hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
複素解析写像・Vojta予想と不変量の研究

値分布とVojta予想の研究について、ディオファントス幾何に関する国際会議に於ける研究交流が蹶起となり、超越的な値分布理論とディオファントス幾何に関して命題文レベルに於けるアナロジー(例、Lang予想, Vojta予想)だけでなく更に一歩深い証明レベルでの関係が見出された。すなわち、本代表者が1981年に発表した準アーベル多様体に対するピカールの定理が、その上のねじれ点分布に関するRaynaudの定理(1983)の証明に適用されることが判明した。このような証明レベルでの直接的関係は、かねてより本研究代表者は求めていた。しかし、ロジック・モデル理論の極小順序構造論(o-minimal structure theory)が両者の仲立ちをするという認識は当該研究課題開始時にはなかったもので,興味深い成果である。現在この成果を踏まえて、P. Corvaja (Udine), U. Zannier (Pisa, E.N.S.)と共同で準アーベル概形の正則切断のて研究を進めている。岡理論において残された問題の研究について、分岐リーマン領域のレビ(ハルトークスの逆)問題の成立する十分条件を初めて与えた。あるアーベル積分を用いるスカラー不変量の導入がポイントであった。応用として、これよりBehnke-Steinの定理(1949)の新証明が得られた。岡の連接定理の証明の分析より「弱連接定理」を定式化した.これを用いて岡潔の解決した3大問題について,収束巾級数とクザン積分(コーシー積分の半分積分)のみを用いる全く初等的な証明法を見出した。ここまでの初等化は研究課題開始時には想定していなかった成果である。今後は、これを更に整備したい。以上の成果をもって、国際会議を含む多くの内外の会議・研究集会に参加、講演し、多くの参加者と研究交流を行い、本研究成果の国際発信を行った。Nevanlinna理論・小林双曲的多様体の理論・Vojta予想についてこれまでの知見を整理し、アプローチ可能な問題の定式化を行った。複素解析学の重要な基礎定理である岡の第1連接定理の証明の改良を行った。擬凸領域の問題では、分岐リーマン領域のスタイン性について研究した。Grauert及びFornaessの反例が知られていたが、初めて肯定的な成立する為の幾何学的な十分条件を有限被覆の場合に示した。無限被覆の場合が、次の問題となる。この証明より有名な開リーマン面のスタイン性に関するBehnke-Steinの定理の分かりやすい新証明が得られた。ボッフムで海外共同研究者のJ. Winkelmannと共同研究を行った。内外の研究集会やセミナーで講演し、情報発信に努めた。特に、5月上海での国際会議に参加講演し、J.-P. Demailly、B. Shiffman, Y.-T. Siu, J.-E. Fornaess等と研究討論・情報の収集を行った。6月ボッフムでは3回講演、その後7月デブレツェンでの国際数論研究集会に参加講演、12月には台北でJ.-T. Wangと共同研究と講演を2回行った。これまでの成果を取り入れた英語による書籍の出版を計画し、シュプリンガー社と契約した。その中で、多変数複素解析に関する基礎定理の証明に当該研究課題の研究成果を取り入れた新しい証明を与えることで、研究課題の理解の深化が計られ、この分野への導入が計りやすくなりつつある。当該研究初年度の研究課題として、取り組む問題、アプローチの方法についての研究が順調に進んだ。擬凸問題(レビ問題)の古典的未解決問題である分岐リーマン領域について興味深いこれまでにない新しい進展が得られた。準アーベル多様体の分岐被覆空間のコンパクト化への正則曲線の値分布を調べ、第2主要定理型の不等式を導いた。境界因子の個数関数と分岐因子の個数関数では、打ち切りの仕方が反対になることを見出した。正則曲線が境界因子を除外する場合は、その分岐因子の個数関数はsmall-termとなり以前得ていたNoguchi-Winkelmann-Yamanoiによる退化定理を導くことになり整合性がとれている。この結果は、台北での国際研究集会で発表し、参加者の関心を引いた。その扱いでは、連接イデアル層のWeil関数から決まる接近関数のの解析が鍵となる。連接層の理論は多変数複素解析の基礎をなし、中でも岡の第1連接定理は最も基本的である。その証明アルゴリズムを改良した。またそれに合わせて用いるカルタンの行列分解補題の簡明な証明を与えた。これまでの証明は、どれも複雑であるか高度な知識を前提とするものでそれ等に比すると大夫簡明になった。連接層の高次コホモロジーの有限次元性定理(Cartan-Serre, Grauert)の証明で鍵になるL. Schwartzの有限性定理を少し拡張し簡略な完全証明を与えた。この定理の証明も従来の証明法は多大な紙数を必要とする(一松信)もので、要点部分は3頁ほどで引用無しの完全証明が可能となった。これらは、当該研究分野の基礎をなすもので、これらの成果を取り入れた基礎入門書をSpringer社より刊行した。関連して、一般には反例がある分岐リーマン領域のレビ問題について肯定的な結果を得、論文を発表した(Math. Ann. 2017)。これは、開リーマン面はスタインになるという古典的結果の新証明を含む。

当該研究代表者のこれまでの知見を取り入れた、予備知識を仮定せず、複素数、代数学、Diophantus近似、非ユークリッド幾何学を紹介する初学者向けの「複素数入門」を出版した。値分布理論とDiophantus近似論について新しい成果が得られつつある。この分野の基礎理論について従来の複雑で長い証明の簡略化に成功し、成果を研究者はもとより初学者でも読めるようにした出版物として研究成果の社会発信に努めた。来年度へむけ成果の国際発信をする準備を整えた。複素解析的写像の値分布理論とディオファントス幾何学に関する研究課題に新しい知見を得た。即ち、代数体上の準アーベル多様体のトージョン点に関するManin-Mumford予想(Raynaudの定理)をピカールの大定理の拡張(Noguchi, 1981)を用いる新証明を得た。これまで、Nevanlinna理論と代数体上の数論的問題はアナロジーからの議論・成果が多くあったが、証明レベルでの直接的な結果はなかった。今回の成果は、証明レベルでの直接的な関係を与える初めてのものである。さらに、海外研究協力者のP. Corvaja, U. Zannier等と共同で関数体上の楕円曲線について、Yamanoiの第2主要定理が応用され、興味深い結果が得られつつ在り、さらには超楕円曲線についてのKatzの問題が当該研究代表者の1985年の結果を用いると解決されることが判明した。一般次元の準アーベル多様体の場合に鋭意共同研究を進めている。多変数複素解析の基礎理論では、基本である岡の連接定理について、巾級数展開のみで証明できる「弱連接定理」を定式化し得た。これを用いることにより、層係数のコホモロジー理論やヘルマンダー流のL2-dbar方程式とは異なる、より初等的な方法で、クザンI・II問題およびレビ問題の証明が与えられることが分かった。これは、当初の研究情況では想定していなかった簡易化の進展で、当該研究で昨年までに得られた、L.Schwartzの定理、H. Cartanの行列分解定理を合わせることにより、岡潔によって解決された3大問題は、Oka VII, VIIIの一般的な連接定理を用いなくとも、初等的に証明可能であることが判明した。これにより、Oka VII, VIIIで示された連接定理が当時の問題解決を遙かに上回る内容で、それがその後の数学の進展に繋がることとなったことが分かった。今年度は、Nevanlinna理論とVojta予想の関連で、Manin-Mumford予想やAx-Lindemann型の定理に関して、高次元Nevanlinna理論についての当該研究代表者の以前の結果を適用する新証明を得ることができた。これまでは、これ等二つの分野において命題・結果に関する種々のアナロジーが研究・議論されていた。今回のような証明レベルでの直接的な関係は、当該研究代表者が長年求めてきたもので、その観点から両分野に於ける初めての知見である。また、昨年度は、岡の残した分岐被覆のレビ問題についてある幾何学的条件のもとで肯定的な結果を得た。これは、1978年のJ.-E. Fornaessの反例以来の肯定的な成果である。これに続き、多変数複素解析の基礎中の基礎である岡の連接定理の研究を通して、巾級数展開のみで証明可能な「弱連接定理」の定式化を見いだし、基礎理論についてはこれで証明が全て完了することが分かったことは、当初の想定を上回っている。
有機マグネシウム, 亜鉛化合物の特性を生かした導電性新素材の合成と機能

