hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
麻酔薬の記憶固定促進作用の基礎的研究--海馬LTPの多点解析とCaイメージング--

マウスおよびラット脳スライスにおける64チャンネル多点細胞外刺激/記録をMED64SYSTEM(松下電器)を用いて行った。ノイズ対策と温度コントロールのためにチェンバー全体を恒温層にいれて実験を行った。1.マウス/ラット脳スライス作成と誘発電位の多点記録マウスをエーテル麻酔下に断頭、冷却後に厚さ350ミクロンのスライスを作成した。0.1%ポリエチレンイミンでコーティングし、さらに10%牛胎児血清と馬血清を添加した培養液にひたしたMED電極上にスライスを載せ、海馬のSchaffer側枝を中心に誘発電位を多点記録した。前年度はこのときの問題点として、1)スライスが電極からはがれて浮いてしまう(特に還流中)2)還流液を吸い出しているときに液面の変化およびじゅるじゅる音によると思われるノイズの発生、が持ち上がった。2)に対しては吸引速度と吸引針を工夫することにより、解決した。しかし、還流中のスライス片剥離はかなり改善されてはいるが、まだ不十分であり、今後も引き続き工夫する予定である。2.長期増強の形成上記実験で、15-20分のコントロール刺激後、テタヌス刺激を加えて長期増強を誘発した。しかし、昨年度同様まだ安定して記録ができているわけではない。記録しても、コントロールの誘発電位が20分のうちに徐々に増していく現象がまま見られた。これに対しては、スライスのインキュベーション条件(温度と時間)と刺激条件(パルスの強さや間隔)をさらに検討する必要がある。3.マウス/ラット脳スライス作成とパッチクランプ・高速カルシウムイメージング同期計測現在はまだwhole cell patchがようやくできるようになったところである、LTPの麻酔後増大のシナプス伝達の変化がシナプス前か後かを推測し、高速カルシウムイメージングを行う予定であるが、現在はまだパッチクランプを練習中である。今年度は新規購入のMEDシステムの納入が遅れ,現在調整中である.従ってこれまでの実験装置を用いて,これまでに行なってきた海馬スライス実験の補充(スライスの保存条件の改良と例数を増やすこと)を行なった.1.CA1領域におけるfield potentialに及ぼすエンフルランの影響2%及び5%のエンフルラン溶液を20分間還流すると集合電位の大きさおよびEPSP slopeはほぼ濃度依存的に抑制された.麻酔薬をwashoutしていくと時間とともに回復し,2-30分でほぼ元のレベルに戻った.paired pulse facilitationの変化が一定でなかったため,この抑制がpresynaptic作用かpostsynaptic作用かは特定できなかった.2.CA1領域における既成立の長期増強に及ぼすエンフルランの影響0.3mA,100Hz,1secのテタヌス刺激を、10秒間隔で3回Schaffer側枝に与えることによって、CA1錐体細胞領域および樹状突起部のfield potentialにおいてLTPを成立させることができた。その後,2%及び5%のエンフルラン溶液を20分間還流すると集合電位の大きさおよびEPSP slopeはほぼ濃度依存的に抑制された.しかし,これにはかなり標本差が見られた.かなわち,2%のエンフルランにより,50%の抑制を来すものから,全く変化を受けないものまで観察された.5%では,30%程度から100%の抑制を受けるものまで観察された.washoutにより多くのスライスで元のレベルまで回復した.中に,元のレベル以上に増大するものが16例中9例に認められ(麻酔後増大と呼ぶ),マウスでの行動実験から得られた記憶の固定促進現象を支持するものと考えられた.長時間観察すると,不意に数倍のレベルまで自発的に増大を繰り返す場合があるが,この現象も行動実験を支持すると考えられた.1Hzのパルス刺激を900回与えることにより同領域にLTDを成立させた。

しかしこれはLTP程長期間成立せず、これを安定して得るための刺激条件を探すことが引き続き必要である。3.エンフルランが後の長期増強を生じさせることの証明弱い高頻度刺激により,続く強い高頻度刺激による長期増強は抑制されるが,弱い高頻度刺激の期間にエンフルランを作用させると続く強い高頻度刺激により長期増強が生じることを証明した.今後例数を増やす必要がある.4.長期増強の麻酔後増大現象を支持するもう一つの発見初めに長期増強を起こさない程度の弱い高頻度刺激を上記実験と同様に与える.その後,エンフルランを作用させ,washoutし,回復した時点で,再び弱い高頻度刺激を加えると,エンフルラン作用前には生じなかった長期増強が生じた.マウスおよびラット脳スライスにおける64チャンネル多点細胞外刺激/記録をMED64SYSTEM(松下電器)を用いて行なった.ノイズ対策と温度コントロールのためにチャンバー全体を恒温層にすっぽり入れて実験を行った.1.マウス/ラット脳スライス作成と誘発電位の多点記録これまで同様ddNマウスをエーテル麻酔下に断頭,冷却後に厚さ350ミクロンのスライスを作成した.0.1%ポリエチレンイミンでコーティングし,さらに10%牛胎児血清と馬血清を添加した培養液にひたしたMED電極上にスライスを載せ,海馬のSchaffer側枝に位置する単一の平面微小電極にて双極性定電流パルスで刺激し,CA1領域を中心に誘発電位を多点記録した.このときの問題点として(1)スライスが電極からはがれて浮いてしまう(特に還流中)(2)還流液を吸い出しているときに液面の変化およびじゅるじゅる音によるためと思われるノイズの発生が持ち上がった.これらに対して,現在検討中であるが,未だ解決していない.次年度の早期に解決したい.2.長期増強の形成上記実験で,1520分のコントロール刺激の後,テタヌス刺激を加えて長期増強を誘発した.まだ長期増強が記録され始めて日が浅いため安定して記録ができているわけではない.記録できても,コントロールの誘発電位が20分のうちに徐々に増していく現象がまま見られた.これに対しては,スライスのインキュベーションの条件(温度と時間)と刺激条件(パルスの強さや間隔)をさらに検討する必要がある.これも,次年度の課題である.マウスおよびラット脳スライスにおける64チャンネル多点細胞外刺激/記録をMED64SYSTEM(松下電器)を用いて行った。ノイズ対策と温度コントロールのためにチェンバー全体を恒温層にいれて実験を行った。1.マウス/ラット脳スライス作成と誘発電位の多点記録マウスをエーテル麻酔下に断頭、冷却後に厚さ350ミクロンのスライスを作成した。0.1%ポリエチレンイミンでコーティングし、さらに10%牛胎児血清と馬血清を添加した培養液にひたしたMED電極上にスライスを載せ、海馬のSchaffer側枝を中心に誘発電位を多点記録した。前年度はこのときの問題点として、1)スライスが電極からはがれて浮いてしまう(特に還流中)
がん悪液質患者における炎症性サイトカインがオキシコドンの体内動態に及ぼす影響

