hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
森林・農地の環境保全及び経済機能を考慮した最適ランドスケープ・マネジメント

事例対象として選んだ国から、経営モデルの構築に必要な経済・生態データ収集が困難であったため、モデルの単純化などを考慮し、収集可能なデータに対応するようなモデル構築の戦略を検討する必要がある。本研究の目的は、森林・農地資源の保有するであろう機能を環境保全と経済の立場からそれぞれ評価できるモデルを提示し、シミュレーション分析により持続性を追求した森林・農地の最適ランドスケープ・マネジメントのあり方について分析することである。今回の調査を通して得られた知見は以下の通りである。1)スギ人工林の下層における全維管束植物の出現状況を調査した結果、対象とした小面積の林分では顕著な林縁効果は認められず、地形因子が種組成の一義的な因子であることが明らかとなった。また、管理作業の実行によってススキ等の陽性植物が繁茂し、谷地形を生育地とする多年生草本種(低頻度出現種)が衰退する傾向が認められた。2)冷温帯天然生林において尾根-谷の斜面系列における郷土樹種の出現傾向を調査した結果、谷を中心とする伐区設定では、収穫材積に対する種数減少の危険度が尾根を中心とする伐区設定よりも高いことが明らかとなった。3)希少種ハナガガシ(絶滅危惧種IB)の個体群の保全を想定し、天然生常緑広葉樹林における生育立地環境を微地形区分を基に解析した結果、種子の定着・発芽に関与する光環境や、稚樹の生残過程に影響を及ぼす地表撹乱の体制が微地形によって異なることが明らかとなった。4)欧州においてこれまでCAP(Common AgriculturalPolicy)政策下で農産物に関わる政策が取られてきたが、近年中山間地域への関心の高まりから、CAPからCARPE(Common Agricultural & Rural Policy for Europe)政策への移行が進んでいる。5)欧州において生産性が低下した農地の林地への変換が生じてきており、ランドスケープマネジメントを考慮する際、その変換を捉えることができるモデルの構築が必要となる。また、研究成果(1.スギ人工林における種多様性の実体-林齢、林地面積および空間配置の影響-2.天然生広混交林の種多様性に及ぼす伐採レジームの影響評価)の発表をイタリアで開催されたINTECOLにおいて行った。本年度の調査を通して得られた知見は以下の通りである。1)ランドスケープマネジメントを考慮した空間制約下の最適森林計画モデルを構築し、伐採パターンの変化が如何にランドスケープに影響を与えるか分析を行った結果、隣接する林分の伐採間隔を長くすれば、林齢分布・林齢格差分布がHeterogeneousになり、種多様性に貢献することが予想されるが、その反面、経営利益がかなり減少することが分かった。2)米生産経営に関し、農地の経営行動に「経営の維持」と「経営の放棄」のオプションを導入した確率制御モデルを構築し、市場自由化導入に対する分析を行った結果、米価格の変動幅が上昇した場合、農家が経営を維持できる最低価格レベルが低下していくことが分かった。3)米国の林縁を有するブナ老齢林において、低木層の刈り払い処理が地表の光環境および下層植物の種多様性に及ぼす影響を評価した。
能動型画像処理方式における汎用最適荷重付け装置に関する研究

本研究の目的は、平成6、7年度一般研究C「能動型画像処理方式における最適荷重付け問題」における理論的研究をベースにして、モジュレーションスペクトロスコピーやその発展である能動型画像処理における汎用の最適荷重付けを実現するハードウエアーを作り、実用的な局面での最適化が行えることの実証を行う所にある。この目的に添って、平成9年度にはまずモジュレーションスペクトロスコピーに対応する汎用最適化荷重付け装置とその動作確認用に用いる信号源シミュレーターの設計・試作を試みた。最適化荷重付け装置の構成としては、数値荷重用可変利得増幅器、信号積分器、信号からの雑音分散実時間推定部、ならびに滞在時間荷重制御をつかさどる変調部である。信号源シミュレーターを含めたシステムは独立した2台のパーソナルコンピューターを組み合わせ制御されている。平成10年度においては、信号源シミュレーター部についてより高速化のためのハードウエアー改良とプログラム変更を行った。このような最適化荷重付け装置を使用して、光電子分光装置を模倣したシミュレーション実験を試み、S/N比改善の程度の評価を行った。加えてモジュレーションスペクトロスコピーの画像版である能動型画像処理への応用に付いてその基礎理論を確立した。