hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
バイオディーゼル合成の教材化

1.研究の目的(1)研究の目的は,バイオディーゼル合成の教材化を行うことである。(2)教材化にあたっては,次の3点に留意した。(1)高等学校「化学I」の『油脂』において2時間程度で実施可能な教材とするため,簡易な合成方法を考案する,(2)合成実験はできるだけスモールスケールで行い,原料や廃液量を減らす,(3)原料として廃食油を用い,環境問題や地域での取り組みなどと関連づけたESDの視点を組み入れた教材とする。2.研究の成果(1)開発した教材について水酸化ナトリウムを溶解させたメタノールと廃食油を混合し,強く振り混ぜるだけでバイオディーゼル合成が可能であることが分かった。そのため,試験管1本でのスモールスケールでの合成および短時間かつ簡易な実験操作による合成が可能となった。また,目盛付き試験管を用いることで簡易的ではあるが収率についても考察が可能となった。さらに,ワークシートを作成した結果,『油脂』の学習,『油脂』と関連づけたバイオディーゼルの合成原理や合成実験およびTLCによる確認実験,バイオマスエネルギーなどの環境問題や地域での取り組みと関連づけたESDの視点を組み入れた事例の紹介などを含んだ教材を2時間以内で実践することができた。(2)教材の評価について実施対象者の高等学校3年生へのアンケート調査の結果では,「高等学校3年生の油脂分野で導入する教材としてはどう思いますか」には76.8%が,「代替燃料などのエネルギー問題に関する意識は高まりましたか」には78.6%が肯定的に回答し,これ以外の実験操作や原理の理解なども肯定的回答が7割を超えた。また,生徒は県下での具体的な取り組みを紹介したところ非常に強い興味・関心を示した。こうした結果から,開発した教材の有用性は高いと判断し,来年度以降の通常のカリキュラムに導入し,実践を積み重ねていく。
アルツハイマー病モデルマウスにおける嗅覚系の変化に関する検討

アルツハイマー病における嗅覚障害のメカニズムを検討するため、モデルマウスを用い嗅上皮と嗅球における変化を観察した。1.生後8,16,26ヶ月のアルツハイマー病モデルマウス(早期より神経原線維変化を呈するトランスジェニックマウスであり大脳皮質におけるタウ蛋白の発現が確認されている)の嗅上皮と嗅球におけるタウ蛋白の発現について、抗リン酸化タウ蛋白抗体(PS199)を用いた免疫染色を行った。それによると既に生後8ヶ月の時点でリン酸化タウ蛋白の発現を認めた。発現は嗅上皮においては嗅細胞層の上方に、嗅球においては僧帽細胞体層に多い傾向があった。なおコントロールマウスでは発現を認めなかった。2.HE染色による検討では、モデルマウスではコントロールと比較し嗅上皮における嗅細胞の個数が部分的に減少しており、嗅神経線維東内の軸索の本数も少なかった。3.細胞増殖マーカーであるブロモデオキシウリジン(BrdU)を用いた細胞動態の検討ではコントロールマウスではBrdUは嗅細胞層の下層に多く発現していたのに対し、モデルマウスではその発現が有意に少なかった。すなわちモデルマウスでは嗅細胞の再生能が低下していることが示唆された。アルツハイマーモデルマウスの嗅上皮と嗅球にはタウ蛋白が発現しており、また嗅細胞のアポトーシスから再生に至る細胞動態にも変化を来していることが確認された。このことはこのモデルマウスが生理学的にも嗅覚障害を来している事を示唆しており、今後アルツハイマー病における嗅覚障害の解明に有用であることが予想された。1.アルツハイマー病モデルマウスにおけるタウ蛋白の発現について生後8,16,26ヶ月のモデルマウス(早期より神経原線維変化を呈するトランスジェニックマウスであり大脳皮質におけるタウ蛋白の発現が確認されている)の嗅上皮と嗅球におけるタウ蛋白の発現について免疫染色を行った。それによると既に生後8ヶ月の時点でタウ蛋白の発現を認めた。2.モデルマウスの形態学的変化モデルマウスではコントロールと比較し嗅上皮における嗅細胞の個数が部分的に減少しており、嗅神経線維束内の軸索の本数も少なかった。3.嗅上皮の細胞動態の検討細胞増殖マーカーであるブロモデオキシウリジン(BrdU)を腹腔内投与した後標本を採取し、嗅上皮を坑BrdU抗体により染色した。同時にTUNEL法によりアポトーシスの有無に付き検討した。それによるとコントロールマウスではBrdUは嗅細胞層の下層に多く発現していたが、モデルマウスではその発現が有意に少なかった。まとめアルツハイマーモデルマウスの嗅上皮と嗅球にはタウ蛋白が発現しており、また嗅細胞のアポトーシスから再生に至る細胞動態にも変化を来していることが確認された。このことはこのモデルマウスが生理学的にも嗅覚障害を来している事を示唆しており、アルツハイマー病における嗅覚障害の解明に有用であることが予想された。前年度(平成16年度)はアルツハイマー病モデルマウス(以下ADマウス)を用い、嗅粘膜および嗅球におけるタウ蛋白の発現を免疫組織学的に検討した。今年度は嗅粘膜が障害された際の嗅粘膜の再生が、ADマウスと正常マウスとで異なるかどうかの前段階の研究として、容易で再現性に優れた嗅覚障害モデルマウスの作成を試みた。はじめに:抗甲状腺薬であるメチマゾール(methylmercaptoimidazole)の副作用として嗅覚障害があげられているが、詳細については知られていない。我々はマウスを用い、メチマゾールが嗅覚系に与える変化につき行動実験と免疫組織学的に検討したので報告する。方法:マウス(C57BL/6、雄、8週齢)を用い、メチマゾールを腹腔内注射により投与した。

メチマゾールの濃度は、50mg/kg、100mg/kg、300mg/kgとし、コントロールとして生食を注射した。投与翌日より二瓶選別法、すなわち0,1%vanillin水溶液と蒸留水を与えた際の摂取量を比較することにより嗅覚障害の程度を経時的に評価した。また嗅粘膜の変化を光学顕微鏡、透過型電子顕微鏡により、さらに細胞動態の変化をTUNEL法およびBrdU染色により検討した。結果:メチマゾールの濃度300mg/kgを投与したところ、毒性が強く死亡するマウスがあった。濃度100mg/kg、50mg/kg投与マウスの、二瓶選別法では、0.1%vanillin水溶液と蒸留水の摂取量に明らかな差を認めず嗅覚障害ありと判断した。尚、コントロールマウスにおける摂取量の比較では、0.1%vanillin水溶液の摂取量が明らかに少なかった。メチマゾール投与後の嗅粘膜の変化を組織学的に検索してみると嗅上皮の脱落、変性を認めたが、呼吸上皮は正常に保たれていた。考察とまとめ:メチマゾールは嗅上皮に作用し嗅覚障害をきたすものと考えられるが、全身的な作用も考慮に入れなければならず、今後の検討が必要と考えられた。
電波望遠鏡を用いた惑星系形成後期過程の観測的研究

