hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
マルチホップ無線ネットワークにおける高効率・高品質マルチメディア配信技術の研究

(2)(1)のセンサーを廉価な移動ロボットと小型センサーの組合せとして構成し、かつ、自律的に自己の位置を推定する位置検出アルゴリズム(SLAM)の組込みを図った。(3)(1)のセンシングにマーカ検出を行なう画像処理手法を取り込み、かつ、ユーザインタフェースには拡張現実感手法を取り込み、プロトタイプシステムのユーザビリティの向上を図った。
がん患者家族の「意思決定モデル」の検証と決定プロセスでの家族システム変動の研究

本研究では、がん臨床における家族の意思決定モデルの検証と、意思決定過程での家族システムの変動(家族成員間および医療者との相互作用)の様相を明らかにした。家族の意思決定は「関係認識」と「態度」が関与してなされ、臨床では「家族間合意」と「医療者-家族間合意」の2側面で、意思決定は進行する。また、家族間には7つの関係パターン、医療者-家族には10の相互作用パターンがあることを見出し介入方法を提示した。本年度は、研究者たちが試案した「がん患者家族の意思決定モデル」を研究会および学会で発表して、そこでのディスカッションを通して検証と再検討を行っていった。議論の焦点は本モデルで定義した『関係認識』の存在である。一般の意思決定モデルでは『状況認識』『自己認識』は既に明らかになっており、『関係認識』は『状況認識』の中に家族の『関係』の認識として含まれているでは、という論点であった。家族の意思決定は、<(患者を含む)家族メンバーの合意形成>と同義のことである。とすれば、家族メンバー各々が3つの認識に立って、その人々の態度(家族文化)を伴って意思決定が進行していくモデルが必要となることがわかり、モデルで使う概念は同様ながらも、モデルの形を改訂した。改訂版は論文化し、現在投稿準備中である。もう1つの課題である、意思決定時の家族システム変動の研究は、20ケースあまりの事例分析を通して、家族のコンフリクト状態と、システムシンキングの概念を使って説明できつつあり、ケース分析として紹介しつつ、解説論文で公表してきた。この研究の意義は、家族看護がまだ新しい学問であることもあり、臨床では家族看護を患者以外の人々を支援することと認識しがちであるが、実は患者を含むその家族を丸ごと支援していくのが家族看護で、家族をシステム的にとらえていくことに支援の本質がある。したがって、家族システムの変動の様相を研究することは、家族看護が何を行い、何を目指した学問なのかを探求することでもあった。昨年度の「意思決定支援モデル」の検証研究を通して、この支援モデルがん患者の家族に限らず、家族看護の知見となることが判明した。したがって本研究の目的は、がん患者の家族に限らず、臨床および在宅における家族への看護的支援(=家族看護)と拡大シフトしている。今年度は「家族システム変動」の研究に着手した。家族システム変動とは、家族の一員が疾病や障害をもった時に、家族成員間でどのような相互作用や役割変化、パワーの変動、成員間の心理的距離変動等を見ることである。今日社会問題とされている〈家族と医療間でのコンフリクト(軋轢)〉およびは〈家族内での争い〉を家族変動の視点から「悪循環パターン」として分類した。家族-医療者コンフリクトは10パターンに、家族内は7つのパターンに分類され、これらを家族療法学会および家族看護学会で公表した。そこでの反響と評価は良く、実際使用可能なモデルであることが検証されつつある。この悪循環パターンモデルの名称は『渡辺式家族アセスメント/支援モデル』となっている。従来家族看護で用いられてきた「渡辺式アセスメントモデル」を、本研究を通して改定しさらに発展させて、アセスメント・支援計画・介入方略までの包括的家族看護モデルを作成しつつある。また、家族看護は新しい学問領域であることも鑑み、実際臨床看護師が「家族看護」をどう認識し、実践しているのかの実態調査研究も行った。今後の研究課題は、家族看護の介入スキルを開発することである。家族面接等を通して、家族内の合意形成をどう作っていくのか、その介入のための関わり方法を開発する予定である。昨年度は、臨床および在宅における「家族のシステム変動」の研究に着手した。家族システムの変動とは、家族成員問での生活変化や役割変化また関係変化であるが、その中でも関係変化をとらえることに着目した。家族の関係性とは大きな概念で、その要素は家族員間のパワーバランスや、心理的距離感、ダイナミックス、コミュニケーション、強さと維持機能、相互作用など多くのものを含んでいる。本研究では、システム変動としての関係性の変化、その中でも家族内外において生じている相互作用の悪循環、っまりコンフリクト(軋礫やもめごと)に焦点をあてた。研究としてまず、コンフリクトの成り立ち(相互作用の悪循環)を分析し、家族-医療者コンフリクトを10パターンに、家族内は7つのパターンに分類整理し、『渡辺式家族アセスメント10』と『渡辺式家族関係パターン7』と命名し、モデルを完成させた。最終年の今年度は、このモデル化したものを家族療法学会、家族看護学会および国際家族看護学会で公表した。また多くの事例検討会やセミナーで、このモデルを使って事例分析し、臨床(在宅含む)での応用をはかった。一方で、これまで作成した家族の「意思決定モデル」-状況認識・個人認識・関係認識から、家族としての態度を伴って、選択肢をフィルターにかけながら決定していく-と、相互作用から見た合意形成プロセスとの関連を考えた。

家族の意思決定プロセスは2つの段階からとらえる必要があり、最初は家族員間での合意形成過程であり、次のステップとして、家族(システム)-医療者間での合意形成過程がある。また状況認識・個人認識・関係認識としたものは、統合して「文脈」としてとらえることが妥当であり、家族内での家族員同士の文脈の擦り合わせと、家族(システム)としての文脈と医療者の判断との擦り合わせを調整していくことが、家族への意思決定支援である。本研究でこれらの構造を明らかにした。
頭位，開口および鎮静深度が呼吸・嚥下機能に及ぼす影響について

