hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
熱帯地域における農薬・重金属のゆくえに関する環境科学的研究

2)大気、水、水田土壌に残留するHCHおよびDDTの濃度を使用当時の温帯域の(日本)のデ-タと比較したところ、南インドなど熱帯アジアの国々では、水田土壌の残留量が小さい反面、大気や水への移行割合の大きいことがわかった。また南インドでは、乾期と雨期の濃度差がきわめて大きいことや、モンモリロナイトが土壌中に多く含まれているため農薬の地下浸透はほとんどおこらないことなども明らかになった。さらに、大気ー水間におけるこの種の農薬の分配係数を求めたところ、理論値より小さい係数が得られ、その平衡状態は水側に偏っていることが判明した。こうした結果より、熱帯地域で利用された化学物質は、温帯に比べそこでの残留量は小さいが、大気や水経由での流出ははるかに大きいことものと結論された。とくに、水田に散布された農薬は、水経由の流出もばかにならないことが示唆された。3)魚介類、鳥類、イルカ、ヒトなど分析に供したすべての生物試料から高濃度のHCHとDDTが検出され、インドでこの種の農薬の使用が続いていることをあらためて裏付ける結果が得られた。同時に、低濃度ではあるがPCBの残留も認められ、この物質による汚染が開発途上国にまで広がっていることを明らかにすることができた。またインド在住者の母乳を分析したところ、都市、漁村在住者に比べ農村在住者とくに菜食偏重者に高濃度のHCH残留が認められた。こうした残留のパタ-ンはヒトへのHCHの暴露ル-トが主として植物性食品であることを示しており、乳製品や魚介類等動物性食品が主な経路であった先進国の暴露様式と明らかに異なることがわかった。さらに既存の文献を整理し、本研究の結果を含めて母乳汚染の国際比較を試みたところ、DDTの汚染は熱帯域の開発途上国および東欧諸国で顕在化しているものの世界中に広がっているのに対し、HCHの汚染はインドや中国など特定の国に集中していることがわかった。一方工業用材料として利用されたPCBは、先進工業国で汚染が進んでおり、開発途上国の残留レベルは低いことも明らかとなった。本学術調査は当初予定したとうり順調に進み、熱帯域における化学物質の動態、開発途上国固有な環境汚染の状況さらには地球規模の汚染に果たす熱帯地域の役割などについて理解を深め、化学物質の安全な利用や社会システム開発のための基礎試料を提示することができた。また日本への招へいや現地における研究者との交流を通して、専門家の育成や環境モニタリングのための国際的なネットワ-ク作りに貢献できた。
自己免疫疾患モデルを用いた新規腫瘍発生制御免疫システムの解明

自己免疫状態が腫瘍発生に関与する基礎的な免疫動態を明らかにするために、自己免疫疾患モデルマウスとしてB6/lprマウス(FAS遺伝子の突然変異マウスで、末梢で自己反応性のリンパ球にアポトーシスが生じず全身性エリテマトーデス様の症状を示す)を、コントロールとしてC57/BL6マウスを用い、以下に示す化学発がん実験を行なった。腹腔内に発がん性物質であるMNU (N-methyl-N-nitrosourea)をくり返し投与することで胸腺T細胞リンパ腫を発症するモデルを用いたが、B6/lprマウスでは元来自己反応性の異常リンパ球が認められるため、リンパ腫を自然発症するので解析モデルとしては適さない事が分かった。発がん性物質であるAOM (Azoxymethane)の腹腔内への投与及び特異的腸炎誘発剤であるDSS (Dextran sodium sulfate )の自由飲水投与を行うことで大腸炎及び大腸腺癌を発症するモデルの化学発がん実験を行なった結果、コントロールマウスと自己免疫疾患モデルマウスのいずれも大腸に腺腫の発生を認めたが、自己免疫疾患モデルマウスにのみ明らかな浸潤増殖を示す腺癌の発生を組織学的に確認した。また、末梢血についてフローサイトメトリーによる解析を行なった結果、自己免疫疾患モデルマウスではAOMとDSSの投与前に比較して投与後では腫瘍の免疫チェックポイント分子として重要であるCTLA4陽性B細胞の割合が亢進していた。これらの結果より、自己免疫状態では腫瘍発生により免疫チェックポイント分子の発現が増加し免疫反応が不活性化した結果、腫瘍増生の亢進が生じる可能性が示唆された。自己免疫状態における発がん能・腫瘍発生の亢進、腫瘍免疫と自己免疫との関係性、オーバーラップについてなんらかの違いや差があるという可能性が示唆されたことは、今後の発展的な研究に繋がると評価出来る一方で、さらなる具体的メカニズムや関連分子に関しての検索を進める必要があるため。AOMとDSS投与モデルでは、コントロールと自己免疫モデルを比較して発がん能・腫瘍発生に対する免疫応答の差がある可能性が示唆されたため、今後は解析に十分適したサイズまで腫瘍が増殖したのちに解剖を行い腫瘍組織中に浸潤する免疫細胞のポピュレーションなどの解析を行い、腫瘍発生亢進に重要な役割を担う免疫細胞を同定する必要がある。これらの結果より、自己免疫状態では腫瘍発生に対し、より活性化した免疫反応が生じる可能性が示唆された。腫瘍発生に対する腫瘍免疫と自己免疫との関係性、オーバーラップについてなんらかの違い、差があるという可能性が示唆されたことは、今後の発展的な研究に繋がると評価出来る一方で、具体的なメカニズムに関しての検索が進捗しておらず、また多様な発がんモデルを比較しても検討についても現在準備中及び実施中であり評価が出来ていないため。AOMとDSS投与モデルでは、コントロールと自己免疫モデルを比較して腫瘍発生に対する免疫応答の差がある可能性が示唆されたため、最も適した条件を検討した後、病理組織学的及び免疫学的に詳細な検討を行い着目すべき腫瘍免疫のメカニズムを探索する必要がある。また、様々な条件の発がんモデルでの免疫反応の差を詳細に検討する必要がある。

AOMとDSS投与モデルでは、コントロールと自己免疫モデルを比較して発がん能・腫瘍発生に対する免疫応答の差がある可能性が示唆されたため、今後は解析に十分適したサイズまで腫瘍が増殖したのちに解剖を行い腫瘍組織中に浸潤する免疫細胞のポピュレーションなどの解析を行い、腫瘍発生亢進に重要な役割を担う免疫細胞を同定する必要がある。
血管内皮細胞プロテオグリカンの産生と放出の調節を介在する細胞内情報伝達経路

