hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
1型糖尿病モデルKDPラットにおける修飾遺伝子座の解明

1型糖尿病モデルKDPラットにおける2つの主要遺伝子(MHCとCblb)以外の修飾遺伝子の同定を最終的な目標として、2種類の交配から作出したラットを用いた遺伝解析を行った。その結果、糖尿病の発症を修飾する複数の遺伝子座が同定され、そのうちのいくつかは日齢特異的および性別特異的に作用することが示唆された。KDPラットにおける1型糖尿病の発症に関与する遺伝子座の全体像が明らかになった。本研究は、KDPラットにおける糖尿病の発症を修飾する遺伝子の同定を最終的な目標にして研究を遂行している。今年度は下記の項目について研究を実施した。1. F2仔を用いた遺伝解析2つの主要遺伝子(MHCとCb1b)の効果を除いて解析するために、TM.KDP-Cb1bコンジェニック系統とKDPラットを交配してF2仔を約300匹作出し、糖尿病の発症について観察するとともに全ゲノム・スキャンを行った結果、糖尿病の発症と有意な関連が認められる複数の染色体領域が同定された。さらに、膵島炎や甲状腺炎の発症や程度に関与する修飾遺伝子座が存在することが示唆された。2.戻し交雑(N2)仔を用いた遺伝解析上述のF2仔を用いた遺伝解析から示唆された修飾遺伝子座を確認するため、N2仔を用いた遺伝解析を開始した。現在、コンジェニック系統とKDPラットを交配して作出したF1仔にコンジェニック系統を戻し交配してN2仔を作出し、糖尿病の発症について観察を行っている。本研究は、KDPラットにおける糖尿の発症をする遺伝子の同定を最終的な目標にして研究を遂行している。1.戻し交雑(N2)仔を用いた遺伝解析TM.KDP-Cblbコンジェニック系統(以下コンジェニック)とKDPとの交配から作出したF1の解析から明らかとなったKDPの遺伝的背景に存在する優性の修飾遺伝子を効率的に捉えるため、また(コンジェニック×KDP)F2の遺伝解析から同定した修飾遺伝子座を確認するため、N2存を用いた遺伝解析を行った。コンジェニックとKDPを交配して作出したF1にコンジェニックを戻し交配してN2仔を作出し、N2仔について糖尿病の発症について観察するとともに全ゲノム・スキャンを行い、糖尿病の発症に関与する複数の遺伝子座を同定した。2.候補遺伝子解析(位置的候補遺伝子アプローチ)これまでに行ったF2およびN2を用いた遺伝解析から同定した修飾遺伝子座について責任遺伝子を同定するために候補遺伝子解析を行った。具体的には、ヒトやマウスにおける相同な染色体領域のゲノム情報およびヒトやマウスにおける1型糖尿病の遺伝子座の情報を活用して、免疫系の中でも特にT細胞の活性化制御や膵β細胞の抗原提示に関与すると考えられる候補遺伝子を選択した。このうち数個の遺伝子についてエクソン部分のシーケンス解析を行ったが原因と考えられる変異は認められなかった。
光活性化蛋白質を用いた二光子機能イメージング法の開発とシナプス構造可塑性の解析

記憶学習の細胞モデルであるシナプス長期増強現象(LTP)において、シナプスの構造拡大が観察される(シナプス構造可塑性)。本研究計画は、LTPの分子基盤を理解するため、光活性化タンパク質と蛍光寿命測定によるFRET(FLIM-FRET)法を用いた細胞内情報伝達経路に対する光学プローブ、そして二光子顕微鏡技術を組み合わせ、シナプス構造可塑性の分子メカニズムを明らかにする事を目的として行った。ケージドグルタミン酸のケージ解除によるスパインの形態変化は、CaMKII, Rac, PAKの阻害で抑制され、活性化で誘発された。また、光活性化型Rac (PA-Rac)は光刺激によりスパイン肥大を誘発した。このスパイン肥大は、RacおよびPak阻害剤の処理により消失したが、CaMKII阻害剤では阻害されない。すなわち、PA-Racの光刺激はグルタミン酸刺激によって活性化される情報伝達経路のうち、Racより下流の分子群を特異的に活性化させスパイン肥大を引き起こせる。また、光活性化型CaMKII(PA-CaMKII)はNMDA受容体の阻害因子であるマグネシウムイオン存在化でもスパイン肥大を誘発できる事から、このプローブもまた、CaMKIIより活性化される情報伝達経路を特異的に活性化させスパインを肥大させたものと考えられる。すなわち、RacもCaMKIIもスパイン肥大の必要十分条件である事が分かった。スパインにおけるアクチン重合をFLIM-FRET法で測定したところ、グルタミン酸刺激やPA-Racによってアクチン重合反応が促進している事が分かった。最後にアクチンーアクチン相互作用やPAKバイオセンサーなどこれまでレシオメトリックFRETでは動いていたバイオセンサーがFLIM-FRET法では動かないケースがあり、FRET測定系に合わせたセンサー設計、改良が必要であると思われる。24年度が最終年度であるため、記入しない。平成23年度は、Racを介するシナプス構造可塑性制御の解析として、Arp2/3阻害剤CK666およびPAK阻害剤IPA3の効果を検討した。CK666は効果が見られなかったもののIPA3ではPA-Racによるスパイン肥大を有意に抑制した。したがって、Racによるスパイン肥大化は少なくとも下流キナーゼであるPAKを介していることが分かった。また、Racによるアクチン重合を蛍光寿命測定顕微鏡によるFRET測定(FLIM-FRET)によって解析した。PA-Racによるスパイン肥大化は2光子グルタミン酸ケージ解除による長期増強発現に伴うスパイン肥大化と同様にアクチン重合を伴うことが分かった。したがって、PA-Racはグルタミン酸受容体からのシグナル伝達をバイパスしてスパイン肥大化をもたらすものと考えられる。PA-Racと同様に申請者が開発したPA-CaMKIIの性質を詳細に検討している。2光顕微鏡によるPA-CaMKIIの活性化によってスパインの肥大化が確認できた。また、PA-CaMKIIはCaMKII分子と複合体を形成すること、キナーゼ活性が肥大化に重要であることを明らかにできた。しかし、スパイン内で活性化状態がどのくらい持続するかなど未検討な情報はまだ多いため、今後検討する予定である。2光子顕微鏡を用いたFLIM-FRET法によるdual-FRET測定のためのPakバイオプローブをに光子顕微鏡用に変更したが、グルタミン酸刺激に応答しないなど、プローブそのものの検討が必要であった。また、dual-FRET用の新しい蛍光タンパク質は学術班内共同研究として理化学研究所宮脇博士と共同で開発中である。また、光によるタンパク質相互作用制御は、研究予定ではFKK1-GIGANTEAを利用することになっていたが、時間解像度が悪いため、CRY2-CIB相互作用システムを利用することにし、発現プラスミドの構築まで完了している。最後にアクチンーアクチン相互作用やPAKバイオセンサーなどこれまでレシオメトリック

