hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
医療ニーズのある子どもの親の子育て観に基づくケア・サービスモデルの開発

本研究の目的は、在宅で生活している医療ニーズのある子どもの母親および父親、それぞれの子育て観を明らかにし、それらを踏まえたこれらの子どもと家族へのケア・サービスモデルを開発することである。本研究計画の初年度にあたる2018年度は、主に下記の3点を実施した。1.本研究の予備的研究として、2017年に実施した在宅で生活している医療ニーズのある幼児・学童を育てる母親とこれらの子どもと母親、家族にかかわった経験のある看護職を対象にして、Q方法論によって調査したデータの分析を進めた。分析の結果、在宅で生活する医療ニーズのある子どもの母親の子育て観には、1)病気や障がいがある子どもだけではなく、自分自身も大切にしながら子育てしたい、2)親が病気や障がいがある子どもの子育てをしっかり担いつつ、父親や地域とともに子育てしたい、3)病気・障がいがある子どもの子育ては負担があるが自分自身も育てるため、親が責任をもって子育てしたいという3つの子育て観があることを明らかにした。またこの成果は論文化し、原著論文として公表した。2.本調査の実施に向けて、子どもを育てる母親、父親、なかでも障がい、医療ニーズのある子どもを育てる親の子育て観に関する国内外の網羅的な文献検討を実施した。とりわけ社会・制度・文化の影響を受ける子どもの親の子育て観の概念を明らかにし、かつQ方法論によるデータ収集に用いるQステートメントを抽出するため、国内の論文を中心とした文献検討を進めた。これらの成果については、2019年度中の国内外の学会において発表を予定している。3.在宅で生活する医療ニーズのある子どもの母親、父親、それぞれの子育て観に関するQ方法論を用いた本調査の実施に向けて、研究代表者の所属機関における倫理審査委員会への申請準備を完了した。本研究課題の進捗状況については、下記の理由からおおむね順調に進展していると判断した。本研究計画の初年度である2018年度は、本調査の実施に向けて、在宅で生活している医療ニーズのある子どもを育てる母親、父親、それぞれの子育て観に関する国内外の先行研究のレビューを計画していたが、これらをほぼ予定どおり進めることができた。とりわけ、本研究計画のうち、主たる調査はQ方法論を用いた医療ニーズのある子どもの親の子育て観の測定であるため、本手法による調査実施にあたり、データ収集に用いるステートメント作成は必須である。そのため、文献検討は重要な位置づけとなっており、2018年度はこれらの母親、父親、それぞれの子育て観に関する国内外の文献検討を推進することができた。さらに、本研究計画の予備的研究として前年度に収集していたQ方法論による測定データを論文化し、そのプロセスを経て、本調査に向けた課題を抽出することができた。具体的には、Q方法論を用いた調査において収集するデータそのものの精度を上げるために、サンプリング方法の検討、各ステートメントの作成にあたり、ステートメントの設定および表現の吟味が課題であることが明らかになった。さらに本研究計画のうち、医療ニーズのある子どもの母親、父親を対象としたQ方法論による調査に関して、研究代表者の所属機関の倫理審査委員会への申請を完了した。このように本調査への準備が整いつつある状況である。本研究の今後の推進方策として、2019年度は下記の4点を推進していく。1.在宅で生活している医療ニーズのある子どもの母親、父親、それぞれの子育て観の測定に向けて、本研究が対象とする医療ニーズのある子どもが通園・通学している施設等を通じて、協力可能な研究対象者を募っていく。2.医療ニーズのある子どもの母親の子育て観については、予備的調査が完了しており、本調査に向けた課題も具体的に明らかになっているため、データ収集の基礎となるQステートメントの精査を行い、本調査への準備をさらに推進する。3.医療ニーズのある子どもの父親の子育て観については、これまで進めてきた文献検討に基づき、まずデータ収集の基礎となるQステートメント案を作成する。そのうえで、これらの父親を対象とした予備的調査を実施する。4.医療ニーズのある子どもの母親、父親、それぞれの子育て観に関するこれまでの文献検討の成果については、レビュー論文として論文化し、公表していく。

3.在宅で生活する医療ニーズのある子どもの母親、父親、それぞれの子育て観に関するQ方法論を用いた本調査の実施に向けて、研究代表者の所属機関における倫理審査委員会への申請準備を完了した。本研究課題の進捗状況については、下記の理由からおおむね順調に進展していると判断した。本研究計画の初年度である2018年度は、本調査の実施に向けて、在宅で生活している医療ニーズのある子どもを育てる母親、父親、それぞれの子育て観に関する国内外の先行研究のレビューを計画していたが、これらをほぼ予定どおり進めることができた。とりわけ、本研究計画のうち、主たる調査はQ方法論を用いた医療ニーズのある子どもの親の子育て観の測定であるため、本手法による調査実施にあたり、データ収集に用いるステートメント作成は必須である。そのため、文献検討は重要な位置づけとなっており、2018年度はこれらの母親、父親、それぞれの子育て観に関する国内外の文献検討を推進することができた。さらに、本研究計画の予備的研究として前年度に収集していたQ方法論による測定データを論文化し、そのプロセスを経て、本調査に向けた課題を抽出することができた。具体的には、Q方法論を用いた調査において収集するデータそのものの精度を上げるために、サンプリング方法の検討、各ステートメントの作成にあたり、ステートメントの設定および表現の吟味が課題であることが明らかになった。さらに本研究計画のうち、医療ニーズのある子どもの母親、父親を対象としたQ方法論による調査に関して、研究代表者の所属機関の倫理審査委員会への申請を完了した。このように本調査への準備が整いつつある状況である。本研究の今後の推進方策として、2019年度は下記の4点を推進していく。1.在宅で生活している医療ニーズのある子どもの母親、父親、それぞれの子育て観の測定に向けて、本研究が対象とする医療ニーズのある子どもが通園・通学している施設等を通じて、協力可能な研究対象者を募っていく。2.医療ニーズのある子どもの母親の子育て観については、予備的調査が完了しており、本調査に向けた課題も具体的に明らかになっているため、データ収集の基礎となるQステートメントの精査を行い、本調査への準備をさらに推進する。3.医療ニーズのある子どもの父親の子育て観については、これまで進めてきた文献検討に基づき、まずデータ収集の基礎となるQステートメント案を作成する。そのうえで、これらの父親を対象とした予備的調査を実施する。4.医療ニーズのある子どもの母親、父親、それぞれの子育て観に関するこれまでの文献検討の成果については、レビュー論文として論文化し、公表していく。ほぼ計画どおり支出している。2019年度は調査によるデータ収集や成果公表等を予定しているため、旅費や調査にかかる費用に使用していく予定である。
リン脂質過酸化物の細胞骨格タンパク質への影響

