hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ITと21世紀の金融制度

本研究プロジェクトでは、平成15年度から18年度の4年度にわたって研究を進めてきた。その研究成果は、海外協力研究者その他(Tyler Shumway (University of Michigan and Stanford University)、Luchia Christova (Bank for International Settlements)、Jennifer Corbett (Australian National University)、Inchul Kim (Sung Kyun Kwan University)等)を招聘して、平成17年3月18日と平成19年2月20日に一橋大学で開催された国際コンファレンスにおいて発表され、内外の研究者よりコメントをいただき、客観的にも優れたものとなっている。これらのコンファレンスで報告された論文の研究成果により、IT革命が金融サービス業およびそれを取り巻く環境に与える影響を様々な観点から明らかにし、あるべき金融システムのアーキテクチャー(設計思想)を考察した。具体的には、IT化の進展が(1)日本の金融業を取り巻く環境、(2)消費者行動・企業行動および金融機関の行動、(3)政策当局の対応策に与える影響を、理論および実証の観点からより解明した。金融業を取り巻く環境への影響は、IT化の進展により金融商品の多様化とともに情報伝達スピードの加速化が見られている。また、投資家としての家計、資金調達者としての企業、及び金融仲介者として金融機関の行動にもこれらの金融商品の多様化と情報伝達スピードの加速化がより効率的な金融取引へと導いている。しかし、一方で行動ファイナンスで取り扱われているように、非経済学的金融行動についても着目する必要があることを指摘した。もちろん、情報伝達スピードの加速化と効率的金融市場において金融政策のあり方は市場ベースの政策運営が必要であることも指摘している。平成15年度は、4年間の本研究プロジェクトにおける1年目の「実態調査」の段階として、IT時代における金融業の現状と展望を考察した。とりわけ、(1)IT時代における金融サービス業の変貌、(2)ITの進展が金融取引の諸側面に与える影響、(3)IT革命が金融市場の機能に与える影響、(4)IT化が誘発する金融業の構造変化が、金融政策の作用経路に与える影響等の問題に焦点を当てた。IT革命および金融革新が日本よりもはるかに進んでいる欧米での経験は、日本の金融業におけるIT革命の影響を具体的に考察するに際して大きな参考となる。そこで、アメリカとヨーロッパにおける金融業に対するITの影響を、内外事例のヒアリングを通して実態調査することを中心的な課題として、清水・小川・中島・地主・三隅が実態調査を行った。さらに、行政・政策面からの対応に関するヒアリングとして、BISでのインタビューも行った。これらの実態調査とともに、一橋大学における2つの研究会(「金融研究会」と「アジア金融アーキテクチャー研究会」)に上述した研究分野の研究者を招き、定例的に研究会を行い、情報意見の交換を行った。また、諸外国で行われた国際コンファレンスにおいて中間的な研究成果の発表も行った。さらには、若手研究者も交えたミニ・コンファレンスを行い、上述の研究分野における最先端の学術的な分析手法を利用した研究成果の報告会を行った。そこで報告された論文をまとめて、問題提起と問題解決へのアプローチを提示するための報告書を作成しつつある。以上の研究により、IT革命が金融サービス業およびそれを取り巻く環境に与える影響を様々な観点から明らかにし、あるべき金融システムのアーキテクチャー(設計思想)を考察するための基礎固めが行われた。なお、研究代表者の清水啓典が所属する一橋大学大学院商学研究科では平成14年度から3年間にわたり野村證券株式会社による寄附講義を設置すると同時に、野村総合研究所と共同で資本市場のインフラ整備に関するプロジェクト(「資本市場活性化研究会」)を進めている。本研究プロジェクトでは、この資本市場活性化研究会との連携を図りながら、一層の産学連携を強めて、研究が進められた。平成17年度は、平成16年度まで取りまとめられた「IT革命と金融業の変貌:欧米の経験とアジア4市場の対応」の考察内容を基礎にして、ITが進行した21世紀の日本の金融制度のあり方を具体的に考察した。

IT化の進展が(1)日本の金融業を取り巻く環境、(2)消費者行動・企業行動および金融機関の行動、(3)政策当局の対応策に与える影響を、理論および実証の観点からより具体的に解明することがここでの目的である。これらの研究は、理論分析及び実証分析をバランスよく行うものであり、アカデミックと実業界との融合を図りながらも、アカデミック・ジャーナルのレフェリーに耐えられる質を維持することを目的とした。その目的も備えて、研究者間での成果の共有をはかり、研究プロジェクトとしての統一性をもたらすために、定例の研究会を開催し、そこでの研究報告・共同討議を行ってきた。それによって、当初の研究目的の実現に向けた成果の積み上げを行った。また、国内外の研究者を積極的に招聘し、セミナーや共同研究の場を設定し、研究のより効果的な進捗を推進してきた。定例研究会には、櫻川昌哉、岡野衛士、大瀧雅之、Lihui Tian、播磨谷浩三、藤原秀夫、内田交謹、余永定、Qi LIANG、山崎尚志、小野有人、安田行宏、小林毅を招聘して、報告してもらった。また、若手研究者(熊本方雄、五百旗頭真吾、稲垣一之、福本幸男、岡野衛士、永田邦和、石川雅也、三宅敦史、小塚匡文、三隅隆司)による集中報告会を開催して、ITが進行した21世紀の日本の金融制度のあり方について報告、討論、議論を行った。これらの研究を行ったことによって、ITの進展と共に日本の金融制度が効率化およびクロスボーダー化の影響を受けていることが明らかとなった。平成18年度においては、前年度まで取りまとめられた「IT革命と金融業の変貌:欧米の経験とアジア4市場の対応」の考察内容を基礎にして、ITが進行した21世紀の日本の金融制度のあり方を具体的に考察した。これらの研究は、理論分析及び実証分析をバランスよく行うものであり、アカデミックと実業界との融合を図りながらも、アカデミック・ジャーナルのレフェリーに耐えられる質を維持する。その目的も備えて、研究者間での成果の共有をはかり、研究プロジェクトとしての統一性をもたらすために、定期的に研究会を開催し、そこでの研究報告・共同討議を行う。
一連の看護行為における手指衛生のタイミングに関する研究