これについては電子顕微鏡における球面収差除去処理に応用したい考えであり、目下共同研究者からのデータ提供を受けて実現の可能性を検討している段階である。とりわけこの分野においては信号雑音比の改善がきわめて重要であり、この様な最適化処理が実現できればその意義は大きい。本研究の目的は、平成6、7年度一般研究C「能動型画像処理方式における最適荷重付け問題」における理論的研究をベースにして、モジュレーションスペクトロスコピーやその発展である能動型画像処理における汎用の最適荷重付けを実現するハードウェアーを作り、実用的な局面での最適化が行えることの実証を行う所にある。最適化荷重付け装置の構成としては、乗算型DACを使用した数値荷重用可変利得増幅器と信号積分器を含むアナログ信号処理部と、AD変換された雑音を含む信号から雑音パワーを実時間推定し数値荷重制御と変調の滞在時間制御をつかさどるPC部である。さらに信号源シミュレーターはAD,DA変換器と独立したPCを組み合わせ構成されている。残念ながら報告書作成時点において、信号源シミュレーターは正常動作しているが、最適化荷重付け装置についてはPC部制御プログラムのバグが取りきれず正常動作には至っていない。目下プログラムの再検討を行っている状況である。一方平成10年度に予定している能動型画像処理への拡張に関しては、目下電子顕微鏡における球面収差除去処理に応用したい考えであり、共同研究者からのデータ提供を受けて実現の可能性を検討している。

光電子分光装置もしくは同等の粒子計数型測定装置の特徴としてその出力計数値はほぼポアソン分布に従うとみなせるが、このような状況では、従来型数値荷重付けにくらべ、純滞在時間型荷重付け及び両者を最適配分した最適荷重付けは明確にS/N比が改善できる事が示された。目下の所、純滞在時間型荷重付けと最適荷重付けの間では明瞭な差は認められていないが、これは最適化システムにおける信号中の雑音分散(パワー)推定の手順によるものと推測され、今後の重要検討課題である。加えて本年度においてはモジュレーションスペクトロスコピーの画像版である能動型画像処理への応用に対する基礎理論を確立した。これに付いては電子顕微鏡における球面収差除去処理に応用したい考えであり、目下共同研究者からのデータ提供を受けて実現方式を検討している段階である。とりわけこの分野においては信号雑音比の改善がきわめて重要であり、この様な最適化処理が実現できればその意義は大きい。
難治性ぶどう膜網膜炎の発症および再発に関与する補助シグナル分子の検討

各種ぶどう膜炎のCD4 T細胞における補助シグナル分子の発現を比較検討したところ、CD4T細胞上のICOS、OX40、4-1BBが有意に上昇していた。また、ベーチェット病については抗TNF-α抗体投与前後、サルコイドーシスおよびVKHについてステロイド薬投与前後における補助シグナル分子の発現を比較検討したところ、治療により発現は低下した。分離したCD4陽性T細胞とCD14陽性細胞をCon Aによる刺激後、活動期および寛解期に発現の高かったICOSとOX40について阻害抗体によりTh1サイトカインやTh17サイトカインが低下していた。ベーチェット病、サルコイドーシス、Vogt-小柳-原田病のCD4 T細胞における補助シグナル分子の発現を比較検討したところ、CD4T細胞上のICOS、OX40、4-1BBが有意に健常人と比較して上昇していた。また、ベーチェット病患者については抗TNF-α抗体投与前後、サルコイドーシスおよびVogt-小柳-原田病について副腎皮質ステロイド薬の全身投与前後における補助シグナル分子の発現を比較検討したところ、治療により発現は低下していた(投稿中)。分離したCD4陽性T細胞とCD14陽性細胞をCon Aによる刺激後、活動期および寛解期に発現の高かったICOSとOX40について阻害する抗体とアイソタイプコントロール抗体を培養系に添加した後、共培養し、[3H]ThymidineによるT細胞増殖反応を検討した結果、IFN-γなどのTh1サイトカインやIL-17などのTh17サイトカインが低下していた。さらに、このような液性因子を測定している中で、ぶどう膜炎との鑑別が難しい眼内リンパ腫においてTh1細胞分化に関わるIFNγ、T細胞の遊走に関連したIP-10、炎症に関わるIL-6など多くの液性因子が眼内リンパ腫と比較して上昇していたため、眼内リンパ腫との鑑別に有用なマーカーであることを発見した(Usui Y etal. InvestOphthalmol Vis Sci. 2012:53:5395-402)。また、マウス網膜色素上皮細胞に抑制性補助シグナル分子が発現し、成熟樹状細胞の活性化を抑制する可能性も東京医科歯科大学眼科杉田直講師らとの共同研究により見出した(Sugita S, Usui Y, et al. Invest Ophthalmol Vis Sci. in press)。