hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
軽度認知症者への前頭葉機能活性効果の検討～マルチタスクトレーニングによる効果～

自治体の介護予防教室に参加しているMCI高齢者を対象にMovement Music Therapy(MMT)群とシングルタスクトレーニング(STT)群に設定し、STT群には音楽と鳴子なしのカウント運動で、MMT群と同じ動きを行った。前頭葉機能検査(FAB)と脳血流量測定、身体的指標を介入前後で測定し比較検証した結果、MMT群では、身体機能の4項目で有意な向上が見られ、FAB値に有意な改善がみられた。また、MMT群の前頭前野部位においてSTT群よりも介入後に有意な賦活がみられた。このことからMCI高齢者であってもMMTによる介入が身体機能と、脳血流量賦活に効果があることが示唆された。【目的】この研究の目的は身体機能の向上と前頭葉機能の活性化を目指して、打楽器を使用したMovement Music Therapy(MMT)によるマルチタスクトレーニングを、軽度認知障害者(MCI)を対象に実施し、その効果をシングルタスクトレーニング(STT)と比較検証することである。【方法】自治体の介護予防教室参加者を会場別にMMT群とSTT群に設定し、STT群には音楽と鳴子(打楽器)なしの指導者によるカウントのみで、MMT群と同じ動きを行ってもらった。前頭葉機能の活性については、前頭葉機能検査(FAB)または、近赤外線光脳機能イメージング装置(fNIRS)での脳血流量測定を、身体的指標としては循環器系、心肺機能、握力、平衡性、脚筋力・持久力、巧緻敏捷性・移動能力について介入前後で測定し介入効果を比較検証した。【結果】MMT群(34名75.35±4.53歳)とSTT群(11名72.36±6.10歳)それぞれの群内で対応のあるt検定を行った結果、MMT群では、身体機能の4項目(握力、歩行筋力、巧緻・敏捷性、脚筋力・持久力)で有意な向上(p<0.05)が見られた他、FABにおいても、有意な改善(p=0.008)がみられた。一方STT群ではすべての項目で有意な変化は見られなかった。さらにMMT群内で、FABの結果によりFAB低下群(FAB<16)とFAB正常群に分けて二重課題(運動と言語流暢性課題を同時に要求する)実施中の脳血流量とMMT実施中の脳血流量を介入前後で比較検討した結果、FAB低下群がFAB正常群に比べ右腹外側前頭前野部位と左背外側前頭前野部位に有意な向上が示唆された。【結論】このことから、前頭葉機能活性が低下しているFAB低下群であってもマルチタスクトレーニングであるMMTによる介入が身体機能の向上のみならず、脳血流量の活性にも効果があることが示唆された。我々は運動習慣の少ない高齢者でもストレスが少なく運動継続できる方法として、「鳴子を使用した音楽を伴う運動療法(MMTプログラム)」を開発した。これは、鳴子という楽器を音楽の拍子に合わせて打ち鳴らしながら、指導者の動きに合わせて体を動かすという、高い認知機能と運動機能を同時に要求されるマルチタスクトレーニングである。本研究の目的は、我々が開発したMovement Music Therapy(MMT)によるマルチタスクトレーニングを、認知機能が低下しつつある軽度認知障害者(Mild Cognitive Impairment ;MCI)を対象に実施する。その効果について、1)マルチタスクとシングルタスクの介入効果の違いを身体機能面、脳血流量の賦活面から比較する。2)介入の違いにより、前頭葉機能に与える影響を検討する。3)介入の違いから脳血流量の活性の持続と、持続された活性が両側前頭葉機能に与える影響と脳内神経ネットワークへの関連の違いを検討することであった。これまでの実績この介入と同じ動きで音楽と鳴子のないシングルタスクトレーニングの介入とMMTによる介入とで、その効果の違いについて比較検証した我々の先行研究では、音楽と運動の両方が同時に刺激されるMMTの介入が、運動のみの介入よりも身体機能の向上の他、口腔内唾液免疫力を向上させる効果があることが示唆された。さらに、現在はMMTによる介入が認知機能の改善に影響を及ぼすのかを検討中である。現時点の結果から、MMTを用いた介入はシングルタスクトレーニングによる介入に比べ、身体機能5項目と前頭葉機能検査値に有意な向上がみられ、MMT実施中の脳血流量が増加し、さらに介入群の脳内神経ネットワークが、脳の遂行機能に関わる両側側頭部から背外側前頭前野、前頭前野部位の広範囲において介入後に強化されていることが確認できた。本研究では、近赤外線光能機能イメージング装置(fNIRS)を用いてMCI者を対象に介入方法の違いから脳血流量の活性の持続と、持続された活性が両側前頭葉機能に与える影響と脳内神経ネットワークへの関連の違いを検討してきた。研究参加対象者数は自治体からの協力も得られ、順調に延びてきている。現在2年に渡り本研究を継続してきたが、平成28年度はさらに対象者を増やし、質量ともに十分なデータを得、研究成果の実証性を高めていく予定である。本研究は鳴子を使用したMovement Music Therapy(MMT)を、軽度認知障害者(MCI)を対象に実施し、その効果をシングルタスクトレーニング(STT)と比較検証することであった。自治体の教室に参加した人を会場別にMMT群とSTT群に設定し、STT群には音楽と鳴子なしのカウント運動のみで、MMT群と同じ動きを行った。

前頭葉機能の活性(前頭葉機能検査(FAB)と近赤外線効能機能イメージング装置(fNIRS)での脳血流量測定)と身体的指標を介入前後で測定し比較検証した。MMT群(34名75.35±4.53歳)とSTT群(11名72.36±6.10歳)それぞれの群内で対応のあるt検定を行った結果、MMT群では、身体機能の4項目で有意な向上(p<0.05)が見られた他、FAB値に有意な改善(p=0.008)がみられた。一方STT群ではすべての項目で有意な変化は見られなかった。脳血流量については介入群はMMT実施中の、対照群はSTT実施中の介入前後の[oxyHb]積分値変化量について、脳座標位置情報を基に、左右側頭葉、前頭前野の3分野に分けてMANOVAにより検討した結果、FAB低下群の脳血流量が外側前頭前野部位の賦活が示唆(p<0.05)され、年齢別では前期高齢者の前頭前野部1ヶ所と後期高齢者の前頭前野部位の3ヶ所でMMT群が対照群に比べ有意な賦活がみられた。さらに各Channel同士の相関関係(Pearson p<0.01)では、MMT実施中の介入群では、両側側頭部から背外側前頭前野、前頭前野部位の広範囲において同じように変化していることが示唆され、一つのChannelからいくつもハブのように周囲の他のChannelとの関連もみられた。このことからMCI高齢者であってもMMTによる介入が身体機能の向上と、脳血流量賦活に有効であることが示唆された。自治体の介護予防教室に参加しているMCI高齢者を対象にMovement Music Therapy(MMT)群とシングルタスクトレーニング(STT)群に設定し、STT群には音楽と鳴子なしのカウント運動で、MMT群と同じ動きを行った。前頭葉機能検査(FAB)と脳血流量測定、身体的指標を介入前後で測定し比較検証した結果、MMT群では、身体機能の4項目で有意な向上が見られ、FAB値に有意な改善がみられた。また、MMT群の前頭前野部位においてSTT群よりも介入後に有意な賦活がみられた。このことからMCI高齢者であってもMMTによる介入が身体機能と、脳血流量賦活に効果があることが示唆された。今年度の研究計画は、前頭葉機能の活性化を目指して、我々が開発したMovement Music Therapy(MMT)によるマルチタスクトレーニングを、認知機能が低下しつつある軽度認知障害者(MCI)を対象として実施し、その効果を検証することであった。前頭葉機能の活性については、前頭葉機能検査(FAB)または、近赤外線光脳機能イメージング装置(fNIRS)での前頭野領域の血流量測定を、認知機能面ではミニメンタル認知機能検査(MMSE)を介入前後で測定し介入効果を検証した。MMTによる介入と同様の方法と実施期間で、運動のみのシングルタスクトレーニングについても対象者を確保し、効果を検討することができた。今回MMT実施中の脳血流量を介入前後で比較検討した結果、特に、FAB低下群がFAB正常群に比べ右腹外側前頭前野部位と左背外側前頭前野部位に有意な脳血流賦活が示唆された。MMTによる介入により有意な介入効果が得られたことから、研究はおおむね順調にすすんでいると考える。(日本地域看護学会第18回学術集会、the 1st Asia-Oceanian Congress forNeuroRehabilitationにて発表予定)。さらに、なぜ前頭葉の中でも特にワーキングメモリに関する部位に効果がみられたのか検証を進めていきたい。
象牙質/歯髄複合体の免疫防御機構の免疫学的・分子生物学的解析

