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ガスおよび粉末吹込み時における溶融金属中の気泡および粉末の分散挙動の解明

高温の液体金属中に吹込まれたガスからの気泡の分散挙動は、重要であるにもかかわらず、ほとんど測定されていない。一方、常温の水や水銀浴中での測定は多くあり、その結果より高温の液体金属中の分散挙動を類進しようとしているのが現状である。本研究では、修正フル-ド数と容器形状を一定とし、水、水銀、溶銅、溶鉄の各浴内での基本分散挙動を比較検討した。測定方法は、0.5mmφの黒鉛棒を用いた電気探針法である。測定項目は、気泡通過頻度、ガスホ-ルドアップ、上昇速度であり、それらを組合わせることにより、気泡分散相の広がり、浴内各深さにおける通過ガス流量、および、平均気泡径の浴内分布を評価した。気泡通過頻度の半径方向分布は2次元ガウス分布に従い、その標準偏差の2倍で気泡分散相の広がりを定義した。それは、水、水銀、溶銅および溶鉄浴の順に広かった。また、前2者では、ガス流量の依存性が見られなかったが、後2者では、ガス流量が増すにつれ、気泡分散相は狭くなった。気泡上昇速度も、水、水銀、溶銅および溶鉄浴の順に大きくなった。ガスホ-ルドアップと上昇速度から求まる各浴深さにおける通過ガス流量を吹込みガス流量と比較したところ、水浴では両者は一致し、水銀浴では、浴の静水圧を考慮すれば一致したが、溶銅および溶鉄浴では一致しなかった。また、この比較の結果から、溶銅および溶鉄浴では、ガスの熱膨張が浴深さ100mmまでは完了していないことがわかった。平均気泡径は、上昇速度と気泡通過時間の積で求まる気泡弦長さの平均値の1.5倍で評価した。各浴とも、浴が浅くなるにつれ、平均気泡径は小さくなり、気泡の分裂傾向が認められた。また、水、水銀、溶銅および溶鉄浴の順に大きくなった。気泡分散挙動は、溶銅と溶鉄浴中ではほぼ同じであったが、水と水銀浴中のそれとは大いに異なることがわかった。1.データ処理システムの構築本年度の補助金で購入した16ビットのパーソナルコンピューターに、12ビットのA/D変換器を接続し、19.8μs毎のA/D変換が可能なシステムを構築した。更に、下記測定項目を計算するプログラムも構築した。また、プローブ径を0.5mmφとし、測定精度を向上させた。2.水浴中の実験内径15cm、深さ20cmの水浴に、底部ノズルより窒素ガスを吹き込み、浴中に分散する気泡を電気探針により検知した。そのデータを上記システムにより処理し、以下の結果を得た。気泡頻度の半径方向分布は2次元ガウス分布にのり、その標準偏差の2倍で、気泡分散相を定義した。この分散相の拡がりは、吹き込みガス流量により変化しなかった。気泡上昇速度の半径方向分布を求めた。気泡弦長さ分布を求めたが、その平均値は半径方向で一定であった。これより、ガスホールドアップの分布も2次元ガウス分布にのることを示した。3.溶銅浴中の実験幾何学的形状を水浴と合せ、更に、修正フルード数が従来の溶鉄浴実験と合うように、ガス流量を設定し、上記と同様の測定を行なった。測定結果は、ほゞ上記と同様であったが、気泡分散相の拡がりは、ガス流量の増加と共に、減小した。

水浴、溶鉄浴のデータと比較すると、気泡分散相の拡がりと気泡上昇速度は、溶鉄浴のデータとほゞ一致したが、水浴のデータとは、気泡の熱膨張を考慮しても、一致しなかった。したがって、高温の溶融金属浴中の気泡分散挙動を水浴を用いた実験では、シミュレートできないことがわかった。また、ガスホールドアップと気泡上昇速度の積の断面積分と吹き込みガス流量の比較から、気泡の熱膨張は、底から100mmまでは、完了していないことがわかった。前年度には計測システムの構築と、水、溶銅浴における気泡分散挙動の測定を行った。本年度は、溶銅浴の追加測定と、溶銅浴および水銀浴での測定を行った。測定はダブルプロ-ブを用いた電気探針法よった。気泡通過頻度の半径方向分布は、いずれの浴においても、2次元ガウス分布で表わせたので、その標準偏差の2倍により気泡分散相の広がりを定義した。気泡分散相の広がりは、水銀浴では吹込みガス流量によらず一定であったが、溶銅および溶鉄浴では、ガス流量の増加とともに、狭くなった。ガスホ-ルドアップの半径方向分布も、いずれの浴においても、2次元ガウス分布に従った。また、浴高さが高くなるにつれ、分布はなだらかになった。気泡上昇速度は、底部ノズル近傍では、中心にピ-クを持つ単峰の分布となったが、浴高さが増すにつれ、なだらかとなり、150mmの位置ではほぼ一定となった。また、中心軸上における上昇速度の高さ方向分布の吹込みガス流量依存性を見ると、水銀浴では、全高さにおいてガス流量の増加とともに増加したが、溶銅浴では、ノズル近傍では増加するものの、高い位置ではほぼ一定となった。ガスホ-ルドアップ気泡上昇速度のデ-タから、浴内各高さにおけるガスの通過流量を求め、吹込みガス流量と比較した。水銀浴では、浴の静水圧補正を行えば両者は一致したが、溶銅浴では、前者は後者より大きいものの、ガスの熱膨張を考えると小さくなった。このデ-タより、気泡内のガスの温度を推定した。なお、溶鉄浴については、デ-タの精度が悪くこのような推定はできなかった。気泡上昇速度と気泡通過時間の積より、探針が気泡を貫ぬく弦長さの分布とその平均値を求めた。平均弦長さの浴内分布に、明瞭な差は認められなかった。
多様な判断基準を考慮した確率的施設配置計画とその応用