仰臥位において、頭位(前屈、水平、後屈)および開口量(0mm、20mm、30mm、40mm)を変化させ、10mlの水の嚥下テストを行い、嚥下後の口腔内残量測定および嚥下時の筋電図解析を行った。開口量および後屈位において口腔内残量が増加した。後屈位では嚥下時間が延長することが嚥下機能の低下に関与していると考えられた。また、開口状態では、筋電図最大振幅が減少していたことから、筋活動が制限されることにより嚥下機能が低下すると考えられた。目的:歯科治療のための開口器の使用や,頭部の前後屈が,嚥下のしやすさに影響を及ぼし,咳反射の発生に関わっている可能性がある.仰臥位での開口と頭部の前後屈により,嚥下のしやすさが変わるかどうかを調べ,筋電図記録を行うことにより関連する因子の分析を行った.方法:開口量および頭位を変化させ,飲水テストを行った.飲水テストは,口腔内に滅菌水10mlを注入し,5秒間保持させたのち,嚥下を1回行うように指示することにより行った.嚥下終了後,口腔内に残った滅菌水の量を6Fr吸引カテーテルおよび20ccシリンジを用いて吸引し,残量(重量)を測定した.開口量(0mm,20mm,30mm,40mm)および頭位(-20°:頭部後屈,0°:水平,+20°:頭部前屈)の各段階において調べた.また,舌骨上筋群の筋電図を記録し、最大振幅値および筋活動持続時間を計測した.結果:開口量の増加に伴い、口腔内残量が増加した.各頭位において,開口量20mm以上では,有意に口腔内残量が増加した.後屈位では嚥下時間が延長する傾向が認められた.また、後屈時の開口により筋電図における最大振幅が減少した.考察:通常の歯科治療における開口時には後屈位は嚥下能が低下すると考えられる.開口器の使用により,嚥下能が低下する.また,後屈位では,開口することで嚥下能はほぼ同程度に低下するが,水平位および前屈位では,開口量の増加に伴い嚥下能が低下するため,開口量を少なく維持するほうが,嚥下能を維持することができると考えられた.また,嚥下機能の低下には,頭位の後屈により嚥下時間が延長すること,および開口状態により嚥下時の舌骨上筋群の筋活動が制限されることが関与していると示唆された.前年度までに、意識下における開口および頭位が嚥下機能に与える影響について、筋電図を用いてデータを出した。その内容をもとに、鎮静下での嚥下機能の評価を検討した。頭位によっても嚥下機能が変化するが、とくに開口によって嚥下機能が大きく低下するため、ボランティアを対象とした鎮静下での研究の実施に関しては、倫理的な側面を再検討する必要があると考えた。とくに、意識下と同様の水飲みテストを鎮静下で行うことは困難であると判断した。また、開口状態での水飲みテストは、意識下での嚥下機能が、研究前の予想よりも著しく低下していたため、誤嚥のリスクを考慮し、水飲みテストとは別の評価法を検討する必要があると考えた。したがって、継続の研究として遂行するのは困難と判断し、意識下での水飲みテストのデータを見直し、成果として発表することとした。意識下における開口および頭位が嚥下機能に及ぼす影響についてのデータ評価するにあたって、頭位および開口状態という二つの要因による反復測定を行ってたため、統計学的な解釈を再検討する必要があった。統計学的な有意差の判定に関して十分に検討し、2要因の反復測定分散分析を行い、要因間の交互作用を評価した後に、要因内での有意な変化に注目した。統計解析ソフトにはSPSSを用いた。頭位および開口はともに嚥下機能を低下させることが判明した。さらに、頭部後屈位は嚥下時間が延長させ、開口状態は筋電図における最大振幅を抑制させることに関連していることが判明した。この結果は、一般歯科診療において、頭位や開口器の使用に配慮が必要であることを示唆する。目的:歯科治療のための開口器の使用や,頭部の前後屈が,嚥下のしやすさに影響を及ぼし,咳反射の発生に関わっている可能性がある.仰臥位での開口と頭部の前後屈により,嚥下のしやすさが変わるかどうかを調べた.方法:開口量および頭位を変化させ,飲水テストを行った.飲水テストは,口腔内に滅菌水10mlを注入し,5秒間保持させたのち,嚥下を1回行うように指示することにより行った.

嚥下終了後,口腔内に残った滅菌水の量を6Fr吸引カテーテルおよび20ccシリンジを用いて吸引し,残量(重量)を測定した.開口量(0mm,20mm,30mm,40mm)および頭位(-20°:頭部後屈,0°:水平,+20°:頭部前屈)の各段階において調べた.結果:開口量0mmおよび40mmの時,頭位の変化による有意差は認められなかった.開口量20mmおよび30mmの時,後屈位は水平位および前屈位に比べて有意に口腔内残量が増加した(とくに開口量30mm).各頭位において,開口量20mm以上では,有意に口腔内残量が増加した.後屈位では,開口量20mm以上では口腔内残量に変化が認められなかった.水平位および前屈位では,開口量の増加に伴い,口腔内残量が増加した.考察:通常の歯科治療における開口時には後屈位は嚥下能が低下すると考えられる.開口器の使用により,嚥下能が低下する.また,後屈位では,開口することで嚥下能はほぼ同程度に低下するが,水平位および前屈位では,開口量の増加に伴い嚥下能が低下するため,開口量を少なく維持するほうが,嚥下能を維持することができると考えられた.今後,筋電図変化の解析を行っていく.覚醒時における頭位と開口が嚥下機能に及ぼす影響について、筋電図解析を用いた評価を行うことができた。筋電図記録による解析法にはさまざまなパラメータが報告されている。本研究では、測定部位として舌骨上筋群の評価を行うこととした。またパラメータを検討した結果、筋電図の最大振幅および筋電図活動の持続時間の評価を行い、有用な結果が得られた。今後の方針として、鎮静時の評価を検討しているが、実際に嚥下可能かどうか問題点が残る。そのため、dry swallowを行った際の評価から始め、水飲みテストが可能かどうかを検証する必要があると考えられた.水飲みテストが困難な場合はdry swallowのみでデータを評価することも検討する。筋電図の評価パラメータの選択および解析のために文献検索、試行錯誤を行い、さらに鎮静時の評価法を再考したために時間を要した。ボランティアに鎮静を行うため確実なデータ収集が可能な評価法を確立するため、文献検索および学会での情報収集を行った。そのため、実際の進行状況はやや遅れている。頭位と開口量の変化による嚥下能の変化について,水飲みテストによる結果を出すことができた.しかし,平成23年7月に交付額の減額変更の可能性についての連絡があり,全ての研究課題で分割払いが行われることとなったため,当分の間,予定額の7割しか使用できず,研究の進行が遅れた.覚醒時と鎮静時で嚥下の評価法を変える必要が発生したため、覚醒時の結果をまとめた。この結果をもとに論文発表を行っていく予定である。鎮静時の嚥下評価は別途記録を行い、データの収集を行う。頭位と開口量の変化による筋電図変化を調べる.また,頭位(後屈,水平,前屈),開口(開口器あり,開口器なし),鎮静深度(鎮静なし,0.5μg/ml, 1.0μg/ml,1.5μg/ml)の各項目を変化させたときの嚥下および呼吸機能を評価する.嚥下機能は,水のみテスト時の水分残量および筋電図分析により評価する.呼吸機能は,一回換気量,分時換気量,呼吸回数,SpO2により評価する.同じ条件で嚥下および呼吸機能を評価することにより,嚥下と呼吸のバランスが破綻する頭位,開口,鎮静深度の組み合わせを調べる.当初予定していた鎮静時の嚥下評価法の再考が必要になったため、データ収集の開始が遅れた。そのため、鎮静時のデータ収集に必要な消耗品等の購入を行い、研究を実施する。また、すでに覚醒時の結果は論文として公表していく。研究計画の遅れから,当初予定していた鎮静薬による実験を次年度に行うことになったため,23年度の研究費に未使用額が生じたが,24年度には鎮静薬を購入し予定された研究を実施する.
力学系理論による経済変動モデルの研究

