hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
河川植生と河道動態の制御を目指す河川技術に関する総合的研究

本研究では、植生群落を伴う流れ、植生を伴う流れが流砂機構に及ぼす影響について検討し、それらを総合化することで、河川環境のあり方とその整備方向についての検討を行った。得られた知見は次のようにまとめられる。1.植生群落を伴う流れいわゆる低周波の横断混合は流入端から水深の10倍程度から発達し始め、初期の段階からそのピーク周波数は大きな変化がないことが認められた。こうした低周波成分をフーリエ成分法を用いて非定常成分として分離を行い、適切に高周波成分を定義した。こうした分離を行うことで掃流砂、浮遊砂に及ぼす低周波成分による移流と拡散とが明確に分離された。2.流砂機構への影響掃流砂、河床高の変動は低周波変動の影響を受け、それは単に横断方向のみならず縦断方向にも変動していることが分かった。また、浮遊粒子も低周波変動の影響を受け、そのスペクトルのピークと低周波変動のそれとは一致し、拡散係数を見掛上大きくするという便宜的な手法より、移流として取り扱う方がより適切であることを示した。3.河床形状への影響低周波変動によって植生帯と非植生域との境界面での河床横断形状に及ぼす流れの特性、植生の特性の影響を明らかにした。これらの知見にもとづき、植生による河道形成への方法を提案した。本年度の研究によって得られた成果は次のとおりである.1側岸に植生帯を伴う単断面流れの流入部から平衡領域に至る流れの遷移過程を詳細に計測し,流れの平均流成分の緩和距離が乱れの緩和距離に比べて短いことを見いだした.これは植生帯と非植生帯との間に形成される横断混合の明確な形成が平均流成分の明確な形成より遅れることに起因することを,境界面付近の水位変動と流れの横断方向成分のスペクトル解析から明らかにした.2 1で対象とした流れにおける掃流砂過程をpick-up rateとstep lengthより構成される確率モデルを用いて表現し,その妥当性を水路実験で検証した.このモデルを用いて種々の水理条件と植生条件下での植生帯近傍での河床変形の系統的な数値模擬を行い,最大洗掘深の位置と大きさに及ぼす効果を明らかにした.3柔軟な植生上の流れ構造に関する乱流計測から,植生が揺動することの効果としていわゆる流速係数がかなり変化することが見いだされた.とくに穂波の周期と流れの境界面付近での変動周期とはほぼ一致し,この組織だった植生の揺動が流れの組織的な渦構造を特徴づけることを明らかにした.植生の揺動と組織的な渦構造の相互作用の機構の明確化が今後の課題である.4高水敷の植生が複断面流れの抵抗と乱流構造に及ぼす影響を,高水敷上の植生の配置パターンを変化させた実験によって検討した.その結果同一の幅を有する植生帯であっても,高水敷と低水路の接合部に存在する場合,そうでない場合より抵抗はかなり大きいことが見いだされた.また接合部付近の存在は二次流の形成を抑制する傾向があることがわかった.さらに植生の抵抗を考慮した代数応力モデルを用いて流れを再現し,その適用性を確認した.5高水敷植生の存在による流れの横断方向成分が物質輸送に及ぼす影響を(4)で対象とした流れの路床を移動床とした浮遊砂実験を行い,高水敷への浮遊砂の堆積状況と植生配置との関係を見いだした.特に接合部に幅が狭い植生帯が存在するときには,高水敷の非植生帯への堆積傾向もかなり強く,さらに検討が必要であることがわかった.1.植生流入部における流れの遷移過程について次の知見が得られた.(1)植生境界流れの平衡部における流れの定式化より,植生帯の存在する流れ場を平衡領域の代表スケールを用いて無次元化された諸量として表現することが可能であることを示した.(2)いわゆる低周波の横断混合は流入端から水深の10倍程度から発達し始め,初期の段階からそのピーク周波数は大きな変化がないことが分かった.また,その平衡に至る距離は平均成分のそれよりかなり長いことを確認した.(3)変動成分に対してフーリエ成分法を用いて非定常成分の分離を行い,適切に周期成分と高周波の乱れ成分を抽出できた.

こうした分離により掃流砂に及ぼす低周波変動の特性が明らかにされた.2.植生流入部での流砂実験より次の知見が得られた.(1)浮遊砂濃度の変動成分は横断方向流速の変動の影響を受けることが確認された.こうした変動は単に質量拡散係数の見かけの値を大きくするというだけでは,不十分であることを明確にした.(2)掃流砂,河床高の変動は明らかに低周波変動の影響を受け,単に横断方向の変動のみならず,縦断方向にも変動特性が認められことを示した.さらに,従来報告されている横断方向の分布は,横断方向分布の縦断方向の1波長平均として,考えるべきことを指摘した.3.穂波を伴う流れに関する実験より次の知見が得られた.(1)植生の組織的揺動は流れの勢いが大きくなると生じ,揺動が大きくなるほど,つまり穂波が生じている方が流水抵抗が大きくなることがわかった.(2)植生の揺動が大きくなるほど流速変動が1Hz程度の低周波数(これは植生の揺動の周期とほぼ一致する)で卓越し,低周波数での大きな揺れが見られる穂波現象が出現したときには流れ構造が植生の揺動にも影響を受けることがわかった.(3)植生の揺動と流れの相互作用という観点から,穂波現象の発生機構を数値計算的に検討した.その結果,流速の増大によって穂波現象が発生しやすいという従来の観測結果を定性的に説明できた.
高専の実習工場を活用した任意形状アンテナのビームフォーミング手法の開発