競合する3施設の配置に関する研究を行った。競合する2施設の配置に関しては多くの研究が存在するが、3施設に関しては既に1施設が存在する場合に新たに競合する2施設が参入してくるような場合は考えられていたが、そのような問題は本質的には2施設の決定問題であった。そこで、本研究では3施設すべての配置を決定するモデルを考えた。研究成果はComputers&IndustrialEngineering(SCIJournalsの1つ)に投稿し掲載された。本研究にさらに消費者の購買行動における判断基準に確率的変動する要素を入れることの検討を続けていく。平成22年度は研究課題の初年度であったので、現実に対応した具体的な問題を検討した。具体的には3施設が競合する場合の各施設の最適配置について言及した。現時点では確率的要素は導入していないのであるが、確率計画法の2段階法を発展させた3段階の定式化を行い、競合下での各施設の最適配置に関して解析した。確率計画での定式化を行うと具体的な解法が難しくなるのであるが、このような確率計画法の定式化の導入を行うと確率計画の導入も比較的容易になることが推測される。当初は確率的要素を導入して2段階定式化を行うことにしていたが、2つの施設のみの競合より一般的な3つの施設の競合を考えたのである。2段階定式化がさらに3段階定式化に発展させることができたので、より一般の競合配置を考えるときには重要な発展であろうと思われる。これによって確率計画においても多段階アプローチによる定式化された問題の具体的な解法を導く一歩となることが予測される。この研究成果は台湾の国立成功大学の葉光毅教授および夏皓清氏との共同研究成果でもあり、今後さらに発展させて、応用例として日本と台湾における国民的意識の違いも比較可能になっていくのではないかと思われる。連携研究者の柴田淳子氏が行った「消費者の購買行動にもとづく選択の意思決定モデルの分析」は、競合施設配置問題については消費者の選択行動が施設の配置計画にも大いに影響するので、積極的に結びつけていかなければならないと思われる。平成23年度は本研究課題の2年目であり、3つの施設が競合する場合における競合施設配置問題のまとめおよび論文作成を行った。その結果としてSCIのジャーナルであるComputers & Industrial Engineeringに論文が掲載された。確率的要素の導入については年度末の2月下旬から上記論文の共著者であり共同研究を行っている台湾の国立成功大学の葉光毅教授と詳細な打ち合わせを行った。また、施設配置問題の研究である長栄大学の李泳龍教授とも意見交換を行った。両教授とは引き続き研究交流を進めていくことを確認した。また、23年度の6月から韓国KAISTの教授である黄鶴教授を本学の客員教授として迎え、本研究課題に関する意見交換を行った。3施設の競合する場合の確率的施設配置問題では配置には必ず配置順序が発生するので、3段階の確率的計画法を用いなければならないが2段階の配置問題を研究してきた研究代表者が3段階の拡張することについて検討したが、問題の複雑さも伴って引き続き次年度にもこの研究を持ち越した。この複雑さは消費行動をうまくモデルに取り入れることと、それによる解析の複雑さをどのように緩和するかの検討の難しさであり、さらには現実問題と照らし合わせたときにうまく適合するかを検討しなければならないのである。競合する企業と消費者の行動が現実問題を考えたときにモデル化を複雑にするのである。企業が施設を配置するときに、様々な要因が引き起こす不確実性や、消費者の決断におけるあいまい性により意思決定者は大変難しい判断をしなければならない。本研究では、互いに競合関係にある複数の企業による施設の配置を中心に研究した。通常の2企業による施設の競合配置に関しては多くの研究成果が存在するが、競合関係にあるのは2企業とは限らないのである。より現実的な状況では3以上の企業が互いに競合していることの方が普通のようにも思われる。しかし、多くの企業が競合していたとしても、現実にはすべての企業が、ほぼ同じ場所に施設を配置することは考えられず、複数ではあるが小さい数の企業が集中して施設を配置することはよくある。本研究では、互いに競合する3施設の競合配置に関する研究を行った。2施設では他の競合する1企業の最適配置問題、すなわち単一施設配置を考えれば良かったが、3施設になると他の2施設も互いに競合しているので他の2施設の競合配置問題を考えながら最適な配置になるように意思決定しなければならないので、複雑で大変面倒な問題になる。本研究は台湾の国立成功大学都市計画系の葉光毅教授を共同研究をしており、日本でメールによる連絡手段等を用いて研究を進め、私が台湾に出張したり、葉教授が日本に来られたときに細かい打ち合わせを行い研究を進めた。研究成果は国際会議等で発表し、Computers & Industrial Engineeringに投稿し掲載された。

これを完成する際に客員教授としてお招きしていた韓国KAISTのHark Hwang教授にも論文の完成度に関するチェックを受けていた。不確実性の要素を入れて確率計画法を用いたモデルについては、かなり難解で良い解決法がまだ見つかっていないので、更なる検討を現在も進めている。消費行動のあいまい性についても検討を進めている状況である。当初、全く想定していなかったのではないが、消費行動をモデル化したときの解析の難しさは想像以上であった。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後はこれまでにできていない確率的競合配置問題に取り組んでいきたい。平成24年度に国際シンポジウムか国際セミナーで発表を行って他の研究者とも意見交換を行っていきたい。
沖縄の米軍占領期における図書館についての総合的研究

(1)沖縄CIE図書館(Ryukyuan-American Cultural Center,即ち、琉米文化会館)の成立前における戦後初期の沖縄側の図書館復興への取り組みを当時の新聞(福岡と東京での発行)を基に明らかにした。(2)琉球政府立中央図書館(県立図書館)の成立変遷過程を分析し米国民政府の図書館政策を引き出し検討した。沖縄の図書館復興として(1)で明らかにしたように、沖縄側の働きかけで沖縄民政府中央図書館石川分館、本館(南部知念、後に那覇)、名護分館、首里分館が設置された。米軍政府情報教育部は、1950年に首里分館を残して、残り3館を接収して琉米文化会館として運営した。首里図書館は琉球政府の発足に伴い琉球政府立中央図書館として存続し、県立図書館に発展していくのである。(3)沖縄における「学校図書館法」成立過程の背景について資料紹介を軸に検討し、本土の学校図書館に比べて学校図書館専門職員(学校司書)の配置率が高いことなどの背景を検討し、その要因を個別に考察した。(4)参考資料として、石垣市立図書館所蔵の旧八重山琉米文化会館・残存蔵書の書誌データ作成を一部行った。これにより、米軍民政府の対沖縄文化政策の内容が少しは抽出することができるであろう。残存蔵書の書誌データが完成したら、その分析が効果的に行われるものと思われる(今後の課題)。1.沖縄側からの要請に応じて1947年に創設された沖縄民政府立中央図書館石川分館、中央図書館(知念)、首里分館、名護分館の各館は、1951年に中央図書館が那覇に新築された折に、首里分館を除き全て琉米文化会館(Ryukyuan-American Cultural Center)という名称に変えさせられた。その経緯を調べるための文献資料(日英)をある程度収集することができた。さらに首里分館時代から司書として関わってきた方に接触することができた。その結果、面談することができ情報/資料の提供を受けた。2.1952年に設置された宮古琉米文化会館と八重山琉米文化会館の関係者に聞き取り調査と、その当時の蔵書の部分リストを入手できたこと。かつ、八重山では石垣市立図書館に旧八重山琉米文化会館の蔵書が部分的に所蔵されていていることが分かり、その書誌データを作成することが緊急の課題となった。洋書の絵本のリストだけは既に作成されており、そのコピーを入手できた。関係者の証言や蔵書構成の内容分析を通してアメリカの対沖縄文化政策(図書館政策)が見えてくるものと期待している。3.今年度は、主として基本的な文献資料(日英)と行政資料の収集および関係者の聞き取り調査に重点をおいた。その主旨は概ね達成された。ただし、琉米文化会館の当事者との面談はかなり成就したが、課題は利用者の声(面談や既に公げにされた記録等)を聞き取りや収集することである(次年度)。即ち、沖縄の住民がどのように利用していたかが分かれば、公共図書館としての機能が判明するものと思量される。4.最後に、沖縄本島で3名、宮古(平良)で1名、八重山(石垣)で1名の調査補助を協力してくれる方を得られたことが大きな収穫であり今後の研究を進める上で大いに役に立つことである。1.琉米文化会館は、1947年に戦後沖縄の図書館復興として住民側からの働きかけで設置された沖縄民政府中央図書館の石川分館、本館(南部知念)、名護分館、首里分館に由来する。首里分館を除いて、名護、石川が改築され、続いて本館が那覇に新築されたときに米軍政府情報教育部によって1950年に接収されて、それらを文化情報会館として出発し、すぐに琉米文化会館(Ryukyuan-American Cultural Center)と改称されたのである。首里分館は沖縄民政府に委ねられ、後の琉球政府立中央図書館に、そして復帰後は県立図書館に変換していくのである。2.一年目の調査で、石垣市立図書館に八重山琉米文化会館の旧蔵書の一部が保管されていることが分かった。今回、勤務校の助成金も含めて、旧蔵書の書誌データ作成に着手した。

