hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
カドヘリンノックアウトマウス痛覚回路のin vivoパッチクランプ解析

In vivoパッチクランプ法や脊髄スライスパッチクランプ法および免疫組織化学的手法を用い、脊髄後角第II層、膠様質を介した痛覚伝達路に特異的に発現する接着分子、カドヘリン8が痛みのシナプス伝達に対して如何なる機能的役割を果たすかを解析した。正常動物の膠様質細胞からin vivoパッチクランプ記録を行い、皮膚へ機械的痛み刺激や触刺激を加えると、EPSCの発生頻度や振幅が著明に増大した。一方、熱刺激に応答を示す細胞は見られなかった。カドヘリン8ノックアウト動物でも同様の解析を行い、EPSC(興奮性シナプス後電流)の発生頻度や振幅を正常動物から得られた結果と比較した。その結果、機械的痛み刺激によるEPSCの発生頻度がノックアウト動物では減少した。触刺激や熱刺激の応答には差は得られなかった。次に、記録細胞を染色すると、約15%の膠様質細胞がカドヘリン8を発現し、これらの細胞は主に皮膚へ機械的痛み刺激によってEPSCの発生頻度と振幅を著明に増大した。また、抑制性介在ニューロン(GABAなどの伝達物質を含有する)であるislet細胞にはカドヘリン8の発現は観察されず、興奮性細胞(グルタミン酸を伝達物質とする)であるstalk細胞などにその発現がみられた。電子顕微鏡による観察から、膠様質細胞とC線維との特徴的なシナプス結合様式の一つであるglomeruliにおけるシナプス外側部にカドヘリン8が観察された。前年度の研究から、ノックアウト動物における機械的痛み刺激に対する逃避行動閾値の減少、膠様質細胞へのC線維を介したシナプス入力の減弱が見出された。以上本研究により、カドヘリン8は、機械的痛みを伝達するC線維とstalk細胞などの興奮性の膠様質細胞とのシナプス形成に必須であり、それを欠損すると、そのシナプス入力の減弱に伴う機械的痛みに対する行動の異常が惹起されることが明らかになった。痛みの伝達に関与するシナプスに特異的に発現する接着因子、カドヘリン8のノックアウトマウスの行動解析を行った。その結果、侵害性熱覚の逃避行動に何ら異常は見られなかったが、機械的痛みの逃避行動の閾値が正常に比して有意に上昇した。この異常は幼若期のみならず成熟マウスでも観察された。免疫組織化学的解析からカドヘリン8は一部の小型(C線維)細胞にのみ発現した。そのため、痛みの伝達・修飾に重要な役割を果たし、C線維とAδ線維の密な入力を受ける脊髄膠様質から記録を行い、シナプス入力様式をノックアウトマウスと正常マウスとで比較した。静止電位や膜抵抗など、膜特性および自発性EPSCの発生頻度や振幅に差は見られなかった。また、C線維とAδ線維のシナプス入力の割合にも差は観察されなかった。どちらの動物から記録されたEPSCもCNQXにより完全に抑制されたことから、EPSCはAMPA受容体を介するものと示唆された。一方、C線維誘起の単シナプス性EPSCの振幅を比較すると、正常に比してノックアウトマウスでは有意に減少した。Aδ線維誘起のEPSCの振幅に差は見られなかった。以上より、1接着因子、カドヘリン8を欠損すると、C線維と膠様質細胞に形成されるシナプスの強度が減弱し、機械的痛みに対する逃避行動が鈍くなることが明らかになった。本研究により脊髄痛覚回路におけるシナプス結合の形成にカドヘリン8が重要であることが示された。
分子内1,3-双極子付が反応を用いたアルカロイド類の簡便な合成法の開発

Pyrroleへのニトリルオキシドの分子内1,3-双極子付加反応を用いたpyrrolizidineアルカロイド合成のモデルとして、L-phenylalanineから5段階でその前駆体である2-(tert-butyldimethylsilyl)oxy-1-nitro-4-phenyl-3-(N-pyrrolo)butaneを合成した。合成は、L-phenylalanineを常法でエステル化したのち、2,5-dimethoxytetrahydrofuranでpyrrole環を形成し、水素化ビス(エトキシメトキシ)アルミニウムナトリウムでエステルをアルデヒドに還元して、塩基存在下でニトロアルドール反応を行った。得られた1-nitro-4-phenyl-3-(N-pyrrolo)-2-butanolは2つの可能なジアステレオマ-の混合物であったが、ヘキサン-クロロホルムから再結晶することで、容易に1つの異性体のみが得られた。最後にtert-butyldimethylsilyl trifluoromethanesulfonateをもちいて水酸基を保護して目的化合物を得た。この化合物の分子内1,3-双極子付加反応を、向山法を用いてニトリルオキシドを発生して行ったところ、目的の1,3-双極子付加体は単離することができなかったが、代わりに、付加体が系中に存在する微量の塩基によってイソオキサゾリン環の酸素がβ脱離した後、生成したオキシムが過剰のphenylisocyanateでトラップされたと考えられる2環性のピロロカルバメートを31%で得た。すなわちこの結果は、当初考えたpyrroleへの1,3-双極子付加は起こっているものの、生成した3環性化合物の立体的な歪みと、pyrrole環の再生に伴う芳香化による安定化エネルギーのため、分子内1,3-双極子付加体は速やかに開裂してしまうため、目的の分子内環化体は単離できなかったことを示唆する。すなわち、pyrroleへのニトリルオキシドの分子内1,3-双極子付加は起こっているが、環化体を安定に単離するためにはもっと立体的な歪みが少なくなる、例えば、5,5,6員環が縮環したindolizidine前駆体を系を選ぶ必要があることがわかった。
レビー小体病における呼吸不全の病態解明～病理学的見地より～

当院で剖検を行ったLewy病理を持つ26症例の横隔膜、横隔神経、頸髄に関して解析中である。具体的には該当年度に以下の作業を行った;臨床情報の収集、全身の病理学的評価、染色方法の検討と施行、α-シヌクレイン陽性構造物の数の測定・計測、横隔神経の有髄線維密度の計測。また、上記の解析中にLewy病理が強い症例ほど横隔膜の筋内神経密度が低下している可能性が示唆されたため、追加でこの密度の計測も行った。ほぼ当初の予定どおりに進行しており、今後剖検例の追加による症例数の増加も期待できる。本年度はさらに症例数を増加し、また疾患群とマッチングさせた正常コントロール群の評価もくわえて統計学的な解析を進めていく予定である。課題としては、現在2種類の抗体(P-syn#64、MJF R13)を用いており、いずれもモノクローナル抗体であるためポリクローナル抗体(LB509など)での染色及び病理学的評価も追加することを検討している。2018年度に評価した26症例にはすでに染色済みの標本が多かったため、試薬の追加購入の必要がなかった。今後新たに加える剖検例や非疾患対照群では追加で免疫染色を行う必要があるため、持ち越した予算を充当する。
小胞型神経伝達物質トランスポーターの脂質制御機構の解明