本研究では導波管スロットアンテナを対象にして進化型計算手法を利用したアンテナ設計法を確立し,その有用性を示した。加えて,同手法により曲り部を有するアンテナについても解析および設計することが可能であることを示した。また,既存のマイクロ波帯測定システムを利用してミリ波帯における放射パターンの自動計測システムを構築し,ミリ波帯の試作アンテナの評価が可能となった。高専の実習工場および測定環境を活用して,アンテナの設計から試作,評価まで効率よく行うことができるアンテナラボを構築することができた。本研究の目的は秋田高専の施設・設備を用いてアンテナの設計,試作,測定を効率よく行うことができるアンテナラボを構築すること,任意形状アンテナのビームフォーミング手法を開発することである。平成25年度は(1)進化型計算手法によるアンテナの放射パターン制御に関する研究,(2)導波管スロットアンテナの整合効率改善に関する研究,(3)誘電体装荷時の平面アンテナの放射特性の電磁界解析,(4)実習工場の設備を活用した試作環境改善,(5)ミリ波測定環境構築のための解析的検討,などについて研究を進めた。主に次に述べる成果が得られた。(1)進化型計算手法のアンテナ設計への導入について引き続き検討を行い,低サイドローブ特性だけではなく,ファンビーム特性などのビームフォーミングが可能であることを示した。(2)同手法によるアンテナの整合を行い,従来法よりも整合効率が改善することを測定結果との比較により示した。(3)設計結果をマシニングセンタのプログラムに自動変換できるように工夫し,従来と比べて格段に効率よくアンテナ試作を行えるようにした。本研究の目的は秋田高専の施設・設備を用いてアンテナの設計、試作、測定を効率よく行うことができるアンテナラボを構築すること、任意形状アンテナのビームフォーミング手法を開発することである。平成24年度はアンテナの設計法に関する研究を主に行い、具体的にはマイクロ波帯における導波管スロットアレーアンテナを対象として、(1)導波管スロットアレーアンテナの電磁界解析による設計法に関する研究、(2)進化型計算手法によるアンテナの最適化設計法に関する研究、(3)アンテナのビス挿入による整合法に関する研究、の3つを行った。進化型計算手法としてmicroGAを採用し、FDTD法と組み合わせたアンテナ設計を行った結果、8スロットにおいて-25-30dBの低サイドローブ特性が得られた。また、従来型の導波管スロットアンテナの設計理論を基にして設計されたアンテナと比較しても、進化型計算手法によるアンテナ設計は柔軟性が高く、ビーム幅、サイドローブレベルなど、所望する特性を細かく制御できることが分かった。また、同アンテナを効率よく動作させるためにビス挿入によるアンテナの整合を行った。進化型設計手法を応用して11.812.2GHzの周波数帯域においてVSWRを1.19以下に抑えることができ、従来手法よりも反射を抑制することができた。このほか、実習工場におけるアンテナ試作環境の整備を行い、スロット条件を変えて導波管スロットアンテナの試作を行った。試作アンテナはシミュレーション結果と良好に一致することを確認した。また、進化型計算手法による設計結果をCAD/CAMデータに変換することで設計から試作までを効率よく行えるようにした。最終年度に当たる平成26年度は次のことを行った。(1)進化型計算手法によるアンテナの放射パターン制御に関する研究,(2)誘電体レンズ装荷時平面アンテナの最適設計に関する研究,(3)ミリ波測定環境構築のための解析的検討,など。(1)曲面をもつコンフォーマルアンテナの放射パターン制御が可能であることを示した。(2)平面アンテナに誘電体レンズを装荷した場合の最適な設計パラメータを求め,非装荷時と比較して効率が改善していることを示した。(3)既存のマイクロ波測定環境にミリ波コンポーネントを組み入れ,ミリ波アンテナの放射パターン自動計測を行った。アンテナ工学平成25年度はアンテナのビームフォーミング手法の確立とミリ波測定環境の構築が目的である。導波管スロットアンテナについて進化型計算手法による最適設計を適用し,与えられた放射パターンをほぼ形成できることを示した。また,誘電体を装荷した平面アンテナについてモデリングを行い,計算する規模が大きい場合についても電磁界解析を行えるようにした。任意形状アンテナへの同手法の適用が課題となっている。また,ミリ波測定環境についてはコンポーネントの選定と導入は終わり,送受実験および測定用治具の製作など行った。従来の測定系へ組込みを行い,自動計測環境を実現することが課題となっている。平成24年度はマイクロ波帯におけるアンテナ設計法の確立と試作、測定環境の整備が目的である。進化型計算手法は計算時間がかかることが難点であるが、スパコンへプログラムを移植することが出来たため条件を変えた計算結果を多数得ることができた。

そのため、導波管スロットアンテナの設計に必要なアンテナパラメータ、目的関数、拘束条件などを適切に設定することができ、提案している設計手法をほぼ確立することができたと考えている。また、実習工場において1からアンテナの試作を行うことができたため、今後は提案している設計手法からアンテナ試作までを効率よく行うことができることが期待される。ミリ波測定環境については装置の選定と導入を行い、動作確認までは完了した。任意形状アンテナの開発はモデリング,試作環境の面で課題が多い。特にモデリングについては一から製作するのではなく,既存のソフトウェアを活用することも視野に入れて工夫をしていく。進化型計算手法による導波管スロットアンテナの設計,試作まではできたので,今後は平面化した場合について応用する。また,ミリ波測定環境の構築を行い,ミリ波帯でのアンテナ試作と評価を行う。進化型計算手法によるアンテナ設計法は従来の設計法と比較しても細かなビーム制御ができることが分かり、次年度以降は本研究で目的としてるビームフォーミングに取り組む予定である。特に、ビームのチルト角、ビーム幅、サイドローブレベルの制御を行う。次に導波管スロットアンテナを平面化した場合、曲率を有している場合について計算モデルを作成する。試作アンテナの測定結果と比較することにより、計算モデルの妥当性を検討し、提案している設計手法によるビームフォーミングについて検討する。また、実際の応用を考慮して、誘電体材料で上述の各アンテナの開口面をカバーした場合についても検討を行い、特性の変化についても明らかにする予定である。なお、計算時間の短縮を図るためにスパコンを活用する。また、ミリ波測定環境についても送受実験を行い、基礎的な特性を測定できるようにする予定である。旅費などの諸経費が当初の計画より増えたため前倒し請求したが,想定していた金額より少額で済んだため次年度使用額が生じた。アンテナ試作および測定環境構築のための材料費,スパコン使用料などの消耗品費に使用する予定である。ミリ波測定のためのコンポーネントの選定に時間がかかり、購入した物品の納期が年度内に間に合わなかったために当該研究費が生じた。よって、次年度使用額は主にミリ波コンポーネントに使用する。このほか、次年度以降はスパコンの計算時間が増えることを見込んでいるため、スパコン使用料として使用する。
光誘起反応過程におよぼす半導体表面の不均一性の効果とその応用的展開

61年度には、1.n型シリコン表面全面に傷が存在し、その深さが異なる場合にシリコンの光触媒活性がどのように変化するかという問題、ならびに、2.n型シリコン表面上に光触媒反応により光照射部位にポリマーを析出させるという光パターン形成の可能性を調べた。1.n型シリコン表面を500番エメリー紙でこすって全面傷をつけ、これを硝酸と弗化水素酸の混合水溶液中で時間を変えて傷の深さが異なるシリコン表面を調製した。そしてこれを過塩素酸銀水溶液に浸漬して光照射を行い、銀の析出を伴う不動態化反応を行なわせた。シリコン表面全面を光照射したときと半分のみを光照射したときの光触媒活性を調べたところ、傷が存在しない鏡面ならびに500番エメリー紙でこすった傷面では、いずれも光触媒活性が乏しいことが分った。傷面をエッチングした場合の光触媒活性は、表面全面を照射するか否かで異なり、全面を照射する場合には傷の存在は必要ではあるが少ないほど活性が高く、いっぽう、表面の半分を照射したときには、傷面を少しエッチングし、かなりの傷を残した表面がもっとも大きな活性を示すことを見出した。そして、このようなことが見られる理由について、電気化学測定などによって検討を加えた。2.n型シリコンウエハーの片面を鏡面とし、他面を傷面として、これを過塩素酸銀とピロールを溶かしたアセトニトリル溶液に浸漬し、鏡面上にレーザ光を走査させた。レーザ光を走査させた部位にポリピロールが析出し、傷面には分散して銀が析出する反応が起こり、ポリピロールの光パターン形成は原理的に可能であることが分った。しかし、光照射を続けているとポリピロールが成長し、光パターンの解像度が低下することが見出された。そこで、この原因について検討した結果、光照射強度、析出ポリマーの導電率,光触媒反応が起こる電位などが関係していることが判明した。
血管造影剤による糖尿病ラット腎への影響と急性腎不全発現機序解明の基礎的検討

