hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ステロイドと成長因子の共役による脳機能の維持と再生

近年、ステロイドホルモンが認知、記憶など脳の高次機能の維持や虚血性脳疾患からの回復に重要な役割を果たしていることが明らかになりつつあり、この作用は保護作用と呼ばれている。我々は、ステロイドの保護作用は幾つかの成長因子の遺伝子発現を介すること、さらにその中には我々が同定した脳の性分化関連遺伝子(グラニュリン)が含まれることを見出した。本研究はステロイドと成長因子の共役による神経細胞の分化と再生の神経生物学的基盤を確立し、高齢の動物やヒトにおける脳機能の維持、回復のための方法論を構築することを目的としたものである。本研究においては、雌ラットを用いてエストロジェンによる神経新生に伴い海馬においてグラニュリン遺伝子の発現が上昇することを見出した。さらに、神経幹細胞の培養系を確立し、エストロゲンの神経細胞増殖作用はグラニュリンにより仲介されていることを明らかにした。さらに、グラニュリン・ノックアウトマウス(KO)を作出し、各種の行動学的な表現型について解析を行った結果、不安傾向や攻撃性の上昇などが観察された。また、18ケ月齢のグラニュリンKOマウスでは空間学習能力の低下が見られ、老齢期の脳の高次機能の維持にグラニュリンが関与していることが示唆された。一方、従来ストレスにより分泌が促進され、脳機能に対しては広範な負の影響を及ぼすと考えられていたグルココルチコイドが、逆に脳機能を維持する作用を持つことを明らかにした。すなわち、グルココルチコイドはストレスによる脳内のプロスタグランジン合成酵素(COX2)の発現を強く抑制し、GnRHパルスジェネレーターの活動や中脳黒質ドーパミンニューロンの生存を維持し、ストレスによる生殖機能や運動機能の低下を緩和していることが明らかとなった。近年、性ステロイドが認知、記憶など脳の高次機能の維持や虚血性脳疾患からの回復に重要な役割を果たしていることが明らかになりつつあり、この作用は保護作用と呼ばれている。保護作用の詳細は明らかではないが、神経細胞死の抑制、脳内に存在する幹細胞からの神経細胞の増殖、再生などの関与が想定されている。我々は、性ステロイドの保護作用は幾つかの成長因子の遺伝子発現を介すること、さらにその中には我々が同定した脳の性分化関連遺伝子が含まれることを見出した。本年度には、まず神経幹細胞の培養系を確立し、イン・ビトロでエストロゲンが細胞増殖を促進することを見出した。また、我々が性ステロイドによる脳の性分化の仲介因子として同定したグラニュリンのノックアウトマウスを用いて、海馬歯状回における細胞増殖を解析した結果、グラニュリン・ノックアウトマウスではむしろ細胞増殖が促進していることが明らかとなった。一方、従来ストレスにより分泌が促進され、脳機能に対しては広範な負の影響を及ぼすと考えられていたグルココルチコイドが、逆に脳機能を維持する作用を持つという知見を得た。これら幾つかの新しい知見に基づき、来年度以降、さらにその作用機序や意義の解明に向けた解析を進める予定である。

本研究はステロイドと成長因子の共役による神経細胞の分化と再生の神経生物学的基盤を確立し、高齢の動物やヒトにおける脳機能の維持、回復のための方法論を構築することを目的としたものである。本年度には、まずニューロスフェア法による神経幹細胞の培養系を確立し、イン・ビトロでエストロゲンが細胞増殖を促進することを見出した。このエストロゲンの作用はグラニュリン抗体により抑制されたことから、エストロゲンの神経細胞増殖作用はグラニュリンにより仲介されていることが明らかとなった。さらに、グラニュリン遺伝子の変異が前頭側頭型痴呆の原因であることが報告されたことから、グラニュリン・ノックアウトマウスを用いて各種の行動学的な表現型について解析を行った結果、不安傾向や攻撃性の上昇などが観察された。一方、MPTPの神経毒性作用をグルココルチコイドが緩和することを見出した。これらの新しい知見に基づき、来年度以降、さらにその作用機序や意義の解明に向けた解析を進める予定である。近年,ステロイドホルモンが認知,記憶など脳の高次機能の維持や虚血性脳疾患からの回復に重要な役割を果たしていることが明らかになりつつあり,この作用は保護作用と呼ばれている。保護作用の詳細は明らかではないが,神経細胞死の抑制,脳内に存在する幹細胞からの神経細胞の増殖,再生などの関与が想定されている。我々は,ステロイドの保護作用は幾つかの成長因子の遺伝子発現を介すること,さらにその中には我々が同定した脳の性分化関連遺伝子(グラニュリン)が含まれることを見出した。本研究はステロイドと成長因子の共役による神経細胞の分化と再生の神経生物学的基盤を確立し,高齢の動物やヒトにおける脳機能の維持,回復のための方法論を構築することを目的としたものである。最近,グラニュリン遺伝子の変異が前頭側頭型認知症の原因であることが報告されたことから,本年度には,グラニュリン,ノックアウトマウス(KO)を用いて各種の表現型の解析を主に行った。その結果,雄グラニュリンKOマウスにおける海馬歯状回の細胞増殖はむしろ亢進していることが明らかとなった。この結果は,我々の従来の雌ラットを用いて得られたグラニュリンの細胞増殖に対する作用に関する知見とは逆の結果であったが,雄マウスにおけるアンドロジェンの存在などの内分泌環境の違いが細胞増殖を抑制する分子種のグラニュリンを分泌させた可能性が考えられた。次に,空間学習試験では6ケ月齢のKOマウスでは学習能力の向上が見られたが,18ケ月齢のKOマウスでは低下していた。以上より,グラニュリンKOマウスでは細胞の増殖や生存が促進されることによって新生神経細胞数が増加しており,空間学習能力が高い傾向にあると考えられた。しかし,18ケ月齢のグラニュリンKOマウスでは空間学習能力の低下が見られ,老齢期の脳の高次機能の維持にグラニュリンが関与していることが示唆された。
中継端末にバッファを用いた無線協調通信による高信頼かつ低遅延物理層セキュリティ

IoTの普及により,無線端末間における秘密情報通信需要が増大している.本研究の目的は,次世代無線秘匿通信手法として注目を集めている物理層セキュリティの秘匿性を,近年大幅な信頼性向上を実現する技術として着目されるバッファ利用協調通信を応用することによって向上させ,IoT社会に適応した新たな無線秘匿通信の研究基盤を構築することにある.非直交多元接続技術を利用した通信効率の向上と無線情報電力同時伝送技術を利用した電力効率の向上により低遅延・高秘匿性・低消費電力を実現する協調通信プロトコルを提案する.IoTの普及により,無線端末間における秘密情報通信需要が増大している.本研究の目的は,次世代無線秘匿通信手法として注目を集めている物理層セキュリティの秘匿性を,近年大幅な信頼性向上を実現する技術として着目されるバッファ利用協調通信を応用することによって向上させ,IoT社会に適応した新たな無線秘匿通信の研究基盤を構築することにある.非直交多元接続技術を利用した通信効率の向上と無線情報電力同時伝送技術を利用した電力効率の向上により低遅延・高秘匿性・低消費電力を実現する協調通信プロトコルを提案する.
幾何学的・代数的トポロジーの手法による埋め込みの空間の研究