研究計画-Bで記載した「ALMA望遠鏡を用いた[C I]放射の高空間分解能観測」(観測期間:2017年10月-2018年10月)が実行され、49Cetの高解像度イメージが配布された。かなり質の良いデータが得られ、デブリ円盤からの[C I]放射が強いことが証明され、またASTE観測で得られた結果と一致することも明らかになった。[C I]放射は星間空間や中心星からの紫外線の影響を受けやすいため、空間分布を明らかにすることが重要である。申請者の詳細な解析の結果、半径方向に空間分解されたCI/CO比が導出され、半径100auを境に中心方向、そして円盤外縁方向で、CI/CO比が高くなり、中心星の影響、星間空間のUVの影響が明らかになった。この結果は早急にまとめて、Astrophysical Journalへ投稿している。研究計画-Aで記載した「ASTEおよびACA(ALMA)による観測」に関しては、ASTE望遠鏡の観測提案書は採択されているが、ASTE望遠鏡の故障により運用がされていないため、現状では実施不可能な状況である。ACA(ALMA)の観測提案書の方はすでに採択され、Cycle 6 (2018年10月-2019年10月)で観測されつつあるので、データが配布されればすぐに論文化に繋がる。これらに加えてALMAのアーカイブデータを用いて、さらに論文化を進めていく予定である。ALMA望遠鏡を用いた[C I]放射の高空間分解能観測(観測期間:2017年10月-2018年10月)が実行されたことが大きく、順調に進展していると言える。研究計画-Bで記載したASTEおよびACA(ALMA)による観測に関しては、ACAの観測提案書は採択され、Cycle 6 (2018年10月-2019年10月)で観測されつつあるので、データが配布されれば、すぐに論文化に繋がる予定である。次年度使用額として1533円を計上した。当該年度の予算は概ね予定通りに執行され、使用計画に大きな変更はない。少額のため影響は極めて限定的ではあるが、翌年分と合わせて論文投稿料に使用する予定である。
認知症を伴う高齢がん患者の疼痛マネジメント教育プログラム-看護師用の開発

2018年度は,認知症を伴う高齢がん患者のがんの痛みに対する看護ケアの知識・実践尺度を開発するための調査を行なった.本研究に先行して行われた質的研究である「認知症を伴う高齢がん患者の疼痛アセスメントのプロセス」による成果を基盤として原案を作成した.共同研究者間での検討および,35名に対するプレテストの結果をもとに,論理的妥当性,表面的妥当性を確保した.原案を修正し,認知症を伴う高齢がん患者のがんの痛みに対する看護ケアの実践35項目,認知症を伴う高齢がん患者のがんの痛みに対する看護ケアの知識を問う33項目,個人特性を問う8項目から構成された調査用紙を作成し,郵送法を用いた自記式質問紙調査を実施した.対象は,一般病床を有する施設,医療療養病床を有する施設,訪問看護ステーションに勤務する看護師であり,認知症を伴うと思われる高齢がん患者に対するケア経験のある臨床看護経験3年目以上の者とした.無作為に抽出した施設に協力依頼をし,そのうち全国の61施設から協力を得た.協力が得られた施設に勤務している661名の対象者に調査用紙を配布した.現在,同意が得られた対象者への再テストを実施しているところである.2019年度は,再テストの回収およびデータ分析をし,尺度を完成させる予定である.調査協力が得られる施設が必要数満たされず、対象者のリクルートにやや時間を要したため。年度末に調査依頼を行ったこともあり、依頼期間を延長して協力者を募っているところである。その後、調査に必要な対象者数は確保できる見込みができた。平成2930年度は、認知症を伴う高齢がん患者の疼痛マネジメントに対する看護師の知識・実践・態度尺度の作成、および看護師の教育プログラムを開発することが目的である。平成29年度は、まず、尺度作成においては、我々が行なった先行研究の結果に加え国内外の系統的文献レビューを行い、研究者間で繰り返し討議したうえで、アイテムプールを作成した。そのアイテムプールを基に6名のエキスパートナース(がん看護専門看護師、老人看護専門看護師、認知症看護認定看護師等)を対象に3名づつのフォーカス・グループ・インタビューを2回実施し、内容妥当性およびアイテムの過不足を検討した。認知症の患者に対する基本的態度に関連した項目を追加したうえで項目案を精選させ、現在はプレテストの準備を進めている。教育プログラムの開発については、尺度開発と併行し、先行研究の結果に加え国内外の系統的文献レビューを行い、学習目標や学習内容を検討し、現在は、教育プログラムの構造を検討中である。エキスパートナースに対するフォーカス・グループ・インタビューの日程調整が困難であったためインタビューが遅れ、調査用紙の作成がやや遅れている。やや進捗が遅れ気味ではあるが、次年度は、時間調整が十分可能である。定期的に研究者間で連絡を取り合い適切にタイムマネジメントをしていく。調査に際してはリクルートの準備をはじめ研究補助者の協力を得ながら進める予定である。調査用紙の配布が遅れているため、調査にかかわる費用が次年度に繰り越しとなったため尺度開発のための調査が遅れ、それに伴って印刷費・郵送費の余剰が生じた。調査の依頼が年度初頭になったことが影響したためか協力施設が年度内には目標には達しなかった。その後、依頼期間を延長したことで必要数協力が得られる見込みである。
重要文化的景観の視覚化装置に関する計画論的研究

資料調査各重要文化的景観選定地域について、保存調査報告書、および保存計画書の収集を進めた。また奈良文化財研究所発刊の資料を中心に、重要文化的景観における視覚化装置について論じた文献の収集と整理を行った。現地調査今年度は、「葛飾柴又の文化的景観」「小鹿田焼きの里」「阿蘇山周辺の一連の文化的景観(7箇所)」「通潤用水と白糸台地の棚田景観」「姥捨の棚田」の計11箇所について新規に現地調査を実施した。現地調査では、事前に保存調査報告書などから得た各重要文化的景観の視点場の情報に基づき、視覚化装置に該当する箇所を悉皆的に訪れ、本質的価値を視覚化する装置としてどのように機能しているかを把握した。積極的に視点場を設定し、文化的景観の価値を伝えようとしている地域も見られたが、多くは個別文化財の視覚化については配慮がなされていたが、価値の構造については十分な視覚化や解説がなされているとはいいがたい事例も多く、本質的価値を伝えきれていない現状を認めた。2018年9月の北海道胆振東部地震により、先進地として重点的な調査を予定していた北海道平取町の文化的景観を調査することができなかったため。昨年度調査できなかった重要調査地を、早期に現地調査する。今年度早期に第一回目の現地調査を実施する。
生体内フリーラジカル(O_2^-,H_2O_2,NO)を消去する次世代人工酵素の創生