歯髄内樹状細胞における各種免疫機能分子・炎症性サイトカイン等の発現状況と歯髄疾患の病態との関連について免疫組織化学的・分子生物学的に検討し、下記の知見を得た。1ヒト齲蝕歯歯髄では齲蝕病巣と交通する象牙細管の開口部直下にHLA-DRあるいはfactorXIIIa陽性の歯髄内樹状細胞が限局性かつ著明に集積することが確認された。この集積は浅在性象牙質齲蝕の段階ですでに明瞭であったが、修復象牙質の存在下では不明瞭となった。これらの歯髄内樹状細胞の大多数はCD14あるいはCD68の発現を示した。さらに、深在性齲蝕歯では一部の樹状細胞にCD83,CD86の発現を検出可能であった。一方、T細胞は浅在性象牙質齲蝕の段階より明瞭に増加を示した。これらのT細胞の大半はCD45RO陽性の記憶T細胞であり、その一部は活性化T細胞のマーカーであるCD25を発現していた。一方B細胞は深在性齲蝕歯で初めて明瞭な増加を示した。以上より、樹状細胞・T細胞間の相互作用に基づくT細胞の活性化が齲蝕継発性歯髄炎の初期成立過程に関与する可能性が示唆された。2ラット切歯にLPSを貼付することにより誘発した実験的炎症歯髄では、起炎後6時問をピークとする誘導型一酸化窒素合成酵素(iNOS)mRNAの発現がRT-PCR法にて検出された。抗iNOS抗体を用いた免疫染色により、iNOS発現細胞のほとんどがマクロファージであることが確認された。またシクロオキシゲナーゼ-2(COX-2)および各種炎症性サイトカインmRNAの発現は、iNOSmRNAと同様3-6時間でピークに達したが、抗炎症性サイトカインであるIL10発現は術後6時問で初めて確認された。iNOS抑制剤投与はCOX-2、炎症性サイトカイン発現を著明に抑制した。以上より、歯髄炎の初期成立過程にマクロファージ由来の一酸化窒素が関与する可能性が示唆された。正常あるいは炎症歯髄におけるco-stimulatory molecules,サイトカインの免疫組織化学的あるいは分子生物学的検出を行い,各種免疫担当細胞の局在・動態との関連を検討することを目的とし、下記の知見を得た。1.免疫組織化学的検討ラットの下顎第一臼歯正常歯髄、及びこれを露髄させ開放のまま放置することにより惹起した実験的炎症歯髄を検索の対象とし、酵素抗体染色により下記の発現状況の検索を行った。その結果、正常歯髄、炎症歯髄ともTNF-に対するimmunoreactivityを示すマクロファージ様の細胞の存在が確認された。またiNOSのimmunoreactivityは正常歯髄では検出されなかったが、炎症歯髄では露髄部近傍に集積するマクロファージ様の細胞に強度に発現されていることが確認された。2.分子生物学的検討ラットの上顎切歯にLPS貼付を行うことにより,実験的に歯髄炎を惹起させたのち、RT-PCR法にて歯髄におけるiNOSのmRNA発現状況を検索した.その結果起炎後6時間をピークとするiNOSのmRNA発現が確認された。正常あるいは炎症歯髄におけるco-

stimulatory molecules,サイトカインの免疫組織化学的あるいは分子生物学的検出を行い,各種免疫担当細胞の局在・動態との関連を検討することを目的とし、下記の知見を得た。1.免疫組織化学的検討ラットの下顎第一臼歯歯髄を検索の対象とし、酵素抗体染色により光学顕微鏡あるいは電子顕微鏡下で下記の発現状況の検索を行った。歯髄炎の誘発は露髄後開放のまま放置することにて行った。・共刺激分子:CD80,CD86・サイトカイン:TNF-α・誘導型一酸化窒素合成酵素(iNOS)その結果、(1)共刺激分子の発現は陽性対照組織である脾臓で検出されたものの、正常歯髄での発現は確認されなかった。(2)正常歯髄・炎症歯髄ともTNF-αに対する免疫反応性を示すマクロファージ様の細胞の存在が確認された。(3)MHC class II分子あるいはCD11cを発現する樹状細胞様細胞の存在を免疫電顕観察にて確認した。これらはいづれもED1陽性を示したが、樹枝状の外形ならびに貪食空胞の発達に乏しいとの点において、マクロファージと異なる超微形態を示した。(4)炎症歯髄でiNOSに対する免疫反応性を示すマクロファージ様の細胞の存在が確認された。2.分子生物学的検討LPS貼付にてラット上顎切歯に歯髄炎を誘発し、RT-PCR法にて歯髄におけるiNOSのmRNA発現状況を検索したところ、起炎後6時間をピークとするiNOSのmRNA発現が確認された。また酵素抗体二重染色により、iNOS陽性細胞はマクロファージと同定された。歯髄内樹状細胞における各種免疫機能分子・炎症性サイトカイン等の発現状況と歯髄疾患の病態との関連について免疫組織化学的・分子生物学的に検討し、下記の知見を得た。1ヒト齲蝕歯歯髄では齲蝕病巣と交通する象牙細管の開口部直下にHLA-DRあるいはfactorXIIIa陽性の歯髄内樹状細胞、及ぴT細胞が限局性かつ著明に集積することをすでに確認しているが、深在性齲蝕を有する被験歯ではこれらの樹状細胞の一部にCD83, CD86の発現を検出可能であった。従って、樹状細胞・T細胞間の相互作用に基づくT細胞の活性化が齲蝕継発性歯髄炎の初期成立過程に関与する可能性が示唆された。2ラット切歯にLPSを貼付することにより誘発した実験的炎症歯髄では、起炎後6時間をピークとする誘導型一酸化窒素合成酵素(iNOS)mRNAの発現がRT-PCR法にて検出された。抗iNOS抗体を用いた免疫染色により、iN0s発現細胞のほとんどがマクロファージであることが確認された。またシクロオキシゲナーゼ-2(COX-2)および各種炎症性サイトカインmRNAの発現は、iNOS mRNAと同様3-6時間でピークに達したが、抗炎症性サイトカインであるIL10発現は術後6時間で初めて確認された。iN0S抑制剤投与はCOX-2、炎症性サイトカイン発現を著明に抑制した。以上より、歯髄炎の初期成立過程にマクロファージ由来の一酸化窒素が関与する可能性が示唆された。
寧夏回族自治区における古代の民族と青銅器文化の考古学的研究