看護師の手指衛生は院内感染防止のために重要であるが、その実施率は低く、必要なタイミングで手指衛生が実施されているとはいえない。本研究では、体液曝露の可能性のある看護行為における、効果的で実践可能な手指衛生のタイミングを含むケア手順を検討するため、看護師が陰部洗浄の際に行う手指衛生のタイミングや方法について調査した。その結果、看護師は陰部洗浄において様々なタイミングで手指衛生を実践しており、その方法の多くが手洗いではなく擦式手指消毒であることなどが確認できた。本研究の目的は、体液に暴露するリスクのある看護ケアについて、医療施設の手指衛生設備環境や病室配置等の環境に沿った効果的な手指衛生のタイミングを含むケア手順を明らかにすることである。平成25年度は、文献検討や施設の見学による資料収集を行い、調査方法を検討した。当初は調査方法を決定した後、倫理審査や研究協力施設の選定と協力依頼を経て、データ収集を開始する予定であった。しかし、研究協力者からの助言により、施設の協力を得る上で困難が予測される調査方法・調査内容について検討が必要となった。調査の対象とする看護行為についても変更を検討すべく再度文献検討を行なった。また、感染対策は施設による差が大きく、協力施設の選定方法についても検討する必要が生じた。計画の検討を重ねた結果、周辺施設での感染管理の現状把握を目的に、施設への事前調査を実施した上で、研究協力施設を選定することとした。今後は事前調査の後、データ収集を開始する予定である。平成26年度は、文献検討や施設見学による資料収集の結果、修正した調査方法に基づき、事前調査と施設への研究協力依頼を行い、データ収集を開始する予定であった。しかし、研究協力施設の選定・調整に時間を要し、研究者の産休・育休もあったため、予定していたデータ収集を終えることはできなかった。今後は28年度に研究を再開し、データ収集・分析を行う予定である。平成27年2月25日平成28年3月31日産前産後の休暇及び育児休業の取得により中断当初の研究計画では施設の協力を得ることが困難と判明し、計画の再検討の必要が生じたため。また、研究者自身の産休・育休もあり、研究遂行が困難となったため。看護師の手指衛生は感染防止のために重要であるが、その実施率は低く、手指衛生が必要なタイミングで実施されていない現状が指摘されてきた。本研究では、体液に暴露するリスクのある看護ケアの一つである陰部洗浄について、一連の看護の中で効果的でかつ実践可能な手指衛生のタイミングを含むケアのあり方について検討することを目的とした。平成28年度は、文献検討に基づき、陰部洗浄の方法や手指衛生のタイミング・方法、手袋着脱、病院・病棟の感染対策等に関する調査票を作成し、自記式質問紙調査を実施した。対象は一地方の一般病院353施設の病棟看護師とし、各施設2部ずつ送付し、回収は212部であった(回収率30.0%)。陰部洗浄は、患者1名に対しスタッフ2人で、1日1回および排便時に、清拭と連続して行う場合が多く、便器は使用せず、手袋2双を用いて、不織布やガーゼ等の布で石鹸洗浄が実施されることが多かった。対象者の所属病棟の4割以上で擦式消毒用アルコール製剤を全員が携帯していたが、石鹸やペーパータオル、あるいは手洗いシンク自体の不備により、手洗い設備環境が整っていない病棟もあった。陰部洗浄時の手指衛生の方法としては、物品片付け後は手洗い、その他のタイミングでは擦式手指消毒が行われていた。陰部洗浄時の手指衛生のタイミングとして、病室入室前および病室退室後に可能な手指衛生は9割以上の看護師が実践しており、さらにベッド周囲においてもさまざまなタイミングで手指衛生や手袋着脱が行われていた。自由記述内容から、看護師は患者のプライバシーに配慮し短時間で陰部洗浄を行いつつ効果的なタイミングや方法で手指衛生を行うことに困難を感じていることが示唆された。当初の研究計画では施設の協力を得ることが困難と判明し、計画を再度検討したため。研究再開後、修正した計画に基づき、改めて研究協力施設への依頼と調整を行い、データ収集を行なう予定である。基礎看護学平成28年度に研究を再開する予定であり、修正した計画に基づき、事前調査、施設への協力依頼、データ収集を行う予定である。当初の研究計画では施設の協力を得ることが困難と判明し、計画の変更を検討する必要が生じたため。平成27年度は研究者の産休・育休取得により研究を中断していたため。修正した計画に基づき、施設への研究協力依頼を行い、データ収集する予定であったが、研究者の産休・育休により、データ収集を最後まで遂行することが困難となったため。

平成28年度に研究を再開し、改めて研究協力施設への協力依頼とデータ収集を行うため、郵送費や通信費、旅費として使用する予定である。修正した計画に基づき、事前調査の後、研究協力施設を選定・協力依頼をし、データ収集を開始する予定である。平成28年度に研究再開する予定であり、改めて研究協力施設の選定と協力依頼を行い、データ収集を行う。そのため、郵送費や通信費、旅費として使用する予定である。当初の研究計画では施設の研究協力を得ることが困難と判明し、計画の検討を重ねた結果、調査を開始することができず、未使用額が生じた。事前調査およびデータ収集のための郵送費や通信費、旅費として使用する予定である。
表面プラズモン論理演算回路構成技術の創出

本研究の目的は表面プラズモン(金属表面で光の電界と結合した電子の疎密波で金属導波路上を光速で伝播)を信号キャリアとする光速(分散で律速される)で動作する新規な全加算器を開発し、現状の電子デバイスで構成される論理演算回路に比べ約2桁高速な演算回路構成技術を創出することである。これらの高速演算回路構成技術の創出により、今後必須となる情報処理装置へ飛躍的な革新をもたらす。本目的の実現に向けて、2018年度は全加算器の設計および回路要素部品の作製技術の開発を行った。1表面プラズモンの伝播損失を小さくできる金属膜上のシリコン酸化膜からなる単一モードおよび多モード導波路(多モード干渉計、MMI)を用いた全加算器の設計を行い、複数のMMIと単一モード導波路を組み合わせ、全加算器の次段へ接続される桁上げ表面プラズモン信号が常に入力信号と同位相とできる回路構成を求めた。2全加算器回路内で不要となった表面プラズモン(逆位相で干渉して放射モードとなる表面プラズモン成分)を導波路外へ取出す構造を考案し、雑音の小さな回路構成を明らかにした。3設計した全加算器を作製するためのプロセス設計を行い、一部のMMI及び不要な表面プラズモンを外部へ取出す構成部品を実際に作製し、加工精度の検討を行い、構造の実現性について明らかにした。4その際、構成部品の評価を、走査型近接場光顕微鏡を用いて表面プラズモンの強度分布(導波路上にしみ出している光電界の分布)を測定することにより行った。設計、作製及び評価を複数回繰返すことにより、回路構成部品の特性把握及び加工精度の向上を行った。5上記開発過程で作製した新規の部品や回路について学術論文誌や国際会議で積極的に発表した。研究実績の概要で記述したように、当初計画に沿った設計技術、作製技術及び評価技術の確立等が進捗しており、それらの過程で新規に開発された要素部品及び新規技術等について、学術論文誌や国際会議での発表にまで進展したため、上記区分と判断した。2019年度及び2020年度は、2018年度で蓄積した全加算器の設計及び作製技術を基に、全加算器を作製し論理演算回路としての動作評価(近接場光顕微鏡を用いた回路内の表面プラズモン強度分布測定)を行なう。ここで、全加算器からの“1"と“0"の信号出力レベルの強度比が大きくなるように、各構成デバイスの設計見直しを随時行ない、完成度を高める。さらに、回路内を伝播する表面プラズモン信号に対する分散を計算し、電気信号に比べて約2桁高速であることをシミュレーションで確認する。これらの過程で得られた成果は随時、論文および国際会議発表等にまとめ、特に2020年度には、確立した技術を分担者および担当学生をはじめとする若い研究者へ伝えると共に積極的にアウトリーチ活動を行なう。