ベーチェット病、サルコイドーシス、Vogt-小柳-原田病およびぶどう膜炎を有していない健常人の発症期、活動期、寛解期のCD4 T細胞における補助シグナル分子の発現を比較検討したところ、CD4T細胞上のICOS、OX40、4-1BBが有意に健常人と比較して上昇していた。また、同様にと抗原提示細胞(主にCD14陽性細胞)におけるリガンドの発現を比較したところ、PD-L、ICOSL、OX40L、CD40の発現が有意に健常人と比較して高かった。また、ベーチェット病患者については抗TNF-α抗体(レミケード)投与前後、サルコイドーシスおよびVogt-小柳-原田病について副腎皮質ステロイド薬の全身投与前後における補助シグナル分子の発現を比較検討したところ、治療により発現は低下していた。同様の検討をTLR2およびTLR4についても検討を行ったが、治療によりTLRの発現が低下していた(論文投稿中)。また、治療により補助シグナルやTLRの発現が低下しにくい症例は、再発する可能性が高い傾向があり、症例数を集めて再度検討中である。さらに、このような液性因子を測定している中で、ぶどう膜炎との鑑別が難しい眼内リンパ腫においてTh1ケモカインであるIP-10が網膜下浸潤型で増加することを見出し、硝子体液中のBCA-1など多くの液性因子が他の難治性ぶどう膜炎と比較して上昇していたため、鑑別に有用なマーカーであることを発見した(論文投稿中)。平成23年における実験目標として、ベーチェット病、サルコイドーシス、Vogt-小柳-原田病およびぶどう膜炎を有していない健常人の発症期、活動期、寛解期のCD4 T細胞における補助シグナル分子の発現を比較検討することができた。さらに、TLRなどの発現も確認することができた。また、ベーチェット病患者については抗TNF-α抗体(レミケード)投与前後、サルコイドーシスおよびVogt-小柳-原田病について副腎皮質ステロイド薬の全身投与前後における補助シグナル分子の発現を比較検討することができた。次年度では、症例数を増やして検討していく。in vitroの実験として、各疾患から分離したCD4陽性

T細胞とCD14陽性細胞をCon Aによる刺激後、活動期および寛解期に発現の高かったICOSとOX40について阻害する抗体とアイソタイプコントロール抗体を培養系に添加した後、共培養し、[3H]ThymidineによるT細胞増殖反応を検討することができた。このような液性因子を測定している中で、ぶどう膜炎との鑑別が難しい眼内リンパ腫においてTh1ケモカインであるIP-10が網膜下浸潤型で増加することを見出し、硝子体液中のBCA-1など多くの液性因子が他の難治性ぶどう膜炎と比較して上昇していたため、鑑別に有用なマーカーであることをこの研究の副次的な成果としてえられた。しかし、各ぶどう膜炎患者末梢血よりゲノムDNAを抽出し、各補助シグナル分子とサイトカインのプライマーを設計し、ABI PRISM3100 Genetic Analyzerで遺伝子配列を読み出し遺伝子変異の有無を検討することについては、今年度に検討することができなかった。引き続き、各疾患ごとに補助シグナル分子とそれに伴うサイトカインの発現および臨床因子(臨床像、臨床経過、視力予後、眼発作回数、前房内フレア、再発までの期間、治療効果)についてレトロスペクティブに検討し、統計ソフトを用いて統計解析を行う。手術を行いえた患者については、手術で得られた検体で検討を行うが、患者ごとに眼内組織を採取することが困難なため、ヒトぶどう膜網膜炎の結果をもとにマウスEAUにおける補助シグナル分子の発現と役割を明らかにする。EAUの作成は6-8週齢のC57BL/6マウスにIRBPペプチド1-20(200μg400μg)と結核死菌を加えた完全フロイントアジュバンドを混合乳化させたものを首背皮下に免疫しておこなう。EAUの誘導期(免疫直後より免疫7日目まで)、発症期(免疫後14日目と21日目)、寛解期(免疫後30日目と60日目)における虹彩、毛様体、網膜色素上皮細胞、所属リンパ節、脾臓における補助シグナル分子とそのリガンドの発現をフローサイトメトリーと免疫組織学的に検討する。免疫組織染色が不可能な場合にはそれぞれの組織よりcDNAを抽出し、RT-PCRやリアルタイムPCRにより発現を確認する。さらに、誘導期、発症期、寛解期のEAU眼内より虹彩、毛様体、網膜色素上皮細胞を、所属リンパ節よりCD4 T細胞を単離し、共培養する。共培養下に、各補助シグナル分子の阻害抗体とアイソタイプコントロール抗体を添加し、[3H]ThymidineによるT細胞増殖反応とサイトカイン産生を検討する。これにより、各種補助シグナル分子が病気のどの時点に発現し、機能しているか検討し、バイオマーカーとしての臨床的意義を解明する。さらに前年度に研究を推進することのできなかった、各ぶどう膜炎患者の遺伝子変異の有無の検討について検討していきたい。当機関では、当申請研究に必要となる大型機器は設置済みで、本研究の遂行は現有の実験設備で十分可能である。