『目的』臨床的に捉えにくい早期糖尿病の腎臓に対して1.血管造影剤の投与の影響、2.血管造影剤投与時に水制限を行った場合の影響を実験的に検討した。『材料と方法』血糖400mg/dl以上の早期糖尿病(DM)ラットを使用した。血管造影剤はamidotrizoate(amid),ioxaglate(iox),iopamidol(iop)を、対照として生理食塩水を使用した。血管造影剤の量は4gI/Kgとした。1.正常ラット(H)とDMラットに各薬剤を投与後、24時間尿を採集した後、屠殺、採血した。尿と血液は生化学的分析を行った。腎臓は電子顕微鏡で観察した。2.HとDMラットを4時間断飲水の後、各薬剤を投与し上記と同様の方法で検討した。『結果』1)組織的観察では、どの造影剤においても近位尿細管細胞に空胞(文献的に空胞は近位尿細管障害の指標とされる)が見られたが、出現頻度はDMではむしろ少なかった。腎糸球体細胞ではメサンギュウム細胞のactivationとメサンギュウム領域の増加が、低浸透圧非イオン性のiopよりも高浸透圧イオン性のamidで強く観察された。生化学的検索では組織学的観察と一致した近位尿細管細胞の障害が示唆されるデータが得られた。2.複雑な様相を呈した。近位尿細管の指標である尿中および血中NAGが顕著な変化を示した。DM、H、禁水Hラットとも尿中NAGに変化はなかったが、禁水DMラットでは尿中NAGは有意に上昇した。そこに、生理食塩水、iopを投与すると尿中NAGは減少したが、amidとioxでは低下しなかった。血中NAGは禁水DMラットですべての造影剤で著明に増加した。組織学的観察では、禁水DMラットの近位尿細管細胞の浮腫や細胞質内器官の脱落、核の濃縮などの障害の頻度が高く観察され、そこにamidを投与するとさらに障害の増悪が認められた。『結論』1)早期糖尿病病態においても血管造影剤の投与により障害が悪化すること、2)造影剤投与時に脱水状態にあると障害が増悪することが明らかとなった。「目的」早期糖尿病において血管造影剤が腎臓の機能低下をもたらすことは、すでに明らかとなったので、次に水制限が機能低下にどの様な影響を与えるかを検討した。「方法」Wistar系雄性ラットにstreptozotocineを投与し、血糖約400mg/dl以上になった早期糖尿病(DM)ラットを使用した。血管造影剤はamidotrizoate,iopamidol,ioxaglateを、また対照として生理食塩水、高張液としてmannitolを使用した。血管造影剤の投与量は4gI/Kgを使用した。造影剤投与前に健康(H)ラットとDMラットを4時間断飲水の後、各薬剤を投与し、採尿ケージに入れ24時間尿を採集した後、屠殺し採血した。尿の生化学的分析として尿量、浸透圧、蛋白、Na,k,Cl,NAG,creatinine,BUNを測定し、血液の生化学的分析としてNa,k,Cl,NAG,creatinine,BUNを測定した。

組織的検討のため、腎臓は光学顕微鏡的観察と電子顕微鏡的観察用とに固定し、包埋した。「結果」複雑な様相を呈した。尿細管障害の指標である尿中NAGが最も顕著な変化を示した。DMラットとHラットでは尿中NAGは変化がなかった。しかし、DMラットでは水制限すると尿中NAGは上昇した。また、水制限を行ったHラットに比較しても水制限DMラットの尿中NAGは上昇した。そこに、生理食塩水,mannitol,iopamidolを投与すると尿中NAGは減少し、amidotrizoateとioxaglateで尿中NAGが上昇した。CCrは水制限の無いHラットで高く、他の群は低い傾向があるが、造影剤を投与しても変化はなかった。血清BUNはDMラットは水制限の有無にかかわらず高い値を示した。これらの結果から、DM病態で水制限を行うと、尿細管障害が顕在化して糸球体障害より優位となり、そこにイオン性造影剤を投与すると腎障害が憎悪すると考えられる。現在、他項目にについても解析中である。今年度は組織的検討を行うとともに、必要な部分については追加実験を行う予定である。『目的』臨床的に捉えにくい早期糖尿病の腎臓に対して1.血管造影剤の投与の影響、2.血管造影剤投与時に水制限を行った場合の影響を実験的に検討した。『材料と方法』血糖400mg/dl以上の早期糖尿病(DM)ラットを使用した。血管造影剤はamidotrizoate(amid),ioxaglate(iox),iopamidol(iop)を、対照として生理食塩水を使用した。血管造影剤の量は4gI/Kgとした。l.正常ラット(H)とDMラットに各薬剤を投与後、24時間尿を採集した後、屠殺、採血した。尿と血液は生化学的分析を行った。腎臓は電子顕微鏡で観察した。2.HとDMラットを4時間断飲水の後、各薬剤を投与し上記と同様の方法で検討した。『結果』1)組織的観察では、どの造影剤においても近位尿細管細胞に空胞(文献的に空胞は近位尿細管障害の指標とされる)が見られたが、出現頻度はDMではむしろ少なかった。腎糸球体細胞ではメサンギュウム細胞のactivationとメサンギュウム領域の増加が、低浸透圧非イオン性のiopよりも高浸透圧イオン性のamidで強く観察された。生化学的検索では組織学的観察と一致した近位尿細管細胞の障害が示唆されるデータが得られた。2.複雑な様相を呈した。近位尿細管の指標である尿中および血中NAGが顕著な変化を示した。DM、H、禁水Hラットとも尿中NAGに変化はなかったが、禁水DMラットでは尿中NAGは有意に上昇した。そこに、生理食塩水、iopを投与すると尿中NAGは減少したが、amidとioxでは低下しなかった。血中NAGは禁水DMラットですべての造影剤で著明に増加した。組織学的観察では、禁水DMラットの近位尿細管細胞の浮腫や細胞質内器官の脱落、核の濃縮などの障害の頻度が高く観察され、そこにamidを投与するとさらに障害の増悪が認められた。『結論』l)早期糖尿病病態においても血管造影剤の投与により障害が悪化すること、2)造影剤投与時に脱水状態にあると障害が増悪することが明らかとなった。
癌の「microRNA調節予防法」の開発