培養ウシ大動脈血管内皮細胞を用い、そのプロテオグリカンの産生と放出の調節を介在する細胞内情報伝達経路を検討し、以下の新知見を得た。1.血管内皮細胞プロテオグリカンの産生調節cyclic AMPが,内皮細胞グリコサミノグリカンの産中の抑制的調節を介在することが明らかになった。この抑制の結果,内皮細胞層へパラン硫酸が特に顕著に減少した。cyclic AMPによるグリコサミノグリカン産生の抑制的調節は,ヒト血管由来内皮細胞においても認められた。ウシ血管内皮細胞層から抽出したプロテオグリカンをDEAE-SephacelおよびSepharoseCL-4Bクロマトグラフィーよって分析したところ,cyclic AMPによる産生抑制は,ヘパラン硫酸プロテオグリカンに顕著に認められ,しかも,高分子量型サブクラスよりも低分子量型サブクラスにより強く起こっていることが示された。Sepharose CL-6Bクロマトグラフィーによって,ヘパラン硫酸鎖の平均分子量を調べたところ,cyclic AMPによって,薬45kDaから約38kDaへ,15%程度短縮していることが明らかになった。SDS-PAGEによって,ヘパラン硫酸プロテオグリカンのコア蛋白を調べたところ,cyclic AMPによる産生抑制が認められた。従って、内皮細胞ヘパラン硫酸産生において,cyclic AMPがコア蛋白の産生抑制と,ヘパラン硫酸鎖の伸長抑制を介在し,結果として,細胞層ヘパラン硫酸量を減少させるものと考えられた。2.血管内皮細胞グリコサミノグリカンの放出調節プロテインキナーゼC(PKC)が,内皮細胞からのグリコサミノグリカンの放出の促進を介在することが明らかになった。この促進は,ヘパラン硫酸にも他のグリコサミノグリカンにも観察された。プラスミンによる放出促進には,PKC活性化の関与は認められなかったが,トロンビンによる放出促進には,50%程度の関与が認められた。従って、PKCの活性化は,自発的放出だけでなく,生理的因子による内皮細胞ヘバラン硫酸プロテオグリカンの放出促進を介在する経路のひとつであると考えられた。
骨への力学的付加により生じるシェアストレスの破骨細胞分化・機能に対する作用を探る

骨は力学的に負荷のかかる場所において形成が促進し、負荷のかからない場所では廃用性に吸収されることにより、外形および内部構造を変える(Wolffの法則)。本研究は、骨への力学的負荷によって生じるシェアストレスが破骨細胞の分化および骨吸収活性にどのように影響を及ぼすかを明らかにし、骨形成系細胞と骨吸収系細胞を含んだシェアストレスの骨吸収に対する作用を解明することを目的とし、以下の結果が得られた。その結果、(1)石灰化能を有する2代培養系のマウス骨芽細胞にシェアストレスを負荷することによって、負荷開始から短時間で有意にCOX-2とRANKLの遺伝子発現が上昇した。また、OPGの遺伝子発現も僅かではあるが上昇した。(2)シェアストレス負荷群の骨芽細胞培養コンディションドメディウム(CM)は、非負荷群のCMよりも破骨細胞の分化および骨吸収活性を僅かではあるが促進した。(3)RANKL発現に必要なシェアストレスは短時間で十分なRANKL発現が誘導され、その発現はシェアストレスから開放されても持続的であった。(4)シェアストレス誘導RANKL発現はMAPK系のErkの活性化に依存的であった。しかし、同じくシェアストレスによって誘導されるPGを介した誘導ではなくPG非依存的であった。(5)破骨細胞前駆細胞からの破骨細胞分化へのシェアストレスによる直接的な作用は低濃度RANKL存在下においても促進的に働いた。以上の結果から、シェアストレスは骨芽細胞に作用し、破骨細胞分化のトリガー分子であるRANKLを発現するとともに、直接破骨細胞前駆細胞に作用しその分化を誘導するといった間接的および直接的な作用によって骨吸収を促進する働きのあることが明らかになった。本研究は、骨への力学的負荷によって生じるシェアストレスが破骨細胞の分化および骨吸収活性にどのように影響を及ぼすかを下記の項目にしたがって明らかにし、骨形成系細胞と骨吸収系細胞を含んだシェアストレスの骨吸収に対する作用を包括的に解明することを目的とし、本年度は下記の結果が得られた。(1)シェアストレス負荷骨形成系細胞が産生する破骨細胞分化・機能調節因子の検索骨形成系細胞を介したシェアストレスの骨吸収への作用を解明するために、当初、骨細胞株MLO-Y4細胞と骨芽細胞株MC3T3-E1細胞を用いる予定であったが、in vivoにより近い骨芽細胞を得るためにマウス頭蓋冠から逐次的なコラゲナーゼ消化によって骨芽細胞を分離し、2代目の培養系を用いて実験に供した。この骨芽細胞はin vitroにおいて、充分かつ早期の石灰化を呈することができた。これら細胞に閉鎖系で培養液を循環させ様々な強さのシェアストレスを負荷し、骨吸収因子であるプロスタグランジンの律速酵素のCOX-2とRANKLの遺伝子発現およびRANKLの作用を阻害するOPGの遺伝子発現をRT-PCR法から検討した。その結果、シェアストレス負荷骨芽細胞において、負荷開始から短時間で有意にCOX-2とRANKLの遺伝子発現が上昇した。次に、シェアストレス負荷群および対照群からコンディションドメディウム(CM)を回収し、破骨細胞の分化および骨吸収活性に対する影響を検討した。その結果、シェアストレス負荷CMは破骨細胞の分化および骨吸収活性を僅かでは有るが促進した。本研究は、骨への力学的負荷によって生じるシェア

ストレスが破骨細胞の分化および骨吸収活性にどのように影響を及ぼすかを明らかにし、骨形成系細胞と骨吸収系細胞を含んだシェアストレスの骨吸収に対する作用を解明することを目的とし、昨年度は以下の結果が得られた。マウス頭蓋冠から分離し、石灰化能を有する骨芽細胞に様々な強さのシェアストレスを負荷し、骨吸収因子であるプロスタグランジン(PG)の律速酵素のCOX-2とRANKLの遺伝子発現およびRANKLの作用を阻害するOPGの遺伝子発現をRT-PCR法から検討した。その結果、シェアストレス負荷骨芽細胞において、負荷開始から短時間で有意にCOX-2とRANKLの遺伝子発現が上昇した。また、OPGの遺伝子発現も僅かではあるが上昇した。さらにシェアストレス負荷骨芽細胞のコンディションドメディウムは破骨細胞の分化および骨吸収活性を僅かでは有るが促進した。本年度はシェアストレスによる骨芽細胞のRANKL発現の分子メカニズムと破骨細胞分化および骨吸収活性に対するシェアストレスの直接的作用について解析した。まず、シェアストレスによる骨芽細胞のRANKL発現の分子メカニズムについて、RANKL発現に必要なシェアストレスは短時間で十分なRANKL発現が誘導され、その発現はシェアストレスから開放されても持続的であった。また、シェアストレス誘導RANKL発現はMAPK系のErkの活性化に依存的であった。しかし、同じくシェアストレスによって誘導されるPGを介した誘導ではなくPG非依存的であった。一方、破骨細胞前駆細胞からの破骨細胞分化へのシェアストレスによる直接的な作用は低濃度RANKL存在下においても促進的に働いた。以上の結果から、シェアストレスは骨芽細胞に作用し、破骨細胞分化のトリガー分子であるRANKLを発現するとともに、直接破骨細胞前駆細胞に作用しその分化を誘導するといった間接的および直接的な作用によって骨吸収を促進する働きのあることが明らかになった。
「真正の評価」論にもとづく国語科のカリキュラム・デザイン