短期的体温低下が活動中の内温性動物のエネルギー節約に果す適応的意義

内温性潜水動物は潜水中の酸素欠乏や抱卵と授乳のための飢餓といった、短期的だが頻発するエネルギー不足に対する節約方法の体温調節があげられる。本研究は、1)ウミスズメ科海鳥2種(ウトウ、ハシブトウミガラス)において、潜水中の深部体温の低下どの程度おこっているのか、2)抱卵中のウミネコの体温変化が、行動と抱卵数に影響されるかの2点を明らかにした。体内埋め込み型のマイクロデータロガーを使って、野外でウトウとハシブトウミガラスの潜水中の深部体温の変化を測定した。20m前後30分程度にわたる連続潜水中に腹腔内温度が4度近く低下した。特にハシブトウミガラス1個体から、時間分解能のよいデータを得たところ、各潜水ごとに沈降中は体温が上昇し、最大深度でゆっくりと低下しはじめ、海面に達すると同時に急に低下した。沈降中は筋肉運動によって体温が上昇するが、底から浮上中は運動せず、海面で急に血流を回復させた結果、冷えていた体部分からの低温血液が流入して深部体温も急に低下したのだと解釈される。体温情報を発信する小型電波発振器を、通常2卵を産卵するウミネコの腹腔内に埋め込み、2-4卵を抱かせた時の体温を測定した。別の2-4卵抱卵させたグループでふか成功と失敗の要因を測定した。ウミネコの親は卵数の違いに応じて体温を変化させることなく、4卵を抱卵する場合は、結果的に卵温が低下し、ふか日数が長くなり、捕食による消失率が高くなった。したがって、抱卵数によって体温を調節するわけではなかった。潜水中のウミスズメ類と抱卵中のカモメを材料とし、高い活動下における深部体温の変化パターンをファインスケールで測定した。第1に、体内埋め込み型2チャンネルデータロガーを使って、野外で育雛中のウトウ1個体から深部体温と潜水行動を1秒毎に連続的に数日間測定できた。20m前後の30分程度にわたる連続潜水中に腹腔内温度が4度近く低下することがわかった。これは深く潜水するキングペンギンの潜水中の体温低下(18度)に比べると、小さかった。さらに多数個体のデータを得ることが期待される。また、抱卵時の体温測定も来年度予定している。第2に、ウミネコを材料にして、その抱卵中の体温を埋め込み型発信器と記録装置付受信器をつかったテレメトリー法によって、同時に卵温を卵内に埋め込んだ小型温度記録ロガーで連続測定し、抱卵卵数と、卵音と深部体温変化との関連を明らかにした。ウミネコの親は卵数の違いに応じて体温を変化させることなく、4卵を抱卵する場合は、卵温が低下し、ふか日数が長くなり、捕食による消失率が高くなった。来年度は親の質の違いによって抱卵温度の卵数による調節能力がどう異なるかを実験する。潜水中のウミスズメ類を材料とし、高い活動下における深部体温の変化パターンをファインスケールで測定した。体内埋め込み型2チャンネルデータロガーを使って、昨年に引きつづき北海道天売島において育雛中のウトウ2個体で、深部体温と潜水行動を1秒毎に連続的に数日間測定し、20m前後の30分程度にわたる連続潜水中に腹腔内温度が4度近く低下するという昨年の結果を確認する結果を得た。このロガーは温度センサーの時定数が悪く、1回毎の潜水中の体温変化は得ることができなかった。そこで、センサーをロガー外部に出して、1秒以内に温度変化に追随する改良型を使い、ノルウエーのスピッツベルゲン島で育雛中のハシブトウミガラス1個体から、同様のデータを得た。

その結果、この個体が40m前後の潜水をくり返す間に、平均深部体温が数度低下したのは、ウトウと同様であったが、1回ごとの潜水中は潜るに従い体温が上昇し、最大深度にたっするとゆっくりと低下しはじめ、海面に達すると同時に急に低下するという、予想しなかった結果が得られた。これは、潜水中は羽ばたくので筋肉運動によって体温が上昇するが、底から浮上中はそれほど運動せず、海面で急に血流を回復させた結果、潜水中運動せず冷えていた体部分からの低温血液が流入して深部体温も急に低下する、と解釈される。
交換スプリング磁石におけるナノ構造のマニュピュレーション