分子内に2個のハロゲンを有するチオフェン誘導体とマグネシウムを反応せしめて生成する有機マグネシウムを遷移金属錯体触媒下にカップリングさせることにより,主鎖に沿ったπ共役系を有し空気中で安定な導電性新素材を合成した.この導電性新素材は亜鉛-ヨウ素2次電池及びリチウム2次電池用電極材料として使用可能であり,又酸化により吸収スペクトルを変化させることを応用するエレクトロクロミック材料として使用可能であった.又この新素材合成をマグネシウムの代わりに亜鉛を用いて行なうことも可能であった.2, 5-ジブロモピリジンとマグネシウムの反応により生成する有機マグネシウム化合物は,誘電率の異方性を示す構造を有しかつ耐熱性を有する高分子新素材の個性に適している.ここで見出された結果はニッケルゼロ価錯体を用いる同様の合成にも拡張された.これらの方法によって得られたピリジン環を有する新素材は,電気化学的に活性であり, n型導電体への電気化学的ドーピングにより黄色から赤紫色へと変色した.有機亜鉛化合物とチオールの反応により生成する〔Zn(SMe)_2〕n型化合物は加熱によるゾルーゲル法にらり,エレクトロルミネッセンス素材として用いられる硫化亜鉛を与える.この加熱時の反応速度は一次反応速度式によって整理され,反応の活性化エネルギーは143kJ/molであった.亜鉛と同族元素であるカドミウムの有機化合物についても同様の硫化物変換反応が見出された.分子内に2個のハロゲンを有するチオフェン誘導体とマグネシウムを反応せしめて生成する有機マグネシウムを遷移金属錯体触媒下にカップリングさせることにより,主鎖に沿ったπ共役系を有し空気中で安定な導電性新素材を合成した.この導電性新素材は亜鉛-ヨウ素2次電池及びリチウム2次電池用電極材料として使用可能であり,又酸化により吸収スペクトルを変化させることを応用するエレクトロクロミック材料として使用可能であった.又この新素材合成をマグネシウムの代わりに亜鉛を用いて行なうことも可能であった.2, 5-ジブロモピリジンとマグネシウムの反応により生成する有機マグネシウム化合物は,誘電率の異方性を示す構造を有しかつ耐熱性を有する高分子新素材の個性に適している.ここで見出された結果はニッケルゼロ価錯体を用いる同様の合成にも拡張された.これらの方法によって得られたピリジン環を有する新素材は,電気化学的に活性であり, n型導電体への電気化学的ドーピングにより黄色から赤紫色へと変色した.有機亜鉛化合物とチオールの反応により生成する〔Zn(SMe)_2〕n型化合物は加熱によるゾルーゲル法にらり,エレクトロルミネッセンス素材として用いられる硫化亜鉛を与える.この加熱時の反応速度は一次反応速度式によって整理され,反応の活性化エネルギーは143kJ/molであった.亜鉛と同族元素であるカドミウムの有機化合物についても同様の硫化物変換反応が見出された.
海洋形成条件の大気組成・雲に対する依存性の検討:汎用大気構造計算コードの開発

多様な条件下にある惑星大気について鉛直1次元の放射対流平衡の大気構造を計算するコードを新規開発した.また放射輸送計算に必要とされる大気成分の吸収線パラメタ、断熱温度勾配の計算に必要な熱力学データ、雲その他の粒子による散乱特性を計算するのに必要な凝結成分の複素屈折率など、大気構造計算に必要なデータの収集をおこなってデータベースを構築した.多様な条件下にある惑星大気について鉛直1次元の放射対流平衡の大気構造を計算するコードを新規開発した.また放射輸送計算に必要とされる大気成分の吸収線パラメタ、断熱温度勾配の計算に必要な熱力学データ、雲その他の粒子による散乱特性を計算するのに必要な凝結成分の複素屈折率など、大気構造計算に必要なデータの収集をおこなってデータベースを構築した.「生命を育け惑星」である地球の最大の特徴は海洋を保持していることであると考えられている.本研究計画では鉛直1次元の放射対流平衡モデルを用いて海洋形成条件を制約することを目的としている.具体的には、様々な大気組成、惑星サイズ、中心星の放射スペクトル、といったパラメタ空間において、海洋形成条件を再構築することを目指している.当該年度においては、鉛直1次は凶放射対流平衡の大気構造計算コードの構築と、大気の吸収線パラメタや熱力学データの収集およびデータベースの構築をおこなった.ここで新たに開発した大気構造計算こーどは、広いパラメタ空間において系統的なパラメタスタディをおこなわねばならないという本研究計画の特質を考慮して、幅広い種類の大気に対応することが可能な高い汎用性を持たせたものになっている.当研究課題に配分された研究経費によって計算機を購入し、大気開発計算コードを実行するための環境整備をおこなうともに、地球大気と金星大気を想定した条件において予備的な大気構造計算をおこなった.この予備的な計算結果を解析することで、コードの動作確認と性能チチェックをおこない、コードのさらなる改良のための基礎データが取得された.また、これ以外にもありえる多様な組成の惑星大気に対応することができるよう、気体の吸収線パラメタや熱力学データの収集をおこなった.それらは開発中の大気構造計算コードで利用するに便利なようにデータベース化された.惑星の表層環境が海洋を保持しうる温度範囲にあるのかどうかは、惑星大気の放射輸送を計算してエネルギー収支がバランスしたときの惑星表層温度を調べることで第1近似としての答えを得ることができる.様々な大気組成、惑星サイズ、中心星の放射スペクトル、といったパラメタ空間において、惑星大気の放射輸送を計算できるようになるべく、汎用性の高い鉛直1次元放射対流平衡の大気構造計算コードの構築と、大気の吸収線パラメタおよび熱力学データの収集とそのデータベースの構築をおこなった.当該年度においては前年度に引き続いてテータベースを拡充するとともに、大気構造計算コードについては広範なパラメタスタディを効率よくおこなうための改良をおこなった.また、計算コードの動作確認および性能チェックを目的として金星大気の放射輸送計算をおこない、米国の探査機によって取得されたデータの解析をおこなった.この解析によって金星地表の近赤外線波長における放射率を世界で初めて推定することに成功し、金星では標高によって放射率に違いのあることを明らかにした.この結果の解釈には複数の可能性が考えられるが、そのうちのひとつは金星の高地がカコウ岩であるとするものである.カコウ岩の生成には海洋とプレートテクトニクスが必要であると言われており、そのことを受け入れるならば金星のカコウ岩は過去の金星に海洋とプレートテクトニクスがあったことを示唆するものになる.このことが確認されたならば、過去の金星は地球と同様に海洋を保持した「生命を育む惑星」であったことになり、「生命を育む惑星」の形成条件を考える上で非常に重要な示唆を与えるものとなる.
Eb/No-BER設計に基づく超低消費電力シリコン集積回路