本研究は、「真正の評価」論にもとづき、子どもたちの本物の生活場面と結びついたり、専門家が知を探究する過程を子どもたちが追体験したりする国語科の評価課題と、子どもたちの思考過程を見取る評価規準を作成することで、長期的にしか育たない国語科における高次の学力を対象としたカリキュラムをデザインすることを目的としている。この研究によって、社会的格差が再生産されたり、評価が煩雑化したり、思考する必然性のない課題が課されたりしている現状において、実生活で生きて働く国語学力を保障することをめざしたカリキュラムをデザインするための方法論を獲得することができる。
蛋白質結晶内反応を可視吸収変化により追跡するシステムの性能評価

平成5年度の本重点領域研究の研究費により、我々は結晶マウント用ステージ及び光学部品を購入し、実験室レベルで簡便に結晶の可視吸収スペクトルを測定できるシステムを構築した。しかしこのシステムは単純な球面レンズの組み合わせで構成したため、色収差が大きく、またモニター光を結晶に性格にアライメントすることが難しいという欠点を持っていた。そこで平成6年度は落射蛍光顕微鏡を蛋白結晶の可視吸収スペクトル測定装置として利用することを目的とし以下のような改造を行なった。1.色収差の小さい顕微鏡の光学系を用いることにより色収差を少なくした。2.1辺の長さ50500ミクロン程度の結晶を顕微鏡下で目視しながら位置合わせをすることにより光軸のアライメントを比較的容易に行うことが可能となった。3.観測光源から発して結晶を透過した光を、顕微鏡のサイドポートから取り出して光ファイバーを通して分光器に導入するように改造した。以上のシステムを用いることにより50ミクロン以上の結晶のスペクトル測定が可能であることを確認した(足立、飯塚、城)。さらに平成6年度は結晶の可視吸収スペクトル測定装置開発を進めるうえで非常に重要な結晶試料の探索も平行して行ない、ヘムを含んだ酵素であるチトクロムP450norの結晶の反応モニターの可能性についても検討した。チロクロムP450norはNADHを還元剤として用いてNOをN_2Oに還元する反応を触媒するが、この触媒サイクルの中でヘム鉄にNOが結合する過程、およびNADHと混合後にNOが還元されてゆく過程において可視部での大きなスペクトル変化が予測される。今年度は本酵素の結晶化条件の検討を行った(祥雲)。さらに本酵素の結晶内反応の条件等を検討する予定である。
非線形微分方程式の解の構造についての数学的研究

1.反応-拡散系のパターン形式:生物学、物理学に現われる数々の半線形放物理型方程式系に対して、特異摂動法,分岐理論,数値解析法を相補的に用いることによって、その解構造を系に含まれるパラメータに関して大域的に調べることに成功した。この結果は大域的分岐理論に対して貴重な貢献を与えるものである。2.無限次元力学系:発展方程式(特に単独放物型方程式)を無限次元力学系としてみることによっていくつかの抽象空間において存在定理を述べている。さらに強順序保存性の範疇の中で解の定性的性質をほぼ完全に考慮している。この結果は協同型,競合型方程式系にも拡張され、生態学に現われる数学モデルに適用され、興味ある結果が導出されている。3半線形楕円型方程式の解の定性的性質:【R^N】(N22)上における半線型楕円型方程式Δμ+f(χ,μ,Δμ)=0の振動型解、非振動型解(特に正値解)の存在及び|χ|→∞での漸近挙動を統一的に考察している。以上のすべての結果は微分方程式の解の定性的性質の研究に寄与するものと思われる。
高度のエイズウイルス中和抗体誘導を示す新規サル群の感染免疫学的解析

高度の抗体抵抗性を示すサル免疫不全ウイルス株(SIVmac239)に対して中和抗体(NAb)を高率に誘導するサル群を新規同定し、NAb非誘導群との感染免疫学的比較を行った。NAb誘導群には特徴的なNef変異体選択がCTLエスケープにより先行して生じた。この変異体ウイルスは機能不全で累積するTヘルパー細胞に対し細胞死を亢進させ、更にB細胞活性化・分化の主要経路の抑制を解除する表現型であった。本研究1年目では、最も抗体抵抗性が高い抵抗性サル免疫不全ウイルスSIVmac239に対しても中和抗体(NAb)を高率に誘導する初の持続感染サル群(n = 9)につき、性状をこれまでに明らかにしてあるNAb非誘導群(n = 17)と比較しつつ感染免疫学的解析を行った。NAb誘導群の最も特徴的な性質として、ウイルスの病原性アクセサリー蛋白NefのN末端非構造リンカー領域におけるG63E変異選択が多くの場合(7/9例)NAb誘導に先行することを見出した。詳細なエピトープマッピングを行った結果、この変異はNef62-70特異的細胞傷害性Tリンパ球(CTL)からのエスケープ変異であることが見出された。当該CTLを拘束するMHCクラスIアレルはMamu-B*039:01, MamuーB*004:01を代表として予想に反して複数に亘り、当該アレル保有率ではNAb誘導の有無で差がなかったのに対しNef G63EエスケープSIVの選択率はNAb誘導群で対照群と比べ有意に高かった(p = 0.0008)。Nef G63E CTLエスケープ変異体SIVの感染動態解析を行った結果、培養細胞におけるウイルス複製能は野生株SIVと比して変化はなく、CD4/MHC-I発現抑制などの基本的な病原性も野生株と同等であった。一方非常に注目すべきことに、Nef G63E変異体SIVは野生株SIVと比し、感染サルCD4陽性T細胞株におけるAkt Ser473リン酸化の(Thr308リン酸化と同期しない)選択的低下を呈し、細胞死亢進に結び付く表現型を示すことを発見した。同時にこの性質は感染CD4陽性T細胞株と共培養しNef陽性となるB細胞にもインポートされ、Akt-FoxO1経路が主要な分化・成熟抑制経路となるB細胞に対する可溶性Nefの撹乱能が直接的に低下する可能性も見出された。高度の抗体抵抗性を示すサル免疫不全ウイルスSIVmac239に対しても中和抗体(NAb)を高率に誘導する初の持続感染サル群(n=9)を同定し、NAb非誘導群(n=17)と比較した感染免疫学的解析を行った。NAb誘導群の最も特徴的な性質は、病原性アクセサリー蛋白NefのN末端非構造リンカーにおけるG63E変異の高率な選択(7/9頭)であった。これはNef62-70特異的細胞傷害性Tリンパ球(CTL)からの逃避変異であり、promiscuousに3種のMHCクラスIアリル(Mamu-B*039:01, Mamu-B*004:01等)に拘束されるものであった。アリル保有率で群間に差はない(p=0.42)一方変異体選択には顕著な差が認められた(p=0.0016)。Nef G63E変異体ウイルスの感染動態解析を行った結果、複製能など基本的なウイルス学的性状に特徴はなかった一方、本ウイルスは培養系においてAktのSer473リン酸化を(1)感染CD4陽性細胞及び(2)可溶性Nef侵入B細胞中で惹起することを見出した。この表現型はin vivoで(1)機能不全(濾胞)CD4陽性T細胞の細胞死亢進と(2)B細胞成熟抑制の解除にそれぞれ直結する。G63E変異NefのpAkt Ser473抑制機構は上流PI3K刺激依存性の動的な表現型であることもリガンド刺激実験・トランスクリプトーム解析により解明した。以上より、エイズウイルス中和抗体誘導に直結するマスターイベントとしてのAkt修飾変異体選択の概念を発見した。本結果は普遍的にウイルス中和抗体誘導を解析・設計する上での急所を見出したもので、その意義は非常に大きい。ウイルス感染免疫学世界初となるSIVmac239中和抗体誘導サル群の解析を行い、in vivoで当該群に高率に生じる、時系列的に先行するCTLエスケープ変異体ウイルスの先行選択を発見した。更にin vitroにおいて、中和抗体誘導のin vivo修飾に直結しうる非常に特徴的な当該変異ウイルス表現型の同定に至り、概ね順調に進展しているものと考えられる。中和抗体誘導群におけるin vivo免疫学的関連因子の高精度の解析を行うとともに、見出された特徴的なAkt修飾ウイルスのより詳細なin vitro性状解析を行う。