好気性生物の細胞は様々な細胞内小器官(オルガネラ)より構成されているが、その中でミトコンドリアはATP産生や電子伝達を行うといった生理機能の面において特に重要なオルガネラとされている。またミトコンドリアは細胞内酸素の90%以上を消費している一方、常に酸素代謝により常に活性酸素種を産出している。従って、ミトコンドリアに集積でき、そこで発生するO_2^-を選択的に消去することができる抗酸化剤を創製できれば、生体内でより効果的な抗酸化効果が期待できる。我々は申請課題により以下の点を明らかにしてきた。1 SOD活性を有する新規帰属ポルフィリン錯体を合成した。SOD活性がポルフィリン構造に強く依存することを明らかにした。また、ミトコンドリアへの高い指向性を獲得するため、ポリフィリン錯体へミトコンドリア移行シグナル(MLS)を修飾したミトコンドリアへの局在化を目指したポルフィリン錯体の合成した。体外循環により惹起される炎症反応、長期透析による腎不全や合併症など、生体内で発生したフリーラジカル(活性酸素)は様々な臓器障害を引き起こす。これは生体内で保たれていた酸化還元調節機能が破綻した結果であり、さらに、血管内細胞や組織にも損傷を与え血管病態の原因にもなる。ビタミンE固定型ダイアライザーや、抗酸化剤を投与する試みがなされているが必ずしも十分な効果は得られていない。本研究では、抗酸化機能を持つ新規金属ポルフィリン錯体を合成、生体内フリーラジカル(O_2^-,H_2O_2,NO)の消去を行い、臨床応用可能な次世代型抗酸化剤を構築する。本年度は、特にミトコンドリアへのターゲティング機能を有する新規ペプチド修飾型金属ポルフィリン錯体の合成とその機能評価を行なった。ミトコンドリアは細胞内で活性酸素を最も産生し、発生する部位である。ミトコンドリアへ特異的にSOD活性を有する金属ポルフィリン錯体を輸送することができれば、その抗酸化能は飛躍的に向上することが期待される。シグナルペプチドを修飾したMnポルフィリン錯体はミトコンドリア外膜への特異的な輸送を示し、新しい抗酸化剤の可能性が示された。さらに、ラットを用いたin vivo実験も行い、SOD活性を有する金属ポルフィリン錯体が生体内で抗酸化能を発現できるか検討した。今回は特に慢性腎不全モデルを用い評価したが、その結果、in vivo ESR、血液検定、尿検定、組織評価よりMnポルフィリン錯体の生体内有効性が示された。抗酸化剤が慢性腎不全の改善を示した初めての報告である。本年度は、SOD活性を有するマンガンポルフィリン錯体の臓器ターゲティング能について検討した。特に肝臓へのターゲティングを目指した新規糖鎖修飾型マンガンポルフィリン錯体の合成をおこなった。肝実質細胞への能動的な送達を目的に、マンガンポルフィリン錯体とラクトースとのコンジュゲートを調製した。得られたコンジュゲートは、肝細胞表面に発現しているアシアロ糖タンパク質レセプターとラクトース(β-ガラクトース)との特異的認識機構により、細胞内へ有意に高集積した。さらに、水溶性カチオン性マンガンポルフィリン錯体の抗酸化効果を動物を用いたin vivo実験により評価した。今回は血中内でのラジカル障害、組織障害を引き起こしやすいラット虚血再潅流モデルを用い、カチオン性金属ポルフィリン錯体のin vivo SOD活性を評価した。測定はIn vivo ESR測定等により行なったが、ポルフィリン錯体投与郡で優位なラジカル消去活性が確認でき、in vivoでのカチオン性金属ポルフィリン錯体の抗酸化機能が確かめられた。

またミトコンドリアは細胞内酸素の90%以上を消費している一方、常に酸素代謝により常に活性酸素種を産出している。従って、ミトコンドリアに集積でき、そこで発生するO_<2^->を選択的に消去することができる抗酸化剤を創製できれば、生体内でより効果的な抗酸化効果が期待できる。本年度はではミトコンドリアへの高い指向性を獲得するため、ポリフィリン錯体へミトコンドリア移行シグナル(MLS)を修飾したミトコンドリアへの局在化を目指したポルフィリン錯体の合成を試みた。その結果、その合成に成功し、細胞内フリーラジカル消去を示す新規抗酸化剤の可能性を明らかにした。また、我々はこれまでO_<2^->消去酵素SODモデル化合物のカチオン性マンガンポルフィリン錯体(Mn-porphyrin)を用い、各種疾患系の制御を目指してきた。しかしながら、Mn-porphyrinを用いてin vivo評価実験を行った結果、Mn-porphyrinに由来する次の二つの問題点が明らかとなった。(1)Mn-porphyrinによるO_<2^->不均化反応の際に生成するH_2O_2に由来する生体毒、(2)Mn-porphyrinの低分子に由来する短い血中滞留時間である。
中世東北地方における板碑造立の展開と歴史的景観の復元に関する史料学的研究

本研究は、中世東北地方の地域社会を分析する上で重要な史料である板碑(石造供養塔)を取り上げ、また文献史料の集成をおこなうことにより、鎌倉・南北朝時代の東北地方の歴史的な位置づけ・社会の特質を考えるための基盤づくりを課題とした。松島雄島海底板碑の採集と整理、白河庄・石川庄の板碑の集成と紹介、「中世奥羽史料史料目録」の作成に重点をおいた。(1)板碑の調査〔松島町雄島の調査〕4月から8月にかけて干潮時の7回、雄島周辺の海底調査を実施し、291点の板碑(破片を含む)を採集した。今回の作業で、雄島の北端部にも板碑が造立されていたことを確認し、またはじめて瓔珞の一部が認められる破片を発見した。東北学院大学博物館に展示している雄島海底板碑の実測図を作成した。データベースソフト(ファイルメーカー)を利用し、昨年度までに採集していた雄島海底板碑のデータベースの作成を進めた。〔東松島市の調査〕1月に市の文化財指定となっている板碑群の現状確認と、近年発見された板碑の所在調査を集中的に行った。〔石川町の調査〕12月に町内の板碑群の現状確認と、『石川町の板碑』刊行後に発見された板碑の調査を集中的に行った。その成果をふまえて、データベースソフト(ファイルメーカー)を利用し、石川町の板碑データベースを作成した。(2)中世奥羽史料目録の作成データベースソフト(アクセス)を利用し、南北朝時代の奥羽両国に関係する文書史料のデータベースを作成した。(1)板碑の調査〔松島町雄島の調査〕2011年3月11日に発生した東北地方太平洋沖地震とそれにともなう大津波(東日本大震災)により雄島へ渡る橋が崩落し、海底の様子・地形が大きく変化した。また地盤沈下により干潮時の海面低下も鈍り、大きな余震も続いた。このため、昨年並みの調査を実施することは困難となった。そこで、ゴムボートを用いて4月から7月にかけて6回雄島へ渡り、簡便な調査を実施した。雄島内部の被災状況を確認し、196点の板碑破片を海底から採集することができた。とくに「平孫犬丸」という人名が刻まれた板碑を発見することができた意義は大きい。また、昨年度までに採集した板碑のデータベースの作成を継続しておこなった。〔東松島市の調査〕板碑の所在確認と東日本大震災による被災状況を調査した。宮城県石巻市の郷土史家・故勝倉元吉郎氏が遺した調査目録・拓本資料を震災のレスキュー活動により入手し、その整理と内容確認を進めた。〔石川町・白河市の調査〕石川町の板碑について分析を進め、研究ノートを作成した(『石川町史』通史編に発表)。3月に白河市の板碑、泉崎村の磨崖板碑を調査した。(2)中世奥羽史料目録の作成昨年度の作業成果を『南北朝遺文東北編』第2巻として出版した。ひき続き鎌倉時代の奥羽両国に関係する文書史料のデータベース作成に着手した。(1)板碑の調査〔松島町雄島の調査〕東日本大震災により雄島へ渡る橋が崩落してしまったため、2012年度もゴムボートで雄島へ渡り、周辺海底における板碑の分布調査と採集作業をおこなった。4月23日から7月19日まで干潮時に計10回調査を実施し、308点の板碑破片を採集することができた(このうち106点に種子を確認し、2点に銘文のみを確認した)。中でも、上端部が欠損していたものの90センチ余りにおよぶ康永3年(1344)銘板碑を発見できたことは重要である。また、昨年度までに採集した板碑のデータベースの作成を継続するとともに、2006年度に採集した板碑の資料目録(写真・拓本)を発表した。〔東松島市の調査〕隣接する石巻市(新・旧北上川流域)も含めて、東日本大震災で被災した板碑群の現状確認を継続した。東松島市内の板碑の所在については、確認作業をほぼ終えることができた。また、昨年度から開始した故勝倉元吉郎氏の調査目録・拓本資料の整理作業をひきつづきおこなった。〔石川町・白河市の調査〕これまで蒐集した資料をもとに、石川町と玉川村の板碑に関するデータベースを完成させた。また白河荘域の板碑の所在確認をおこなった。(2)中世奥羽史料目録の作成各種資料集などから、鎌倉時代室町時代前半の奥羽両国に関係する文書史料を蒐集した。これをもとにデータベースの作成を開始し、基本項目の入力を終えた。東日本大震災の発生により、調査対象地域である松島町・東松島市が甚大な被害を受け、調査作業が困難となった。また本研究代表者である七海雅入自身が被災者となってしまい、2011年いっぱいは研究生活の立てなおしに時間を費やさざるを得なかった。24年度が最終年度であるため、記入しない。