非線形動学の観点から,外部的な周期的経済変動を含む為替レートの変動に関する研究を行った.更に,政府が実物資産を保有する状況を加味した世代重複モデルを用いて,カオス的挙動が発生する際に,それを産児制限を用いて制御する方法を議論した.数学分野における力学系理論を援用して,動学的経済モデルを非線形性に着目して分析する.非線形動学の観点から,外部的な周期的経済変動を含む為替レートの変動に関する研究を行った.更に,政府が実物資産を保有する状況を加味した世代重複モデルを用いて,カオス的挙動が発生する際に,それを産児制限を用いて制御する方法を議論した.今年度は今後の研究の下準備として,将来のための下地としての基礎モデルの研究を行った.私が構築した経済モデルは,単純な世代重複モデルを基礎にして,通常と異なり複数の生産技術(あるいは産業)の選択肢を考慮することで,投資家が収益率に応じて生産技術(あるいは投資先の産業)を内生的に決定することに特徴がある.その結果,通常の想定では起こりえない,内生的な成長循環が可能となる.これに, Ishdia and Yokoo(2008, Journal of Economic Dynamics and Control)の認識誤差の仮定を加味することで,カオス的な成長変動を再現した.この結果は, 2009年1月に岡山大学で開催された「東アジア,ヨーロッパにおける新興国経済発展と地域協力」と題する国際学術集会で発表した.題名は"Chaotic growth in an overlappinggenerations model with endogenousstructural change"である.岡山大学経済学会雑誌に掲載した論文では,開放マクロ経済学でよく用いられる伝統的なMundell-Flemingモデルの2階の微分方程式による動学版を2つの方向に拡張し,そこから得られる動学的な特性を調べた.第一の拡張は,定常状態での局所的なMarshall-Lerner条件を維持しつつ,大域的にはそれが維持されない状況を定式化した.より詳しく言うと,定常状態の近傍では小国である自国通貨の減価は純輸出を増加させるが,為替レートがその近傍を越えると,逆に自国通貨の減価が純輸出を減少させるという状況である.これは,純輸出関数が為替レートに関して,非単調性をもつことを仮定している.第二の拡張は,大国である外国,あるいは世界経済が持続的かつ周期的な景気循環に曝されている状況をモデルに組み入れることである.これは外生的な外国の利子率が時間に関してcos関数として表される周期関数になっているというように定式化する.このような設定のもとで,為替レートが自国通貨高均衡と自国通貨安均衡のそれぞれの周囲を不規則に経巡るような複雑な変動を生じることを数値シミュレーションにより発見した.興味深いのは,利子率の変動で表現される世界経済が周期的に変動するなかで,為替レートが非周期的な変動をすることである,このメカニズムはこの論文では完全には解明されていないが,Duffing方程式との類似性より,対応するポアンカレ写像で生じる同宿分岐(homoclinic bifurcation)によるものと予想される.このようなモデルによる為替レートの変動に関する議論はおそらく他の著者によっては分析されていないので,より詳細に研究する価値は大いにあると期待できる.「国有化と産児制限によるカオス的経済成長の安定化について」と題された論文では,政府などの国家機関による資本の所有(資本の国有化)を考慮した世代重複モデルを分析した.そこで持続的な内生的変動であるカオス的挙動が現れることが,形式的に同等なモデルを分析した著者による先行研究(Journal of Economic Dynamics and Control,2000)により知られている.今回の論文では,人口成長率を政府が小さい範囲で微調整できるという前提のもとに,カオス的成長軌道を定常的な黄金律成長軌道に誘導する方法が示された.その方法はOLG法と呼ばれる.非経済学における非線形分野では知られた手法であるが.経済学ではほとんど注目されていないため,今後,経済変動における非練形性の役割の重要性が再確認される過程で注目される可能柱がある.「消費税を財源とする少子化対策と持続的世代間格差に関する予備的考察」と題する論文では,出生率(人口成長率)を内生化した世代重複モデルを分析した.そこでは,消費税で賄われる,政府からの補助金の額に応じて,高い出生率か低い出生率かの二者択一を行う家計を考慮した.その結果,ごく単純な2期間のCobb-Douglas型の選好と生産技術のもとでも.ある消費税率の範囲で周期的あるいはカオス的な内生的変動が現れることが数値計算により示された.また,カオス的変動下では,世代間の厚生に格差が生じることも示された.

特にカオス的変動下での厚生分析などはこの文脈での先行研究は筆者の知る限り皆無であろう.現段階は予備的で,荒削りなモデルであるが,より精緻なモデルでも類似な結果が予想される.本研究の目的は,力学系理論と呼ばれる数理科学の一分野の成果を経済学へ応用することで,複雑にみえる経済変動のメカニズムの解明をすることにある.より具体的には,例えば,景気循環のような不規則と思われるマクロ経済の変動現象を,経済に内在する非線形性により生み出される複雑性として再現する数理モデルを微分方程式や差分方程式の形で構築し,そのダイナミクスを解析するといったことを行う.非線形性に着目するのは,線形モデルでは再現できないような豊かなダイナミクスを決定論的な枠組みでも再現することができるためである.経済学における高次元モデルにおける非線形動学の研究分野はあまり開拓されておらず,今後の深化が期待される.本年度は,上記の基礎研究を行っていたが,教育活動や社会貢献活動に膨大な時間が取られて,残念ながら当該研究の成果を発表するに至らなかった.
癌の中性子捕捉療法における増感剤体内動態制御のための分子・粒子の設計