脂質ータンパク質間相互作用はこれまでいくつか知られているが、物質輸送の関わるタンパク質の基質輸送活性や、多量体化に脂質が制御する例はこれまで報告されていない。我々は小胞型神経伝達物質トランスポーターの機能解析を積極的に取り組んでおり、その機能解析をする中で、脂質制御機構を明らかにした。この制御機構は脂質により小胞型神経伝達物質トランスポーターの機能や、構造変化が起こるというものである。小胞型神経伝達物質トランスポーターは、膜タンパク質であり、膜の中で機能していることから、膜の構成体である脂質の影響を受ける可能性は他の膜たんぱく質と同様にあった。しかし、その詳細については不明な点が多かった。申請者は小胞型神経伝達物質トランスポーターを研究する上で、高純度小胞型神経伝達物質トランスポーターを得て、構造生物学的展開を行ってきたが、その過程で、脂質相互作用に到達するに至った。膜タンパク質の脂質相互作用というと、これまでよく知られているのが、生理活性脂質による制御機構である。イノシトールリン酸や、プラズマローゲン、スフィンゴ脂質等による制御が知られている。小胞型神経伝達物質トランスポーターがどのような脂質により制御されているのかを詳細に探索することも、本研究の目的である。特に、脂質がどのように小胞型神経伝達物質トランスポーターの活性化を制御しているのかを分子レベルで明らかにするとともに、小胞型神経伝達物質トランスポーターと脂質結合部位を明らかにすることで、神経シグナル伝達の新規制御機構の全貌解明を試みている。昨年度は小胞型神経伝達物質トランスポーターの脂質制御機構に関して制御機構の輸送の速度論的解析や、脂質結合部位の化合物スクリーニングを中心に行った。化合物スクリーニングでは、活性制御に必須の構造を解き明かし、その結合がどのように活性に影響するかを速度論的に解析した。脂質にはその特性上、親水部と疎水部に分かれるが、小胞型神経伝達物質トランスポーターはその両方が、別の制御をしていることを明らかにすることができた。また脂質と一言で言っても様々な分類もあり、イノシトールやプラズマローゲン、スフィンゴ脂質等様々な生理活性脂質も存在するが、これらと、小胞型神経伝達物質トランスポーターとの関与についても解析することができた。また、構造生物学的な解析に関しては、様々な脂質や界面活性剤、イオンなどの微妙な変化を調整することで、脂質制御機構を構造的に、分類し、自由自在にその構造を変化することができるようになった。この様子は電子顕微鏡のネガティブ染色でも確認済みで非常に重要な知見であり、このことは、今後、構造生物学的解析を行う中で非常に重要な要素となると考えている。さらに現在、これまでの結果を論文作成中であるが、膜タンパク質の新規の制御機構としても、たんぱく質ー脂質相互作用解析の新たな研究としても、小胞型神経伝達物質トランスポーターの新たな制御機構の発見としても重要であり、本結果は、特に神経化学伝達の根幹に迫れる非常に重要な研究と考えている。本年度は脂質制御機構の構造生物学的理解を中心に行う。最近の研究で小胞型神経伝達物質トランスポーターにおいて脂質による制御機構を明らかにしたが、この制御機構は、原子間力顕微鏡を用いた解析により、構造的な変化を伴っていることを見出している。現在PLOS Biology誌に論文投稿中であるが、申請者はすでに大腸菌ホモログを用いた結晶構造解析を海外で取り行っており、その構造解析に関する条件等は、類縁体である哺乳類小胞型神経伝達物質トランスポーターにも活かす事が可能である。さらに、創薬等先端技術支援基盤プラットフォーム(BINDs)等の支援を通じて、クライオ-電子顕微鏡を用いた構造解析についても行い、脂質添加による構造変化を捉える。さらに構造変化が捉え次第、脂質結合部位のみならず、動的変化を起こす領域が明らかになれば、その領域に結合する化合物の探索も行う。さらに、構造生物学的に、結晶構造もしくは、クライオー電子顕微鏡により解析が進んだ場合には、構造の動的変化を捉える研究も遂行していきたいと考えている。基質や、脂質、イオンを加えた構造の動的変化や、変異体等を用いた動的変化を制御するアミノ酸残基の同定とその役割について詳細に検討していきたいと考えている。小胞型神経伝達物質トランスポーターは様々な疾患とも関与していることから、本研究の最終的なゴールは小胞型神経伝達物質トランスポーターを標的とした創薬であるとも考えているため、構造が取れた際には、ドラッグデザイン等も行っていきたい。

小胞型神経伝達物質トランスポーターがどのような脂質により制御されているのかを詳細に探索することも、本研究の目的である。特に、脂質がどのように小胞型神経伝達物質トランスポーターの活性化を制御しているのかを分子レベルで明らかにするとともに、小胞型神経伝達物質トランスポーターと脂質結合部位を明らかにすることで、神経シグナル伝達の新規制御機構の全貌解明を試みている。昨年度は小胞型神経伝達物質トランスポーターの脂質制御機構に関して制御機構の輸送の速度論的解析や、脂質結合部位の化合物スクリーニングを中心に行った。化合物スクリーニングでは、活性制御に必須の構造を解き明かし、その結合がどのように活性に影響するかを速度論的に解析した。脂質にはその特性上、親水部と疎水部に分かれるが、小胞型神経伝達物質トランスポーターはその両方が、別の制御をしていることを明らかにすることができた。また脂質と一言で言っても様々な分類もあり、イノシトールやプラズマローゲン、スフィンゴ脂質等様々な生理活性脂質も存在するが、これらと、小胞型神経伝達物質トランスポーターとの関与についても解析することができた。また、構造生物学的な解析に関しては、様々な脂質や界面活性剤、イオンなどの微妙な変化を調整することで、脂質制御機構を構造的に、分類し、自由自在にその構造を変化することができるようになった。この様子は電子顕微鏡のネガティブ染色でも確認済みで非常に重要な知見であり、このことは、今後、構造生物学的解析を行う中で非常に重要な要素となると考えている。さらに現在、これまでの結果を論文作成中であるが、膜タンパク質の新規の制御機構としても、たんぱく質ー脂質相互作用解析の新たな研究としても、小胞型神経伝達物質トランスポーターの新たな制御機構の発見としても重要であり、本結果は、特に神経化学伝達の根幹に迫れる非常に重要な研究と考えている。本年度は脂質制御機構の構造生物学的理解を中心に行う。最近の研究で小胞型神経伝達物質トランスポーターにおいて脂質による制御機構を明らかにしたが、この制御機構は、原子間力顕微鏡を用いた解析により、構造的な変化を伴っていることを見出している。現在PLOS Biology誌に論文投稿中であるが、申請者はすでに大腸菌ホモログを用いた結晶構造解析を海外で取り行っており、その構造解析に関する条件等は、類縁体である哺乳類小胞型神経伝達物質トランスポーターにも活かす事が可能である。さらに、創薬等先端技術支援基盤プラットフォーム(BINDs)等の支援を通じて、クライオ-電子顕微鏡を用いた構造解析についても行い、脂質添加による構造変化を捉える。さらに構造変化が捉え次第、脂質結合部位のみならず、動的変化を起こす領域が明らかになれば、その領域に結合する化合物の探索も行う。さらに、構造生物学的に、結晶構造もしくは、クライオー電子顕微鏡により解析が進んだ場合には、構造の動的変化を捉える研究も遂行していきたいと考えている。基質や、脂質、イオンを加えた構造の動的変化や、変異体等を用いた動的変化を制御するアミノ酸残基の同定とその役割について詳細に検討していきたいと考えている。
英国における非営利・協同セクターの財務構造に関する学術調査