非晶質Fe-Cu-Nb-Si-B薄帯を応力下で結晶化させ,クリープ誘導磁気異方性と、ナノ結晶状態を同時に実現することにより,ナノ結晶金属磁性薄帯の透磁率制御した。この薄帯の透磁率は,熱処理中の印加応力の大きさにより所望の値に制御することができる。得られた薄帯をトロイダル状に成形し,透磁率制御型金属系高周波用コアを作製した。このコアの0.1-1MHzでの磁気損失は,この材料に対して期待される理論下限値と一致し,汎用のギャプ付きフェライトコアに比べて著しく小さな値であった。さらに,高温での磁気特性を評価したところ,室温から520Kの範囲で磁気特性が温度に依存しないことが明らかになり,温度安定性の面でもフェライトコアの限界を上回っていることが確認された。透磁率制御金属薄帯の生産性を更に向上するために,予め加熱した熱処理炉中を応力を印加した薄帯を移動させながら結晶化させる,連続結晶化法を開発した。この方法では,結晶化後の薄帯は連続的に巻き取られるため,長尺の試料を得ることができる。本研究で扱うクリープ磁気異方性は,非晶質からの結晶化に際して短時間で誘導されるため,薄帯の移動速度によらずほぼ一定の異方性を誘導することができた。まだ,得られた単位応力あたりの磁気異方性は,試料を固定して結晶化させた試料に対して報告されている従来の値に比べて1.52倍程度であった。このことは,連続結晶化法が,必要応力低減の観点からも有効であることを示唆している。交換スプリング特性を有する高性能磁石膜をPLD法により実現するために,まず,Nd-Fe-B,α-re, Fe_3Bターゲットを用いて成膜条件と膜構造,膜の磁気特性の関係を調査した.その結果,Fe_3B, Nd-Fe-B膜については成膜時には非晶質構造となり,α-Fe膜については結晶質となることが見出された.この結果から,優れた硬磁気特性有する膜を得るためには,成膜後に結晶化のための熱処理が必要であることが明らかとなった.そこで,Nd-Fe-Bターゲットの組成と熱処理条件の最適化を行った.その結果,Nd_<2.6>Fe_<14>Bターゲットを用いて作製したNd-Fe-B膜を650°Cで結晶化することにより,残留磁化0.68T,保磁力1.2MA/mのNd-re-B膜が得られた.次に,ナノ構造のマニュピュレーションを可能とするために,成膜条件とNd-Fe-B,α-Fe, Fe_3B膜の成膜速度の関係を調べ,積層ナノ構造を達成するためのターゲット構造の設計を行った.設計に基づいて作製したNd-Fe-B/Fe_3BおよびNd-Fe-B/α-Feターゲットを用いて,ナノ複合膜成膜後これを上記の条件で結晶化して複合磁石膜を得た.2つの系で得られた膜の残留磁化は,それぞれの単相膜に比べて高くなり,ナノ複合化の効果が確認された.膜のモロホロジーを調べた結果,膜表面に二種類のターゲットの中間的組成を有する多数のドロップレットが観察された.この低減が今後の課題となる.非晶質Fe-Cu-Nb-Si-B薄帯を応力下で結晶化させ,クリープ誘導磁気異方性と、ナノ結晶状態を同時に実現することにより,ナノ結晶金属磁性薄帯の透磁率制御した。
偏波を利用した合成開口FM-CWイメージングレーダの研究

この研究は、電波の持つベクトル性(偏波)を最大限に利用した2次元FM-CWイメージングレーダの開発が目標である。FM-CWレーダに対してレーダポーラリメトリの概念を導入し、散乱行列によって、いかにコントラストの高い偏波イメージングが達成できるかを理論的、実験的に検討することを目的とした。従来レーダポーラリメトリの理論は単一周波数を基本に構築されているが,FM-CWレーダは広い周波数を使う広帯域レーダである。そのため,如何にFM-CWレーダにレーダポーラリメトリの理論を組み込むことができるかが最大の問題点であった。この研究ではFM-CWレーダから得られるビ-トスペクトラムを2次元方向に合成開口処理し,ピクセル毎の複素反射係数値を散乱行列の要素に対応させた。そして,偏波による物体の散乱特性の違いをイメージングに役立てるための偏波基底変換理論を詳細に調べた。さらにKuバンドの周波数帯で動作する直交2偏波FM-CWレーダを作成し,そのレーダにより室内での物体イメージングを行なった。ターゲットはプラスティック製の飛行機モデルB747である。その結果,電力,位相イメージともFM-CWレーダが完全なFull-Polarimetricシステムとして動作することが確認でき,画期的なイメージングレーダを構築することができた。この成果は既に学会のシンポジューム講演・論文に発表し,物体形状の認識,埋没物体への応用など今後さらなる発展が期待できる。この研究は電波の持つベクトル性(偏波)を最大限に利用したFM-CWイメージングレーダの開発が目標である。この研究ではFM-CWレーダから得られるビートスペクトラムを合成開口処理し,ピクセル毎の複素反射係数値を散乱行列の要素に対応させた。