細胞骨格タンパク質は細胞内において様々な機能に関与していることから、その変性や劣化は細胞さらには生体の劣化などに影響を及ぼすものと考えられる。また、脂質は過酸化物を形成して、細胞内タンパク質を劣化させる可能性が大きい。以上のような背景から本研究は、脂質過酸化物の細胞骨格タンパク質への影響を明らかにすることを目的としている。細胞骨格タンパク質であるチューブリンはGTPase活性を発現し、重合して微小管を形成することにより細胞機能に関与している。そこで、脂質過酸化物を調製後、チューブリンを含む反応液に添加し、GTPase活性に及ぼす影響を検討した。水溶性還元剤としてアスコルビン酸、グルタチオン、L-システインを、脂溶性ビタミンとしてalpha-トコフェロール、レチノール、beta-カロチンを添加し、各種化合物を共存させた時の脂質過酸化物の影響を検討した。Assay系チューブリン濃度1.0mg/mlで10mMリン酸緩衝液(pH7.0)中、10mM MgCl_2,0.1mM GTP、3.4M Glycerol存在下で、脂質過酸化物及び各種化合物を含んでいた。GTPase活性は生じたGDPをHPLCにて分析し測定した。脂質過酸化物はチューブリンのGTPase活性を阻害した。alpha-トコフェロールを共存させるとGTPase活性の低下が回復した。グルタチオン、アスコルビン酸では大きな変化は認められなかった。以上の結果から、生体内で生じた脂質過酸化物が、細胞骨格タンパク質を劣化させることが明らかとなった。また、その劣化はalpha-トコフェロールによって抑制される可能性が大きい事が示された。
部分構造論理の研究における代数的方法

本助成金により、本研究と同じ研究分野の他の研究者と共同研究をすることができた。この結果、Ciabattoni教授やTerui教授とsequent計算中の構造的ルールに関して研究結果を出すことができた。我々は特に、そのシステムのcut eliminationを維持するようなルールに関して研究をし、それらの表現力を特徴づけた。特に、すべての切り離されたルールがquasiequationsというよりもむしろequationsと一致しており、それらのルールの中でも、単純なもののみがcut eliminationを維持するものであると言うことができる。我々が得る当然の結果として、その一次方程式は、完全に保たれる。我々の研究は、同等の分析的sequent計算に適当な原理をもってFullLambek微積分学の公理的拡張を変形させるためにアルゴリズムを提供した。Terui教授と協力し、我々はチェック済みの理論的な技術を利用して、統語的で意味論的な/代数問題を解決するためにresiduatedされた格子のために関係意味論を使うことができた。統語結果は、Fleのための補間特性、cut elimination、分離特性と可変的分離特性を含み、さらに、代数結果は、合併特性と移譲可能なインジェクション特性を含む。また、我々の構築する意味論的な方法を使用することは、適切なアプリケーションのためフレームをresiduatedする。一般的な定理の結論として、我々は各々のアプリケーションへと専門化する埋め込みを得た。最終的に私は、Raftery、Olsen両教授とともに、分離結合が欠けているかもしれない2つの部分構造論理の交差の公理化をもたらした。本補助金で多くの研究者たちと共同研究をすることができた。彼らと非常に有意義な議論を行ったことにより私のプロジェクトの中で掲げていた多くの目標を達成することができた。(具体的には目標♯1,♯2,♯4)現在においてはプロジェクト♯3の目標を達成するため研究を行っているところである。#4の目標を達成するため、部分構造論理のために関係意味論を開発した。これらは論理的または代数的システムの間で一般的抽象的な骨組みを提供した。また、代数モデルはSequent計算と同様にそのような意味論の例を提供した。決定可能性への適用により、上記のような関係意味論を#1の目標を達成するために用いた。特に、意味論的な方法においてInFLシステムのcut除去定理(別名purenon-commutative MALL)を証明することができた。証明探索は終了していないが、システムの決定可能性とより強力なその有限モデル特性を証明することができた。構造的ルールの説明がCut除去定理を認めることにより、その他の部分構造論理についても似たような結果が得られた。♯2に関して、代数的完成の論理的意味を研究することができた。同様の類似完成は意味論的Cut除去定理を与え、また、代数的意味論のためのDedekind-MacNeille completionsを専門化した。これにより、すべての簡単な方程式(実際には順応水準は異なるが)Dedekind-MacNeille completionsの下で維持されるということが証明できた。
超対称ゲージ理論の動力学と素粒子の複合模型

本研究の目的は、素粒子の質量の起源の一つの可能性としての素粒子の超対称複合模型を追求することであった。これに向けてまず、トップクォークが他のクォークやレプトンに比べて非常に重いことを説明するような超対称複合模型について考察した。素粒子の標準模型においては、クォークやレプトンの質量はそれらとヒッグス粒子の間の湯川結合の強さに応じて決まる。特にトップクォークが他のクォークやレプトンに比べて非常に重いことは、トップクォークに関する湯川結合が非常に強いことを意味する。一方、我々はパイ中間子と核子の間の湯川結合の起源とそれが強い結合であることを、それぞれの粒子がクォークで構成される複合粒子であり、さらに背後に強結合の量子色力学が存在すると考えることによって理解している。この類推として、トップクォークとヒッグス粒子を複合粒子と考え、背後に強結合超対称ゲージ理論を仮定することによってトップクォークが重いことを説明できる可能性がある。このアイデアはずでにA.NelsonとM.J.Strasslerによって取り上げられていたが、超対称性や電弱対称性の自発的破れが具体的に考慮されておらず、したがって真にトップクォークが重いことの説明になっていなかった。そこで、このアイデアに基づきかつ超対称性の自発的破れも含む模型の構成を試みた。その結果、未だ観測されていない超対称粒子に大きな質量を自然に与えるような模型を構成することに成功した(ただし、第三世代のみの模型)。さらにこの模型においては、超対称性の自発的破れとトップクォークの強い湯川相互作用の両方の働きにより、電弱対称性の自発的破れが力学的に起こることがわかった。したがって、トップクォークが他のクォークに比べて重いことを、複合粒子のアイデアで説明することが可能であることが示されたことになる。
メゾスコピック高温超伝導体中の少数渦糸状態