(1)実証研究英国の非営利・協同セクターに関する実地調査を終え、昨年8月に帰国した。第一に、一昨年度からはじめた英国の医療分野における企業形態の調査を引き続き進めた。英国の医療制度は、NHSと呼ばれる国営の医療制度と、一般に「プライベート」と呼ばれている民間営利企業による診療に大別される。本年度の付加価値としては、NHS病院の実地調査を若干広げたことと、NHSと民間営利病院との提携診療について調べたことがあげられる。第二に、ロンドンにおける住宅協同組合の調査を行った。住宅協同組合とは、住人が住宅に関する消費者協同組合を結成し、住宅の建設、維持・管理を行う仕組みである。住宅協同組合における資金調達の方法と財・サービスの取引形態は、私の研究テーマである「消費者協同組合とメンバーシップ市場に基づく経済システム」を考察していく上で重要な事例となっている。ひとつ、英国の住宅協同組合は、貧困層に対する福祉政策として進展してきたという歴史があり、この点において、現在の姿を自由な市場取引の結果として見るにはやや無理がある。この点については、今後、より純粋な市場取引が行われているフィンランドの住宅会社(Housing company)について調査を進めていく計画である。(2)理論研究一昨年11月に、滞在先のロンドン大学のセミナーにおいて、研究論文の報告を行った。そこで出た問題を検討した上で改訂稿を完成させ、昨年7月にロンドン大学のワーキング、ペーパーとして公表した。今後、住宅協同組合の調査結果を踏まえ、このワーキング、ペーパーの内容を拡張させる研究を開始する計画である。(1)理論モデルの構築2006-2007年度に行う英国における実地調査の理論的基礎研究として、本年度は、2本の論文をまとめた。第一に、非営利・協同セクターの活動分野と重なる部分が多い公的セクターについて、その存在理由を外部経済(公共財)がもたらす市場の失敗に求める理論的定式化を行った(Economic Systemsに近刊予定)。第二に、事業の開始にかかるサンク・コストが企業形態決定の一つの重要なファクターであるという認識に基づき、サンク・コストの存在が規模の経済、アドバース・セレクション、および過剰(過少)投資を引き起こす場合の比較効率的な企業形態について分析した(University of Hyogo Discussion Paper Seriesに収録)。(2)実証研究の準備調査(1)と同じく、2006-2007年度に行う本調査の準備調査として、教育・医療分野における英国非営利セクターの調査を行った。グレーター・ロンドンおよびサリー州にある学校および病院を抽出し、事前に入手した資料により財務状況を含む概要を調べた上で、現場を視察した。まず、学校に関しては、英国の義務教育は公立学校と私立学校に大別できる。公立学校の運営は全額公費(税金等)で賄われ、授業料は無料であるのに対し、私立学校は、一人年間7,500ポンド(約150万円)から30,000ポンド(約600万円)の授業料を徴収している。公立学校には純粋に税金のみで運営される学校のほか、母体の教会からの補助で支えられている教会学校など、非営利組織的色彩の強い学校がある。一般に、1クラスの規模は、公立学校で30人程度、私立学校で20人程度と言われるが、今回視察したサリー州の教会系公立学校は、1クラス25人程度で、指導は担任以外に副担任がつき授業を補助する体制をとり、きめ細かな指導が行われているように感じた。ただ、今回調査対象としたサリー州の教会系公立学校の生徒一人当たり年間支出額は2,0002,500ポンド(約40万円50万円)と比較的高く、これは州によりかなり違いがあるものと見られるため、これが英国の全般的な公的義務教育の状況を表しているとは考えるべきではないものと思われる。病院についても産業構造および財務構造は学校の状況と似ており、英国の医療は、税金で運営される国営のNational Health Service (NHS)と、患者からの診療報酬収入で成り立っ私営病院とからなる。

NHS病院で診療を受けた場合、診療代は無料であるのに対し、私営病院における医療費は一般に極めて高額である。今回の準備調査を踏まえ、今後は、他の非営利セクター、および協同セクターへと調査対象を広げ、詳細な財務構造の調査を進めていきたいと考えている。1.実証研究昨年8月末より英国に滞在し、同国の非営利・協同セクターに関する調査を進めている。第一に、昨年度からはじめた英国の医療分野における企業形態の調査を進めた。英国の医療制度は、MSと呼ばれる国営の医療制度と、一般に「プライベート」と呼ばれている営利企業による診療に大別される。NHSは税金で運営されており、患者は無料で診療を受けられる。GPと呼ばれる一般医の診療は数日中に受けられるのが普通であるが、専門医の診療を受けるには2週間以上の待ち時間があるのが一般的であり、その際の検査や投薬もかなり節約されたものになっている。近年、財政的理由から政府より経費節減を要求され続けており、救急医療の統合など地域における医療サービスの低減につながっている。一方、プライベート診療では、1回あたり2万円から3万5千円程度の費用がかかる。一両日中に専門医の診療を受けることができ、検査や投薬も迅速に行われる。こうしたプライベート医療を供給する病院の経営主体は上場株式会社であり、全般的に経営状態は良好である。第二に、現在、住宅協同組合の調査を行っている。住宅協同組合とは、基本的には、住人が住宅に関する消費者協同組合を結成し、住宅の建設、維持・管理を行う仕組みである。そこにおける資金調達の方法と財・サービスの取引形態は、私の想定する消費者協同組合とメンバーシップ市場に基づく経済システムの理論にとって格好の調査対象であるのであるが、現実にはいくつか調査上の問題がある。そのもっとも大きな問題は、英国では、住宅協同組合は、貧困層に対する福祉政策として進展してきたという歴史があり、そのため伝統的に政府の関与が深く、純粋に自由な市場取引の結果として現実があるわけではない、という点である。この問題をいかに取り扱うかが今後の課題である。2.理論研究昨年11月に、滞在先のロンドン大学のセミナーにおいて、研究論文の報告を行った。そこで出た問題を検討し、近く理論部分を書き直した改訂稿を完成させるつもりである。今後さらに、住宅協同組合の調査結果を踏まえ、これを内容の一節として加筆した上で、7月までに論文を完成させたいと考えている。論文は、ロンドン大学のワーキング・ペーパーとして公表する予定である。(1)実証研究英国の非営利・協同セクターに関する実地調査を終え、昨年8月に帰国した。第一に、一昨年度からはじめた英国の医療分野における企業形態の調査を引き続き進めた。英国の医療制度は、NHSと呼ばれる国営の医療制度と、一般に「プライベート」と呼ばれている民間営利企業による診療に大別される。
ヒューマンインタラクションにおける創発のモデル化