本研究では,意図的に選択的腫瘍親和性を有する物質を用いないでどこまで腫瘍蓄積が可能かを探求してきた。制癌剤のような生理活性物質を用いる必要がなく,不活性物質の大量投与で腫瘍残留性に期待することができる本治療法では,このアプローチが,成果を速やかに臨床に適用するには有効であると考えたからである。得られた成果は以下の通りである。1)キトサンナノパーティクル(nanoCP)は,水溶性が高くそれ自体は細胞親和性の低いGd-DTPAを強く保持すると同時に,Gd-DTPAを細胞内に送り込むためのキャリアーとして働き,腫瘍成長抑制に有効であることが示されたた。この細胞取り込み活性にはエンドサートーシスが関与し,結果的に取り込みは細胞種により異なることが明らかになった。2)脂質エマルション(nanoLE)は,静脈内投与した場合も,腹腔内投与と同等の腫瘍内Gd蓄積をもたらした.処方検討により,対応するリポソームとは異なり,高濃度でGdを保持しながら粒子径を100nm以下にすることが可能になった.開発した製剤の静脈注射を二回繰り返すことで189ppmにまで腫瘍内Gd濃度を高めることができた。この濃度は,Gd-157を用いればin vivoでの腫瘍成長抑制効果が期待できるレベルであり,経体循環血経由であることを考慮すると,nanoLPでのGdNCT実験から予想される以上の効果を期待させるものである。3)nanoCPの微粒子化は容易ではないが、新たに開発したエマルション沈殿法は,現状では350nmの粒子の生成を可能にしている。キトサンはその表面に多数のアミノ基を持つことから表面修飾は容易であり,将来的により微粒子化が可能になればGd-DTPAの有望なキャリアーとなる可能性を持っている。[1]キトサンナノパーティクル(nanoCP)の細胞内取り込みの検討顕著な腫瘍成長抑制効果を示したnanoCPの細胞内取り込みを調べるため,L929繊維芽細胞を用い、細胞内及び細胞表面における総Gd量を定量した.TEM観察から多数の粒子が細胞表面に付着し、内部に取り込まれているのが観察された。またGd-nanoCP添加群は市販MRI造影剤マグネビスト添加群の100倍以上のGdを細胞内及び細胞表面に保持していた(培地中Gd50ppm、12時間後).本結果からin vivo Gd-NCT試験での高い抗腫瘍効果にはこの細胞付着・取り込み特性が大きく寄与している可能性が示唆された。[2]nanoCP静注型製剤の開発血液中での溶出阻止が容易でなく,検討を継続中である.[3]脂質エマルション(nanoLE)およびリポソームの腹腔内投与による高レベルGd集積(1)リン脂質のpolyethy-leneglycol誘導体による表面修飾が体内動態に及ぼす影響については,調製法を検討中である。(2)ガドペンテト酸(Gd-DTPA)の疎水性誘導体として合成したGd-DTPAのdistearylamide(SA)とdistearylester(SE)を用いた高Gd含量(3.0mg/ml)nanoLEを,大豆油、レシチン、Gd-DTPA-SA,一SEの基本処方にco-surfactant HCO-60を添加して薄膜法と超音波法により調製し,2mlを腹腔内投与し臓器内Gd濃度を測定した。Gd-DTPA-SEでの血中濃度は著しく低く,-SAと比べてAUCは1/20であり,腫瘍内への蓄積は著しく低いものであったが,肝臓からの消失は-SAとは異なり速やかであった.これは加水分解によるGd-

DTPAの脱離の有無がGdの体内動態に顕著に影響を与えることを示した.nanoLEと同様の表面特性を有するGd含有リポソームの調製,ナノ粒子生成装置としてのマイクロカプセルの粒子設計,無菌条件下微量調製技術の開発,ガドリニウム含有キトサンナノ粒子の粉砕法による調製についても検討を継続中である.[1]キトサンナノパーティクル(nanoCP)の細胞内取り込みに検討顕著な腫瘍成長抑制効果をもたらしたnanoCPの細胞内取り込みをL929繊維芽細胞培養系を用いて検討した.(1)nanoCPに保持されたGdの取り込みの培地中濃度依存性を調べたところ,取込み量はGd培地中濃度20ppmで飽和し,18μg/10^6cellsであった.(2)取込み量の径時変化について調べたところ,nanoCP添加直後に5μg/10^6cellsになり,4°Cではその後変化せず,3.7°Cでは3時間以降急激に増加した.これは37°Cでの取込みがエンドサイトーシスによることを示唆する.[2]nanoCP静注型製剤の開発SCC VII Carcinoma担持マウスにnanoCPを静脈投与する実験系の確立を試みた.予備実験の結果,腫瘍蓄積性はなく,脾臓,肺への顕著な蓄積が見られた.[3]脂質エマルション(nanoLE)およびリポソームの投与によるレベレGd集積(1)リポソームでは粒子径が100nm以下で高含量にGdを保持させることが困難であり,エマルションの方がより有効なキャリアーであることを確認した.(2)腹腔内投与と同様にD179melanoma担持ハムスターへのnanoLE静脈投与を行い,腹腔内投与と同等の腫瘍蓄積が達成できることを確認した.[4]新規機能性分子・粒子の探索Gd担持に有効に利用されていないエマルションの大豆油部分を酸化ガドリニウム微粒子に置き換えるべく,微粒子調製法の検討を開始した.[1]キトサンナノパーティクル(nanoCP)の細胞内取り込みの検討L929繊維芽細胞、B16F10メラノーマ細胞およびSCC-VII扁平上皮癌細胞で,Gd取込み量はそれぞれ18,27,60μgGd/10^6cellsであった(培地中Gd濃度40ppm、37°C,12時間後).4°Cでの結果との比較から,Gd取り込みの差には各細胞のエンドサイトーシス活性の違いが関与していた。さらにいずれの細胞種においてもガドペンテト酸ジメグルミン水溶液添加群での取込み量は著しく低かった。本結果よりin vivoでの高い抗腫瘍効果には、Gd-nanoCPの高い細胞付着・取り込み特性が寄与していることが示唆された。[2]nacoCP静注型製剤の開発粒子径が100nm以下になることが必須であり,調製法の検討を行った。中和剤水溶液の直接添加を行うエマルション沈澱法を新たに開発し,350nmにまで粒子径を減少させることができた。より微粒子化を目指した検討を継続中である。[3]脂質エマルション(nanoLE)およびリポソームの静脈内投与による高レベルGd集積Gd腫瘍蓄積性において,リポソームに比べエマルションが優れ,エマルションのコア脂質としては大豆油が優れていた。また,油水界面層の量を増やしてGd含量を高め,2回の繰り返し投与を行うことで,腫瘍内Gd濃度を189ppmにまで高めることに成功した。
三次元励起・蛍光スペクトル法による水質評価

河川水や湖沼水は多種多様な有機化合物が含まれているが、これらの中には、その化学構造から蛍光を発する物質が存在するので、励起波長に対する蛍光スペクトルおよびその強度を測定することによって、蛍光物質の定性・定量が可能である。本研究では、励起波長、蛍光波長および蛍光強度を同時に測定する三次元励起蛍光スペクトル法を用いて、環境水中の溶存物質の特定化および定性・定量を行い、次のことが判明した。1)下水二次処理水および都市近郊の河川水や湖沼水に含まれる蛍光性有機物質のEEM(Excitation Emission Matrix)図を作成し、解析した結果、フルボ酸様有機物(励起波長270nm/蛍光波長435nm、以下ex.270nm/em.435nmのように記す)蛋白質様有機物(ex.280nm/em.340nm)、下水由来特有の有機物(ex.495nm/em.515nm)、ノニルフェノールエトキシレート(NPnEO)などの非イオン界面活性剤(ex.230nm/em.295±5nm)および蛍光増白剤(ex.350nm/em.435nm)などに分類することができた。2)フルボ酸様物質は相対蛍光強度を測定することによって、高感度定量分析が可能であった。3)蛍光分析が可能な蛋白質様有機物はインドール環を含む蛋白質であり、その由来は下水処理水中の蛋白質や藻類が生産した蛋白質であった。4)下水由来の特有の有機物は生物離分解性で、疎水性の分子量5003000Daの物質であり、尿中に含まれていることが判った。5)逆相HPLCと三次元励起蛍光スペクトル法とを併用することにより、種々のエトキシ鎖を持つNPnEO類の定性・定量分析が可能であった。NPnEOは微生物分解を受け、ノニルフェノール(NP)、NP_1EO、NP_2EOに分解され、さらにこれらの分解産物は光分解を受けることが判った。