既知の癌予防食品成分からmicroRNAの発現を調節している物質を見つけるため、RB失活癌細胞に対してG1期における細胞周期停止を促す物質の探索を行った。その結果、フラボンを見いだした。フラボンはRB非依存的にG1期における細胞周期停止を誘導した。そのメカニズムとして、RBファミリーであるp130、p107の活性型フォームが観察された。また、転写因子であるE2F1、E2F3タンパク質の量が減少していることが見いだされた。そこでE2F3をターゲットとしているmicroRNAであるmiR-34aの関与を検討したところ、miR-34aの発現量が上昇していることが明らかになり、miR-34aがフラボンによるG1期停止に一部関与していることが示唆された。これらの結果から、食品成分による生体内microRNAの調節は可能であると示唆され、microRNAを調節することによる癌の化学予防の実現が充分期待出来る。本研究ではフラボンや分子標的薬(PI3K阻害剤やHDAC阻害剤)が、変異や欠損によりRBが機能しない癌細胞に対しても、G1期停止を誘導することを明らかにした。RBの機能しないヒト前立腺癌細胞DU145に対してフラボンや分子標的薬はG1期停止を誘導することが判明した。同様にRBが機能していない他の癌細胞種(HTB9:膀胱癌細胞、Saos-2:骨肉腫細胞)に対してもフラボンはG1期停止誘導効果を示した。そこで、G1期停止関連タンパク質の挙動を調べたところ、p21やE2Fファミリーなどいくつかのタンパク質の発現量に変化があることがわかった。さらにRBファミリーであるp130、p107の活性型フォームが観察された。フラボンによるG1期停止におけるRBファミリーの関与を、RBファミリーをノックアウトしたマウス繊維芽細胞を用いて検討したところ、RBファミリーがこの細胞周期停止に関与していることが示唆された。また、E2Fタンパク質の発現量低下が観察されたことから、癌抑制的に働くmicroRNAであるmiR-34aを測定したところ、フラボンはmiR-34aの発現上昇を誘導することがわかった。さらに、当該効果におけるmiR-34aの寄与を調べた結果、一部miR-34aがフラボンにおけるG1期誘導停止に関与していることが示唆された。従来G1期停止はRBを介した経路でのみ誘導されると考えられていたが、フラボンや分子標的薬がRB非依存的にG1期停止を誘導することを見いだした。そのメカニズムとしてRBファミリーであるp130、p107の活性化が考えられる。これらのことからRBのステータスは治療や予防において問題にならないことがわかった。また、食品成分によるmicroRNAの誘導が可能であることが示唆されたため、microRNAをターゲットとした癌予防戦略は有効であると考えられる。近年、「癌とmicroRNA」研究における著しい進歩によって、microRNAの存在は癌を完全に攻略するために必須であることが明らかになっている。しかしながら、癌予防においてmicroRNAの発現を調節する予防物質を検索する試みはほとんどなされていない。そのため、生体内において発癌を促進するmicroRNAや、逆に抑制するmicroRNAの双方を食品成分によって調節することができれば、日常における食生活を変容させることによる、新規分子標的予防法の開発につながると考えられる。そこで、今回、申請者が所属する教室で提唱された、癌の「分子標的予防」の戦略において、microRNAを標的とした新規予防法の開発を最終目的として、食品成分を用いた「microRNA調節予防法」の基礎的研究を行う。そこで、microRNAに大きく依存した癌予防効果をもつ食品成分の探索を試みる。そこで、平成23年度においては抗腫瘍効果がmicroRNAに大きく依存している食品成分を探索を行った。まずは、2種類のヒト大腸癌細胞株(HCT116野生型, HCT116(ex5/ex5):Dicerノックアウト)を用い、それぞれの細胞に対する癌予防食品成分による癌細胞増殖抑制効果に対する反応性の違いを検討し、microRNAに依存した効果をもつ食品成分をスクリーニングする方法を行った。さらに、microRNAマイクロアレイ法を用い、癌予防食品成分によって変動するmicroRNAを網羅的に解析する方法を検討した。現在、上記の結果から、食品成分による抗腫瘍効果に関係するmicroRNAをリアルタイムPCR法によって個別に発現量を検討している。平成23年度科学研究費助成事業(学術研究助成基金助成金)交付申請書、研究実施計画において、「抗腫瘍効果がmicroRNAに大きく依存している食品成分の探索」を掲げ、当該効果に対応するmicroRNAを特定することを目標とした。現在、癌予防物質の候補は決定している。

また、その癌予防物質によって変動した種々のmicroRNAをmicroRNAマイクロアレイ解析によって明らかにした。ところが、当該効果に対応するmicroRNAの特定には至っていない。microRNAマイクロアレイ解析における網羅的な解析結果から、食品成分によって発現調節されたmicroRNAをリアルタイムPCR解析によって個別に測定し、細胞増殖抑制効果に対して大きな役割を担う可能性のあるmicroRNAを特定する。次に、当該効果に対するmicroRNAの依存性を検討する。microRNA過剰発現や、microRNA阻害分子を用いた実験系により、microRNAと当該効果との因果関係を証明する。また、フローサイトメトリーを用いた細胞周期解析やウェスタンブロット解析によってmicroRNAの関与を明らかにしていく。これらの実験計画はすべて細胞レベルでの試験であるため、主に培養用プラスチック製品や培養用培地、さらに分子生物学的検討に必要な実験試薬・装置などに研究費を使用する予定である。また、microRNAマイクロアレイ解析結果から、個々のmicroRNAをリアルタイムPCR解析によって測定するためのプローブおよびプライマー、当該効果が予想されたmicroRNAのgain of functionおよびloss of functionを証明するために、化学的に修飾されたmicroRNA過剰発現分子および、阻害分子の購入に対して研究費を使用する予定である。
実験的脈絡膜新生血管に対する水溶性光感受性物質を用いた光線力学療法の検討