当初、東松島市の板碑については、新発見も含めてすべての板碑の調査を完了する予定であったが、上記11に記載した理由により、最終年度中に達成することは困難となった。また、新たに関連資料として故・勝倉元吉郎資料を入手したため、その整理・分析を進める必要が生じた。したがって、東松島市の板碑に関しては、当初の研究計画を変更し、まずは東日本大震災被災後の現状把握と基礎データの作成を優先し、次年度以降もひきつづき悉皆調査を進めていくこととする。24年度が最終年度であるため、記入しない。
トラクタ死亡事故低減に向けたドライブシミュレータの開発

我が国の農業において、トラクタの横転や転倒・転落に起因する死亡事故が多発している。トラクタは、通常の乗用車と比較して、車軸サスペンションを具備せず、不整地走行を行うため、その動的及び静的な安定性が低い。本研究では、このようなトラクタの特性を組み入れたドライブシミュレータを開発し、事故のメカニズムの解明、防止方策の検討を行う。トラクタ事故は農業者の生命・安全の脅威になるのみならず、トラクタ自律走行開発の障害ともなり得る問題であり、本研究は農作業安全・農業自動化の基礎研究として位置づけられる。
胎生期致死を示す糖鎖関連遺伝子の機能解析系の開発

内在性グルコシルセラミド合成酵素(Ugcg)遺伝子の両アリルをダブルノックアウトしたES細胞に相同遺伝子を導入し,完全欠損から過剰発現までUgcg発現のに基づく遺伝子機能解析系の樹立を試みたが,安定なクローンは得られなかった。一方,Cre/loxP組換え系により任意の発生段階や組織(細胞)でエクソン5を欠損するセラミド細胞内選択輸送タンパク質(Ceramide Transfer Protein : Cert)コンディショナルノックアウトマウスの樹立に成功した。このマウスは,胎生期致死を示す糖鎖関連遺伝子の新たな機能解析系として有用である。グルコシルセラミド合成酵素(Ugcg)は数百にも及ぶスフィンゴ糖脂質(GSLs)分子の合成過程において最初にグルコースをセラミドに転移する最も重要な酵素の一つで,その完全欠損は胎生期致死に至る。しかし,ヘテロ接合体が無症状に見えることからUgcg遺伝子機能の解析は容易でない。この問題を克服するために,内在性Ugcg遺伝子をダブルノックアウト(DKO)したES細胞に相同遺伝子を導入し,その発現の由来を導入遺伝子に限定することにより,完全欠損から過剰発現までUgcg発現の定量的差異に基づいて遺伝子の機能を解析する実験系の樹立を試みる。任意の発生段階,且つ異所性発現も含めた任意の組織でのUgcgの定量的発現制御を条件づけ,細胞および個体レベルで相互に関連させながら,糖鎖関連胎生期致死遺伝子の機能を定量的且つ包括的に解明する実験系として,その有用性を評価する。しかし,ヘテロ接合体が無症状に見えることからUgcg遺伝子機能の解析が進んでいない。この問題を克服するために,内在性Ugcg遺伝子をダブルノックアウト(DKO)したES細胞に相同遺伝子を導入し,その発現の由来を導入遺伝子に限定することにより,完全欠損から過剰発現までUgcg発現の定量的差異に基づいて遺伝子の機能を解析する実験系の樹立を試みた。初年度,Ugcg遺伝子の両アリルをノックアウトしたDKO-ES細胞を樹立した。しかしながら,その細胞にCre/loxP組換え系及びテトラサイクリン誘導系を利用してUgcg cDNAを発現し,更に蛍光タンパクによってその発現を可視化する数種の遺伝子を導入したが安定なクローンが得られなかった。用いたUgcg cDNAに変異が検出されたため,遺伝子を再度構築して試みたものの,現時点では安定に導入遺伝子を発現するクローンが得られず,原因を解明する必要がある。一方,かねてより準備していた,セラミドを小胞体からゴルジ体へ特異的に輸送する分子で,Ugcgと同様にGSLsの合成過程で重要な機能を担っているセラミド細胞内選択輸送タンパク質(Ceramide Transfer Protein: Cert)コンディショナルノックアウトマウス(CKOM)の樹立に成功した。Certの欠損も胎生期致死が予想されるが,Certi活性を欠損した培養細胞の餌析では顕著な異常が観察されないことから個体レベルでの検証が求められていた。CertCKOMは,Cre/loxP組換え系により任意の発生段階や組織(細胞)でCert遺伝子エクソン5を欠損する。胚の死亡時期など詳細な解析を要するが,当該Certノックアウトマウスは世界初の系統として全く新しい胎生期致死を示す糖鎖関連遺伝子の機能解析系の候補と考えられる。グルコシルセラミド合成酵素(Ugcg)は数百にも及ぶスフィンゴ糖脂質(GSLs)分子の合成過程において最初にグルコースをセラミドに転移する最も重要な酵素で,その完全欠損は胎生期致死に至る。しかし,ヘテロ接合体が無症状に見えることからUgcg機能の解析が進展していない。本研究では,まず,内在性Ugcg遺伝子の両アリルをダブルノックアウト(DKO)したES細胞に相同遺伝子を導入し,完全欠損から過剰発現までUgcg発現の定量的差異に基づく遺伝子機能解析系の樹立を試みた。Ugcg DKO-ES細胞の樹立には成功したものの,残念ながらCre/loxP組換え系あるいは薬物誘導発現系,蛍光タンパクによる可視化を目的とする安定なクローンは得られなかった。一方,セラミドを小胞体からゴルジ体へ特異的に輸送するセラミド細胞内選択輸送タンパク質(Ceramide Transfer Protein : Cert)も,Ugcgと同様にGSLsの合成過程で重要な機能を担うことから,その欠損が胎生期致死を導くことが予想されたが,培養細胞の解析では顕著な異常が観察されないため個体レベルでの検証が求められていた。本研究ではCre/loxP組換え系により任意の発生段階や組織(細胞)でエクソン5を欠損するCertコンディショナルノックアウトマウス(CKOM)の樹立に成功した。さらに,その前核期受精卵の前核にpCAG-Creプラスミドを顕微注入することによりCertノックアウトマウス(KOM)ヘテロ接合体を作製,系統化した。