科研費で一回、勤務校の助成金で一回と合計2回、石垣市立図書館に赴き、館長を始め職員の協力を得て、旧蔵書の三分の二の書誌データの作成をすることができた。今年度、勤務校の助成金を得て、残りの三分の一の書誌データを作成したい。ケーススタディとして、八重山琉米文化会館の蔵書を内容分析することによって、米軍の対沖縄文化政策(図書館)の特徴を少しは明らかにできるであろう。3.学校図書館に対しては、「学校図書館法」の成立背景を探るために資料収集を行い、それの背景要因について資料紹介を通して明らかにした。
体温調節を担うヒト汗腺器官のコイル収縮部とその近傍の血管・神経の三次元的構造解析

ホールマウント染色を施したヒト汗腺のコイル構造(分泌部と導管で構成)の3Dイメージングから、以下のことを見いだした。1)導管は分泌部に包含されるように3次元的にコイル構造を形成していた。2)導管は3次元的に単純に管が折れ曲がっているのに対し、分泌腺は管自体も立体的に捻れた構造を取っていた。3)分泌腺の基底層に局在し、紡錘状の細胞形態を示す筋上皮細胞は、分泌腺の管の捻じれに沿って長軸方向に配向していた。4)汗腺に存在する神経線維は、導管でなく分泌腺のみに管を覆うように配向していた。以上の結果から、汗腺の発汗は筋上皮を取り巻くように配向する神経から筋上皮細胞が同調して収縮することが示唆された。汗腺の発汗機能が低下する高齢者を中心に、熱中症患者の増加が社会的問題となっている。そのため、低下した発汗機能の改善を目指し、発汗を促す汗腺の収縮機構を明らかにすることにした。収縮機構を解明するには、汗腺器官の解剖学的構造を理解する必要がある。しかし、汗腺は複雑な3次元構造を持つため、従来の組織学的な2次元形態解析ではその構造が解明できなかった。そこで我々は、3次元構造解析に有用なホールマウント免疫染色法を取り入れ、汗腺器官の解剖学的構造を解明することにした。平成28年度は、発汗収縮に重要な汗腺コイル領域の詳細な3次元構造を解剖学的に解明した。汗腺コイル領域は、管同士が非常に密接し3次元的にコンパクトな構造を形成していた。また、コイル領域の分泌部の管構造は折れ曲がっているだけでなく管自体がタオルを絞ったようなネジれた構造を取っていた。更に、分泌部においては、非常に伸長した形状をとった筋上皮細胞が、分泌腺のネジれ方向に沿って長軸方向に配向していた。これらの結果から、汗腺は長い分泌腺を収縮する為に立体的に絡んだ構造を取り、さらに、それを効果的に収縮するために筋上皮細胞が特徴的な形状と配向配置を取ることが示唆された。平成29年度は、発汗に重要な血管・神経の汗腺における「3次元的配置」と「発汗機能との関連性」を解剖学的に解明した。汗腺の血管は汗管と分泌部に非常に接近して配置されており、メッシュ状に汗腺を取り囲んでいた。このような配置は汗の分泌と再吸収を効率的に行うための特徴的な配置であると推測された。また、神経は汗腺の分泌部のみを立体的に取り巻くように配置されていた。これらの結果から、汗腺のコイル状の分泌部は、神経に取り巻かれた複数の筋上皮細胞が同調して、絡んだ分泌腺を効果的に収縮し、汗を分泌していることが示唆された。そこで、3次元構造解析に有用なホールマウント免疫染色法を取り入れ、汗腺器官の解剖学的構造を解明することにした。研究計画・方法に記載の通り、平成28年度は、1)汗腺コイル領域における導管部と分泌部の立体構造と空間的配置の可視化、2)導管部と分泌部を構成する細胞の3次元的な形態と配向性の可視化を試みた。まず、基底膜成分であるラミニン-332を用いて汗腺コイル領域の管の最外層のみを可視化したこところ、汗腺の管同士が非常に密接し、3次元的にコンパクトなコイル構造を形成していた。さらに、コイル構造を形成する分泌部と導管部をそれぞれ可視化したところ、導管部の管構造はシンプルに折れ曲がっていたのに対し、分泌部の管構造は折れ曲がっているだけでなく管自体がタオルを絞ったようなネジれた構造を取っていた。続いて、単一細胞レベルの解像度で汗腺コイル構造の構成細胞を可視化したところ、導管部と分泌部で構成している細胞の形状や配向性が異なっていた。興味深いことに、分泌部においては、非常に伸長した形状をとった筋上皮細胞が、分泌腺のネジれ方向に沿って長軸方向に配向していた。

以上の結果から、汗腺は長い分泌腺を収縮するため立体的に絡んだ構造を取り、さらに、それを効果的に収縮するために筋上皮細胞が特徴的な形状と配向配置をとることが示唆された。当初の計画(研究目的の「2研究期間内に何をどこまで明らかにしようとするのか」に記載)の通り、平成28年度は発汗収縮に重要な汗腺コイル領域の詳細な3次元構造を解剖学的に解明した。具体的には、汗腺コイル領域における「管の3次元的な折りたたみ構造」と「分泌部と導管部の立体構造とその3次元的分布」を明らかにした。更に、解明した汗腺コイル領域における3次元構造において、分泌部と導管部の特徴的な立体構造を構築する各細胞区画の「3次元的な細胞形態と配向性」を明らかにした。以上のことから、研究は概ね順調に進んでいると判断できる。解剖学(含む組織学)前年度までの研究成果により、発汗収縮に重要な汗腺コイル領域の詳細な3次元構造を解剖学的に解明した。平成29年度も当初の計画の通り、平成28年度で解明した汗腺コイル領域の解剖学的情報をもとに、発汗に重要な血管・神経の汗腺における「3次元的配置」と「発汗機能との関連性」を解剖学的に明らかにする予定である。当該年度において、来年度に向けた予備検討試験を行うための準備を進める予定であったが、その他の業務の関係上で当該準備を行うことができなかったため、当初計画より経費の使用が少なかった。上述の理由から、当該年度で予定していた経費が来年度分にそのまま上乗せされる。そのため、来年度分まで合わせると当初の計画になると考えられる。
コーパスをもとにした語学教育e-Learningコンテンツの開発環境の研究