ある次元の球面の埋め込みを分類するHaefliger不変量を,グラフコサイクルに付随する配置空間上の積分で表示することで,Haefliger不変量が有限型不変量と同様の振る舞いをすることを確かめたほか,副産物として,球面のはめ込みである性質をみたすものに対する一般的正則ホモトピー不変量を得た.また球面の埋め込みの空間が多重ループ空間であることに注目し,その"delooping"を位相的Stiefel多様体を用いて表すことにより,上記のHaefligerによる埋め込みの分類のホモトピー論的な解釈を得た.平成25年度の主な成果として、(4k-1)次元球面の6k次元Euclid空間への埋め込みを分類するHaefliger不変量の幾何学的な公式を与えた。研究代表者は過去に、Haefliger不変量をグラフに付随する配置空間上の積分で表す公式を得ていた。この公式が古典的結び目に対するCasson不変量の積分表示(R.Bott-C.Taubes,河野俊丈らによる)に類似していることに注目し、Haefliger不変量とCasson不変量の性質の類似性に着目して研究を行った。その結果、(4k-1)次元球面の埋め込みを(6k-1)次元に射影したときに現れる自己交叉の絡み数を使って、その自己交叉における「交叉交換」でのHaefliger不変量の変化を記述することができた。これはCasson不変量に対するX.-S.LinとZ.Wangの公式の高次元化である。また、この公式を使って、Haefliger不変量が結び目不変量における「有限型次数」の不変量と似た振る舞いをすることを証明できた。このことにより、幾何学的特徴づけが待たれる有限型不変量の研究に新たな視点を提供したと言える。さらに、Lin-Wangの研究と類似した方法で、(4k-1)次元の(6k-1)次元Euclid空間へのジェネリックはめ込みで、6k次元への埋め込みに持ち上げ可能なものに対する不変量を定義した。Lin-Wangの研究では次数1の不変量が現れたのと対照的に、高次元では次数1ではない不変量が得られることもわかった。はめ込みに対する新たな不変量がHaefliger不変量と関連する形で得られたことは当初想定していなかったことで、その特徴づけなど、今後考えるべき新たな問題を得ることができた。平成26年度の主な成果は以下の通りである.j次元球面からn次元球面への埋め込み,あるいは対応する次元のlong embedding全体のなす空間K(n,j)を考える.Haefliger, Milgramらにより,Kの弧状連結成分の集合の決定,すなわち埋め込みのイソトピーによる分類は,n-jが3以上のときには,(n-j)次元球面の自己ホモトピー同値のなす位相群G(n-j),懸垂によるG(n-j)の安定化Gと,それらの部分群である直交群との(相対)ホモトピー群の計算に帰着されている.同じ次元の条件の下でこの結果を拡張したのが主な実績である.すなわち,上記の球面の自己ホモトピー同値のなす位相群たちがなす図式のホモトピーファイバーを取って得られる空間T(n,j)のj回ループ空間のホモトピー群が,K(n,j)のホモトピー群と(2n-2j-5)次以下において同型であることが示せた.0次ホモトピー群に注目すれば,上記のHaefligerやMilgramの結果を復元する.また,埋め込みのconcordanceに対応する"block category"と呼ばれる単体的集合において対応する空間を考えれば、K(n,j)からT(n,j)のループ空間への写像が存在することも示せた.証明には,スピニング写像によるK(n,j)の低次ホモトピー群の記述と、研究代表者が以前に示した,埋め込みの空間の多重ループ空間の構造を援用する.最終年度も、球面の埋め込みで無限遠点での挙動が指定されているもの(long embedding)のなす空間のトポロジーについて研究を行った。最終年度は特に、long embeddingのなす空間のdeloopingについて考察した。j次元のlong embeddingのなす空間(の変種)は(j+1)重ループ空間のホモトピー型を持つことが知られている。それが何のループ空間なのか、もとにある空間(delooping)についても研究が進んでいる。研究代表者は以前「位相的Stiefel多様体」とよばれる空間を使ってdeloopingを記述した。最終年度はこのことを元として、deloopingを球面の同相写像やホモトピー同値写像のなす空間との比較を試みた。応用として、Haefligerによる高次元球面の埋め込みの分類理論(1966)が、deloopingの連結性の言葉で説明できることがわかった。また埋め込みの空間のホモトピー群と球面の(安定)ホモトピー群の関連も示唆され、今後の研究を進めるべき方向がはっきりした。このほか、大阪府立大の森谷駿二氏と、島根大の渡邉忠之氏と共に、3次元内の1次元long knotのなす空間の「分類空間」について考察した。分類空間の0次ホモトピー群についてはMostovoyによる研究があり、これを空間レベルに持ち上げるため、Galatius, Madsen, Tillman, Randal-Williamsらによる同境圏の研究におけるテクニックを利用するという方向が定まった。

