」と銘打った2日にわたる会を開催した.【事例研究】改良した手法により,掛川地域・宮崎地域・人吉地域・新潟地域・能登地域・琉球列島に適用し,これまでになく詳細な応力史が明らかになった.【背景】断層運動にもとづく地殻応力推定問題では,複数の応力を記録している断層群からそれらの応力を検出することが,90年代以降の課題である.この問題を解く「多重逆解法」を,筆者は2000年に提唱した.この手法を発展させ,解析用ソフトウェアを公開することが,本プロジェクトの目的であった.【方法論】第1の成果は,断層データから応力を求めるインバース問題が,5次元単位球面上の統計処理に帰着できたことである.このことを利用して,多重逆解法で得られる応力群の平均とばらつきとを定量化することを可能にした.さらに古地磁気学で行われている褶曲テストの手法を導入し,大きく傾いた岩体での古応力推定を可能にした.また,この球面上で等間隔に計算グリッドが分布する場合に,応力の分解能・計算精度・効率の点で,最適な計算グリッドとなる.そこでスーパーコンピュータを使用して,ほぼ等間隔に6万の点をこの球面上に分布させることに成功し,多重逆解法の計算精度と応力の分解能を向上させることができた.多重逆解法の解は,この球面上に分布する点のクラスターとして表現される.そこで,非階層的クラスター解析のアルゴリズムを導入し,それらのクラスター中心とクラスターの広がりとを自動決定することに成功した.【公開事業】方法論を掘り下げ,プログラムを整備したうえで,平成16年(2004年)9月末に多重逆解法のソフトウェアを筆者のホームページ上に置き,世界に向けて無償で公開した.また,平成16年度末には「小断層解析ワークショップ」と銘打った2日にわたる会を開催した.【事例研究】改良した手法により,掛川地域・宮崎地域・人吉地域・新潟地域・能登地域・琉球列島に適用し,これまでになく詳細な応力史が明らかになった.1.東海地域の応力場変遷に関する研究東海沖で産業技術総合研究所が実施した反射法地震探査の結果と、報告者が収集していた静岡県掛川地域の小断層データとを組み合わせて、東海地域における鮮新世末以来の応力場変遷を推定した。その結果、この期間がこれまで考えられていたような定常的な圧縮テクトニクスではなかったことがわかった。すなわち、掛川地域では鮮新世末に圧縮テクトニクスからtranstensionalなテクトニクスに転換し、第四期の後半に圧縮テクトニクスになって現在に至っている。東海沖ではやや遅れて第四紀なかばに伸張テクトニクスが活発化し、現在に至っている。2.多重逆解法の結果の統計的処理に関する研究多重逆解法が出力する応力状態群の平均と分散を定量化するソフトウェアを開発した。これによって、次に述べる傾動補正の妥当性が定量的に議論できるようになった。またこの定量化法を応用することにより、次の課題である多重逆解法の出力としての複数の応力をクラスター解析のアルゴリズムで客観的にかつオートマティックに認定する原理を確立することができた。3.褶曲帯における古応力推定の可能性に関する研究小断層から多重逆解法によって古応力を推定する研究は、これまで断層を含む地層の傾斜が緩い地域でしか行ってこなかった。地層の傾動と断層活動の前後関係が不明確だからである。そこで新潟地域の褶曲した若い地層を切る小断層を対象として、古応力推定の可能性を検討した。その結果、古地磁気学で行われているような傾動補正が小断層からの古応力推定に有用であることがわかった。すなわち新潟地域で収集した小断層データについて段階的傾動補正を施して、多重逆解法で得られる応力群の集中度の変化をみたところ、地層の傾斜が現在の約半分のときにもっとも収集することから、褶曲が半分ほど進行したときに小断層が活動した可能性が高いことが推定された。1.方法論的研究