FRETでは動いていたバイオセンサーがFLIM-FRET法では動かないケースがあり、FRET測定系に合わせたセンサー設計、改良が必要であると思われる。24年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は来年度に本格的に解析するためのツール作成としての位置づけであるため、研究計画通りたいていツールが整った。一方、FLIM-FRET用バイオプローブ開発には時間がかかるため多少遅れがあるが、全体としてはおおむね順調に進展していると考える。おおむね研究計画通り進展しているため、来年度も研究計画に従った方向性で研究を遂行したい。
極域電離圏の構造と力学に関する日独国際共同研究

本研究の目的は、日本の科学衛星「おゝぞら」がスカンディナヴィア上空を通過する時に、スカンディナヴィア半島にあるISレーダにより電離層を同時観測することにより、極域電離圏の構造を立体的に浮かび上がらせたいとするものであった。即ち、「おゝぞら」はスカンディナヴィア上空を空間的に探査するのに対して、ISレーダは探査する空間を固定する一方、その場所での時間的変動を追う事ができる。更に「おゝぞら」には荷電粒子の測定器及びプラズマ波動の測定器、地上から測定できない物理量を測定できる測定器が搭載され、従って両者はお互いに補い合う事ができる。この考え方に沿って昭和61年度には、まず予備調査を行ない、昭和62年度には昭和61年度に得た情報をもとに本調査を行なった。即ち、予備調査においてはスカンディナヴィア上空でたまたま同時に得られた観測データを解析したが、昭和62年度には日独の連絡網を確立した後、ISレーダが運用される日をねらって積極的に「おゝぞら」の観測を行なった。この期間に得られたデータは現在両国で解析され、その一部は既に公表或いは学術専門誌に受理されている。昭和63年度については、第5項で記述した通りである。
亜鉛シグナルの分子機構とその免疫などの生体反応における役割

私たちは世界に先駆けて亜鉛が細胞内にてセカンドメッセンジャーとして機能することを示唆して以来研究を続けている。本補助金を用いて1)細胞内亜鉛シグナルの普遍性の確立、2)細胞内亜鉛シグナルの分子機構の確立、3)亜鉛や、亜鉛シグナルの免疫反応や各種生体反応、また、免疫病や各種病気における役割の3つの点で大きな成果が示された。亜鉛トランスポーターZip13のノックアウトマウスを作成した。このマウスはコラーゲン産生に異常を生じており結合組織全体が非常に薄くて弱くなっていた。実際に骨、葉の発生に異常が認められた。結合組織の発生にはTGFb信号が大きく関与していることがわかっていたのでZip13とTGFb信号との関係を調べてみるとTGFb信号伝達に重要なSmad分子の核への移行にZip13の存在が必須であることがわかった。さらに、ヒトの遺伝病であるエーラス・ダンロス症候群の原因遺伝子としてZip13が同定できた。今後、亜鉛とSmad分子の関係を掘り下げて細胞内亜鉛シグナルの機能を詳細に検討する。亜鉛の接種が自己免疫疾患等の炎症性疾患を抑制する事は既知の事実であったが、今年度私たちは亜鉛がSTAT3に直接結合して構造を変化させる事で細胞内の信号伝達の強さを変化させている事を証明できた。本研究の成果は現在論文投稿中である。さらに、T細胞における亜鉛トランスポーターの機能に関しても解析を進め、複数の亜鉛トランスポーターが複数のポイントにおいてT細胞受容体の信号を制御している事を明らかにした。我々はSTAT3がオーガナイザー領域において活性化され、原腸陥入時の細胞運動を統御することを明らかとし、そのときのSTAT3の標的遺伝子として亜鉛トランスポーターZip6を同定した。ついで、亜鉛が樹状細胞にてTLR信号の細胞内シグナル分子として機能してその活性化制御に重要であること、マスト細胞へのFcεR依存性の細胞外刺激に伴って粗面小胞体付近から遊離亜鉛濃度の上昇が短時間で起こる事(亜鉛波)を明らかにした。このような背景で、我々は、1)細胞内亜鉛シグナルの普遍性を確立すること、2)その分子機構を確立すること、3)亜鉛や、亜鉛シグナルの免疫反応や各種生体反応、また、免疫病や各種病気における役割を明らかにするとともに、その作用機構を分子のレベルで明らかにすることを決意した。本年度は以下の5つの研究を行って結果を得たので以下に報告する。(i)GFP融合分子ライブラリーを用いた亜鉛信号関連分子の同定:先年度までに1200個あまりの遺伝子をスクリーニングした結果、1つの遺伝子産物が細胞に亜鉛添加後、核から細胞質領域に移行することがわかった。その移動速度はメタルセンサーであるMTF1のそれと同様で2時間から3時間程度の亜鉛処理にてはっきりと認められるほどであった。現在この分子の核局在の分子メカニズムを亜鉛結合性と関連して解析している。(ii)マスト細胞における亜鉛波の機序の解明:亜鉛波の発生がチャネルの阻害薬にて抑制された。現在shRNAによって分子をノックダウンしたときの亜鉛波の発生を検討している。(iii)マスト細胞でのZnt5分子の役割を論文発表した(J. Exp. Med 2009)。(iv) Zip13によるSmadの核移行のメカニズム解析:Zip13のリコンビナントタンパクを作製した。今後、そのリコンビナントタンパクを亜鉛の処理有る無しの条件下に会合する分子をLCMSにて同定してそれらの会合分子の機能を亜鉛結合と合わせて解析している。さらに、Zip13の結晶化も行っている。(v) STAT3の亜鉛による活性化抑制の生理的役割を解析して論文発表した(Int. Immunol. 2010)。このような背景の中、我々は、1)細胞内亜鉛シグナルの普遍性を確立すること、2)その分子機構を確立すること、3)亜鉛や、亜鉛シグナルの免疫反応や各種生体反応、また、免疫病や各種病気における役割を明らかにするとともに、その作用機構を分子のレベルで明らかにすることを決意した。本年度は以下の4つの研究を行って結果を得たので以下に報告する。この分子の会合分子を細胞株にてshRNAを用いてノックダウンすると亜鉛依存性の核外移行が抑制された。現在本核外移行の分子メカニズムを検討している。(ii)マスト細胞における亜鉛波の機序の解明:亜鉛波の発生があるチャネルの阻害薬およびshRNAによってにて抑制された。論文投稿準備中。(iii)

STAT3への亜鉛結合部位をCD法等を用いて検討している。結合部位の個数を決定してその後その結合に必要なアミノ酸を同定する(iv)Zip14分子のマウス生体でのノックアウトにて骨に異常が見つかりそのメカニズムにcAMP信号伝達系が関与していることが判明した。論文投稿中。
IgG4関連疾患の病因解明とマウス疾患モデルの作製による検証