ある次元の球面の埋め込みを分類するHaefliger不変量を,グラフコサイクルに付随する配置空間上の積分で表示することで,Haefliger不変量が有限型不変量と同様の振る舞いをすることを確かめたほか,副産物として,球面のはめ込みである性質をみたすものに対する一般的正則ホモトピー不変量を得た.また球面の埋め込みの空間が多重ループ空間であることに注目し,その"delooping"を位相的Stiefel多様体を用いて表すことにより,上記のHaefligerによる埋め込みの分類のホモトピー論的な解釈を得た.研究目的の柱の一つとして,埋め込みの空間のトポロジーについて,多重ループ空間の構造からホモトピー論的にアプローチしたい,というものがある.平成26年度の成果は,ある位相空間の図式のホモトピーファイバーの多重ループ空間で埋め込みの空間を近似できた,と言い換えることもできる.解決すべき問題はまだ多くありながらも,研究目的の達成に向けて着実に前進しているものと考えている.トポロジー平成26年度に考察した埋め込みの空間のホモトピー群の記述については,まだ群の同型があることがわかるのみで,位相空間レベルの連続写像から導かれるものかは判然としない.埋め込みの空間を近似するモデルが得られているか,という観点から,この点は解決すべき重要な問題である.埋め込みの空間のトポロジーをホモトピー論の立場から調べる上で重要な手法として,Goodwillie-Weissによる関手の微積分がある.研究代表者の最近の研究で得られている埋め込みの空間のモデルが,関手の微積分から得られるモデルとどのような関係を持つか,は非常に重要であると考えられる.研究代表者の過去の研究に基づいてHaefliger不変量の幾何学的公式を与えることは、本研究の目標の一つであるVassiliev不変量の幾何学的意味づけにおいて、重要なステップであった。一つの区切りとなる成果を得たことは、本研究における意義は非常に大きい。副産物として、想定になかったはめ込み不変量を得られたことも意味のあることだった。次の目標である、埋め込みの空間のホモトピー論的な立場からの研究においても、今年度に得た成果は重要な基礎づけを与える。当初計画で見込んだよりも,招待講演等,支出を必要としない出張が多かったため.平成25年度に得た成果は、グラフに付随した配置空間上の積分により、高次元埋め込みにおけるVassiliev不変量を定式化できること、その幾何学的意味を調べることも可能であることを示している。Vassiliev不変量の幾何学的意味をさらに深く調べるため、関手の微積分を利用する方法による研究も進めたい。平成25年度に得た成果を注視すると、関手の微積分において得られる埋め込みの空間の近似列が、Vassiliev不変量と非常に相性の良いものであることが予想される。関手の微積分の言葉で、Vassiliev不変量を特徴づけることが一つの目標となる。また、関手の微積分は埋め込みの空間自体のホモトピー型を調べる際にも有効である。Vassiliev不変量の持つ性質は埋め込みの空間の何を取り出したものなのか、という視点で、operadなども駆使したホモトピー論的立場からの研究を進めたい。次年度使用額は27年度使用額と合わせて,計画通りの使用のほか,研究代表者が世話人を務める国際研究集会「Braids, Configuration Spaces and Quantum Topology」における研究者の招へいなどにも使用したい.
体育科教育における教授-学習内容の体系化と系統化への活動理論的アプローチ

本研究は、体育科教育における教授-学習内容の体系化と系統化を活動理論的アプローチから図ろうとしたものである。まず、体育が保障すべきスポーツリテラシーと本質的な学習課題について活動理論を基礎に論究した。水泳、器械運動、陸上、ボールゲームの各運動領域における教授.学習内容の体系化と系統化の試案を示した。その際、各運動領域の文化的特質と技術的特質、技術単位と技術の体系、そして技術指導の系統を実践的妥当性を考慮して示した。平成21年度の計画で設定した3つの研究課題に即して研究成果の概要を記す。(1)指導要領の領域構成や指導内容の系統について低学年の「基本の運動」「ゲーム」を高学年との系統的な接続関係を重視して再編したことについて分析・検討した。「基本の運動」の下位の「運動遊び」の独立領域化や、「体つくり運動」「体ほぐしの運動」の学年配当の変更については発達論的根拠と実践的な総括が求められる。今後の作業課題として、運動文化の学習とからだの能力の学習を結びつける理論研究ならびに授業の「ねらい」と指導内容の体系・系統を明らかにする実践研究が必要である。「ボール運動」では戦術の類似性による類型化が図られ、「ボールを持たない動き」の指導が強調されている。指導要領の考え方や実践モデルを検討したところ、競技の構造分析に則した戦術課題との関連で「ボールを持たない動き」の学習内容を明確化し、それを得点プレイとの関係で系統化する必要があることがわかった。(2)教科内容の体系の総合性・全体性について体育科教育で形成するリテラシーの問い直し、スポーツ的価値の相対化や対象の広がりによって、教科内容の拡張にともなう体系化が課題となっている。今年度の検討対象は、(1)スポーツの技術学的内容に加えルールを含む文化様式に関わる内容、(2)学校生活全体と関連した「運動、プレイ、スポーツ」といった対象領域の広がり、(3)運動文化の様式や構造に具現された自由・平等の価値的内容である。(3)実践フィールドとの共同・連携研究プロジェクト水泳、陸上、器械運動、球技という4つの運動領域を対象として現場の教師との共同・連携研究プロジェクトを立ち上げた。文化的特性ならび文化的総合性を視野において指導内容の体系化と系統化を図ることといった基本方針を確認し、実践研究の重点や進め方について協議を進めている。今年度の研究課題は、(1)学習指導要領が示す指導内容の体系・系統について指導解説資料や授業実践モデルの分析を通じて具体的に検討する。(2)教授-学習内容・教材の体系化・系統化の基本的な構成を明らかにする、である。以下、ボールゲームの領域に関して成果を報告する。<(1)の研究課題に関して>(1)技能に関する指導内容の分類、体系、系統化は、「ボール操作」と「ボールをもたない動き」から構成されている。(2)「態度」の内容はルール、勝敗、安全、「思考・判断」の内容はルールの工夫や作戦立案で構成されている。(3)授業実践モデルは、技能学習を中心とする「ドリルゲーム」「タスクゲーム」「メインゲーム」の組立てと、大単元方式の「スポーツ教育モデル」がある。指導要領は戦術学習のコンセプトをもとに体系化・系統化している。しかしプレイを区分・整理する観点にとどまっている。授業実践モデルでは技術・戦術の獲得とゲームの楽しさの関連、スポーツライフの模擬的構成の工夫が見られる。しかしゲームそのものをつくり変える批判的・主体的な学習が欠落している。<(2)の研究課題に関して>(1)ゲームの指導内容の体系化・系統化の原理は、ゲームの競争(協同)特性に規定された戦術課題の解決のために、個々の操作と行為を攻防関係における状況判断を含むコンビネーション・フォーメーションに統合していくことにある。(2)指導内容は、スコアリングの局面の戦術構成からゲームの全体局面の戦略構成へ、2人を単位とする基礎技術(コンビネーション)からより複合的な基礎戦術(フォーメーション)の構成へと系統化する。(3)コアとなる指導内容は、技術・戦術的内容(「技術・戦術・戦略」「ゲーム分析」)と、総合的な内容(「ルールづくり」)から構成され両者は相互関連をもつ。(4)ゲームの競争(協同)特性を学習者が批判的・主体的・協同的に統御する方法を学習することが重要である。今年度の目的・課題は、ボールゲーム、器械運動、水泳、陸上の各運動領域における教授-学習内容の体系・系統を整理しつつ、具体的な実践プログラムを立て、その実践的妥当性を検討することである。研究の成果は以下の通りである。ボールゲームに関しては実践プログラムを作成するに際して技術・戦術の基礎単位の確定が重要である。そこでは、スコアリングプレイを含むこと、状況判断の行致によるコンビネーション関係の成立、戦術的複雑さの基礎単位を成す3人のプレイ構成を基本要件とした。技術・戦術の系統に対応してプレイの約束事とゲームルールに関する内容の系統化も必要になる。