人間の相互のインタラクションに注目してみると,人間は他人との対話や協同作業を通じて,本人が気付いていなかった全く新しいアイデアを見つけたり,そのきっかけを得たりすることがしばしば観測される.本年度は,「視点や価値観の異なる他者からの示唆,指摘による発想転換」「議論による理解の深化や新たな問題の発見」に見られるような現象を分析することを通じて,ヒューマンインタラクションにおける創発のモデルを検討した.その第1歩として,異分野の人との対話を通じた知的刺激による創発を実現する方式を考案した.ここでは非線形現象の引き込みや相転移などと対応がつくような創発のモデル化を試みた.ついで,対話を通じた知的刺激を基に,組織におけるヒューマンインタラクションのモデルを検討し,また知的刺激を利用した創発的なメディア生成を行う手法を検討した.組織内の人々の間におけるヒューマンインタラクションを通じて組織全体として創発的な現象が生じることを解明するために,組織におけるヒューマンインタラクションのモデル化に関しての研究を行った.重要な情報とそうでない情報を区別することを通じて組織における適切な意思決定を支援するために,定性的シミュレーションを用いた緊急時における情報フィルタリングの手法を提案した.さらに,組織において上層部の戦略的な意思決定における思惑と現場で直面すべき現実的な戦術との乖離を防ぐために,意図と状況の乖離を表象するインタフェースを開発した.本研究では,視点や価値観の異なる他者からの指摘や示唆などの「ヒューマンインタラクションにおける創発」のモデル化について検討を行い,実際にモデルの構築を行っている.今年度は,ヒューマンインタラクションにおける創発現象の分析として,人間同士がインタラクションの過程で「視点や価値観の異なる他者からの示唆・指摘」,「議論による新たな問題の発見」等の形で相互に影響を与えあうケースを取り上げ,概念相違を検出する手法を提案し,プロトコル分析を行った.また,相転移や引き込み現象に基づいた創発のモデル化についても検討し,具体的にはカオスを用いた群衆行動の生成やユーザが予想しない動きを自動生成するアニメーション生成支援環境,エージェントを用いた協調型自動演奏モデルなどの手法について検討を行った.来年度は,本年度の検討結果やプロトタイプシステムによるシミュレーションデータに基づいて,それぞれ本格的なシミュレーションシステムを開発し評価を行うと共に,創発モデルの「知的支援」への適用について考察を加える予定である.人間の相互のインタラクションに注目してみると,人間は他人との対話や協同作業を通じて,本人が気付いていなかった全く新しいアイデアを見つけたり,そのきっかけを得たりすることがしばしば観測される.本年度は,「視点や価値観の異なる他者からの示唆,指摘による発想転換」「議論による理解の深化や新たな問題の発見」に見られるような現象を分析することを通じて,ヒューマンインタラクションにおける創発のモデルを検討した.その第1歩として,異分野の人との対話を通じた知的刺激による創発を実現する方式を考案した.ここでは非線形現象の引き込みや相転移などと対応がつくような創発のモデル化を試みた.ついで,対話を通じた知的刺激を基に,組織におけるヒューマンインタラクションのモデルを検討し,また知的刺激を利用した創発的なメディア生成を行う手法を検討した.組織内の人々の間におけるヒューマンインタラクションを通じて組織全体として創発的な現象が生じることを解明するために,組織におけるヒューマンインタラクションのモデル化に関しての研究を行った.重要な情報とそうでない情報を区別することを通じて組織における適切な意思決定を支援するために,定性的シミュレーションを用いた緊急時における情報フィルタリングの手法を提案した.さらに,組織において上層部の戦略的な意思決定における思惑と現場で直面すべき現実的な戦術との乖離を防ぐために,意図と状況の乖離を表象するインタフェースを開発した.
鉄筋腐食を生じた横拘束コンクリートの応力-ひずみ関係に関する研究

本申請課題では,曲げを受けるRC部材の曲げ圧縮部に着目し,曲げ圧縮部の鉄筋腐食がRC曲げ部材の保有耐荷性能に与える影響を明らかにするとともに,性能低下を生じたRC曲げ部材に巻立て補強を適用した場合の補強性能を定量的に評価することを目的とした.本年度は,鉄筋腐食を模擬した一軸圧縮供試体に対して連続繊維シート巻立て補強を適用した場合の耐荷性状を把握し,補強性能の照査に用いることのできる鉄筋腐食を生じた連続繊維シート横拘束コンクリートの応カ-ひずみ関係を検討した.以下に,本年度の範囲内で得られた主な結果を示す.(1)軸筋の腐食によって,腐食ひび割れを含む原断面積から求めた最大応力が低下する.しかし,軸筋の腐食した供試体にシート補強を適用すると,健全に適用した場合と同程度の最大応力の増加量となり,最大応力に対する炭素繊維シートの横拘束補強効果は,軸筋が腐食した部材への適用においても期待できる.一方,軸筋かぶりを除いた断面積を用いて最大応力を求めると,シート補強の有無に拘らず低下は見られず,一軸圧縮耐荷力に対して,腐食ひび割れを生じたかぶりの耐荷力も考慮できる.(2)横拘束筋の腐食によって,腐食ひび割れを含む原断面積から求めた最大応力が低下する.しかし,横拘束筋の腐食した供試体にシート補強を適用すると,健全に適用した場合と同程度の最大応力の増加量となり,最大応力に対する炭素繊維シートの横拘束補強効果は,横拘束筋が腐食した部材への適用においても期待できる.一方,コアコンクリート断面積から最大応力を求めると,顕著な低下は見られない.ただし,微細な腐食ひび割れが多方向に進展したため,腐食ひび割れを生じたかぶりおよびコアコンクリートの一部の見かけ上の強度低下が大きく,横拘束筋が腐食した場合の最大応力の低下の割合は,軸筋が腐食した場合よりも若干大きい.本申請課題では,曲げを受けるRC部材の曲げ圧縮部に着目し,圧縮鉄筋の腐食を生じたRC一軸圧縮供試体の耐荷性状と,これに対して,ひび割れ注入,断面修復,連続繊維シート巻立て補強を適用した供試体の耐荷性状を検討することによって,腐食ひび割れ,ひび割れ補修面,断面打継面といった不連続面を有する横拘束コンクリートの応力-ひずみ関係を定式化することを目的とした。平成16年度では,電食によって鉄筋腐食をシミュレートしたRC供試体を作製し,これに対して一軸圧縮試験を実施し,鉄筋腐食とこれにともなう腐食ひび割れが横拘束コンクリートの応力-ひずみ関係に与える影響を明らかにするとともに,鉄筋腐食横拘束コンクリートの応力-ひずみ関係の定式化を目指した。以下に,本年度の範囲内で得られた主な結果を示す。(1)腐食ひび割れあるいは断面修復による打継ぎ面の存在によって,健全時よりもヤング係数が低下した。(2)腐食ひび割れの存在によって,健全時よりも最大応力が低下した。特に,軸筋とスパイラル筋が腐食したものでは,ひび割れ幅が小さかったが最大応力の低下が大きくなった。このことから,軸筋とスパイラル筋による腐食ひび割れは,コアコンクリート内部にも進展し,耐荷性状に影響を与えていた可能性がある。(3)スパイラル筋で横拘束したものは,圧潰で終局となり,腐食ひび割れを有する方が,小さな終局ひずみとなった。腐食ひび割れがあることで,コアコンクリートの損傷が進行しやすくなったと考えられる。(4)腐食ひび割れによるコアコンクリートの損傷を,既存の応力-ひずみ関係に有効拘束係数の低減という形で取り入れることによって,横拘束筋に腐食を生じた横拘束コンクリートの応力-ひずみ関係をモデル化できる可能性を示した。しかし,有効拘束係数の低減方法についてはさらなる検討を要する。本申請課題では,曲げを受けるRC部材の曲げ圧縮部に着目し,圧縮鉄筋の腐食を生じたRC一軸圧縮供試体の耐荷性状と,これに対して,ひび割れ注入,断面修復,連続繊維シート巻立て補強を適用した供試体の耐荷性状を検討することによって,腐食ひび割れ,ひび割れ補修面,断面打継面といった不連続面を有する横拘束コンクリートの応力-ひずみ関係を定式化することを目的とした。平成17年度では,鉄筋腐食とこれにともなう腐食ひび割れの生じた横拘束コンクリートの応力-ひずみ関係を検討した。また,RC曲げ部材の曲げ圧縮部鉄筋の腐食をシミュレートした供試体に対して曲げ載荷試験を行い,提案した鉄筋腐食横拘束コンクリートの応力-ひずみ関係を用いたRC曲げ部材の変形性能に関する数値シミュレーション結果との比較検討を実施した。(1)軸筋の腐食によって最大応力が低下した。また,曲げ部材の保有耐荷性能の評価に用いる曲げ圧縮部横拘束コンクリートの圧縮強度の設定に腐食ひび割れを指標として用いることができる。(2)腐食した横拘束筋の破断までに吸収できるエネルギーに基づいたエネルギーつりあい式から横拘束コンクリートの終局ひずみを求めた。この終局ひずみによって鉄筋腐食の影響を考慮した横拘束コンクリートの応力-ひずみ関係を示した。これを利用した鉄筋腐食RC曲げ部材の変形挙動解析の結果,横拘束コンクリートの力学的特性の低下が部材の変形性能に影響を与えることが明らかとなった。(4)電食曲げ供試体の最大荷重は,横拘束筋から供試体軸方向に進展したとみられる腐食ひび割れの影響でかぶりの圧壊が容易に生じたことで,健全よりも低下した。また,変位じん性率は,かぶり圧壊後横拘束コンクリートの負担する曲げ圧縮力が横拘束筋腐食の影響で急激に減少して大きな荷重低下につながったことで,健全よりも低下した。