このマウスは各臓器でのCert遺伝子およびタンパク質発現量が共に野生型の半分程度であったが,雌雄ともに外観に顕著な異常を示さず,繁殖能力もあった。しかしながら,Cert KOMホモ接合体は,産仔として得られず,胎齢8.5日目から成長が停滞し形態的異常が認められ,胎齢10.5日から11.5日の間に死亡した。CertCKOMは,胎生期致死を示す糖鎖関連遺伝子の新たな機能解析系として有用である。
4次元多様体の位相構造と微分構造および、2次元結び目理論

今回の研究目的では、境界を持つ4次元多様体の位相構造と、複素代数曲面の階数2安定ベクトル束のモジュライ空間の研究を主なものとした。そのうち、安定ベクトル束のモジュライ空間の研究については発表する段階までたどりつくことはできなかった。今後の研究方針としては、モジュライ空間の小平次元などの複素解析的量、特異点(すなわち、H^2(X,adε)≠0であるベクトル束E。ただし、adεはEのtracefreeなendmorphisms全体のなす層)のまわりの状況を調べる等の問題に焦点をしぼって研究をしたい。境界を持つ4次元多様体の位相構造については問題を以下のように設定して考察した。4次元多様体は、向き付け可能な、コンパクトかつ、連結な位相(または可微分)多様体で、その基本群が無限巡回群に同型であるものとする。また、境界の3次元多様体も連結とし、その包含写像の基本群上に誘導する準同型写像が全射であるとする。このとき、3次元多様体を固定した時、上の状況を満足する4次元多様体は、無数に存在するが、そのときの、最小の2次元Betti数を位相的カテゴリーとSmoothカテゴリーに関して求め、そのふるまいについて研究した。3次元多様体Mに対して、上記のような各々のBetti数をβ^<TOP>(M),β^<DIFF>(M)と書き表わすことにする。得られた成果を簡単に述べると、1.)任意の0以上の整数nに対して、β^<TOP>(M)=β^<DIFF>(M)=nとなるホモロジーS^1×S^2,Mが可算無限個存在する。2.)β^<TOP>とβ^<DIFF>は差がある。すなわち、β^<TOP>(M)<β^<DIFF>(M)となるホモロジーS^1×S^2,Mが存在する。である。これらの研究成果については、11月に開かれた研究集会「Art of Low Dimensional Topology」にて発表した。である。
熟成に伴う食肉軟化の分子機構

1.平成2年度には以下の新知見が得られた。(1),食肉の熟成中にα-コネクチンがβ-コネクチンと分子量120万の断片に分割される。(2),この現象はCa^<2+>の結合によって誘起され,0.1mM Ca^<2+>で変化量が最大になる。(3),分子量120万の断片は筋原線維のZ線寄りに局在する。2.平成3年度に得られた新知見は以下の通りである。(1),ネブリン分子の断片化は0.1mM Ca^<2+>で効果が最大となり,Ca^<2+>が結合すると断片化が起こる。(2),ネブリン1分子は細いフィラメントの全長にわたってアクチンと側面結合している。(3),ネブリン分子は生体内では細いフィラメントの構造を安定化しているが,食肉の熟成中に断片化が起こり細いフィラメント構造の不安定化を招く。3.平成4年度には以下の成果が得られた。(1),パラトロポミオシンの簡単な精製法を確立した。(2),食肉の熟成に伴いパラトロポミオシンが局在移動してアクチンに結合すると,アクチン・ミオシン間に形成されていた硬直結合が脆性になり,サルコメア長が復元する。(3),0.1mMのCa^<2+>によってパラトロポミオシンの局在移動が起こる。4.平成5年度に得られた成果は以下の通りである。(1),筋原線維のZ線にはリン脂質が存在し、その含量は筋原線維の蛋白質100g当り約1gである。(2),リン脂質はZ線の無定形マトリックス物質である。(3),食肉の熟成中に起こるZ線の脆弱化はリン脂質の遊離によるものであり,Z-フィラメントを構成するα-アクチニンは変化しないのでカルパインは関与していない。5.以上の研究成果により,熟成に伴う食肉の軟化に関する「プロテオリシス説」は全面的に否定され,本研究代表者が提唱している「カルシウム説」の正当性が立証された。即ち,食肉の熟成中に筋漿Ca^<2+>濃度が0.2mMに上昇すると,非酵素的に筋原線維構造が脆弱になり食肉の軟化をもたらす。平成2年度に受けた補助金により分離用小型超遠心機(日立・CS120)およびフライングスポットスキャナ-(島津・CSー9000)を購入したことにより,本研究は計画通り順調に進展した。すなわち,αーコネクチンに由来する分子量約110万の分子断片の単離・精製にあたっては分離用小型超遠心機が効率よく稼動し,SDSーPAGEゲルの分析では高感度のデンシトメ-タ-であるフライングスポットスキャナ-により精度の良い結果が得られるようになった。平成2年度にはコネクチンとCa^<2+>の結合性について追究したが,得られた新知見は以下の通りである。1.牛肉,豚肉および鶏肉の熟成中にも家兎肉の場合と同称に不溶性のαーコネクチンが可溶性のβーコネクチンと分子量約110万の分子断片に分割されることが明らかになった。