平成29年度は主にサブセットの解析を行った(下記参照)。1)唾液腺浸潤T細胞サブセットと特異なサブセットの活性化機構の解析T細胞のサブセットはさらに詳細に分類されており、さらなる解析には多重染色による免疫組織学的検索や浸潤細胞を分離してフローサイトメトリーで解析することが必要である。本研究では、フローサイトメトリー法の代わりに組織で多重染色を解析・定量化できるTissueFAXという最新のソフトウェアを用いて解析を行った。その結果、IgG4-RDに特異なサブセットtとしてCD4陽性細胞傷害性T細胞(CD4+CTL: CD4+GZMA+IFN-γ+TGF-β+細胞)を同定した。このCD4+CTL細胞数と血清IgG4値は正の相関を示していた。2)唾液腺浸潤マクロファージサブセットの解析我々の従来の研究で、IgG4-RD患者の唾液腺局所、特に線維化が強い部分にはCD163陽性のM2マクロファージの著明な浸潤がみられ、IL-33を産生してTh2の活性化を誘導している可能性を示した。本研究では免疫組織学的ならびにフローサイトメトリーによるサブセットのより詳細な同定を行った。その結果、Toll-like receptor 7(TLR7)といった活性化に関わる分子を強発現しており、さらに末梢血から分離したM2マクロファージをTLR7アゴニスト(R848)で刺激すると、IL-33産生が促進されることを明らかにした。以上の結果から、TLR7/IL-33シグナルが、IgG4-RDの発症に関与している可能性が示唆された。本年度の目標であった「特異なT細胞およびマクロファージサブセット」が同定することができたため来年以降は下記の研究を行う予定である。1)唾液腺浸潤T細胞の特異なサブセットのクローナリティーと認識抗原の同定特異なサブセットにクローナルな細胞増殖が認められているT細胞サブセットについて従来行ってきた分子生物学的手法を駆使して、認識抗原の同定を行う。2)唾液腺浸潤サブセットサブセットの解析と産生サイトカインの解析→疾患モデルマウスの作成マクロファージサブセットのサイトカイン産生の解析を進めるとともに、他のグループの研究成果を踏まえて疾患モデルマウスの作製に着手する。既に、異常発現する分子がいくつか同定されているので、それらのtransgenicマウスを作製し、その表現型を検討する。現時点では、IL-21、IL-33、TLR7のtransgenicマウスを候補として検討している。
学習行動に対するメチル化シトシン結合能を持つ転写共役因子の分子機構の解明

インフルエンザウイルスは人類にとって大きな脅威である.本研究では,ウイルスのRNA合成酵素の立体構造を解明し,新しい抗ウイルス薬の開発の基礎を構築する.現在までに大腸菌を用いてRNA合成酵素の機能部位の人工的発現に成功し,今後,立体構造解析や機能解析を行う.また,緑茶カテキンとサリドマイド由来誘導体がRNA合成酵素の機能を阻害することが明らかにされ,新しい抗インフルエンザ薬としての可能性を持つことが示唆された.インフルエンザウイルスは人類にとって大きな脅威である.本研究では,ウイルスのRNA合成酵素の立体構造を解明し,新しい抗ウイルス薬の開発の基礎を構築する.現在までに大腸菌を用いてRNA合成酵素の機能部位の人工的発現に成功し,今後,立体構造解析や機能解析を行う.また,緑茶カテキンとサリドマイド由来誘導体がRNA合成酵素の機能を阻害することが明らかにされ,新しい抗インフルエンザ薬としての可能性を持つことが示唆された.これまでのミツバチを用いた研究から,遺伝子のプロモーター部位におけるメチル化シトシンが転写活性を促す可能性が示唆された.そして,ミツバチのゲノムの中には,メチル化シトシン結合部位とヒストン・アセチル化部位の両方を持つ新規の遺伝子toutatis, MBD-R2, CG2247が存在することが分かり,これがメチル化シトシン依存性の転写活性促進に重要な働きを担っていることが予想された.そこで本研究では,ミツバチにおける上記の新規遺伝子に着目し,メチル化シトシンが介する転写活性促進の分子メカニズムを解明することを目的とする.平成20年度は,PCR法によりミツバチの転写共役因子群toutatis, MBD-R2, CG2247のクローニングを行った.初めに成虫の脳から作成したcDNAを用いてPCRを試みたが,どの遺伝子においてもPCR産物内に非翻訳部位や多数の終始コドンが含まれており,機能的な遺伝子として単離することができなかった.次に,ショウジョウバエを用いた研究により,メチル化シトシンは幼虫や蛹などの発生過程で多く含まれるとの報告があることから,ミツバチの幼虫や蛹のcDNAを用いてPCRを行ったが,成虫と同様の結果が得られた.平成21年度は手法を様々に変えて,上記遺伝子の機能的遺伝子としてのクローニングを目指す.本研究課題はミツバチの転写共役因子の分子機構の解明を目的とした.しかし,ミツバチの様々な組織から作成したcDNAを用いてPCRによるクローニングを試みたが,着目した4種類のすべての遺伝子においてPCR産物内に非翻訳部位や多数の終始コドンが含まれ,機能的な遺伝子として単離することができなかった.そこで実験対象をインフルエンザウイルスに変更し,RNAポリメラーゼPB2サブユニットの立体構造と機能解析に着手した.インフルエンザのRNAポリメラーゼPB2サブユニットは,その立体構造からRNA合成能とともにヒストン・アセチル化の機能を持つことが示唆されている.現在までに,大腸菌を用いてヒストン・アセチル化部位の組み換えタンパク質発現に成功した.今後は,これを用いて結晶立体構造を解析するとともに,生化学的実験によりヒストン・アセチル化能の有無を詳細に解析する.RNAポリメラーゼPAサブユニットはエンドヌクレアーゼ活性を持ち,宿主細胞のmRNAからキャップ構造を切り取って,これをプライマーとして自らのmRNAを合成することが知られている.そこで,PAサブユニットのエンドヌクレアーゼ活性を阻害する化合物はウイルスの増殖を抑える新薬になり得ると考え,探索を行った.その結果,緑茶カテキンとサリドマイド由来誘導体がPAサブユニットのエンドヌクレアーゼ活性を阻害し,特にサリドマイド由来誘導体はウイルスに感染した培養細胞の生存率を高める効果があることを発見した.緑茶カテキンとサリドマイド由来誘導体は3つのベンゼン環とそれに結合する多くの水酸基を持ち,分子シミュレーションの結果,PAサブユニットのエンドヌクレアーゼ活性を持つポケットにすっぽりとはまることが示された.今後は,上記のエンドヌクレアーゼ活性の阻害機能をより詳細に解析すると同時に,同様の機能を持つ新たな化合物の発見を目指す.
ＧＰＳ－ＴＥＣ測定による緊急津波速報の開発