本申請課題では,曲げを受けるRC部材の曲げ圧縮部に着目し,曲げ圧縮部の鉄筋腐食がRC曲げ部材の保有耐荷性能に与える影響を明らかにするとともに,性能低下を生じたRC曲げ部材に巻立て補強を適用した場合の補強性能を定量的に評価することを目的とした.本年度は,鉄筋腐食を模擬した一軸圧縮供試体に対して連続繊維シート巻立て補強を適用した場合の耐荷性状を把握し,補強性能の照査に用いることのできる鉄筋腐食を生じた連続繊維シート横拘束コンクリートの応カ-ひずみ関係を検討した.以下に,本年度の範囲内で得られた主な結果を示す.(1)軸筋の腐食によって,腐食ひび割れを含む原断面積から求めた最大応力が低下する.しかし,軸筋の腐食した供試体にシート補強を適用すると,健全に適用した場合と同程度の最大応力の増加量となり,最大応力に対する炭素繊維シートの横拘束補強効果は,軸筋が腐食した部材への適用においても期待できる.一方,軸筋かぶりを除いた断面積を用いて最大応力を求めると,シート補強の有無に拘らず低下は見られず,一軸圧縮耐荷力に対して,腐食ひび割れを生じたかぶりの耐荷力も考慮できる.(2)横拘束筋の腐食によって,腐食ひび割れを含む原断面積から求めた最大応力が低下する.しかし,横拘束筋の腐食した供試体にシート補強を適用すると,健全に適用した場合と同程度の最大応力の増加量となり,最大応力に対する炭素繊維シートの横拘束補強効果は,横拘束筋が腐食した部材への適用においても期待できる.一方,コアコンクリート断面積から最大応力を求めると,顕著な低下は見られない.ただし,微細な腐食ひび割れが多方向に進展したため,腐食ひび割れを生じたかぶりおよびコアコンクリートの一部の見かけ上の強度低下が大きく,横拘束筋が腐食した場合の最大応力の低下の割合は,軸筋が腐食した場合よりも若干大きい.
摩擦を動的に変更可能なロボット指先の開発