さらにxバンドの周波数帯で動作する直交2偏波FM-CWレーダを作成し,そのレーダにより室内での物体イメージングを行なった。ターゲットは線状とみなせる金属パイプである。偏波基底変換によるイメージング性能およびコントラストがどこまで改善されるかを検討した結果,FM-CWレーダが完全なFull-Polarimetricシステムとして動作することが確認でき,画期的なイメージングレーダを構築することができた。この成果は既に数多くの国際会議や論文として発表し,2次元物体のイメージング,埋没物体への応用など今後さらなる発展が期待できる。そのため,如何にFM-CWレーダにレーダポーラリメトリの理論を組み込むのことができるかが最大の問題点であった。

その結果,電力,位相イメージともFM-CWレーダが完全なFull-Polarimetricシステムとして動作することが確認でき,画期的なイメージングレーダを構築することができた。この成果は既に学会のシンポジューム講演・論文に発表し,物体形状の認識,埋没物体への応用など今後さらなる発展が期待できる。
肝硬変の組織病態を修復する新規細胞薬物治療法の探索

本研究は,従来非可逆的とされていた肝硬変症の組織病態を積極的に修復する手法を開発するために,肝硬変の組織病態の修復機構を解析し、肝星細胞を標的とした細胞・薬物療法による肝線維化の組織修復を促進する治療法の効果、作用機構等を解析することを目的として遂行し、以下の成果を得た。1.昨年度に確立した羊膜MSC由来エクソソームの分離・精製法をもとに,四塩化炭素誘発肝線維症モデルに対して羊膜MSC由来エクソソームの静脈内投与を行い,線維化抑制,kupffer細胞の浸潤ならびに炎症性サイトカインの発現抑制が確認され,in vitroの系でも羊膜MSC由来エクソソームの炎症反応抑制効果が確認された.また,羊膜MSCから分泌される低分子生理活性物質として,脂肪酸アミドであるpalmitoylethanolamide (PEA)に着目し,PEAのPPAR非依存的な炎症抑制効果ならびに星細胞活性化抑制作用をin vitroの系で明らかにし,非アルコール性脂肪性肝炎モデルおよび四塩化炭素誘発肝線維症モデルに対するPEAの炎症抑制効果・線維化抑制効果を確認した.以上のことから,羊膜MSCから分泌される液性因子として,エクソソームおよびPEAの抗炎症効果,星細胞活性化抑制効果が明らかとなった.細胞治療におけるパラクライン効果に寄与するものと考えられた.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、従来非可逆的とされていた肝硬変症の組織病態を積極的に修復する手法を開発するため、羊膜由来間葉系幹細胞輸注療法、および肝星細胞を標的とした標的核酸薬治療による肝間質の炎症・線維化抑制回復効果の確認と関連する分子機構の解析、および高精度プロテオミクスを用いた肝星細胞活性化で再構築される宿主蛋白の網羅的探索を行うことを目的としている。本年度は、羊膜由来間葉系幹細胞(MSC)の調整プロトコルの最適化および肝硬変小動物、大動物に対する羊膜由来MSCの薬効評価と分子機構の解析を中心に実施した。MSCは北海道大学病院細胞プロセッシング・センターにおいてGMP準拠した細胞製剤を作成した。また、細胞から分泌される液性因子に着目し、培養上清の回収ならびにエクソソームを分離・精製することに成功した。in vitroの検討では、炎症性サイトカイン刺激あるいは長期培養によるラット肝星細胞の活性化が、MSCの培養上清ならびにエクソソーム存在下での培養によりは抑制された。肝硬変モデルは四塩化炭素投与により作成予定であったが、本学の使用ルール厳格化の為、高脂肪食によるラット非アルコール性脂肪性肝炎モデルに変更した。このモデルに対して、MSC由来培養上清あるいはエクソソームを投与すると、肝におけるkupffer細胞の浸潤や炎症性サイトカインの発現が抑制された。また、低分子生理活性脂質の一部でこの動物モデルの病態が改善された。以上のことから、羊膜由来間葉系幹細胞から分泌される液性因子、特にエクソソームおよび低分子生理活性脂質の抗炎症効果、星細胞活性化抑制効果が明らかとなった。間葉系幹細胞の線維化抑制効果を担う小分子の探索は2年目に実施予定であったが、一部すでに開始しており、実際に候補分子を同定している。一方で、活性化星細胞のプロテオーム解析および候補蛋白の抽出については実施できなかった。本研究は,従来非可逆的とされていた肝硬変症の組織病態を積極的に修復する手法を開発するために,肝硬変の組織病態の修復機構を解析し、肝星細胞を標的とした細胞・薬物療法による肝線維化の組織修復を促進する治療法の効果、作用機構等を解析することを目的として遂行した。