特に、当該ウイルス表現型の上流因子につき包括的な解析を試みる(合計¥1,300,000程度)。研究成果を各種の国内・国際学会で発表すると共に学術誌へ論文を投稿する(合計¥300,000程度)。
生理学的アプローチによる新規睡眠制御ニューロンの機能発現の解明

睡眠は動物界において普遍的かつ必須の生理現象である。しかし、その制御がどのように行われているかは不明な点が多い。哺乳動物においては睡眠の制御が脳で行われていることに疑問の余地はない。睡眠は全脳・全身の生理現象であり、覚醒から睡眠への遷移は数分数十分かかる比較的遅い現象である。そのため、睡眠状態をつくり出すのはノルアドレナリン、セロトニン、アデノシン、その他ペプチドなどの拡散性因子が主因であると考えられてきた。しかし、近年では皮質下構造に散在するグルタミン酸作動性、GABA作動性、グリシン作動性ニューロンのようないわゆる速い伝達を担うニューロン群とそれらの神経回路網の寄与が無視できなくなってきている。技術的発展もあり、睡眠・覚醒制御ニューロン群はいくつも同定されているが、それらの既知の構成要素の組み合わせでは睡眠・覚醒パターンの形成はまだ十分に説明できない。本研究では部位及びセルタイプ特異的なニューロン活動操作技術により、古典的な切断・破壊実験で見過ごされてきた脳部位を標的とし、新規の睡眠・覚醒制御ニューロンの無作為探索を試みた。標的としたセルタイプはグルタミン酸作動性、GABA作動性、グリシン作動性などである。上記の現在までに延髄の一部に覚醒ノンレム睡眠レム睡眠の遷移を制御する未知のニューロンが存在することを見出している。このニューロン群の生理学的及び解剖学的特性と睡眠・覚醒状態との相関関係及び因果関係をあらゆる階層から多面的に解析した。睡眠・覚醒を担う神経回路網は脳の広範に及びその構成要素であるニューロン群は散在かつ不規則に局在している。また、既知の睡眠・覚醒制御ニューロンの生理学的特性と投射パターンだけでは睡眠・覚醒の制御を説明することは難しい。いまだ不明瞭な点の多いこの睡眠・覚醒制御回路網の実態を明らかにするため、本研究では部位及びセルタイプ特異的なニューロン活動操作技術により新規の睡眠・覚醒制御ニューロン探索を試みている。現在までに延髄の一部に新規睡眠・覚醒制御ニューロンが存在することを見出している。このニューロンの活動を抑制するとマウスの覚醒状態の断片化が生じることから、覚醒中にノンレム睡眠への移行を抑制する機能を有していることが示唆される。また、ウイルスベクターによりこのニューロンの軸索を蛍光標識し、このニューロンの投射パターンを解析したところ、全く知られていなかった投射経路が明らかになった。既知の睡眠・覚醒を担う神経核への投射も見られ、この延髄のニューロンが睡眠・覚醒制御回路網における新たな構成要素であることを示唆する。現在はここまでの結果をまとめ、論文投稿の準備中である。さらに、このニューロンの生理学的性質を明らかにするための実験系を構築中である。新規の睡眠・覚醒ニューロンの存在は予備実験の段階である程度予測できていたが、データ数を増やし精密な解析を進めたことで、その正確な部位とセルタイプを比較的短期間で同定することができた。また、驚くべきことにその部位は睡眠科学においては未探索な部位であり、今後の大きな発展が期待できる。また、その投射パターンは睡眠・覚醒制御システムと全く別のシステムの相互作用を示唆するものであり、睡眠の意義に関する理解も進むことが期待できる。睡眠は全脳・全身の生理現象であり、覚醒から睡眠は数分数十分かけて遷移する比較的遅い系である。そのため、睡眠状態をつくり出すのは拡散性因子などのいわゆるニューロモジュレータが主因であると考えられてきた。しかし、近年では脳のいろんな部位のグルタミン酸やGABA作動性などのいわゆる速い伝達を担うニューロン群とそれが紡ぐ神経回路網による緻密な睡眠制御の存在も示唆されている。具体的には、哺乳動物の睡眠・覚醒制御では、皮質下の前頭前野や基底核などにそのようなニューロン群が存在する。このような睡眠・覚醒制御ニューロン群はいくつか同定されているが、それらの既知の構成要素の組み合わせでは睡眠・覚醒パターンの形成はまだ説明できない。本研究では部位及びセルタイプ特異的なニューロン活動操作技術により、古典的な切断・破壊実験で見過ごされてきた脳部位を狙った新規の睡眠・覚醒制御ニューロンの無作為探索を試みている。現在までに延髄の一部に覚醒ノンレム睡眠レム睡眠の遷移を制御するニューロンが存在することを見出している。この部位でこのタイプのニューロン群の存在を示唆する報告は未だ無い。このニューロン群の活動操作と投射パターンの解析を終え、その生理学的特性の解明のため、電気生理学的実験とイメージング実験の両方の準備を進行中である。アプローチの難しい部位のため、複数の選択肢を試行しつつ最適化する必要があり、予想より時間を費やすこととなった。いくつかのコントロール実験を行い、その結果から、本年度までで得られた方向性が妥当なものと判断された。また新たな実験の準備もおおむね順調に進んでいる。