本研究では、コーパスを利用した語学教育開発にあたり、質的なコーパスと量的なコーパスの双方の利用環境を整えた。(1)日本語e-Learningコンテンツの開発環境の基礎資料として、日本語教科書コーパスを開発した。(2)英語e-Learningコンテンツの分野では、句動詞用例のコーパス化と用例サイトの作成を行った。(3)語学教育にウエブ上の実用例を活用するために、汎用コーパスであるGoogle 5gram英語データ(1兆語)から用例を自動抽出する検索システムを構築した。本年度(2007年度)、日本語コーパスの整理を実施した。教科書コーパスの日本語用例文を収集、整理した。日本で販売されている1400冊の教科書の内、指導書等の電子データのある教科書を対象にコーパス収集を実施した。また、日本語述部の定形/非定形表現の基礎的な種類の特定を行い、自動分析するために形態素解析結果から、基礎的な定形/非定形表現を生成するプログラム等を開発した。英語用例のコーパス化と用例サイトの作成を行った。冠詞や仮定法などと共に句動詞(動詞+前置詞/副詞)は、日本人学習者にとって学習(理解と習得)が難しい文法項目であることが指摘されている。困難さの学習パラメータとして、句動詞を構成する不変化詞(前置詞/副詞)に、動的な意味があること、及び視覚的なイメージを想起させる機能があることを前提に、句動詞用例サイトを試作した。グループ化された前置詞/副詞が持つ機能的なカテゴリに着目し、そのカテゴリの認知的な解釈イメージを視覚的に示すことで、句動詞の意味理解を促進し、学習効果を高める英語教材提供のためのウェブサイトである。機能的なカテゴリは、動作を示す時空間イメージや、因果関係、状態変化などのイメージからなる。動詞の語彙的な意味、前置詞/副詞の意味に加えて、グループ化された前置詞/副詞が持つ機能的なカテゴリの3つの視点を意識させる学習用例は、学習効果の改善をもたらすと考えられる。2008年度は評価を実施する予定である。本年度(2008年度)、昨年度に整理を行った日本語コーパスの分析を実施した。コーパス(日本で販売されている1400冊の教科書の内、指導書等の電子データのある教科書から収集)を使って、日本語教科書語彙分布調査を行い、語(形態素、単語、文末語形)について、頻度情報を求め、累積比率を計算した。高頻度語の言語的な特徴について調べたほか、統計的な累積ポイントである、2σ、3σや4σ点の語と頻度について調査した。タグ付きコーパスを管理・検索するためのツールとして、小学館で開発された検索エンジン(JSC)と、NAIST(松本研究室)で開発されたChaki(茶器)の利用を試みた。Chakiに教科書コーパスを実装し、検索可能な状態とした。なお、JSCは、UNI-Code対応にしているので、日本語だけでなく、他の言語でもタグ付きコーパスの形態であれば、JSCに実装することで検索が可能になる。例えば、英語であれば、BNCタガー(CROWS)を使って英文を形態素解析し、タグ付きのデータにすることで、検索対象のデータの作成が可能であることを確認した。なお、未使用予算が発生した。研究分担者との作業分担打ち合わせでの齟齬もあって、お互いに発注したとの認識で進めていたが、未発注であったことが3月末に判明したためである。本研究に対する影響は少なく、次年度に購入することでカバーできる範囲のものである。本年度(2009年度)、日本語コーパスの増強を行った。すでに集積しているコーパス(日本で販売されている1400冊の教科書の内、指導書等の電子データのある教科書170冊から収集)のカタログを再調査し、教科バランスと絶対的に不足していた科目(数学、英語、音楽等)の指導書を購入し(52冊を追加し)、プログラムを用いてテキスト化を行った。テスト問題やドリルなどについてもテキスト化を行った。同時に、教科書データの特徴比較のため家電製品のマニュアル文章のテキスト化も実施し、両コーパスの文末表現の比較を行った。また、日本語教科書データの検索システムの改良を実施した。英語教材作成のためのツールとして、Google 5 gram英語データ(1兆語)を使った検索システムを構築した。このシステムは、RDB(Relational Data Base)を用いて検索を行う。用例検索では制限された正規表現を扱うことができる。なお、Google 7 gram日本語データ(2500億語)についてはデータを購入し、英語の検索システムに準じて検索システムとして実装することができることを確認した。英語への翻訳難易度の視点から、日本語従属表現の定性分析を実施した。従来の翻訳指導書だけでなく日本語教育でも、意味解釈の複雑さが指摘されている、日本語の連用形について、英語翻訳のための類型の調査と、類型を判断するための言語テストの方法を確立した。
食細胞の口腔カンジダに対する貧食、殺真菌能におよぼす抗真菌薬の影響に関する研究

義歯性口内炎を含む口腔カンジダ症症例由来のカンジダ属の分離を試み、さらに同定して菌種の検索を行った。口腔粘膜(舌および頼粘膜)にカンジダ性偽膜を有する4例および義歯性口内炎(顎堤,口蓋)6例を対象症例とした。培養できたカンジダ分離株は血清学的反応(カンジダチェック)と生化学的反応(ID32Cアピ)により同定し,Candida albicans (C. albicams)A10株,Candida glabrata(C. glabrata)4株と判定した。現在まで入手可能であった抗真菌薬アムホテリシンB(AMPH),ミコナゾール(MCZ),フルシトシン(5-FC)を用いてカンジダ臨床分離株の薬剤感受性を米国のNCCLS提案法(1992年)の液体培地希釈法に従って検討した。判定の際、最小発育阻止濃度(MIC)と80%発育阻害濃度(IC_<80>)の両濃度についてチェックした。その結果は次のとおりであった。
強誘電体の分極軸に垂直な電場により誘起される未知の分極