海溝型巨大地震発生約9分以降に生じる津波電離圏ホールの測位衛星全電子数(測位衛星受信点から衛星までの視線方向に対する電離圏全電子数)測定で、早期津波予測の基幹技術の開発を目指した。津波電離圏ホールとは広域かつ1時間程度発生する電離圏プラズマ密度の減少である。本研究では、文献で報告されている初期津波高と全電子数減少率の関係を日本における津波を伴う複数の大地震で求めた。その結果、単調増加な相関が得られたため、全電子数観測で初期津波高を算出できる見込みが立った。故に本研究により15分前後のタイムラグで実用的な早期津波予測ができるとみられる。本研究では、海溝型巨大地震発生約9分後に生じる津波電離圏ホールの検知をGPS-TEC(GPS受信点から衛星までの視線方向に対する電離圏総電子数)観測によって行う。津波電離圏ホールとは広域かつ1時間程度発生する電離圏プラズマの津波起因の減少で、減少量は発生した津波の規模に関連する。それゆえ本研究の推進により到来津波波高の算出を10分程度で行えると期待できる。その成果は2012年度に(1)現象の指摘、(2)発生の仕組み、(3)本現象が先行現象でないことの指摘、(4)レイリー波によるTEC変動は震央南部にしか発生しないことの指摘の英文査読論文の出版を行った。さらに2011年3月11日に発生したM9.0東北地方太平洋沖地震では地震波および津波起源の電離圏変動が地震発生後に生じ、津波による海流内電流起因とみられる地磁気変動が報告された。同じく大地震である2004年M9.4スマトラ沖地震では、地震起因の地磁気脈動とみられるものが地磁気共役点で検知されたと報告がある。以上により大地震では、複数の電離圏変動起因および津波伝搬誘導電流起因の電磁気現象が重なって存在している。平成24年度の研究では、これらの現象のそれぞれがどのような仕組みで生じているかを論じた。解析では地震発生後約30分間のうちに起こる期間での電磁気的変動を調べるため、日本とロシア19点の地磁気1秒値データ、日本全国約1200受信点のGPS-TECデータ、約70観測点の広帯域地震計による地震波形データを用いて解析を行なった。その結果、次の3つの成果が得られた。(1)地震起源電離圏環状ないしは弧状電流の存在の示唆、(2)地震起源沿磁力線電流の立証、(3)津波による海流内電流起因とみられる地磁気変動の同定、である。従来の研究の津波電離圏擾乱検知では,津波のサイズを知ることは難しく、津波早期予測技術としては実用的ではなかった。これは、励起された音波・重力波の数分周期の波の振幅だけでは地磁気の影響も大きく作用し推測できないためである。さらに様々な経路を通ってきた複数の波動が重なっており波動の振幅からの津波規模の推定は困難である。研究代表者らは平成24年度に引き続き平成25年度、次の結果を得ることができた。まず、波動成分の分離を日本国内および隣国の地磁気データを用いて波動成分が生み出す誘導磁場に着目し、複数存在する波動の物理的理解に成功した。その成果では、1)かねてから存在を指摘されていた地震起源の沿磁力線電流の立証(日本の地磁気共役点になるオーストラリアにおいても変動の検出し、存在を確認),2)地表を伝搬するレイリー波起因の電離圏内弧状電流の発見, 3)津波伝搬が海中に作る電流起因の磁場変動成分の抽出と、地震・津波起源の地球電磁気的変動の包括的理解に大きく前進した。これらの知見をもとに、電離圏変動の波動成分と津波電離圏ホール成分を分離し、GPS受信点が稠密にある日本のデータを用いて、津波電離圏ホール規模と初期津波高(複数の文献によるシミュレーションないしは観測による逆算値)の関係を得ることができた。その結果、概ね正の相関が得られ本研究の第一の目標を達成することができた。津波電離圏ホールは、海面の沈降が津波のサイズに関係し、電離圏電子密度減少規模が海面の沈降量に関係すると予想されたため、文献で報告されている初期津波高と全電子数減少率の関係を日本における津波を伴う複数の大地震で求めた。その結果、定性的には単調増加な相関が得られたため、全電子数観測で初期津波高を算出できる見込みが立った。従って、これらの定量的な関係が得られれば、事実上の初期津波高の直接観測の役割を果たす。本成果は論文執筆が終わったため学術誌に投稿する予定である。さらに、地表地磁気データを用いて、次の成果と課題を得た。

まず、波動成分の分離について、日本国内および隣国の地磁気データを用いてプラズマ変動に伴う電離圏内電流が生み出す磁場に着目し、複数存在する波動の物理的理解に成功した。その成果および課題は、1)かねてから存在を示唆されていた地震起源の沿磁力線電流の立証(日本の地磁気共役点になるオーストラリアにおいても変動の検出し、存在を立証)、2)地表を伝搬するレイリー波起因の電離圏内弧状電流の発見、3)津波伝搬が海中に作る電流起因の磁場変動(津波ダイナモ)成分とは異なるE領域電離圏電流変化(津波電離圏ホールに伴う変化と想定される)の検出が得られ、包括的理解が一歩前進した。特に3)は、津波電離圏ホールそのものを示しているとみられ、後述する三次元電離圏シミュレーションにおいて大きな役割を果たすと考えられる。また、津波ダイナモ成分と津波電離圏ホール起因とみられる成分の弁別については、先行研究により津波シミュレーションにマクスウェルを取り込み津波ダイナモ起因の地磁気変動を導出できていることから、現在津波電離圏ホール起因の電離圏電流の抽出は可能なった。2015年度では1)の成果を投稿し、現在査読者への返答を準備している段階である。26年度が最終年度であるため、記入しない。地球電磁気学26年度が最終年度であるため、記入しない。研究の進展で、地磁気データによる解析から本研究の包括的理解が得られた。地磁気データを導入することにより現象を詳細に理解できるようになったため。地磁気データを用いて得られた3つの成果について論文化をめざす。また、TEC変動量と津波規模の定量的関係は当初平成24年度に行う予定であったが、地磁気データの研究が大きく進展したこともあり、本内容は平成25年度に行う。得られた4つの成果を論文化行う。データ解析に関する謝金、研究打ち合わせのための旅費に主として使用する予定である。論文の請求がおそかったため出版費として使用。
放射線療法を受ける頭頸部がん患者の口腔粘膜炎重症化予防プログラムの開発