本研究は、通信の分野でシステムの性能評価に用いる「Eb/No-BER特性」を、新たにCMOSLSI等のシリコンデバイス、および極微細素子へ拡張して適用する事を目指し、真の超低消費電力デバイス開発の指針を目指した。平成8年度は、まず12μm設計ルールのシリコンCMOSテスト回路を設計試作し、インバータについて、初めて「Eb/No-BER特性」を測定した。その結果、理論曲線に従う事を確認した。さらに、システム側からの要求という観点から熱雑音環境下での電源電圧の下限値を求める方法を新たに提案した。また、配線間クロストーク雑音に着目し、BER特性から電源電圧・データレートが決められた場合の許容クロストーク限界値を、配線形状・配線間距離という観点から評価する方法を提案した。実際にテスト回路を試作し、BER特性を測定しクロストーク雑音許容値を算出した。平成9年度は、極微細・超低消費電力デバイスとして着目されている、単電子トランジスタ素子について「Eb/No-BER特性」が適用できる事をシミュレーション解析により示した。さらに、単一電子トンネリング現象には周辺浮遊容量の考察が必要である点を指摘し、動作温度素子寸法に関する設計指針を提案し、「Eb/No-BER特性」と合わせて超低消費電力デバイスの設計指針としての基礎を築いた。平成10年度は、単電子トランジスタによる相補型インバータ回路(CSET)の、室温動作の可能性を「Eb/No-BER特性」から評価した。室温で通常動作させるためには、原子サイズ以下のトンネル接合を作らねばならず、現段階で作成可能な大きさではBERが0.5と最悪の値となり、室温動作CSETは困難との見解を得た。平成11年度は、通信分野でのS/N改善法を類推し応用した「マッチトフィルタ(MF)型」CSET回路を提案した。3チップMF回路構成により、MF構成によるS/N改善による室温動作可能性は評価できた。しかしながら、トータル性能として電力遅延時間積という指標での評価では、SET回路は低温での応用に適しており、室温動作においては、他の素子より明らかな優位点はないとの結論に達した。さらに次世代の超高速・超低消費電力シリコン集積回路に不可欠なGHz伝送高速RFバス配線の研究に着手し、高速伝送のための配線形状について知見を得た。以上、次世代高性能素子を含む超低消費電力集積回路設計の指標として、「Eb/No-BER特性」が有効である見通しが立った。本研究は通信の分野でシステムの性能評価に用いる「Eb/No-BER特性」を,新たにCMOS-LSI分野に適用できる事に着目し,Eb/No-BER特性に基づき0.1μm1Ggate1GHzクロックの超低消費電力ULSIの開発を目的とする。初年度である平成8年度は,以下の研究をおこなった。(1)CMOS基本回路のEb/No-BER特性評価:通信の分野でのシステム性能の指標となるEb/No-BER特性をCMOS回路に導入する為,まず12μm設計ルールの基本的なCMOSテスト回路を設計・試作し,インバータについてEb/No-BER特性を測定した。CMOS回路においてもEb/No-BER曲線が理論曲線に従う事を確認した。

また,Eb/No-BER特性を用いて,システム側からの要求という観点から電源電圧の下限値を求める方法を新たに提案し,ノイズとして熱雑音環境下のみを仮定した場合,次世代,次々世代ゲート長MOSデバイスにおける最低電源電圧をEb/No-BER特性から算出した。本研究では,システムのEb/No-BER特性という観点からCMOSデバイスの電源電圧の下限をはじめて評価した点が重要な特徴である。(2)LSIの雑音として熱雑音の他に配線間クロストーク雑音に着目し,クロストーク雑音が存在する回路について,そのBER特性より電源電圧・データレートが決められた時の許容クロストーク雑音の限界値を,配線形状,配線間距離という観点から評価する方法を提案した。実際にクロストーク評価用テスト回路を設計・試作し,Eb/No-BER特性を測定し,クロストーク雑音許容値を算出している。以上,本研究は計画に沿って親展しており,「Eb/No-BER特性」に基づく超低消費電力ULSIの開発の見通しは立っている。本研究は通信の分野でシステムの性能評価に用いる「Eb/No-BER特性」を,新たにCMOS等のシリコンデバイス、及び極微細素子への拡張を目指し、真の超低消費電力デバイス開発の指針造りを目指す。平成9年度は以下の研究を行なった。(1)CMOS基本回路のEb/No-BER特性評価:通信の分野でのシステム性能の指標となるEb/No-BER特性をCMOS回路に導入し、基本的なCMOSテスト回路を設計・試作し,Eb/No-BER特性を測定した。CMOS回路においてもEb/No-BER曲線が理論曲線に従う事を確認した。(2)極微細・超低消費電力デバイスとして着目されている、単電子トランジスタ(SET)素子について「Eb/No-BER特性」が適用できる事をシュミレーション解析により示した。さらに、SET動作における本質となる単一電子トンネリン現象の実現には、周辺浮遊容量の考察も必要であるとの見解から、動作温度、素子寸法に関する設計指針を提案し、Eb/No-BER特性とあわせて超低消費電力デバイスの設計指針としての基礎を築いた。以上,本研究は計画に沿って進展しており,「Eb/N0-BER特性」に基づく超低消費電力ULSIの開発の見通しは立っている。本研究は通信の分野でシステムの性能評価に用いる「Eb/No-BER特性」を拡張し、新たにCMOS等のシリコンデバイス、及び極微細素子の性能評価に適用する事を目指し、真の超低消費電力デバイス開発の指針を目指した。平成10年度は以下の研究を行なった。極微細・超低消費電力デバイスとして着目されている、単電子トランジスタ(Single Electron Transistor:SET)素子について、「Eb/No-BER特性」が適用できる事を確認した。
金属ナノ構造の光学応答の定量解析