攻守混合系(バスケット、フラッグフット、サッカー)、攻守交代系(ベースボール)、攻守分離系(バレー)のそれぞれで実践的妥当性を検討した。器械運動に関して、マットと跳び箱については感覚運動的内容の共通性があり、技の体系・系統を相互に関連づけた実践プログラムを作成することが可能である。鉄棒に関しては独自の技術系統があることが確認できた。技の学習と同時に、表現としての連続技や演技の構成方法について協同学習を進めるために集団演技の構成を学習課題にすることが有効である。水泳に関しては基礎泳法の位置づけが鮮明にされた。様々な水辺文化に発展展開する上での基礎、泳ぎの仕組みを構造的に理解し近代泳法へ発展展開する上での基礎、初心者を含めてすべての学習者が学ぶ意義をもつ基礎という意味で、「ドル平泳法」の教材価値と指導内容が再確認された。陸上では、日常動作とは異なる競技性を課題にもつ走、跳、投の技術特質と基礎を明確にすることを課題とした。走と跳では「ストライドとピッチによるリズム・スピードコントロール」を共通の基礎とし、競技空間に応じた固有の技術課題があることが確認された。投については投擲物の特性に応じた最適な投動作の構築が課題となる。陸上運動の技術課題を明確化する教具開発も試みた。
肺組織のニトロ化における好中球ミエロペルオキシダーゼの役割

従来からリポポリサッカライド(LPS)を気管内に投与することにより惹起される肺の炎症では肺組織のチロシンがニトロ化されることが知られていた。本研究ではラットにLPSを気管内投与した際に生じるチロシンのニトロ化について、LPS投与のみの場合、好中球をなくした場合、NOを吸入させた場合、それぞれの場合に検討し、チロシンのニトロ化がミエロペルオキシダーゼ(MPO)の反応系によるのか、ペルオキシニトライト(PON)の反応系によるのかを明らかにすることを目的とした。誘導型NO合成酵素(iNOS)、ニトロチロシン(MPOとPONとどちらの反応系からも生じる)、クロロチロシン(MPOの反応系のみから生じる)をそれぞれに特異的な抗体をもちいて免疫組織染色し、また、気管支肺胞洗浄液(BALF)中の好中球の数と肺組織のMPO活性を測定した。LPS投与は肺胞壁、肺胞マクロファージ、好中球において、iNOS、ニトロチロシン、クロロチロシンいずれの染色性も亢進させた。サイクロフォスファミドにより白血球数を減少させたり、NO吸入により肺への白血球の集積を抑えても、肺胞マクロファージ内のiNOSの染色性の亢進は抑制されなかった。しかし、肺内にはニトロチロシンもクロロチロシンも産生されていなかった。LPS投与によるチロシンのニトロ化はBALF中の好中球の増加と肺組織中のMPO活性に関連しており、NO吸入はBALF中の好中球数を減らし、チロシンのニトロ化もクロロ化も伴に抑制した。以上より、LPS処理ラットの肺ではMPOの反応系がチロシンのニトロ化に重要であり、炎症の早期のNO吸入は好中球の肺内集積を抑制し、チロシンのニトロ化もクロロ化も減らすことが分かった。今年度は、Sprague Dawley系雄惟ラツト(7週令)を、ハロセン吸入麻酔行ったうえ、LPS(E.coli)を気管内噴霧投与した。3,6,18,24時間経過後の肺組織障害程度を、気管支肺胞洗浄液(BALF)中の総細胞数、細胞分画、またミエロペルオキシダーゼ(MPO)活性を調べた。この結果、各測定値は、6時間をピークと示していた。このことから、LPS気管内投与後、室内気環境下(LPS+室内気群)または、NO(20ppm)曝露下(LPS+NO群)6時間後の変化をBALF、MPO活性そして抗ニトロチロシン抗体と抗クロロチロシン抗体による免疫組織染色で比較検討した。結果、LPS+室内気群において増加・上昇した各値は、NO吸入下で有意に減少していた。また、免疫組織染色では、ニトロチロシン、クロロチロシンともに減弱していた。抗クロロチロシン抗体によるは現在測定系を立ち上げでいるところである。しかしながら、現在までの結果から、肺組織障害におけるチロシンのニトロ化については、MPOを介する系が強く関与していると考えられ、またNO吸入によりこのニトロ化、クロロ化が減弱、すなわち組織障害を抑制する可能性が示唆された。今後、Western blot法でのクロロチロシンの同定を確立し測定すると同時に、各種炎症性呼吸器疾患におけるチロシンのニトロ化とクロロ化を調べ、その特異性について検討する予定である。
散逸系における空間局在解の階層構造と頑健性の起源の解明