放射線治療を受ける頭頸部がん患者にとって口腔粘膜炎は苦痛な症状の1つである。放射線による口腔粘膜炎は累積照射量に伴い重症化し、患者のQOLの低下を招く。そのため、口腔粘膜炎の重症化を予防するためのマネジメントプログラムが必要である。従って、本研究の目的は、放射線療法を受ける頭頸部がん患者の口腔粘膜炎の重症化を予防する看護プログラムの開発である。文献検討と患者への調査に基づきプログラムの構成要素を抽出し看護モデルを作成した。本研究の目的は、放射線療法を受ける頭頸部がん患者の重症化を予防する看護プログラムの開発である。平成26年度は、放射線療法あるいは化学放射線治療を受けている頭頸部がん患者の口腔粘膜炎の重症化予防のために患者のセルフケアの内容や提供するケアの内容を明らかにすることを目的とした。国内外のがん治療に関連する口腔粘膜炎の治療や予防のためのケア、放射線療法あるいは化学放射線療法をうけている頭頸部がん患者の口腔粘膜炎とケアに文献、資料等を網羅的にレビューした。その結果、口腔粘膜炎に対する有用なケアとして患者への口腔ケアプロトコール、口腔粘膜炎の疼痛管理として2%モルヒネ含嗽液などが挙げられた。そして、粘膜炎を管理し重症化を予防するためには痛みのコントロール、栄養サポート、口腔内の感染除去、口内乾燥の緩和が重要であることが明らかとなった。口腔粘膜炎の重症化を予防するために、患者に対する口腔粘膜炎の好発時期や口腔ケア・治療前の歯科受診の必要性、口腔ケア物品の種類とその選択方法に関する知識の提供、口腔内の観察方法や含嗽・保湿の方法などの技術的な支援等が必要あることが明らかとなった。また、看護師が行っている口腔ケア物品の選択や含嗽液・鎮痛薬の変更を判断するために裏付けを説明できるように看護師に対する支援の必要性が示唆された。放射線療法あるいは化学放射線療法の治療期間に口腔内の状態は変化していくため、治療を受ける頭頸部がん患者が実施しているセルフケアの内容や医療者から提供されている知識・技術の内容、継続的に行うための臨床的な工夫等について患者や患者に関わる医療者への調査を通じて明らかにし、ケア内容を精錬する必要があることが分かった。本研究の目的は、放射線療法を受ける頭頸部がん患者の口腔粘膜炎の重症化を予防する看護プログラムを開発することである。本年度は、放射線治療の経過に応じた口腔粘膜炎の重症化を予防するためのケア内容の特定、口腔粘膜炎重症化予防プログラムの試案作成に向けた調査の実施を目標とした。放射線療法を受ける頭頸部がん患者を対象とし口腔粘膜炎に対して実施しているケアの内容、医療者から提供された知識・技術の内容等について調査し、口腔粘膜炎の重症化を予防するためのケアの全体像を明らかにすることを目指した。がん診療連携拠点病院において放射線療法を受ける頭頸部がん患者を対象に調査を行い、現段階で5名の調査を実施することができた。調査データの分析途中ではあるが、放射線療法を受ける頭頸部がん患者は、化学療法併用の有無や放射線照射野などにより症状の程度や出現時期が異なるものの放射線療法を受ける患者から聞いた状態と自身の状態とを照らし合わせ口腔粘膜炎の変化を継続して観察していた。多くの患者は、口腔粘膜炎の発症前に口腔内の乾燥や唾液の粘度の変化を察知し、口腔粘膜炎が出現する可能性が高い時期にあることを認識していた。そして、口腔内の保清や湿潤を維持するための口腔ケアは、口腔粘膜炎の出現前は医療者からの指示であり遵守するもの、治療のために自分にできることと捉えており、口腔粘膜炎の出現後は口腔粘膜炎やそれに伴う疼痛が緩和できるものという認識が加わることが明らかとなった。放射線療法を受ける頭頸部がん患者の口腔粘膜炎の重症化を予防するためには、治療開始前より口腔ケアの重要性を含めた知識とスキルの提供、口腔内の感覚の変化を活用して個々の口腔粘膜炎の程度に合わせた関わりが求められていると考えられた。やや遅れていると評価した理由は、平成27年度に計画していた「放射線療法を受ける頭頸部がん患者の口腔粘膜炎の重症化を予防するための看護プログラム試案」作成のための調査はできたが、試案の作成が途中段階であるためである。対象者は、放射線照射を2530回継続して行うため、対象者ひとりの治療が完遂するまでに約2ヶ月を要する。データ収集に多くの時間を費やしたこと、口腔粘膜炎とそれに伴う苦痛な症状等により対象者の確保が難しかったことが原因である。現在、調査施設を拡大し、対象者数を確保できるよう活動している。現在、得られたデータの分析途中ではあるが、頭頸部がん患者の口腔粘膜炎の重症化を予防するためには、口腔粘膜炎が発症する前からの知識・技術を提供し、患者の口腔内の感覚を活用することの必要性が示唆されたため、早期に看護プログラム試案を作成する。

本年度は、放射線治療の経過に応じた口腔粘膜炎の重症化を予防するためのプログラムの試案作成とプログラムの妥当性の検討を行うこととした。平成27年度の調査では対象数が少なかったため、放射線療法を受ける頭頸部がん患者の対象数を増やして追加調査した。さらに、放射線療法を受ける頭頸部がん患者が治療完遂に至るまでの自己管理に関する様々な課題を明らかにした。放射線療法を受ける頭頸部がん患者への調査より、患者の自己管理行動を困難にすることとして、口腔粘膜炎が軽症あるいは重症であること、口腔粘膜炎やそれに関連する苦痛な症状の緩和の体験や手ごたえが得られにくいこと、医療者に体験している症状を伝えること等が明らかとなった。また、本調査と先行研究結果より、患者が体験する口腔内の変化と対処法について患者向けに作成し、閲覧可能な患者向け説明資料を作成した。プログラム運用にあたって、口腔内の状態は累積照射線量20Gy以降、10Gy毎に大きく変化することが示唆され、口腔内の状態が大きく変化する時期に対面による支援が有効であると考えられた。作成したプログラム案の内容や運用に関して医療従事者からインフォーマルな意見聴取により、根拠となるエビデンスを分かりやすく伝えることが改善点として挙げられ、プログラムの内容や運用上に関しての修正を加えている段階である。治療を受けているがん患者のセルフケアに関する概念の整理を行ったため、当初予定していた患者への個別インタビューがやや遅れているといえる。しかし、研究遂行に向けて、がん看護専門看護師、化学療法認定看護師、頭頸部がん患者への看護を日常的に行っている看護師からインフォーマルに意見を得ながら研究結果の検討を深めることができ今年度の目標はほぼ達成できており、口腔粘膜炎の重症化予防のためのセルフケアの内容や医療者から提供されている知識や技術に関する調査期間は当初の計画から十分な時間を確保しているため、研究遂行に支障はない範囲である。当初の計画通り、研究を推進する予定である。まず、対象者数を確保し、得られたデータの分析を進め、看護プログラム試案を作成する。平成28年度は作成したプログラム試案の妥当性を検証するために、専門家に妥当性を検討してもらい、プログラムを修正した後に放射線療法を受ける頭頸部がん患者に試験的に導入する。患者の意見と看護実践家から運営上の改善について意見を聴取し、プログラムを完成させる。医歯薬学平成26年度の研究成果を基に、放射線療法あるいは化学放射線療法を受ける頭頸部がん患者へのインタビューを行い、口腔粘膜炎の重症化予防のためのケアの内容や項目、医療者から提供された知識・技術の内容等を明らかにし、口腔粘膜炎の症状の経過を対応させながら口腔粘膜炎の重症化予防のためのケアを特定する。次に、放射線療法あるいは化学放射線療法を受ける頭頸部がん患者自身が口腔粘膜炎をセルフケアするための看護プログラム案を作成する。そして、作成した看護モデルの内容や方法等について頭頸部がん患者への看護を日常的に実践している看護師から意見を聴取し、看護プログラムの構成や内容の修正・改善を行う。この過程においては、がん看護に精通している研究者にスーパーバイズを受けながら、研究を遂行する予定である。
沖縄における子育て環境の貧困化対策としての産官学連携子育て支援策のパッケージング