○研究目的:がん性疼痛に用いられているオキシコドンの臨床効果には大きな個人差が存在する。近年、がん患者おける薬物血中濃度の個人差の要因として炎症性サイトカインが注目されており、炎症性サイトカインが肝臓におけるCYP3A4の発現を低下させることが報告されている。本研究では、悪液質と診断されたがん患者を対象に、炎症性サイトカイン濃度とオキシコドン及びその代謝物の血漿中濃度との関係を明らかにすることを目的とした。○研究方法:浜松医科大学病院において、がん性疼痛に対しオキシコドンによる治療を開始し、文書による同意の得られた30名を対象とした。悪液質の判定は、Glasgow prognostic score(GPS)に基づいて分類した。オキシコドンとその代謝物の血漿中濃度は、LC-MS/MS法により行った。IL-6の血清中濃度は、ELISA法により行った。○研究成果:対象患者におけるGPSは0が8名、1が10名、2が12名であった。オキシコドンの血漿中濃度は、GPSの増加に伴い上昇傾向が認められた。ノルオキシコドンとオキシコドンの濃度比については、GPSの増加に伴い低下傾向が認められたが、オキシモルフォンとオキシコドンの濃度比については、変化は認められなかった。GPSの増加に伴いCYP3A経路の代謝は減少するが、CYP2D6経路の代謝は変わらないことが考えられた。IL-6の血清中濃度は、GPSの増加に伴い有意に上昇した。GPS増加に伴うCYP3A4経路の代謝減少にIL-6の上昇が関与している可能性が示唆された。
口腔カンジダ症の発症因子としてのToll様受容体、制御性T細胞に関する研究

口腔カンジダ症患者と非口腔カンジダ症患者の末梢血単核球のTLR2の発現レベルをFACSで、炎症性サイトカイン産生能についてELISA法で比較検討したところ(1)口腔カンジダ症はコントロール群と比較し、TLR2の発現レベル、およびTLRの機能において有意な差は認められなかった。(2)難治性のカンジダ症では、単発性のカンジダ症と比してTLR2の有意な発現低下が認められ、TLR2は口腔カンジダ症の、治療に対する抵抗性に関与している可能性が示唆された。口腔カンジダ症の発症には一般に宿主の免疫能が関与していると考えられており、健常人においても栄養状態の低下と、口腔カンジダ症の発症が関連することや、加齢とともに、カンジダ菌陽性率が増加してくることも明らかになってきた。口腔カンジダ症は、粘膜表面からの感染に対して第一ステップとして自然免疫が主体に対応すると考えられており、Toll様受容体と、制御性T細胞の二つの因子の関係に着目した。マウスおよびヒトの加齢変化に伴う自然免疫能の減弱レベルを評価し、口腔カンジダ症の新たな発症因子を探ることが本研究の目的である。21年度は口腔カンジダ症患者と健常者のTLR2の発現FACSで検討を行いMann-Whitney検定で比較したところ、口腔カンジダ症患者で有意に発現レベルの低下が認められた。しかし、口腔カンジダ症患者が高齢なのに対してコントロール群である健常者の年齢設定が低いため、高齢健常者について検討を行いたいと考えている。TLR4は口腔カンジダ症患者とコントロール群で発現レベルはいずれも低かった。また、難治性のカンジダ症患者にTLR2の発現量の低下する傾向と、カンジダ選択培地のコロニー数が多いほど、TLR2の発現量が低下する傾向も認められたため、症例を増やして今後調査を進めたいと考えている。本研究のもう一つの軸である、マウスのカンジダモデルについては進行が遅れているが、本年度本格的に動物実験を重ねていく予定である。口腔カンジダ症は、粘膜表面からの感染に対して第一ステップとして自然免疫が主体に対応すると考えられており、Toll様受容体(TLR)に着目した。ヒトの自然免疫能を評価し、口腔カンジダ症の新たな発症因子を探ることが本研究の目的である。当該年度では、口腔カンジダ症患者と同年代の非口腔カンジダ症患者の末梢血単核球のTLR2、TLR4の発現レベルをFACSで、炎症性サイトカイン産生能についてELISA法で比較検討した。TLR2の発現レベルについては、口腔カンジダ症患者群とコントロール群に有意な差は認められなかったが、口腔カンジダ症単発患者と再発を繰り返す難治性患者を比較した場合、難治性患者に、TLR2発現レベルの有意な低下が認められた。TLR4は、口腔カンジダ症患者とコントロール群で発現レベルはいずれも低かった。口腔カンジダ症群とコントロール群でのTLRの発現レベルに差は認められなかったことから、TLRの機能に差があると推測し、サイトカイン産生能について比較検討を行ったところ、口腔カンジダ症患者とコントロール群に有意な差は認められなかった。1.口腔カンジダ症はコントロール群と比較し、TLR2の発現レベル、およびTLRの機能において有意な差は認められなかった。2.難治性のカンジダ症では、単発性のカンジダ症と比してTLR2の有意な発現低下が認められた。すなわちTLR2は口腔カンジダ症の発症因子とはならないが、治療に対する抵抗性に関与している可能性が示唆された。
トリテルペン環化酵素の活性評価及び基質アナログによる触媒・基質認識機構の解明