強誘電体の分極軸に垂直な方向へ長時間に亘り直流電場を印加すると、自発分極の大きさが次第に減少し、最終的には観測できなくなる現象を発見した。この現象のメカニズムを探る途中で分極軸に垂直な方向にも焦電気のようなものが観測されることを見つけた。本研究は、この起源を探るために、分極軸に垂直な方向の分極の大きさが自発分極の減少と関係しているのかどうかを調べる研究である。初めに単結晶を育成し、それを成形し電極を取り付けて試料とした。分極軸に垂直な方向(c軸)へ直流電場を印加すると自発分極の大きさが減少することが確認できた。つづいて、c軸への直流電場の印加で流れる電流が時間変化するのかどうかを測定した。印加時間とともに電流が減少する様子が見られた[1]。しかし、これには表面電流なども含まれていたために、試料雰囲気に大ききが左右されるものであった。このため、ノイズ対策をし、ガード電極を採用するなどして測定したところ、電場印加直後は急速に減少するが、その後わずかに増加し始め、自発分極が観測できなくなる程の長時間を経ると、電流はそれ以上増加せず一定になった。印加直後の減少は吸収電流と思われる。その後のゆっくりとした電流の増加は、c軸の電気伝導率がわずかに大きくなっていっていることを表している。以前の研究から長時間の直流電場の印加によりドメインが微細になることが分かっているので、ドメイン壁が増えたために電気伝導率が大きくなったためと考えられる。逆に、この測定からドメインはある時間が経過するとそれ以上は微細化しないことが明らかになった。現在は、分極軸に垂直な方向の分極の大きさの測定を始めたが、直流電場を印加しなくても、焦電気が観測されてしまっているので、測定方法や電極の構造を検討している。[1]奥田、喜久田、2018年度日本物理学会北陸支部定例学術講演会,金沢大学, Ca7 (2018).計画では、今年度は焦電気法による分極の大きさの測定までを行う予定であったが、その一つ前の段階の微小電流の測定の追試と、今後に向けての試料の電極の形状の検討を行っているところである。研究が遅れているのは、組織変更に伴い実験室を移動しなければならなかったので、機器のセットアップに非常に時間がかかってしまったためである。また、研究室の汎用の機器ではうまく測定できず、予定していた機器が高額であったので代替機種を探すのにも時間を要した。長時間に亘る電場の印加で自発分極の大きさが小さくなるという現象の確認は、これまで何度も行ってきたので比較的スムースに行うことができたが、微小電流の測定では、表面電流の除去やノイズ対策に手間取ったことがあげられる。まずは微小電流の測定を終わらせてしまい、焦電気法による分極の大きさの測定を開始する予定である。少し予備実験をしたところ、直流電場を印加しなくても、焦電気が観測されてしまっている。これは、分極軸の電荷が測定電極に回り込んでしまっていることが考えられる。このため、測定方法や試料の電極の構造を検討している。あわせて、X線回折装置が立ち上がれば、電場下での結晶構造解析を行う予定である。回折装置の立ち上げに更に時間がかかるようであれば、共同実験室の回折装置で測定できるように、試料の形や試料への電源の供給方法などを考えたい。

[1]奥田、喜久田、2018年度日本物理学会北陸支部定例学術講演会,金沢大学, Ca7 (2018).計画では、今年度は焦電気法による分極の大きさの測定までを行う予定であったが、その一つ前の段階の微小電流の測定の追試と、今後に向けての試料の電極の形状の検討を行っているところである。研究が遅れているのは、組織変更に伴い実験室を移動しなければならなかったので、機器のセットアップに非常に時間がかかってしまったためである。また、研究室の汎用の機器ではうまく測定できず、予定していた機器が高額であったので代替機種を探すのにも時間を要した。長時間に亘る電場の印加で自発分極の大きさが小さくなるという現象の確認は、これまで何度も行ってきたので比較的スムースに行うことができたが、微小電流の測定では、表面電流の除去やノイズ対策に手間取ったことがあげられる。まずは微小電流の測定を終わらせてしまい、焦電気法による分極の大きさの測定を開始する予定である。少し予備実験をしたところ、直流電場を印加しなくても、焦電気が観測されてしまっている。これは、分極軸の電荷が測定電極に回り込んでしまっていることが考えられる。このため、測定方法や試料の電極の構造を検討している。あわせて、X線回折装置が立ち上がれば、電場下での結晶構造解析を行う予定である。回折装置の立ち上げに更に時間がかかるようであれば、共同実験室の回折装置で測定できるように、試料の形や試料への電源の供給方法などを考えたい。実験室の移動などで研究の開始が遅れ、満足のいく測定結果が得られるのが遅くなったために、学会などでの発表を見送ったためと、当初予定していた機器よりも安価で実験に支障のない同等の器材を手に入れることができたので、次年度使用額が生じた。次年度使用額と翌年度分は、研究が遅れていたため、購入を控えていた電源装置や試料周りの器具の作製に充てたい。
末梢神経再生におけるシュワン細胞と軸索の相互作用-共焦点レーザー顕微鏡による解析

本研究課題は坐骨神経圧挫後、下肢筋の運動終板再神経支配においてシュワン細胞-軸索-細胞外物質の構造的相関が若年期(3月齢ラット)と老年期(24月齢ラット)でいかなる差異を示すかを検索することである。シュワン細胞、軸索、細胞外物質(tenascin)、接着分子(N-CAM)の各々を標識するmonoclonalまたはpolyclonal抗体を組合せ二重染色を行い、共焦点レーザー顕微鏡により観察した。また、これらの抗体をalpha-bungarotoxinとも組み合わせ、アセチルコリン受容器との構造的相関も解析した。老年期における特徴として前年度(平成8年度)には次の所見を認めた。1)神経再生の早期から変性シュワン細胞が出現する、2)再生軸索は神経束から運動終板に伸びていくさい、不規則な走行や崩壊を示す、3)シナプス再構築の進展は運動終板の構成要素(終末軸索、終末シュワン細胞、アセチルコリン受容器)間で不均一である、4)N-CAM,tenascinはシュワン細胞の周縁に存在するものと考えられるが、免疫組織化学的には陽性部位の分布や形状における変化が観察される。これらの所見は軸索誘導、シナプスの再構築・維持における異常を示唆する。平成9年度はこのような結果にもとづき論文を作成し、現在投稿中である。シナプス再構築における成熟度の不均一性を更に解析するため、神経終末、終末シュワン細胞、アセチルコリン受容器の各部位のサイズおよび重複部位の面積を経時的に計測している。また、基底膜物質(laminin,proteoglycan)や髄鞘形成との関連についてもデータが必要であり、免疫組織化学的に検索している。シュワン細胞、軸索、細胞外物質(tenascin)、接着分子(N-CAM)の各々を標識するmonoclonalまたはpolyclonal抗体を組み合わせ二重染色を行い、共焦点レーザー顕微鏡により観察した。また、これらの抗体をalpha-bungarotoxinとも組み合わせ、アセチルコリン受容器との構造的相関を解析した。老年期における特徴として前年度(平成8年度)には、次の所見を認めた。1)神経再生の早期から変性シュワン細胞が出現する、2)再生軸索は神経束から運動終板に伸びていくさい、不規則な走行や崩壊を示す、3)シナプス再構築の進展は運動終板の構成要素(終末軸索、終末シュワン細胞、アセチルコリン受容器)間で不均一である。4)N-CAM,tenascinはシュワン細胞の周縁に存在するものと考えられるが、免疫組織化学的には陽性部位の分布や形状における変化が観察される。平成9年度にはこのような結果にもとづき論文を作成し、現在投稿中である。シナプス再構築・維持における成熟度の不均一性を更に解析するため、神経終末、終末シュワン細胞、アセチルコリン受容器の各部位のサイズおよび重複部位の面積を経時的に計測している。また、基底膜物質(laminin,proteoglycan)、髄鞘形成との関連についてもデータが必要であり、免疫組織化学的に検索している。
多種細胞連環に基づく冠循環系の発生・進化・病態・再生の統合的理解