本研究の目的は,「子育て環境の貧困化」が懸念される沖縄地域において産官学連携による子育て・教育支援の有効性を検証し,統合的な子育て支援モデルを創成することである。3年間の研究期間の3年目にあたる平成30年度は,12年目において調査した内容を整理・分析するとともに,調査の結果明らかになった子育て環境の貧困化から脱するための具体的支援策のいくつかを実行に移し,その効果をさらに検討することを主眼として研究を行なった。例えば,沖縄地域の中でもとくに教育環境の維持向上が難しいとされる離島地域における教育環境向上についてハード・ソフト両面の視点から実態を調査しながらアクションリサーチを通して支援策の有効性を考察したり,持続的な子育て支援の一つの側面としての「子育て支援者の養成」や「子育て支援者の支援」に資する学習機会(情報獲得機会)の効果などについて考察した。3年間の研究期間を通して子育て支援に関する多数の視点から「子育て環境の貧困化」への対策について検討してきたが,研究開始当初からの予想通り,関連する施策・支援活動は多岐にわたり,単一の統合的子育て支援モデルを構成することは困難である。したがって支援策のパッケージングとしてはコアとなる支援策を限定しながら,地域が抱える問題に即した多様な支援を組み込んで実行する可変的モデルの創成が期待されるが,沖縄地域に焦点を当てた本研究が他の地域の支援策のパッケージングにも応用できるかどうかという問題については今後の研究課題としたい。3年間の研究期間の初年度にあたる平成28年度は,子育て支援に関する基礎的データの収集を目的とした実態調査や先行事例研究を主に実施した。また産官学連携の子育て支援策の有効性検証の観点から,大学(沖縄女子短期大学)と大学所在地の自治体(与那原町)を中心とした本研究テーマに関連した事業を推進しながら分析・修正を図るアクション・リサーチの手法を取り入れた。例えば,児童館における大学生による学習支援,地域における子ども見守り事業,空き店舗活用による「若者の居場所づくり」の検討,幼稚園における生活リズム向上のための取り組み評価,大学キャンパスを利用した子ども対象のプログラミング教室などの実践を通して聞き取り調査などを行なった。このように,産官学連携の子育て支援を,幼児・児童の福祉分野のみならず幼児教育・学校教育・社会教育などの諸側面から総合的にとらえることにより,地域に根ざした支援策のモデル作りの土台となる特徴や課題を抽出した。例えば,「子育て環境の貧困化」の一つの側面としての情報格差の問題についての分析からは,家庭の経済的事情によるデジタルデバイスの所持可能性の低下が子どもの教育環境や教育機会に制限を生み出したり,子育て支援に関する情報入手が困難だったりというリスクが高まる一方で,産官学連携の事業によりそれらのリスクが大きく軽減される可能性が示唆された。情報格差を解消しながら,さらなる施策としての産官学連携のキャリア教育を積極的に展開することができれば「子育て環境の貧困化」の連鎖や世代間伝播を断ち切るための有効な方策として期待できる。沖縄の地域特性を考慮した子育て支援の統合的モデルを構築するため,研究初年度は広い視野から予備的調査を行う段階として各種調査を行った。子育て支援に関する事業を展開する産官学の担当者を対象とした聞き取り調査や,実際に子育て支援事業に携わりながら行うアクション・リサーチを通して,地域の子育て支援策のニーズと課題が明らかになってきた。しかし,支援策に対する量的な評価・分析については不十分であり研究2年目以降の課題である。3年間の研究期間の2年目にあたる平成29年度は,初年度に引き続き沖縄やその他地域(海外も含む)の子育て支援に関する実態を調査することを主に実施した。例えば,沖縄県内で実施されている子ども食堂の活動について,教育・福祉・医療の視点から複合的に調査・検討したり,海外においては経済成長と教育への意識が高い中国と福祉国家としての評価が定着しているフィンランドの教育や保育の現状を「教育環境の貧困化」と関連づけて比較検討を行ったりした。また,行政と連携した子育て支援策については,初年度同様アクションリサーチの手法を用いて,大学の所在地である沖縄県与那原町や近隣の市町村との協働による子育て支援活動のあり方やその効果について考察した。家庭や地域の経済的格差が直接的な影響力をもってその高低に応じた教育環境の格差を生み出しているわけではなく,国や地域の施策やNPO等の協働的介入の質によって教育環境は大きく変わることが示唆された。したがって,家庭や地域が求める施策を見極め,そのニーズにあった協働的介入が実行できるような子育て支援策のパッケージングが必要であることが明らかになった。現在各地で取り組まれている施策や活動はそれ自体は有用で,子育て環境の改善や教育の貧困化への対応策として十分に期待できるものであるが,それらの協働的介入が家庭や地域にとっていかに使用しやすいかということにフォーカスを当てた実施体制づくりが課題である。沖縄の地域特性を考慮した子育て支援の統合的モデルを構築するため,昨年度(研究初年度)は広い視野から予備的調査を行い,その成果を受けて今年度(研究2年目)はアプローチする課題をやや絞り込みながら聞き取り調査やアクションリサーチを通じて,協働的介入としての子育て支援策の影響や効果について検討した。