本研究は、トリテルペン環化酵素、特にβーアミリン合成酵素の触媒機構と基質認識機構を解明することを目的とした。この酵素研究は非常に遅れており、重要なトリテルペンにも関わらず、ほとんど未解明であった。膜タンパク質のため酵素は不安定であり、酵素活性を評価する手法が限られていたのが大きな障害であった。独自の活性評価法を提案して、活性部位の同定とその触媒機構に新たな提案をすることが出来た。例えば、カチオンーπ及び従来報告されてなかったCH-π相互作用を提案できた。また、基質アナログ実験から、30位のメチル基の重要性やTrp257とのCH-π相互作用を実証できた。すべて国際誌に発表した。本研究で使用しているβアミリンの酵素学的諸性質を明らかにすることができたので、活性部位の同定実験を進めた。本年度は、保存されている芳香族アミノ酸F728残基とF474残基の機能解析を行った。種々の脂肪族や芳香族アミノ酸へと置換し、各変異酵素の活性をGCでの酵素産物の定量(A)とWestern blot法による酵素発現量(B)を求め、A/Bを求め、活性評価を野生株と比較した。F728株は、脂肪族アミノ酸置換体は著しく活性が低下したが、Tyr変異株の活性は野生株と同等であった。従って、F728残基は、π電子によって中間体カチオンを安定化する役割を担っていると実証できた。この研究は、Chem.Eur.J(2013,19(50):17150-8)において発表した。F474残基も同様な変異株を作成し、酵素活性を比較した。脂肪族のLeuやMetでも十分野生株と遜色のない活性を示したことから、この部位は、立体的な嵩高さが円滑な触媒作用に重要な役割をになっていることを実証できた(日本農芸化学会2014年度大会発表、及びOrg. Biomol. Chem. 2014,印刷中).なお、F728の変異株から、4環性化合物が多く生産されたことから、lupanyl及びoleanyl cationの安定化に関与し、F474残基からは、2環性化合物が生産されたことから、B環近傍に存在することを証明した。基質アナログの研究では、19位のノル体とエチル体を化学合成し、βアミリン合成酵素と反応を行った。ノル体から6/6/6/6ーfused tetracyclic productが、エチル体は6/6/6/5系の4環性化合物とβアミリンと同じ骨格をもつ産物を与えた(日本農芸化学会2014年度大会発表)。昨年度までに酵素精製法を確立し(FEBS J, 280, 1267-128, 2013),それを基にしてF728残基及びF474残基の機能を報告できた(Chem. Eur. J., 19, 17150ー17158、2013;Org. Biomol. Chem., 12:3836-46, 2014).同じ芳香族アミノ酸のPhe残基にも関わらず、前者はカチオン/π相互作用、後者は立体的なサイズが環化反応に影響を及ぼすことを明らかにできた。今年度は、Y259及びW257残基の機能解析を詳細に進めた。特に、トリテルペン環化酵素の触媒残基の活性評価として重要な酵素発現量を見積もる際に、我々は新たに酵母内で恒常的に発現しているGAPDHを内部標準に用いる手法を確立し、精度を高めることができた。また、L734残基をGやAに置換したところ、βーアミリンの他にtaraxerolが大幅に増加し、また4環性や5環性のlupeolが生産された。この事は、L734は、D,E環近傍に位置することを示している。また、M729残基をG.A,V, Lサイズを変えて酵素活性を見積もったところ、アミノ酸側鎖のvan der Waals容積に比例して、βーアミリンが生成することを見出した。M729残基はE環の近傍に存在することを示している。従って、M729残基は、正常なfolding conformationを保つ上で重要な役割を担っていることを明らかにできた(学会発表済)。基質アナログを化学合成し、基質のどの構造部位が正常な環化反応に重要かといった研究も進めている。基質の19位のメチル基を水素とエチル基に置換した研究成果は、Org. Lett.(16:3548-51,2014)に発表した。水素置換体は、時間依存的に酵素を失活させるという自殺基質であるという興味深い結果を得ることができた。また、基質末端部位での水素置換体での実験結果を現在投稿論文としてまとめている。また、エチル基置換体での詳細な実験を進めている(一部学会発表済)。基質中央部での水素とエチル基置換体の酵素反応も進めている。すでに酵素精製法の確立(FEBS J, 280, 1267-1280, 2013)及びF728, F474の機能解析を論文として報告した(Chem.-Eur. J, 19, 17150-17158, 2013; Org. Biomol. Chem.,12, 3836-3846, 2014)で報告した。

昨年度で学会発表したY259及びW257残基の機能解析を更に検証し、論文作成の段階に来た。現在論文作成中である。また、立体サイズが重要なL734やM729残基もデータの精密化をおこなっており、論文作成、投稿へと進める。また、V483残基の機能解析も予備的だったが、詳細な機能解明に成功した。単環性のachilleol AやCammeliol CがV483Aの変異株で多く生成した。環化反応に重要な構造単位を追求する実験も進んでいる。特にMe-26の欠損基質は、かなり環化率が低下したが、βーアミリン骨格を生成した。また、末端二重結合(C-23位)をエチル基、プロピル基と立体サイズを大きくしたときの環化反応生成物の構造も決定できた。Z-配向にアルキル基がない(H置換体)と環化反応がほとんど進行しないことも新たに見出した。更に基質の末端メチル基がCH2OHに置換したアナログから興味深い結果を得た。(E-CH2OH、Z-Me)アナログからは、オレアニルカチオンがトラップされた新規化合物が生成すること、一方(Z-CH2OH、EーMe)アナログからは、ダンマレニル及びバッカレニルカチオンがトラップされたエーテル系化合物が生成した。この事実は、基質の23Z-Meと酵素との間の疎水性結合が正常なコンフォメイション(chair/chair/chair/boat/ boat)形成に重要な役割を担っていることを示しており、有機化学的な手法で基質との相互作用に新たな知見を加えることができた。多くのアミノ酸の部位特異的変異株を作成し、それぞれの酵素活性を見積もり、また変異株から生成するトリテルペンの単離・構造決定により、そのアミノ酸の局在部位の同定に成功しており、論文の作成が待たれる状態となった。また、基質アナログ実験で、23位のE-配向とZ-配向のMe基の役割をノル体との比較検討し、Z-配向のMe基が欠損すると正常なフォールデングがとれないことが判明した。これらの成果をヨーロッパ連合化学会が刊行しているChemistry-A Europian Journal (IF=5.8)で採択され、論文の質が上位10%以内と評価されHot Paperに選定された。現在、数多くの研究成果が得られており、論文作成のみが残されている状態となっている。一年期間延長制度利用して、延長が認められたのでH28年度は論文書き及び学会発表に専念した。データが不完全な実験は補完実験を行った。(1)基質アナログ実験では、末端メチル基Me-30が疎水性残基であることが必須であり、その立体的かさ高さはプロピル基まで許容できることを解明した(アメリカ化学会の有機化学専門誌に発表)(2)また、基質中央部の6位、10位及び15位のメチル基を認識する部位は、エチル基に置換すると全く反応しないが、水素置換体では反応した。従って、環化反応の開始や中央部の酵素の認識部位は、非常に緻密になっていることを論文とした(ヨーロッパ連合体の有機化学の専門誌に発表)(3)酵素面からのアプローチとして,高度に保存されている芳香族アミノ酸残基(Phe413,Tyr259及びTrp257)の役割を解明し、英国化学会のケミカルバイオロジー分野の専門誌に発表した。従来芳香族アミノ酸の役割は、反応中間体カチオンの安定化にπ電子が寄与すると言われてきたが、Phe413は、π電子というよりも、その立体サイズが環化反応に重要な役割を果たすことをβーアミリン合成酵素で、我々ははじめて実証した。なお、Tyr259及びTrp257はカチオン/π相互作用の役割を持っているが、Trp257は基質のメチルー30とCH/π相互作用も併せ持っていることを報告した。この概念は、トリテルペン環化酵素研究のなかではじめて提唱できた。
リトアニア・ベラルーシ年代記テキストにみられる言語規範意識の分析