(1)傾いた岩体で集めた小断層データから古応力を推定するため,小断層データの傾動補正をおこなうソフトウェアを制作し,公表した.(2)日本列島のように短期間に応力場が変化する地域では,一地域の小断層群が複数の古応力を記録していることが多い.そうした場合,世界中で広く使われている逆解法は不適切な応力を解として出力することを計算機実験により明らかにし,そうした場合に正しい解が得られる新手法(Ginkgo法)を開発し,ホームページを通じて公開した.2.日本列島の応力場変遷に関する研究(1)掛川地域で収集した小断層データと東海沖熊野灘の地殻構造探査の結果を組み合わせ,南海トラフ陸側における応力場変遷を調べた.その結果,約200万年前に同地域東部で出現した伸張テクトニクスの領域が第四紀を通じて西に移動したこと,そして東部では100万年前以降に現在の東西圧縮応力場に転換したことがわかった.(2)南九州では宮崎層群の小断層から約400万年前に伸張テクトニクスが活発化し,第四紀はじめに収束したことを昨年の研究で明らかにした.今回はさらに熊本県南部の人吉層で小断層調査を行い,背弧側では鮮新世以降も伸張テクトニクスが継続したことを明らかにした.またその応力下で南西九州の鉱脈鉱床群が形成された可能性が高いことがわかった.(3)新潟地域においても多数の小断層データを収集した.そして上記の傾動補正ソフトウェアを活用し,褶曲帯における古応力復元の可能性に関する研究を行った.1.方法論的研究(3)多重逆解法を含む,断層データのいわゆる応力テンソルインバージョンが,5次元単位球面上のクラスター解析に帰着することを発見した.また,高次元の単位球面上に計算メッシュを構成し,応力を検出する際の分解能と効率とを改善した.これらについては,論文を国際誌(Journal of Structural Geology)に投稿中である.(4)上記のクラスターの集中度を定量化する方法の探求から,楕円体群の主方向と軸比の平均・分散を見積もる方法をみつけた.それを堆積物粒子のファブリックに応用した研究を公表した(Yamaji & Masuda,2005,Journal of Sedimentary Research).また,テクトニックな変形について平均と分散を求める方法を考案した.2.日本列島の応力場変遷に関する研究(1)新潟地域において多数の小断層データを収集した.そして上記の傾動補正ソフトウェアを活用し,褶曲帯における古応力復元の可能性に関する研究を行った.(2)四万十付加帯の小断層から古応力が検出できるか,検討を加えた.(3)グリーンタフ地域の前期中新世の地層に本方法を適用し,日本海拡大期の応力場を検討した(小林ほか,2005).また,東北地方の第三系・第四系への適用可能性を検討した.
酸化亜鉛・マンガン酸化物ヘテロ積層膜の作成および新規ｐ－ｎ接合概念の提案と検証

新規なヘテロp-n接合薄膜を得るために、Mn系酸化物p型半導体のLa(Ba)MnO3などをn型半導体ZnO上に積層した。ステップ・テラスを持つ平坦な結晶性の良い積層膜が成長できた。配向性は格子マッチングと極性クーロンエネルギーの計算で説明できた。接合は整流特性とユニークな温度依存性を示した。電流誘起によって20万の巨大な整流比が得られた。スイッチングやヒステリシス特性も表した。強磁性金属(FM)粒子相によるパーコレーションパスに基づくメカニズムを提案した。大きな光電流増幅効果を得、原因は相的な応答と考える。イオンビームスパッタ法で各種基板上に六方晶系のZnO下層薄膜を堆積し、種々の堆積条件(基板温度や酸素分圧)で立方晶系のLSMO及びLBMO上層薄膜を成長した。これらの結晶性を面直・面内XRDで評価した。どれも高品質の結晶性が得られ、結晶配向性はバラエティーに富むが、堆積条件によって完全に制御でき、単相配向膜の成長に成功した。次にLBMO/ZnOヘテロ接合の作成を試みた。ZnO下層膜はMgOとサファイア基板上では面直(001)配向単相膜が成長し、LAOとSTO基板上では(110)主配向の(110)と(001)の混相膜が成長する。