本申請研究では,ロボットハンドの作業能力向上を目指し,指先と物体が接触した状態から指先を微小振動させることにより接触物体との摩擦係数を動的に変更可能なロボット指先を開発する.前年度までに,指先振動による摩擦制御を行うのに適した把持形態を検討し,指先把持を対象とすることに決定した.基礎実験として指先の振動が物体把持に与える影響を調査し,平行2指による挟み込み把持を行っているハンド部を振動させることにより,把持力を一定に保ちつつすべり操作を実現できることを確認した.平成30年度は,指先部で振動を発生させるための装置の開発を行った.まず,振動子として圧電素子,積層圧電アクチュエータ,スピーカーなどを候補として検討した.圧電素子は変位量は大きいものの発生できる力が小さいため,十分な振動を発生させるには不十分であった.積層圧電アクチュエータは圧電素子を積層化することで発生できる力を大きくしたものであるが,サイズや電源電圧が高いこと,制御用のコントローラなども複雑となることから本研究での組み込みには適していない点が多かった.一方,スピーカーは高出力かつ小型のものがあり,組み込みもしやすいことからスピーカーを振動子として採用した.このスピーカーを駆動するための任意波形発生器およびその増幅器を備品として購入して動作を確認した.以上により,主要な機器の準備が整ったため,振動を発生可能な指先について,サイズを拡大したスケールモデルで振動子の適切な配置を調査している.現在,振動を把持物体に効果的に伝達するために,振動子と物体間に柔軟体を挟むことを試みている.柔軟体の表面に微小突起を付けるなど細かな加工が必要となっているため令和元年度に3Dプリンタを購入して対応する予定である.これらの結果を取りまとめ,次年度は接触物体との摩擦係数を動的に変更可能なロボット指先を実現することを目指す.これまでに,把持物体のすべり操作実験を通して,指先の振動により摩擦を含む物体把持の調整が行える見通しが得られている.その上で,必要な機材の調査・準備を進め,次年度には指先で任意の振動を発生させることができるロボット指先を製作できる準備が整ったため.これまでに,把持物体のすべり操作実験を通して,指先の振動により摩擦を含む物体把持の調整が行える見通しが得られている.次年度は,指先で任意の振動を発生させることができるロボット指先を製作し,その有効性を調査する.本申請研究では,ロボットハンドの作業能力向上を目指し,指先と物体が接触した状態から指先を微小振動させることにより接触物体との摩擦係数を動的に変更可能なロボット指先を開発する.平成29年度は,指先振動による摩擦制御を行うのに適した把持形態を検討するとともに,基礎実験として指先の振動が物体把持に与える影響を調査した.ロボットハンドによる物体把持では,ハンドの関節部にトルクを与えることにより把持力を発生させて安定把持を行うフォースクロージャーと,ハンドの幾何形状により把物体を幾何的に拘束することで安定把持を行うフォームクロージャーがある.本研究で目指す摩擦の調節はハンド表面上の接触部位で行われるが,フォームクロージャーは接触部位を任意かつ動的に変更することが難しいことから,本研究ではフォースクロージャーによる把持を対象とすることとした.また,フォースクロージャーでは,指先のみで把持する指先把持と,ハンド全体で対象を包み込むように把持する包み込み把持に大きく分けられる.包み込み把持は手全体を物品に接触させて物体を把持するため,接触点が多く生じるが,それら全ての接触点で摩擦の調整を行うことは難しい.一方,指先把持では摩擦の調整を行うべき接触点数が相対的に少なくなる.このため,本研究では指先把持を対象として摩擦調節を行うこととした.指先の振動が物体把持に与える影響を調査するための基礎実験として,ロボットハンドに振動を生じさせることによる把持物体のすべり操作を行った.実験では,平行2指による挟み込み把持を行っているハンド部を振動させることにより,把持力を一定に保ちつつすべり操作を実現できることを確認した.これらの結果を踏まえ,次年度は振動のパラメータをより詳細化してそれらが摩擦や把持に与える影響を明らかにすることを目指す.把持物体のすべり操作実験を通して,指先の振動により摩擦を含む物体把持の調整が行える見通しが得られたため.次年度からは,振動のパラメータをより詳細化してそれらが摩擦や把持に与える影響を明らかにすることを目指す.本申請研究では,ロボットハンドの作業能力向上を目指し,指先と物体が接触した状態から指先を微小振動させることにより接触物体との摩擦係数を動的に変更可能なロボット指先を開発する.前年度までに,指先振動による摩擦制御を行うのに適した把持形態を検討し,指先把持を対象とすることに決定した.基礎実験として指先の振動が物体把持に与える影響を調査し,平行2指による挟み込み把持を行っているハンド部を振動させることにより,把持力を一定に保ちつつすべり操作を実現できることを確認した.平成30年度は,指先部で振動を発生させるための装置の開発を行った.まず,振動子として圧電素子,積層圧電アクチュエータ,スピーカーなどを候補として検討した.圧電素子は変位量は大きいものの発生できる力が小さいため,十分な振動を発生させるには不十分であった.積層圧電アクチュエータは圧電素子を積層化することで発生できる力を大きくしたものであるが,サイズや電源電圧が高いこと,制御用のコントローラなども複雑となることから本研究での組み込みには適していない点が多かった.一方,スピーカーは高出力かつ小型のものがあり,組み込みもしやすいことからスピーカーを振動子として採用した.

このスピーカーを駆動するための任意波形発生器およびその増幅器を備品として購入して動作を確認した.以上により,主要な機器の準備が整ったため,振動を発生可能な指先について,サイズを拡大したスケールモデルで振動子の適切な配置を調査している.現在,振動を把持物体に効果的に伝達するために,振動子と物体間に柔軟体を挟むことを試みている.柔軟体の表面に微小突起を付けるなど細かな加工が必要となっているため令和元年度に3Dプリンタを購入して対応する予定である.これらの結果を取りまとめ,次年度は接触物体との摩擦係数を動的に変更可能なロボット指先を実現することを目指す.これまでに,把持物体のすべり操作実験を通して,指先の振動により摩擦を含む物体把持の調整が行える見通しが得られている.その上で,必要な機材の調査・準備を進め,次年度には指先で任意の振動を発生させることができるロボット指先を製作できる準備が整ったため.今年度の把持物体のすべり操作実験を通して,指先の振動により摩擦を含む物体把持の調整が行える見通しが得られたため.次年度からは,振動のパラメータをより詳細化してそれらと摩擦や把持との関係を,研究計画に沿って調査し明らかにしていく.これまでに,把持物体のすべり操作実験を通して,指先の振動により摩擦を含む物体把持の調整が行える見通しが得られている.次年度は,指先で任意の振動を発生させることができるロボット指先を製作し,その有効性を調査する.(理由)備品購入前の性能調査を継続中であることや,研究発表・技術調査のための旅費使用計画の変更などにより,次年度への繰り越し金が発生した.(使用計画)繰り越し予算は,物品費および旅費に充てる予定である.(理由)購入備品選定のための調査を継続中であることや,研究発表などのための旅費使用計画の変更などにより,次年度への繰り越し金が発生した.(使用計画)繰り越し予算は,物品費および旅費に充てる予定である.
高速・超高感度ＸＲＤとＳｉ－ＮＭＲによるセメントのごく初期水和解析の高度化