2. ^<45>Caを用いて調べた結果,上記の現象はCa^<2+>の結合によって誘起され,10^<ー4>MCa^<2+>で変化量が最大になることが明らかになった。3.分子量110万の分子断片を単離・精製して抗体を作成し,間接免疫蛍光法並びに免疫電顕法で調べた結果,この分子断片は筋原線維のZ線寄りの部位に局在することが明らかになった。以上の新知見は,食肉の熟成中に筋漿Ca^<2+>濃度が10^<ー4>Mに上昇するとαーコネクチン分子によって構成されているコネクチンフィラメントがその全長の約3分の1の部位で非酵素的に切断されることを明示している。既に,骨格筋が食肉に変換される過程で弾力性を失うのは不溶性αーコネクチンが可溶性βーコネクチンに変化するためであることを報告しているが,上記の新知見は本研究代表者が提唱している「食肉軟化のカルシウム説」に有力な根拠を提供するばかりでなく,生筋におけるコネクチンの生理的機能の解明に関しても寄与するところ大である。平成3年度に受けた補助金で自記分光々度計,超遠心機分離用ロ-タ,およびクロマトデ-タ処理装置を購入したことにより,本研究は計画通り順調に進行した。すなわち,ネブリンに由来する5種類の分子断片の単離・精製にあたっては超遠心機分離用ロ-タとクロマトデ-タ処理装置によって,また各分子断片とアクチンとの相互作用の送究では自記分光々度計によって良好な結果が得られた。得られた新知見は以下の通りである。1.ネブリン分子の断片化は10μM2以上のCa^<2+>で非酵素的に誘起され,0.1mM.Ca^2の効果が最大となり,200,40および23kDaの分子断片にCa^<2+>が結合すると断片化が起こる。2.Ca^<2+>によって生成した5種類の分子断片の抗体を作成し,間接免疫蛍光法および免疫電子顕微鏡法によりそれらの筋原線椎内局在を追究した結果,ネブリン分子はZ線から細いフィラメントの先端に至る約1cmの長さを有するフィラメントとして存在することが明らかになった。3.各分子断片はいずれもアクチンと結合するので,ネブリン1分子は細いフィラメントの全長に至ってアクチンと側面結合していることがわかった。4.これらのことから,生体内ではネブリン分子が細いフィラメントを構成するアクチンと結合することによって細いフィラメントの構造を安定化しているが,食肉の熟成中にサイトゾルのCa^<2+>が0.1mMに上昇するとネブリン分子の断片化が起こり,細いフィラメント構造の不安定化および筋原線維構造の脆弱化をくと考えられ,これが熟成に伴う食肉の軟化の一要因になっていると結論することができる。平成2年度および平成3年度に受けた補助金で購入した分離用小型超遠機をはじめ,高速液体クロマトグラフィーなどの備品類を有効に活用して本研究は順調に進行した。今年度の研究施計画に従い,1.パラトロポミオシンの精製法の改良および2.パラトロポミオシンの局在移動と熟成に伴う硬直結合の脆弱化の関係について追究し,以下の成果が得られた。1.Hasslbach-Schneider溶液によって筋原線維からパラトロポミオシンを抽出し,硫安分画およびヒドロキシアパタイトカラムクロマトグラフィーによりパラトロポミオシンを簡単に精製することができるようになった。2.この改良法で得られたパラトロポミオシンを抗原として抗パラトロポミオシン抗体を作成し,間接蛍光抗体法によってパラトロポミオシンの筋原線維内局在移動を調ベるとともに,硬直結合の脆弱化の指標として死後硬直時に短縮したサルコメアの長さの復元を測定した。鶏肉,豚肉および牛肉のいずれにおいても,パラトロポミオシンが局存移動して細いフィラメントのアクチンに結合するとアクチン・ミオシン間に形成されていた硬直結合が脆弱になり,サルコメア長が復元することが明らかになった。食肉の熟成に伴って筋漿Ca^<2+>
心血管リモデリングにおけるToll like receptorの役割

Toll like receptor-2ノックアウト(TLR2-KO)マウスおよび野生型(WT)マウスにドキソルビシンを腹腔内に投与した。心臓を摘出し、心筋でのサイトカイン産生やアポトーシスの程度の差異についてTLR2-KOとWTマウスで比較した。TLR2-KO群の心筋組織では、有意にtumor necrosis factor (TNF)-αおよびinterleukin (IL)-6といったサイトカインの産生が抑制されていた。転写因子NF-kBの活性は、TRL2-KO群で抑制された。また、TLR2-KO群ではドキソルビシン投与後のcaspase-3活性は低く、TUNEL染色陽性細胞数は少なく、アポトーシスは抑制された。そしてWTマウスで認められたドキソルビシン投与後の心機能低下と左室拡大は、TLR2-KOマウスでは抑制された。これまでの本研究の結果から、TLR-2を介する自然免疫は感染防御のみならず、心血管のリモデリングに関与することが示唆された。ドキソルビシン投与後の心臓リモデリングにおけるTLR2の役割をin vivoで検討した。TLR2-KO群の心筋組織では、有意にtumor necrosis factor-αおよびinterleukin-6といったサイトカインの産生が抑制されていた。また、TLR2-KO群ではドキソルビシン投与後のcaspase-3の活性は低く、TUNEL染色陽性細胞数は少なく、アポトーシスは抑制された。また、ドキソルビシン投与後10日までの生存率は、TLR2-KO群で有意に高かった。以上の結果から、ドキソルビシン投与後の心臓リモデリングにTLR2が関与していることが明らかになった。TLR2およびTLR4のノックアウトマウス、WTマウスを麻酔後、大腿動脈を周囲組織より剥離し、長さ2mmのポリエチレンチューブで大腿動脈を覆い、糸でチューブを固定した。術後2週および4週に大腿動脈を摘出、光学顕微鏡用切片を作成した。作成された切片をAzan-Mallory染色し、画像分析ソフトウエア(NIH image)を用いて内膜および中膜の面積を計測、内膜/中膜比を算出した。TLR2-KOマウスでは内膜/中膜比がWTマウスより有意に低く、内膜増殖が抑制されていた。TLR-2ノックアウトマウス、野生型(wild-type)マウスの大腿動脈を長さ2mmのポリエチレンチューブ(内径0.86mm)で覆い、糸でチューブを固定した。昨年度の検討では、術後2週および4週に大腿動脈を摘出たところ、TLR-2ノックアウトマウスで内膜/中膜比が低下していた。そこで、大腿動脈からRNAを抽出しinterleukin-1β(IL-1β)、interleukin-6(IL-6)、tumor necrosis factor (TNF)-αなどの炎症性サイトカインやmonocytechemoatractant protein-1(MCP-1)などのケモカインのmRNA発現をRT-PCR法を用いて検討した。TLR-2ノックアウトマウスの血管では、内膜増殖抑制に伴い、IL-1β、IL-6、TNF-α、MCP1の発現がwild-typeマウスに比し抑制されていた。以上の結果から、TLR-2が反応性の炎症性サイトカイン、ケモカインの遺伝子発現を制御することで、内膜増殖を抑制したことが明らかになった。次にTLR-2ノックアウトマウスとwild-typeマウスの皮下にミニポンプを植え込み、アンジオテンシンIIを持続投与した。また大動脈バンディング手術を行い、圧負荷に対する心肥大形成についても実験を行った。まだ検討中であるが、TLR-2ノックアウトマウスではアンジオテンシンIIや圧負荷に対する心肥大反応が、wild-typeマウスに比較し低下する傾向を認めている。
高速道路の隘路現象の研究