パターン形成の根幹を成す空間局在解(以下粒子解)の生成、消滅、衝突ダイナミクス、さらに不均一場との相互作用による多彩なダイナミクスを駆動する機構として、粒子解全体の成す階層構造及びダイナミクス生成の組織中心の果たす役割を明確にし、それらが系の頑健性を支えることを2相対流系および3種反応拡散系に対して示した。具体的には2相対流系における時間周期travelingpulseの分岐論的出自とその衝突ダイナミクスの解明。3種反応拡散系におけるdefectからの自発的なパルス生成、振動テールをもつ粒子解のSnaky構造と不均一場での多彩なダイナミクスの駆動機構を明らかにした。成果1.1次元ジャンプヘテロから生じる頑健なパルス生成ダイナミクスの解明:外部入力なしで自発的にパターンを生成する機構の解明を実施し、不連続性など場の不均一性に起因するPulse Generator(PG)機構を1次元3種反応拡散方程式系の場合に連携研究者の寺本らと共同で解明した。バタフライ型の2重に縮退したホモクリニック特異点が組織中心であることが判明し、それが階層的ホモクリニック構造を生み出すことを構造的数値計算により明らかにした。成果2.興奮素子からなるネットワークダイナミクスの頑健性:興奮型素子として最も代表的なFitzHugh-Nagumo型の素子をもつネットワークにおいて、一部のネットワークが壊れても、自己修復機能が存在することを分担者の上田と代表者の西浦らにより明らかにされた。修復機能はPost-inhibitory-reboundというダイナミクスが鍵となっており、構造の一部が壊れても、抑制がはずれることで、系は自発的に探索を始め、元と同じダイナミック構造を回復するというものである。成果3.局在光照射に対するBZパルスの感度ダイナミクス:BZパルスは一様な光照射により弱められるが、パルスの空間局在照射による反応応答の詳細は不明であった。実験とモデルによる考察により、パルスのどの位置にどれくらいの照射強度により消滅するか明らかにされた。上記の主要成果以外に、樟脳円盤の集団運動のダイナミクスについては大きな成果が出た。また2相対流系における定常対流構造の階層性とネットワーク構造についても偶数モード定常対流構造の大域階層ダイナミクスの数値的探索が進んだ。さらに振動テールをもつ1次元粒子解の不均一媒質でのダイナミクスについても数値的解明が進んだ。成果1.ハイブリッド型ODE-PDE連立系におけるパルス相互作用の解析:反応拡散系において、抑制系が瞬時に平衡に達するという仮定の下、ハイブリッド型ODE-PDE連立系が得られる。その系におけるパルスの弱い相互作用を解析した。分岐構造の解明により、2つのパルスの対消滅ダイナミクスにおけるセパレータの役割を果たす不安定定常パルスを構成することにより、その大域的構造を解明した。成果2.2相対流系における正面衝突ダイナミクスの大域分岐の構造解明:2相対流における局在進行パルス(PTP)の衝突において、偶数モードの局在定常解のセパレータとしての役割を数値的に明らかにした。局在定常解はSnaky分岐構造を成すが、PTPの衝突において、どの定常解を経由して、最終的アウトプットに至るか、大域分岐構造を元に解明した。またPTP解の枝の出自についても、その一部が解明できた。成果3.光BZパルスの光照射に関するアキレス腱の存在の解明:光BZパルスはその一部に光照射するだけでも消滅することは予想されていた。このことを実験的ならびに数値的に明らかにした。実際アキレス腱ともいうべき照射位置は特定することができ、理論的には一定の光エネルギーを一点に集中することで消滅させる可能性を示唆した。成果4.振動型テールをもつ2次元粒子解の不均一媒質でのダイナミクスの解明:2次元空間局在進行解の不均一媒質、特に円盤状不均一媒質の場合に粒子解と円盤不均一場との相互作用を数値的に解明した。不均一場の強さに応じて、時間依存するheterogeneity-induced patternが数値的に発見された。ハイブリッド型ODE-PDE連立系におけるパルス消滅ダイナミクス、2相対流問題における大域分岐問題、光BZ反応系における消滅に関わるアキレス腱の特定、そして2次元粒子解の不均一媒質でのダイナミクスのそれぞれにおいて、研究の進捗具合は順調である。実際、論文としての発刊、あるいは投稿のためのとりまとめ段階に最初の2つの課題は到達しており、最後の課題についても、数値的段階ではあるが、1次元にはなかった多彩なダイナミクスの出現が明らかになりつつある。1.2相対流系における定常対流構造の階層性とネットワーク構造:前年度までにPTP間の衝突過程における偶数モードSP解の階層構造が果たす役割が明確になったことを受けて,今年度はそれら階層構造の解の間のより詳細な構造,とくに不安定定常局在解からPTPへいたる連結軌道について解析を実施し,全体構造を明らかにした.またPTPの分岐論的起源についての最初の結果として空間周期一様進行波解からのうなり分岐を明らかにした.2.振動テールをもつ2次元粒子解の不均一媒質でのダイナミクス:今年度は振動テールをもつ2次元粒子解と円盤状不均一性の場合の解析を実施した.とくに円盤状不均一性はその回転対称性から不均一性の強さを大きくすると,Hopf分岐を経て,回転周期解となることが判明した.その大域分岐解析も一部実施した.3.ネットワークダイナミクスにおける自己修復機能の解明とその頑健性の起源:

興奮性ダイナミクスを素子とするネットワークダイナミクスにおいて,その自己修復機能についてはMorris-Lecar系を含むより一般の系に拡張することができた.またそれにより自己修復機能の数理構造がより明確になった.4.光BZパルス波の刺激応答:光局在刺激によりBZ反応系のパルス波の応答,とくにパルス消滅について,そのアキレス腱とも言える空間局在場所の同定やその光刺激強度についての関係を数値的に明らかにした.とくに新たな分担者である中田によりその実験的検証も実施することができた.これらの成果は現在論文投稿中である.2相対流問題のPTPの分岐論的起源は,Navier-Stokes方程式,熱輸送,物質輸送の連立方程式を解き,かつそれが時間周期依存する進行波であるため,大域的に枝を追跡することは困難な課題であったが,そのひとつの起源として,空間周期一様進行波解からのうなり分岐から生じていることが判明した.これにより不安定ではあるが,一群のセル数が異なるPTPを数値的に発見することができた.これはPTPの解集合の全体構造を理解する上で極めて重要な結果である.また光BZパルス波の刺激応答については,新たな分担者の中田らの協力により実験的検証が格段に進んだ.理論と実験によるシナジー的協働成果が今後さらに期待できる.1.2相対流系の局在解の起源の一つがうなり分岐であることを昨年度までの研究で明らかにした.今年度はこの機構の一般化について3種反応拡散系に対して実施した.実はこれは2に述べる振動テールをもつ局在解の均一媒質の場合に相当する.均一媒質かつ空間1次元の場合には,局在解は2重Snaky構造をもつことが数値的に確認された.Snaky構造とは,空間的自明解からうなり分岐した非自明解が複数のサドルノード点を経て空間を埋め尽くす周期構造にいたる大域的振る舞いを言う.2重という意味は進行波解についても同じようにSnaky構造をもつことを言う.定常解から進行波解への変化は対称性破壊であり,進行波解のSnaky大域枝は定常解のそれのimperfectionになっている.このような2重Snaky構造は反応拡散系において初めて発見されたものである.2.振動テールをもつ局在解の不均一媒質におけるダイナミクスについては,1次元の場合に大きな進展があった.1.で述べたように均一な媒質においては,2重Snaky構造が確認された.これは不均一性としてBump形状を考えた時の高さが零に縮退した場合の解構造を与える.これを種として高さが零でない不均一媒質の時の定常解,時間周期解の全体を大域的に探索した.これにより「Bump形状をもつ不均一媒質における1次元パルスのすべての漸近挙動は,Bumpの高さを分岐パラメータとしたときの自明な定数解からの大域枝の連結成分にすべて含まれる」ことが数値的に確認された.これは大域分岐探索の結果はパルスがBumpに衝突した後の振る舞いをすべて含んでいることを示しており重要な結果である.3.光BZパルス波の刺激応答については,パルス波を消滅させるための最も効果的な光照射位置の特定に関して数値的並びに実験的に同定することができた.
非拘束、非接触ベッドセンサー生体情報モニターの小児術後管理における有用性検討

小児の手術療法では、術後の重篤な呼吸合併症や死亡も報告されているが、麻薬や全身麻酔薬による呼吸抑制を正確に把握できる患者監視モニターは現存せず、小児周術期管理の臨床的課題となっている。我々はミネベア社との共同研究により、ベッド脚下4点に設置した高性能ロードセル(ひずみ計)を用いて、被験者の呼吸・睡眠・活動・体位を測定し、医療者に提供するシステムを開発している。本研究では、開発中のベッドセンサーの臨床使用における信頼性を確立させると同時に、患者の生命反応確認のために有用な、可視化できる生体情報パラメータを抽出する。さらに、術後呼吸合併症の原因究明への有用性も検討する。
チャの,特に果皮と種子に大量出現する新規ニンヒドリン陽性物質に関する研究