産業廃棄物はAl含有量が多く,セメント原料として利用した場合セメントの主要構成鉱物のうちC3Aが増加する。本研究では,高速・超高感度XRD検出器および27Al MAS NMRを用いて,反応が非常に早いC3Aの水和反応を非晶質も含めて精緻に解析するとともに,C3Aの反応機構も相平衡および表面錯体モデルにより詳細に検討した。また,セメント中のAl量の増加によるセメント中のC3Sの水和反応で生成するC-S-H構造変化についても,29Si MAS NMRによって解析を行った。さらに廃棄物の使用可能な限界を予測するために、セメント中のC3Aの増加がセメントペーストの流動性へ及ぼす影響を明らかにした。平成25年度は、産業廃棄物の利用により増大するセメント中のC3Aの水和挙動及びそれが流動性に及ぼす影響について検討した。得られた成果は以下に列挙される。(1)高速・超高感度XRD法とNMR法を融合したセメントのごく初期水和の定量化廃棄物中の微量成分として、硫酸塩、ナフタレンスルホン酸塩及びメタクリル酸塩を取り上げ、これらがC3Aの水和反応に及ぼす影響について検討を行った。その結果、硫酸塩、ナフタレンスルホン酸塩及びメタクリル酸塩は、いずれもC3Aの初期水和反応を遅延させるが、硫酸塩の場合、添加量が増大すると、C3Sの反応が停滞した後にC3Aの水和が活性化し非晶質C-A-Hが生成することが確認された。(2)水和生成物の表面科学的性状に基づくC3Aが流動性に及ぼす影響の解明硫酸塩、ナフタレンスルホン酸塩及びメタクリル酸塩が共存する系でのC3A水和生成物量と電気化学的性状を測定し、回転粘度系を用いて測定したセメントペーストの流動性との関係について検討を行った。その結果、C3A水和生成物量とセメントペーストの流動性の間に相関性が認められ、特にナフタレンスルホン酸塩では添加量毎に両者の間に高い相関性が得られ、流動性の面からの廃棄物の使用の最大許容値を推定できることが判明した。一方、メタクリル酸塩を用いた場合には、化学構造毎に流動性の改善効果が異なり、1つの関係式で表現できなかった。しかし、セメント粒子間の相互作用力に基づいたペーストの流動性予測の理論モデルを構築することにより、メタクリル酸塩も含んだ流動性の観点から廃棄物の使用の最大許容値を推定できる材料設計手法の枠組みを構築することができた。今後は本モデルに基づき各種の有機物が混入した際の流動性予測の妥当性について検証する予定である。本研究の目的は、産業廃棄物の建設材料への資源化を促進するために、廃棄物の利用により増大するセメント中のC3Aのごく初期水和解析の高度化を図り、それがコンクリートの流動性へ及ぼす影響から廃棄物の許容最大混和量を明らかにすることである。平成24年度に得られた成果は以下に列挙される。(1)高速・超高感度XRD法とNMR法を融合したセメントのごく初期水和の定量化高速・高感度XRD検出器の導入により、従来に比べ測定時間を1/12に短縮することに成功し、水和速度の速いC3Aの水和をリアルタイムで観察することが可能となった。また、非晶質生成物の析出も探知したため、27Al-NMR法を用いて非晶質を含めたごく初期でのC3Aの水和解析の高度化を図り成功した。その成果は大きく、表面科学的な要因がC3Aの水和反応に及ぼすことを世界で初めて明らかにすることができた。C3Sの水和も29Si-NMR測定についても実施を行い、高炉スラグなどのアルミニウム含有量が多い廃棄物を添加するとC-S-Hの構造が変化することを確認した。(2)水和生成物の表面科学的性状に基づくC3Aが流動性に及ぼす影響の解明C3Aから溶出したAlの影響を受けるC3Sの水和生成物であるC-A-S-Hを合成して、その表面電位を測定し、C3Aがセメント粒子の表面科学的性状に及ぼす影響の解明を図った。得られた結果から、C-A-S-HはAlを含まないC-S-Hに比べ負の表面電位を示し、CaやNaイオンなどの陽イオンの吸着量が増大し、その結果Clイオンなどの陰イオンの吸着量も増大することが判明した。これは、C-A-S-Hが化学混和剤を多く吸着することを示唆し、混和剤添加セメントペースの流動性を回転粘度計で測定した結果と符合し、コンクリートの流動性に及ぼすC3A量の影響、言い換えると廃棄物の許容最大混和量に関する有用な情報を得ることができた。

平成24年度は、高速・高感度XRDにモノクロメータを導入したため、測定手順や最適条件を設定するまでに時間が掛かったが、最終的には10分間で高精度のXRD測定が可能なシステムを構築することができた。これにより、セメントのごく初期水和反応の測定が可能となった結果、当初予期していなかった非晶質C3A水和物の存在を明らかにすることができ、さらに27Al-NMRによって非晶質成分の定量化にも成功した。また、非晶質C-A-H水和物も含めたC3Aの水和反応は、最新の熱力学に立脚した水和モデルでも説明できなく、粉体表面へのイオンの吸着も考慮した水和反応を考える必要があることを丹念な実験および理論的解析によって実証することに成功しており、期待以上の成果を上げている。C-S-H中のSiとAlの置換についても、C-A-S-H水和物を合成して検討し、表面性状が異なることを界面電気性状やイオンの吸着性状から明らかにしている。この成果は、ポリカルボン酸系高性能AE減水剤を添加したC3A量の異なる各種セメントの流動性の比較でも実証され、C3A量の影響が表面性状の相違で説明されることを確認している。なお、このような表面性状の異なる粉体間に作用する相互作用力とコンクリートのようなたサスペンジョンの流動性の関係についても数理モデルの構築に成功しており、期待以上の成果を上げている。以上、平成24年度ではコンクリートの流動性へ及ぼす影響から廃棄物の許容最大混和量を示す基本要素である水和モデルと流動性モデルを構成する要素はほぼ開発され、平成25年度に様々な系での実証に用いるツールの準備が整ったといえる。平成25年では、平成24年で確立した測定方法を用いて廃棄物がコンクリートの流動性に及ぼす影響を定量化できるモデルを構築し、実用上問題ないセメント組成物を得るために廃棄物の組成と量に関する材料設計法を提案することを目指す。具体的には、3点について研究を行う。1)高速・超高感度XRD法とNMR法を融合したセメントのごく初期水和反応の解明:廃棄物中の微量成分である可溶性の無機塩や有機物がC3Aの水和反応に及ぼす影響を検討する。2)水和生成物の表面科学的性状に及ぼす廃棄物からの溶出成分の影響:合成したC-A-H水和物やC-A-S-H水和物に各種の無機塩や有機物を添加したときの表面電位を測定し、各水和物の表面電位に及ぼす無機塩および有機物の影響を定量化する。次に、無機塩および有機物を添加したセメントペースト及びモルタルの流動性を、それぞれ回転粘度計およびフローで測定し、水和反応物の種類及び量と表面電位が流動性に及ぼす影響を、多変量解析を用いて整理し、流動性に及ぼすC3AやC3Sの影響の数理モデルの一般化を行う。3)流動性の面からの廃棄物の使用の最大許容値の推定:廃棄物を添加したセメント中のセメント鉱物組成および微量成分の生成に関するに関する既往の研究成果に、本研究で得られたC3A、C3Sおよび微量成分量と流動性との関係を示す数理モデルを適用することにより、流動性の面からの廃棄物の使用の最大許容値を求める。また、この結果に基づき、従来のポルトランドセメントよりも廃棄物を多く使用しCO2排出量の低減を可能でき、かつ実用的な流動性を具備するセメント組成物を得るために廃棄物の組成と量を予測できる材料設計手法を提案する。平成24年度未使用額については平成24年度内で執行済みであり、平成25年度の研究費の使用計画は以下のとおりである。(消耗品)研究用の混合材無混入の4種類のポルトランドセメントとC3Aの水和を制御するための試薬類を購入する。(旅費)XRD検出器の改良の件で装置メーカとの打合せを行うため、東京ー札幌間の旅費が必要となる。
アルギニン代謝からみた短小腸における腎線維化の機序