金属ナノ構造の光学応答について、遠方場でのスペクトルやその強度について定量的な測定を行ない、基板や配列など、現実の観測環境の影響を考慮した定量解析を進めた。構造が数十ナノメートルのスケールであるため、基板と構造の距離は無視するには大き過ぎるが、コヒーレンス長の短い古典光源を用いたとしても、十分に干渉を示す程度には短いという特徴的な領域にあることが確認された。このことによって基板上の試料は透過分光と反射分光において異なるスペクトルを示し、また、反射分光においては表から入射する場合と裏から入射する場合でもスペクトルが異なることが、実験的にも、解析的にも示され、これらが良い一致を示すことが確認された。特にアンサンブルの系では、構造間の相互作用として、光近接場相互作用、伝搬波相互作用、基板や雰囲気からの近接場相互作用など多くのパラメータの影響が強く現れ、マクロな系としての応答を議論する上では単にナノ構造の形状のみを議論するのでは必ずしも十分では無いことが分かった。一方で、このような系を数値的に解析する際に良く利用される、有限差分時間領域法(FDTD法)の解析精度についても検討を進めた。一般に単純な数値誤差だと理解されていたFDTD法の非収束性について、これまでにもそれが単純な誤差と考えるにはあまりにも系統的であると指摘してきたものであるが、これが、古典電磁気学における基礎的な事象によって説明できるということを確認した。連続体による表面に段差がある場合、この表面をTM波によって提起すると、段差に沿った磁気双極子モーメントが発生するということを示し、誤差の問題もこれに従って物理的な現象として解釈できるということを示した。
興奮性神経伝達に係わるアミノ酸類の分子設計

グルタミン酸受容体は運動や反射、記憶や学習の形成と共に神経細胞死と密接に関連していることから、生命科学の重要な研究課題の一として興味を集めており、我々は有機化学の立場から本課題に取り組んでいる。先に我々はグルタミン酸の立体配座を固定した類縁体、4種のL-2-(カルボキシシクロプロピル)グリシン(CCG-IIV)類の研究から、イオンチャンネル型(A)の受容体にはfolded型、代謝調節型(B)では、extended型のCCG類が結合する事を明らかにした。その結果、CCG類は神経科学研究のための重要なツールとなるとともに、グルタミン酸受容体の立体配座要請の解明の有力なプローグとなることが明らかになった。研究期間を通じて、グルタミン酸のα-アミノ基の回転によるコンフォマーについて、CCG類をプローブとした精密配座解析(分光学的手法)を行い、またグルタミン酸のα-アミノ基の回転を凍結できる幾つかの新しい合成も完成した。その結果、受容体結合に係わるリガンドの活性コンコォマー、(A)(B)の受容体との結合に必要なグルタミン酸の極性官能基の空間座標を推定できた。(詳細は科研費研究報告書に記載)以上、3年間を通じ、グルタミン酸の立体配座を制御した分子設計から受容体の立体配座要請にかなり迫ることができ、また新しい合成方法、有用な新マゴニストの合成も達成できた。Lーグルタミン酸受容体は現在まで(1)イオンチャンネル型と(2)代謝調節型に大別され、さら前者はNMDA,カイニン酸,キスカル酸型のサブタイプに分類されている。先の合成した4種の2ーカルボキシシクロプロピルグリシン類(CCG)のうち、CCGーIVがNMDA型受容体の選択的かつ強力なアゴニストであることから、この受容体におけるグルタミン酸の活性座はfolded型であると結論された。平成2年度はこれらの結果をもとに、グルタミン酸のαーアミノ酸部位の空間的情報、受容体単離のためのリガンドの設計,三員環の空間的役割の検討などを目的とし、三員環上に置換基を導入した類縁体の合成を行った。Dーセリンを共通の出発物質として用い、EあるいはZ型のアリルアルコ-ルの分子内シクロプロパン化を鍵段階としてfolded型のCCGに対応する4種のメトキシメチル体(cis及びtransーMCGーIII,IV)を立体選択的に合成した。母核としてしCCGーIVをもつMCGのうち、cーMCGーIVはαーアミノ酸部位の配座が固定されており、これがCCGーIVと同じNMDA型を活性化することから、この受容体におけるグルタミン酸の活性配座を図のように特定できた。一方、tーMCGーIVはNMDA型ではなくカイニン酸型を活性化し、この受容体もfoldedの立体配座を認識する事がわかった。グルタミン酸受容体は運動や反射,記憶や学習の形成と共に神経細胞死と密接に関連していることから広く興味を集めている。グルタミン酸受容体は(A)イオンチャンネル型と(B)代謝調節型に大別されいる。我々は先にグルタミン酸の立体配座を固定した類縁体、4種のLー2ー(カルボキシシクロプロピル)グリシン(CCGーIIV)類の研究から(A)のタイプの受容体にはfolded型、(B)ではextended型のグルタミン酸が結合する事を明らかにした。平成3年度は、CCG類のC1ーC2部位の回転異性について配座解析を進めるとともに、(A),(B)の受容体との結合に必要な要素をハイブリッドした分子である1,2を合成した。またグルタミン酸受容体群の立体配座要請のより精密な理解を計ることを目的とし,CCG類とくらべ、環や二面角の歪みを軽減した3種のCPGーI,II,IV(35)の新手法を伴った立体選択的合成を完成した。3は(B)のアゴニストであるCCGーIと、4は再吸収阻害物質である。

CCGーIIと、5はNMDAタイプ受容体の強力なアゴニストであるCCGーIVと構造が対応している。現在15の神経活性を検討しており、平成4年度にむけ、グルタミン酸受容体の立体配座要請の精密な解析をはかる。グルタミン酸受容体は運動や反射、記憶や学習の形成と共に神経細胞死と密接に関連していることから、生命科学の重要な研究課題の一つとして興味を集めており、我々は有機化学の立場から本課題に取り組んでいる。先に我々はグルタミン酸の立体配座を固定した類縁体、4種のL-2-(カルボキシシクロプロピル)グリシン(CCG-IIV)類の研究からイオンチャンネル型(A)の受容体にはfolded型、代謝調節型(B)ではextended型のCCG類が結合する事を明らかにした。その結果、CCG類は神経科学研究のための重要なツールとなるとともに、グルタミン酸受容体の立体配座要請の解明の有力なプローブとなることが明らかになった。本年度は、グルタミン酸のαーアミノ基の回転によるコンフォマーについて、CCG類をプローブとした精密配座解析(分光学的手法)を行い、また幾つかの新しいアゴニストの合成も完成した。その結果、受容体結合に係わるリガンドの活性コンフォマー、(A),(B)の受容体との結合に必要なグルタミン酸の極性官能基の空間座標を図に要約したように推定できた(詳細は科研費研究報告書に記載)。以上、3年間を通じ、グルタミン酸の立体配座を制御した分子設計から受容体の立体配座要請にかなり迫ることができ、また新しい合成方法、有用な新アゴニストの合成も達成できた。
リーミングによる長管骨の微小血管構築への影響について