高温超伝導体中の量子渦糸状態は、大きな熱揺らぎと異方性のために、従来超伝導体と異なる独特の相状態や相転移(固体液体転移、グラス転移など)を持つことが知られている。このような渦糸状態が、微小単結晶中に閉じ込めた場合どのような変更を受けるか調べるため、昨年度から引き続き、試料の面内方向サイズ(数μmサブμm)や形状(正三角形、正方形、正五角形、正六角形、円形や単一孔構造など)を制御した良質微小単結晶試料を、集束イオンビーム装置を用いた両面加工プロセスにより準備し、固有ジョセフソン接合特性の測定を通して、渦糸状態を探った。また、高温超伝導マグネットシステムの冷凍機にトラブルが発生していたがこれは解決した。また、Bi2212の異方性が非常に大きい不足ドープ試料での固有接合作製に成功し、比較的低磁場で渦糸系の相転移が観測可能となった。実験と並行して、GL方程式を用いた有限要素法シミュレーションで様々形状での渦糸配置を調べ、形状に応じて無欠陥配置の現れ方に周期性があることが分かった。正三角形試料での特徴的渦糸数は、いわゆる三角数(1,3,6,10、.. i(i+1)/2)となり、正方形では平方数(i^2)、正六角形では中心付六角数を含む独特の周期性が見出された。実際、実験において、正三角形での渦糸結晶融解転移線の磁気振動の周期は三角数と見事に一致した。正方形では、平方数がマッチング配置であると思われる結果を得ているが、融解転移の磁気振動はブロードであり、形状マッチングが完全でないことを示唆する結果であった。さらに、正五角形および円形では、明瞭な融解転移が見える試料が完成しなかったが、正六角形では、理論的に予想される渦糸数のみならず、欠陥構造の場合にもマッチングを示し、隠れた周期性があることが明らかになった。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。このような渦糸状態が、微小単結晶中に閉じ込めた場合どのような変更を受けるか調べるため、平成28年度は、数μmからサブμm(現在の最小サイズは0.75μm角)まで微小化した良質な単結晶試料を集束イオンビーム装置を用いた両面加工プロセスにより準備し、300ガウス以下の低磁場域、4K-100Kの広い温度範囲において、固有ジョセフソン接合特性、特にc軸抵抗の磁場温度依存性の測定を通して、渦糸状態を探った。結果として、一本一本の渦糸が侵入の様子を広範囲の温度磁場において明らかにすることができた。具体的には、最初の渦糸が侵入する磁場(第一渦糸侵入磁場)は、30-40Kの低温まで観察可能であった。理論式との比較の結果、この第一渦糸侵入磁場は、低温領域(60-70K以下)では表面バリアによって、高温領域では微小超伝導体の下部臨界磁場により、律速されることを見出した。また、磁場や温度掃引に関して渦糸の出入りが不可逆化する明瞭な温度磁場線が存在することが分かった。この線はバルク単結晶の渦糸相図で知られている不可逆磁線より、デピニング線といわれる相転移線に近い温度磁場依存性を示す。この振舞いは渦糸数が1本の場合から観察されるため、渦糸侵入排出過程の不可逆性を用いる渦糸メモリを実現する上で重要であるとともに、2次相転移とされるデピニング転移の性質を知るうえでも興味深い。計画通り、高温超伝導マグネット付き冷凍機冷却低温測定装置を導入し、所定の性能を達成できた。試料作製に関しては、0.75ミクロン角までの良好な微小固有ジョセフソン接合の作製に成功し、現状300ガウスまでの低磁場域においては、4Kから超伝導転移温度までの広い温度範囲で、c軸抵抗や臨界電流測定を実施できた。また、GaAs系2次元電子ガスを用いた微小ホール素子の作製に目途がたった他、微小超伝導体への単一渦糸侵入の際に誘起されたジョセフソン渦糸フロー状態のマイクロ波照射(20GHzまで)に対する応答を調べる環境が整い、現在実験が進行中である。以上はおおむね予定通りの進捗である。銅酸化物系高温超伝導体中の量子渦糸状態は、大きな熱揺らぎと異方性のために、従来超伝導体と異なる独特の相状態や相転移(固体液体転移、グラス転移など)を持つことが知られている。このような渦糸状態が、微小単結晶中に閉じ込めた場合どのような変更を受けるか調べるため、平成29年度は、試料の面内方向サイズ(数μmサブμm)だけでなく、形状(正三角形、正方形、正五角形、正六角形や単一孔構造など)を制御した、良質微小単結晶試料を集束イオンビーム装置を用いた両面加工プロセスにより準備し、固有ジョセフソン接合特性、特にc軸抵抗の磁場温度依存性の測定を通して、渦糸状態を探った。高温超伝導マグネットシステムが冷凍機のメンテナンスにより稼働時間が限られたため、別途水冷銅マグネットを作製し、これまで300ガウス以下であった磁場範囲を2倍以上に拡張して実験にあたった。

結果として、様々な形状試料において、数μmまで微小化された試料では、単一渦糸の逐次侵入を観察でき、有限要素法を用いたシミュレーションと比較した結果、各々の形状に対応した特徴的な渦糸数において、幾何学的な2次元マッチングが起こることが分かった。例えば、正三角形試料での特徴的渦糸数は、いわゆる三角数(1,3,6,10、.. i(i+1)/2)であり、正方形では平方数、正六角形では独特の法則性が見出された。また、単一孔を導入した微小試料においては、実効的な孔の面積に対応する磁気抵抗振動が高温側(デピニング温度Tc)において観察され、SQUIDデバイスと類似の応答を示すことが分かった。さらに超伝導転移温度近傍では、この振動はLittle-Parks振動と酷似していた。単一ループ中に二つのジョセフソン接合をもつDC-SQUID構造でなくとも、より単純な単一孔微小固有接合を用いて、SQUID類似デバイスを作製できる可能性がある。試料作製に関しては、サブミクロンまで微小化した試料を安定して作製できるようになり、多角形試料や単一孔をもつ試料など、サイズだけでなく形状を変えた試料において測定を実施できた。また、マイクロ波照射(20GHzまで)実験に関しては、パンケーキ渦糸侵入に誘起されたジョセフソン渦糸フロー状態での測定を実施できた。ただ、昨年度導入した、高温超伝導マグネット付き冷凍機冷却低温測定装置に関して、その後の冷凍機メンテナンスや故障により、予定していた12kG付近の磁場までの測定が遅延している。現在、別途水冷銅マグネットを作製し、磁場範囲を拡大した実験を進めているが、全体としての進捗は、やや遅れている。高温超伝導体中の量子渦糸状態は、大きな熱揺らぎと異方性のために、従来超伝導体と異なる独特の相状態や相転移(固体液体転移、グラス転移など)を持つことが知られている。このような渦糸状態が、微小単結晶中に閉じ込めた場合どのような変更を受けるか調べるため、昨年度から引き続き、試料の面内方向サイズ(数μmサブμm)や形状(正三角形、正方形、正五角形、正六角形、円形や単一孔構造など)を制御した良質微小単結晶試料を、集束イオンビーム装置を用いた両面加工プロセスにより準備し、固有ジョセフソン接合特性の測定を通して、渦糸状態を探った。また、高温超伝導マグネットシステムの冷凍機にトラブルが発生していたがこれは解決した。また、Bi2212の異方性が非常に大きい不足ドープ試料での固有接合作製に成功し、比較的低磁場で渦糸系の相転移が観測可能となった。実験と並行して、GL方程式を用いた有限要素法シミュレーションで様々形状での渦糸配置を調べ、形状に応じて無欠陥配置の現れ方に周期性があることが分かった。正三角形試料での特徴的渦糸数は、いわゆる三角数(1,3,6,10、.. i(i+1)/2)となり、正方形では平方数(i^2)、正六角形では中心付六角数を含む独特の周期性が見出された。実際、実験において、正三角形での渦糸結晶融解転移線の磁気振動の周期は三角数と見事に一致した。正方形では、平方数がマッチング配置であると思われる結果を得ているが、融解転移の磁気振動はブロードであり、形状マッチングが完全でないことを示唆する結果であった。さらに、正五角形および円形では、明瞭な融解転移が見える試料が完成しなかったが、正六角形では、理論的に予想される渦糸数のみならず、欠陥構造の場合にもマッチングを示し、隠れた周期性があることが明らかになった。サブμmサイズへと微小化するにしたがい、固有ジョセフソン接合スタックが抵抗成分によりシャント(短絡)されるケースが起こることが分かってきた。現在、その原因を究明できていないが、集束イオンビーム以外の試料加工や、加工後の後処理を工夫することで、シャント抵抗成分が現れる理由を明らかにしたい。
歯の移動,固定,保定方法の生物学的制御