我々はサル眼に実験的絡膜新生血管(CNV)を作製した後、光感受性物質ATX-S10(Na)(ATX)の投与量を3.5mg/Kgに設定し光線力学療法(PDT)をおこなった。最終的な目標は網膜・脈絡膜への障害なしに選択的CNVの閉塞が得られるPDTの照射条件を得ることであった。様々な条件でCNVにPDTを行なった結果、ATX投与からPDTまでの時間が29分以内の場合(照射エネルギー量4055J/cm^2)、6か所中5か所で網膜血管の障害を認めた。ATX投与からPDTまでの時間が30分の場合、50J/cm^2では選択的なCNVの閉塞を認めたが、40J/cm^2ではCNVの閉塞を認めず、60J/cm^2では網膜血管の障害を認めた。ATX投与からPDTまでの時間・照射エネルギー量が、それぞれ、30分・50J/cm^2、31分・55J/cm^2、32分・50J/cm^2、33分・60J/cm^2、の場合(4か所)に選択的なCNVの閉塞を認めた。ATX投与からPDTまでの時間が35分以降の場合(照射エネルギー量4080J/cm^2)、9か所すべてで、CNVの閉塞を認めなかった。選択的なCNVの閉塞を認めたものはPDT7日後の検眼鏡所見でCNVの線維化がみられ、CNV周囲の漿液性網膜剥離は認めなかった。病理組織学的検討ではCNV内に明らかな血管腔を認めず、線維芽細胞、色素含有細胞などの増殖により線維化が生じていた。脈絡膜毛細血管に明らかな閉塞所見は認められなかった。また、照射部内の網膜の既存の血管はよく保たれており、閉塞や消失は認められなかった。網膜内層もよく保たれていた。今回の検討でCNVを選択的に閉塞できる照射条件を得ることができたが、十分な幅をもった至適照射条件を得ることができなかった。臨床応用を考えた場合、投与量を3.5mg/Kgにすると有効な治療領域が狭くなってしまう可能性が考えられた。サル眼に実験的脈絡膜新生血管(CNV)を作製した後、従来の報告より少量(2.5mg/Kg)の両親媒性光感受性物質ATX-S10(Na)(ATX)を用いた光線力学療法(PDT)をおこない、網膜・脈絡膜への障害なしに選択的CNVの閉塞が得られるPDTの設定について検討した。PDT後1日:ATX投与後5分でPDTをおこなった場合に網膜血管の閉塞が生じた。また投与後15,25,35分で照射エネルギー量を60J/cm^2にすると網膜血管の閉塞が生じた。投与後5から36分で照射エネルギー40から60J/cm^2でPDTをおこなった場合CNVの閉塞はなかった。この時、病理組織ではCNV内の血管に血栓形成が見られなかった。PDT後7日:早期・後期ともにCNVからの蛍光色素の漏出は減弱しているものの過蛍光が見られ、CNVの閉塞はなかった。病理組織ではCNVの線維化が進んでいた。投与後早期に網膜血管閉塞が起きた理由として早期ではATXの血中濃度が高く、PDTにより血管内皮細胞に障害が生じたと考えた。

また、CNVを閉塞させるため照射エネルギー量を多くしても網膜血管に障害が生じた。その他の設定では網膜血管の閉塞は生じなかったもののCNVも閉塞しなかったことから、今回の2.5mg/Kgという投与量ではCNVの選択的閉塞は得られないことがわかった。今後は投与量をもう少し増やすこと、もしくは投与から照射までの時間を長くして照射エネルギー量を増やすことを考えている。ATXを2.5mg/Kg投与してサル眼のCNVにPDTをおこなったがCNVの選択的閉塞は得られなかった。ATXの臨床応用に向けて網脈絡膜組織に影響のないPDTの照射条件のさらなる検討が必要である。我々はサル眼に実験的絡膜新生血管(CNV)を作製した後、光感受性物質ATX-S10(Na)(ATX)の投与量を3.5mg/Kgに設定し光線力学療法(PDT)をおこなった。最終的な目標は網膜・脈絡膜への障害なしに選択的CNVの閉塞が得られるPDTの照射条件を得ることであった。様々な条件でCNVにPDTを行なった結果、ATX投与からPDTまでの時間が29分以内の場合(照射エネルギー量4055J/cm^2)、6か所中5か所で網膜血管の障害を認めた。ATX投与からPDTまでの時間が30分の場合、50J/cm^2では選択的なCNVの閉塞を認めたが、40J/cm^2ではCNVの閉塞を認めず、60J/cm^2では網膜血管の障害を認めた。ATX投与からPDTまでの時間・照射エネルギー量が、それぞれ、30分・50J/cm^2、31分・55J/cm^2、32分・50J/cm^2、33分・60J/cm^2、の場合(4か所)に選択的なCNVの閉塞を認めた。ATX投与からPDTまでの時間が35分以降の場合(照射エネルギー量4080J/cm^2)、9か所すべてで、CNVの閉塞を認めなかった。選択的なCNVの閉塞を認めたものはPDT7日後の検眼鏡所見でCNVの線維化がみられ、CNV周囲の漿液性網膜剥離は認めなかった。病理組織学的検討ではCNV内に明らかな血管腔を認めず、線維芽細胞、色素含有細胞などの増殖により線維化が生じていた。脈絡膜毛細血管に明らかな閉塞所見は認められなかった。また、照射部内の網膜の既存の血管はよく保たれており、閉塞や消失は認められなかった。網膜内層もよく保たれていた。今回の検討でCNVを選択的に閉塞できる照射条件を得ることができたが、十分な幅をもった至適照射条件を得ることができなかった。臨床応用を考えた場合、投与量を3.5mg/Kgにすると有効な治療領域が狭くなってしまう可能性が考えられた。
非線形コヒーレント分光による分子間相互作用の精密決定

本研究は、周波数領域ならびに実時間領域での非線形コヒーレント分光の活用によって、従来の手法を凌駕する検出感度と測定精度で分子間振動のエネルギー準位構造を明らかにし、その実験的情報に基づいて真に定量性のある分子間相互作用ポテンシャルの決定を行なうことを目指すものである。本年度の成果は下記の通りである。周波数領域の研究としては、ベンゼン-(He)_<1,2>ならびに-(H_2)_<1-3>の電子スペクトルを、完全に回転構造を分離して測定した。ベンゼン-Heについては、分子間振動が励起した状態への振電バンドにおいて、ベンゼン分子面の上下をHe原子が行き来する運動に対するトンネル分裂が観測された。分子間振動のエネルギーやトンネル分裂の大きさは、高精度の量子化学計算に基づいた予測と比較的良く一致していた。H_2とのクラスターでは、パラおよびオルソ水素に対応する2つの異性体に由来するバンドが観測され、H_2の2つの水素が入れ替わる運動が存在することが示された。パラ種の検出には純パラ水素試料を用いる必要があったことから、オルソ種に比べてパラ種の方が、実効的な結合エネルギーが小さいものと考えられる。一方、H_2の重心とベンゼン平面間の距離は、パラ種の方が0.2Aも短いことが明らかになった。この事実は、クラスター内でのH_2分子の平均的な配向が、2つの各スピン異性体で大きく異なることを示唆する。各遷移の線幅は装置分解能より有意に大きく、励起状態において振動前期解離などの緩和過程が存在することを示した。この結果は、ポンプ-プローブ法による寿命測定の結果からも確認された。実時間領域での研究では、高強度の非共鳴フェムト秒パルスによってNO-Arの分子間振動をコヒーレントに励起した実験結果について、理論的な解析を進めた。高精度の量子化学計算による分子間ポテンシャルに対して、2次元の量子波束の時間発展を厳密に計算し、実測データが良く再現できることを確認した。本研究は、周波数領域ならびに実時間領域での非線形コヒーレント分光の活用によって、従来の手法を凌駕する検出感度と測定精度で分子間振動のエネルギー準位構造を明らかにし、その実験的清報に基づいて真に定量性のある分子間相互作用ポテンシャルの決定を行なうことを目指すものである。周波数領域の研究としては、最も基本的な芳香族クラスターの典型であるベンゼン-(He)_<1,2>について、昨年度に引き続いて、高分解能電子スペクトルの測定を行った。実験条件の最適化によって、分子間振動が励起した状態への振電バンドについても、より線幅が小さく、かつ、S/N比が高いデータの取得が可能となり、詳細に回転構造を検討できるようになった。ベンゼン-Heのバンドは、強い摂動の影響を受けていることが明らかになった。さらに、ベンゼン分子面の上下をHe原子が行き来する運動に由来するトンネル分裂が観測された。分子間振動のエネルギーやトンネル分裂の大きさは、高精度の量子化学計算に基づいた予測と比較的良く一致した。さらに、ベンゼン-(H_2)_<1,2>についても同様のスペクトル測定を行い、Heと比較して大きなスペクトルシフトを示すことを実験的に明らかにした。2次元の量子波束の時間発展を厳密に計算するアルゴリズムを開発し、高精度の量子化学計算による分子間ポテンシャル上での波束発展の追跡を行った。フェムト秒パルス対を用いたコヒーレント励起において、パルス間遅延時間に対する振動状態分布の依存性を計算したところ、実測のデータが良く再現できることを確認した。この解析によって、フェムト秒パルス強度が5TW/cm^2程度の条件では、変角運動の振幅が最大で10度程度に達していることが明らかになった。