【はじめに】髄内釘法のReamingの是非は議論の分かれるところである。そこで動物実験で髄内釘手術後の骨皮質血流の経時的変化をLaser Doppler Flowmetryを用いて測定してきたが、血流量変化の概略は掴めるが、再現性に欠け統計学的検討には疑問が残った。そのため新たな血流測定方法を用いて実験を行った。【方法】家兎49羽の大腿骨に髄内釘手術を行い、右大腿骨をReamed群(以下R群)、左大腿骨をUnreamed群(以下UR群)とした。R群(49肢)は、ドリルでReaming後φ3.0mmのKirschner鋼線を大腿骨顆間部より挿入した。UR群(49肢)はReamingを行わずにφ2.0mmのKirschner鋼線を挿入した。また、無処置の7羽をControl群とした。経過観察期間は、術後2時間、3日、1、2、3、4、5週の7つの時期に分類した。各時期で墨汁染色(Microangiography)を行い、骨幹部中央横断面のH-E染色標本を作製した。標本を25倍で鏡顕し、1視野内の染色血管数と全血管数の比をVascularization Ratio(以下VR)として求めた。VRの変化と、R群とUR群間の有意差を、Unpaired t検定を用いて評価した。【結果】R群とUR群間の有意差は認められなかった。R群とUR群ともに、骨皮質側より骨髄側が有意に障害された。骨皮質血流の回復時期は、R群とUR群ともに4週間を要した。【考察】長管骨の皮下骨折治療においては、骨皮質血流の障害に関してR群とUR群間の有意差はないと推測された。骨皮質血流の回復には骨膜循環、骨皮質循環、骨髄循環の3つの循環系のネットワークの関与が示唆された。要旨は第24回日本骨折治療学会、Orthopaedic Trauma Association AnnualMeeting(October7-9,1998)で発表した。【目的】臨床では長管骨骨折に髄内釘法が一般的に用いられるが、髄内血行障害が少ないと言う理由からunreamed nailingが推奨される傾向にある。そこでまず骨皮質血流に着目してその経時的変化を測定し、reamed nailingとunreamed nailingの比較検討を行うを目的とした。【方法】入手が比較的容易な日本白色家兎の大腿骨を用いて、laser doppler flowmetryで経時的に骨皮質血流を測定した。一方の大腿骨に手術を行い、反対側をcontrol群とした。(手術手技)大腿骨顆間部より工作用ドリルでreamingを行い、3.0mmのKirschner鋼線を挿入した(reamed群)。同様に、reamingをせずに2.0mmのKirschner鋼線を挿入した(unreamed群)。(評価時期)術後、2時間,3日,1,2,3,4,5週(評価部位)大腿骨骨幹部の近位、中央、遠位の骨皮質【結果】Reamed群とunreamed群はともに、髄内釘の挿入後明らかな骨皮質血流の低下を認めた。revascularizationは術後35週で認められた。【考察】Laser dopplerflowmetryのプローブは接触型のものを使用したが、検体への接触状態により測定値に誤差を生じるため、プローブを完全に密着固定する必要があった。また、測定値に影響を与える因子として、手術用の無影燈の光や術野の出血があり、できるだけこれらを排除した。しかし、若干の測定値に誤差を生じ、個体差も若干認められたため、同一個体における反対側をcontrol群として同時に測定を行った。今後、検体数を増やして統計学的有意差をreamed群とunreamed群間で検討する予定である。

骨皮質血流の回復時期は、R群とUR群ともに4週間を要した。【考察】長管骨の皮下骨折治療においては、骨皮質血流の障害に関してR群とUR群間の有意差はないと推測された。骨皮質血流の回復には骨膜循環、骨皮質循環、骨髄循環の3つの循環系のネットワークの関与が示唆された。要旨は第24回日本骨折治療学会、Orthopaedic Trauma Association AnnualMeeting(October7-9,1998)で発表した。
慢性疲労症候群の漢方治療における中枢神経系の再生機構

慢性疲労症候群(Chronic Fatigue Syndrome:CFS)は原因不明の微熱を伴う強い疲労感を主症状とし、著しく生活の質が損なわれる疾患群である。CFSの症状は中枢神経系の病理的変化を伴っていることが推測されているが詳細は不明であり、適切な動物モデルが確立していない疾患である。我々はBrucella Abortus抗原を用いて2週間間隔で計6回の尾静脈内反復投与(0.2ml/回)を行いCFSのマウスモデルを作成。正常対照群と比較し持続した運動量の低下を示した。このモデルを用いて中枢神経系を構造的、機能的に分析した結果、脳萎縮の存在、脳内Bcl-2、BDNFの遺伝子発現低下が判明し、モデルの活動性低下に伴う変化と考えられた。これに葡萄やピーナツに含まれるポリフェノールの一種で、抗老化遺伝子とされるSirt1活性化作用を有するResveratol(RSV)を治療に用いた結果、モデルの海馬には構造的、機能的な変化が存在しており、RSVによる症状改善、細胞死抑制効果、神経新生誘導が示唆された。我々は2週間間隔のBrucella Abortusの6回反復投与(0.2ml/回)を行いCFSのマウスモデルを作成した。本モデルにより、CFSの病因、病態の解明及び漢方有効性を確認する目的で漢方薬(抑肝散)を投与した。海馬における神経の新生を免疫染色で確認、また同時に、MRIを用いて同部の形態的変化を観察した。さらに、抑肝散を投与し中枢神経系の各種サイトカインをPCRを行い変化を観察した。BDNFと受容体の発現メカニズムを探るため、BDNF、その受容体、BDNFの転写因子pakIIIの発現局在を脳、内臓臓器で解析する。そしてBDNF蛋白、遺伝子発現および受容体のメカニズムを推定する手段として解析する。Bfucella Abortus誘発CFSモデルにて、脳内BDNFと受容体がどう発現し制御を受けるかを解析し、漢方投与で脳傷害が軽減されるかを検討した。結果として、治療群において海馬でのアポトーシスを抑制し、神経再生を促したことが確認された。現在、この結果について投稿準備中である。Brucella Abortusの2週間間隔で6回反復投与(0.2ml/回)を行いCFSのマウスモテルを作成した。BDNFと受容体の発現メカニズムを探るため、BDNF、その受容体、BDNFの転写因子pakIIIの発現局在を脳、内臓臓器で測定し、そしてBDNF蛋白、遺伝子発現および受容体のメカニズムを推定する手段として解析した。Brucella Abortus誘発CFSモデルにて、脳内BDNFと受容体がどう発現し制御を受けるかを解析し、漢方投与で脳障害が軽減されるかを検討した。結果として、CFSモデル群では免疫染色、MRIにて海馬のアポトーシス亢進による委縮が確認され、治療群において海馬でのアポトーシスを抑制し、神経再生を促したことが確認された。過去の研究では海馬機能障害が、CFSの主な症状である神経衰弱の疲労、睡眠障害および異常認知に関連していることが報告されており、臨床的な効果は不明であるが今後治療として効果が期待できると考えられた。本年度は同モデルを再度作成、更に病態の解析を進めると同時に、類似の症状や中枢神経系の変化があるとされる鬱病のマウスモデルとの比較を行い、中枢神経系のサイトカインや海馬の形態的な変化、遺伝子発現などについての検討を行う。これにより臨床的にも類似する症状を認めることがあるCFSと鬱病との区別を明確にする事を目的とする。さらに薬物治療においても依然確立していないCFSの治療に対し再検討を行っており、上記の内容の結果を報告する。