これらの過程で得られた成果は随時、論文および国際会議発表等にまとめ、特に2020年度には、確立した技術を分担者および担当学生をはじめとする若い研究者へ伝えると共に積極的にアウトリーチ活動を行なう。2018年度後半に本科研費により実施した研究成果をまとめ、掲載料を本科研費から確保して学術誌へ投稿した。しかし、論文査読が長期にわたり、結果的に年度をまたいで当該掲載料を確保し続けることになったため、次年度使用額が上記となった。
紫外プラズモニクスの開拓

紫外光と金属ナノ構造との相互作用を利用して、紫外光をナノスケールの空間中に局在させ増強させるための方法論の確立と、その応用に関する研究を行った。プラズモニクスと呼ばれるこの分野は、ナノフォトニクスの主要なテーマのひとつとして世界中で研究がなされているが、その研究はこれまで可視域に限定されてきた。本研究では、金属材料として、新たに、アルミニウム、インジウムの特性に着目し、これらの金属をナノ構造化することで、プラズモニクスを紫外に拡張することに成功した。実現した紫外プラズモンを応用し、深紫外表面増強ラマン散乱、深紫外先端増強ラマン散乱、深紫外ラマン顕微鏡、紫外プラズモン増強・光触媒などを実現した。紫外プラズモニック材料の探索可視プラズモニクスでこれまで用いられてきた金や銀に代わる紫外プラズモニクス材料研究を行った。アルミニウムやロジウムといった材料のプラズモン共鳴波長は深紫外にあり、紫外領域でも金属的に振る舞う。これらの紫外プラズモニック材料を探索し、プラズモン共鳴波長を深紫外から近紫外域で制御することのできる素材を検討した。その結果、アルミニウムが本研究の目的に最適であるという結論を得た。プラズモン共鳴効果を高めるために、材料の吸収(誘電率の虚部)にも注目し、時間領域有限差分法(FDTD)による電場計算からの検討も加えて励起波長に適したサイズと形状を提案した。紫外プラズモニックナノプローブの作製と評価真空蒸着法を用いて、アルミニウムプローブの作製を行った。標準試料を用いて、プローブのラマン像強度を評価した。その結果アルミニウムプローブが試料からのラマン信号光を増強することを見いだし、これまでの近接場光学顕微鏡の性能を超える紫外プラズモニックイメージングの可能性を示すことに成功した。紫外プラズモニクスの触媒科学の応用紫外プラズモニクスの応用として、二酸化チタンを組み合せた光触媒の研究を行った。二酸化チタンは可視域で透明で、紫外光を吸収することにより光触媒効果を発揮する。ここでは紫外域の光をプラズモニック効果により増幅して、酸化チタンの触媒効率を増幅させることを検討した。アルミニウムナノ粒子を含む酸化チタン溶液を石英表面上に塗布し、光触媒薄膜を作製する方法を検討した。混合の方法や製膜方法についてスピンコート、浸潤、焼成などいくつかの方法を比較試行した。その結果、スピンコートと電気炉加熱による、薄膜作製の最適条件を得ることができた。作製した薄膜のプラズモン特性を紫外可視吸収スペクトルを用いて評価した。光をナノスケールの金属構造物の周辺に局在化させて自由電子との結合を促すことで、光電場を増幅することができる(プラズモニック効果)。この効果を用いて光の波長よりも小さい構造物を観測する顕微鏡(近接場光学顕微鏡)を作製することができる。また光電場増幅効果により、光学測定の感度を高めることに用いることができる。プラズモニック技術はこれまで可視域でのみ研究がなされてきたが、本研究では波長域を紫外に拡張することに挑戦する。アルミニウムは紫外光域で良好な金属性を示し、紫外プラズモニクスに最適な材料である。本年度はアルミニウムを用いた近接場プローブを作製し、その性能評価を行った。アルミニウム細線を化学エッチングで加工し、さらに収束イオンビームで先鋭化することで、先端径20nm以下の良好な紫外光応答を示すプローブを作製することに成功した。さらに光増幅を目的として、深紫外(波長300nm以下)光強度を効率的に増幅するアルミニウム微細構造を作製することを試みた。深紫外域の光とカップリングさせるためには、数十nmという微細な金属構造物を形成する必要がある。アルミニウムは粒子を化学合成することが困難であるため、ここではナノ粒子・リソグラフィー法(NPL法)を用いて微細加工を行う方法を採用した。NPL法を改良し、260nm付近にプラズモニック効果を示すアルミニウム・ナノ構造の作製に成功した。これまでに300nm以下に共鳴波長をもつプラズモニック構造は報告されておらず、本フィルムの特性はこれまでのプラズモニック応答の最青波長である。現在パラメータの最適化を行い、近紫外域から深紫外域350-250nm付近で連続的に応答波長を変化させる実験を行っている。本成果は現在論文執筆中である。1紫外プラズモニック構造の作製構造制御したポリスチレン構造体に金属を蒸着した後、テンプレートを除去して、金属ナノ構造体を作製した。作製したナノ構造の紫外可視吸収スペクトルを測定した結果、深紫外波長域に吸収ピークが現れ、作製したナノ構造が紫外光と強くカップリングすることを示した。