平成11年度から12年度にかけて、動詞の過去形・命令法・接続法の形態規範の分析を行なった。動詞の形態の多様性はリトアニア・ベラルーシ年代記の特徴の一つであるのだが、文献によってその多様性には違いがあることが明らかとなった。しかし、人称語尾の形式が統一されることによって、二つの基本的な過去時制の対立(アオリスト/未完了過去)が解消され、語幹形式のみによるアスペクト対立(完了/不完了)が一般化するプロセスが進行していたことも確認された。この現象は同時代の文法書の記述にも反映されている。しかし、法(特に接続法)にかんしては文法書に記述されているほど複雑な形態規範が年代記に見られることは稀であった。平成13年度は名詞類(名詞・形容詞・代名詞・数詞)の格語尾にかんする形態規範を研究した。補助的資料としてテキストの電子化を進めていた法律言語との比較も行ない、少なくとも名詞にかんしては格語尾の形態規範がかなり安定していることが明らかとなった。1.リトアニア・ベラルーシ年代記のうち「ラチンスキー年代記」・「クラシンスキー年代記」(以上東スラブ語)、「オルシャ年代記」・「モギリョフ年代記」(以上ポーランド語)およびラテン語による簡略年代記一編を電子テキスト化した。また、事務言語の資料として1588年版「リトアニア大法典」の電子テキスト作成に着手し、その三分の一が完了した。2.16-17世紀の文法書に記述された文法規範が現実の年代記テキストにおける実践とどのような関係にあるのかということについて研究・調査した。その成果は「古代ロシア研究」20号に掲載される。本年度は動詞過去形の形態規範にかんする記述の歴史的な変遷を主たる調査対象とした。現実の年代記テキストに現れる書き手の規範意識がいくつかの実践的な基準にもとづいているのに対して、同時代の文法書は編纂者が理想とする規範のみを記述する傾向にあるという、前年度に得られた結果をふまえて、本年度はこうした傾向がいつまで続くのかということを確認するために19世紀前半に出版されたミハイロ・ルチカイの『スラブ語・ルシン語文法』(Grammatica Slavo-Rhutena...)の動詞過去形および法の記述をめぐって研究をおこなった。この結果、(1)ラテン語文法から脱却しスラブ語の特殊性を意識した規範記述を目指す態度が顕著になるものの、それを可能にするだけの教会スラブ語およびスラブの民衆語にかんする深い研究がまだ欠如しているために、かなり不自然な記述が生み出されることがわかった。そして、対象言語を深く研究できなかった理由としては、(2)資料としての教会スラブ語古写本の数が当時は十分でなかったこととと、(3)文法記述の理論的な原則が流動的であったことをあげることができる。このことから逆に、16-17世紀のテキストでは書き手が経験的に習得した規範を詳細に検討し、文献ごとに文法体系をまとめる作業が重要であることが明らかになった。本年度は『バルクラボウ年代記』のテキストを中心として、他のリトアニア・ベラルーシ年代記および『リトアニア法典』のテキストと比較しながら、名詞類(名詞・代名詞・形容詞・数詞)の形態規範を研究した。多様な形式が一つのテキストに混在する傾向にある動詞過去形と違い、名詞類の格語尾は一つのテキストの中でも、また異なるテキスト間でも均一性が高いことがわかった。しかしながら、特定の格語尾に複数の形態バリエーションが存在する場合、優先的に使用される形式はテキストによって異なっていることがあり、またそれらのバリエーションの選択順位(使用頻度)にもテキストごとに異なった傾向を示している。しかし、その原因については解明できなかった。なお、本年度は名詞類のうち名詞に対象を限った研究成果を論文として公表した。
運動の冠危険因子改善効果の要因として末梢の微小循環改善が関与するか

運動による冠動脈疾患予防の機序の一端を明らかにするために,運動トレーニングによる冠危険因子改善効果には末梢の微小循環改善が深く関与するとの仮説を立て,それを検証することを目的として種々の検討を行った.まず基礎検討を行った結果,運動による末梢の微小循環改善効果を評価する際には安静時前腕血流(basal FBF)と反応性充血時の総血流増加量(excess flow)を指標とした血管内皮機能を測定するのが適当と考えられた.またこれらの測定指標に日内変動が観察されたことから,介入前後の測定時刻を合わせる必要があることが判明した.次に,3ヶ月間の比較的低強度の有酸素運動を中心とした運動トレーニングが冠危険因子に及ぼす影響について検討したところ,血糖値,血清インスリン濃度,HOMA-IRが低下し,糖代謝改善効果が認められた.また運動トレーニング後に,血清TG, RLP-C, RLP-TG値の低下が観察され、TGリッチリポタンパク代謝の改善効果が認められたが,pre-heparin LPL massには変化は認められなかった.さらに,運動トレーニングが血管内皮機能に及ぼす影響を評価するために,basal FBF, excess flowを測定したところ,3ヶ月間の前後で有意な変化は認められず,本研究で採用した運動プロトコールでは明確な末梢微小循環改善効果が観察されなかった.また,運動トレーニングに伴うbasal FBF, excess flowの変化と糖代謝指標,脂質代謝指標の変化との間に有意な相関関係が認められなかったことから,本運動プロトコールにおける冠危険因子改善への末梢微小循環の関与は少ないものと推察された.今後,末梢微小循環改善効果を期待しうる運動トレーニングのプロトコールを採用した上で,本研究の仮説を再度検証する必要があると考えられた.運動による冠動脈疾患予防の機序の一端を明らかにするために,運動トレーニングによる冠危険因子改善効果には末梢の微小循環改善が深く関与するとの仮説を立て,それを検証することを目的として種々の検討を行った.まず基礎検討を行った結果,運動による末梢の微小循環改善効果を評価する際には安静時前腕血流(basal FBF)と反応性充血時の総血流増加量(excess flow)を指標とした血管内皮機能を測定するのが適当と考えられた.またこれらの測定指標に日内変動が観察されたことから,介入前後の測定時刻を合わせる必要があることが判明した.次に,3ヶ月間の比較的低強度の有酸素運動を中心とした運動トレーニングが冠危険因子に及ぼす影響について検討したところ,血糖値,血清インスリン濃度,HOMA-IRが低下し,糖代謝改善効果が認められた.また運動トレーニング後に,血清TG, RLP-C, RLP-TG値の低下が観察され、TGリッチリポタンパク代謝の改善効果が認められたが,pre-heparin LPL massには変化は認められなかった.さらに,運動トレーニングが血管内皮機能に及ぼす影響を評価するために,basal FBF, excess flowを測定したところ,3ヶ月間の前後で有意な変化は認められず,本研究で採用した運動プロトコールでは明確な末梢微小循環改善効果が観察されなかった.また,運動トレーニングに伴うbasal FBF, excess flowの変化と糖代謝指標,脂質代謝指標の変化との間に有意な相関関係が認められなかったことから,本運動プロトコールにおける冠危険因子改善への末梢微小循環の関与は少ないものと推察された.今後,末梢微小循環改善効果を期待しうる運動トレーニングのプロトコールを採用した上で,本研究の仮説を再度検証する必要があると考えられた.今年度は,運動により改善が期待される末梢の微小循環を適切に評価する方法について,基礎的な検討を行った.文献的検索の結果,マーキュリーストレンゲイジを用いたプレチスモグラフィーにより前腕の血流を評価する方法が,比較的簡便かつ再現性が高いと考えられた.またこの方法は大血管から微小血管までの全ての血流を反映することから,本研究の目的に合致したものと判断し,よって本法を用いた安静時血流量の評価法と,血管内皮機能を反映するとされる反応性充血後血流変化の評価法につき,詳細な条件設定を試みた.検討の結果採用した方法で求めた,安静時血流量の日差再現性(CV)は10.7%であった.また反応性充血後血流変化の日差再現性(CV)は14.9%であり,いずれも比較的良好な再現性が得られることが確認された.次にこの方法を用いて,血管内皮機能改善効果を持つカテキンを含有する紅茶飲用の効果が観察されるか,否かについて検討を行った.その結果,紅茶摂取23時間後,すなわち血中カテキン濃度がピークを示す時点で,コントロールに比べ反応性充血後の血流増加が有意に高かった.従って今回採用した測定法は,内皮機能変化による末梢循環の変化を適切に評価し得る方法と考えられた.今年度は,運動の冠危険因子改善効果を検証し,その機序の1つとして末梢の微小循環改善が関与する可能性について検討した.某健康増進施設において冠危険因子改善を目的に運動療法を希望した42名を対象とし,運動療法として有酸素運動をAT心拍数の強度にて30分間,ストレッチ等を30分間,週2回3ヶ月間実施した前後に検査を行った.