チャ樹(Camellia sinensis)のカフェイン代謝研究の過程において、未熟果実の果皮および種子に大量に出現する未同定のニンヒドリン陽性物質を見出した。そこで、この物質について、二次元薄層クロマトグラフィー(TLC)および高速液体クロマトグラフィー(HPLC)による同定を試みた結果、ピペコリン酸であることが判明した。また、その果実等における消長から、生理的役割などについても検討した。1、未同定ニンヒドリン陽性物質の単離、同定(1)二次元TLC :個別アミノ酸検出反応のうち、イサチン反応陽性であり(環状イミノ酸)、アミノ酸およびイミノ酸標品のRf値やニンヒドリン反応の色調との比較がら、ピペコリン酸と同定した。(2) HPLC :島津HPLCアミノ酸分析システム(陽イオン交換法/Li型,OPA-蛍光法)により、ピペコリン酸およびテアニンを含むアミノ酸標準液のクロマトグラムで約60分にピペコリン酸のピークが検出された。また、チャの未熟果実試料からもそれと同じ保持時間にピペコリン酸のピークが検出されることと、既知量のピペコリン酸溶液を試料中に添加してそれに対応するピーク面積が増加したことから、ピペコリン酸の同定を確認した。2、チャ樹の果実生育(種子形成)等に伴うピペコリン酸の消長と役割(1)ピペコリン酸は、6月中旬から9月上旬の未熟果実(特に種子)に大量に見出されたが(総遊離アミノ酸の約7080%)、完熟種子(子葉)ではほぼ消失した。この結果、種子形成(子葉肥大)に重要な役割を果たすと考えられた。(2)ピペコリン酸は、新芽や若葉、また上級茶(玉露、碾茶)にも見出され(515%)、茶葉品質との関連が示唆された。チャ樹(Camellia sinensis)のカフェイン代謝研究の過程において、未熟果実の果皮と種子(子葉)に大量出現する未同定のニンヒドリン陽性物質を見出した。そこで、この物質について、二次元薄層クロマトグラフィ(TLC)や高速液体クロマトグラフィ(HPLC)により単離、同定し、さらにチャ樹における代謝や生理的役割を明らかにすることを目的として研究を進め、これまで次のことを明らかにした。1.チャ樹の未熟果実から見出された未同定のニンヒドリン陽性物質の単離、同定(1)二次元TLC上の個別アミノ酸検出反応のうち、イサチン反応陽性であり、〔環状イミノ酸〕、アミノ酸及びイミノ酸標品のRf値やニンヒドリン反応の色調との比較から、プロリン同族体のピペコリン酸と同定した。(2)島津HPLCアミノ酸分析システム(陽イオン交換法/Li型、OPA-蛍光法)により、アミノ酸標準溶液(ピペコリン酸及びテアニンを含む)のクロマトグラムで約60分にピペコリン酸のピークが検出された。またチャの果実(果皮、種子)試料からもそれと同じ保持時間にピテコリン酸のピークが検出されることと、既知量のピペコリン酸溶液を試料中に添加してそれに対応するピーク面積の増加することから、ピペコリン酸の同定を確認した。2.チャ樹の果実成育(種子形成)等に伴うピペコリン酸の消長と役割(1)6月中旬から9月上旬に未熟果実(特に種子)中の大量に含まれたが(総遊離アミノ酸の約7080%)、完熟種子(子葉)ではほぼ消失した。この結果、種子形成(子葉肥大)に重大な役割を果たすと考えられた。(2)新芽や若葉からも見出され(510%)、茶場品質との関連が示唆された。

チャ樹(Camellia sinensis)のカフェイン代謝研究の過程において、未熟果実の果皮および種子に大量出現する未同定のニンヒドリン陽性物質を見出した。前年度は、この物質について、二次元薄層クロマトグラフィー(TLC)および高速液体クロマトグラフィー(HPLC)による同定の結果、ピペコリン酸であることを明らかにした。今年度は、ピペコリン酸のチャ樹の果実における消長のほか、花芽や新芽等における消長も調べ、生理的役割について検討した。1、チャ樹の果実生育(種子形成)等に伴うピペコリン酸の消長と生理的役割(1)前年度と同様、ピペコリン酸は6月中旬から9月上旬の未熟果実(特に種子)に大量に見出され(総遊離アミノ酸の約7080%)、完熟種子(子葉)ではほぼ消失することを確認した。この結果、ピペコリン酸は種子形成(子葉肥大)に重要な役割を果たすと考えれた。(2)ピペコリン酸は花芽(特に雄ずい)でも含有率が高かったが、プロリン含有率はチャの花では低かった。しかしながら、花芽形成の誘導との関連は明白ではなかった。(3)ピペコリン酸は新芽や若葉、または上級茶(玉露、碾茶、煎茶)にも見出され(1015%)、茶葉品質との関連が示唆された。
無酸素環境で炭化水素分解を担うコア生物群の獲得と多様性解析