(001)単相及び(110)(001)混相ZnO下層膜上のLBMOは全て(110)単相膜が成長する。各基板上のZnOはステップ・テラス成長し、その上のLBMOも明瞭なステップ・テラス成長をした。STO基板上ではZnO(100 nm)もLBMO(60 nm)も最大のテラス幅を示した。LBMO(p型)/ZnO(n型)ヘテロ接合は優れた整流(I-V)特性を示し、整流比はSTO基板で最大値(210)を示した。界面の平滑性が整流特性には重要な要素である。サファイア基板上のLBMO/ZnOの整流特性が温度によって大きく変調できることに成功した。整流比や接合抵抗の温度依存性は100 K辺りで極大を示し、基本的にLBMOの巨大磁気抵抗効果を反映したp-n接合が得られた。光を照射すると、接合特性の順方向電流は増大し、通常の振る舞いとは逆の奇妙な光照射効果を表した。LBMOの交換二重結合モデルに基づくものと思われる。LBMO/ZnOヘテロ接合は、ある程度大きな電流を流すとI-V特性が大きく変化することが明らかになった。巨大な抵抗スイッチやI-Vヒステリシスを表す。ZnO下層膜はMgOとサファイア基板上では面直(001)配向し、LAOとSTO基板上では(110)配向する。(001)ZnO上のLSMOは(001),(110)および(111)の3相が成長し、低基板温度では(001)、高基板温度では(110)相が優先単相成長する。酸素分圧を小さくすると(111)単相が得られる。成長中に酸素プラズマを供給すると、この配向相割合の温度依存性は良く似ているが、そのパターンが若干低温側にシフトし、低温成長が促進される。(110)ZnO上では(001)LSMOの配向成長が強く現れる。面内配向については、(001)LSMOは結晶基本軸がZnOのそれと平行にならず、(110)LSMOは平行に成長する。共に3つの等価配置(60度3回対称)を取る。(111)LSMOは3角対称なのでシングルドメインで成長する。これらの面内配向の実験結果を界面での格子マッチ(計算)によって説明を試みた。格子の歪みエネルギーだけでは説明できず、イオン性を取り入れたクーロンエネルギーによって説明できた。LBMOはLSMOと少し異なる配向をするが、格子マッチの違いに依ると推測できる。LBMO(p型)/ZnO(n型)接合は優れた整流(I-V)特性を示し、それは温度によって大きく変調できることに成功した。

すなわち、LBMOの巨大磁気抵抗効果を反映したp-n接合が得られた。新規なヘテロp-n接合薄膜を得るために、Mn系酸化物であるp型半導体のLa(Sr)MnO3とLa(Ba)MnO3を、n型半導体のZnO上に積層した。薄膜作成には、イオンビームスパッタ法を用い、種々の基板温度Tsで、酸素分子もしくは酸素プラズマを種々の酸素分圧Poで供給した。XRDのθ-2θ測定によって薄膜の面直配向を、In-plane測定によって面内配向を調べた。その配向性を計算に基づく、格子マッチングによる歪みエネルギーと格子点の極性によるクーロンエネルギーを考慮した界面エネルギーの面で検討した。下層膜上に上層膜が堆積するとき、上層膜格子がわずかに伸縮することで下層膜と最小公倍数マッチングが起こり、上層膜がエピタキシャル成長する。この伸縮量の一単位格子あたりの面積を歪み面積Sdと定義し、薄膜成長時の界面歪みエネルギーに相当すると考えた。格子定数は熱膨張を考慮し、SdのTs依存性を求めた。上層格子を縮めて、それが初めて最大許容範囲に入る格子点の場合をn=1、格子数を増やしていき次に最大許容範囲に入るものをn=2とした。n=2に範囲を広げた結果、(110)相と(111)相の実験結果を説明できた。LBMO/ZnO接合の電気的性質(I-V特性)を調べた結果、整流特性を得た。さらに試料電流誘起によって、2万から20万程度の巨大な整流比が得られた。