本研究は、1970年代以降寧夏回族自治区、特に南部の固原県周辺一帯において続々と発見された北方系青銅器文化の遺物の多くが、墓葬の形式や青銅器の種類と紋様の違いから、匈奴文化の範疇に入れられないことを明らかにした。従来、これらの遺物は、動物紋様を特徴とする騎馬遊牧民族のものに共通するため、これまで匈奴文化の遺物と考えられていた。しかし、内蒙古自治区での匈奴の墓葬の発掘調査と研究の進展につれて、墓葬形式と副葬品の種類を比較すると、共通要素も多くあり北方系青銅器文化の名の下に大きな枠組みで把握できるけれども、墓葬の形式や青銅器の種類と紋様に明らかな差異が認められる。このような地域的差異は、その担い手としてそれぞれの該当地域を占有していた民族の差異に由来するものと考えられろ。本研究では、その民族を史籍に言う西戎と考え、その妥当性を明確にしょうとする問題意識のもとに行なわれた。現地踏査を通して、北方系青銅器を含む青銅器文化に関して、寧夏回族自治区全体の概要を把握したことは、本研究の大きな成果である。さらに寧夏中、南部の遺跡には甘粛仰韶文化半山類型の彩陶が出土するだけでなく、青銅器時代に属する斉家文化、寺窪文化や河西画廊の沙井文化の資料が確認できた。文献資料によれば、西周から戦国時代にかけて、この地域には義渠戎、大茘戎、鳥氏戎などに代表される西戎と呼ばれる少数民族が居住していたと伝えられている。この地域における新石器時代晩期から青銅器時代への転機が西戎などの民族にどのように関わっているかについて論及する。西戎に関する考古学的研究は中国の考古学界においても緒についたばかりである。北方系青銅器文化の研究と絡めながら寧夏南部から甘粛省東・西南部、河西回廊の地域をも視野にいれて研究を進める必要がある。1997年7月14日福岡発CA916便にて北京へ。1519日中国社会科学院考古研究所、中央民族大学にて関係者等を訪問し、意見交換や資料室見学や諸準備等を行なう。20日北京発寧夏の銀川空港着。2127日まで、寧夏大学にて大学間共同研究であるため、寧大側研究者と調査地域と調査方法の確認、日程調整、役割分担(調査許可を含む)等の最終確認を行なう。一方、銀川市内にある寧夏博物館を見学し、青銅器関係の展示資料や収蔵品の資料調査を行なった。また、旧石器時代の水洞溝遺跡、西夏時代の王陵、明代の長城、中国側共同研究者が調査に参加した漢墓の見学するかたわら、銀川平野の予備調査を行ない、ここからオルドス・ブロンズの発見例や遺跡は、報告されていない事実を確認した。28日寧夏回族自治区の南に位置する固原県(銀川から約350Km)へ移動し、本格的調査を開始する。固原県では、固原博物館の展示品および収蔵品の調査と主要遺跡(楊郎遺跡、干家堡遺跡他)の実地踏査を実施、固原県文物管理所において収蔵の青銅資料を調査した。資料は、帯鉤、銅釦、銅刀子、銅鈴、動物文飾板であるが、耕作中に出た資料で少数のため未報告のものが多い。西吉県の博物館(1996.10オープン)において青銅器の資料調査したが、ここでも発見の経緯が同様なものであるため、未報告のものが多かった。

彭陽県では、博物館はなく、文物保管所にて収蔵の青銅短剣、轡、飾板、羊頭竿頭飾、鈴等を調査した。ここのデータには、戦国時代の秦の長城に沿って青銅品が点々と(究めて少量)耕作時に発見しているという遺跡地図を見せてもらい撮影することができたことは、本研究を進める上で大きな収穫であった。以下、隆徳県、〓源県一帯の遺跡踏査と文物管理所をおいて資料調査を実施した。9月4日北京へ移動し、中国社会科学院を訪ね、北方系青銅器研究の第一人者の鳥恩氏に会った。北京にて関連する図書資料他を収集し、9月10日帰国した。平成10年7月21日広島発WH294便にて西安へ。2225日まで陜西歴史博物館および西安半坡博物館等を参観した。陜西歴史博物館では、数年前まで半坡遺跡や姜〓遺跡における発掘を実際に担当し、また、長年の友人である考古学者の高強氏(現在、陜西省文物交流センター副研究員)に会い、陜西省の主に北方地域の各地から出土した、博物館所蔵の北方系青銅器の資料を見せてもらうとともに意見交換を行なった。特に、神木県出土の黄金の怪獣等の資料の年代が前漢まで降ることが分かった。26日には寧夏の固原に向けて西安を発った。固原県城には、戦国時代の秦の長城が数キロにわたり現存しており、この長城に沿って青銅器が発見されている。長城は、北方騎馬遊牧民族へ対する軍事的な防衛施設であるが、その機能を維持するために要所々に接続する道路がある。始皇帝、漢の武帝が長安から西北方面へ回中道を通うで行幸している。この回中道が西安から固原へ抜ける道という説もあって、陜西から寧夏南部の固原地区に入るルートの踏査と黄土高原の地貌を実際に見ておく必要があった。固原では、固原博物館の羅豊副館長と昨年は、現地協力者として参加した延世忠氏(副館長に昇格)らと会い、意見交換とその後一年間に調査した遺跡についての情報を得ることができた。また、固原の北の同心県で漢代の匈奴墓地遺跡、中寧県では青銅短剣墓の遺跡を踏査した。銀川では、寧夏大学にて中国側責任者の韓小忙らと意見交換会を開いてデータの分析も含めて問題点を整理し、また、平成11年度の調査についての打ち合わせを行なった。8月10日呼和浩特に行き、内蒙古文物考古研究所および内蒙古博物館等を参観し北方系青銅器資料を見ることができた。特に、考古研究所では劉来学副所長、孫建華副研究員らと会い意見交換を行なった。25日上海に行き、上海博物館所蔵の北方系青銅器の資料を見学し、関連する資料他を収集し28日帰国した。平成11年7月22日広島空港から北京へ。23日北京空港から甘粛省蘭州へ移動。甘粛省博物館および考古研究所等を参観した。博物館では、甘粛省内から出土した青銅器資料をみることができた。その内のいくつかは寧夏回族自治区南部の固原地区から出土している青銅器に類似する資料のあることを確認した。25日蘭州を発ち西寧へ移動。酉寧では、青海省文物考古研究所の許新国所長を訪ね、青海省内の考古学的発掘と研究についての状況と青銅器についての意見交換および文献交換を行なった。許氏は文物編集委員会編『文物考古三十年』の「青海省文物考古工作三十年」の執筆者であり、その日本語版『中国考古学三十年』(平凡社)の青海省の翻訳を私が担当していた縁で、一部未公表資料を含む多数の青銅器を実査する機会を得た。また、研究所保管の〓約文化に関する情報と青銅器資料が出土した墓葬は、寧夏の固原の北に位置する楊郎遺跡や干家庄遺跡に偏洞室墓と呼ばれる墓葬に類似するものであり、両者の間に何らかの関係のあることが感じられたことは大きな収穫であった。2729日酉寧から蘭州を経由して寧夏回族自治区の固原へ移動。固原博物館では延世忠、羅豊副館長らと会い、青銅器に関する情報交換を行なった。
動的コンビケムによるミニマム糖クラスターの構築と糖鎖間相互作用の解明への応用