4)下水由来の特有の有機物は生物難分解性で、疎水性の分子量5003000Daの物質であり、尿中に含まれていることが判った。5)逆相HPLCと三次元励起蛍光スペクトル法とを併用することにより、種々のエトキシ鎖を持つNPnEO類の定性・定量分析が可能であった。NPnEOは微生物分解を受け、ノニルフェノール(NP)、NP_1EO、NP_2EOに分解され、さらにこれらの分解産物は光分解を受けることが判った。本研究では、励起波長、蛍光波長および蛍光強度を同時に測定する三次元励起蛍光スペクトル法を用いて、環境水中の溶存物質の特定化および定性・定量を行い、次のことが判明した。1)下水二次処理水および都市近郊の河川水や湖沼水に含まれる蛍光性有機物質のEEM(Excitation Emission Matrix)図を作成し、解析した結果、フルボ酸様有機物(励起波長270nm/蛍光波長435nm、以下ex.270nm/em.435nmのように記す)、蛋白質様物質(ex.280nm/em.340nm)、下水由来特有の有機物(ex.495nm/em.515nm)、ノニルフェノールエトキシレート(NP_nEO)などの非イオン界面活性剤(ex.230nm/em.295±5nm)および蛍光増白剤(ex.350nm/em.435nm)などに分類することができた。2)フルボ酸様有機物は相対蛍光強度を測定することによって、高感度定量分析が可能であった。3)蛍光分析が可能な蛋白質様有機物はインドール環を含む蛋白質であり、その由来は下水処理水中の蛋白質や藻類が生産した蛋白質であった。4)下水由来特有の有機物は生物難分解性で、疎水性の分子量5003,000Daの物質であり、尿中に含まれていることが判った。5)逆相HPLCと三次元励起蛍光スペクトル法とを併用することにより、種々のエトキシ鎖を持つNP_nEO類およびそれらの酸化物のNP_nEC(ノニルフェノールオキシ酢酸)類の定性・定量分析が可能であった。NP_nEOは微生物分解を受け、ノニルフェノール(NP)、NP_1EO、NP_2EO、NP_1EC、NP_2ECに分解され、さらにこれらの分解産物は光分解を受けることが判った。
外分泌細胞における、小胞体膜KCa1.1チャネルの生理的、病理的役割

小胞体はCa2+ストアとして機能し、細胞内におけるCa2+シグナリングに重要な役割を持つ。また近年神経疾患、糖尿病、急性膵炎などの疾患に小胞体のunfolded protein response (UPR)と呼ばれる現象が関与することが明らかとなるなど、小胞体の生理学的病理学的役割が注目されている。しかし、小胞体内のイオン環境に着目した研究はほとんどない。本研究では外分泌細胞における小胞体イオンチャネルの生理的、病理的役割を明らかにすることを目的とする。単離した核周辺小胞体標本を用いた我々の研究から、小胞体においてCa2+依存性電位依存性K+チャネル(KCa1.1)がイオンチャネルとして機能していることが明らかになっていることから、本研究ではまずKCa1.1チャネルを用いた研究を行なった。HEK293細胞において、小胞体内のKCa1.1チャネルが小胞体のCa2+動態に与える影響を小胞体内のCa2+感受性蛍光プローブ(G-CEPIAer)を用いて検討した結果、KCa1.1チャネルが存在するHEK293細胞では、KCa1.1を発現していない細胞に比べて小胞体内のCa2+濃度が高く維持されていることを見出した。また、小胞体内のpH環境の制御機構に関する研究も行った。pHプローブであるmCherrySEpHluorinを小胞体内に発現したHEK293細胞から単離した核周辺小胞体標本を用いて、小胞体内のpHイメージングを行い、cytosol側のpH変化に従ってER lumen内のpHが変化する現象を見出した。今後、我々が見出したこれらの現象の機序、生理学的意義などの解明を行う予定である。小胞体はCa2+ストアとして機能し、細胞内におけるCa2+シグナリングにおいて重要な役割を持つ。また近年、神経疾患や糖尿病、急性膵炎、シェーグレン症候群における唾液腺などの外分泌異常に小胞体のUnfolded Protein Response (UPR)と呼ばれる現象が関与することが明らかになるなど、小胞体の生理的、病理的役割が注目されている。本研究では、外分泌細胞における小胞体イオンチャネルの生理的、病理的役割を明らかにすることを目的とする。申請者が所属する研究室独自の技術として確立している、単離した核周辺小胞体(nuclear envelope)標本における電気生理学的記録から、Ca2+依存性の電位依存性K+チャネル(KCa1.1)が小胞体内でイオンチャネルとして機能していることが明らかとなっていることから、本研究ではまず、KCa1.1チャネルを用いて研究を行う。本年度は、培養細胞(HEK293)において、小胞体内のCa2+依存性の電位依存性K+チャネル(KCa1.1)が、小胞体のCa2+動態に与える影響を、小胞体内のCa2+感受性の蛍光プローブ(G-CEPIA)を用いて検討した。その結果、KCa1.1が存在するHEK293細胞では、KCa1.1を発現していない細胞に比べて小胞体内のCa2+濃度が高く維持されていることを見いだした。計画通り、小胞体膜中のKCa1.1チャネルが、定常状態の細胞の中や、カルシウムシグナリングに対して担う役割の検討を行った。UPRなどの小胞体で起こる生理的現象へ小胞体中のKCa1.1の関与、影響の評価は現在遂行の準備段階にある。また近年、神経疾患や糖尿病、急性膵炎、シェーグレン症候群などにおける唾液腺などの外分泌異常に小胞体のUnfolded Protein Presponse(UPR)と呼ばれる現象が関与することが明らかになるなど、小胞体の生理的病理学的役割が注目されている。申請者が所属する研究室独自の技術として確立している、単離した核周辺小胞体(nucclear envelope)標本における電気生理学的記録から、Ca2+依存性の電位依存性K+チャネル(KCa1.1)が小胞体内でイオンチャネルとして機能していることが明らかとなっていることから、本研究ではまず、KCa1.1チャネルを用いた研究を行った。HEK293細胞において、小胞体内のKCa1.1チャネルが小胞体のCa2+動態に与える影響を、小胞体内のCa2+感受性の傾向プローブ(G-CEPIA)を用いて検討した結果、KCa1.1チャネルが存在するHEK293細胞では、KCa1.1を発現していない細胞に比べて小胞体内のCa2+が高く維持されていることを見出した。さらに、KCa2.1、KCa3.1などの電位依存性を持たないCa2+依存性のK+チャネル、およびCa2+依存性を持たない電位依存性K+チャネル、Kv1.2で同様の検討を行った結果、KCa2.1、KCa3.1ではKCa1.1と同様の結果(小胞体内のCa2+が高く維持されている)は得られず、Kv1.2においてのみ、KCa1.1と同程度の小胞体内のCa2+濃度の上昇が観察された。さらに、KCa1.1の有無による小胞体内のpH、酸化、還元状態の変化について、検討を行った。小胞体内のCa2+シグナリング、pH、酸化還元状態に対する、KCa1.1チャネルの影響を検討した。