研究期間3年間全体の流れとしては当初予定に沿ったものであるが,まだ統合的なモデルの生成までは至っておらず,その提案や成果発表は次年度(研究最終年度)に持ち越しとなったことから「おおむね順調」と評価した。本研究の目的は,「子育て環境の貧困化」が懸念される沖縄地域において産官学連携による子育て・教育支援の有効性を検証し,統合的な子育て支援モデルを創成することである。3年間の研究期間の3年目にあたる平成30年度は,12年目において調査した内容を整理・分析するとともに,調査の結果明らかになった子育て環境の貧困化から脱するための具体的支援策のいくつかを実行に移し,その効果をさらに検討することを主眼として研究を行なった。例えば,沖縄地域の中でもとくに教育環境の維持向上が難しいとされる離島地域における教育環境向上についてハード・ソフト両面の視点から実態を調査しながらアクションリサーチを通して支援策の有効性を考察したり,持続的な子育て支援の一つの側面としての「子育て支援者の養成」や「子育て支援者の支援」に資する学習機会(情報獲得機会)の効果などについて考察した。3年間の研究期間を通して子育て支援に関する多数の視点から「子育て環境の貧困化」への対策について検討してきたが,研究開始当初からの予想通り,関連する施策・支援活動は多岐にわたり,単一の統合的子育て支援モデルを構成することは困難である。したがって支援策のパッケージングとしてはコアとなる支援策を限定しながら,地域が抱える問題に即した多様な支援を組み込んで実行する可変的モデルの創成が期待されるが,沖縄地域に焦点を当てた本研究が他の地域の支援策のパッケージングにも応用できるかどうかという問題については今後の研究課題としたい。研究初年度で取り組んできた子育て支援策関連のさまざまな側面へのアクション・リサーチやアンケート調査,聞き取り調査などを引き続き行う。その後,統合的な子育て支援モデルを提示し,その枠組みの実行可能性及び地域の子育て環境の貧困化の解消に及ぼす効果を検証するというように,おおむね当初の研究計画に従って進行する予定である。過去2年間の調査研究を経て,どのような子育て支援策が教育の貧困化を解消しうるかを予測し,またそれらの施策の妥当性や実行可能性も検討することができてきた。したがって次年度(研究最終年度)ではこれまでの成果を踏まえながら,実際に複数の子育て支援に関連する協働的介入を試み,その影響や効果を検討していく予定である。3年間の研究期間をもって一旦は本研究テーマ全体の考察をまとめることになるが,関連するテーマに引き継ぐことができる,あるいは引き継がなくてはならない事項を整理しながら,研究を推進していきたい。申請額と内定額の差を考えて,物品費と旅費については研究の進捗状況に合わせて必要となるであろう物品費や旅費交通費の支出を見据えながら慎重に検討し使用した。とくに旅費の執行についてはは,沖縄を拠点とした国内各地への出張でありながら,航空会社のパックツアーを利用するなどして単価が安くなったことも理由の一つである。主に,沖縄県外への調査の回数(人数)および旅費を当初予定よりも削減したことにより未使用額が発生した。
交通技術革新に伴う新たな交通システムのための需要予測方法の開発

従来にない新しい交通輸送システムの開発に伴い、その実現可能性を旅客需要の点から詳細に検討する必要性が高まっているが、この種の需要予測はシステムが現存しないために極めて困難であり、従来より既存の交通機関に対する予測手法を用いて行われてきた。しかし、既存の交通機関の利用実績に基づくモデル分析では、新しいシステムの特性をモデルに反映できず、また新しいシステムに対する利用意識を直接モデル化しようとしても、回答の信頼性が保障されていないために過大推計となる傾向が見受けられた。ただし、システムが現存しないという前提が変わらない以上、何らかの形で利用意識に基づく分析に依存せざるをえない。そこで、本研究では、新たな方法論の開発を通して、利用者が意識のなかで持つ潜在的な因子を明示的に取り出して予測に結び付けることを考えた。まず、利用者が新たな交通システムに対して抱く信頼感や情報の不完全さを把握することが、選好や選択の構造を知る重要な手がかりであると考え、マ-ケッティング分野で近年活用されている共分散構造分析を用いてモデル化を試みた。次にその成果を交通需要分析手法である非集計行動モデルと結びつけ、両者の利点を生かし、かつ意識を需要分析に取り込む方法を作成した。さらに、モデルの集計化の問題を扱い、従来より意識デ-タを用いたモデルが過大推計となりやすい点に留意し、意識デ-タと行動実績デ-タと集計量デ-タという3種類のデ-タを用いて、モデルを修正する法論を作成した。この方法には筆者らが既に開発したベイズ推定法も応用している。これら一連の方法論を、新たな交通機関の開設事例に適用し、その有効性を基礎的分析より確認している。
現在の視線映像をクエリとしたライフログの段階的検索と呈示

本研究では、自身の現在の行動をキーとしながら、過去の行動記録を段階的に検索し、呈示する仕組みを検討している。具体的には、行動記録を一連の動作(イベント)に分解し、過去の行動シーケンスと現在の行動シーケンスを比較しながら、必要とされる行動記録を実時間で検索し、呈示することを試みる。映像データとしては、被験者の頭部に装着した超小型カメラからの映像を扱う。本年度の研究成果は以下の2点に集約される。1.現在のイベントシーケンスを利用した過去のイベントシーケンスの検索昨年度は、過去の映像記録をイベントシーケンスとして格納する仕組みを実現している。そこで、本年度は、現在の映像記録から、過去と同様の手法でイベントシーケンスを作成し、過去のイベントシーケンスとのマッチングを行うアルゴリズムを開発した。過去と現在のイベントシーケンスを比べると、同じような行動でありながら、イベントの欠落や軽微な順序変化などが認められる。そこで、それらを冗長に扱うためにDPマッチングをベースとしたマッチングアルゴリズムを開発・実装した。2.ライフログ映像以外への本手法の適用1で開発したアルゴリズムの有効性の検証を効率的に行うために、ライフログ映像以外の対象にも開発手法を適用してみた。具体的には以下の2つの事例について適用を試みた。・Web再検索を目的として、Webの探索行動の記録と検索・絵本遊びのリフレクションを目的として、絵本遊び履歴の記録と検索本研究では、自身の現在の行動をキーとしながら、過去の行動記録を段階的に検索し、呈示する仕組みを検討している。本エンドの研究成果は以下の2点に集約される。1.行動映像の特徴抽出と分解大学構内の環境を利用して、行動映像を取得した。この中から一定時間注視しているシーンを重要なシーンとみなし、抽出を試みた。具体的には、各フレーム単位でHarrisの特徴量を利用することでフレーム単位での特徴量を定義し、隣接フレーム間での相関度の高いシーンを重要シーンとして抽出した。2.イベント群の構造化1.で得られた重要シーンから繰り返し登場するシーンを「ホーム」と定義し、ホームを根とする木構造で行動映像全体を記述するシステムを実装した。なお、1.での重要シーン抽出アルゴリズムの精度により、同じ行動についても行動を構成するシーン抽出に関する誤差(過剰抽出や抽出漏れ)が含まれてしまう。そこで、冗長性の高いDPマッチングを使うことで、余分な枝(=同じ種類の行動であっても違うシーン系列とみなされてしまうこと)の削除を試みた。・Web再検索を目的として、Webの探索行動の記録と検索・絵本遊びのリフレクションを目的として、絵本遊び履歴の記録と検索
歯周病原性細菌による宿主細胞傷害機構の分子細胞生物学的解析