サイズが小さくなるにつれて、プラズモンの波長が青色にシフトする様子も観察されており、理論的に予測される表面プラズモンの特徴と一致している。今回作製した中で最も小さい構造では、プラズモンピークが可視より低波長に現れ、深紫外光におけるプラズモン効果を実現することに成功した。2紫外近接場光学顕微鏡の作製深紫外共鳴ラマン散乱によるナノイメージングを目指して、紫外近接場ラマン顕微鏡の開発に取り組んだ。紫外プラズモニックナノプローブの材料として、プラズマ周波数が高く紫外域でも負の誘電率を示すアルミニウムを用いた。高純度アルミニウムワイヤの先端を集束イオンビーム加工を用いて先鋭化するプローブ作製法を確立し、数10nmの先端径を再現性良く形成する技術を確立した。アデニンを試料に、アルミニウムプローブが266nm励起の紫外共鳴ラマン散乱を増強することを確認した。3紫外ラマン分光によるバイオイメージング深紫外(DUV)顕微ラマン分光イメージングシステムを構築し、細胞の深紫外ラマン分光画像を、サブミクロンの空間分解能で取得することにはじめて成功した。ラマン励起波長として、グアニン・アデニンの電子遷移準位に共鳴する波長257nmの深紫外光を選択することで、HeLa細胞中のヌクレオチドの分布が、蛍光染色を用いないラベルフリーな状態で検出された。同一細胞を用いた可視光532nm励起のラマンイメージとの比較から、DUV励起によるラマンイメージは、細胞内ヌクレオチドを選択的に観察していることがわかった。1紫外プラズモニック構造の最適化と光触媒への応用ナノ粒子リソグラフィー法を応用して、紫外プラズモニクスに最適なアルミニウムナノ構造体を作製した。さらに紫外プラズモニクス材料の候補であるインジウムについても、真空蒸着し基板との親和性を利用してナノ構造を作製することに成功した。作製したナノ構造の紫外可視吸収スペクトルを測定した結果、深紫外波長域に局在共鳴プラズモンに起因する吸収ピークが現れ、これらの構造体が紫外光と強くカップリングすることを示した。これらの紫外プラズモニクス材料を利用して、二酸化チタンによる光触媒効果を測定したところ、プラズモニクス効果によって有機物の分解速度が加速されることを見いだした。2紫外近接場光学顕微鏡プローブの改良深紫外共鳴ラマン散乱によるナノイメージングを目的とし、紫外近接場ラマン顕微鏡の開発を行った。これまでの近接場プローブは散乱効率が悪く測定が困難であったため、石英ファイバーを材料として二層液体による化学エッチング法を改良してテーパー角度と数10nmの先端径を再現性良く形成する技術を確立した。プローブのテーパー角度は近接場光学顕微鏡の感度に大きく影響するので、今回このパラメータを制御したことで、近接場光学顕微鏡の性能を向上させることができた。3紫外ラマン分光による細胞および無機材料のイメージング266 nmと355 nmの紫外ー深紫外顕微ラマン分光イメージングシステムを構築し、細胞または強誘電体を材料に紫外共鳴ラマン分光画像を、サブミクロンの空間分解能で取得し、表層数十ナノメートルにおける試料の状態を配向観察することができた。細胞の顕微分光では、試料の劣化を低減するために低温セルを導入し、レーザー照射下の試料の経時変化を評価して、低温真空環境が紫外顕微イメージングに有効であることを見いだした。
ドハ-ス=ファンアルフェン効果によるf電子系化合物の電子状態の研究

Ce,U化合物を中心とした重い電子系の低温における伝導電子の異常な質量増大の原因を,ドハ-ス=ファンアルフェン(dHVA)効果の観測により追求することが本研究の目的である。本年度は、グルノ-ブル原子力研究所ロサミニョン教授のグル-プとの共同研究により、超ウラン化合物までを含めた新しい装置を試作した。現在、最低温度1.7K,最高磁場13テスラの条件下で測定が可能となっており、今までに,反強磁性体SmSb(T_N=2.1K)および、一重項基底状態をもつPrSbにおいてdHVA効果による帯磁率の振動を検出している。特にPrSbにおいて,磁場方位依存性の測定より、2種類のフェルミ面からの信号が観測された。非磁性体LaSbの実験、バンド計算との比較により、1つはX点の回りに存在する6個の回転楕円体状をなした電子面の1部であり、残り1つは、Γ点の回りに存在する球状の小さい方のホ-ル面であることが同定された。大きさはLaSbとほぼ一致しており、CaSbやSmSbに比べ4f準位がフェルミ準位から離れているため、伝導帯や価電子帯との混成効果の影響が小さいことで説明できる。さらに、一重項基底状態で期待されるフェルミ面の諸パラメ-タの磁場変化を検討したところ、ある磁場の方向では、ホ-ル面の大きさが磁場とともに5%まで減少していることがわかった。今後、実験誤差等の見積りや,詳しい実験が必要となるが、この変化が有意であれば、かなり興味深いことになる。期待されるすべてのフェルミ面が、1.7Kまでには観測されておらず、重い有効質量をもった物質を扱うことを考えあわせると、より極低温の測定が要望される。現在、超ウラン化合物で予想される放射線による汚染、温度上昇の問題を検討した新しい^3Heクライオスタットの建設がスタ-トしているので今後に期待したい。
ラグランジュの手法を用いた太平洋の表層水と深層水の交換過程の研究

温位,塩分,風応力の観測デ-タの年平均値に対して,流動場を診断的に求めた。従来の循環像や溶存酸素の分布などと矛盾しない流動場が得られた。水平には2度,鉛直には250m間隔で仮想的な標識粒子を投入し,粒子群が保存性物質を代表するとみなして,50年間にわたって各時刻での位置を数値的に求めた。1.ロス海,アラスカ沖,カムチャッカ沖の3箇所で表層(1000m以浅)水が深層(3000m以深)へ沈降していた。アラスカ沖で沈降している表層水は,黒潮続流がアメリカ大陸に達した後で北上したものである。ロス海の時計回りの循環流によって運ばれて来た南極周極流起源の表層水が,ロス海の東西2箇所で沈降していた。2.北太平洋(NP)海盆,南西太平洋(WP)海盆,南東太平洋(EP)海盆間の50年間での交換量について検討した。NP海盆の70.7%の水はもともとNP海盆の深層にあった海水であり,23.7%の海水がNP海盆の中層(10003000m)から,4.0%が他の海盆の中層と深層からNP海盆の深層へ移動して来たものである。NP海盆の深層の1.6%は海洋全体の表層から沈降してきたものである。4.5%の表層水がEP海盆の深層へ移動していたが,これはロス海での沈降によって生じている。3.NP海盆,WP海盆,EP海盆の深層水が,各海盆の中層以深に滞留する時間は,それぞれ898,89,67年であった。南極周極流による海水交換がかなり活発であることを示している。4.四季の平均密度場を用いて,各季節の平均流動場を診断的に求めた。赤道海域では,大きく季節変化をしている。この流速場を用いた水塊移動については来年以降に検討する予定である。
心疾患モデルラットとハムスターの病態評価-心エコー図、ドプラ冠血流計およびカテーテル法による-