また初め観察されなかったスイッチングやヒステリシス特性を表した。このメカニズムは、LBMOの強磁性金属(FM)粒子相によるパーコレーションパスに基づくものであると提案する。電流を流すことでジュール熱が発生し、その熱によってかすかに接触していたFM粒子が切断され、高抵抗状態になりスイッチングすると思われる。更に、大きな光電流増幅効果を得た。光照射電流値は、ダーク状態の電流値に比べて3倍となった。電子的というより、相的な光誘起効果だと思われる。総合理工マンガン系酸化物(LSMO, LBMO)が有する大きな特徴である、巨大磁気抵抗効果を利用し、高品質薄膜成長が期待できるZnOと組み合わせることによって、新規ヘテロp-n接合を作成することが本研究の目的である。すなわち、温度・磁場・光照射で大きく変調できるp-n接合である。安定した制御性の良い接合特性を得るためには、結晶薄膜の配向成長を先ず制御できなければならないが、これは、基板温度、酸素分圧、酸素分子かプラズマ供給の堆積条件によって解決できた。次に均一な空乏層を得るためには表面平滑で結晶性の優れた薄膜を作成する必要がある。これもZnOとLBMOのその場成長・イオンビームスパッタ法を開発することによって、綺麗なステップ・テラス成長を示すほどの高品質薄膜成長を実現できた。このような薄膜の面内配向も明らかにでき、その原因が極性格子マッチに依ることが解明できた。ヘテロ接合のI-V特性は明瞭な整流特性を示すので、立方晶系-六方晶系p-n接合が作成できた。整流比は基板に大きく依存するが、STO基板上では整流比が210にもなる良好なp-n接合が得られたので、大きな成果と言える。また整流比の大きさはある中間温度で極大を現わすので、明らかにLBMOの巨大磁気抵抗効果に基づく、絶縁体ー金属転移の振る舞いを反映している。光照射効果は通常のp-n接合特性とは逆の振る舞いを示す。これもLBMOの特徴的な交換二重結合モデルを反映している。このように、温度と光で変調できるヘテロp-n接合が得られたので、当初の目標のほぼ1/2ほどが達成できている。おおむね順調に計画が進展していると判断できる。
ライブラリモジュールの検索とプログラム作成の自動化

プログラムを設計する場合、与えられた仕様を満たすために利用できる目的プログラミング言語の命令や関数、さらに利用できるライブラリモジュールを効率よく検索する事が重要である。この研究は、計算機を援用して能率的の検索した後、これらを組み合わせて設計文書と見易い構造化図を半自動的に作れば、これらを目的プログラムに自動的に変換する手法を開発することであった。本研究では命令やモジュールの呼出文の機能を簡明に書いた日本文などで表しこれを機能種別毎に集めて呼び出し文辞書を作り、ユーザは所望の機能種別の呼出文をキ-で指定し表示させ、必要な機能をもつ呼出文を番号とカスタマイズ用変数を指定して呼出文を設計文書に取り込む。設計文書はあるまとまった呼出文の単位毎に初めから構造化図に自動的に変換され、ユーザはこれを用いてチェックしながら設計を進めることができる。設計文書はデータ設計文書とともに自動的にC言語やコボルに変換される。このような手法とこれを行う実験システムMAPPをプロログで開発しほぼ所期の目的を達成した。今後は大規模プログラムの開発の機械化を目標に、必要な宣言的知識や一般化した手続きをフレームなどの形で辞書に与えておき、これを援用してトップダウン的に設計文書と構造化図を半自動的に作成し併せて検証する手法について開発を進めたい。プログラム仕様など機械可読の文書を作成するには、記憶し易くて表現力に富んだ文法の構築が一般に必要であり、他方、ユーザはこの文法と用法に習熟しなければならない。またプログラム仕様の作成やプログラムの設計を行う場合、既成の基本モジュールを能率的に検索し活用するシステムを構築することが重要である。