さらに、抑肝散を投与し中枢神経系の各種サイトカインをPCRを行い変化を観察した。BDNFと受容体の発現メカニズムを探るため、BDNF、その受容体、BDNFの転写因子pakIIIの発現局在を脳、内臓臓器で解析した。そしてBDNF蛋白、遺伝子発現および受容体のメカニズムを推定する手段として解析する。Brucella Abortus誘発CFSモデルにて、脳内BDNFと受容体がどう発現し制御を受けるかを解析し、漢方投与で脳障害が軽減されるかを検討した。結果として、治療群において海馬でのアポトーシスを抑制し、神経再生を促したことが確認された。また、平成22年度の成果として同様のマウスモデルを用いた先の実験では、中枢神経系の解析を進め、葡萄やピーナツに含まれるポリフェノールの一種であり、抗老化遺伝子とされるSirt1の活性化作用を有するresveratol (RSV)を治療に用いた。その結果、マウスモデルの海馬には構造的、機能的な変化が存在していたことがわかり、さらにRSV投与による疲労改善、細胞死抑制効果、神経新生誘導の可能性が示唆された。
硫黄化合物を用いる高活性なハロゲン化反応の開発とその応用

温和な臭素化剤であるN-bromosuccinimide(NBS)は広く有機合成に用いられてきたが、反応性が低いため、電子密度の低い芳香環の臭素化などでは、酸などによる活性化を必要としていた。一方、これまでに我々は天然物中の構造にも多く見られるジオールの強固な保護基として知られるメチレンアセタールが、硫黄化合物共存下でNBSと反応して容易に脱保護されることを見出している。NBSは酸化能も有しており、従来酸化を受けやすい硫黄化合物を共存させることで反応性が向上するという興味深い知見である。今回、この知見を基に硫黄化合物の共存下にNBSが活性化されると仮定して、芳香環の臭素化に応用することとした。硫黄化合物は中性の化合物であり、従来の活性化法で用いられていた酸などを用いることなく温和な条件での活性化が達成できると考えられる。そこで種々検討した結果、フェニルチオトリメチルシランを硫黄化合物として用いることで、NBS単独では反応が進行しない芳香環の臭素化が収率よく進行することを見出し、NBSの反応性が大幅に向上することを明らかとすると共に、新たな芳香環の高活性な臭素化反応を開発することに成功した。また、他の官能基との反応性についても検討を行い、NBS単独では反応しない基質に対しても反応が進行することを見出すとともに、反応機構についても検証中であり、本反応における反応活性種などについても検討を行った。当初予定していたとおり、順調に進んでいる。また、反応機構についても知見が得られつつあり、当初の予想以上の成果が得られてきている。当初の予定通り、本反応系を用いた他の基質への応用を図ると共に、環境調和型反応への展開も図っていく。さらに得られた知見なども踏まえて、新たな展開にも挑戦していきたい。今年度は当初の予定よりも少ない試薬などの購入額で研究が遂行できた。トータルの金額から考えるとそれほど多くの金額ではなく、引き続き次年度の研究遂行に使用していく予定である。
海底強震観測データを用いた南海トラフ周辺の長周期地震動増幅に関する研究

大地震時の長周期地震動は、陸域の平野部において観測事例が多く報告されている一方、海底においては、陸上データに対するシミュレーションからこれまで間接的に示唆されているのみであった。本研究では、紀伊半島沖の深海底に設置された多点の地震観測点のデータを解析し、長周期の地震波が海底で大きく増幅し、長時間震動していることを見つけた。さらに、観測データで見られた海底における長周期地震動「海底長周期地震動」の特徴をシミュレーションで再現し、南海トラフ周辺に広がっている軟らかい海洋堆積層の存在が海底長周期地震動の発達に本質的な影響を与えていることを示した。平成26年度では、陸域で発生したMw 5.8の中規模地震について、陸上と海底観測点の振幅値、地震動継続時間の比較を主要な周期帯ごとに行った。その結果、4秒以上の帯域において、海底観測点では最大振幅値が陸上観測点と比べて数倍大きい値を示すことが分かった。一方、短周期帯では振幅値に大きな違いを見出すことはできなかった。震動の継続時間については、陸上では数10秒程度の継続時間であったが、海底では減衰が小さく、100秒以上にわたって継続していることが分かった。次に、付加体や海洋性プレートの構造モデルを取り入れた地震波伝播シミュレーションを行い、陸上と海底観測点の地震波形の再現を行った。シミュレーション結果より、地震動長周期成分が増幅する場所について、付加体が厚くなり、低速度層となっている海域と良く対応していることが分かった。シミュレーションから得られたスナップショットでは、表面波が付加体へ入射後、振幅の増幅や波群の伝播速度が低下する様子を確認でき、陸上の堆積平野部でこれまで多く観測された堆積層表面波と同様の伝播特性を示すことが分かった。以上の観測データ解析及びシミュレーション結果より、海域における地震動長周期成分の増幅や伝播の特徴、増幅過程について示すことができた。また、観測波形とシミュレーション波形の比較から、現状の海域地下構造モデルのS波速度について、現実の構造と乖離している可能性があることが分かった。陸域で発生した近地の中規模地震について、前年度までに、海洋堆積層の厚さと海底での地震波増幅の関係について調べた。平成27年度では、遠地で発生した大規模地震についても同様に調べ、海洋堆積層の厚さと増幅について、周期帯によって相関性があることが分かった。また、前年度にデータ解析の対象とした地震について、地震波伝播のシミュレーションを行った。既往研究による海洋プレートデータや公開されている付加体周辺の地盤データ(J-SHIS)を基に地下構造モデルを作成し、シミュレーションを実行した。その結果、周期10秒以上の長周期帯域で観測データを説明できる波形を合成することができた。加えて、観測データで見られた海底での増幅をシミュレーションで再現することができた。さらに、周期10-20秒のシミュレーション結果について、スナップショットで確認したところ、陸域の大規模平野の他に、南海トラフ周辺で強い振幅を持つ地震動が長時間続いていることが分かった。この長時間の地震動は、堆積層の分布と良く対応し、上下動成分については海水層の存在も長時間の地震動に影響を与えていることが分かった。海底地震観測データの解析結果とも併せ、本研究により、南海トラフ域では、海底における長周期地震動「海底長周期地震動」が発生し、海域特有の構造がその発生に本質的な影響を与えていることを明らかにした。次年度に予定していたシミュレーションを前倒して実施し、海域における地震動長周期成分の増幅や伝播の特徴、増幅過程について示すことができた。この点については当初計画より研究を進めることができたと言える。しかし、取り組んだのは中規模地震1つのみについてであり、複数の地震についての解析はまだ終わっていない。この点については当初計画より研究が遅れており、次年度に取り組む予定である。地震学複数の地震のデータから、増幅についての方位や深さの依存性を調べる予定である。また、観測波形とシミュレーション波形の比較から構造モデルのチューニングを行い、現実の構造と乖離している点について改善の可能性を検証する。子の出生のため、年度後半における国内学会・海外学会への参加・発表を見送った。また、研究成果をまとめることに時間がかかり、今年度中の論文投稿ができず、旅費や学会参加費、論文に関する費用に未使用額が生じた。次年度使用額は、今年度参加できなかった複数の国内学会・海外学会への参加・発表及び論文投稿にかかる経費に充てる。
前立腺癌骨転移責任遺伝子の同定と組換えHSVによる癌ワクチン治療