観血的、非観血的手法を用いて総合的に心疾患モデルラットの病態解明を試みた。1.WKY/NCrjが解剖学的にヒト肥大型心筋症(HCM)と類似しているが、吸着型微小ドプラプローブを用いて、冠血行動態においてもヒトHCM肥大型心筋症と同じ特徴を有することを証明した。また、冠動脈中隔枝の走行異常がこの異常の一要因となりうることも明らかにした。2.WKY/NCrjではヒトHCMと同様に脂肪酸代謝障害が前壁中隔接合部、後壁中隔接合部において高頻度に出現することを明らかにした。この障害にはミトコンドリア機能障害による脂肪酸の好気的リン酸化の低下が関与している可能性が考えられた。3.ラット母体へのインドメサシン投与によって胎生末期の胎仔の動脈管狭窄を誘発し、ヒトHCMと類似した心病変を作成することに成功した。この原因として胎生末期の一時的な右室圧負荷が考えられた。4.WKY/NCrjにおける初期発生の異常、特に神経提細胞の走行異常を免疫組織化学的手法を用いて同定した。胎生13日目から14日目にかけてWistarに比較して第一から第三体節神経管より移動する神経堤細胞の移動が障害されていた。さらに胎生16日目には左第6鰓弓動脈の選択的な細胞死を引き起こすことをTUNEL法にて証明した。5.6週齢SHRに対してACE阻害剤(ACEI)、A-II受容体拮抗剤(A-II)を慢性投与し、心肥大進展抑制効果、血行動態、冠血流速波形、冠血管予備能、病理学的所見について検討した。薬剤投与群では心肥大は無投薬群より有意に抑制された。薬剤投与群の左室拡張能は無投薬群よりも良好であった。冠血流速波形の解析では無投薬群で認められた拡張能低下によると思われる冠動脈血流拡張早期成分の低下は薬剤投与群では認められず、Reactive hyperemiaによって評価した冠血管予備能も薬剤投与群は無投薬群に比して良好であった。以上より、ACEI-、A-IIは心肥大進行、左室拡張障害の進行、および冠循環障害の進行を抑制する効果を有するが、両薬剤間の効果の相違は認められなかった。病理組織は現在解析中である。6.17週齢のSHRでも5.と同様の実験を行っている。結果については5月頃には明らかにする予定である。肥大心モデルラットの形態的異常を7.5MHz探触子を用いた断層心エコー法を用いて非侵襲的に評価し、さらに心臓カラーテル法による血行動態解析、ドプラプローブを用いて冠血流速波形解析を行った。3.麻酔開胸下に冠動脈前下行枝に吸引装置付きの20MHzのドプラプローベを心外膜側から装着し、冠血流速シグナルを記録した。血流シグナルの解析にはZero-Cross法を用い、波形パターンの時相解析を行なった。SHRでは左室弛緩能の低下や小動脈壁肥厚などに由来すると考えられる冠血流拡張期成分の異常が認められた。

一方、WKY/NCrjでは左室弛緩能の低下などに由来すると考えられる冠血流拡張期成分の異常に加え、心筋線維束の配列異常や冠動脈中隔枝の走行異常などに由来すると考えられる収縮期逆流等の冠血流収縮期成分の異常も存在した。以上より、SHR、WKY/NCrjは心形態、心血行動態のみならず冠血行動態においてもそれぞれヒト高血圧心およびヒト肥大型心筋症のモデルとなりうることが確認された。6週齢雄性SHRに対してACE阻害剤、A-II受容体拮抗剤を12週間投与し、心肥大進展抑制効果を高周波断層心エコー図法を用いて経時的に評価した。続いて心臓カテーテル法による血行動態解析、微小ドプラプローブを用いて冠血流速波形の解析、冠血管予備能、病理形態学的検索などを対比検討した。薬剤投与群では血圧上昇、心肥大は無投薬群に比して有意に抑制された。心臓カテーテル法では薬剤投与群の左室拡張能は無投薬群よりも良好である事が証明された。さらに、冠血流速波形の解析を行ったが、無投薬群で認められた拡張能低下によると思われる冠動脈血流拡張早期成分の低下は薬剤投与群では認められず、Reactive hyperemiaによって評価した冠血管予備能も薬剤投与群は無投薬群に比して良好であった。以上より、ACE阻害剤、A-II受容体拮抗剤は心肥大進行、左室拡張障害の進行、および冠循環障害の進行を抑制する効果を有することが証明されたが、両薬剤間の効果の相違は認められなかった。病理組織は現在解析中である。1. WKY/NCrjではヒトHCMと同様に脂肪酸代謝障害が前壁中隔接合部、後壁中隔接合部において高頻度に出現することを明らかにした。この障害にはミトコンドリア機能障害による脂肪酸の好気的リン酸化の低下が関与している可能性が考えられた。2.ラット母体へのインドメサシン投与によって胎生末期の胎仔の動脈管狭窄を誘発し、ヒトHCMと類似した心病変を作成することに成功した。この原因として胎生末期の一時的な右室圧負荷が考えられた。3. WKY/NCrjにおける初期発生の異常、特に神経提細胞の走行異常を免疫組織化学的手法を用いて同定した。胎生13日目から14日目にかけてWistarに比較して第一から第三体節神経管より移動する神経堤細胞の移動が障害されていた。さらに胎生16日目には左第6鰓弓動脈の選択的な細胞死を引き起こすことをTUNEL法にて証明した。4. 17週齢SHRに対してACE阻害剤(ACEl)、A-II受容体佶抗剤(A-II)を慢性投与し、心肥大進展抑制効果、血行動態、冠血流速波形、冠血管予備能、病理学的所見について検討した。結果については、現在解析中である。
吸着を伴うマイクロ・ナノチャネル内の流動解析

吸着を伴うマイクロ・ナノチャネル内の流動特性において基本的に重要であるところの異分子吸着壁での気体分子の反射特性について調べている。そして,固体表面の性状により,気体分子の適応係数,固体に働く応力,表面に伝わる熱流がどのように変わるかを,固体表面として白金,気体分子としてN_2,Arを取り,二平面間の気体に対し,気体分子の動きに対してはモンテカルロ法を,また,気体・固体分子の干渉には分子動力学法を用いて調べた。表面性状としては,表面が滑らかな場合,分子的スケールの溝がある場合,および,それらの表面に異分子(Xe)が物理吸着している場合を取り扱っている。上下の板が異なる速度で動くクエット流れと上下の板の温度が異なる問題を解析した。取り扱っている壁の温度を300Kとしている。解析により,次のような結果を得た。Ar気体では,分子的スケールの溝がある場合には,溝の方向によって接線方向運動量適応は異なること,この壁にXe分子が吸着している場合,接線方向運動量適応係数は,溝に平行な場合,垂直の場合共少し大きくなること,また,温度問題においては,エネルギー適応係数は,表面が滑らかな場合と溝がある場合は,あまり違いはないが,Xe分子が吸着している場合においては,表面が滑らかな場合には大きな値となることが示された。また,N_2分子気体に対しても温度,運動量適応係数を求め,これらの値は対応する実験値とよく一致していることが示された。どの場合にも吸着分子の大きな影響が見られた。このような壁において反射される気体分子の分子速度分布関数について,適応係数を解析で得られた値に取ったマックスウエル型の反射境界条件を,各分子速度方向に対して提唱し,どの壁においても,その条件が妥当であることを示した。この反射境界条件を用いて混合気体の管内流について解析し,吸着分子による管内流量への影響について,その効果を定量的に明らかにすることが出来た。固体表面の性状により,固体表面における気体分子の適応係数,固体に働く応力,表面に伝わる熱流がどのように変わるかを,固体表面として白金,気体分子としてArを取り,二平面間の気体に対し,気体分子の動きに対してはモンテカルロ法を.また,気体・固体分子の干渉には分子動力学法を用いて調べた。表面性状としては,分子的スケールの溝がある場合,および,その表面に異分子が物理吸着している場合を主に取り扱っている。上下の板が異なる速度で動くクエット流れ(速度比を0.5とする)と上下の板の温度が異なる問題を解析した。分子的スケールの溝がある場合には,溝の方向によって接線方向運動量適応は異なり,その係数は,溝に平行な場合0.37,垂直の場合には0.55となっている。また.この壁にXe分子が吸着している場合,接線方向運動量適応係数は,溝に平行な場合0.44,垂直の場合には0.58である。また,温度問題においては,エネルギー適応係数は,清浄な表面において,表面が滑らかな場合0.49,溝がある場合0.41であり,Xe分子が吸着している場合,表面が滑らかなら0.75,溝がある場合0.49である。これらの値は対応する実験値とその傾向がよく一致している。どの場合にも吸着分子の大きな影響が見られる。このような壁において反射される気体分子の持つ分子速度分布関数について調べたところ,どの壁においても,適応係数を上述の値に取るとき,マックスウェル型の反射境界条件によって記述されることが示された。更に又,実用的にも重要である多原子分子(窒素分子)に対し解析を拡張している。