スフィンゴ糖脂質は細胞膜上にて水平凝集し、糖鎖の密集した「糖マイクロドメイン」を形成する。また、隣接細胞の糖マイクロドメイン同士の糖鎖ー糖鎖間相互作用(CCIs)により、細胞接着が誘起される。しかしCCIsのメカニズムは未だ明らかとなっていない。先行研究例にてCCIsにある種のイオンが必須であるとの結果が示されているが、その理由も未解明である。本研究課題では、糖クラスターに対し、糖クラスター内部の当空間配置を鋭敏に検知するための分子プローブとしての錯体を導入した「糖修飾トリスビピリジン鉄錯体」を調製し、錯体由来のCDスペクトルの変化を元に、糖クラスター内部の糖鎖空間配置の変化を評価した。糖鎖-糖鎖間相互作用のメカニズムを分子レベルで解明するためには、人工糖クラスター化合物を用いたモデル系にて研究を行うことが有効である。本研究において我々は、糖クラスター化合物として分子内に6つの糖鎖を有するトリスビピリジン鉄錯体を利用し、糖鎖-糖鎖間相互作用のメカニズム解析を行った。実際の実験では、まずラクトース、グルコース、ガラクトース、N-アセチルグルコサミンなどのp-アミノフェニル配糖体と、2,2-ビピリジン-5-モノカルボン酸クロライドをアミド縮合させたのち脱アセチル化することにより、ラクトース、グルコース、ガラクトース、N-アセチルグルコサミンというそれぞれの糖鎖が2つ結合したビピリジン誘導体を作製した。様々な手法にて厳密な精製作業を行ったのちに水溶液中で鉄イオンと混和させることで、これらの糖鎖を3残基有するトリスビピリジン鉄錯体を構築した。アルカリ金属またはアルカリ土類イオンを含まない水溶液中でこれら糖修飾トリスビピリジン鉄錯体のCDスペクトルを測定したところ、全ての錯体においてΔ型がΛ型より過剰に存在していることが解った。一方で、様々なイオン(Ca2+/Na+)共存下でCDスペクトルを測定したところ、Lac修飾型錯体およびGlcNAc修飾型錯体に関してのみ、これらのイオン濃度の上昇に伴ってΔ型異性体の存在比が更に上昇することが確認された。これらのイオンによってΔ型の異性体内部でLac-LacまたはGlcNAc-GlcNAc相互作用が誘起され、Δ型異性体を更に安定化させたと考えられる。また、Δ型異性体の安定性向上を引き起こす程度は、Lac修飾錯体ではCa2+ > Mg2+ > Na+ = K+の順であったが、GlcNAc修飾型錯体ではイオン種における違いは観測されなかった。ラクトース(Lac)は、LacCerの糖鎖部分として細胞表面に大量に存在し、LacCer-LacCer間またはLacCer-GM3間の糖鎖間相互作用(CCIs)を介して細胞接着を誘導する糖鎖であるが、そのイオン選択性などには未だ不明な点が多い。我々はLac-Lac間相互作用のイオン選択性を解明するため、5位および5'位にLac部位を有するビピリジン(bpy-Lac)を用いた動的コンビケムによるアプローチで研究を行った。bpy-Lacは、Fe2+との錯化により、2種類のジアステレオメリックな錯体異性体(Δ-型およびΛ-型)に加えて、遊離のbpy-Lacも含めた、計3種類の構成成分からなる動的コンビナトリアルライブラリー(DCLs)を自発的に形成する。実際にbpy-Lacの水溶液にFeCl2を加えたところ、その水溶液の色は即座に赤紫色へと変化した。また、FeCl2添加後の水溶液のUV-visスペクトルには、550nm付近の幅広い特性吸収帯の出現が確認できた。これは水溶液中に存在するbpy-Lacの一部がFe2+と自発的に錯形成し、6つの糖鎖を有するトリスビピリジン鉄錯体へと変換されたことを明確に示している。興味深いことに、この水溶液に様々な塩化物塩(NaCl、MgCl2、KCl、CaCl2)を添加(1 M)すると、添加量に応じて上記特性吸収帯の強度が更に増大するとともに、CDスペクトルが大きく変化した。。これは、これらの円二含まれるアルカリ(土類)金属イオンの存在により、Δ体の安定性が増大し、その結果として錯体全体の存在量が増大(つまりは遊離のbpy-Lacが減少)したことを示している。これらのイオンの存在により、錯体分子内のLac残基間にCCIsが働き、それが付加的な引力となって錯体構造が安定化されたことが、錯体濃度増大の原因である。ラクトース(Lac)は細胞膜の主要なスフィンゴ糖脂質であるラクトシルセラミド(LacCer)の糖鎖部位として、細胞膜上に大量に存在し、LacCer-LacCer間、またはLacCer-GM3間の選択的な糖鎖間相互作用(CCIs)を介して、各種細胞接着を誘起している。しかし、これらのCCIsにLacのどの部位が関与しているのか、どういったイオン種の存在によりCCIsが誘起されるのかについてはまだあまりよくわかっていない。我々は主としてLac-Lac間に働くCCIsの作用機序を明らかにするため、5および5'位にLac残基を共有結合的に導入した2,2'-ビピリジン(bpyLac)を用いた、動的コンビナトリアルケミストリーに基づくアプローチにて研究を行った。bpyLacに十分量のFe2+を加えると、両者の錯化により、糖を6残基有するトリスビピリジン鉄錯体を与える。