しかし、近年では皮質下構造に散在するグルタミン酸作動性、GABA作動性、グリシン作動性ニューロンのようないわゆる速い伝達を担うニューロン群とそれらの神経回路網の寄与が無視できなくなってきている。技術的発展もあり、睡眠・覚醒制御ニューロン群はいくつも同定されているが、それらの既知の構成要素の組み合わせでは睡眠・覚醒パターンの形成はまだ十分に説明できない。本研究では部位及びセルタイプ特異的なニューロン活動操作技術により、古典的な切断・破壊実験で見過ごされてきた脳部位を標的とし、新規の睡眠・覚醒制御ニューロンの無作為探索を試みた。標的としたセルタイプはグルタミン酸作動性、GABA作動性、グリシン作動性などである。上記の現在までに延髄の一部に覚醒ノンレム睡眠レム睡眠の遷移を制御する未知のニューロンが存在することを見出している。このニューロン群の生理学的及び解剖学的特性と睡眠・覚醒状態との相関関係及び因果関係をあらゆる階層から多面的に解析した。睡眠・覚醒を制御する新たなニューロンではあるが、その存在する部位が睡眠においては未探索の脳領域であり、睡眠に関連した情報があまりに少なく、このニューロンの正確な挙動と機能的意義がまだ不明確である。さらに理解を深めるため、今後、このニューロンの入出力関係と生理学的な特性の研究を進める。逆行性トレーサーを使って、このニューロンへどのようなニューロンが投射しているかを全脳でマッピングする。また、このニューロンの活動パターンを知るため、睡眠・覚醒中のこのニューロンの活動をin vivoで記録し、睡眠・覚醒状態との相関やこのニューロンの集団の同質性の高さなどを解析する。睡眠においては未探索の脳領域であるため、正確な入出力関係を知るために、各種トレーサー実験を行う。さらに、生理学的特性を理解するためにin vivoの活動パターン記録を実施する。平成28年度の実験は既存の機器で実施可能であり、次年度移行に必要な機器がその結果次第で変更になる可能性があったため、予算の使用を控えた。既存の機器での併用が可能だったため、新規の購入を控えた。今後、生理学実験とウイルス実験を効率化する機器を購入し進行速度を速める。平成29年度は解剖学的解析と生理学的解析を進める予定であり、それに必要な機器を順次購入予定である。また、国際学会への参加を予定している。
重金属の免疫毒性発現における遺伝的制御機構

免疫毒性を示す重金属のモデル物質であるカドミウム(Cd)は、皮下連続投与によりマウスに免疫抑制と免疫異常亢進の相反する効果を示し、免疫抑制効果の発現感受性には系統差がある。本研究では、イ.Cdによる免疫毒性変化が長期微量経口暴露下でも発現しうるか、2.免疫抑制感受性の系統差に関与する標的外因子の解析、の二点を明らかにすることを試みた。結果は、1.3300ppmのCd【Cl_2】を含む飲料水で10週間飼育したICRマウスは、遅延型アレルギー反応には変化を示さないが、抗羊赤血球抗体の産生抑制と自己抗体である抗核抗体の産生亢進という液性免疫能の選択的異常を示した。さらに、低濃度Cd摂取群では抗核抗体の産生亢進のみが見られ、自己抗体の産生が最も鋭敏な免疫毒性指標であった。この抗核抗体産生誘導効果の発現には、ICRとBALBマウスとの間で感受性に量的な差が見られ、ICRマウスの方が感受性が高かった。2.Cd連続皮下投与(1mgCd/kg,5日間)によるマウスの脾リンパ球増殖反応の抑制効果の感受性が異なるC3H/He(高感受性)とBALB/C(低感受性)マウスとの比較では、肝のCd蓄積量に差が見られた。しかし、肝上清中のCdの分布ならびにCd結合蛋白メタロチオネイン(ラジオイムノアッセイで測定)の含量は両マウス間で大きな差がなく、Cd感受性差との相関はなかった。一方、血清コルチコステロン(CS)濃度は、Cd投与により両マウス間で異なる変動を示し、BALBマウスでは著しく低下し、C3Hマウスでは有意な変化がなかった。以上のことから、Cdによる免疫毒性変化は実際の環境暴露形態下でも発現しうることが明らかとなり、また、Cdによる免疫抑制効果発現感受性の系統差には、メタロチオネイン以外の肝でのCd代謝機構とホルモンが関与する可能性が示唆された。
家蚕の精子形成に関する生理学的並びに細胞計測学的研究

これまでカイコの精子二型の産生に関しては、幼虫期に減数分裂を終了したものが有核精子となり、蛹期に減数分裂を終了したものが無核精子となるという漠然とした捉え方しかされていない。そこで本年度は、4眠蚕の幼虫34齢で早熟蚕を作りカイコの幼虫期間を短縮して、カイコの発育を早めた場合、有核精子束や無核精子束の出現時期にどのような影響が及ぶのかについて調査した。その結果、有核精子束の出現時期は、対照区とほぼ同じか若干早まる程度であった。精母細胞が有核精子束に変化するまでには一定の日数を要することが明らかになった。無核精子束の出現は、アラタ体摘出の時期が早くなるほど早くなったので、アラタ体から分泌されるJHが無核精子束の出現(即ち有核精子形成から無核精子形成への切り替え)を何らかの方法で抑制している可能性が考えられる。対照区はもちろん、どの摘出区でも、無核精子束の出現日と30KDaタンパク質の出現日の差は7日であるので、おそらく30KDaタンパク質は、有核精子形成から無核精子形成への切り換えのコミットメント(apyrene spermatogenesis commitment)にも関与しているに違いないと推察される。本研究で明らかになった結果は、この精子二型の現象を解明していく上で貴重な知見を提供するものである。精子や精細胞の細胞内DNAは体細胞に含まれるDNA量の半分であるので、その存在は、細胞計測により容易に判定出来るものと考えられるが、家蚕においては、そのような観点からの追究は全く行われていない。そこで本年度は、精細胞の形成開始を支配する要因を解明するために、細胞計測により眠性の異なった家蚕における精細胞の形成開始時期を明らかにした。まず、4眠蚕の精細胞は5齢1日目に出現し始めることが古くから明らかにされている。これをフローサイトメトリーでさらに詳しく確かめた。次に、ホルモン処理により4齢期間の長短を調節した場合、5齢幼虫における精細胞の出現時期がどう変化するかを調査した。JHにより5眠化した蚕(N_4)の精子細胞は、4眠中の幼虫及び食桑中の5齢幼虫では検出できなかった。幼虫が5回目の眠に入ると、精子細胞は急速に形成され始め、6齢起蚕ではかなりの精子細胞が蓄積していた。6齢期間は、4眠蚕の5齢期間と同じかむしろ長いにもかかわらず、眠中から精子細胞が形成され始めた。このため、5眠蚕個体に於ける精子細胞の形成開始には、ホルモンとか脱皮とかいった要因よりも孵化後の成育期間の方が大きく影響するように思われた。また、遺伝的な2眠蚕の精細胞の形成開始時期を調査した。遺伝的2眠蚕(mod)は、大半が3眠蚕となるが、一部の個体が2眠蚕となる系統である。2眠蚕個体の熟蚕においては精子細胞がそれほど多く蓄積していないので、2齢の盛食期以降、おそらく熟蚕になる少し前に精子細胞の形成が開始されたのであろうと思われる。早く熟蚕になった2眠蚕よりも遅れて熟蚕になった2眠蚕の方が、精子細胞の蓄積量が多くなっていた。このため、2眠蚕個体に於ける精子細胞の開始にも、ホルモンとか脱皮とかいった要因よりも孵化後の成育期間の方が大きく影響するように思われた。そこで本年度は、精細胞の形成開始を支配する内分泌学的要因を解明するために、昆虫変態に関わるホルモン処理を3眠蚕に行い、細胞計測により精細胞の形成開始時期を調査した。供試品種として、遺伝的な3眠蚕(劣性3眠蚕)のrtを用い、イミダゾール化合物KK-42および幼若ホルモンJHの処理を行った後、これらのカイコを毎日解剖して、精巣を摘出した。中垣ら(1980)の方法に従って、摘出した精巣細胞の浮遊液を作成し、細胞中のDNAをpropidiumiodideで染色した。