(1)アルカン分解菌の分離と性状解析[メタゲノム解析]集積培養を経た軽油添加系について重点的に解析を行った。本培養系はC8からC26のn-アルカンの減少がみられ、特にC16からC19のn-アルカンは継代後大きく減少した。メタ16S rDNA解析の結果、アーキアでは酢酸資化性メタン生成アーキアであるMethanosaeta属が優占し、バクテリアではSmithella属が優占していた。継代後は継代前と比べてMethanosaeta属、Smithella属の割合が増加した。メタゲノム解析の結果、継代前では2種類のSmithella属菌に由来する配列が得られた。継代後では、継代前の片方と同じOtuであるSmithella属菌の配列が得られ、1種類のSmithella属菌の優占が示唆された。また、それぞれの配列からアルキルスクシネート合成酵素(ass)遺伝子群を含むオペロンが得られた。AssAの系統解析の結果、継代を通じて優占していたSmithella属菌由来AssAは近縁であり、継代後で消失したSmithella属菌由来AssAとは異なった。軽油組成の経時変化を考慮すると、2種類のSmithella属菌は基質とするn-アルカンの炭素数が異なり、基質の減少に伴って片方のSmithlla属菌が減り、1種類のSmithella属菌が優占したと考えられる。(2)無酸素環境下における炭化水素分解菌群の多様性解析硫酸塩還元トルエン分解細菌(TSK株)のゲノム解析を行った。分離されたTSK株のゲノム解析により、Contig数154,最大Contig長295,967 bp,全長4,878,231 bpでcds数は4453と予想された。ゲノム解析完全性のベンチマーク解析ソフト(BUSCO)で100%近いコア遺伝子が検出された。本年度は(1)アルカン分解菌の分離と性状解析と(2)無酸素環境下における炭化水素分解菌群の多様性解析を行った。(1)において,嫌気的アルカン分解に関与すると示唆されているPeptococcaceae科とSmithella属の未培養細菌が集積されているアルカン分解メタン発酵培養系を植菌源に用いPeptococcaceae科未培養細菌の集積培養を試みた。メタゲノム解析の結果,未培養Peptococcaceae科細菌には嫌気的アルカン分解に関わる遺伝子に加え,酪酸やプロピオン酸の酸化能,および異化的フマル酸塩還元能を有する可能性が示唆されたため,アルカンに加え,酪酸とプロピオン酸,更にフマル酸塩を添加した。その結果,フマル酸塩のコハク酸塩への還元と,アルカン(n-オクタン)の分解がGC-MS解析によって確認された。集積培養菌体のメタ16S解析を行った結果,未培養Peptococcaceae科細菌は殆ど存在せず,好気性のAcinetobacter属細菌が存在した。Acinetobacter属細菌は好気的アルカン分解菌であり,培養系内に酸素の混入ないし,Acinetobacter属細菌による未知の嫌気的アルカン分解の可能性も示唆された。(2)において, Fe(III),硫酸塩をそれぞれ添加した芳香族炭化水素(トルエン)分解培養系の構築を行い,集積系細菌群集のメタ16S解析を行った。Fe(III),硫酸塩添加両系において,既知のトルエン分解Fe(III)還元細菌やトルエン分解硫酸塩還元細菌が検出された。また,両系において最優占種でないものの,数%以上の割合で未培養Betaproteobacteria綱細菌が存在し,これに近縁の配列がタールオイル汚染サイトでも検出されていた。当初予定していた安定同位体を用いた(中間)代謝物の解析は,本実験に用いるための集積培養系の生育が遅く,十分な菌体量が得られなかったため実験開始に至らなかった。現時点で新たな集積培養系を起ち上げている段階であり,安定同位体を用いた代謝物解析実験は今後の培養状況によって実施する。また,アルカン分解メタン発酵培養系が,酢酸生成を主体とするメタン発酵系であることが考えられたため,酢酸資化性の硫酸塩還元菌や鉄還元菌を培養系に添加する実験系についても,上記と同様に培養実験に用いる集積培養系の生育を待つ段階であり,培養状況によって今後実施する。未培養Peptococcaceae科細菌の取得を目的とした,アルカン-低級脂肪酸-フマル酸塩培養系において,目的としないAcinetobacter属細菌が集積されたが,これまでに油田環境から嫌気的原油分解微生物群集から同じく好気性のMarinobacter属細菌が検出されていることもあり(Gray et al., Environ. Microbiol., 2011),Acinetobacter属が嫌気的にアルカン分解に関与する可能性も考えられる。今後はAcinetobacter属細菌の関与について検討する。Fe(III)や硫酸塩を還元するトルエン分解系については,培養系の構築に成功したので今後更に集積を進め,嫌気的トルエン分解のコア生物の特定を試みる。(1)において,平成27年度において,アルカン-低級脂肪酸-フマル酸塩培養系においてAcinetobacter属細菌が集積された。Acinetobacter属細菌は好気性のアルカン分解細菌であり,メタン発酵を伴うアルカン分解系のような絶対嫌気性環境下で生育は困難であると考えられた。

しかしながら,同様に好気性細菌が油田環境から報告されていることから,Acinetobacter属の嫌気的アルカン分解への関与を調査した。複数回の継代培養で,ヘキサデカンの減少とフマル酸塩の還元が確認された。しかし,継代を重ねるごとにヘキサデカンの減少は小さくなり,最終的にヘキサデカンの減少能は消失し,Acinetobacter属細菌の嫌気的アルカン分解への関与は明らかにできなかった。また,Peptococcaceae科細菌を優占種として含む高度集積培養系の構築を試みたが,一定回数の継代によってアルカン分解メタン発酵能が低下する(ほぼ消失する)ことが明らかになった。(2)において,硫酸塩還元を伴うトルエン分解系の集積とその集積系内のメタ16S解析を行った。集積系内には,Deltaproteobacteria綱に属する細菌が優占し,近縁種として既知のトルエン分解硫酸塩還元細菌が存在した。しかしながら,本集積系内の優占硫酸塩還元菌は,その近縁種の嫌気的トルエン分解とは異なる経路でトルエン分解を担う可能性が,クローンライブラリー解析から示唆された。安定同位体を用いた(中間)代謝物の解析を行うために新たな集積培養系を起ち上げた。この集積培養系はアルカン分解メタン発酵が確認できた(植菌源を最初に植菌した)培養系の継代培養系であり,最初の継代においてはこのアルカン分解メタン発酵能が確認できたが,2回目の継代でこの活性が(ほぼ)消失した。これは,ある一定の継代回数(植菌源となった現地試料からの希釈)により活性が消失することを示した。これは当初の実験計画では想定していない結果であった。この継代による活性の消失について現時点で考えられる理由として,1)未培養Peptococcaceae科細菌を含むアルカン分解メタン発酵群集が要求する有機物・微量元素などが現地試料中に存在し,これが継代によって希釈された(枯渇した)ため,2)優占種ではないRareな微生物群が,未培養Peptococcaceae科細菌を含むアルカン分解メタン発酵群集の機能を補完し,これが継代によって限外希釈され消失したため,が考えられた。これらの検討するために,1)については現地試料無細胞液の追加,2)については複数のアルカン分解メタン発酵培養系内に存在するRareなコア微生物群集の解析を進める予定である。硫酸塩還元を伴うトルエン分解系には,新規な嫌気的トルエン分解経路の可能性がある。高度に集積された本系から,メタゲノム解析と同時に硫酸塩還元菌の分離を行う予定である。(1)アルカン分解菌の分離と性状解析[メタゲノム解析]メタ16S解析として,複数のアルカン分解メタン発酵培養系内に存在するコア微生物群集の解析を行った。アルカン分解メタン発酵系(またアルカン分解能をもたない系)として,試料採取場所や培養温度の異なる培養系,さらにそれらを継代培養したものをコア微生物群集解析に用いた。直鎖アルカンの鎖長ごとに,出現する特徴的なコア細菌群が存在し,それらは既往研究においても報告されているものから未報告のものまで存在し,アルカン分解メタン発酵微生物群集に関する新たな知見を得た。[培養]
被爆後生き残った細胞に於ける遺伝子構造の変化