「神経堤細胞-マクロファージ-内皮細胞連環」を中心に、冠循環発生における多細胞系譜間相互作用の役割の解明、多細胞連携に基づいた脊椎動物における冠循環の進化に関する仮説の提示を試みる。さらに、発生過程で見られた細胞間連携が心筋梗塞後の組織修復過程でも働いているか、細胞移植などによる治療応用が可能かを、マウス冠動脈結紮モデルなどを用いて検討する。以上から、新しい治療法創出の基盤となるプラットホームとして、多様な細胞群の相互作用に基づく冠循環の発生と進化・病態・再生の統合的な理解を目指す。心臓血管系を発生・進化・病態の3つの視点から複合的に捉えることで、発生過程における起源多様性と進化における機能高度化と病態形成との関係を明らかにしようとする研究である。発生における細胞間相互作用、発生における現象の進化における類似性、細胞起源による病変の性質の説明可能性、心筋梗塞後の血管新生療法などへの応用可能性を検討する。本研究課題は、心臓血管形成の過程について、心臓周囲の組織を含めて包括的に発達過程とそのメカニズムを明らかにするもので、学術的重要性は大きい。発生学から着想した「神経堤細胞ーマクロファージー内皮細胞連環」の概念の病態における意義を明らかにするだけでなく、疾患治療への応用を目指しており新規治療法開発が期待される。
シナプス伝達の長期増強におけるグルタミン酸受容体とプロテインキナーゼCの役割

記憶、学習の実験モデルであるシナプス長期増強現象において、タンパク質燐酸化反応が重要な役割を果たしていることはすでによく知られている。特にカルシウム依存性の燐酸化酸素の一つであるプロテインキナーゼCは、その活性化剤であるホルボールエステルが長期増強様現象を誘導する事実、プロテインキナーゼCのシナプス後細胞への注入によって長期増強が発現すること、プロテインキナーゼC阻害剤によって長期増強の発現が抑制されることなどから、長期増強の発現に必須の酵素であると考えられている。我々はプロテインキナーゼCには複数の分子種が存在し、各々脳内分布、細胞内局在が異なっていることを明らかにしてきた。海馬においても、カルシウム依存性の分子種であるα、βII、γ分子種が存在するが、いずれの分子種も神経終末にはほとんど認められず、グルタミン酸シナプスが存在するDendriticspineにはαとγ分子種だけが認められた。グルタミン酸受容体のうち、アフリカツメガエルに発現させたNMDA受容体はプロテインキナーゼCによって、活性化されカレントの増強が起こることが報告されている。NMDA受容体がシナプス後部にあることから、このNMDA受容体の活性制御を行っているプロテインキナーゼC分子種はαあるいはγ分子種であることが示唆される。一方、プロテインキナーゼC活性化によって、シナプス前部からのグルタミン酸遊離が上昇する事が長期増強の維持相にとって、重要であるとも言われている。シナプス前部に存在するプロテインキナーゼC分子種を探索した結果、カルシウム非依存性分子種であるε分子種がシナプス後部よりむしろ神経終末、軸索などのシナプス前部に存在することが明らかとなった。これらの結果から、シナプス前後と後部において異なったプロテインキナーゼC分子種が、長期増強に関与している事が示唆された。
アクチンーミオシンによるエネルギ-変換システムの最小機能単位

アクトミオシンシステムにおける入力と出力の関係は、ATP分解サイクルとアクチンフィラメント滑走距離の関係に置き換えられる。そこで、シリコ-ンで処理したガラス表面にミオシン分子を固定し、そこにテトラメチルロ-ダミン・ファロイジンで標識したアクチンフィラメントと細いフィラメントを加え蛍光顕微鏡下で滑走運動を観測しながら同時にマラカイトグリ-ンを用いた高感度PiアッセイによりATP分解速度も測定した。この滑走速度とATP分解速度、そして別に測定した滑走中に単位長さ当りアクチンフィラメントと相互作用し滑り力を及ぼしているミオシン頭部の平均の数から、1ATPサイクル当りの滑走距離を求めた(Harada,et al.J.Mol.Biol.to be published,1990)。ii)アクチンフィラメントの超微操作を用いた張力ゆらぎ一回のATPサイクルに一回の力学サイクルが結合していると、それに対応した大きな張力のゆらぎが観察されるはずである。しかし、筋線維を使うとそれには数百万といった非常に多数のミオシン頭部が含まれ個々の頭部由来の張力ゆらぎは平均化によりなまってしまう、また複雑な構造のためおそらく原理的にそれを検出するのは不可能である。そこで、ここではin vitro運動再構成系(Harada,et al.Nature,326、805ー、1987;Kishino,et al.Nature,334、74ー、1988)において、10個程度のミオシン頭部が発生する張力ゆらぎを非常に高い感度で測定できるシステムを開発した(Yanagida、Biophys.j.55、193、1989)。方法を簡単に説明すると、先に開発した単一アクチンフィラメント観察、操作用の倒立蛍光顕微鏡システムを用いて長さ100μm、直径約500nmまたはそれ以下のガラスマイクロニ-ドルで一本のアクチンフィラメントをとらえ、もう一方の端の極一部をミオシンをコ-トしたガラス表面に触れさす。張力はマイクニ-ドルのたわみから測定する。マイクロニ-ドルの変位はその像を二分割のフォトダイオ-ドに投影し、それらフォトダイオ-ドの出力差から検出する。この差出力はニ-ドルの変位に非常に敏感で、1オングストロ-ムの変位も検出できた。また、非常に微小なニ-ドルを用いているので、粘性力、慣性力による影響が少なく時間分解能も約0.2ミリ秒であった。こうして、10個程度のミオシン頭部が発生する張力ゆらぎを非常に高感度で測定出来た。ミオシンモノマーをシルコンコーティングしたガラス,あるいは雲母の薄いフィルム表面に固定し, 20nm以下から5μm以上にわたるいろいろの長さを持つアクチンフィラメントの滑り運動を観察した.短いアクチンフィラメントは超音波処理によって調製し,それらの定量的観察は酸素を除去した溶液中で強力な励起光を用いて行った.滑り運動の速度は, 5μm以上から約40nmまでフィラメントの長さによらず一定で,約40nm以下では滑り運動は観察されなかった.この結果から,滑り運動には約40nmすなわちアクチンフィラメントのらせんの約半ピッチで十分であることがわかった.40nmのアクチンフィラメントが常に相互作用できるミオシン頭部の数は,その大きさ(長軸約20nm,短軸約10nmの洋梨形)からして12個である.したがって上の結果は, 12個のミオシン頭部と半らせんピッチのアクチンフィラメントの構造単位で最大速度の滑り運動が実現されることを示している.これまでサルコメアという大きな集合体を用いて, ATP分解量とアクチンフィラメントの滑走距離との関係から,平均して1ATP分解反応中に引き起こされるアクチンフィラメントの滑走距離が最大60nm以上になるということが示されていた.上記の結果とATP分解反応速度を考慮して検討した結果,それと同じことが一本単独のアクチンフィラメントの運動においても起こっていることが確認された.昨年、40nmのFアクチンが長いフィラメントと同じ速度で滑り運動することを報告した。40nmのFアクチンにはガラス表面のミオシン密度、Fアクチンの構造等を考慮して、せいぜい2個の頭部しか同時に相互作用できない。2個の頭部でこのような運動を達成するためには、Fアクチンが来るとそれが通りすぎる8ms(40nm/5μm/s)以内にミオシンはほぼ100%の確率で力発生サイクルに入らなければならない。ミオシンはM ADP Pi中間体を形成しているので、もし化学ー力学反応が1:1に共役しているとすると、A+M ADP Pi→Pi→ADP→APの反応で、PiとADPの放出速度が125S^<-1>以上でなくてはならないことになる。そこで筋原線維を用いて、同じ条件下(T〓23°C、μ〓70mM)で自由短縮している時のPiとADPの放出速度を測定した。M ADPPiから開始するため、激しく撹半している筋原線維の懸濁液にCa^<2+>非存在下で、T=OsにまずATPを加え筋原線維をrelax状態にする。そして、T=0.3s後にCa^<2+>を加え短縮を開始させる。Ca^<2+>を加えた後、0.05s、0.1s...後にPCAを加え反応を止め、溶液中のPiとADPを定量する(混合のdead time<10ms)。結果は、自由短縮がほぼ完了する0.1sの間にはPi、ADPが小量しか放出されず、短縮が終了してからpi、ADPが放出されるという結果になった。