1)前立腺表面膜蛋白"PSM"をターゲットとしたPSMプロモーターを組み込んだ組み換えHSVを作成している。3)Survivin-Ex3を有する前立腺癌細胞で特異的に増殖する組み換えHSVを作成中であるHSVにおけるウイルス自体の細胞障害性と複製という特性を利用して、特定の腫瘍細胞のみでHSVの複製をおこさせる組み換えHSVを作成し標的細胞のみを殺傷する、癌治療を対象とした新しい見地からの遺伝子治療を前立腺癌に焦点をおいて検討している。3)Survivin-Ex3を有する前立腺癌細胞で特異的に増殖する組み換えHSVを作成中である1)我々は、herpes simplex virus (HSV)の細胞障害牲を利用し、チミジンキナーゼ(tk)遺伝子を欠失させた変異型HSV (dlHSV)が哺乳類のtk活性の豊富な腫瘍細胞では複製するが、post mitoticな正常細胞では殆ど複製しないという特製に注目して、腫瘍細胞内で特異的に複製する組換えHSVを作成し脳腫瘍治療に成功した。さらには、ICP-6、ICP34.5などHSVの複製に不可欠な遺伝子の欠失変異型HSVが分裂細胞でのみ自己複製可能な性質を利用し、腫瘍細胞をターゲットとして様々な遺伝子治療用ベクターを作成してきた。これらの研究背景および経験を生かして、すでに前立腺表面膜蛋白として知られるPSMをターゲットとしたPSMプロモーターを組み込んだ組み換えHSVを作成中であり、また、さらには前立腺特異抗原として知られるPSAをターゲットとした組み換えHSVを作成中ですでに活性の強いPSAプロモーターを採取し、現在、このPSAプロモーターのHSV内への組み込みを行っている。2)サバイビン遺伝子の2種類のsplice variant (survivin-2Bとsurvivin-ΔEx3)について、予備実験において組織学的悪性度およびMIB-1 indexとサバイビンおよびsurvivin-ΔEx3が正の、またsurvivin-2Bが負の相関を示唆する結果を得ている。現在さらにサバイビン及びそのsplice variantsの発現パターンと、組織分化度、および転移の有無における相関関係を検討しており、骨転移におけるマーカーとしての有用性、およびsurvivin-発現特異的殺傷ヘルペスウイルスの臨床的治療効果についても今後検討を加える予定である。1)herpes simplex virus(HSV)の細胞障害性を利用し、チミジンキナーゼ(tk)遺伝子を欠失させた変異型HSV(dlHSV)が哺乳類のtk活性の豊富な腫瘍細胞では複製するが、post mitoticな正常細胞では殆ど複製しないという特製に注目して、腫瘍細胞内で特異的に複製する組換えHSVを作成し脳腫瘍治療に成功した。2)サバイビン遺伝子の2種類のsplice variant(survivin-2Bとsurvivin-ΔEx3)について、予備実験において組織学的悪性度およびMIB-1 indexとサバイビンおよびsurvivin-ΔEx3が正の、またsurvivin-2Bが負の相関を示唆する結果を得ている。1)前立腺表面膜蛋白"PSM"をターゲットとしたPSMプロモーターを組み込んだ組み換えHSVを作成ICP-6、ICP34.5などHSVの複製に不可欠な遺伝子の欠失変異型HSVが分裂細胞でのみ自己複製可能な性質を利用し、腫瘍細胞をターゲットとして様々な遺伝子治療用ベクターを作成してきた。これらの研究背景および経験を生かして、すでに前立腺表面膜蛋白として知られるPSMをターゲットとしたPSMプロモーターを組み込んだ組み換えHSVを作成中である。また、さらには前立腺特異抗原として知られるPSAをターゲットとした組み換えHSVを作成中ですでに活性の強いPSAプロモーターを採取し、現在、このPSAプロモーターのHSV内への組み込みを行っている。3)サバイビン遺伝子の2種類のsplice variant(survivin-2Bとsurvivin-・Ex3)について、予備実験において組織学的悪性度およびMIB-1 indexとサバイビンおよびsurvivin-・Ex3が正の、またsurvivin-2Bが負の相関を示唆する結果を得ている。「研究目的」(1)前立腺癌患者から採取した組織サンプル中のサバイビン及びそのsplice variantsの発現をLightCyclerサバイビン及びそのsplice variantsの発現パターンと、組織分化度、および転移の有無における相関関係を検討し、新しい患者予後、および転移を反映するマーカーとしての有用性を検討することを目的とした。