近年,ビタミンD誘導体,副甲状腺ホルモン,TGF-βなどは骨のリモデリングに強く関わる因子であることが明らかとなった。また,機械的な力による歯の移動時にプロスタグランディンや活性型ビタミンD_3などを併用すると,歯の移動が促進されることが報告されている。そこで,矯正力という力の作用のみに頼らない生物学的,生理的な歯の移動,固定,保定方法の確立を目的として以下の研究を行った。すなわち,本研究では,ラットを用いて,1,25(OH)_2D_3,24,25(OH)_2D_3およびTGF-β1の局所投与が歯の移動後の後戻りにどのような影響を与えるかについて検討した。本研究結果より歯の実験的移動後の後戻り量は24,25(OH)_2D_3,TGF-β1の局所投与により濃度体存性に抑制されることが明らかとなった。また,24,25(OH)_2D_3およびTGF-β1は骨形成を促進するとともに骨吸収を抑制し,骨量を増加することが示された。したがって,24,25(OH)_2D_3およびTGF-β1は歯の実験的移動後の後戻りを生物学的に抑制し,歯槽骨リモデリングにおいては重要な役割を果たすことが示唆された。本研究により,将来,歯の移動後の後戻りを生物学的に防止するためにビタミンD誘導体およびTGF-βの歯科矯正臨床への応用の可能性が示唆された。本研究成果は生物学的な歯の移動,固定,保定方法の確立に寄与することが大きいと考えられる。矯正力という力の作用のみに頼らない生物学的、生理的な歯の移動、固定、保定方法の確立を目的として以下の基礎研究を行う。すなわち、プロトンおよびカテプシンL,K産生を調節して破骨細胞による吸収制御をはかること、一方、骨芽細胞がメカニカルストレスに反応して産生する骨吸収促進因子の同定を行い、この物質を用いて骨芽細胞と破骨細胞の協調性を断つことの両面より矯正的歯の移動を生物学的にコントロールできる可能性を開くことを目的に、本年はカテプシンLの分泌調節を、液胞型H^+-ATPase(プロトンポンプ)阻害剤のバフィロマイシンA_1、及びカーボニックアンヒドラーゼ阻害剤のアセタゾラミドを用いて免疫組織化学的に検索した。その結果、対照群の破骨細胞において、カテプシンLの強い陽性反応を認めた。バフィロマイシンA_1投与群は、対照群と比較して、破骨細胞内のカテプシンL陽性反応に差は認められなかった。一方、アセタゾラミド100mg投与群の破骨細胞では、細胞内にカテプシンLの陽性反応を認めず、カテプシンLの合成が阻害されていることが示唆された。従って、破骨細胞でのプロトンの産生が、カテプシンLの合成、分泌に深く関わっている可能性が示唆された。さらに、我々はラット臼歯移動時の歯槽骨におけるカテプシンKmRNAの発現を検討した。カテプシンKmRNAは、歯の移動を行っていない対照群と比較して、移動開始12時間後より圧迫側歯槽骨の破骨細胞に特異的に発現し始め、骨吸収窩内に存在する破骨細胞においても同遺伝子の発現が著明に観察された。またカテプシンKmRNAを発現する破骨細胞の局在は経時的に広範囲に広がり、その数も増加する傾向を示した。以上の結果から、歯の移動時の歯槽骨吸収において破骨細胞のカテプシンKが重要な役割を担っている可能性が示唆された。

そこで,矯正力という力の作用のみに頼らない生物学的,生理的な歯の移動,固定,保定方法の確立を目的として以下の研究を行った。すなわち,本研究では,ラットを用いて,1,25(OH)_2D_3,24,25(OH)_2D_3およびTGF-β1の局所投与が歯の移動後の後戻りにどのような影響を与えるかについて検討した。本研究結果より歯の実験的移動後の後戻り量は24,25(OH)_2D_3,TGF-β1の局所投与により濃度依存性に抑制されることが明らかとなった。また,24,25(OH)_2D_3およびTGF-β1は骨形成を促進するとともに骨吸収を抑制し,骨量を増加することが示された。したがって,24,25(OH)_2D_3およびTGF-β1は歯の実験的移動後の後戻りを生物学的に抑制し,歯槽骨リモデリングにおいては重要な役割を果たすことが示唆された。本研究により,将来,歯の移動後の後戻りを生物学的に防止するためにビタミンD誘導体およびTGF-βの歯科矯正臨床への応用の可能性が示唆された。本研究成果は生物学的な歯の移動,固定,保定方法の確立に寄与することが大きいと考えられる。
金属酸化物の熱電材料・素子の新しい作製法の開発

平成17年度では、酸化物熱電材料としてCuAlO_2と不定比酸化チタンTiO_<2-x>について材料の作製、電気抵抗率の軽減、熱電特性の評価および熱電素子の作製などについて実験を行った。CuAlO_2について銅粉末の添加や粉末の粉砕などの手法で電気抵抗率の軽減を図った。またTiO_<2-x>については放電プラズマ焼結法で作製した不定比酸化チタンTiO_<2-x>について木炭粉末を用いた簡便な還元反応を行うとともに熱天秤を用いて還元反応における酸素の脱離などを調べた。今年度の研究成果を以下のように項目でまとめた。1)粉砕処理を行うことによって高密度なCuAlO_2焼結体を作製することができた。また、密度の増加に伴ってゼーベック係数が増加しまた電気抵抗率が低減して熱電特性を改善することができた。2)銅粉末を添加した結果、添加した銅粉末は酸化せずに焼結体を作製できた。また、熱電特性において、銅粉末粒径が主にゼーベック係数、添加量が主に電気抵抗率に影響を与えた。粉末粒径1μm、添加量1wt%において最も電気抵抗率を大きく低減した。3)CuAlO_2粉末を1.5h粉砕処理を施した焼結体において出力因子が4.4×10^<-5>W・m^<-1>・K^<-2>となり比較試料に比べ約5倍高い特性値を示した。また、粒径1μmの銅粉末を1wt%添加した試料において電気抵抗率が最も小さかった。4)放電プラズマ焼結法で作製した不定比酸化チタンTiO_<2-x>に還元処理を実施した結果、電機抵抗率が大きく軽減でき、熱電特性を大きく向上させ約2.8×10^<-4>W・m^<-1>・K^<-2>の高い出力因子を得た。なお、以上の研究成果として2件の投稿論文、4件投稿中の論文、6件の研究発表を行った。今年度では、まず酸化銅熱電材料の電気抵抗を軽減するため高温酸化法で作製した酸化銅ついて粉砕と分類によってCu_2Oを選別した。また粉末冶金法で熱電材料とする板状Cu_2Oを作製するプロセスを確立するとともに熱電特性を測定して高温酸化法で作製したCuOとCu_2Oを含んだものと比較して考察を加えた。また、高温酸化法で作製したTiO_2の電気抵抗を軽減するためカーボン粉末(炭の粉末)を用いた還元処理を行うと共に示差熱分析装置を用いて環元処理したTiO_2の高温加熱における重量変化や発熱調べ還元反応の過程や機構を考察した。これらの実験によって高温酸化で作製したCuOとCu_2Oを含んだものから.Cu_2Oの選別方法を確立し、ある程度の電気抵抗の軽減を実現した。また、選別したCu_2Oの粉末焼結プロセス、つまり更なる電気抵抗の軽減の手法を確立した。TiO_2について炭の粉末を用いた還元反応によって電気抵抗の軽減を実現し、この軽減の機構を解明した。電気抵抗を軽減したTiO_2について再加熱した際の電気抵抗の安定のためにセラミックスを用いたTiO_2の被覆を行った。得た成果は具体的に項目でまとめると以下の通りである。