以上の結果は次のような解釈される。M ADPPiにAが来ると、今の条件ではM ADPPiは直ちに(<8ms)力発生サイクルに入る(入らなければならない)が、Pi、ADPの放出は起こらず、何回かの力発生サイクルの後Pi、ADPが放出される。これは、我々が主張している化学反応ー力学反応の共役が1:1に共役しないモデルによく合う。アクトミオシンシステムにおける入力と出力の関係は、ATP分解サイクルとアクチンフィラメント滑走距離の関係に置き換えられる。そこで、シリコ-ンで処理したガラス表面にミオシン分子を固定し、そこにテトラメチルロ-ダミン・ファロイジンで標識したアクチンフィラメントと細いフィラメントを加え蛍光顕微鏡下で滑走運動を観測しながら同時にマラカイトグリ-ンを用いた高感度PiアッセイによりATP分解速度も測定した。この滑走速度とATP分解速度、そして別に測定した滑走中に単位長さ当りアクチンフィラメントと相互作用し滑り力を及ぼしているミオシン頭部の平均の数から、1ATPサイクル当りの滑走距離を求めた(Harada,et al.J.Mol.Biol.to be published,1990)。ii)アクチンフィラメントの超微操作を用いた張力ゆらぎ一回のATPサイクルに一回の力学サイクルが結合していると、それに対応した大きな張力のゆらぎが観察されるはずである。しかし、筋線維を使うとそれには数百万といった非常に多数のミオシン頭部が含まれ個々の頭部由来の張力ゆらぎは平均化によりなまってしまう、また複雑な構造のためおそらく原理的にそれを検出するのは不可能である。そこで、ここではin vitro運動再構成系(Harada,et al.Nature,326、805ー、1987;Kishino,et al.Nature,334、74ー、1988)において、10個程度のミオシン頭部が発生する張力ゆらぎを非常に高い感度で測定できるシステムを開発した(Yanagida、Biophys.j.55、193、1989)。方法を簡単に説明すると、先に開発した単一アクチンフィラメント観察、操作用の倒立蛍光顕微鏡システムを用いて長さ100μm、直径約500nmまたはそれ以下のガラスマイクロニ-ドルで一本のアクチンフィラメントをとらえ、もう一方の端の極一部をミオシンをコ-トしたガラス表面に触れさす。張力はマイクニ-ドルのたわみから測定する。マイクロニ-ドルの変位はその像を二分割のフォトダイオ-ドに投影し、それらフォトダイオ-ドの出力差から検出する。この差出力はニ-ドルの変位に非常に敏感で、1オングストロ-ムの変位も検出できた。また、非常に微小なニ-ドルを用いているので、粘性力、慣性力による影響が少なく時間分解能も約0.2ミリ秒であった。こうして、10個程度のミオシン頭部が発生する張力ゆらぎを非常に高感度で測定出来た。
制度的保障理論の研究ー西ドイツと日本の比較研究

本研究では、重点課題として、ヴァイマル憲法下のシュミットの制度保障理論とボン基本法下のヘ-ベルレの制度的基本権理論を検討し、両者の理論と特質と相互の関係ならびに憲法解釈上の問題点を解明することとしていた。本研究により明らかになったのは、つぎの事柄である。1本来の制度的法思考にあって決定的に重要なのは、法規範を「制度の内在的意味連関や法秩序全体のなかでの制度の位置」から理解することである。2ヘ-ベルレの制度的基本権理論にあっては、すべての基本権からその制度的側面を引き出す新しい基本権解釈によって、「制度としての基本権」、すなわち主観的自由権の客観的法への解消という制度的法思考本来の帰結が導き出されている。3シュミットの制度保障・制度的保障理論は、それ自体としては法の把握についての方法上の原則的視点を含むものではない。しかし、シュミットは、制度的保障とされるもののなかの限定されたものについてであるにせよ、主観的権利の客観的法への解消を要求しており、この点に制度的法思考本来の意図の明示的な表明が認めるられる。4かくして、制度的基本権理論はもとより、制度保障・制度的保障理論についても、「制度」概念そのものの輪郭と「保障」の範囲の不明確性を媒介として、基本権を空洞化する理論となり、ひいては自由の国定化に行きつく危険性がつねに存在している。当初計画では、平成元年度は、ヴァイマル憲法下におけるシュミット(Carl Schmitt)の制度的保障理論を彼の憲法理論の体系全体のなかで明確にし、平成2年度は、これらの課題をなお追求するとともに、ボン基本法下の制度的保障理論、とくにヘ-ベルレ(Peter Haberle)の制度的基本権理論を検討することとしていた。これまでの研究により、第一に、シュミットの憲法理論との関わりでは、1.彼の方法の根本的概念が、憲法制定権力と憲法によって形成された権力との区別の公理にあり、この区別から、憲法制定権力の政治的全体決定としての「実定的憲法」とたんなる憲法律との分離が導き出されるということ、2.彼の決断主義理論における「決断」という観念が、政治的法律概念と法治国家的法律概念との区別を特徴づけているということ、3.彼の制度的保障理論は、そのような憲法制定権力論や法律概念の検討なしには評価できないということ、などが明らかになってきた。第二に、制度的保障理論そのものとの関わりでは、1.シュミットに代表されるヴァイマル期のそれが「国家に対する保障」と位置づけられ、制度的保障は主観的権利を強化すべきものと観念されていたこと、2.このヴァイマル期の理論はボン基本法下でも維持され、保障の性格・内容・方向・機能に即して検討が深められ、近年では制度的保障に立法府の不作為に対する保障や第三者効力の保護も含まれるかどうかについて論議されていること、3.これに対して、ヘ-ベルレの制度的基本権理論は「国家による保障」と性格づけられ、主観的自由権と客観的法制度とを等置していること、などが明確になってきた。主として、ヴァイマル憲法下におけるシュミットの制度保障・制度的保障理論を検討してきた平成元年度の研究にひきつづき、平成2年度は、ボン基本法下におけるヘ-ベルレの制度的基本権理論を検討することとし、そのうえで両者の理論を「制度的なもの」の視角から分析し、もって両者の理論の特質と相互の関係ならびにこれらの理論に含まれる憲法解釈上の問題点を解明することとしていた。本研究により、第一に、ヘ-ベルレの制度的基本権理論にあっては、(1)基本権は、「制度的に保障された生活関係、すなわち基本権の制度的側面ならびに基本権を豊富化する規範複合体」のなかで初めて実現・具体化され、そこから「方向と基準、内容と課題」を受け取ること、したがって、(2)すべての基本権からその制度的側面を引き出す新しい基本権解釈によって、「制度としての基本権」、すなわち主観的自由権の客観的法への解消という制度的法思考本来の帰結が導き出されていること、などが明らかになった。