(2)HSVにおけるウイルス自体の細胞障害性と複製という特性を利用して、"特定の腫瘍細胞のみでHSVの複製をおこさせる組み換えHSV"を作成し標的細胞のみを殺傷する、癌治療を対象とした新しい見地からの遺伝子治療を検討した。「研究成果」Survivin-・Ex3を有する前立腺癌細胞で特異的に増殖する組み換えHSVの作成これまでのdataからsurvivin--・Ex3骨転移との関連が予測されるため、我々はsurvivin-・Ex3を有する前立腺癌細胞に特異的に感染し殺傷するヘルペスウイルスの精製を次の2点に着目して施行した。I)チミジンキナーゼ(tk)遺伝子を欠失させた変異型HSV(d1HSV)が哺乳類のtk活性の豊富な腫瘍細胞では複製するが、post mitoticな正常細胞では殆ど複製しないという特製に注目し、HSVのチミジンキナーゼ(tk)遺伝子を欠失させ、腫瘍細胞内で特異的に複製するようにデザインした。II)HSVの複製に不可欠なICP-4遺伝子を予め欠失させ、腫瘍特異的な遺伝子プロモーターの下流にこれを組み込むことにより、標的とする腫瘍細胞にウイルスが感染した場合のみウイルスはICP-4遺伝子を発現し、自己複製し、腫瘍細胞を次々と破壊するようにデザインした。
特異的ペプチドによるトレランスの確立と破綻

自己と非自己の識別は免疫系の中枢であり、この識別を誤ると自己の組織を攻撃する自己免疫応答が誘導される。T細胞の抗原認識はT細胞レセブター(TCR)とペプチド/MHCの相互作用によって行われる。本研究は、T細胞レセプターがペブチド/MHCの微妙な構造変化をどこまで識別し、自己と非自己を見分けることができるか、その限界を既知ペプチドを発現させたトランスジェニックモデルを用いて追求し、自己免疫疾患の分子機構を解明することを目指している。我々はmothcytochrome c(MCC)_<88-103>および、そのTCRの認識部位99位,102位をグルタミン酸(E)に変換した変異ペプチド99E,102Eをインバリアント鎖とのキメラ分子として発現するトランスジェニックマウスを確立した。これらのマウスを種々の変異ペプチドで免疫して発現ペプチドによるトレランスの誘導能力について検討を行った。その結果マウスで発現させた特異的ペブチドはTCRの認識部位である99位、102位のどちらか一方が異なる抗原ペブチドに対する免疫応答を抑制することが明らかになった。MCC_<88-103>特異的なT細胞をマウスに誘導し99E,102Eに対する反応をみると交叉性が乏しいが、逆に99E,102Eで誘導されたT細胞に対しMCC_<88-103>は低濃度でT細胞の分裂を誘導し高濃度では抑制的に働いた。このことはMCC_<88-103>を発現したマウスでは99E, 102E特異的なT細胞をネガティブセレクションする可能性は高いが99E、102Eを発現させてもMCC_<88-103>特異的なT細胞はネガティブセレクションせれる確立は低いことを意味している。このことから99E,102Eを発現しているトランスジェニックマウスの末梢でMCC_<88-103>特異的T細胞は不応答化していることが示唆され今後、この不応答化の機構を解析する予定である。
高強度運動後に生じる免疫機能低下対すトレーニング効果関研究

高強度運動後には,一時的な免疫機能低下(オープンウィンドウ現象)が生じる。本研究では,この現象に対する運動トレーニング効果について明らかにするために, 4週間あるいは10週間の運動トレーニング終了後にラット疲労困憊運動後にリポポリサッカライド(LPS)を投与するオープンウィンドウ現象の動物実験モデルを用いて検討した。その結果,運動トレーニングはオープンウィンドウ現象に影響しない可能性が示唆された。本研究は,高強度運動後に生じる一時的な免疫機能低下(オープンウィンドウ現象)に対する運動トレーニングの効果について明らかにすることを目的として,今年度はラット急性運動後にLipopolysaccharide(LPS)を投与する実験モデルを用いて,免疫機能に対する運動トレーニング効果の検討を実施した.F344系雌ラットは,トレーニング群とコントロール群に分け,トレーニング群には15%傾斜,1521m/分のドレッドミル走を1日1530分,週5日,4週間のトレーニングを負荷した.トレーニング期間終了後,運動トレーニング群とコントロール群は,それぞれ急性運動群と安静群に分けた.急性運動群には,トレッドミル走を速度漸増法により疲労困憊に至るまで負荷した.安静群はケージ内で2時間安静を保持させた,また一部のラットには,麻酔下にてLPS(1mg/kg)を腸骨静脈より投与した.血液および組織サンプリングは,安静時,急性運動終了直後,LPS投与1時間後に行った.疲労困憊に至るまでの運動時間はトレーニング群の方がコントロール群よりも長く,運動トレーニングの効果が認められた.疲労困憊運動後の血漿アドレナリンおよびドーパミン濃度はトレーニング群の方がコントロール群よりも高かった.安静時において,トレーニング群の血漿tumor necrosis factor(TNF)-alpha濃度はコントロール群よりも低値を示し,疲労困憊運動後においてはトレーニング群とコントロール群に有意な差はなかった.以上のことから,運動トレーニングが安静時のLPSに対するTNF-alpha応答を低下させ,急性運動の影響を減弱している可能性が示唆された.本実験において,オープンウィンドウ現象に対する運動トレーニングの影響が明らかとなった.本研究の目的は,高強度運動後に生じる一時的な免疫機能低下(オープンウィンドウ現象)に対する運動トレーニングの効果について明らかにすることである。今年度はラット急性運動後にLipopolysaccharide(LPS)を投与するオープンウィンドウ現象の実験モデルを用いて,免疫機能に対する自発運動トレーニングの効果を検討した。回転ケージによる10週間の自発運動を行わせたF344系雌ラットに,疲労困憊に達するまでトレッドミル走を負荷した後,麻酔下にてLPS(1mg/kg)を腸骨静脈より投与した。そして,急性運動終了直後とLPS投与1時間後に血液や組織試料を得て,分析に用いた。その結果,トレーニング群の方がコントロール群よりも体重あたりの心臓やヒラメ筋,副腎の湿重量は重く,運動トレーニング効果が認められた。血漿ストレスホルモン濃度について,急性運動の影響はみられたものの,運動トレーニングの影響はみられなかった。LPS投与1時間後の血漿tumor necrosis factor(TNF)-alpha濃度について,トレーニング群がコントロール群に比べて有意に高く,急性運動群が安静群に比べて有意に低かった。またトレーニング群とコントロール群において,急性運動の有無による有意差がみられた。そこで,組織中TMF-alpha mRNA発現を調べた結果,肝臓での発現は安静群よりも急性運動群が有意に低いが,運動トレーニングの影響はみられなかった。一方,腎臓中TNF-α濃度について,運動トレーニングによる影響がみられた。以上より,運動トレーニングはLPSに対するTMF-α応答を血中や腎臓中で変化させることが明らかとなった。本研究の結果は,オープンウィンドウ現象が運動トレーニングの影響を受ける可能性を示唆するものである。