【目的】ヒト短腸症候群の腎で発症するtubulointerstitial fibrosis(TIF)の機序を明らかにすることを目的に、短小腸モデルで、先ず微小透析灌流法(マイクロダイアリシス)による腎組織内アルギニン(Arg)、シトルリン(Cit)および一酸化窒素(NO)の代謝産物であるNOx(N02-/N03-)濃度を経時的に測定し、腎の血流と関係するNOの変化を観察した。次に、腎の組織化学染色でNO合成に関与するアルギノコハク酸合成酵素(AS)の局在と変化を観察し、短小腸におけるTIFとArg代謝との関連を検討した。【対照と方法】雄性、SD系4週ラットに90%近位側小腸切除を施行し、各々を代謝ケージに収容した。術後第1日目から成分栄養剤(エレンタールP)を基本食とし、4日目から2群に分け、ArgかGlyを添加、等熱量、等窒素量に調製、40kcal/匹/日(50ml/匹/日:1群;Arg186mg、Gly30mg/日、2群;Arg86mg、Gly190mg/日)で飼育した。同時に、非切除・単吻合を施行し、切除群と同様に飼育し対照群とした。術後3週と6週で賢組織内にマイクロダイアリシス用プローブ(透析膜長3mm)を埋め込み、NO関連アミノ酸濃度とNOの代謝産物であるNOxの測定を、無拘束下に実験食を投与し30分毎に24時間サンプリングし測定した。形態学および免疫組織化学的検討は、術後6週、腹部大動脈から脱血し犠死後に腎摘し、ホルマリンで固定後パラフィン包埋し、H-E染色、AZan-Mallory染色および免疫組織化学染色行った。【結果】1群の血漿Arg濃度は3週で対照群と差はなかったが、6週では1と2群とも対照に比し低値であった。2群は尿中オロト酸排泄量が多く、血漿Arg濃度は3週で低く、Arg欠乏状態にあった。腎実質内Arg濃度は食事で増加し経時的に減少するが、2群の頂値は対照に比較して低値であった。Citは両群とも低値で推移した。術後3週に測定した腎実質内NOx濃度の変化は、Arg添加の1群では、対照群と同様で、2群に比較して高く維持された。賢臓の組織学的検査では、ASは近位尿細管上皮内に存在し、2群で近位尿細管の萎縮と間質の線維化が強く認められ循環障害が示唆された。【まとめ】腎組織内Arg濃度の推移から短小腸ではArg合成が少ないこと、Arg欠乏による腎微小循環の異常が示唆された。Argの添加で、NO産生が対照群と同様に維持され、TIFを予防できることが示唆された。

【まとめ】腎組織内Arg濃度の推移から短小腸ではArg合成が少ないこと、Arg欠乏による腎微小循環の異常が示唆された。Argの添加で、NO産生が対照群と同様に維持され、TIFを予防できることが示唆された。【目的】ヒト短腸症候群の腎で発症するfocal tubulointerstitial fibrosis(FTIF)の原因を明らかにすることが最終目的である。本年度はin vivoでの微小透析灌流法による腎組織内アルギニン(Arg)、シトルリン(Cit)およびNO濃度の測定法の確立を目的とした。一酸化窒素(NO)は、代謝産物であるNOx(NO2^-、NO3^-)濃度の推移から検討した。【対象と方法】雄性、SD系4週ラットに90%近位側小腸切除を施行し、各々を代謝ケージに収容した。術後第1日目から成分栄養剤(エレンタールP)を基本食とし、0.4、0.6、0.8kcal/mlと1日毎に濃度を上げ自由に与えた。4日目から2群に分け、ArgかGlyを添加、等熱量、等窒素量に調製、40kcal/匹/日(50ml/匹/日:1群;Arg186mg、Gly30mg/日、2群;Arg86mg、Gly190mg/日)で飼育した。同時に、非切除・単吻合を施行し、切除群と同様に飼育し対照群とした。3週と6週後に腎皮質内にマイクロダイアリシス用プローブ(透析膜長3mm)を埋め込み、無拘束下に実験食を投与し灌流液を30分毎に回収しNOxおよびArgとCitの変化を24時間経時的に測定した。【結果】1群の血漿アルギニン濃度は3週で対照群と差はなかったが、6週では1と2群とも対照に比し低値であった。2群では尿中オロト酸排泄量は多く、血漿Arg濃度は3週で低く、Arg欠乏状態を示唆した。2群の6週目で近位尿細管とその周囲に線維化を認めた。灌流液内NOx濃度からみると、2群は3週および6週とも増加した状態が持続し、対照では食事で増加し以後漸減した。Arg濃度は食事で増加し経時的に減少するが、頂値は対照に比較して低値であった。Citは変動するものの低値で推移した。【まとめ】腎組織内Arg濃度の推移から短小腸ではArg合成が少ないこと、NOx濃度からはNOS活性の高い状況が考えられ、Arg欠乏による腎微小循環の異常が示唆された。【目的】13年度は短小腸モデルでの腎微少透析灌流法の例数を増やし、組織化学染色を導入し、腎におけるfocal tubulointerstitial fibrosis(FTIF)の発症機序をアルギニン代謝と関連させ明らかにする。【動物と方法】雄性、SD系4週ラットに90%近位側小腸切除を施行した。術翌日から市販成分栄養剤(エレンタールP)を0.4、0.6、0.8kcal/ml(50ml/日)と増量、4日目から2群に分け、ArgかGlyを添加、等熱量、等窒素量に調製、40kcal/匹/日(50ml/匹/日:1群;Arg186mg、Gly30mg/日、2群;Arg86mg、Gly190mg/日)し6週間代謝ケージで飼育した。同時に、非切除・単吻合を施行し腸切除群と同様に飼育し対照群とした。実験1:術後3週と6週での腎組織内NO関連アミノ酸(アルギニン、シトルリン)濃度とNOの代謝産物であるNO_x(N02_-、N03_-)の測定を、無拘束下に実験食を投与し30分毎に24時間サンプリングし測定した。実験2:形態学および免疫組織化学的検討は、術後6週、腹部大動脈から脱血し犠死後に腎摘し、ホルマリンで固定後パラフィン包埋し、H-E染色(炎症性細胞浸潤の有無)、Azan-Mallory染色(線維化の有無)、更にアルギノコハク酸合成酵素の局在をみた。【結果】実験食の摂取後24時間の術後3週に測定した腎実質NO_x濃度の変化は、Arg添加の1群では、対照群と同様で、2群に比較して高く維持された。3週の灌流液アルギニン濃度は食事の摂取で増加し1群で頂値が高い傾向にあった。
A.actinomycetemcomitansの白血球毒素遺伝子の解析

歯周病原性細菌A.actinomycetemcomitans(A.a)は、菌株によって白血球毒素産生能に強弱がみられる。以前の我々の研究でも、また外国の他のグループの報告においても、白血球毒素産生株、非産生株のどちらにも、白血球毒素をコードする構造遺伝子(lkt A)が存在することが明らかになっている。本研究では、A.aの白血球毒素産生能の違いを、白血球毒素の活性化を調節すると考えられている蛋白をコードするlkt C遺伝子の観点から調べた。JP2株は、強力な白血球毒素を産生することが知られており、そのlkt C遺伝子のDNA配列も報告されている。そこで、lkt CのDNA配列に基づいて、一対のオリゴヌクレオチドプライマーを合成した。白血球毒素産生株Y4、ATCC29522、非産生株SUNY Ab67、産生株、非産生株の中間型ATCC29523より、染色体DNAを抽出し、lkt C遺伝子の増幅反応(PCR)を行った。しかし、lkt C固有のDNA断片は、4株ともに増幅されなかった。サザンブロット法による解析では、4株ともに、lkt C遺伝子が存在することがわかっている。PCRに用いたプライマーが、JP2株のlkt C遺伝子配列に基づいたものであったことから、JP2株と他の4株とでは、lkt C遺伝子のDNA配列に違いがある可能性が考えられる。それが、白血球毒素の活性化を調節する蛋白の機能の違いとして表現され、白血球毒素の産生の強弱の差となっていることが示唆される。lkt C遺伝子の全長にわたるDNA配列の解析と比較が今後必要と思われる。