1.実際の道路上を走行する車両の追従挙動を計測する試験車両およびデ-タ処理システムを開発した。これらにより、実際の高速道路におけりる追従走行デ-タを収集、蓄積した。2.渋滞流におけるS-V関係については、それまで指摘されてきた下に凸な曲線関係ではなく、上に凸な関係にあることを見いだした。3.追従モデル中の希望車間距離を表す関数の係数をパラメ-タとみなし、他のパラメ-タと同様に推定する方法を提案した。すなわち、前方車の原デ-タに対するモデル式を用いたシミュレ-ションで得られる追従車の挙動を、三つの状態量(加速度、速度、車間距離)で表現し、これらとその状態量の生デ-タとの間の三種類のRMSE値を、重みを付けて全て同時に最小化するようなアルゴリズムを、カルマンフィルタ-の理論を用いて開発した。この方法により推定したパラメ-タを自由流、渋滞流それぞれの走行デ-タ組について推定し、その結果から、追従モデル式中の反応遅れの大小関係を検証した。4.追従挙動における認知から判断、挙動までの構造の再検討に基づいてファジイ推論を用いたモデルを構築し、追従走行デ-タにより同モデルパラメ-タの同定を行った。その結果、ファイジイモデルは数式モデルと比較して同等か、それ以上の説明力を持っていることが示された。5.全ての運転者が全く同じモデルパラメ-タで追従挙動するとの仮定のもとで、ファイジイモデルによる交通流シミュレ-ションを行い、個々の車両の追従挙動の再現性を検討すると共に、交通流現象の特性をどれだけ表現できるか分析した。その結果、数式モデルでは不安定な挙動が見られ、しばしば追突が発生するが、ファジイモデルではある定常状態へ向かって収束し、安定な交通流現象を再現することが可能であることが示された。1.2台の車両(主測定車および補助測定車)に各種観測機材を設置し,各車の速度,加速度およびアクセルペダル踏み込み量,車両間の距離および相対速度,そして路面照度の測定,記録システムを整備し,動作を確認した.2.測定データをA/D変換して大型計算機に入力し,各測定値間の物理的関係を考慮しながら平滑化を行なうデータ処理システムを整備した.このシステムで測定データを処理することにより,各車両の走行挙動を所要の精度で解析できることを確認した.3.今年度は主測定車の前方に補助測定車を先行させて,高速道路および付随的に一般街路においても追従実験を行った.主測定車の追従挙動を解析した結果,以下のような知見が得られた.(1)速度ー車間距離の関係は渋滞流と自由流との境界において不連続であり,この2つの領域において車両の追従挙動が異なることが検証された.渋滞流における速度ー車間距離の関係は,走行区間あるいは運転者のちがいによらず,一定の曲線の近傍に分布する.しかし,自由流においては,同一の運転者についても定常的な関係を見いだすことはできなかった.さらに,渋滞流から自由流に遷移するときには,自由流の速度域においても,過渡的に渋滞流の速度ー車間距離の関係が維持されていることが明らかになった.(2)渋滞流中の追従車の加速度は,先行車との相対速度のみならず,定常走行時の車間距離と実際の車間距離との差(車間余裕)にも依存している.車間余裕に対する反応遅れは約5秒であり,相対速度に対する反応遅れ(約1秒)よりかなり大きい.(3)自由流中の追従車の加速度は,先行車との相対速度には依存しているが.車間余裕との間には相関が見られない.

相対速度に対する反応遅れは約3秒である.1.昨年度(昭和62年度)までに開発した走行計測車およびデータ処理システムを利用して、おもに中央高速道路のトンネルやサグ部における走行データを収集した。また、名神高速道路においても、同様にして走行実験を実施した。2.昨年度に単路部における追従挙動を解折し、追従モデルを開発したのに続いて、今年度は上記走行データを使用してトンネル入口付近における照度変化の走行速度への影響、あるいは縦断勾配の追従挙動への寄与度など、ボトルネック部における追従挙動を解折し、対応する付加項を追従モデルに組み込む作業を進めた。また、自由流における希望速度と実速度との差の、追従挙動への影響度を検証する作業も併せて進めた。3.自由流と渋滞流との間の遷移領域における追従挙動を解折するために、路外からのビデオ観測に基づく走行データを収集し、計測車による走行データと併せて使用する準備を進めた。4.従来開発を進めてきた追従挙動の数式モデルとは別に、ファジー推論を応用した追従モデルを走行データに基づいて構築するために、理論的検討および対応する走行実験の企画作業を開始した。5.追従モデルによるシミュレーションにおいて、ボトルネックへの交通の到着状況(到着時間間隔、車線分布など)を入力するために、ボトルネック手前においてビデオ観測を実施し、車群の形成状況などを解折した。1.中央高速道路および名神高速道路において、一般ドライバ-による追従デ-タを収集、蓄積した。2.渋滞流におけるS-V関係については、それまで指摘されてきた下に凸な曲線関係ではなく、上に凸な関係にあることを見いだした。3.追従モデル中の希望車間距離を表す関数の係数をパラメ-タとみなし、他のパラメ-タと同様に推定する方法を提案した。すなわち、前方車の原デ-タに対するモデル式を用いたシミュレ-ションで得られる追従車の挙動を、三つの状態量(加速度、速度、車間距離)で表現し、これらとその状態量の生デ-タとの間の三種類のRMSE値を、重みを付けて全て同時に最小化するようなアルゴリズムを、カルマンフィルタ-の理論を用いて開発した。この方法により推定したパラメ-タを自由流、渋滞流それぞれの走行デ-タ一組について推定し、その結果から、追従モデル式中の反応遅れの大小関係を検証した。4.追従挙動における認知から判断、挙動までの構造を再検討し、これをもとにファジイ推論を用いたモデルを構築し、追従実験によって得られたデ-タからモデルパラメ-タの同定を行った。その結果、ファイジイモデルは数式モデルと比較して同等か、それ以上の説明力を持っていることが示された。5.全ての運転車が全く同じモデルパラメ-タで追従挙動するとの仮定のもとで、フアイジイモデルによる交通流シミュレ-ションを行い、個々の車両の追従挙動の再現性を検討すると共に、交通流現象の特性をどれだけ表現できるか分析した。その結果、数式モデルでは不安定な挙動が見られ、しばしば追突が発生するが、ファイジイモデルではある定常状態へ向かって収束し、安定な交通流現象を再現することが可能であることが示された。
脂質の光酸化による劣化機構の解明とその抗酸化対策に関する応用技術の開発