また、羊膜由来間葉系幹細胞(MSC)輸注療法,および肝星細胞を標的とした標的核酸薬治療による肝乾漆の炎症・線維化抑制回復効果の確認と関連する分子機構の解析,および高精度プロテオミクスを用いた肝星細胞活性化で再構築される宿主蛋白の網羅的探索を行うことを目的としている.本年度は,昨年度に確立した羊膜MSC由来エクソソームの分離・精製法をもとに,四塩化炭素誘発肝線維症モデルに対して羊膜MSC由来エクソソームの静脈内投与を行い,線維化抑制,kupffer細胞の浸潤ならびに炎症性サイトカインの発現抑制が確認され,in vitroの系でも羊膜MSC由来エクソソームの炎症反応抑制効果が確認された.また,羊膜MSCから分泌される低分子生理活性物質として,脂肪酸アミドであるpalmitoylethanolamide (PEA)に着目し,PEAのPPAR非依存的な炎症抑制効果ならびに星細胞活性化抑制作用をin vitroの系で明らかにし,非アルコール性脂肪性肝炎モデルおよび四塩化炭素誘発肝線維症モデルに対するPEAの炎症抑制効果・線維化抑制効果を確認した.以上のことから,羊膜MSCから分泌される液性因子として,エクソソームおよびPEAの抗炎症効果,星細胞活性化抑制効果が明らかとなった.細胞治療におけるパラクライン効果に寄与するものと考えられた.間葉系幹細胞の線維化抑制効果を担う新規低分子生理活性脂質を同定し,その効果を明らかにした.一方で,活性化星細胞のプロテオーム解析については実施できなかった本研究は,従来非可逆的とされていた肝硬変症の組織病態を積極的に修復する手法を開発するために,肝硬変の組織病態の修復機構を解析し、肝星細胞を標的とした細胞・薬物療法による肝線維化の組織修復を促進する治療法の効果、作用機構等を解析することを目的として遂行し、以下の成果を得た。

1.昨年度に確立した羊膜MSC由来エクソソームの分離・精製法をもとに,四塩化炭素誘発肝線維症モデルに対して羊膜MSC由来エクソソームの静脈内投与を行い,線維化抑制,kupffer細胞の浸潤ならびに炎症性サイトカインの発現抑制が確認され,in vitroの系でも羊膜MSC由来エクソソームの炎症反応抑制効果が確認された.また,羊膜MSCから分泌される低分子生理活性物質として,脂肪酸アミドであるpalmitoylethanolamide (PEA)に着目し,PEAのPPAR非依存的な炎症抑制効果ならびに星細胞活性化抑制作用をin vitroの系で明らかにし,非アルコール性脂肪性肝炎モデルおよび四塩化炭素誘発肝線維症モデルに対するPEAの炎症抑制効果・線維化抑制効果を確認した.以上のことから,羊膜MSCから分泌される液性因子として,エクソソームおよびPEAの抗炎症効果,星細胞活性化抑制効果が明らかとなった.細胞治療におけるパラクライン効果に寄与するものと考えられた.活性化星細胞のプロテオーム解析ならびにvitamin A-liposome-seRNA-HSP47による肝線維化抑制に伴う肝間質関連蛋白の解析、肝細胞ゲノム・エピゲノム異常修復効果の解析についてすすめていく。活性化星細胞のプロテオーム解析ならびにvitamin A-liposome-siRNA-HSP47による肝線維化抑制に伴う肝間質関連蛋白の解析,肝細胞ゲノム・エピゲノム異常修復効果の解析についてすすめていく.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
HIV陽性患者の歯科診療体制整備に関する研究

1.歯学部学生臨床実習における感染事故実態調査.平成9年度東京医科歯科大学歯学部附属病院における卒前学生(71名)の臨床実習中に発生した学生の皮膚等への損傷事故発生件数は52件(感染事故発生率:0.38%)であった.事故内容で最も多かったのは,使用した器具類洗浄時に鋭利な器具で手指を傷つけるケースであった.また,事故時の看護婦等による第三者による援助について,感染事故を経験した学生の57.6%が役にたったと回答した.調査結果より,感染事故予防法の具体的な情報を学生に与え,事故発生時には指導者等にその旨を隠さず報告させ,さらに職員等による救護体制があることを学生に周知徹底させる必要があると考えられた.今後,学生に十分なHIV感染予防歯学部教育および訓練をしuniversal precautionsの考え方を一層徹底させる必要があると思われた.2.エイズ歯科診療相談窓口の公開.都内歯科医師からの相談で最も多い件数が歯科診療HIV感染対策についてであった.