運動療法の効果として,血清脂質は総コレステロール,LDLコレステロール,HDLコレステロールには変化はなく,トリグリセライド(TG),レムナント様リポタンパクコレステロール(RLP-C),RLP-TGの有意な低下が認めら,TGリッチリポタンパク(TRL)代謝が運動療法により亢進したものと考えられた.そこでされに,このTRL代謝におけるkey enzymeであるリポタンパクリパーゼ(LPL)に対する運動療法の効果について検討した.LPLはヘパリン静注後の血漿を用いて測定するのが一般的であったが,近年ヘパリンを静注しなくても血漿中に微量存在するLPLの測定が可能となり,このLPL量(pre-heparin LPL mass)はヘパリン静注後LPL量,LPL活性と相関することが報告されている.そこでpre-heparin LPL massに対する運動療法の効果を検討したが,運動療法前後でpre-heparin LPL massの有意な変化は観察されなかった.すなわち運動療法後に,TRLの代謝に最も深く関与するLPLの変化なしに,TRL代謝が亢進するという結果である.このことはLPLに変化がなくとも末梢の筋をはじめとする組織で,微小循環改善に伴う血流増加によりエネルギー基質の利用が効率よく行われるようになった結果,TRL代謝亢進や糖代謝亢進が運動療法後に現れたことを強く示唆するものである.従って,末梢の微小循環改善がTRLなどの冠危険因子の改善の一因として関与する可能性が十分に考えられたが,今年度内に微小循環改善と冠危険因子改善との相関を検討するまでには至らなかった.
顎変形症術後の力学刺激による治癒促進効果の検討

低出力超音波パルスによる外的力学刺激が顎骨治癒再生および顎関節の適応に関してどのように作用するか解明し、顎変形症手術における治癒促進効果を検討することを目的に、家兎顔面骨を用いた実験的研究を行った。その結果、低出力超音波パルス刺激は骨治癒や関節軟骨の修復を特に術後早期に促進することで、術後治癒期間の短縮に寄与しうることが示唆された。まず低出力超音波パルス(LIPUS)の顎顔面骨における骨再生の促進作用ならびに、他の骨再生を促進させる方法(生体材料の使用)とLIPUSを併用した場合の効果を検証するために実験を行った。家兎の鼻骨に骨欠損を作製し、欠損内に生体材料(スタチン)を入れた上でLIPUS照射したもの、材料を入れずにLIPUS照射したもの、材料を入れるのみでLIPUS照射しないもの、何もしないものとを比較したところ、LIPUSあるいは材料単独での骨再生の促進が明らかであった。このことから、LIPUSは顎顔面骨においてスタチン(有意に骨再生を促進することが、過去のわれわれの研究より明らかである)と同程度に欠損部骨組織の再生を促すことが示唆され、本研究の主題である顎変形症術後のLIPUS照射による治癒促進に期待を抱かせる結果が得られた。ただしLIPUS、スタチン両者併用による相乗効果は明らかではなかった。また顎変形症手術においては骨片の接合にチタン製あるいはポリL乳酸製(吸収性)のプレートならびにスクリューを多用するが、これらの材料が骨再生に寄与するか、またはその差異について動物実験を行い検証した。その結果、両者はともに骨の新たな形成を促進させるが、両者間に有意差はなかった。このことから、本研究の計画にあるように双方の材料を用いたおのおのにLIPUS照射を行った場合、骨再生上の差異はないであろうことが示唆された。さらに本研究計画では顎変形症手術後の顎関節におけるリモデリングや軟骨再生におけるLIPUSの効果を検討する予定であるが、これに関連して、機械的に損傷させた顎関節におけるLIPUSによる軟骨修復促進効果を検討した。その結果、特に損傷後早期においてLIPUSは有意に軟骨修復を促進させることが示唆された。昨年度は低出力超音波パルス(LIPUS)の顎顔面骨における骨再生の促進作用ならびに、他の骨再生を促進させる方法(生体材料:スタチンの使用)とLIPUSを併用した場合の効果を検証するために実験を行い、その結果、LIPUSは顎顔面骨においてスタチン(有意に骨再生を促進することが、過去のわれわれの研究より明らかである)と同程度に欠損部骨組織の再生を促すことが示唆され、本研究の主題である顎変形症術後のLIPUS照射による治癒促進に期待を持てる結果が得られた。但し併用による相乗効果は明らかではなかった。また顎変形症手術において使用するチタン製あるいはポリL乳酸製(吸収性)のプレートならびにスクリューが骨再生に寄与するか、またはその差異について動物実験を行い検証した結果、両者はともに骨の新たな形成を促進させるが、両者間に有意差はなかった。本研究計画では顎変形症手術後の顎関節におけるリモデリングや軟骨再生におけるLIPUSの効果を検討する予定であるが、このことに関連して、特に今年度は機械的に損傷させた顎関節におけるLIPUSによる軟骨修復促進効果を実験的に検討した。以上より、骨組織、軟骨組織ともに手術的な損傷後の修復・再生過程におけるLIPUSの有用性が示唆され、このことは顎変形症骨切り手術後においても当てはまるものと推察された。顎矯正手術はじめ顎骨の手術患者に対して低出力超音波パルス(LIPUS)が骨再生治癒を効果的に促進するか否かを検証すること、また顎関節に対してもリモデリング、特に軟骨形成促進の効果を示すか否かを調査することを目的に本研究を行った。最終年度までに、家兎を用いた動物実験にてLIPUS照射の効果、また生体材料(スタチン)との比較、あるいは併用した場合の効果等を検証した。結果、LIPUS照射は術後、生体材料よりも早期に骨再生を促進させるが、長期的には非照射、またはスタチン単味との有意な差はなくなり、またスタチンとの相乗効果はないことが示唆された。このことから顎矯正手術はじめ顎骨手術後早期からLIPUSを応用することで治癒促進効果が得られ生活上の制限が短縮されうると期待されるが、最終的な治癒状態に差があるわけではなく、照射の手間や負担を考えると効率的な照射法など未だ検討の余地があると考えられた。また前年度までに、顎矯正手術において多用するチタン製あるいはポリL乳酸性(吸収性)プレートならびにスクリューといった材料が骨再生に寄与するか、またはその差異について動物実験を行い検証している。このことから、両者各々にLIPUS照射を行った場合骨再生治癒上の差異はないであろうことが示唆されたが、LIPUSでどの程度促進されるかを今後実験的に検討する必要がある。さらに本研究では、顎矯正手術後の顎関節の適応(リモデリング)に関連し、機械的に損傷させた顎関節におけるLIPUSによる軟骨修復促進効果について同様に動物実験にて検討している。その結果、特に損傷後早期においてLIPUSは有意に軟骨修復を促進させることが示唆され、この点でも患者の早期回復の一助となりうることが期待された。