第二に、シュミットの制度保障・制度的保障理論を「制度的なもの」の視角から検討することにより、彼自身が制度的保障と捉えるもののなかの限定されたものについてであるにせよ、主観的権利の客観的法への解消という制度的法思考本来の意図が明示的に表明されていること、などが明らかになった。かくして、第三に、シュミットの制度保障・制度的保障理論とヘ-ベルレの制度的基本権理論との間に「解釈方法上の構造的類似性」が歴然と存在しており、したがって、両者いずれも、究極的には、基本権規定の客観化、すなわち客観的法としての基本権の内容そのものの演繹と同義となる傾向性がつねに内在していること、などが明確になった。
歯周病原細菌感染に対するビタミンＤによる新規の予防・治療効果の検討

ビタミンDは、骨の恒常性維持に関わる栄養素である。本研究では歯周病原細菌感染に対するビタミンDの抗炎症作用を明らかとすることを目的とした。マクロファージにおいて歯周病原細菌由来LPSによって誘導される炎症応答に対し、活性型ビタミンD1,25(OH)2D3添加による明らかな抑制効果は認めなかった。さらに創傷治癒効果について、ヒト歯肉上皮細胞由来であるEpi4細胞を用いて、Wound healing Assayを行ったが、活性型ビタミンD 1,25(OH)2D3添加による明確な創傷治癒促進効果は認められなかった。ビタミンDは、脂溶性ビタミンでありカルシウムホメオスタシスを制御することで骨代謝に重要な役割を果たすことが広く知られている。近年、ビタミンDの新たな機能として、単核白血球やマクロファージにおいてはToll like receptor(TLR)を介した病原性因子による刺激によりVDRの発現が上昇し、それにより抗菌ペプチドであるCathelicidinが誘導され抗菌作用を示すことが報告されている。ヒトやマウスを対象にした研究においても、血中のビタミンDレベルの低下がMycobatium tuberculosis, Salmonellaなどの細菌やウイルスの罹患につながることなどが報告され、ビタミンDの抗菌的な作用が感染症の分野でも注目されている。歯周炎は歯周病原細菌による感染症であるが、その影響は口腔内局所のみにとどまらず、動脈硬化性疾患、非アルコール性脂肪性肝疾患、リウマチ等の重篤な全身疾患のリスクファクターであることが多くの疫学調査及び動物実験によって明らかにされている。上記のように近年明らかになってきたビタミンDの抗菌的作用から、歯周炎によって引き起こされる全身の免疫系や代謝系の恒常性破綻に対してもビタミンDが抑制的に働くことが期待される。本研究では歯周病原細菌感染に対するビタミンDの抗炎症、抗菌的作用を明らかとすることを目的とする。H27年度は、歯周病原細菌感染に対するビタミンDの抗炎症作用について検討を行った。マウスマクロファージ由来RAW264.7細胞に対し、P.gingivalis LPSを用いて刺激を行い、活性型ビタミンD 1,25(OH)2D3添加による抗炎症作用を検証した。炎症性サイトカインTNF-αの遺伝子をReal-time PCR法、及びタンパク発現についてはELISA法を用いて解析を行った。出産・育児による研究中断のため、平成27年度は実験の遂行期間が、平成27年10月からの半年間に短縮されたことが大きな理由として挙げられる。しかしながら、期間に合わせて当初の年次計画を見直し、細胞を用いたin vitroの実験系を先立って行うという、新しい研究計画を立案、実行することで、一定の結果を得ることが可能となった。また、活性型ビタミンD薬剤の抗炎症効果が、当初期待していた程には得られなかったことから、至適濃度やタイムコースを含めた適切な実験系の検討に繰り返し実験が必要となったことも、研究の進捗を遅れさせた原因となったと考える。近年、高脂血症、高血圧などメタボリックシンドロームに加え、動脈硬化性疾患や自己免疫疾患に対し抑制的な効果を示すことが報告されている。これは、マクロファージ、樹状細胞、T細胞、B細胞にもビタミンD受容体(VDR)が発現し、これらの細胞の分化、増殖、活性化などを変化させることによるもので、ビタミンDが自然免疫、獲得免疫の両面に作用することが明らかとなってきた。H28年度は、昨年度に引き続き、歯周病原細菌感染に対するビタミンDの抗炎症作用について、in vitroの実験系における解析を行った。マウスマクロファージ由来RAW264.7細胞及びヒト単球由来THP-1細胞に対し、P. gingivalis LPSを用いて刺激を行い、活性型ビタミンD 1,25(OH)2D3添加による抗炎症作用を検証した。炎症性サイトカインTNF-α, IL-6の遺伝子をReal-time PCR法、及びタンパク発現についてはELISA法を用いて解析を行った。遺伝子、タンパクともにLPS刺激において炎症性サイトカインレベルは上昇したが、ビタミンD添加による有意な抑制効果は認められなかった。また、ビタミンDのレセプターであるVDRの発現量の変化の解析を行った。活性型ビタミンDの抗炎症作用に着目して各種細胞を用いた実験を進めた。当初想定していたよりもビタミンD製剤による抗炎症作用が著明には認められなかったことから、細胞や試薬、タイムコースなどについて様々な条件にて検討を行う必要があったため、マウスを用いた実験までは進行することはできなかったが、一定の結果が得られたと考えている。