成人性歯周炎は、歯周組織の破壊を引き起こして、歯の動揺や喪失、咀嚼障害を生じさせる感染症であるが、近年、粥状動脈硬化症との関連性も示唆されている。原因菌としては、グラム陰性嫌気性細菌のPorphyromonas gingivalis (P. gingipain)が有力視されており、この菌によって産生されるシステインプロテアーゼ(Arg-gingipain ; RgpとLys-gingipain ; Kgp)が病態に深く関わっていると考えられている。我々は、動脈硬化発症モデルマウス(Apolipoprotein E欠損マウス)を用いて、P. gingivalisの感染による脂質代謝への影響や動脈硬化病変の進行度、さらに、gingipainsと病態との関連について検討した。P. gingivalis感染による脂質代謝への影響を調べたところ、P. gingivalis感染群では、非感染群と比較して血清総コレステロール値において有意差が認められなかったが、血清high-density lipoprotein (HDL)コレステロール値は有意に減少し、血清low-density lipoprotein (LDL)コレステロール値は有意に増加した。また、P. gingivalis感染群については、心臓の組織切片のSudan IV染色像から非感染群に比べて動脈硬化病変部の増大が認められ、PCR法により心臓部にP. gingivalisを検出することができた。脂質代謝において各種受容体と結合することによってlipoproteinの代謝に関与しているapolipoprotein BはRgpやKgpによって分解された。次に、P. gingivalisのRgp・Kgp両酵素欠損株を感染させたところ、野生株の感染によって示された脂質代謝異常や心臓の動脈硬化病変の増大は認められなかった。また、RgpとKgpによるapolipoprotein Bの分解は、RgpとKgpの特異的阻害剤(KYTs)によって強力に阻害されることが分かった。これらのことから、P. gingivalisの全身感染により増悪した動脈硬化は、RgpやKgpを抑制することによって有効に予防・治療できる可能性が示唆された。歯周病原性細菌Porphyromonas gingivalisの宿主細胞(特に血管内皮細胞)に対する傷害機構の解析を行った。P.gingivalis野生株の培養上清をヒト臍帯静脈血管内皮細胞(HUVEC)に添加したところ、時間依存的に細胞は円形化、浮遊化し、それに伴って細胞生存率も減少した。P.gingivalisによって産生される2種類のシステインプロテアーゼArg-gingipain(Rgp)とLys-gingipain(Kgp)の各酵素欠損株および両酵素欠損株の培養上清を添加したところ、各酵素欠損株では細胞傷害性を一部抑制し、両酵素欠損株ではほぼ完全に抑制した。RgpおよびKgpのそれぞれに対する特異的阻害剤KYT-および36を単独または併用して添加したところ、KYT-36単独作用では細胞傷害性を一部抑制し、KYT-1単独、および両阻害剤の併用では有意に抑制された。次にP.gingivalis感染による血管内皮細胞の機能障害について調べるために、interleukin-8(IL-8)およびmonocyte chemoattractant protein-1(MCP-1)のmRNAレベルを調べたところ、P.gingivalisの感染によりIL-8およびMCP-1の発現は著しく上昇した。P.gingivalis感染後にHUVECから産生される各サイトカインの量を測定したところ、時間依存的に産生量は増加するものの、非感染細胞からの産生量に比べて有意に減少した。Rgp、Kgpの各酵素および両酵素欠損株を感染させたところ、Rgp欠損株では野生株と同様に各サイトカインの産生量が減少し、Kgp欠損株では、感染後初期には有意に減少したが、両酵素欠損株の感染では非感染細胞と同程度のサイトカインが産生された。また、野生株の感染では細胞内の各サイトカインのタンパクレベルでの発現は有意に減少したが、各欠損株では野生株のようなタンパクレベルでの減少はみられなかった。まず、P.gingivalisの感染による全身性の炎症反応について調べるために、マウスの背部皮下に菌体を注射し、腹部に潰瘍形成を起こすようなモデルを用いた。野生株のP.gingivalis ATCC33277株では、注射の23日後にすべてのマウスの腹部に潰瘍形成が認められたが、RgpおよびKgp遺伝子欠損株では潰瘍形成が認められなかった。また、RgpおよびKgpの特異的阻害剤を作用させることによっても潰瘍形成は抑制された。このことから、Rgp、Kgpの両酵素が、全身性の炎症反応の波及・増悪に直接的または間接的に作用していると考えられた。さらに、P.gingivalisの感染と粥状動脈硬化症との関連を調べるために、動脈硬化を発症するApolipoprotein E欠損マウスを用いて解析を行った。P.gingivalis ATCC33277株を週1回尾静脈内注射して、血清中の総コレステロール値、HDL-コレステロール値、およびLDL-コレステロール値を測定したところ、総コレステロール値では、PBSを注射したコントロール群と本菌を注射した群では有意な差が認められなかった(2030±78 vs 2089±185)が、HDL-コレステロール値とLDL-コレステロール値では、いずれも著明な差が認められた(HDL-コレステロール値;276±32 vs 184±27mg/dl、LDL-コレステロール値;1129±121 vs 1828±92mg/dl)。

このことから、本菌の感染により、動脈硬化の発症率が高くなる可能性が示唆された。次年度では、P.gingivalisの感染と動脈硬化症の発症メカニズムについて、マクロファージなどの培養細胞を用いて解析するとともに、脂質の代謝におけるRgpとKgpの作用についても検討する予定である。成人性歯周炎は、歯周組織の破壊を引き起こして、歯の動揺や喪失、咀嚼障害を生じさせる感染症であるが、近年、粥状動脈硬化症との関連性も示唆されている。原因菌としては、グラム陰性嫌気性細菌のPorphyromonas gingivalis (P. gingipain)が有力視されており、この菌によって産生されるシステインプロテアーゼ(Arg-gingipain ; RgpとLys-gingipain ; Kgp)が病態に深く関わっていると考えられている。我々は、動脈硬化発症モデルマウス(Apolipoprotein E欠損マウス)を用いて、P. gingivalisの感染による脂質代謝への影響や動脈硬化病変の進行度、さらに、gingipainsと病態との関連について検討した。P. gingivalis感染による脂質代謝への影響を調べたところ、P. gingivalis感染群では、非感染群と比較して血清総コレステロール値において有意差が認められなかったが、血清high-density lipoprotein (HDL)コレステロール値は有意に減少し、血清low-density lipoprotein (LDL)コレステロール値は有意に増加した。また、P. gingivalis感染群については、心臓の組織切片のSudan IV染色像から非感染群に比べて動脈硬化病変部の増大が認められ、PCR法により心臓部にP. gingivalisを検出することができた。脂質代謝において各種受容体と結合することによってlipoproteinの代謝に関与しているapolipoprotein BはRgpやKgpによって分解された。次に、P. gingivalisのRgp・Kgp両酵素欠損株を感染させたところ、野生株の感染によって示された脂質代謝異常や心臓の動脈硬化病変の増大は認められなかった。また、RgpとKgpによるapolipoprotein Bの分解は、RgpとKgpの特異的阻害剤(KYTs)によって強力に阻害されることが分かった。これらのことから、P. gingivalisの全身感染により増悪した動脈硬化は、RgpやKgpを抑制することによって有効に予防・治療できる可能性が示唆された。