その蛍光強度をセルソーターで測定し、精細胞の存在の有無及び蓄積量を調査した。対照区での精子形成は通常4齢3日目に始まるが、JH処理によって精子形成の開始時期が、3日程遅れ、4齢6日目から始まり、KK-42処理では3日程早まり、4齢起蚕時に始まるること明らかとなった。KK-42は、抗JHの作用があると云われているので、JHが精子形成に対し抑制的に働くことを示唆しているものと考えられた。これまでカイコの精子二型の産生に関しては,幼虫期に減数分裂を終了したものが有核精子となり,蛹期に減数分裂を終了したものが無核精子となるという漠然とした捉え方しかされていない。そこで本年度は,4眠蚕の幼虫34齢で早熟蚕を作りカイコの幼虫期間を短縮して,カイコの発育を早めた場合,有核精子束や無核精子束の出現時期にどのような影響が及ぶのかについて調査した。その結果,有核精子束の出現時期は,対照区とほぼ同じか若干早まる程度であった。精母細胞が有核精子束に変化するまでには一定の日数を要することが明らかになった。無核精子束の出現は,アラタ体摘出の時期が早くなるほど早くなったので,アラタ体から分泌されるJHが無核精子束の出現(即ち有核精子形成から無核精子形成への切り替え)を何らかの方法で抑制している可能性が考えられる。対照区はもちろん,どの摘出区でも,無核精子束の出現日と3KDaタンパク質の出現日の差は7日であるので,おそらく30KDaタンパク質は,有核精子形成から無核精子形成への切り換えのコミットメント(apyrene spermatogenesis commitment)にも関与しているに違いないと推察される。本研究で明らかになった結果は,この精子二型の現象を解明していく上で貴重な知見を提供するものである。
欠損補綴はメタボリックシンドロームを改善させるか？-無作為化比較試験による検討-

本研究では,生活習慣病の前段階であるメタボリックシンドローム(MetS)の腹囲条件(腹囲:男性85cm以上,女性90cm以上)に該当し,さらに義歯による欠損補綴または歯周病の治療が必要な者を対象とした無作為化比較臨床試験により,食事療法や運動療法に加えて歯科治療を行う群(介入群)と食事療法や運動療法のみを行う群(コントロール群)を設定し,歯科的介入がMetSの改善に与える効果を明らかにすることを目的としている.各群の詳細は次の通りである.介入群:3ヶ月間で,歯科医師による義歯の製作,または(外科的手術を行わない)歯周炎の治療と食事・運動指導を受ける.その後,歯科介入と指導終了後1ヶ月後評価と3ヶ月評価を受けるコントロール群:食事・運動指導のみを受け,次の3ヶ月後(指導終了後1ヶ月評価,3ヶ月後評価を経て)に歯科医師による義歯の製作または(外科的手術を行わない)歯周炎の治療を開始する.食事・運動指導は,TFAS(Total Fitness Analysis System:適切な運動,栄養,休養のバランスという生活リズムやタイミングを考慮したライフマネージメントツールとして本学教養部保健体育学で開発されたwebアプリケーション)を使用し,最初の30分間でweb上でのTFASへの1日分の食事内容,1週間分の運動内容のデータ入力と入力データをもとにした結果通知の確認とフィードバックを行い,次の60分間で講義を含めた食事運動指導を行う.予定症例数は,介入群50症例,コントロール群50症例の合計100症例である.今年度は,100症例の被験者の取り込みを完了させるために引き続きリクルート,取り込み,両群への割付,それぞれの介入,アウトカム調査を行った.現在,リクルート数は104名であり,うち104名についてベースライン評価が終了している.ドロップアウトは25名,研究終了者は74名である.本研究は,東京医科歯科大学歯学部附属病院の患者を対象に行うものである.昨年度に引き続き,本学歯学部附属病院の患者向けのフライヤーの設置や貼付,デジタルサイネージの活用に加えて,本学医学部附属病院の患者向けのフライヤーの設置などを行った.現在の本研究への患者リクルート状況は,リクルート数は78名(ドロップアウト含め104名)となり,うち78名についてベースライン評価が終了し,うち,研究終了者は74名,ドロップアウト数は25名となっている.中間解析(予定としては両群での研究修了者がそれぞれ25名に達した時点で行うこととしていた)を行い, Primary outcomeおよびsecondary outcomeの,それぞれの評価時期における2群間の差についてはStudent's t-testを用いて解析を行った.また,群内における各評価時期の差についてはone-way analysis of covariance (ANCOVA)を用いて評価を行った.腹囲の減少は有意な差はないものの,介入後1ヶ月, 3ヶ月で両群ともに見られた.介入後1ヶ月で体重,体水分率に有意差が,介入後3ヶ月で体重に有意差があった.達成度としては予定よりもやや遅れてはいるが,今年度の患者リクルートが進み,あと2名で必要サンプル数を達成するため,問題のない範囲内と考えられる.今後は残り2症例の患者リクルート・取り込み,割付,介入,評価に加えて,中間解析,本解析を進めて行く予定である.解析を行うアウトカムは,主要アウトカムである腹囲,副次アウトカムである,収縮期血圧,拡張期血圧,血液検査項目(中性脂肪,HDLコレスレロール,LDLコレステロール,空腹時血糖,HbA1c),体成分(体脂肪率,筋肉量),QOL評価(SFー36),口腔関連QoL(OHIP-14,GOHAI),エネルギー,食品・栄養素摂取量(BDHQ(簡易型自記式食事記録法))として,現病歴,服薬数,教育歴,世帯収入,運動習慣,飲酒習慣,喫煙習慣などで調整後,t検定を用いて両群間の比較を行う.歯科的介入は,義歯による欠損補綴または歯周病の治療と設定しているので,サブグループ解析も行う予定である.義歯関連評価項目として,客観的咀嚼能力評価(色変わりガム(Xylitolガム咀嚼チェックガム,ロッテ)と検査用グミゼリー(UHA味覚糖)),食品摂取可能品目質問票を使用した主観的咀嚼能力評価,歯周病関連項目として,Probing Pocket Depth(歯肉辺縁からポケット底までの距離)を評価しており,これらのアウトカムも解析に使用する予定である.本研究では,生活習慣病の前段階であるメタボリックシンドローム(MetS)の腹囲条件(腹囲:男性85cm以上,女性90cm以上)に該当し,さらに義歯による欠損補綴または歯周病の治療が必要な者を対象とした無作為化比較臨床試験により,食事療法や運動療法に加えて歯科治療を行う群(介入群)と食事療法や運動療法のみを行う群(コントロール群)を設定し,歯科的介入がMetSの改善に与える効果を明らかにすることを目的としている.各群の詳細は次の通りである.介入群:3ヶ月間で,歯科医師による義歯の製作,または(外科的手術を行わない)歯周炎の治療と食事・運動指導を受ける.その後,歯科介入と指導終了後1ヶ月後評価と3ヶ月評価を受けるコントロール群:食事・運動指導のみを受け,次の3ヶ月後(指導終了後1ヶ月評価,3ヶ月後評価を経て)に歯科医師による義歯の製作または(外科的手術を行わない)歯周炎の治療を開始する.予定症例数は,介入群50症例,コントロール群50症例の合計100症例である.