計画にある、UPRなどの生理現象に対するKCa1.1の関与、影響の評価も行っている。小胞体はCa2+ストアとして機能し、細胞内におけるCa2+シグナリングにおいて重要な役割を持つ。また近年、神経疾患や糖尿病、急性膵炎、シェーグレン症候群などにおける唾液腺などの外分泌異常に小胞体のUnfolded Protein Presponse(UPR)と呼ばれる現象が関与することが明らかになるなど、小胞体の生理的病理学的役割が注目されている。しかし、小胞体内のイオン環境に着目した研究はほとんどない。本研究では、外分泌細胞における小胞体イオンチャネルの生理的、病理的役割を明らかにすることを目的とする。申請者が所属する研究室独自の技術として確立している、単離した核周辺小胞体(nucclear envelope)標本における電気生理学的記録から、Ca2+依存性の電位依存性K+チャネル(KCa1.1)が小胞体内でイオンチャネルとして機能していることが明らかとなっていることから、本研究ではまず、KCa1.1チャネルを用いた研究を行った。HEK293細胞において、小胞体内のKCaチャネルが小胞体のCa2+動態に与える影響を、小胞体内のCa2+感受性の傾向プローブ(G-CEPIA)を用いて検討した結果、KCa1.1チャネルが存在するHEK293細胞では、KCa1.1を発現していない細胞に比べて小胞体内のCa2+が高く維持されていることを見出した。この現象は、Kv1.2チャネルによっても再現された。当初、両チャネルによる小胞体におけるK+イオンの透過性がこの現象に関与していると考えられたが、KCa1.1チャネルの阻害薬、Kv1.2のイオン透過性を消失させた変異体を用いた実験の結果から、この現象にK+イオンの透過は必須ではないことが示唆された。予期しない実験結果を得たことにより、研究計画を変更した。小胞体はCa2+ストアとして機能し、細胞内におけるCa2+シグナリングに重要な役割を持つ。また近年神経疾患、糖尿病、急性膵炎などの疾患に小胞体のunfolded protein response (UPR)と呼ばれる現象が関与することが明らかとなるなど、小胞体の生理学的病理学的役割が注目されている。本研究では外分泌細胞における小胞体イオンチャネルの生理的、病理的役割を明らかにすることを目的とする。単離した核周辺小胞体標本を用いた我々の研究から、小胞体においてCa2+依存性電位依存性K+チャネル(KCa1.1)がイオンチャネルとして機能していることが明らかになっていることから、本研究ではまずKCa1.1チャネルを用いた研究を行なった。HEK293細胞において、小胞体内のKCa1.1チャネルが小胞体のCa2+動態に与える影響を小胞体内のCa2+感受性蛍光プローブ(G-CEPIAer)を用いて検討した結果、KCa1.1チャネルが存在するHEK293細胞では、KCa1.1を発現していない細胞に比べて小胞体内のCa2+濃度が高く維持されていることを見出した。また、小胞体内のpH環境の制御機構に関する研究も行った。pH
電子状態の計算と新しい合金の創出

ある組成と構造を与えたとき,合金がどのような物性を示すかを電子状態の計算によって予測すること,またそれを用いて高機能材料として合金を開発する手法を確立することが本研究の目的である。そのような方向に沿って,単年度ずつ3年にわたって研究を進めてたが,複雑な系に対する第一原理からの物性予測という点で成果を上げることができた。以下,当該年度の成果の内からとして,i)不純物原子周辺の構造最適化,ii)窒化鉄の磁性,iii)クロムのスピン密度波状態,おのおのについて報告する。i)金属の格子間位置に入った不純物原子は,物性の発現機構に強く関与することが多い,hcp金属の格子間位置に入ったLi,B,Nなどは不純物原子核のみる電場勾配や周りの母体原子におよぼす格子歪などが核物理の手法を用いて調べられている。そのような実験を念頭にMgやZn中の軽い不純物核の電子状態の計算を周辺の構造緩和を最適化しつつ行った。Mg中のLi,B,Nはtrigonal位置の一つに入ること,周辺の格子を15%程度押し広げることなどを結論した。また,構造最適化とKKR法による電子状態の計算を同時に行う手法を確立した。ii)窒化鉄は新しい永久磁石材料として注目されている。様々な組成と構造を持つ窒化鉄(Fe_4N,Fe_6N,Fe_8N,Fe_<16>N_2,Y_2Fe_<17>N_3)について,電子状態の計算を進めた。単に磁性材料としてだけではなく,電子相関の強い系としてのとらえかたが必要であることを指摘した。iii)クロムは基底状態でスピン密度波状態(SDW)が実現している。SDWの安定性を第一原理から議論することは長周期構造の問題としても重要である。前年度はタイトバインディング模型を使ってSDWを議論したが,今年度,あらたにSDWの長周期に対応できるLMTOプログラムを開発した。現在,第一原理に基づいた信頼性の高い計算を行っている。
ヒトプール血清を用いた外部精度管理試料の作成による外部精度管理事業の推進