各遷移の線幅は装置分解能より有意に大きく、励起状態において振動前期解離などの緩和過程が存在することを示した。この結果は、ポンプ-プローブ法による寿命測定の結果からも確認された。実時間領域での研究では、高強度の非共鳴フェムト秒パルスによってNO-Arの分子間振動をコヒーレントに励起した実験結果について、理論的な解析を進めた。高精度の量子化学計算による分子間ポテンシャルに対して、2次元の量子波束の時間発展を厳密に計算し、実測データが良く再現できることを確認した。
難治性中耳炎における補体系活性化の意義に関する基礎的・臨床的研究

鼓膜穿孔を伴わず中耳腔に粘稠な液の貯留をみる滲出性中耳炎は、とくに4歳から7歳位の小児に多発し治療に抗して遷延化すると癒着性中耳炎や真珠腫性中耳炎に移行し中耳伝音系を破壊する。ちょうど言語習得の最も盛んな時期に本疾患に罹患すると難聴のために言語発達が遅れ性格形成にまで影響が及ぶと警告されている。本疾患の成因を究明し治療法の確立が急がれているが未だ不十分といわざるを得ない。本研究では無菌的中耳炎の動物モデルを作成し本症成立機転の解明に努力した。白色モルモット73匹とチンチラ41匹計114匹を用いた。実験方法はhorsecadish peroxidase(Sigma typeW)(HRPと略す)をFreund'sComplete adjuvantと混合しエマルジョン化したものを動物の皮内に分注し感作した。実験系は1)非感作動物中耳腔にin vitroで作成したHRPimmune complex(ICと略す)を注入、2)感作動物の中耳に抗原HRPを注入、3)非感作動物にHRPを注入(コントロール)の3系統を行った。1)ではIC注入後6時間位から局所反応を生じ12時間から24時間位経過すると反応は増強し粘膜は浮腫状となり血管拡張白血球浸潤が著しくなった。注入5日目以内では100%の動物に滲出液を認めたが7日目80%、10日以上経過すると50%になった。2)では基底板からその直下の毛細血管壁にICの沈着がありそこに好中球の集積貪食組織破壊などいわゆるアルサス型組織反応がみられた。中耳貯留液中には壊死細胞や貪食により活性化した好中球・マクロファージなど多数の細胞を認めた。コントロール動物とは明かに組織反応の強さと持続時間に差を認めICによる局所炎症反応が急性期から慢性期にかけて持続的に生じていることが確認された。この様な炎症の修復に重要な鍵をにぎる粘膜の分泌細胞化の阻止と粘液繊毛輸送機能の改善こそが本疾患の治療に不可欠の要因であることが示唆された。
カジノを駆動部分としたIR(Integrated Resort:統合型リゾート)

2018年7月20日にカジノを収益の核とする統合型リゾートを合法化する法案が国会で可決された。その審議過程で様々な意見が出、法案の概要等も提示されたがそれらを鑑み、2018年度においては研究代表者の佐々木一彰はJapan Academic Society of Hospitality Managementより発行されているInternational Journal of Japan Academic Society of Hospitality ManegementVol.5に日本の統合型リゾートの制度と既存のゲーミング産業の制度、および日本国内で急速に取り上げられつつある依存症の問題、および規制の問題を鑑みホスピタリティの観点より検討を行った。統合型リゾートにおける制度等は現存する各種ゲーミング産業とのある意味すり合わせ等が必要であり前述の急速にクローズアップされてきた依存症の問題にも対処せざるをえないことを本論文で指摘した。研究分担者である大阪商業大学の中條辰也氏は大阪商業大学アミューズメント産業研究所紀要第20号に「統合型リゾートとコンプメンタリー」およびIR*ゲーミング学研究第15号には「ゲーミングの潮流」を執筆し統合型リゾートの経済的な面からのアプローチを行った。もう一人の研究分担者である大阪商業大学の大谷信盛氏は大阪商業大学アミューズメント産業研究所紀要第20号に「カジノ従業員向け研修とギャンブル障害の最小化」を執筆し統合型リゾートにおける社会的な側面からのアプローチを行った。また、佐々木一彰は日本ホスピタリティ・マネジメント学会全国大会および余暇ツーリズム学会、AsiaG2E等で当該テーマに関係するテーマで報告を行った。研究成果はおおむね順調に推移している。ただし、3年に一度の国際会議で報告するために当該研究期間を1年延長した。国際会議での報告を行うとともに新しく2019年度より開始される当該研究テーマと類似のテーマに沿った形で研究を遂行することとする。本年度(2016年)については2016年末に国会をIR推進法(特定複合観光施設区域の整備の推進に関する法律案)が通過し、カジノをリゾート全体の収益の駆動部分とする統合型リゾート(Integrated Resort)を合法化するための法律案、通称IR実施法が1年以内に制定されることが確定した。ただし、IRの持つ社会的コストの問題についてはまだ一般の人々の理解が進んでいるとは言えず、カジノを駆動部分とする統合型リゾートについての拒否反応は強い。社会的コストの問題について人々の関心が高い問題は大きく分けた場合、治安の悪化に対する懸念と依存症に関する問題をあげることが出来る。本研究代表である佐々木は6月8日にアメリカ、ラスベガスで開催されたゲーミングの国際会議においてIRとリゾート法に基づいたリゾートの問題について報告を行った。また、アメリカの大規模工場跡地に建設されたIRを取り上げ理論的検討を加え学会誌に投稿し掲載が確定している。そして、日本、シンガポール、アメリカの研究者による社会的コストのシンポジウムを3月に開催し、それぞれの国々における理論的な検証と具体的事例の比較検討を行った。その結果、社会的コストについての理論的背景は比較的各国に似通っておりそれに沿った形で現実面が表れていることが検証された。IRの経済的効果については日本でIRが稼働した場合多くが華人経済圏より来訪することになるのでマカオ大学ゲーミング研究所に訪れその点についても検証を行った。日本におけるカジノを駆動部分としたIR(Integrated Resort)を管理監督するための法律を1年以内に作成するという法案が2016年末に国会で可決された。代表者が行っている研究は、この法案可決後に経済的効果と社会的コストについてIR実施法を作成する際に参考になり得るものと思われる。また、社会的コストの算定については理論的検証が国際的見地より行った。これを経済的効果よりマイナスしたものが実際の経済的な効果となり得るので本研究はおおむね順調に推移していると言えよう。本年度(2017年度)については2016年末にIR推進法(特定複合観光施設区域の整備の推進に関する法律案)が国会を通過したことを受けて、IR実施法の作成のための議論が検討委員会で行われ最終的な取りまとめが行われ現在(2018年4月現在)IR実施法の作成が行われている段階でありその作成後、国会に上程されることとなる。本研究者はいままで行ってきたIRに対する研究に関して様々な媒体(TV、雑誌、外国報道機関、新聞)に取り上げられ実際のIR実施法の作成に対して少なからず影響を及ぼしたものと推測される。本研究代表者である佐々木は研究業績の箇所で詳述するが二つの学会でIRに関する報告を行い二編の査読付き論文を執筆し現在その論文は印刷中である。それらの内容は本研究テーマの中心となるIRに関する社会的コストと経済的ベネフィットの問題を取り扱ったものである。具体的にはマクロ的な視点でIRを中心とするゲーミング産業の社会的なコストの検討を行い、そしてIRが設置される地域における縁辺部にどのような影響が及ぼされるかを検証した。また、本問題に関しては海外の関心も非常に高く2017年5月17日にマカオでG2Eで招待講演を行った。具体的な内容としては日本では人気の高い宝くじとIRにおけるギャンブル依存症対策について講演を行った。そして2017年11月16日にマカオでMGSによる招待講演を行った。その際の聴衆の関心は非常に高くかかなり講演後に個別に質問を受けた。内容は日本におけるIRに関すること及びギャンブル依存症対策基本法についてであった。日本におけるカジノをエンジンとした統合型リゾートを合法化するための実施法案が現在作成されつつある。その法案作成にあたって社会的コストと経済的べネフイットの問題について学術的な研究を行い、かつ、社会的にも発信してきたので法案作成に関してかなりの影響を与えたものと考えられる。