1)高温酸化法で作製した酸化銅について粉砕と分級によるCu_2Oを選別することは簡便で有効な手法である。選別したCu_2Oの焼結プロセスを確立して良好なCu_2Oの焼結体を得た。2)焼結したCu_2Oの電気抵抗を若干の軽減を実現した。確立したCu_2Oの焼結プロセスが他元素の添加による更なる電気抵抗の軽減,つまり熱電特性の向上に期待される。3)カーボン粉末を用いた還元処理はTiO_2の熱電特性を改善するには簡便で有効である。還元処理を受けたTiO_2は優れた熱電特性を有し、有望な熱電材料である。4)800°C以上での還元処理によってTiO_2の結晶面間隔は小さくなる。これは還元処理におけるTiO_2の結晶中の酸素原子の欠落によるものである。5)還元処理が高温になるほど、再加熱保持での再酸化における重量増加および発熱が大きくなり、またTiO_2の中により多くの酸素が欠落することによってキャリア密度が上昇する。6)還元処理で電気抵抗を軽減したTiO_2は再加熱で電気抵抗の上昇が見られた。これは再加熱した際、一部還元されたTiO_2の再酸化によるものである。セラミックスの被覆によってTiO_2の再酸化を抑制した。なお、以上の成果は1件の投稿論文、4件の研究発表および1件の特許出願で公表している。平成16年度では、まず酸化物熱電材料の電気抵抗を軽減して高密度の熱電材料を作製するため放電プラズマ焼結法を用いてCuALO_2と不定比酸化チタンTiO_<2-x>を作製するプロセスを確立するとともに作製した各材料について熱電特性の評価を行った。また更なる熱電特性の向上を図り、放電プラズマ焼結法で作製した不定比酸化チタンTiO_<2-x>について木炭粉末を用いた簡便な還元反応を行うとともに熱天秤を用いて還元反応における酸素の脱離などを調べた。また、NiO粉末と炭酸塩粉末A_2CO_3(A : Li、Na)を用いて高温焼結における熱挙動を調ペ、Ni_<1-x>Li_xO、Ni_<1-x>Na_xOおよびNi_<1-x-y>Li_xNa_yOを作製して熱電特性を評価した。これらの実験によってCuAlO_2と不定比酸化チタンTiO_<2-x>を作製するための放電プラズマ焼結法を確立し、TiO_<2-x>の電気抵抗を大きく軽減できた。NiO基の熱電材料は優れた熱電特性を示し、高温用熱電材料として期待できる。今年度の研究成果を以下のように項目でまとめた。1)CuOとAl_2O_3粉末を用いて放電プラズマ焼結法でCuAlO_2を作製した。更なる電気抵抗の軽減は必要ではあるが、良好な熱電特性を有する。2)放電プラズマ焼結法で作製した酸化チタン焼結体はグラファイト型の還元によって不定比酸化チタンTiO_<2-x>となり熱電特性が発現した。作製温度が高いほど高い熱電特性を示した。木炭粉末を用いた還元反応によって酸素原子が脱離しTi : O=1:2の組成比からずれたためにTiO_<2-x>の電気抵抗を軽減して熱電特性を大きく改善した。なお、以上の研究成果として1件の投稿論文、7件の研究発表を行った。1件の特許出願を予定している。平成17年度では、酸化物熱電材料としてCuAlO_2と不定比酸化チタンTiO_<2-x>について
メタボリックシンドロームにおける血漿過酸化脂質代謝の研究

過酸化コレステリルエステル(CEOOH)、過酸化トリグリセリド(TGOOH)、過酸化リン脂質(PCOOH)を化学合成した。健常者の血漿より、分画した低比重リポ蛋白(LDL)をCuSO4存在下に0.5-4時間まで酸化させた。次いで、クロロホルムで抽出したサンプルをoxidizedLDL(oxLDL)とした。OrbitrapLC/MS法によりoxLDLにおける6種のCEOOHと11種のTGOOHおよび2種のPCOOHは検出された。また、LC-MS/MSにより各oxLDLにおけるPCOOHを定量したところ、酸化タイムコースは観察された。次いで、上記各種過酸化脂質の存在が確認されたoxLDL及び合成PCOOHをマウスに免疫し、抗体価の比較を行った。合成PCOOHに対する抗体価の上昇は観察されなかったが酸化LDLに対する抗体価の上昇は確認できた。メタボリックシンドロームの発症に全身的酸化ストレスの増加が関与することが明らかとなった。しかし、過酸化脂質を臨床レベルで測定する方法がないためその詳細は不明である。メタボリックシンドロームの病態理解のためには、血液と脂肪組織そして全身臓器を結ぶ過酸化脂質動態を、リポ蛋白代謝との関連において明らかにする必要があり、その目的に適した過酸化脂質測定法としてイムノアッセイの開発が必要である。本課題では、過酸化脂質を簡便に測定できるイムノアッセイを開発し、臨床検査薬としての実用化を目指す。平成22年度では、イムノアッセイのターゲットとするコレステリルエステルヒドロペルオキシド、トリグリセリドヒドロペルオキシド、ホスファチジルコリンヒドロペルオキシド、遊離脂肪酸ヒドロペルオキシドをそれぞれ3種類ずつ必要量に応じて合成した。また、これらの構造を核磁気共鳴質量分析装置と液体クロマトグラフィー/質量分析法により確認することができた。質量分析法によるホスファチジルコリンヒドロペルオキシドの定量を世界に先駆けて確立し、国際誌に投稿し査読者から高く評価するコメントを得た(J Chromatography B,2010.878:1677-1682)。トリグリセリドヒドロペルオキシドに関するLC/MS内部標準法の開発も初めて成功した。更にターゲットの一種であるリン脂質ヒドロペルオキシドのハプテンをデザインし、リン脂質ヒドロペルオキシドハプテンの合成を行い、マウスに免疫した。平成23年度では、ヒト血漿から,超遠心法およびゲルろ過HPLCにより高比重リポタンパク質(high-density lipoprotein, HDL)と低比重リポタンパク質(low-density lipoprotein, LDL)を単離し,それらを硫酸銅と反応させ酸化リポ蛋白(oxLDLとoxHDL)を作成した.液体クロマトグラフィー/質量分析法(LC/MS)によりoxLDLとoxHDL中のホスファチジルコリンヒドロペルオキシドの定量を行い、国際誌に投稿し査読者から高く評価するコメントを得た(Anal Bibanal Chem, 2012, DOI10・1007/s00216-012-5833-x)。また,コレステリルエステルヒドロペルオキシド、トリグリセリドヒドロペルオキシド、ホスファチジルコリンヒドロペルオキシドがoxLDLに含まれていることをLC/MSにより確認ができた.更に各過酸化脂質を含んでいるoxLDLを調製しマウスに免疫した。酸化ストレスの増加がメタボリックシンドロームの発症に関与することが明らかとなった。本課題では、過酸化脂質を簡便に測定できるイムノアッセイの開発を行った。以下の理由でおおむね順調に進展している.l.必要とする種々の過酸化脂質の標準品はすべて合成できた.