日常の臨床検査で得られる検査値の標準化は、認証標準物質や基準測定法の進歩により進展してきた。試薬製造会社は認証標準物質を製品製造の基準とすることで、検査室は標準化対応試薬を用いて標準化された測定値を得ることが可能となる。一方、検査室で標準化された測定値を得ているかを確認するために、一般の検査室で、多くの認証標準物質をそろえて業務することには困難が伴う。したがって、残余血清を用い、一般検査室が測定値の正確さを確認しうる物質の開発につながる、ヒト血清と近い反応性を有し、長期保存の可能な試料の開発を進めることにより、検査室において検査の正確性を確認でき、また定期的に正確さを確認できる使いやすい試料の作製を目指した。平成28年11月、研究代表者の不測の病気により、職場研究機関を休職し、試料作製及び精度確認の継続が困難となったため、いったん研究中断の必要が生じた。平成29年12月に職場研究機関に復帰することができ、血液試料作製及び精度確認を再開できる程度まで回復できた。復帰が予定より半年ほど遅れてしまったため、平成29年度の精度管理事業の試料として採用することはできなかった。しかしながら、作製試料は各項目での反応性において、特に添加物を市販精製品ではなく、唾液と膵液を使用することで、AMYの試薬間での差や基質による反応性の差を抑えることができ、精度管理として精度管理候補試料と考える。試料作製の技術継承については、28年度に北海道の代表施設の5名と透析膜を使用した試料作製の手技を経験する機会を実施した。今後は、本研究成果を生かし、試料を検査残余検体ではなく、感染性の観点から安全性の高い試料作製のベースとなる液状試料を模索していきたいと考えている。
量子性液体水素における気泡初生の微視的過程の解明

液体水素の量子性(水素を構成する原子核の位置と運動量が一意には定まらないという性質)が,気泡の初生速度(発泡のしやすさ)へ及ぼす影響を明らかにすることを目的として,液体水素の状態を分子レベルで再現するシミュレーションを実施した.その結果,本シミュレーションならびに既往の理論から,(1)水素の量子性は,マクロな観点(熱力学的な観点)で評価すると,気泡の初生速度を510桁程度下げる作用があること,(2)水素の量子性はミクロな観点(分子論の観点)では分子の大きさを見かけ上大きくする効果があり,この効果が(1)の結果をもたらす一因であること,の二点がわかった.水素の工学的需要が著しく高まる中,液体水素の効率的な貯蔵・輸送方法の検討は,重要な一研究課題として位置づけられる.液体水素はわずかな熱侵入により容易に気化すると考えられており,水素の発泡(初生)条件を正確に踏まえた気液二相流動場の詳細理解が,効率的な貯蔵・輸送方法を模索するうえで非常に重要である.このような背景を踏まえ,本研究では水素中における気泡の初生条件を特定するうえで必要となる,気泡初生速度(発泡のしやすさを定量的に表す物理量)の解明とその数理モデリングを目的としている.本年度は,液体水素に特有の量子力学的な性質(量子性)を再現可能な「経路積分セントロイド分子動力学シミュレーション」を用いて,気泡初生を促進する,液体中の空隙(ボイド)体積を評価した.これは,気泡発生前の段階において,液体中で形成される空隙体積が大きければ大きいほど,より発泡しやすいと判断できるからである.この空隙体積を,独自に構築した評価関数を用いて推算し,これを水素特有の量子性が顕在化しない流体(古典流体)と比較することで,液体水素中における発泡のしやすさを評価した.その結果,同じ数密度で比較した場合,液体水素の方が古典流体に比べて,液体中に内在している空隙体積が著しく小さく,理論上は液体水素が非常に発泡しにくい液体であることを示唆する結果が得られた.このことは,水素中における気泡初生の条件が,水に代表されるその他多くの液体の場合に比べて定量的に大きく異なり得ることを世界的にも初めて示したもので,工学的のみならず理学的にも意義深い結果として位置づけられる.一方,気泡初生速度の定量評価にはまだ至っておらず,この点が次年度以降の大きな課題である.本研究では,液体水素に特有の量子力学的性質(量子性)が,気泡の初生過程に及ぼす影響を明らかにすることを目的として,水素の量子性を再現可能な「経路積分セントロイド分子動力学シミュレーション」と呼ばれる手法を用いた解析をおこなってきている.前年度は,気泡が発生する直前の段階における液体水素の内部構造を調べることで,水素の量子性が気泡の初生のしやすさ(発泡のしやすさ)に及ぼす影響を定性的に評価し,量子性は発泡を妨げる作用をもたらすという知見を得た.これを踏まえ,本年度はより定量的な評価をおこなうため,本シミュレーション結果から推算される水素の状態方程式を用いて,発泡のしやすさを理論的に評価した.具体的には,発泡のしやすさを定量化した核生成速度(単位時間単位体積あたりに換算した気泡の生成速度)と呼ばれる指標を,「古典核生成理論」および「密度汎関数理論」と呼ばれる二つの代表的な理論を用いて評価をした.その結果,核生成速度を決める適切な独立変数として「無次元過熱度」と呼ばれる無次元量を導入すると,同じ無次元過熱度で比較する限り,液体水素の量子性は,核生成速度を5桁程度,高くすることがわかった.また,同じ無次元過熱度で比較する限り,発泡の際に乗り越えるべきエネルギー障壁(一般にエネルギー障壁が低いほど発泡しやすい)は,量子性の有無によらずほぼ同一となる一方,このエネルギー障壁をもたらす気泡径は量子性があることで大きくなり,このことが上記の核生成速度の違いをもたらしていることがわかった.以上のことから,前年度の結果も踏まえると,液体水素の量子性は,気泡の初生を起こりにくくすることが総合的に明らかとなった.液体水素の量子性(水素を構成する原子核の位置と運動量が一意には定まらないという性質)が,気泡の初生速度(発泡のしやすさ)へ及ぼす影響を明らかにすることを目的として,液体水素の状態を分子レベルで再現するシミュレーションを実施した.その結果,本シミュレーションならびに既往の理論から,(1)水素の量子性は,マクロな観点(熱力学的な観点)で評価すると,気泡の初生速度を510桁程度下げる作用があること,(2)水素の量子性はミクロな観点(分子論の観点)では分子の大きさを見かけ上大きくする効果があり,この効果が(1)の結果をもたらす一因であること,の二点がわかった.本研究の最終目標は,水素の気泡初生速度の解明およびその数理モデリングであり,平成26年度の目標は,「経路積分セントロイド分子動力学シミュレーション」を適用することで,気泡初生速度に大きな影響を与える空隙(ボイド)体積を実際に評価することであった.研究実績の概要にも示している通り,この点についてはおおむね達成できたと考えられる.流体工学平成26年度に構築した空隙(ボイド)体積の評価方法を用いて,まずは様々な温度・圧力における液体中の空隙体積を,温度と圧力の関数としてモデル化する.このモデル化と,先行研究によってほぼ明らかになってきている,気泡初生に必要な空隙体積の温度・圧力依存性との対比を通して,液体水素中における気泡初生速度の解明およびモデル化を図る予定である.
低酸素条件下における高等動物の栄養代謝