スクアレンの自動酸化および紫外線照射による酸化挙動について速度論的に検討すると共に、酸化過程で生成する酸化生成物および酸化生成物の分解反応生成物種について定性、定量の両面から検討した。気泡塔型反応器を用いて、スクアレンのスクアラン溶液に酸素を気泡として流通させて種々の条件でスクアレンの酸化反応速度を測定した。特に酸化反応速度に及ぼす紫外線照射の影響を検討した。酸化反応は反応初期の誘導期と過酸化物がある程度生成して加速的に進行する2段階で進行することが判った。誘導期の酸化反応速度が紫外線照射量の増加と共に増加することより、紫外線照射は脂質の励起反応の速度を促進していることが明らかとなった。しかし、連鎖反応の速度に支配される加速期の速度は紫外線照射に無関係となり、その段階の反応が紫外線照射に影響されないことが判った。誘導期の反応は生成される過酸化物濃度に無関係に、脂質濃度によって決まること、又その速度定数は紫外線照射量の増加に伴って増加することを明らかにした。一方加速期の反応速度は、生成した過酸化物濃度の一次関数として説明され、その速度定数は紫外線照射量に無関係となることを明らかにした。更に、高速液体クロマトグラフ(化学発光検出器)による生成物の分析の結果、誘導期から加速期に掛けてスクアレンの6個の不飽和結合に16個の酸素が結合して6種の過酸化物が生成し、時間と共に高次の酸化物に変化することを明らかにした。また、これらの過酸化物は、酸化反応の進行に伴って、ケトン、アルデヒドおよび有機酸類に分解すると共に、過酸化物の会合によってポリマーへ変性することを明らかにした。流通型反応装置を用いてスクアレンおよびリノール酸の酸化反応速度および抗酸化剤であるαトコフェロールおよびアスコルビン酸やその高級アルコールのエステル添加による酸化抑制効果に及ぼす脂質濃度、酸素分圧、反応温度、添加物濃度等の影響を検討した。更に、酸化反応過程における反応生成物分布およびαトコフェロールおよびそのラジカル生成物等の分布の変化を測定した。酸化速度及び生成物濃度分布結果に基づいて、酸化反応および抗酸化機構を検討した。抗酸化剤を添加しない場合の酸化反応を、(1)脂質のラジカル化から(2)過酸化物ラジカル化ー(3)脂質との反応による脂質ラジカル生成といった連鎖反応によって説明し、その酸化反応速度式を導出した。抗酸化剤を添加した場合、従来抗酸化剤と称されているαトコフェロールは酸化反応を促進する反応に作用して、その反応で生成されたトコフェロールのラジカルまたはその二量体が酸化抑制の作用を呈することを明らかにした。(投稿準備中)その結果から、αトコフェロールの存在が総括的には抗酸化効果を呈している如く見えるが、実質的には抗酸化作用をしている物質はαトコフェロールではなく、それが反応して生成した物質である。平成11年度以降では、先に示した(1)(3)の過程に加えて、(4)トコフェロールラジカル生成(5)脂質ラジカル補足反応(5)過酸化物分解反応等の過程を考慮した反応モデルを構築し、酸化および抗酸化過程を含めた速度式を確立する。また、これらの反応を確定する条件下における実験を追加して行う。スクアランに種々の濃度でスクアレンを溶解した混合溶液およびラウリン酸エチルに種々の濃度でリノール酸を溶解した混合溶液の酸化反応速度を流通型反応装置を用いて測定した。反応速度に及ぼす脂質濃度、酸素分圧、紫外線強度、抗酸化剤(□トコフェロールおよびアスコルビン酸とその誘導体)添加量の影響等を定量的に検討した。前年明らかにした抗酸化速度に及ぼす□トコフェロール2量体の存在を、マスペクトルおよび高速液体クロマトグラフによる分析結果から確認し、提案した反応モデルの妥当性を明らかにした。アスコルビン酸またはその誘導体の単独添加における抗酸化効果は、□トコフェロール添加と比較して非常に小さく、その定量性もあまり確認できなかった。

□トコフェロール添加で最大効果を発揮しうる0.01%(wt/wt)添加において、アスコルビン酸添加による抗酸化効果は顕著であり、アスコルビン酸の添加量を変化させた場合、誘導期から停止期(見かけ上酸化反応が進行しない状態)、加速期への酸化状態の状態変化と加速期における過酸化物濃度は同様であるが、停止状態の時間はアスコルビン酸がある濃度までは濃度とともに時間が増加するが、ある濃度以上になると一定となるアスコルビン酸についての最大効果濃度が存在する。酸化速度に及ぼす脂質濃度の依存性は、反応モデルに基づいた速度式によって説明されることが判った。酸化速度に及ぼす酸素分圧濃度は比例関係が成立せず、酸素分圧の(1/2)乗に影響される。実験結果は混合溶液への酸素の分配係数(実測)を考慮した速度機構に基づいて解析する。平成12年度では、抗酸化剤添加の影響を定量的に検討して、酸化反応および抗酸化添加による抗酸化機構について明らかにし、その速度式を確立する。スクアレンの自動酸化および紫外線照射による酸化挙動について速度論的に検討すると共に、酸化過程で生成する酸化生成物および酸化生成物の分解反応生成物種について定性、定量の両面から検討した。気泡塔型反応器を用いて、スクアレンのスクアラン溶液に酸素を気泡として流通させて種々の条件でスクアレンの酸化反応速度を測定した。特に酸化反応速度に及ぼす紫外線照射の影響を検討した。酸化反応は反応初期の誘導期と過酸化物がある程度生成して加速的に進行する2段階で進行することが判った。誘導期の酸化反応速度が紫外線照射量の増加と共に増加することより、紫外線照射は脂質の励起反応の速度を促進していることが明らかとなった。しかし、連鎖反応の速度に支配される加速期の速度は紫外線照射に無関係となり、その段階の反応が紫外線照射に影響されないことが判った。誘導期の反応は生成される過酸化物濃度に無関係に、脂質濃度によって決まること、又その速度定数は紫外線照射量の増加に伴って増加することを明らかにした。一方加速期の反応速度は、生成した過酸化物濃度の一次関数として説明され、その速度定数は紫外線照射量に無関係となることを明らかにした。更に、高速液体クロマトグラフ(化学発光検出器)による生成物の分析の結果、誘導期から加速期に掛けてスクアレンの6個の不飽和結合に16個の酸素が結合して6種の過酸化物が生成し、時間と共に高次の酸化物に変化することを明らかにした。また、これらの過酸化物は、酸化反応の進行に伴って、ケトン、アルデヒドおよび有機酸類に分解すると共に、過酸化物の会合によってポリマーへ変性することを明らかにした。
多糖ポリイオンコンプレックスゲルの内部構造制御とそのフィルム機能への転写

本研究では多糖のポリイオンコンプレックス(PIC)からなるゲルのフィルムへの成形において、(1)PICゲルの内部構造制御に基づく力学的特性の向上、(2)成膜過程の改良によるPICゲルの力学的特性のフィルムへの転写、相補的検討として(3)フィルムの後処理による力学的特性の向上、について系統的に検討する。成果を基に多糖PICの内部構造を制御し、その構造をフィルムへと転写するための設計指針を提案する。あわせて多糖が合成高分子に匹敵する構造材料としての可能性をもつことを実証する。