3.酸化脂質の構造と含量の分かった酸化リポ蛋白を用いてマウスに免疫することができた.24年度が最終年度であるため、記入しない。各過酸化脂質を含んでいるoxLDLを調製し免疫したマウスより抗体を取る.次に選ばれた抗体でELISAを作成する.最終的な目標は過酸化脂質を簡便に測定できるイムノアッセイを開発するが,問題があれば新たなハプテンを設計し合成する.24年度が最終年度であるため、記入しない。
ゾル-ゲル法による強誘電性薄膜の作製

金属アルコキシドを出発原料とするゾル-ゲル法は、多成分系セラミックス薄膜を作製するための有望なプロセスである。本研究では、ゾル-ゲル法によりPbZrO_3系強誘電性薄膜を作製し、生成過程を検討した。この場合の大きな問題は、出発原料であるTiやZrのアルキシドが非常に加水分解されやすいことである。ここではまず、これらの金属および、同じように加水分解されやすいBのアルコキシドの安定化について検討を行い、これらの結果を基に、PbTiO_3-PbZrO_3系薄膜の作製と特性の評価を行った。得られた研究成果は以下の通りである。(1)雰囲気制御によるZrO_2およびB_2O_3を含む多制限系薄膜の作製:ZrやBのアルコキシドを出発原料とする薄膜は、通常の雰囲気中では白濁したが、相対湿度30%以下の乾燥雰囲気の中でコーティングを行うことにより、透明性の高いZrO_2SiO_2系、およびMO-B_2O_3-SiO_2系(M:2価金属)薄膜が得られることを見いだた。(2)キレート化剤による金属アルコキシドの安定化とAl_2O_3、TiO_2、ZrO_2薄膜の作製:Al、Ti、Zrのアルコキシドにβ-ジケトン類のキレート化剤を添加すると、アルコキシドは部分的に安定化され、通常の雰囲気中でコーティングしても均質なAl_2O_3、TiO_2、ZrO_2薄膜が作製できることを見いだした。(3)PZT系薄膜の作製と特性:以上の結果を基に、Ti(O-nBu)_4とZr(O-nBu)_4にAcAcを添加して安定化させ、これにPZTを加えた後加水分解を行ってPbTiO_3-PbZrO_3薄膜を作製した。これらの薄膜は400°C以下の熱処理では非晶質であるが、500°C付近の熱処理でペロブスカイト相が析出し始め、温度が高くなるほどその結晶性は向上した。このような結晶性の向上にともなって薄膜の誘電率は高くなった。PbTiO_3にPbZrO_3を添加していくと、誘電率は等モル付近で極大を示しながらも一様に減少した。金属アルコキシドを出発原料とするゾルーゲル法は,高機能性薄膜の新しい作製プロセスとして今後の発展が期待される.しかしながら,この方法をPbZrO_3あるいはPbTiO_3などの強誘電性薄膜の作製に適用する場合,出発原料であるZrやTiのアルコキシドが非常に加水分解されやすいことが大きな問題となる.この問題を克服するために,まず単成分薄膜について,各アルコキシドの安定性を,それをさらに安定させるための条件を検討した.次に,これを基に,複合酸化物薄膜のコーティング条件と熱処理過程を明らかにた.これらを通して得られた知見は以下の通りである.1.Zr(OBr)_4からZrO_2薄膜を作製する際,コーティク雰囲気が膜質に対して支配的な影響を及ぼした.

しかし,雰囲気の湿度を20%以下にすることにより,非常に均質で透明なZrO2薄膜が得られた.また,コーティング雰囲気の制御以外に,アセチルアセトンのようなキレート化剤の添加が,アルコキシドの安定性を高めるのに非常に効果的であることを見出した.2.Ti(OBu)_4, Zr(OBu)_4, Pb(OMe)_2を出発原料とし,さらにアセチルアセトンを添加してPbZr_<0.5>・Ti_<0.5>O_3薄膜を作製するための条件を明らかにした. TiおよびZrの各1モルに対して1モルのアセチルアセトンを添加することにより,加水分離を行うのに充分な水を直接加えることができた.3.アセチルアセトンで安定化し,充分加水分解を行って得られたバルクゲルでは, 400°C付近でペロブスカイト相を析出し,その結晶性も加水分解を行わなかったゲルに比べて優れていた.4.キレート化剤で安定化したコーティング溶液からは,熱処理温度が500°Cまでは透明性の高いPbZr_<0.5>Ti_<0.5>O_3薄膜が得られた.しかし, 700°C以上では,結晶相の析出に伴って透過率が減少し,白濁する傾向が見られた.金属アルコキシドを出発原料とするゾルーゲル法は、多成分系セラミックス薄膜を作製するために有望なプロセスである。本研究では、ゾルーゲル法によりPbZrO_3-PbZrO_3系強誘電性薄膜を作製し、生成過程について検討した。この系の薄膜を作製する場合の問題点の一つは、出発原料であるTiやZrのアルキシドが非常に加水分解されやすいことである。ここではまず、これらの金属アルコキシドの安定化について検討を行い、次にこれらの結果を基に、PbTiO_3-PbZrO_3系薄膜を作製し、特性の評価を行った。得られた研究成果は以下の通りである。Al、Ti、Zrのアルコキシドにβージケトン類のキレート化剤を添加すると、アルコキシドは部分的に安定化され、通常の雰囲気中でコーティングしても均質なAl_2O_3、TiO_2、ZrO_2薄膜が作製できることを見いだした。(2)PbTiO_3薄膜の作製と生成過程Ti(OーnBu)_4にアセチルアセトン(AcAc)を添加して安定化させ、これにPb(OーEt)_2を加えた後加水分解を行ってPbTiO_3薄膜を作製した。これらの薄膜は400°C以下の熱処理では非晶質であるが、500°C付近の熱処理でペロプスカイト相が析出し始め、温度が高くなるほどその結晶性は高くなった。また、加水分解した方が結晶性がよいことを見いだした。(3)PbTiO_3ーPbZrO_3系薄膜の作製と特性まずZr(OーnBu)_4を、ついでTi(OーnBu)_4をアセチルアセトンで安定化させた後同様の方法でPbTiO_3ーPbZrO_3系薄膜を作製した。薄膜の誘電率は、PbZrO_3含量の増加につれて、50モル%付近で極大を示しながらも一様に減少した。今後、作製条件をさらに検討することにより、特性の向上が期待できる。
初期絨毛及び胎盤におけるインヒビン、アクチビンの生理学的意義について