低酸素暴露によるラットの胃の機能に及ぼす影響を検討した。4時間摂食させた後、ラットを常圧低酸素(7.6%O_2、10.5%O_2)に暴露したところ、低酸素が尿中尿素の排出を遅延させ、胃排出遅延を引き起こすことが認められた。次に4時間摂食した後、7.6%O_2または10.5%O_2に暴露したところ、血中ガストリン濃度が7.6%O_2ラットではコントロールラットの2.3倍に上昇していた。さらに絶食後に低酸素に暴露したところ、3時間後と6時間後で10.5%O_2も7.6%O_2もともにコントロールよりも有意にガストリン濃度は高かった。これらの結果より、低酸素暴露後のガストリン濃度の上昇は食事の影響のみでなく、低酸素の影響によることが判明した。ガストリンは胃酸分泌促進因子として知られているので、低酸素暴露の胃酸分泌に及ぼす影響を検討するため、絶食下で幽門を結紮したラットを7.6%O_2または10.5%O_2に3時間暴露した。その結果、低酸素が胃酸分泌を抑制し、ガストリン濃度を上昇させた。そこで絶食下で幽門結紮したラットにHClを経口投与後、7.6%O_2に暴露した。その結果、生理食塩水を投与後7.6%O_2に暴露したコントロールラットと同レベルのガストリン濃度になった。これらの結果から、低酸素暴露は胃排出及び胃酸分泌を抑制し、そして低酸素による胃酸分泌抑制効果は正のフイ-ドバック機構を通してガストリン放出を促進していることが判明した。低酸素環境下(10.5%O_2)で飼育したラットで、赤血球当たりのヘモグロビン量及び赤血球容積の増大化が起こっていることを認めた。そこで赤血球の抗酸化機構について検討しところ、スーパオキシドアニオンを不均化するスーパーオキシドジスムターゼ(SOD)活性はコントロール群で変化が認められないのに対して、低酸素暴露群では3日目でコントロール群の77%にまで低下した。さらに過酸化水素を消去するカタラーゼ(CAT)活性はコントロール群で徐々に増加するのに対して、低酸素群では活性に変動は認められなかった。一方、赤血球の主要な過酸化水素消去経路であるグルタチオン酸化還元系に関する酸素活性(グルタチオンペルオキシダーゼ、グルタチオンレダクターゼ、グルコース〓リン酸デヒドロゲナーゼ)及び還元型グルタチオン濃度はコントロール群と低酸素群間で差は認められず、また赤血球膜の損傷の指標となる過酸化脂質濃度も両者間で同じレベルを維持していた。ラットの赤血球の寿命は60日であり、赤血球にはタンパク質合成能がないから、低酸素暴露による赤血球でのSOD活性の急激な低下とCAT活性上昇が徐々に抑制れているのは、それぞれの赤血球の段階と赤芽球の段階で起こっていると推測された。そこで低酸素暴露後2週目の赤血球を老齢赤血球と幼若赤血球に分離したところ、SODは幼若赤血球のみならず老齢赤血球でも活性がコントロール群に比べて減少しており、またこの減少がSODタンパク質の減少によるものであった。さらにCAT活性は老齢赤血球ではなく、幼若赤血球の段階でCATタンパク質の減少に伴って低下していた。これらの結果から、低酸素暴露後、赤血球のSOD活性及びCAT活性はそれぞれ赤血球及び赤芽球の段階で調節されていることが明らかとなった。高地を含む低酸素環境下での栄養素の代謝生理学は非常に遅れている。このような環境下では、炭水化物と脂質の吸収不良が起こるという報告があるのに対して、吸収が正常に行なわれているという報告もあり、結論は出ていない。我々は低酸素環境下で消化吸収が正常に行なわれているかどうかを検討するため、間欠自由摂取に順応させたラットを低酸素環境(10.5% O_2と7.6%O_2)に暴露した。

低酸素暴露ラットでは、タンパク質の主要な最終代謝産物である尿中尿素の排泄速度が、コントロールに比べて遅延し、その速度は酸素濃度の低下とともに減少した。その主要な原因は、吸収不良というより消化不良(胃排出遅延)によるものであった。また原因は不明であるが、低酸素暴露ラットの方が総尿素排泄量は増加していた。次に胃酸分泌に関与するガストリン濃度を測定したところ、低酸素暴露したラットの血中ガストリン濃度がコントロールに比べて増加し、そのレベルは酸素濃度低下とともに上昇した。このガストリン濃度の上昇は摂食後だけでなく絶食時においても低酸素暴露で上昇した。そこで幽門を結紮したラットを低酸素暴露し、胃液及び胃酸分泌を測定した。その結果、低酸素暴露ラットはコントロールラットに比べて胃液及び胃酸分泌の低下が認められた。これらの結果は、低酸素暴露が胃排出能と胃酸分泌を低下させることを示し、そして胃酸分泌に及ぼす低酸素暴露の阻害効果が、正のフィードバック調節を通してガストリン放出を上昇させることを示唆している。今回の研究は、高地のような低酸素環境下での居住者のみならず、肺あるいは心疾患、さらには悪性貧血による低酸素症の患者の栄養素の代謝生理学の解明に大いに貢献し、さらに栄養療法に多大な情報を提供することが期待される。今回の研究は低酸素暴露によるラットの胃の機能に及ぼす影響を検討した。実験には、1日4時間の高タンパク質食(HP)(実験1,2,4:550g casein/kg diet)、通常タンパク質食(NP)(実験3:200g caseub/kg diet)、市販の通常タンパク質食(NPu)(実験5,6:日本クレア:CE-2)での間欠自由摂食に2週間順化させたラットを使用した。実験1で4時間HPを摂食後、ラットを低酸素(7.6%O_2、10.5%O_2)に暴露したところ、低酸素が尿中尿素の排出を遅延させ、10.5%O_2よりも7.6%O_2で顕著であることが判明した。実験2では4時間HPを摂食後、7.6%O_2に暴露したところ、胃排出遅延が認められた。実験3では、4時間NPを摂食した後7.6%O_2に暴露したところ、尿中尿素排出に有意な差は認められなかったが、4時間NPを摂食した後10.5%O_2に暴露したところ、胃排出遅延が認められた。実験4では、4時間HPを摂食した後、7.6%O_2または10.5%O_2に暴露したところ、血中ガストリン濃度が6時間後に10.5%O_2ラットとコントロールラット間に有意な差はなかったが、7.6%O_2ラットではコントロールラットの2.3倍に上昇していた。さらに絶食後に低酸素に暴露したところ、3時間後と6時間後で10.5%O_2も7.6%O_2もともにコントロールよりも有意にガストリン濃度は高かった。実験5では、絶食下で幽門を結紮したラットを7.6%O_2または10.5%O_2に3時間暴露したところ、低酸素が胃酸分泌を抑制し、ガストリン濃度を上昇させることが判明した。実験6では絶食下で幽門結紮したラットにHC1を経口投与後、7.6%O_2に暴露した。その結果、生理食塩水を投与後7.6%O_2に暴露したコントロールラットと同レベルのガストリン濃度になった。これらの結果から、低酸素暴露は胃排出及び胃酸分泌を抑制し、そして低酸素による胃酸分泌抑制効果は正のフィードバック機構を通してガストリン放出を促進していることが判明した。