吸着を伴うマイクロ・ナノチャネル内の流動特性において基本的に重要であるところの異分子吸着壁での気体分子の反射特性について調べている。そして,固体表面の性状により,気体分子の適応係数,固体に働く応力,表面に伝わる熱流がどのように変わるかを,固体表面として白金,気体分子としてN_2,Arを取り,二平面間の気体に対し,気体分子の動きに対してはモンテカルロ法を,また,気体・固体分子の干渉には分子動力学法を用いて調べた。表面性状としては,表面が滑らかな場合,分子的スケールの溝がある場合,および,それらの表面に異分子(Xe)が物理吸着している場合を取り扱っている。上下の板が異なる速度で動くクエット流れ(速度比を0.5とする)と上下の板の温度が異なる問題を解析した。取り扱っている壁の温度を300Kとしている。解析により,次のような結果を得た。Ar気体では,分子的スケールの溝がある場合には,溝の方向によって接線方向運動量適応は異なること,この壁にXe分子が吸着している場合,接線方向運動量適応係数は,溝に平行な場合,垂直の場合共少し大きくなること。また,温度問題においては,エネルギー適応係数は,表面が滑らかな場合と溝がある場合は,あまり違いはないが,Xe分子が吸着している場合においては,表面が滑らかな場合には大きな値となることが示された。また,N_2分子気体に対しても温度,運動量適応係数を求め,これらの値は対応する実験値とよく一致していることが示された。どの場合にも吸着分子の大きな影響が見られる。このような壁において反射される気体分子の持つ分子速度分布関数について調べたところ,どの壁においても,適応係数を上述の値に取るとき,マックスウエル型の反射境界条件によって記述されることが示された。この反射境界条件を用いて混合気体の管内流について解析し,吸着分子による管内流量への影響について,その効果を定量的に明らかにすることが出来た。今後は,本研究を基に,マイクロポンプの開発解析を行う予定である。
光反応による構造多様性ビオチン化人工天然物エキスの創製

植物,放線菌などの天然資源から得られる抽出エキスは,人知の及ばない骨格から成り立つ多様な化合物の混合物である.本研究ではこれまで天然物エキスへの応用例のない光化学反応を用い,構造多様性を増大させた「構造多様性ビオチン化人工天然物エキス」の創出と「新規生物活性分子の創成」を目的とした.植物エキスの中に豊富に含まれるフラボノイド類に着目し,ケイ皮酸メチルを加え,UV照射することにより,光環化付加反応を起こさせることを計画した.まず,フラボノイドが豊富な植物として,市販の生薬9種を選定し,それぞれをメタノールにて抽出しエキスを得た.それぞれのエキスをメタノールに溶解し,ケイ皮酸メチルを加え,UV照射を行った.得られた混合物からシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて過剰のケイ皮酸メチルを取り除き,得られた混合物をLC-MSにて解析を行った.チョウジ,リョウキョウにおいて,光反応後に新規の化合物が得られることを確認し,シリカゲルカラムクロマトグラフィー,ODS HPLCにて分離を行ったが,単離量が少なく解析が困難であった.また本方法は再現性が乏しく,光反応自体を精査することとした.ビオチンが付加したロカグラミド化合物が生物活性を保持できるかを検討するため,実際にビオチン化ロカグラミドの合成に着手した.チオフェン環を有するロカグラミドは,強いWntシグナル阻害活性を有することを見いだしている.そこで,ロカグラミドのベンゼン環上より,エチレングリコールタグを付加し,ビオチン部を結合させた化合物の合成を行った.合成は各段階,スムーズに進行し,ビオチン部を有するロカグラミド化合物2種の合成に成功した.これらは,活性は弱まったものの,Wntシグナル阻害活性を保持していた.このことにより,ロカグラミド化合物をビオチン化しても,生物活性が保持されることが示唆された.植物,放線菌などの天然資源から得られる抽出エキスは,人知の及ばない骨格から成り立つ多様な化合物の混合物である.この多様性と希少性に着目し,近年では有機合成反応をエキスにほどこし,さらに多様性を増大させた人工天然化合物の混合物を作製しようという試みが行われている.しかしながら,その報告例はまだ少なく,人工天然物エキスの創成研究は始まったばかりである.本研究ではこれまで天然物エキスへの応用例のない光化学反応を用い,構造多様性を増大させながら,さらにビオチン化を一挙に行う「構造多様性ビオチン化人工天然物エキス」の創出と「新規生物活性分子の創成」を目的とする.本年度は,[3+2]光環化付加反応に着目した.植物エキスの中に豊富に含まれるフラボノイド類に着目し,ケイ皮酸メチルを加え,UV照射することにより,光環化付加反応を起こさせることを計画した.まず,フラボノイドが豊富な植物として,市販の生薬,アマチャ,センナなど,9種を選定した.それぞれ30 gをメタノールにて24 h抽出し,エキスを得た.それぞれのエキス50 mgをメタノールに溶解し,ケイ皮酸メチルを加え,UV照射を行った.得られた混合物からシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて過剰のケイ皮酸メチルを取り除き,得られた混合物をLC-MSにて解析を行った.植物のみのエキスと比べて,新規のピーク(化合物)が得られたものをヒットとした.チョウジ,リョウキョウにおいて,光反応後に新規の化合物が得られることを確認した.そのうちチョウジにおいて,シリカゲルカラムクロマトグラフィー,ODS HPLCにて分離を行った.量が少なく解析が困難であったため,生薬エキスの量を5 gとスケールを大きくして光反応を行い,標的のピークの分離を行った.化合物はMeO基を3つ有する芳香族化合物であることが判明した.植物エキスを用いたケイ皮酸メチルとの光反応の試みは初であり,それぞれの試薬や溶媒の量,反応時間,温度等,検討事項が多くあったが,それを順調に検討し,一定の反応条件を見いだしている.また,反応後のケイ皮酸メチルの除去の方法,LC-MSでの反応の解析方法など,確立できた.フラボノイドが豊富な市販の生薬エキスを選定し,それぞれのMeOH抽出エキスを作成できた.また,ケイ皮酸メチル存在下での光反応を実際に検討し,それぞれの結果をLC-MSにて検討を行った.現在,新規化合物が創出されたと考えられるエキスを2種得ており,1種については,スケールを大きくして,反応を行い,各種カラムクロマトグラフィーにて分画を行った.新規に得られた化合物を精製することに成功し,現在,構造解析を行っている.植物,放線菌などの天然資源から得られる抽出エキスは,人知の及ばない骨格から成り立つ多様な化合物の混合物である.本研究ではこれまで天然物エキスへの応用例のない光化学反応を用い,構造多様性を増大させた「構造多様性ビオチン化人工天然物エキス」の創出と「新規生物活性分子の創成」を目的とした.植物エキスの中に豊富に含まれるフラボノイド類に着目し,ケイ皮酸メチルを加え,UV照射することにより,光環化付加反応を起こさせることを計画した.まず,フラボノイドが豊富な植物として,市販の生薬9種を選定し,それぞれをメタノールにて抽出しエキスを得た.それぞれのエキスをメタノールに溶解し,ケイ皮酸メチルを加え,UV照射を行った.得られた混合物からシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて過剰のケイ皮酸メチルを取り除き,得られた混合物をLC-MSにて解析を行った.