低出力超音波パルスによる外的力学刺激が顎骨治癒再生および顎関節の適応に関してどのように作用するか解明し、顎変形症手術における治癒促進効果を検討することを目的に、家兎顔面骨を用いた実験的研究を行った。その結果、低出力超音波パルス刺激は骨治癒や関節軟骨の修復を特に術後早期に促進することで、術後治癒期間の短縮に寄与しうることが示唆された。研究計画にある骨芽細胞の培養、その他in vitroの基礎的実験については、実験設備の不備や人材の不足、実験上のエラーに伴う方法の見直し等により、当初の計画通りには進行できていないため、研究実績の概要にあるように動物を用いたin vivoの実験を先行して行っている。口腔外科学実験設備や方法、実験スケジュール等の随時見直しにより、実験を計画に沿ってスムーズかつ迅速に行うことができるよう環境を整えつつ、強力に推進していきたいと考えている。研究計画上、初年度に実施予定であった骨芽細胞の培養実験については、実験設備の不備や人材の不足、実験上のエラーに伴う方法の見直し等により、当初の計画通りには進行していないのが実情である。実験設備や方法等の見直しにより、培養実験を計画に沿って行う目処が立ったと考えられるので、今後は同実験を強力に推進すると同時に、動物実験を並行して行うなど、遅れを取り戻すための工夫を取り入れていきたいと考えている。
微小神経線維分布からみた女性性器脱発症機構の臨床解剖学的解析

我が国は高齢社会を向かえ,successful agingを目指した医療の重要性が増している。女性の骨盤内の膀胱,尿道,膣,直腸,会陰は内骨盤筋膜によって結合し、排尿・排便機能、生殖器の機能は解剖学的、生理学的に連動している。骨盤底内臓器の機能障害は分娩、ホルモン低下、生活習慣病などによって骨盤底筋および筋膜構造の弛緩をきたし、下垂、過可動、脱出によって発症することが知られる。骨盤底臓器の支持異常は多くの症例では閉経後、エストロゲンの分泌低下に伴って徐々に進行する。これは物理的な筋膜線維の突発的な断裂よりむしろ、筋膜、筋肉組織の脆弱化が時間をかけて進行する。筋膜や筋肉の時間をかけた脆弱化は尿道、膀胱頸部、膣壁などに分布する末梢神経が分娩時による長時間の圧迫、挫滅、牽引が引き金となっていることが推察される。本研究では骨盤底弛緩における症状と膣壁、尿道、膀胱への末梢神経系の損傷とその再生の状態の関係を検討し病態の予測、観血的治療法の選択法を開発することを目的とした。2年間の研究において骨盤底臓器の解剖学的支持にもっとも重要な位置にある膣壁周囲の結合織並びに神経組織の特異な構造を明らかにすることができた。免疫組織化学的に同定された前膣壁に神経線維は従来報告されている骨盤神経系の線維束より内側に存在し、膀胱頸部から尿道に向かって走行し、尿道支持機能に重要な役割を担っていた。本神経束がS-100、TH抗体で染色される節後性交感神経で骨盤神経叢の頭側から生じ、尿道平滑筋に連続する神経束であることも明らかとなった。さらに後膣壁の筋膜構造に関して、直腸と膣の間に存在する筋膜構造、直腸膣筋膜と連続する会陰腱中心の結合組織の連結構造に新たな知見を見いだした。これらの研究成果は、骨盤底再建外科手術法開発の重要な基礎解剖のデータとして利用されると考えられる。性器脱の外科的治療において、膀胱瘤に対する前膣壁縫縮および形成術は比較的アプローチしやすいため婦人科医、泌尿器科医ともに施行頻度の高い術式である。しかし膣壁と尿道、膀胱頸部の間隙を広範囲に剥離する操作であり、手術によって微小神経や結合織、平滑筋、横紋筋などを損傷させることによって術後に内尿道の括約機能の障害を起こす可能性も懸念されている。骨盤底の各臓器に分布する神経分布は骨盤神経叢のような大きな神経の走行は解剖学的に検討がなされているものの、下部尿路系の排尿機能に重要な骨盤底組織(筋肉、筋膜)を支配する神経系の局所解剖には未知の点が多い。18年度の本研究において解剖献体を用いて膣壁の側方に位置する微小神経束の分布を詳細に検討した。その結果、骨盤神経叢から走行すると考えられている神経束から10mm以上離れた位置に豊富な神経束を同定した。それらの神経束はS100抗体とTH抗体で染色される節後型交感神経束で骨盤神経叢の頭側から生じ、尿道平滑筋に連続する神経束であることを同定した。本神経束のもつ骨盤底支持機能との関連をさらに解析するため、前膣壁と膀胱間の分布する節後性交感神経線維束の神経密度、線維の太さと臨床事象を比較検討した。Baden & Walker分類でgrade2以上の膀胱瘤を主症状とする患者