あくまでアカデミックな立ち位置で本テーマを研究している存在は希少であり本研究チームはおそらく公的研究費を受領しIRを中心とした研究を遂行している唯一のチームであったからである。2018年7月20日にカジノを収益の核とする統合型リゾートを合法化する法案が国会で可決された。その審議過程で様々な意見が出、法案の概要等も提示されたがそれらを鑑み、2018年度においては研究代表者の佐々木一彰はJapan Academic Society of Hospitality Managementより発行されているInternational Journal of Japan Academic Society of Hospitality ManegementVol.5に日本の統合型リゾートの制度と既存のゲーミング産業の制度、および日本国内で急速に取り上げられつつある依存症の問題、および規制の問題を鑑みホスピタリティの観点より検討を行った。統合型リゾートにおける制度等は現存する各種ゲーミング産業とのある意味すり合わせ等が必要であり前述の急速にクローズアップされてきた依存症の問題にも対処せざるをえないことを本論文で指摘した。研究分担者である大阪商業大学の中條辰也氏は大阪商業大学アミューズメント産業研究所紀要第20号に「統合型リゾートとコンプメンタリー」およびIR*ゲーミング学研究第15号には「ゲーミングの潮流」を執筆し統合型リゾートの経済的な面からのアプローチを行った。もう一人の研究分担者である大阪商業大学の大谷信盛氏は大阪商業大学アミューズメント産業研究所紀要第20号に「カジノ従業員向け研修とギャンブル障害の最小化」を執筆し統合型リゾートにおける社会的な側面からのアプローチを行った。また、佐々木一彰は日本ホスピタリティ・マネジメント学会全国大会および余暇ツーリズム学会、AsiaG2E等で当該テーマに関係するテーマで報告を行った。研究成果はおおむね順調に推移している。ただし、3年に一度の国際会議で報告するために当該研究期間を1年延長した。日本におけるIRの経済的効果および社会的効果については研究者が遂行している研究以外にも近年、多くの営利企業(特に経済的効果)および公的機関(特に社会的コスト)がデータを出しつつあるのが現状なのでそれらのデータも積極的に活用してゆきたい。2018年度においてはIR実施法案が国会を通過し実際に各地方自治体が誘致活動を本格化させることとなるように予測される。その際にIRが設置される地方自治体にどのような社会的インパクトおよび経済的ベネフィットを及ぼすかを具体的に検証してゆくことを中心に行ってゆきたい。国際会議での報告を行うとともに新しく2019年度より開始される当該研究テーマと類似のテーマに沿った形で研究を遂行することとする。既存のPCのアップグレードおよびソフトのアップグレードが科研費を使用せずに可能となったこと。
無尾両生類のオタマジャクシの消化管運動とその調節

比較生理学的立場から、オタマジャクシの消化管運動の運動型と消化管における神経分布様式を調べた。ヤマアカガエルRana ornativentrisなどいくつかの種のオタマジャクシの腹壁は薄くかつ透明であり、無傷、無麻酔、無拘束で腹壁をとおして中腸(小腸)を直接観察することができる。さちに、浅い水の中で自重で腹部が圧せられて中腸のらせんがずれた場合には、中腸の間から後腸の上部(結腸)が観察できる。これによれば、中腸には浅い横波のリズミカルな下行波が観察される。また、後腸では上行する膨起流および長軸方向に短縮する運動がリズミカルに繰り返されている。他方、メチレンブルーで神経の生体染色をおこなったところ、消化管には迷走神経、内臓神経、坐尾骨神経叢の枝が分布していることがわかった。これはカエルと同じ外来神経分布様式である。他方、免疫組織化学染色によれば、前腸、中腸、後腸全長にわたって消化管壁内にVIP神経繊維およびNO神経繊維が観察された。摘出中腸を用いた生理学的な実験によれば、VIPをリンガー液に100nmolまたは1μmolの濃度に溶かして与えると、運動抑制が生じた。アセチルコリンは運動亢進を、セロトニンは運動抑制をもたらす。これらは消化管運動が神経性調節を受けることを示唆する。マウス抗ヒトα-SMアクチンポリクローナル抗体を用いて成長したオタマジャクシの消化管壁の筋組織構造を調べたところ、内輪層筋層、外縦走筋層の2層構造であった。中腸では縦走筋層の筋細胞間に隙間がみらた。後腸では、輪層筋層も縦走筋層も腸間膜のつかない外周側で膨起流を形成するような筋細胞の配列であった。両生類のオタマジャクシの消化管運動とその調節機構を調べる研究の一環として、ヤマアカガエルのオタマジャクシ及びウシガエルのオタマジャクシの中腸を用いて次の点を調べた:(1)正常消化管運動、(2)中腸の運動能における部位的差異の有無、(3)ほ乳類で発達している消化管局所反射のうちの粘膜内反射の有無・程度。ヤマアカガエルのオタマジャクシ(St.26-38、Gosner 1960)の正常消化管運動を、透明な腹壁を通して低倍率倒立顕微鏡の下で観察したところ、約7秒周期の緩やかで長波長の下降波が観察された。消化管内容はこの下降波の通過にあわせて前進後退を繰り返しながら次第に尾側へ移動していた。中腸では下降波以外の運動は観察されず、この下降波が内容移送運動として働いている。ウシガエルのオタマジャクシSt.26-35、Gosner1960)の中腸から、上部、中部として中腸が反時計回りから時計回りに反転するスイッチバックポイントの口側部、下部として中腸の尾端部を摘出し、それぞれ長軸方向の運動をひずみトランスデューサーで記録したところ、いずれにも活発な運動がみられた。標本によっては、摘出後8時間に至っても強いリズミカルな運動が記録された。張力、リズムでは、上部、中部、下部の間で目だった差は認められなかった。粘膜内反射の有無・程度の問題に関しては、スイッチバックポイント上部から摘出した5-8mmの腸片の口側と尾側に細管をつなぎ、口側管からリンガー液を流して消化管内圧の上昇を試みた。3-CCDビデオカメラによる映像記録では、細管につながれた摘出消化管は緩やかな長軸方向の運動を繰り返し、内圧の上昇によっても目立った運動変化は認められなかった。