チョウジ,リョウキョウにおいて,光反応後に新規の化合物が得られることを確認し,シリカゲルカラムクロマトグラフィー,ODS HPLCにて分離を行ったが,単離量が少なく解析が困難であった.また本方法は再現性が乏しく,光反応自体を精査することとした.ビオチンが付加したロカグラミド化合物が生物活性を保持できるかを検討するため,実際にビオチン化ロカグラミドの合成に着手した.チオフェン環を有するロカグラミドは,強いWntシグナル阻害活性を有することを見いだしている.そこで,ロカグラミドのベンゼン環上より,エチレングリコールタグを付加し,ビオチン部を結合させた化合物の合成を行った.合成は各段階,スムーズに進行し,ビオチン部を有するロカグラミド化合物2種の合成に成功した.これらは,活性は弱まったものの,Wntシグナル阻害活性を保持していた.このことにより,ロカグラミド化合物をビオチン化しても,生物活性が保持されることが示唆された.今後は,チョウジから得られた新規化合物について構造決定を完了するとともに,さらにリョウキョウにおいて得られた化合物の分画と構造決定を行う.さらに,他の植物を再検討し,フラボノイドが豊富を考えられる植物の入手を検討する.それらのMeOHエキスを作成後,ケイ皮酸メチルや,他にも光反応可能な芳香族二重結合含有の化合物とともに光反応を検討する.光反応の溶媒や時間,反応温度など,必要があれば順次検討を行っていく.さらに,得られた化合物がアグライン骨格を有するものであった場合は,更なる合成化学的変換を経て,ロカグラミド誘導体の合成も検討していく.また,現在,高圧水銀ランプを光反応に使用しているが,大変高温になり危険であるため,LEDランプ等の使用も検討していく.また,得られた新規化合物群については,幹細胞において重要なシグナル伝達で,異常亢進するとがんにもつながるノッチ(Notch),ウィント(Wnt),ヘッジホッグ(Hedgehog)シグナルの阻害活性を有するか検討を行う.さらに活性が認められた化合物については,がん細胞や神経幹細胞への影響を検討する.標的タンパク質の発現を阻害するかどうか,ウェスタンブロットやリアルタイムPCRを用いて検討する.当初計画していた生薬からの抽出,光反応の検討等が予定よりスムーズに進行し,当初予定していたろ紙,バイアルなどの消耗品等へ支出する予算が節約できた.そのため,51,375円を次年度に使用することとした.使用計画としては,実験に用いるバイアル等の消耗品の購入に充てることを計画している.
発達期の摂食調節に関与する分子の組織学的解析

野生型マウスの脳で食べる機能の調節に関わる分子について解析した。脳の満腹中枢で、摂食促進ペプチドのセレベリン1(Cbln1)のmRNAとグルタミン酸トランスポーターVGluT2のmRNA、脳内マリファナとも言われる内因性カンナビノイドの受容体のひとつであるCB1のmRNAがそれぞれ一部共発現していることがわかった。よって、Cbln1とCB1がグルタミン酸作動性の同じニューロンに発現し、摂食の調整に関与している可能性が示唆された。摂食は全ての動物に共通する、生命維持に必要な栄養素を摂取する行為である。個々に見合った適切な量と質の食物を摂取するために摂食を調節する機構は健全な発育や健康に生きる上で重要である。本研究では、野生型マウスの脳において、摂食調節に関わる分子の発現細胞・細胞内局在を、組織学的手法を用いて解析し、摂食調節に関与する分子の機能的役割を明らかにすることを目的として行った。平成24年度は、摂食調節に関わる脳内部位のうち、満腹中枢として知られている視床下部腹内側核で検討した。その結果、摂食促進ペプチドとして最近知られるようになったセレベリン1(Cbln1)のmRNAが腹内側核に発現し、一部小胞膜型グルタミン酸トランスポーターVGluT2と共発現していた。一方、Cbln1のmRNA発現細胞は抑制性シナプスのマーカーであるGAD67のmRNAとは陰性だった。平成23年度の結果より、この腹内側核において、脳内マリファナとも言われる内因性カンナビノイドの受容体のひとつであるCB1のmRNAとVGluT2のmRNAは一部共発現していた。また、腹内側核において、CB1のmRNAとCbln1のmRNAも一部共発現が認められた。CB1はこれまで、摂食抑制ペプチドとして知られるレプチンによってその合成が抑制されて、視床下部ニューロンの摂食行動を抑制することが示唆されていた。今回、Cbln1とCB1のmRNAが一部共発現することが新たに確認できたので、Cbln1とCB1がグルタミン酸作動性の同じニューロンに発現し、摂食行動の調節に関与している可能性が示唆された。摂食は全ての動物に共通する、生命維持に必要な栄養素を摂取する行為であり、個々に見合った適切な量と質の食物を摂取するための摂食調節機構は健全な発育や健康に生きる上で重要である。その摂食調節機構を解明することは、歯科界において意義深い課題である。本研究では、野生型マウスの脳において、摂食調節に関わる分子の発現細胞・細胞内局在を、免疫組織化学、fluorescent in situ hybridization等の手法を用いて解析し、摂食調節に関与する分子の機能的役割を明らかにすることを目的としている。平成23年度は、野生型成体マウスの摂食に関わる脳内部位の視床下部における、摂食関連ペプチドの遺伝子発現とタンパク発現を中心に調べた。その結果、脳内マリファナとも言われる内在性カンナビノイドの受容体の一つであるCB1のmRNAは、満腹中枢の視床下部腹内側核に強く発現し、小胞膜型グルタミン酸トランスポーターVGluT2のmRNAと共陽性を示したが、他の小胞膜型グルタミン酸トランスポーターVGluT1やVGluT3のmRNAとは陰性だった。また、抑制性シナプスのマーカーであるグルタミン酸脱炭酸酵素GAD67のmRNAや、摂食抑制ペプチドとして知られているCCKのmRNAともCB1のmRNAは陰性だった。一方、摂食促進ペプチドとして知られているオレキシンのmRNAは視床下部外側野に発現し、小胞膜型グルタミン酸トランスポーターであるVGluT2のmRNAや抑制性のGAD67のmRNAと一部、弱陽性を示し、CB1のmRNAとも一部、共陽性が認められた。タンパクレベルでは、視床下部外側野において、CB1とオレキシンは共陽性を示さなかった。これは生後10日齢のマウスにおいても同様の結果だった。平成23年度に行う予定であった研究項目はおおむね終了した。視床下部で予定していた研究項目はおおむね終了したので、次年度は視床下部へ投射関係のある、脳幹での発現を調べ、投射経路も明らかにする予定である。平成23年度の残金は少額で平成24年3月1日に全て使いきっており、実質残金0円であった。次年度は必要な抗体購入、プラスチック製品の購入、論文成果投稿料、成果発表等を中心に研究費を使用する予定である。
血管新生抑制作用とオートファジー活性化作用を持つ食品機能成分の老齢疾患予防効果