この錯体は2種類のジアステレオメリックな異性体を構成要素とする動的コンビナトリアルライブラリーを与えることに特徴がある。我々は上記のLac錯体に加え、マルトース(Mal)を6残基有するMal錯体も同時に調製し、これを参照物質として用いた比較実験も行ったが、非常に興味深いことに、これら2種の錯体はイオン添加に対して異なる応答性を示した。例えばMal錯体はイオンの添加により沈澱を与えるものの、Lac錯体では遥に高濃度の塩を加えても沈澱は一切観測されないこと、さらには塩添加による円二色性分散(CD)スペクトルの変化が、Mal錯体の場合は通常のラングミュア型なのに対し、Lac錯体ではユニークな2段階の変化を示すことなどである。様々なイオンを用いた比較実験の結果、Lacの非還元末端側のガラクトシド残基が、各種イオンとの相互作用に重要な役割を担っていることが明らかとなった。昨年度の研究状況報告書にて、Malを導入したトリスビピリジン鉄錯体を合成し、Lac錯体とのイオン応答性を比較することにより、Lacのどの部位がLac-Lac間のCCIsに関与しているのかを明らかにすることを今後の研究の推進方策として挙げた。昨年度の一年間で、この推進方策に則ってほぼトラブルなく研究を推進することができている。また、論文執筆に必要なデータもほぼ集めることができており、現在執筆作業を集中的に行えている状況であるため。細胞膜上においてスフィンゴ糖脂質は水平凝集し、「糖マイクロドメイン」を形成している。また、糖マイクロドメイン同士の糖鎖ー糖鎖間相互作用(CCIs)により、その後の細胞接着が誘起されることも明らかになりつつある。しかし、CCIsのメカニズムは未だ明らかとなっていない。本研究課題では、糖を導入したトリスビピリジン鉄錯体を合成し、そのコンホメーション解析によりCCIsの評価を行ってきた。例えばラクトース(Lac)またはマルトース(Mal)を有するトリスビピリジン鉄錯体を調製し、ここにアルカリ金属塩またはアルカリ土類金属塩を添加して、円二色性分散(CD)スペクトル測定を行ったところ、塩の存在により錯体内の糖空間配置が大きく変化することを昨年度までに見出している。この結果は実際の細胞膜上においても、糖マイクロドメイン内の糖空間配置がイオンの存在によって大きく変化し、それをスイッチとして最終的な細胞間CCIsが誘導されていること示唆するデータである。今年度はどの様なイオン種が上記の糖空間配置の変化を引き起こすのかについて、さらに多様なイオン種(アニオンを含む)を用いて網羅的解析を行った。これらの錯体は塩非存在下において弱いながらもΔ型錯体特有のCDスペクトルを示したが、硝酸塩を加えた場合、Mal錯体のCDスペクトルは強いΛ型のスペクトルに変化した。このことは塩の添加によりΛ型錯体が大きく増大したことを示している。一方Lac錯体ではこの様な変化は観測されなかった。また、硫酸塩を添加した場合では、両錯体のΛ型錯体の濃度が共に大きく増大した。これらの結果は、錯体が有する糖構造の違いによって塩に対する応答性が異なることを示している。また各糖鎖と塩の組み合わせにおいて、カチオン種の違いはCDスペクトル変化に全く影響を及ぼさず、上記スペクトル変化がアニオン種による効果であることも示された。スフィンゴ糖脂質は細胞膜上にて水平凝集し、糖鎖の密集した「糖マイクロドメイン」を形成する。また、隣接細胞の糖マイクロドメイン同士の糖鎖ー糖鎖間相互作用(CCIs)により、細胞接着が誘起される。しかしCCIsのメカニズムは未だ明らかとなっていない。
眼組織の老化関連因子テロメアの解析とこれを用いた外眼部腫瘍の早期腫瘍診断法の開発

昨年までの研究により、腫瘍の増殖にはテロメアの長さが影響することと同様に血管新生が重要であることがわかった。そこで、今年度は血管新生を人為的に起こした腫瘍と、血管新生を人為的に抑制した腫瘍で、テロメアの長さがどのように影響を受けるかを調べている。腫瘍細胞網膜芽細胞腫の細胞株Y79に血管内皮増殖因子(VEGF)遺伝子を導入したものと、VEGFのdominannt negative receptor遺伝子を導入したものを用いる。腫瘍は、ヌードマウスに移植して作成した。血管新生は経時的に標本を採取して、組織学的に血管新生の程度を定量化した。血管内皮増殖因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)の発現を、ノザンブロット、ウエスタンブロット法で確認した。また、同様に実験を、悪性黒色腫細胞を用いて実験した。その結果、VEGFを抑制し、血管新生を抑制することで、腫瘍の増殖を明らかに抑制することが可能であった。腫瘍細胞自身のVEGFの発現は変わらなかったので、外的に血管新生を抑制することで、autocrine的な腫瘍の増殖が抑制されたためと考えられた。その結果は(Shiose S,et al.Invest Ophthalmol Vis Sci,2000)に発表している。テロメアの解析は現在進行中であるが、テロメア長と血管新生の抑制作用には、あきらかな関係はみられていない。テロメア解析のために、各種眼組織関連細胞の収集を行った。人、家兎、牛、豚、ラット、マウスの角膜上皮、実質、内皮細胞、網膜グリア細胞、網膜色素上皮細胞、網膜血管内皮細胞、網膜血管周皮細胞、脈絡膜血管内皮細胞などである。これらの細胞の株化を試みたが、SV40を使用しない場合は困難であった。通常の培養状態でのテロメア解析では、一定した結果が得られなかった。そこで、腫瘍細胞(膵臓癌細胞)を用いたところ、テロメアの解析と細胞周期の移行性との関連が明かとなった。以上のことから、癌細胞ではテロメアの解析が可能であるので、臨床例データの収集を行っている。現在までの解析では、悪性リンパ腫の生命予後は従来いわれていた結果よりも良い傾向がある。悪性黒色腫の予後は5年生存率では良いが、10年生存率は必ずしも良くない傾向がある。臨床データとテロメアの解析の両方の予備実験を行い、生命予後とテロメアの関連を調べるのに最も適切な腫瘍の種類を検索中である。
Ｗ代数の構造と表現の研究