57名に対し、インフォームドコンセントの上、外科的手術時に切除した前膣壁標本を用いて病理組織学的に検討した。神経線維の同定はヘマトキシリン・エオジンによって筋組織、血管組織を確認し、S100蛋白、チロシン水酸化酵素(TH)抗体による免疫組織染色を用いた。57症例を本神経束の太さと密度でgrade 13に分類(grade 1:29症例、grade 2:16症例、grade 3:12症例)した結果、Q-tip試験による尿道可動性と尿失禁の頻度に有意の相関を確認した。前膣壁に免疫組織化学的に同定された神経線維は従来報告されている骨盤神経系の線維束より内側に存在し、膀胱頸部から尿道に向かって走行し、尿道支持機能に重要な役割をもつことが示唆される。高齢社会の進行に伴って骨盤底臓器の下垂、機能不全は、高齢者のQOLの低下をきたし、successful agingの妨げとなる。排尿・排便・生殖機能を念頭に置いた質の高い治療法を開発するには、骨盤底臓器の支持機構の筋肉、筋膜、結合織、神経分布の解析は重要な基礎的データとなる。本研究は骨盤底臓器の支持機構における、微小神経機能を含めた解剖学的、生化学的支持機構を明らかにすることを目的として進めてきた。手術などの外科的操作によって微小神経や結合織、平滑筋、横紋筋などを損傷させ術後に内尿道、腟、直腸機能の障害を起こす可能性が懸念されてきた。18年度の本研究において前腟壁に免疫組織化学的に同定された神経線維は従来報告されている骨盤神経系の線維束より内側に存在し、膀胱頸部から尿道に向かって走行し、尿道支持機能に重要な役割をもつことを示した。本年度はさらに本神経束がS-100、TH抗体で染色される節後性交感神経で骨盤神経叢の頭側から生じ、尿道平滑筋に連続する神経束であることを同定した。さらに後腟壁の筋膜構造に関して、直腸と腟の間に存在する筋膜構造は前腟壁筋膜と傍腟結合織から子宮頸部で連結し、弾性線維の豊富なプレートとして存在しているが、それはしばしば非常に薄く断続的な筋膜構造をとっていた。直腸腟筋膜と連続する会陰腱中心の結合組織は、外側下方に長さ10-30mmに、上部腟に長さ3-15mmの線維筋性の弾力のある結合を提供していた。会陰腱中心は、前庭球、内肛門括約筋と肛門挙筋で囲まれる部位を占有し、坐骨恥骨枝に直接連結せず、前庭球と坐骨海綿体筋を経て間接的に連結していた。陰部神経分岐が下縁に沿っており会陰切開による損傷が懸念される。骨盤内臓神経および肛門挙筋神経は仙棘靱帯上を坐骨棘内側18.0mmの部位を走行し、尾骨に坐骨棘下12-26mmと前外側40-55mmで筋肉に入ることを確認した。
原発性胆汁性胆管炎に伴う掻痒症遷延の分子機構の解明

原発性胆汁性胆管炎(PBC)等における胆汁うっ滞性そう痒の遷延化分子機構を明らかにするために、マウスを用いてモデル動物の作成手技の確立に着手した。雄性ICR系マウスの尾状葉後葉の胆汁分泌のみを保持するように、胆管の尾状葉への分岐と右葉への分岐との間を縫合糸で結紮した。マウスの行動をビデオ撮影し、後肢による全身への掻き動作をもって、痒み様反応と判断し、その回数を測定した。予備実験により見出した結紮箇所に結紮をしたところ、胆管の膨大や肝臓の組織学的障害が認められるものの、十分なそう痒行動を示さなかった。そこで、胆管の他の分岐点のうち2箇所について結紮を行い、同様の観察を行った。その結果、当初とは異なる箇所の胆管分岐部の結紮により、結紮後5週目から10週目にわたり、そう痒行動が認められた。また、抗ヒスタミン薬やナルフラフィンの投与のそう痒行動に及ぼす影響を検討し、奏効性が十分でなかった。すなわち、胆汁うっ滞性そう痒モデルのそう痒行動に対して、既存の鎮痒薬があまり奏効しなかったことから、実臨床の薬物治療でみとめられる難治性を当該モデルが示すと判断した。以上の結果について、再現性の確認を終えたことから、モデル作成手技を確立したと判断した。遺伝子発現の解析を現在実行しており、他の慢性そう痒モデルにて報告されている痒みメディエーター分子の発現上昇をそう痒行動を発現する胆管結紮10週間後に確認した。胆汁うっ滞性そう痒モデルの手技の確立とそれにおけるそう痒行動発現の再現性に時間を要し、30年度計画の一部のみしか実施できなかった。また、実施した遺伝子発現解析により、他の慢性そう痒モデルを用いて報告されている痒みメディエーター分子の発現上昇を当該モデルでも見出したが、これについては、経時変化を検討することや、マイクロアレイ解析による包括的な発現解析を行う必要があり、痒み物質の最終的な同定には、まだ時間を要する。現在、モデル作成手技の基礎的検討は終えており、痒みメディエーター分子の同定を継続中である。分子同定についてはマイクロアレイ解析を実施する予定であるが、RTPCRにより特定遺伝子mRNAの顕著な発現を確認済みであることから、マイクロアレイ解析と同時並行にて当該遺伝子の細胞種特異的欠損動物の入手を進めている。また、同分子の痒み行動発現や胆汁うっ滞性そう痒への影響を明らかにするために、当該痒みメディエーター分子に関連する薬剤を購入し、その投与実験を計画している。胆汁うっ滞性そう痒モデルの作成手技において、胆管の結紮部位の検討と再現性の確認に時間を要したため、組織学的検討やマイクロアレイ解析などで使用する高額な試薬の購入や解析の委託には未だ至ってはいない。

これらの実験は31年度に実施するので、その研究費用が必要である。また、入手を進めている遺伝子改変動物についても、動物の作成費用が高額に上るため、合わせて31年度費用に計上した。
構造最適化による高温超伝導体の転移温度向上