第3にこれらの文書を、ユーザに読み易い自動作成したコメント文付きなどの形で保存することが望ましい。これらの問題を解決すべく今年度の始めまで従来のオーソドックスな手法を試みある程度の成果をえた。しかしその後、上記の問題を基本的に大方解決する方法を見いだしいろいろな角度から検討を加えた。1.命令やモジュールの機能を日本語文などで書いた簡潔な呼出文を機能毎に集め見出し辞書を作る。ユーザは見出し辞書を用いて機能毎に付けたキーにより、機能毎に呼出文を表示させ、必要な呼出文番号と引き数変数を入力する。システムは仕様の主要な処理対象のデータ構造や型をモジュールや命令のそれらと照合し、適用可能であれば、仕様文として登録する。これらの仕様から命令・モジール辞書によりいくつかの例についてCやコボルのプログラムを生成した。2.複雑になり易い制御構造などを含む処理仕様は、図式化して表す方が箇条書きなどよりも見やすく誤りも少ない。このため各研究機関で構造化図による仕様やプログラム作成の手法が開発されているが、マウスなどを用いる手作業によっていて、仕様の修正変更などで非能率である。本研究ではif,forなどの仕様文の中の制御語をキーワードとして構造化図を描く手法を考案した。3.ファイル処理システムへの本手法の適用について検討し、フレキシブルな実用化の見通しをえた。プログラムを設計する場合、与えられた仕様を満たすために利用できる目的プログラミング言語の命令や関数、さらに利用できるライブら利モジュールを効率よく検索する事が重要である。この研究は、計算機を採用して能率的の検索した後、これらを組み合わせて設計文書と見易い構造化図を半自動的に作れば、これらを目的プログラムに自動的に変換する手法を開発することであった。本研究では命令やモジュールの呼出文を機能を簡明に書いた日本文などで表しこれを機能種別毎に集めて呼び出し文辞書を作り、ユーザは所望の機能種別の呼出文をキーで指定し表示させ、必要な機能をもつ呼出文を番号とカスタマイズ用変数を指定して呼出文を設計文書に取り込む。このような手法とこれを行う実際システムMAPPをプロログで開発しほぼ所期の目的を達成した。

今後は大規模プログラムの開発の機械化を目標に、必要な宣言的知識や一般化した手続きをフレームなどの形で辞書に与えておき、これを援用してトップダウン的に設計文書と構造化図を半自動的に作成し併せて検証する手法について開発を進めたい。
Srcホモロジー3ドメイン含有蛋白質の高次構造変化と活性化メカニズム

白血球のひとつである好中球は、微生物の侵入に対してその局所に速やかに集まり、微生物を認識・貧食し殺菌する。この好中球による殺菌には、NADPHオキシダーゼという酵素により生成される活性酸素(強力な殺菌剤として働く)が重要な役割を果たしている。活性型NADPHオキシターゼの形成には、二つの細胞質因子p47とp67が移行して細胞膜に存在するシトクロームb_<558>(gp91とp22の二つのサブユニットから成る)と相互作用することが必要であるが、その分子機構は殆ど解っていなかった。p47とp67はそれぞれ分子内にSrcホモロジー3ドメイン(SH3)を有しており、このSH3を介する蛋白質間相互作用がNADPHオキシターゼの活性化において必須であることを我々は既に示していたが、更に、(1)p47のSH_3とp22の結合は、p22細胞質領域のプロリン・リッチ領域を介しておこり、高親和性でかつ極めて特異的なものであること(投稿準備中)、(2)p47のN末端領域にはBem1p(酵母のシグナル伝達蛋白質)の一部と相同性をもつ全く新しいドメインが存在し、このドメインがNADPHオキシダーゼの活性化に必須であること(未発表)、(3)p67は自身のSH3によりp47のC末端部分のプロリン・リッチ領域に結合し、この相互作用もオキシダーゼ活性化に必要であること(投稿中)等を見いだした。また、休止時の細胞ではp67はp40と結合していることが知られていたが、(4)p40は、p67と結合することによりp67を不活性型にしている、即ちNADPHオキシダーゼの活性化を抑制していること(投稿中)、(5)この結合は新奇なドメイン間の全く新しいタイプの蛋白質間相互作用によるものであり(投稿中)、更に(6)この新しいタイプの蛋白質間相互作用が酵母のシグナル伝達系でも重要な役割を果たすこと(未発表)を見いだした。