研究面では、昨年度までのW代数の脇本表現およびparabolic inductionに関する研究結果を論文としてまとめ、学術雑誌に投稿した。その他に(1)筑波大学の桑原敏郎氏との副正則べき零元に付随するW代数の生成元およびその臨界レベルにおけるAdamovic予想の解決(学術雑誌に投稿中)、(2)デンバー大学のAndrew Linshaw氏とのA型のスーパーW代数のコセット構成に関する伊藤予想の最初の非自明な場合の解決および表現論の研究(京都の国際研究集会のプロシーディングに投稿)、(3)アルバータ大学のThomas Creutzig氏とのB型のW代数のコセット構成(同氏とAndrew Linshaw氏およびペリメーター研究所のDavide Gaiotto氏によって予想されていた構成)に関する共同研究がある。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。affine Lie代数の脇本表現と呼ばれるaffine頂点代数の自由場表示からDrinfeld-Sokolov還元によって誘導される、一般のW代数の自由場表示を解析した。特にaffine頂点代数のスクリーニング作用素から誘導されるW代数のスクリーニング作用素によって、どのように表現されるのかを精密に解析した。具体的には、affine頂点代数はHeisenberg頂点代数とベータガンマシステムの複数のペアのテンソル積の中に埋め込まれるが、genericなレベルではスクリーニング作用素の共通核として実現される。この実現がW代数の場合でも同様に成り立つことを証明し、誘導されるスクリーニング作用素の明示公式を計算した。また、以前にW代数を定義するコホモロジーの分解によって得ていたスクリーニング作用素と比較して、基本的に一致していることを示し、三浦写像と呼ばれるW代数の構造解析において重要な写像とスクリーニング作用素との関係を明らかにした。さらに、こうしたW代数の新しい自由場表示を用いて、parabolic inductionと呼ばれるW代数の間の単射写像が十分一般性のある設定で存在することを示した。これはLosevやPremetによる有限W代数の場合の結果のカイラル化と考えられる。これをA型のW代数に適用し、W代数のある種のcoproductと呼ぶべき構造が得られることを示した。これはZhu代数を介して、BrundanとKleshchevによるA型の有限W代数のcoproductに関する結果のカイラル化になっていることも証明した。BCD型の長方形型のべき零元に付随するW代数に対しても、同様のcoproduct構造が得られることを示した。本年度の研究成果によって、一般のW代数のスクリーニング作用素による明示的な記述が脇本表現と結び付けられて得られたので、W代数の構造論が大きく進展したと考えられる。特にparabolic inductionに関する成果によって、異なるW代数同士の関係性が明確になり、一般のW代数の統一的な扱いが可能になったのは顕著な成果である。これらの成果はW代数の表現論を展開するうえで重要になるだけではなく、スクリーニング作用素による記述とあいまって、より多くの具体例を計算できるようになったという点からも今後の研究促進に繋がる成果であると考えられる。今後は、これまでの成果を用いてW代数の表現論に取り組みたいと考えている。そのための具体的方策として、スクリーニング作用素を用いた特異ベクトルの研究に着手する予定である。また一方で、一般のW代数と脇本表現の間の関係性をスクリーニング作用素を用いて記述できたので、W代数のcoset構成と呼ばれる問題に新たに着手する予定である。この研究の結果は、W代数の表現圏とaffine Lie代数の表現圏の構造・関係性を調べる上でも重要であり、双方向への応用を狙って研究を進める予定である。
環境中微小電磁場の影響評価に係る装置の開発と分子生物学的指標の検索

微小変動電磁場の生物影響を検索するための装置の設計に沿って、磁場曝露空間が均一な密度となるようにヘルムホルツコイルを作製、組み立てを完了し、培養器内に設置した。まず、5mTの長時間曝露による細胞増殖に対する影響については、対照と比較して有意な差は得られなかった。次に、同じ磁束密度の磁場曝露によるc-mycがん遺伝子の発現についてノーザンブロットで検討した結果、対照と比較して有意な差は得られなかった。また、ラット褐色細胞腫由来の培養細胞(PC12-VG)を用いて、導入遺伝子LacZの発現について検討した。その結果、400mTの超高磁束密度の磁場曝露で認められたベータガラクトシダーゼ活性の上昇が、5mTの曝露では観察されなかった。さらに400mTで観察された磁場による突然変異誘発について、5mTで長期曝露の影響を検討した。CHO-K1細胞を用いて12週間連続磁場曝露を行ない、各週ごとに突然変異頻度を検出した。この結果、5mTの長期曝露(最大12週)においては突然変異の誘発が観察されなかった。従って磁場による突然変異の誘発については5mTを越えるしきい値が存在することを示唆している。以上の結果から、5mT程度の磁場密度による曝露では細胞の遺伝子発現や突然変異に大きな影響を与えないものと考えられる。しかながら、放射線照射後の5mT磁場曝露による遺伝子突然変異が、放射線単独に比べ増加している傾向が認められたことは、磁場曝露と他の外的要因との複合的効果についてさらに研究を推進する必要があることを示している。微小変動電磁場の生物影響を検索するための装置の全体設計行い、さらに磁場条件(強度、曝露空間など)および正常な細胞培養を磁場空間に設定するための細部の設計を行った。周波数は商用の60Hzとした。設計に沿って、磁場曝露空間が均一な密度となるようにヘルムホルツコイルを作製、組み立てを行い、培養器内に設置した。作製した電磁場発生装置の磁場条件をガウスメータ、オシロスコープおよびレコーダを用いて正確に測定した。磁場空間に正常な培養条件(37°C、5%CO2、湿度100%)を満たし、外界との磁場の影響が無視できるシールドを設置した装置を作製した。作製したCO2培養装置の動作チェックを行った後、完成した磁場曝露装置を作動し、細胞培養を開始した。その結果、磁場曝露中、安定した細胞培養が可能なことを確認した。次に、超高密度磁場曝露(400mT)で発見した遺伝子発現の活性化について、微小電磁場曝露においても同様の効果が観察されるかどうかを検討した。具体的には、ラット褐色細胞腫由来のPC12細胞にヒトvasoactive intestinal peptide遺伝子のプロモーターにベータガラクトシダーゼ遺伝子を結合して得たキメラ遺伝子を導入した形質転換細胞(PCVG)を用いて、微小電磁場(5mT)によるベータガラクトシダーゼ遺伝子の発現への影響を検討した結果、400mTで観察された遺伝子発現増強効果は低密度の微小磁場曝露では有意に見られなかった。

具体的には、ラット褐色細胞腫由来のPC12細胞にヒトvasoactive intestinal peptide遺伝子のプロモーターにベータガラクトシダーゼ遺伝子を結合して得たキメラ遺伝子を導入した形質転換細胞(PCVG)を用いて、微小電磁場(5mT)によるベータガラクトシダーゼ遺伝子の発現への影響を検討した結果、400mTで観察された遺伝子発現増強効果は低密度の微小磁場曝露では有意に見られなかった。一方、国外で発表されている比較的低密度磁場曝露によるがん遺伝子発現への影響について、作製した本装置を用いて検討した。細胞はチャイニーズハムスターのCHO細胞を用いた。まず、5mTの長時間曝露による細胞増殖に対する影響については、対照と比較して有意な差は得られなかった。次に、同じ密度の磁場曝露によるc-myがん遺伝子の発現についてノーザンブロットで検討した。結果は、対照と比較して有意な差は得られなかった。これらの結果から、5mTの磁場密度における曝露は、細胞の遺伝子発現に大きな影響を及ぼさないであろうと考えられる。磁束密度5mT、周波数60Hzの細胞実験用低レベル極低周波変動磁場(ELF)装置を用いた。同一の装置をさらに一台作製し対照実験として用いている。これらの装置を用いて長時間の培養が可能であることを確認している。まず、長時間曝露による細胞の増殖については全く磁場の影響は認められなかった。次に、初期応答遺伝子群の1つであるc-mycの発現挙動をCHO-Kl細胞を用いて、5mT磁場曝露で検討した。その結果、ノーザンブロットで調べたc-mycの遺伝子発現は磁場曝露と対照で有意な差は見られなかった。また、ラット褐色細胞腫由来の培養細胞(PC12-VG)を用いて、導入遺伝子LacZの発現について検討した。その結果、400mTの超高磁束密度の磁場曝露で認められたベータガラクトシダーゼ活性の上昇が、5mTの曝露では観察されなかった。さらに400mTで観察された磁場による突然変異誘発について、5mTで長期曝露の影響を検討した。CHO-Kl細胞を用いて12週間連続磁場曝露を行ない、各週ごとに突然変異頻度を検出した。この結果、5mTの長期曝露(最大12週)においては突然変異の誘発が観察されなかった。従って磁場による突然変異の誘発については5mTを超えるしきい値が存在することを示唆している。以上の結果から、5mT程度の磁場密度による曝露では細胞の遺伝子発現や突然変異に大きな影響を与えないものと考えられる。
電子的診療情報からの高次元特徴量による患者状態の表現と機械学習の適用に関する研究