しかし、実験がまだ途上にあり、粘膜内反射の有無については、結論が得られていない。両生類オタマジャクシの消化管運とその調節機構研究の一つとして、外来神経の分布と消化管壁内神経系の有無を解剖学的・組織化学的に調べた。まず、発生段階3436(Gosner,1960)のウシガエルのオタマジャクシを用い、メチレンブルー生体染色を施して迷走神経、内臓神経、および坐尾骨神経叢の消化管への分布を検索した。迷走神経は食道壁内を下降し幼生胃に達していた。内臓神経は、交感神経幹を経由する三本の神経束から腹腔腸管膜動脈壁で一つの神経束に収斂した後、前腸管膜動脈およびその分枝にそって走行しやがて血管から離れて中腸壁に達するのが観察された。坐尾骨神経叢については、第10・第11脊髄神経から分かれた神経束が合流して一本の神経束となり直腸下部に達していた。他方、壁内の神経分布を調べる第一段階として予備的研究から存在が予想されたVIP繊維の染色を、アフリカツメガエルの発生段階5356のオタマジャクシ(Nieuwkoop and Faber,1956)を用いて詳細におこなった。これによると、前腸、中腸、後腸いずれにおいても縦走する繊維束とそれから側方に網目状に走る細い神経繊維が染め出された。オタマジャクシの消化管の神経分布については、わずかにアフリカツメガエルの大腸において筋層間に散在する神経細胞の記載(Naitoh et al.,1990)、およびウシガエルのオタマジャクシの十二指腸壁内に幼生型神経細胞が存在するという報告(Torihashi,1990)があるにすぎない。外来神経系の分布についてはこれまで記載がなく、私どもの初期の試み(Brown,Wassersug and Naitoh,1990)でも迷走神経の分布は確認できなかった。しかし、今回の研究で外来神経はカエルと同様にオタマジャクシにも分布し、かつ壁内においても少なくともVIP神経繊維の消化管全長にわたる明瞭な分布が明らかとなった。これはオタマジャクシの消化管の神経支配がカエルと同様であることを推察させる。個体発生および系統発生に従った下等脊椎動物の消化管運動とその神経性調節機構の発達度を比較生理学的観点から明らかにする階梯として、両生類オタマジャクシの消化管運動の態様と運動の神経性調節の可否を調べた。腹壁の透明なヤマアカガエルのオタマジャクシにおいては、低倍率の倒立顕微鏡あるいはビデオカメラを用いて、腹壁をとおして小腸を直接観察することができる。さらに、腹部が観察容器の底に触れて小腸が横にずれると大腸上部が観察可能となる。小腸では緩やかでリズミカルな下行波が観察され、大腸上部の結腸では上行波と長軸方向の短縮運動が観察される。抗α-SMアクチン抗体を用いて、アフリカツメガエルのオタマジャクシの消化管平滑筋組織構造を調べたところ、消化管全長にわたって縦走筋と輪層筋の2層の筋層が染め出された。また、アフリカツメガエルのオタマジャクシの消化管で、昨年度調べたVIP神経繊維および新たにNO神経繊維の分布を調べたところ、いずれについても、消化管全長にわたって長軸にそって走行する神経束とそれから分岐する神経繊維が観察された。VIP神経分布は胃、大腸、小腸の順に貧弱になるがNO神経神経の分布は大腸で最も貧弱であった。ウシガエルの小腸を取り出し、長軸方向の運動をひずみ計をとおして記録しながらリンガー液に薄めたVIPを10X^<-6>Mで与えたところ、張力およびリズムの減少がみられた。また、アセチルコリンは運動冗進を、セロトニンは運動抑制を引き起こした。
画像医学の病理形態学的基礎に関する研究

肺画像診断に関する2年間の研究成果を形態と機能の2つの観点から要約する。1.形態的側面肺疾患のX線診断は特にびまん性病変において行き詰りの状態であったが、X線CTの導入によってこの数年で大きく前進した。特にX線CT像と肺標本との比較検討により病変の場と進展様式に関しての知識が深まった。最も注目される既存構造が肺の2次小葉である。小葉内でも病変の多い構造として知られるのが小葉中心部の終末ないし呼吸細気管支で、じん肺,過敏性肺臓炎,びまん性汎細気管支炎,結核症,気管支肺炎などがそれらを中心とする結節性病巣を形成する。これらはCT上胸膜ないし肺静脈から23mm離れた結節影として認識された。さらに復数の小葉がびまん性に侵されるのが各種細菌性肺炎,間質性肺炎,肺浮腫,肺出血で見られた。それらのCT像は直線的な病変の辺縁に特徴があった。今後肺CTの普及により肺小葉との関連で種々のびまん性病変が見直されると予想される。2.機能的側面肺の換気障害を診断するのに従来より【^(133)Xe】を用いたシンチグラフィーが利用される。しかし空間分解能の低さから局所診断法としては限界があった。【^(13)N】を用いたポジトロンCTによって始めて肺の換気を断層像として捉えることが可能となった。閉塞性障害のなかでも特に興味ある所見を示したのがびまん性汎細気管支炎である。本症では肺の外層が内層に比べて強い閉塞性障害を示した。同じ部位のX線CTによる計測では著しい含気量の増大が見られポジトロンCTによる観察と良く対応した。以上肺の画像診断は両CTの応用により大きく前進したと結論される。