インヒビン及びアクチビンの初期絨毛と胎盤における生理学的意義を解明するにあたり、まずそれぞれの初代単層細胞培養法を検討した。初期絨毛に比較して満期胎盤では血球成分が豊富なので絨毛細胞単離のためにはパーコールによる血球除去が必要であった。細胞は牛胎児血清存在下で48時間培養した後、無血清培養で各種の添加実験を試行した。当教室で開発したインヒビンRIA法で測定した細胞あたりのインヒビンの基礎分泌量は時間依存性に増加していくが、いずれの段階においても初期絨毛細胞のインヒビン分泌量が満期胎盤由来の絨毛細胞のそれの約20倍となっていた。そこでインヒビンの生理活性についての検討には初期絨毛を用いることとした。インヒビンはcAMP添加によりその分泌が促進され、同時に測定されたhCGも同様に分泌促進されているのでインヒビンは絨毛細胞から特異的に分泌されていることが確認された。さらに胎児発育に対して重要な妊娠性蛋白で、GH、PRL様作用を持つhPLの分泌にインヒビンが促進的に働くことが明らかになった。(第66回日本内分泌学会学術総会にて発表す。)なお、アクチビンとインヒビンの直接的な相互作用は確認できなかったが今後さらに細かく検討を重ねる必要があると思われる。また絨毛細胞からのヒトインヒビンの分泌だけではなく細胞内含有量を初期絨毛と満期胎盤でポリトロンによる細胞破砕を施行して比較検討した。その結果初期の方が満期のものより含有量にして23倍多く持っているものの、分泌量ほどの差はないことが明らかになった。今後はさらにヒトインヒビンの妊娠における生理学的意義のより詳しい解明だけでなく、その精製法を改良し、測定のスタンダードや実験に不可欠なヒトインヒビンのソースをヒト卵胞液だけでなくより入手し易い胎盤にも求める方向で検討する予定である。
中枢シナプスの逆行性情報伝達物質の探索

神経細胞情報のクロストークについて、以下の様な知見を得た。(1)シナプスにおける逆行性情報伝達物質の最も有力な候補であるPAF(血小板活性因子)受容体の脳内局在、MAPキナーゼの活性化、シグナル脱感作の仕組み等を明らかにした(清水)。さらに、PAF代謝酵素(アセチルヒドロラーゼ)の触媒性サブユニットが脳回形成不全を症状とするMiller-Dieker症候群の原因遺伝と同一であることを明らかにした(井上)。これらの事実は、PAFは神経伝達のみならず、神経細胞の遊走や接着に重要な役割を果たしていることを示唆した。(2)受容体活性化後のリン酸化経路については、吉川らは種々の脂肪酸のPKCへの活性化を検討し、プレシナプスに存在するεタイプの酵素がアラキドン酸で特異的に活性化されることを明らかにした。また、PKCはそのPHドメインを介して、RACキナーゼと結合することが明らかとなった。藤沢はラット脳より新たなタイプのカルシウム依存性キナーゼ、CAMキナーゼIVを新たに精製し、その活性化機構を明らかにし、神経伝達との関連に研究を進めている。(3)電機生理学的には、次の3つの新たな知見が得られた。即ち、渋木らは成熟ラット大脳聴覚野の錐体細胞を用いて、その出力に長期増強があることを明らかにした。アラキドン酸代謝物やNOの産生がこれらの長期増強にいかなる影響を与えるかは検討課題として残された。山本はプレシナプスからの開口放出にあたり、従来の低親和性カルシウムチャンネルに加えて、新たな高親和性カルシウムの作用部位が存在することを示した。さらに、飯野はイノシトール3リン酸カルシウムチャンネルの多様性を検討する過程で、細胞内のチャンネル分布が異なることを初めて明らかにした。これらの生理学的成果は今後、物質的裏付けにより、伝達物質放出との機構を解明し、神経可塑性における逆行性情報物質の同定と作用機構を明らかにする上で、貴重な一歩と考えられる。海馬や小脳において長期増強(LTP)、長期抑圧(LTD)という現象が観察され、この分子的メカニズムを解明することが、中枢神経系での可塑性を理解する最重要課題の一つとなっている。NMDA受容体を介するポストシナプス神経細胞でのカルシウムの増加が、LTPの発生に必須であることを一つの根拠として、ポストシナプス細胞より逆行性の情報伝達がおこり得るか否かを解明するため、今年度はいくつかの基礎的土台研究を遂行し、以下の結果を得た。まずCAI領域の連合交連線維シナプスの長期増強を誘発した時、EPSO振幅の変動係数が減少することをつきとめ、電気生理的に逆行性情報伝達仮説を支持する結果を得た。次に、逆行性情報伝達物質の候補であるアラキドン酸代謝物及び一酸化窒素(NO)について、その高感度の定量系を開発した。アラキドン酸代射物測定の感度は従来法と較べて千倍以上で、スライス等での産生量測定が可能となった。また神経細胞でのカルシウム増加機構として、細胞膜受容体チャンネルの他、1P3受容体、CICRがあることが明かとなった。カルシウムイオンにより活性化され、アラキドン酸放出をひきおこすホスホリパーゼA2もシナプトゾーム中に発見された。アラキドン酸及びその代謝物のターゲットとしては、種々のキナーゼが候補である。このうち、カルモデュリン依存性キナーゼIV、及びC-キナーゼの新しいサブタイプが、いずれも新たに脳より単雑・精製された。各種酵素の微細な局在を組識化学的に証明すること、またアラキドン酸代謝物やNOが、伝達物質放出を制御するメカニズムを解明することが次の課題である。1.長期増強の少なくとも一部が逆行性伝達物質により、維持されていることを示唆する報告は多いが、それらの基礎となるべき分子レベルでの解析は国際的に見ても殆ど進んでいない。本研究班の清水らは海馬の長期増強によりアラキドン酸が放出されることを独自に開発したHPLC/LIF法で初めて確認した。さらに、このメカニズムとしてMAPキナーゼ(清水)、ホスホリパーゼA2(井上)の活性化機構を明らかにした。2.これらの逆行性情報物質がプレシナプスの終末部で伝達物質放出を促す機序として、PKCεが考えられる。班員の吉川は本酵素を初めて、単離し、抗体を作成し、この結果、PKCεがアラキドン酸で特異的に活性化されること、また、免疫電顕でプレの終末に限局して存在することを明らかにした。PKCがいかなる機構でプレからの伝達物質の放出を促すかが、今後の課題といえよう。3.カルシウムのプレキニエ細胞や海馬錐体細胞での高分解能の定量法(飯野)、また、ポストのカルシウム依存性の新しい酵素カルモヂュリン依存性蛋白キナーゼIV(藤沢)、また、カルシウムイオンに代わる二価イオン(Ba^<2+>,Sr^<2+>)の機能についても長期増強との関わりが検討された(山本)。また、新しい可塑性のモデルとしてプロスタグランディンと痛覚過敏状態の関わりが明らかとなり、NMDA受容体の関わりが示された(伊藤)。