本研究は患者の疾患や状態を高次元の特徴ベクトルによって表現し、機械学習により精度の高いEHR Phenotypingを行うアルゴリズムの開発を目指す。H30年度はEHRデータの次元削減を行う方法を検討した。まず、既存の分類体系を用いた変数の集約方法について、登録病名にはICD-10コードが付与され、これは4桁の粒度で約14,000項目が存在し、そのうち約7,500項目が電子カルテ上で出現しうるコード数となる。がん症例かどうかの判別に4桁の粒度までの情報は不要と考え、3桁のコードに集約した。医薬品は日本標準商品分類番号(6桁)の下4桁で用いられる薬効分類コードを変数の集約単位とした。薬効分類コードの上3桁には抗腫瘍薬として、アルキル化剤、代謝拮抗剤、抗腫瘍性抗生物質製剤、抗腫瘍性植物成分製剤、その他の腫瘍用薬が分類されるため、がん症例かどうかの判別に有効と考えられた。検体検査項目は、標準コードとしてJLAC10が用いられるが、本研究のために抽出したデータセットには標準コードの付与割合が高くなかったため、病院のローカルコードを用いることとした。これら、集約した3カテゴリの変数の次元数はそれぞれ、1,411、910、1,740であり合計4061であったが、更なる次元削減の方法として、主成分分析による次元削減の方法を検討した。各カテゴリ毎に主成分分析を行い累積寄与率を元に決定した低次元の変数を結合したデータを入力として、約10万症例のがんの有無を分類するロジスティクス回帰モデルの精度を評価し次元削減の効果を検討した。電子的診療データを活用するために複数種類の診療情報を用いて特定の疾患を同定し抽出するEHR Phenotypingは重要な技術となる。本研究は患者の疾患や状態を高次元の特徴ベクトルによって表現し、機械学習の手法を用いて精度の高いEHR Phenotypingを行うアルゴリズムの開発を目指している。H28年度は東京大学医学部附属病院の電子カルテシステムとSS-MIX2標準化ストレージから、構造化診療データ(患者基本情報、診断病名、投薬情報、検体検査結果等、バイタルサイン)と非構化診療データ(放射線読影レポート、病理レポートなど各種検査レポート)を抽出し実験のためのデータベースを構築した。このデータベースから一定の基準を満たす約10万症例を抽出し任意のがんの有無を識別するアルゴリズムを開発し評価を行った。機械学習の入力となる特徴は、登録病名が約1400種、医薬品が約800種、検査項目が約1700種であり合計約3900種であった。従来の機械学習手法として、Support Vector Machine, Random Forestを用い、深層学習のアルゴリズムとして、Stacked Auto-encoder, Convolution Neural Networkを用いて各モデルの評価を行ったところ、AUC-ROCで0.965-0.974、AUC-PRで0.90-0.924といずれのアルゴリズムも高い精度を示した。特に、入力データを3チャネル2次元とするConvolution Neurarl Networkを用いたモデルの精度が最も高かったことから、入力データを工夫することでより精度の高いモデルの開発が可能と考えられた。H28年度の課題である下記1)と3)、ならびにH29年度以降の課題である4)の一次評価を本年度に行った。H28年度の課題とした2)については引き続き検討中であるため、概ね順調に進展しているとした。1)研究のインフラとなる匿名化データベースの作成2) EHRデータの緻密化手法の検討3)患者の疾患や状態を表現する高次元特徴量の設計4)がん症例を同定するEHR Phenotypingアルゴリズムの開発ならびに精度評価電子的診療データを活用するために複数種類の診療情報を用いて特定の疾患を同定し抽出するEHR Phenotypingは重要な技術となる。本研究は患者の疾患や状態を高次元の特徴ベクトルによって表現し、機械学習の手法を用いて精度の高いEHR Phenotypingを行うアルゴリズムの開発を目指す。H28年度は、東京大学医学部附属病院の電子カルテシステムとSS-MIX2標準化ストレージから、構造化診療データ(患者基本情報、診断病名、投薬情報、検体検査結果等、バイタルサイン)と非構化診療データ(放射線読影レポート、病理レポートなど各種検査レポート)を抽出し実験のためのデータベースを構築した。さらなる精度向上を目指ざし、H29年度は1) EHRデータの緻密化手法の開発、2)オントロジーと自己符号化器用いた次元削減手法の開発、に取り組んだ。1)に関して、検体検査結果の欠損を精度よく推定することを目的とし、状態空間モデル(SSM)とニューラルネットワーク(NN)による方法を比較した。ベースラインとして提示した1次線形補間の方法と比べSSMは推定精度が悪く、NNを用いた方法は推定精度が良かった。NNを用いた方法間の比較では、ConvolutionとDeconvolutionを使ったモデルは全結合によるネットワークを使ったモデルよりも推定精度が良く、また多系列のモデルにすることの効果を認めた。2)に関しては、さらなる検討が必要であり、引き続き課題として継続する。H30年度において、当初予定していた2)オントロジーと自己符号化器を用いた次元削減の方法について更なる検討が必要であるため、概ね順調と評価した。