血管新生抑制作用を有する食品機能成分について、オートファジー活性化作用を神経細胞株と軟骨細胞で検討した結果、ローズマリーに含まれるカルノシン酸とブロッコリースプラウトに多いスルフォラファンがオートファジー活性化作用を示すことを見出した。カルノシン酸を老化促進マウスに長期間経口投与し、加齢に伴う各種臓器の機能低下への影響を検討した。その結果、カルノシン酸摂取群は記憶学習機能が維持されていた。また、生存率も対照群より高い上、肝臓・腎臓などの機能も維持されていたことが明らかとなった。その分子レベルでの作用機構として、長寿と関連している転写因子FoxO3aの活性化が関与していることを明らかにした。異常な血管形成は様々な疾病に関与している。また、オートファジー活性の低下は神経変性疾患との関係が知られている。そこで、加齢に伴う疾患の予防を目的に、血管新生抑制作用とオートファジー活性化作用を持つ食品機能成分の効果について検討を進めている。本年度はローズマリーに含まれる機能成分であるカルノシン酸とブロッコリースプラウトに含まれるスルフォラファンを中心に検討を進めた。カルノシン酸については、早期老化を示す老化促進マウスに1年間にわたる長期経口投与を行った。この間、定期的に行動科学実験による脳機能(学習・記憶)の評価を行った。投与実験終了後に血液及び各種臓器を回収し、加齢に伴う臓器の機能低下や異常発生に対する保護効果について解析を進めている。行動科学実験では、加齢に伴う脳機能低下の進行を強く抑制する効果は認められなかった。また、筋力についてもカルノシン酸摂取による効果は認められなかった。主要臓器への影響については、予備投与実験の組織を用いて検討を進めた。その結果、脳組織レベルでは、脳血管への保護効果の可能性が示唆された。また、加齢に伴う主要臓器(肝臓や腎臓)の機能低下や異常発生に対して保護的に働く可能性を示すデータを得た。その作用機構について、血液生化学分析や血中サイトカイン測定、そして組織化学解析の結果、臓器における抗炎症効果によるものである可能性が明らかになった。作用機構の分子メカニズムについて株化細胞で検討したところ、これまでに報告の無い新規作用機構も関与していることを明らかにした。変形性関節症への予防効果の可能性については、軟骨及び滑膜細胞で検討した。両成分共に程度の差はあるが、オートファジーを活性化したことから、有効性が示唆された。また、両細胞においてもNrf2系の活性化が確認されたことから、抗酸化系の亢進による保護効果の可能性が示唆された。前年度に引き続き、血管新生抑制作用とオートファジー活性化作用を持つ食品機能成分であるカルノシン酸について、抗老化作用の詳細な作用機構について検討を進めた。細胞を用いた実験の結果、カルノシン酸の新規作用機構として長寿に関連する転写因子FoxO3aの脱リン酸化促進作用、つまりFoxO3a活性化作用を見出した。そこで、カルノシン酸を経口摂取した場合にも、体内で同様の効果が得られるかどうか検討した。早期老化を示す老化促進マウスにカルノシン酸を経口投与し、回収した肝臓及び腎臓での解析を進めた。肝臓について免疫染色とウエスタンブロットでの解析の結果、カルノシン酸を摂取した老化促進マウスではFoxO3aの脱リン酸化が促進していた。また、FoxO3aは脱リン酸化により転写因子として機能することから、実際にFoxO3aが肝臓で転写因子として働いているかどうかについて、FoxO3aによる制御を受ける遺伝子の発現量変化をqRT-PCR法で検討した。その結果、FoxO3aの活性化によって発現が上昇するSOD2の発現量が有意に増加した。また、Mt2の発現量も高まっていた。一方、細胞レベルで確認されている、カルノシン酸によって活性化されるNrf-2系の遺伝子発現及びそのタンパク質量を検討したところ、その発現量があまり増加していないことが分かった。また、腎臓についても検討を行った結果、臓器によるカルノシン酸に対する応答性の違いはあるものの、肝臓と同様な結果が得られた。つまり、カルノシン酸の経口摂取ではNrf-2系はあまり活性化されず、FoxO3a系が抗老化に大きな役割を果たすことを見出した。この成果はカルノシン酸の新たな抗老化作用機構として興味深いものである。カルノシン酸の抗老化作用や加齢に伴う臓器の機能低下に対する保護効果の分子レベルでの作用機構として、転写因子FoxO3aの活性化をvitroに加えvivoでも明らかにすることができた。FoxO3aの活性化はオートファジー誘導にも関与していることから、この作用機構が抗老化作用に重要であることを示すことができた。この成果は学術的にも興味深いだけでなく、食品機能成分の応用にも役立つと考えられる。超高齢社会となり、高齢者が健康的に自立した生活が行える期間である健康寿命の延伸が求められている。食生活による健康寿命の延伸として、食品に含まれる機能成分の活用が期待されている。加齢に伴い増加する主要な疾病として、認知症や運動器症候群(ロコモティブシンドローム)があり、これらは病的血管新生を伴うことやオートファジー機能の低下が関与していることが知られている。そこで、血管新生抑制作用とオートファジー活性化作用を有する機能性食品は、加齢に伴う疾病のリスクを低下させることができると考えられる。本研究では、まず血管新生抑制作用を有する食品機能成分について、オートファジー活性化作用を検討した。