H28年度は,本学歯学部倫理審査委員会における本研究の承認を得ることを目的として,提出書類準備から審査委員会での承認までを完了させた.また,両群に対して行う画一的な食事・運動指導の計画と準備を行った.さらに本研究への患者リクルートを開始し,同意書の取得が完了した被験者から両群への割付,それぞれの介入,アウトカム調査を開始した.H28年度終了時点で,目標症例数の100症例の半分である50症例分の被験者も確保できていない状態であるH28年度は,本学歯学部倫理審査委員会における本研究の承認を得ることを目的として,提出書類準備から審査委員会での承認までを完了させたが,審査委員会による承認が予定時期よりも遅くなった.また,食事・運動指導の方法の検討を行い,本学教養部保健体育学で開発されたwebアプリケーションである,TFAS(Total Fitness Analysis System:適切な運動,栄養,休養のバランスという生活リズムやタイミングを考慮したライフマネージメントツール)を使用することに決定した.さらに,H28年度は患者リクルート活動を開始し,リクルート方法として本学歯学部附属病院の患者向けのフライヤーの設置や貼付,デジタルサイネージの活用を行なった.さらに分担研究者の協力を得て,本学職員の本研究へのリクルートも行ったが,結果としては目標症例数の100症例の半分である50症例もリクルートが完了せず,中間解析を行うこともできない状況であった.H28年度は達成度としては予定よりもかなり遅れたため,H29年度は研究の進行速度を速めなければならない.本研究では,生活習慣病の前段階であるメタボリックシンドローム(MetS)の腹囲条件(腹囲:男性85cm以上,女性90cm以上)に該当し,さらに義歯による欠損補綴または歯周病の治療が必要な者を対象とした無作為化比較臨床試験により,食事療法や運動療法に加えて歯科治療を行う群(介入群)と食事療法や運動療法のみを行う群(コントロール群)を設定し,歯科的介入がMetSの改善に与える効果を明らかにすることを目的としている.各群の詳細は次の通りである.介入群:3ヶ月間で,歯科医師による義歯の製作,または(外科的手術を行わない)歯周炎の治療と食事・運動指導を受ける.その後,歯科介入と指導終了後1ヶ月後評価と3ヶ月評価を受けるコントロール群:食事・運動指導のみを受け,次の3ヶ月後(指導終了後1ヶ月評価,3ヶ月後評価を経て)に歯科医師による義歯の製作または(外科的手術を行わない)歯周炎の治療を開始する.食事・運動指導は,TFAS(Total Fitness Analysis System:適切な運動,栄養,休養のバランスという生活リズムやタイミングを考慮したライフマネージメントツールとして本学教養部保健体育学で開発されたwebアプリケーション)を使用し,最初の30分間でweb上でのTFASへの1日分の食事内容,1週間分の運動内容のデータ入力と入力データをもとにした結果通知の確認とフィードバックを行い,次の60分間で講義を含めた食事運動指導を行う.予定症例数は,介入群50症例,コントロール群50症例の合計100症例である.今年度は,100症例の被験者の取り込みを完了させるために引き続きリクルート,取り込み,両群への割付,それぞれの介入,アウトカム調査を行った.現在,リクルート数は85名であり,うち84名についてベースライン評価が終了している.研究終了者は26名である.本研究は,東京医科歯科大学歯学部附属病院の患者を対象に行うものである.
現位置岩盤内人工亀裂の開口変位計測システムの開発

水圧破砕で造成された亀裂に直交する方向の地圧の大きさを推定する方法として、シャットインプレッシャーから求める方法が良く知られており、その解析法としてMaskut法(Maskut、1937)やHayashi & Haimson法(Hayashi et al.1991)などが提案されている。しかし、これらの方法によって必ずしも明瞭なシャットインプレッシャーが得られるとは限らない。現位置実験において、亀裂再開口時のシャットイン状態における開口亀裂の挙動を直接に計測できるならば、シャットインプレッシャーの値をより正確に評価できると考えられている。しかし、一般にこれまでの水圧破砕実験とは注水圧と亀裂の進展方向より岩盤内応力の方向や大きさを調べるために実施されており、造成された亀裂の挙動および亀裂の開口幅を直接に測定した事例は少ない。そこで、本研究は、直接計測が困難である亀裂開口幅を計測する方法として、亀裂開口変位計測型パッカーであるラバーシールパッカーおよびメタルシールパッカーを製作し、すでに神岡鉱山の坑内において、水圧破砕で造成されている亀裂を対象として1998年に亀裂再開口変位計測とそれに伴う岩盤表面変位分布計測を行う実験を実施した。その結果、開口変位計測型パッカーでの亀裂再開口挙動の直接的な計測が可能であることが明らかになった。一方、注水実験のシミュレーションを準3次元非定常流れの有限要素法解析と岩盤弾性の3次元境界要素法解析を用いて実験し、解析から得られた亀裂の開口変位や岩盤表面の変位分布が現位置計測結果に近いものであることを確かめた。また、シャットインプレッシャーに関して、Maskut法およびHayashi & Haimson法により解析的に求められた値と計測された亀裂開口変位の挙動との関係を検討した。その結果、開口亀裂の閉塞挙動は両解析法と良く一致する結果が得られた。神岡鉱業株式会社(岐阜県吉城郡神岡町)の茂住鉱坑内の岩盤中には、側壁から削孔された水平ボーリングの深さ1.7mの位置で、ボーリング孔に垂直な人工亀裂が造成されている。また、人工亀裂造成後注水孔から1.5m水平に離れた位置にもう一本のボーリング孔が観測孔として削孔された。今年度はまず、メカニカルパッカーとメタルパッカーを用いた2種類の亀裂開口変位計測システムを開発し、次ぎに、既にあるボーリング孔や人工亀裂を利用して注水実験を行い、注水時の人工亀裂の(ボーリング孔と交差する点における)開口変位、それらの点の水圧および坑道側壁表面(ほぼ人工亀裂に平行)の変位分布を計測した。この実験からこの水圧破砕孔を利用し、新たに製作したメタルパッカーを用いて亀裂の開口変位を直接に計測することが今回の実験の目的である。また、同時に周辺岩盤の表面変位の計測を行った。亀裂の開口変位を計測するパッカーは、長さ約4cmのゴム2個からなる1対のシール部を加圧区間の前後に設置したメカニカルパッカーと、先のゴム部を長さ約2cmの鉛3個に換えたメタルパッカーの2種類のパッカーを使用した。メカニカルパッカーでは、ゴム部の弾性変形が大きく、亀裂の開口変位は詳細には計測できないがメタルパッカーでは、鉛を変形させて加圧区間をシールした2つのパッカーの相対変位は最大で1mm程度であり、開口変位を直接に計測することが可能であることが明らかとなった。春日鉱山株式会社(鹿児島県枕崎市)の露店採掘現場の岩盤は空隙が多くかつ不連続面が非常に発達している。