まず、既存の分類体系を用いた変数の集約方法について、登録病名にはICD-10コードが付与され、これは4桁の粒度で約14,000項目が存在し、そのうち約7,500項目が電子カルテ上で出現しうるコード数となる。がん症例かどうかの判別に4桁の粒度までの情報は不要と考え、3桁のコードに集約した。医薬品は日本標準商品分類番号(6桁)の下4桁で用いられる薬効分類コードを変数の集約単位とした。薬効分類コードの上3桁には抗腫瘍薬として、アルキル化剤、代謝拮抗剤、抗腫瘍性抗生物質製剤、抗腫瘍性植物成分製剤、その他の腫瘍用薬が分類されるため、がん症例かどうかの判別に有効と考えられた。検体検査項目は、標準コードとしてJLAC10が用いられるが、本研究のために抽出したデータセットには標準コードの付与割合が高くなかったため、病院のローカルコードを用いることとした。これら、集約した3カテゴリの変数の次元数はそれぞれ、1,411、910、1,740であり合計4061であったが、更なる次元削減の方法として、主成分分析による次元削減の方法を検討した。各カテゴリ毎に主成分分析を行い累積寄与率を元に決定した低次元の変数を結合したデータを入力として、約10万症例のがんの有無を分類するロジスティクス回帰モデルの精度を評価し次元削減の効果を検討した。H28年度は、データベースの構築からアルゴリズムの評価までを一通り行った。H29年度はEHRデータの緻密化手法を検討すること、ならびに非構化診療データ(自然言語文書)を扱うための方法に取み、より精度の高いモデルの開発を目指す。本年度の実験によりConvolution Neurarl Networkの有効性がわかり、診療データのように画像とは異なる種類のデータであっても、工夫して2次元化することでより精度の高いモデルの実現が可能かもしれず、この検討を引き続き行う。H30年度は、オントロジーと自己符号化器を用いた次元削減の方法、欠損値を補完した上でのモデルの精度の比較を含め、より精度の高いモデルの開発を目指す。H29年度に海外学会に参加するための旅費の見積もりを約300千円としていたが、実支出額が約250千円であったため、次年度使用額が生じた。この助成金は、H30年度の学会参加旅費もしくは書籍購入費として使用することを計画する。
口腔乾燥により変調する嚥下誘発分子機構の解明

高齢者医療において,唾液分泌低下による口腔乾燥症は嚥下困難を起こすことがあるため,問題となっている.しかし,嚥下反射を誘発するチャネル分子機構や口腔乾燥が嚥下に及ぼす変化については不明である.本研究はラットを用いて,口腔乾燥が嚥下に及ぼす影響を明らかにすることを目的とした.ウレタン麻酔下のラットの咽頭部を剖出し,ガイドチューブを上顎切歯に固定して,舌骨上筋に筋電図記録電極を設置した.ガイドチューブ内に溶液投与カニューレを挿入し,投与ポンプにて各種溶液を咽頭部に30 μl注入した.溶液注入後の嚥下イベントを筋電図にて記録し,嚥下回数および溶液投与から嚥下開始までの潜時を解析した.口腔乾燥モデルとして,三種混合麻酔(ドミトール,ドルミカム,ベトルファール)下にて三大唾液腺を摘出した.コントロールとして頸部切開のみで摘出をしないシャム群を用意した.正常無処置ラットにおいて,水投与により嚥下反射が誘発され,注入速度を遅くすると潜時が延長した.水に粘性を付与したカルボキシメチルセルロース溶液でも潜時が延長した.0.15M塩化ナトリウム溶液では嚥下回数が有意に減少した一方,同じ濃度のグルコン酸ナトリウム溶液では嚥下が誘発された.塩化ナトリウム溶液は濃度依存性に嚥下回数を減少させた.Cl-チャネル阻害薬DCPIBにより嚥下は変化しなかった.ミネラルオイルでは嚥下がほとんど誘発されなかった一方,TRPV1促進薬カプサイシンあるいはTRPA1促進薬アリルイソチオシアネート添加により嚥下が誘発された.口腔乾燥モデル群では,シャム群と比較して水誘発の嚥下回数が増加傾向にあった.本実験結果より,水誘発嚥下はCl-により抑制され,TRPV1やTRPA1を介した化学刺激が嚥下を誘発することが示唆された.また,口腔乾燥により咽頭部の機械感受性が変化し,水誘発嚥下が促進された可能性が考えられた.平成30年度の実験予定は,1嚥下反射に対する水嚥下誘発関連分子阻害薬・促進薬の効果,2口腔乾燥モデルにおける嚥下反射と阻害薬・促進薬の効果を調べることであった.1に関しては,0.15 M塩化ナトリウム溶液では嚥下回数が減少した一方,同じ濃度のグルコン酸ナトリウム溶液では水と同程度に嚥下が誘発されたことから,Cl-が嚥下の抑制に関与する可能性が示唆された.しかし,細胞容量調節性Cl-チャネル阻害薬DCPIBは水あるいは0.15 M塩化ナトリウム溶液誘発の嚥下に影響しなかったことから,Cl-の関与については,その他のCl-チャネル阻害薬も用いて再度検討する必要がある.また,炭酸脱水素酵素阻害薬dorzolamideも水あるいは0.15 M塩化ナトリウム溶液誘発の嚥下に影響しなかったことから,味細胞での水受容が水誘発嚥下に関与する可能性についても不明である.さらに,ミネラルオイルでは嚥下がほとんど誘発されなかったものの,TRPV1促進薬カプサイシンやTRPA1促進薬アリルイソチオシアネートを含有させることによって嚥下が誘発された.これらTRPチャネルを介した化学刺激が嚥下の誘発に関与する可能性は示唆されたものの,阻害薬を用いた検討はまだ実施できていない.加えて,予定していたTRP・Piezoチャネル阻害薬ルテニウムレッドやPiezo・Tentonin3機械受容チャネル阻害薬GSMTxを用いた検討もまだ実施できていない.2に関しては,口腔乾燥モデルにおいて水誘発嚥下の回数が増加傾向にあったことから,口腔乾燥状態が咽頭部における機械感受性を変化させた可能性が示唆された.しかし,1の実験で水嚥下誘発関連分子がまだ同定できていないことから,その詳しいメカニズムは明らかでなく,さらなる検討が必要である.以上のことから,研究の進捗状況としてはやや遅れていると判断した.実験の進捗状況としてはやや遅れているため,平成30年度の目標として挙げていた,水嚥下誘発関連分子の同定を目指す.まだ実施できていない阻害薬・促進薬のうち,特に水誘発嚥下に関与する可能性の高いTRP・Piezoチャネル阻害薬ルテニウムレッド,Piezo・Tentonin3機械受容チャネル阻害薬GSMTxなどを用いた嚥下実験を行う.また,水誘発嚥下におけるCl-の関与については,DCPIB以外のCl-チャネル阻害薬も用いて検討を行う.水受容に関与するチャネル分子が同定されたら,口腔乾燥モデルにおける嚥下反射の変調について検討を進める.平成31年度の予定としては,口腔乾燥モデルにおける嚥下誘発分子mRNA量の変化,口腔乾燥モデルにおける嚥下誘発分子タンパクの発現・局在変化について実験を行う.具体的には,口腔乾燥モデルおよびシャム群のラットの軟口蓋,咽頭,迷走神経下神経節を採取し,定量性PCRにより,同定した嚥下誘発関連分子のmRNA発現量について検討を行う.その後,口腔乾燥モデルおよびシャム群で,mRNA量の変化に有意差を認めた分子に対する抗体を用いて,上記組織における蛍光免疫染色を行う.学会発表と並行してデータをまとめ,論文作成を進める予定である.高齢者医療において,唾液分泌低下による口腔乾燥症は嚥下困難を起こすことがあるため,問題となっている.しかし,嚥下反射を誘発するチャネル分子機構や口腔乾燥が嚥下に及ぼす変化については不明である.本研究はラットを用いて,口腔乾燥が嚥下に及ぼす影響を明らかにすることを目的とした.