放射線による障害の多くは被曝から長期間を経た後で始めて現れるが,この原因がDNA上の変化としてとらえられないかどうかを検討するための実験を行った.マウス白血病細胞(L578Y)を用いX線照射後生き残った細胞にDNAの増幅,組み替え,メチル化の変化が起らないかどうか,いくつかのクローン化された遺伝子をプローブにし,サザン法によって調べた.結果は以下のように要約される.(1)L5178Y細胞をクローン化してみると,クローンごとに遺伝子の増幅や組替えはみられないがDNAのメチル化は一定でない.そこでその中の1クローンをとって増殖させてやるとH-ras,IgCμ,IAPの遺伝子ではDNAのメチル化も一定の値を示した.しかしこの同じ細胞が別の遺伝子領域では一定のメチル化を示さない.すなわちアクチンでは8クローン中1クローン(1/8)に, C-mycでは3/8クローンに変化がみられた.(2)このクローンに12Gyの放射線を照射し,その後に生き残った細胞について調べると増幅や組み替えはみられないがメチル化には一部の遺伝子で差がみられた.IAPでは差がなく,アクチンでは1/8で変化が,またC-mycでは6/8に変化がみられた.すなわち自然状態でも変化し易いC-mycは放射線により変化が加速されている.しかもその変化する部位は限られていた.以上の結果から被曝後生き残った細胞に於てもDNAの多くは構造異常をきたしておらず,ごく一部の遺伝子でメチル化の変化が加速されると考えられる.しかもその変化は細胞の種類によって異なる.今後より多くの遺伝子領域について調査を続ける必要がある.放射線による障害の多くは被曝から長期間を経た後で始めて現れるが,この原因がDNA上の変化としてとらえられないかどうかを検討するための実験を行った.マウス白血病細胞(L578Y)を用いX線照射後生き残った細胞にDNAの増幅,組み替え,メチル化の変化が起らないかどうか,いくつかのクローン化された遺伝子をプローブにし,サザン法によって調べた.結果は以下のように要約される.(1)L5178Y細胞をクローン化してみると,クローンごとに遺伝子の増幅や組替えはみられないがDNAのメチル化は一定でない.そこでその中の1クローンをとって増殖させてやるとH-ras,IgCμ,IAPの遺伝子ではDNAのメチル化も一定の値を示した.しかしこの同じ細胞が別の遺伝子領域では一定のメチル化を示さない.すなわちアクチンでは8クローン中1クローン(1/8)に, C-mycでは3/8クローンに変化がみられた.(2)このクローンに12Gyの放射線を照射し,その後に生き残った細胞について調べると増幅や組み替えはみられないがメチル化には一部の遺伝子で差がみられた.IAPでは差がなく,アクチンでは1/8で変化が,またC-mycでは6/8に変化がみられた.すなわち自然状態でも変化し易いC-mycは放射線により変化が加速されている.しかもその変化する部位は限られていた.以上の結果から被曝後生き残った細胞に於てもDNAの多くは構造異常をきたしておらず,ごく一部の遺伝子でメチル化の変化が加速されると考えられる.しかもその変化は細胞の種類によって異なる.今後より多くの遺伝子領域について調査を続ける必要がある.
術中アフェレーシス法による血小板活性化抑制と冠攣縮性心筋虚血について

虚血性心疾患患者において周術期自己濃厚血小板血漿(PRP)採取を行い血小板機能と術中心筋虚血の発生との関係について調べた。【方法】予定冠動脈再建術患者9名について検討した。麻酔導入後、右内頚静脈に9Fのシースを挿入し、肘静脈に16Gの返血用静脈留置を行った。自己血小板採取はアミカス(バクスター社製)を用い、60分間の採取時間で毎分60ml処理、予定全血処理量は3600ml、予定採取PRP量は600mlとした。抗凝固液としてACD液(全血対ACD液が12対1の割合)を使用した。測定項目は血行動態(血圧、心拍数、心拍出量、肺動脈圧、中心静脈圧)、酸素消費量、動脈血液ガス分析、血小板凝集能、心電図変化とした。【結果】PRP採取量は平均560±49ml(11±3単位)であった。血中血小板数は平均17万個/μlから13万個/μlに減少した。ADPおよびコラーゲンによる血小板凝集能は平均66%から44%、73%から58%に低下した。PTおよびAPTTは変化が無かった。イオン化カルシウムは1.15から0.89mmol/Lに低下した。収縮期血圧は平均103から107mmHg、心拍出量平均3.7から3.7L/minと変化なかった。心拍数は平均49から65bpmと増加した。心電図において全例ST変化は認められなかった。【考察】今回虚血性心疾患患者において、自己PRPを安全に採取する事が出来た。この方法は、血中血小板数を約20%低下させ、さらに外科侵襲に伴う血小板過凝集を抑制した。心拍数は増加したが心筋酸素需要供給の指標であるPressureRateQuotientは許容範囲であり、心拍出量、血圧は安定し、心電図および経食道心臓超音波検査においても心虚血を示唆する所見は得られなかった。血小板採取による血小板数減少と血小板凝集抑制剤であるACD液による影響で血中イオン化カルシウムの低下を認めた。これらの事は血小板凝集能抑制とともに冠血管の血管壁緊張度を低下させ酸素代謝量を低下させることが可能であるため、術中冠攣縮による心筋虚血の発生を抑制する事を示唆する。今回我々は、冠動脈プラークラプチャーの発生原因の一つの血小板活性化上昇に注目し、自己血小板アフェレーシス法をもちいてその活性化を抑制することにある。自己血小板アフェレーシス法が、より安全に虚血性心疾患患者に使用でき、術中心筋虚血や心筋梗塞の発生率を低下させ、患者の生命の安全を確保できるか検討している。虚血性心疾患患者の冠動脈再建術において体外循環前に自己血小板アフェレーシスを行。術中自己血小板アフェレーシスは処理血液量:60ml/kg、処理時間:60分、予定採取血小板数:10-15単位、採取血漿量10ml/kgとした。アフェレーシス開始時の血行動態の変化を最小限に抑えるために脱血速度を100ml/分から60ml/分に変更した。処理時間は60分で総処理血量は3600mlとなっている。現在のところ、自己血小板アフェレーシスにより施行前の血小板数の約50%の低下(処理血量10ml/kg時)とともに血小板凝固機能(ADP、コラーゲン誘発)を約76%から41%に低下させること(処理血量10ml/kg時)ができた。ヘモグロビンは低下せず、体外循環中の希釈性低ヘモグロビン血漿を回避できた。自己血小板アフェレーシス施行時における血行動態変化を測定するため、心電図II誘導および胸部誘導、動脈圧、肺動脈圧、中心静脈圧を1kHzのA/D変換し記録を行っている。または肺動脈カテーテルの挿入により持続心拍出量と混合静脈血酸素飽和度を測定している。これらの記録からこれまでの症例では有意な血圧変動ならびに心電図ST偏位は認めていない。また炎症性サイトカイン(IL-6)は自己血処理で有意に上昇しているが(p<0.05)、体外循環による誘発される上昇に比較すると軽微であり、体外循環後におけるIL-6の値に両群間に差を認めていない。血小板機能抑制のためのACD液を約300-350ml必要とするがこれによりイオン化カルシウム値が低下した(約0.2単位)。このイオン化カルシウムの低下が冠血管緊張への影響を今後さらに検討する予定である。