そこで、この現場において、鉛直孔と傾斜孔を削孔し、それぞれのボーリング孔から注水して天然亀裂を開口させて計測を行った。一方、2種類の境界要素法と有限要素法とを組み合わせた数値解析により原位置実験のシミュレーションを行っている。本研究では、水圧破砕によって造成される亀裂の厚みに着目し、亀裂開口変位を直接に計測することを目的として亀裂開口変位計測型水圧破砕パッカーを開発して、その適用性について検討するための原位置実験を行った。実験場所は、岐阜県神岡町にある神岡鉱業(株)茂住坑の一部であり、坑口から約1,350m、土被り約700mに位置する。実験場付近の岩質は石英片麻岩である。ここでは、既に水圧破砕実験が行われ、岩盤壁面から1.7mの地点にアブレシブ・ウォータージェットでスロットを入れる手法を用いて亀裂方向を制御して亀裂が造成されており、かつ亀裂の進展方向などがすでに明らかになっている。今回の実験では、その水圧破砕孔で造成された亀裂を利用することとし、メカニカルパッカーのシール部に鉛を採用して改良を加えたメタルパッカーと呼称するダブルパッカーを使用した。ダブルパッカーの加圧区間は約6cmであり、シール部をパッカー中央の加圧区間の前後に配したもので、シール部は内臓の水圧シリンダによって孔壁に密着させて固定する方法を採用している。また、ダブルパッカーの区間は独立して可動する構造になっている。したがって、パッカー区間の相対変位を孔口まで延長した2重管の相対変位として差動トランス変位計により計測する事により、亀裂開口幅を計測するものである。加圧区間内での水圧はパッカーに内蔵された圧力計によりモニターされる。メタルパッカーを用いた人口亀裂開口変位計測結果から、注水圧力の上昇とともに鉛の塑性変形も観測されているが、シャットイン後は急減し、ある一定値に落ち着くことが分かった。メタルパッカーでは、すでに造成され亀裂の再開口になるため、亀裂閉塞後の注水圧力における相対変位量しか計測できないが、シャットイン後の相対変位(143μmに相当)より亀裂開口幅をほぼ再現しているのではないかと思われる。水圧破砕で造成された亀裂に直交する方向の地圧の大きさを推定する方法として、シャットインプレッシャーから求める方法が良く知られており、その解析法としてMaskut法(Maskut、1937)やHayashi&Haimson法(Hayashi et al.,1991)などが提案されている。しかし、これらの方法によっても必ずしも明瞭なシャットインプレッシャーが得られるとは限らない。現位置実験において、亀裂再開口時のシャットイン状態における開口亀裂の挙動を直接に計測できるならば、シャットインプレッシャーの値をより正確に評価できると考えられている。しかし、一般にこれまでの水圧破砕実験は注水圧と亀裂の進展方向より岩盤内応力の方向や大きさを調べるために実施されており、造成された亀裂の挙動および亀裂の開口幅を直接に測定した事例は少ない。そこで、本研究では、直接計測が困難である亀裂開口幅を計測する方法として、亀裂開口変位計測型パッカーであるラバーシールパッカーおよびメタルシールパッカーを製作し、すでに神岡鉱山の坑内において、水圧破砕で造成されている亀裂を対象として1998年に亀裂再開口変位計測とそれに伴う岩盤表面変位分布計測を行う実験を実施した。その結果、開口変位計測型パッカーでの亀裂再開口挙動の直接的な計測が可能であることが明らかになった。
炎症細胞浸潤、接着分子発現よりみた慢性副鼻腔炎の病態分類

慢性副鼻腔炎症例の鼻茸にみられる炎症細胞の浸潤と、接着分子の発現の関連について評価した。とくに下甲介粘膜と鼻茸で差があるかどうか、またアレルギー合併例と非合併例、喘息合併例で差があるか検討した。また、慢性副鼻腔炎の鼻茸では、炎症細胞の浸潤とともに、線維化がみられるが、鼻茸の線維化の評価と鼻茸の成因、炎症細胞浸潤との関係を考えるため、鼻茸中のコラーゲン含有量、α-Smooth muscle actin(αSMA)陽性細胞(筋線維芽細胞)数について下甲介粘膜と比較検討した。鼻茸においてICAM1は約30%、Selectinは約20%の血管内皮において発現していた。いずれも不甲介粘膜と比べて、接着分子の発現は強い傾向があるが、アレルギー合併例と非合併例との間に差はみられなかった。鼻茸上皮における、ICAM1陽性の強度とICAM1陽性血管の割合には強い正の相関関係が認められた。またICAM1陽性血管の割合とSelectin陽性血管の割合にも正の相関関係がみられた。好中球数とSelectin陽性血管の割合、CD25陽性細胞とICAM1陽性血管の割合との間に弱い相関が認められた。また、鼻茸中のコラーゲン含有量の比較、αSMA陽性細胞数の比較を下甲介粘膜ならびに、喘息合併例、非合併例で比較検討をした。鼻茸では、下甲介粘膜に比べて有意なコラーゲン含有量の増加がみられ、コラーゲン含有量とαSMA陽性細胞数は正の相関を示した。ヒト慢性副鼻腔炎症例における鼻茸、下甲介粘膜を用いて、ICAM-1、VCAM-1、P、E-Selectinなどの接着分子の発現と、好中球、好酸球をはじめとする浸潤炎症細胞の分布について免疫組織化学的に検討した。下甲介粘膜と鼻茸で差があるかどうか、またアレルギー合併例と非合併例、喘息合併例で差があるか検討した。いずれも下甲介粘膜と比べて、接着分子の発現は強い傾向があるが、アレルギー合併例と非合併例との間に差はみられなかった。CD3、CD4陽性細胞は、喘息合併例を除き、鼻茸では下甲介粘膜より少ない傾向があり、アレルギー合併例では、下甲介粘膜より有意に減少していた。CD25陽性細胞は、アレルギー合併症例の鼻茸において下甲介粘膜より多く認められた。好中球、好酸球数は鼻茸、下甲介粘膜とも同じ程度であった。従来より、アレルギー合併例の鼻茸では、好酸球浸潤が著明であり、アレルギー非合併の鼻茸では、好中球浸潤が優位であると言われているが、実際には症例によりかなりのばらつきがありアレルギー合併例と非合併例との間に差は認められなかった。次に炎症細胞浸潤と血管内皮細胞における接着分子の発現の相関について検討した。