さらに、PAF代謝酵素(アセチルヒドロラーゼ)の触媒性サブユニットが脳回形成不全を症状とするMiller-Dieker症候群の原因遺伝と同一であることを明らかにした(井上)。これらの事実は、PAFは神経伝達のみならず、神経細胞の遊走や接着に重要な役割を果たしていることを示唆した。(2)受容体活性化後のリン酸化経路については、吉川らは種々の脂肪酸のPKCへの活性化を検討し、プレシナプスに存在するεタイプの酵素がアラキドン酸で特異的に活性化されることを明らかにした。また、PKCはそのPHドメインを介して、RACキナーゼと結合することが明らかとなった。藤沢はラット脳より新たなタイプのカルシウム依存性キナーゼ、CAMキナーゼIVを新たに精製し、その活性化機構を明らかにし、神経伝達との関連に研究を進めている。(3)電機生理学的には、次の3つの新たな知見が得られた。即ち、渋木らは成熟ラット大脳聴覚野の錐体細胞を用いて、その出力に長期増強があることを明らかにした。アラキドン酸代謝物やNOの産生がこれらの長期増強にいかなる影響を与えるかは検討課題として残された。山本はプレシナプスからの開口放出にあたり、従来の低親和性カルシウムチャンネルに加えて、新たな高親和性カルシウムの作用部位が存在することを示した。さらに、飯野はイノシトール3リン酸カルシウムチャンネルの多様性を検討する過程で、細胞内のチャンネル分布が異なることを初めて明らかにした。これらの生理学的成果は今後、物質的裏付けにより、伝達物質放出との機構を解明し、神経可塑性における逆行性情報物質の同定と作用機構を明らかにする上で、貴重な一歩と考えられる。
新鮮気道分泌液の質的変化に起因する粘膜防御能脆弱化メカニズムの解明とその制御

増悪を繰り返すCOPD患者は病期によらず存在し予後不良でありその対策は急務である。喀痰の多いCOPD症例は呼吸機能の経年的低下率が大きくCOPD増悪頻度が有意に多い。COPD増悪頻回例では病原菌に対する気道粘膜防御機構が脆弱であり、COPD増悪予防には気道粘膜の易感染性を改善する必要がある。COPD治療薬として使用される長時間作用性ベータ2刺激薬(LABA)および長時間作用性抗コリン薬(LAMA)がともにCOPD増悪を抑制することは知られているがその詳細なメカニズムは不明である。本研究では、COPD患者の気道では気道粘膜下腺から常に分泌される新鮮気道分泌液の特性異常が存在し粘膜防御機構の脆弱化に関与しているとの仮説のもと、LABAおよびLAABA/LAMAがこれを正常化する可能性を解明する。初年度は、ブタ気管粘膜面での新鮮分泌液の可視化を可能にした。分泌量(分泌速度)と質(pH)について、定常状態(ACh単独刺激下)および炎症惹起状態(ACh+LPS刺激下)のそれぞれで評価した。定常状態の新鮮気道分泌量は3種類のLABAにより部分的に抑制され、そのpHはLABAおよびLABA/LAMA併用によりアルカリ側に変化する傾向を認めた。炎症惹起状態では気道分泌量は大きく増加し、pHは酸性側に変化する傾向を認めた。この炎症惹起状態においてもLABAは気道分泌量を抑制し、pHをアルカリ側に変化させる傾向を示した。慢性炎症によって気道過分泌および病的酸性化に変化した気道分泌液をLABAおよびLABA/LAMA併用ともに正常化に変化させる可能性が示唆された。以上の研究結果は2019年4月の日本呼吸器学会総会で発表した。本研究をさらに発展させることにより、新規治療薬の開発に向けた基礎を提供しCOPD増悪予防を目的とした安全で有効な早期治療法の確立と臨床応用が可能である。2018年度の当初の計画であったブタ気管粘膜面での新鮮分泌液の可視化を可能にするシステムを構築することができた。既存のCOPD治療薬であるLABAおよびLABA/LAMA併用による気道分泌液特性の正常化を確認することができた。定常状態および炎症惹起状態におけるそれぞれの解析も可能となった。いくつかの実験プロトコルでは統計学的処理可能なレベルにまでデータ数が達している。CFTRは気道に豊富に発現する陰イオンチャネルであり、Cl-だけでなくHCHO3-分泌に関与することから、本研究結果にはCFTRの機能不全が大きく関わっていると考えられる。データ数は限られるがCFTR阻害剤の効果を確認中である。並行して実施している気道上皮線毛輸送運動の観察および周波数、振幅などの観察・定量化について予備実験を行っている。既存の高速度カメラ付き顕微鏡システムを用いた予備研究も進んでおり、本研究の主題であるCOPDにおける気道粘膜防御能の脆弱性の定量化、気道被覆液の質的正常化を可能とする新規治療法の確立に向けて、今後更なる研究を発展させる基盤を構築できた。炎症惹起状態においてなぜ気道分泌が増えるのか、なぜ酸性化に傾くのか、その分子機序を明らかにする必要がある。またLABAおよびLABA/LAMAがそれらを正常化するメカニズムにどのような分子が関与しているのか確認する必要がある。過去の報告および我々の検討結果より、CFTRが第一候補として考えられる。CFTRは気道に豊富に発現する陰イオンチャネルであり、Cl-だけでなくHCHO3-分泌に関与すること、およびCFTRの機能不全が本態である嚢胞性線維症では気道被覆液のpHは健常人より酸性に傾いていることが知られている。現喫煙者やCOPD症例では気道のCFTRの発現低下と機能不全を認めることも知られている。CFRT機能不全は気道表面の脱水および酸性化を引き起こし、ムチンの過剰貯留や変性が気道粘膜防御機構の破綻を来し、COPD増悪病態の一部を形成する可能性をさらに検討する。