組織再生誘導材料による代用気管の開発

補助金が交付された期間に行った研究によって得られた新たな知見等の成果を記載すると以下の如くなる。1代用気管のコラーゲン部分をアモルファスコーティングから微細繊維状型ゲルの状態にし組織再生を促進させた。この期間は血液を漬浸することにより人工気管として充分な気密性を有していることが判明した。2代用気管のデザインとして縦隔気管用のストレート型と分岐部用のY字管型を制作した。3犬の気管を上記デザインのコラーゲンポリプロピレンメッシュ複合体による代用気管で置換する動物実験を行った。組織親和性が従来のアモルファスコラーゲンに比べ優れ、吻合部離解を起こしたものはなかった。4縦隔気管の置換実験では単純な置換法と、それに加えて大網を被覆した術式を比較検討した。大網被覆により人工気管の中央部にしばしば見られた狭窄は抑制出来ることが判明した。5縦隔気管、分岐部の気管置換術例の長期成績を観察し、経時的に屠殺評価を行った。これまで胸部外科手術のうちでも最も難しいとされた分岐部気管再建をおこなった犬も長期観察が1年を越えてまった合併症無く経過している。人工気管は再生上皮でおおわれ走査電子顕微鏡で観察すると気管の線毛も再生していることが確認された。この人工気管のすぐれた安全性と効用を示すものと考えている。6臨床用のストレート型及びY字型の代用気管を制作した。以上の如く当初の実験計画は臨床応用を除き、すべて達成された。今後慎重に適応症例を検討し十分な患者への説明と同意を得た後、実験の臨床で使用してゆきたい。これまでポリプロピレンメッシュに豚コラーゲンをアモルファス状にコーティングして代用気管としてイヌの頚部に用いてきた。しかし、時に中心部で狭窄を生じたり部分的にメッシュの露出する例が見られた。そこで、コラーゲンの処理法を微細線維ゲルスポンジの形状に変えて、頚部気管で検討した。その結果、メッシュ露出現象の程度は軽減されたが、完全には克服できなかったものの狭窄は見られなくなった。次に、臨床上必要度が高く空気漏れが大きな問題となる縦隔気管に使用し得るかを検討した。その結果、縦隔気管でも空気漏れもなく十分に使用し得ることがわかった。さらに、メッシュ露出現象の解決策として代用気管の周囲に大綱を被覆する方法を行い、代用気管の粘膜組織の被覆状態を検討した。その結果、大綱被覆により早期に血行が回復することによって、メッシュ露出例は見られなくなり、再生した粘膜組織もより正常に近いものとなった。人工物で気管の欠損部を補填する方法は1940年代より種々の材料を用いた試みが行われたが、全て失敗したといっても過言でない。我々は10年来、全く新しいコンプセトで完成時に表面に人工物が露出しないタイプのメッシュ型人工気管を考案して、今までにない良好な成績をあげてきた。平成8年度の本研究では、気管の材料の変化と再生する組織の病理組織学的な検討をすすめて術後の狭窄の発生機序に血流再開の時期が重要な因子となっていること、コラーゲンスポンジを用いたときの結合織の入り方と、従来のコラーゲン加工との再生組織の差、さらにはそれが動物実験で気管再建をしたときにどのような違いになって出るかなどが判明した。この結果は、長期動物実験の結果を含めて1997年のJournal of Thovacic and Cardiovascular Surgeryに掲載が決まっている。なお、分岐部用Y字型の人工気管の作製と動物実験を行っているが、長期埋入を行ったのち評価する予定である。