超伝導体の基本的性能は、臨界温度(Tc)、臨界磁場(Hc2)、臨界電流(Jc)の3つのパラメータで評価される。本研究で対象とする化学式Ba1-xKxFe2As2 (0<x<1)で表される物質群は2008年に発見された鉄系高温超伝導体の一種であり、約40Kに至るTcと100Tを超えるHc2を併せ持っていることから、強磁場発生用マグネット線材等の応用を想定した開発が進められている。本研究ではBa1-xKxFe2As2の純良単結晶対象として、その臨界電流JcのK濃度(x)依存性を明らかにし、Jcを決定づける磁束ピニング機構を解明するとともに、Jcの向上に向けた指針を確立することを目的として研究を行った。精密に組成制御された単結晶を用いて、幅広いドーピング領域、磁場、温度においてJcの振る舞いを精査した。単結晶試料は申請者の所属するグループで開発されたフラックス法を用いて育成し、EDXによる単結晶試料の化学組成の評価、SQUID磁束計を用いたTcの評価、磁場中電気抵抗測定によるHc2の評価を行った。Jcの評価はSQUID磁束計を用いた磁化曲線のBean模型解析を用いた。系統的な実験を行った結果、本物質群のJcのx依存性は、0.30付近で鋭い極大を示すことが明らかとなった。この関係は、Tcのx依存性が0.3から0.5にかけて緩やかに変化しているのとは対照的であり、最高のJc出現が外因的な要因に依るものであること、また、最高のTcを出現させる組成が必ずしも応用にとっての最適組成とはなっていないことを示している。本物質の異常なJcの振る舞いは、特異な磁束ピニング機構に依存すると考えられる。その可能性として、構造相転移に起因する双晶境界、量子臨界点近傍における非自明な超伝導凝集密度の分布等の可能性を提唱した。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、高温超伝導体を研究対象として、純良単結晶の育成と多面的な物性評価を複合的に組み合わせることにより、その超伝導特性の最適化とさらなる向上を図った。銅酸化物高温超伝導体ではその転移温度(Tc)決定要因を探るべく、(Pr,La,Ce)2CuO4およびBi2Sr2CaCu2O8を対象として、帯域溶融法(Floating Zone (FZ)法)による単結晶育成と角度分解型光電子分光(Angle-resolved Photoemission Spectroscopy, ARPES)測定による電子状態評価を有機的に組み合わせることにより、前者においては化学的ドーピング量に加えて、ドーピング元素がもたらす化学的不意均一性が、対象物質の電子状態および超伝導特性を決定づけていること、また、後者においては、化学的ドーピング量が最適よりも過剰となる組成領域(オーバードーピング領域)で、その超伝導ギャップがTcとスケールして減少することを実験的に明らかにした。いっぽう、鉄系高温超伝導体では、BaFe2As2を母物質とする(Ba,K)Fe2As2、Ba(Fe,Co)2As2、およびBaFe2(As,P)2の単結晶育成およびそれらに対する臨界電流密度(Jc)の評価を行い、すべてのドーピング操作において、Tcの最大となるドーピング量とJcが最大値をとるドーピング量が一致しておらず、Jcが最大となるのはTcが最大値をとるよりも低いドーピング量(アンダードーピング領域)で実現していることを明らかにした。本研究では、銅酸化物、鉄系高温超伝導体をその研究対象として、同物質群の応用ポテンシャルの見極め、超伝導特性の最適化と更なる特性向上を行った。銅酸化物超伝導体では、その超伝導転移温度(Tc)決定要因を明らかにするために、様々な化学組成の(Pr,La,Ce)2CuO4単結晶を帯域溶融法(Floating Zone法)を用いて作製し、ポストアニーリングを施すことによりそのTcが最適となる条件を抽出した。得られた試料のキャリア濃度を角度分解型光電子分光(Angle-resolved Photoemission Spectroscopy)で見積もり、同物質においては酸素量がほぼ正規組成となる点においてTcが最大となることを見いだした。本結果は、従来信じられていた、酸素欠損が超伝導を誘発するという考えとは異なるものであり、酸素欠損の存在は本物質の超伝導出現においてむしろ阻害要因であることを示している。また、鉄系高温超伝導体では、フラックス法を用いてBaFe2As2を母物質とする一連の超伝導体単結晶を育成し、そのTc、臨界磁場(Hc2)、および臨界電流密度(Jc)の精密測定を行った。その結果、TcとHc2は共通したドーピング依存性を有するのに対し、Jcは最大のTcを示すよりも低いドーピング領域で最高値となることを発見した。同結果をもとに、鉄系超伝導体における実用線材作製指針を提唱し、論文としてまとめた。銅酸化物超伝導体、鉄系超伝導体の両者において、その応用ポテンシャルの定量的評価に成功を収め、後者については得られた知見を元に実際の線材の試作が開始された。

本研究で対象とする化学式Ba1-xKxFe2As2 (0<x<1)で表される物質群は2008年に発見された鉄系高温超伝導体の一種であり、約40Kに至るTcと100Tを超えるHc2を併せ持っていることから、強磁場発生用マグネット線材等の応用を想定した開発が進められている。本研究ではBa1-xKxFe2As2の純良単結晶対象として、その臨界電流JcのK濃度(x)依存性を明らかにし、Jcを決定づける磁束ピニング機構を解明するとともに、Jcの向上に向けた指針を確立することを目的として研究を行った。精密に組成制御された単結晶を用いて、幅広いドーピング領域、磁場、温度においてJcの振る舞いを精査した。単結晶試料は申請者の所属するグループで開発されたフラックス法を用いて育成し、EDXによる単結晶試料の化学組成の評価、SQUID磁束計を用いたTcの評価、磁場中電気抵抗測定によるHc2の評価を行った。Jcの評価はSQUID磁束計を用いた磁化曲線のBean模型解析を用いた。系統的な実験を行った結果、本物質群のJcのx依存性は、0.30付近で鋭い極大を示すことが明らかとなった。この関係は、Tcのx依存性が0.3から0.5にかけて緩やかに変化しているのとは対照的であり、最高のJc出現が外因的な要因に依るものであること、また、最高のTcを出現させる組成が必ずしも応用にとっての最適組成とはなっていないことを示している。本物質の異常なJcの振る舞いは、特異な磁束ピニング機構に依存すると考えられる。その可能性として、構造相転移に起因する双晶境界、量子臨界点近傍における非自明な超伝導凝集密度の分布等の可能性を提唱した。銅酸化物超伝導体を対象としていた当初の計画に加え、鉄系超伝導体を対象とした研究も開始し、そのJcの精密な組成依存性を明らかにするなど、研究開始時の予定を上回る成果を挙げている。10月1日より育児休暇を取得した。復帰次第、これまでの成果をまとめた論文を完成させる予定。28年度が最終年度であるため、記入しない。研究は順調に進展しており、前年度通りに研究が進めば当初の計画は達成できると予測される。これまでに得られた成果を元に現在2本の論文を執筆中であり、今年度中には出版できる予定。