また,診療中に鋭利な器具による暴露感染事故直後の対応相談もあった.HIV陽性患者(PHA)からの相談は,診療受け入れ可能な開業歯科医院の紹介依頼が最も多く寄せられた.また,通院可能なPHAの歯科医療に対するニーズの変化としては,今まで隠してきたHIV感染事実を主治医である歯科医師に告げたい傾向になってきたことが認められた.3. HIV歯科診療ネットワークHAART療法により,エイズ関連口腔症状の発生数が減少したと思われる.今後,他科PHA診療専門医およびPHAグループとネットワークを構築し,チーム医療体制作りが必要であると思われる.1.米国のHIV陽性患者歯科診療及び学生臨床教育システムの調査・米国におけるHIV陽性感染患者に対する歯科臨床及び卒前と卒後教育実態調査2ヶ月間にわたり行った。HIV陽性感染患者歯科診療システムにおいて日米間の比較検討をした結果、日本におけるHIV院内感染対策は、一般患者と比べて特別な環境下にて歯科診療を行っている現状である。しかし、米国では、システム化されたユニバーサル・プレコーションを既に実施しており、歯科医療従事者によるHIV陽性患者とその他の患者への歯科診療内容及びHIV院内感染対策はほとんど差がなかった。今後、日本においても検討実施すべき点であると思われた。2.HIV院内感染防止の実態調査前記2つの大学及び米国内一般歯科開業医医院内におけるHIV感染事故対策は、事故発生率を最小にした上で、日常的にHIV陽性感染患者の歯科診療を行っていた.また,米国の上記2つの大学歯学部学生に対する一般エイズ教育の徹底,および卒前臨床実習におけてHIV陽性感染患者歯科診療を実施しており卒後の歯科医師への教育効果が高いことを感じた.また,職業的暴露HIV感染事故発生後の対応システム化がすでになせれていた.3.特有なHIV陽性感染患者の口腔疾患,その診断・診療における問題点特有な口腔疾患例が日本では極めて少なく米国症例数に及ばないが、日本特有の臨床対応を検討する必要がある.1.歯学部学生臨床実習における感染事故実態調査.平成9年度東京医科歯科大学歯学部附属病院における卒前学生(71名)の臨床実習中に発生した学生の皮膚等への損傷事故発生件数は52件(感染事故発生率:0.38%)であった.事故内容で最も多かったのは,使用した器具類洗浄時に鋭利な器具で手指を傷つけるケースであった.また,事故時の看護婦等による第三者による援助について,感染事故を経験した学生の57.6%が役にたったと回答した.調査結果より,感染事故予防法の具体的な情報を学生に与え,事故発生時には指導者等にその旨を隠さず報告させ,さらに職員等による救護体制があることを学生に周知徹底させる必要があると考えられた.今後,学生に十分なHIV感染予防歯学部教育および訓練をしuniversal precautionsの考え方を一層徹底させる必要があると思われた.2.エイズ歯科診療相談窓口の公開.都内歯科医師からの相談で最も多い件数が歯科診療HIV感染対策についてであった.また,診療中に鋭利な器具による暴露感染事故直後の対応相談もあった.HIV陽性患者(PHA)からの相談は,診療受け入れ可能な開業歯科医院の紹介依頼が最も多く寄せられた.また,通院可能なPHAの歯科医療に対するニーズの変化としては,今まで隠してきたHIV感染事実を主治医である歯科医師に告げたい傾向になってきたことが認められた.3. HIV歯科診療ネットワークHAART療法により,エイズ関連口腔症状の発生数が減少したと思われる.今後,他科PHA診療専門医およびPHAグループとネットワークを構築し,チーム医療体制作りが必要であると思われる.
レドックス制御に基づくエネルギー代謝調節機構の解明

肥満症は、エネルギー代謝恒常性が正方向に破綻した状態であり、糖尿病や動脈硬化性疾患発症のリスクファクターとなることが指摘されている。そのため、エネルギー代謝調節の研究は、肥満症のみならず、様々な生活習慣病の病態メカニズムを解明するためにも重要である。「NAD+/NADH」は、代謝過程において最も重要な酸化還元反応を担うレドックスペアであり、代謝反応における酵素の基質となるばかりでなく、重要な調節因子として機能する。そこで本研究では、ニトロキシルラジカルであるTEMPOLを肥満モデル動物に適応し、酸化ストレスに対する効果とレドックス制御による代謝調節機構について明らかにすることとした。「NAD+/NADH」は、代謝過程において最も重要な酸化還元反応を担うレドックスペアであり、主要代謝経路における様々な反応の補酵素である。ピルビン酸脱水素酵素複合体は、クエン酸回路に入るアセチルCoAの供給を制御している。酵素複合体は、アロステリック制御によりATPとNADHで阻害され、AMPとNAD+で活性化される。つまり、アデニル酸エネルギー負荷値とNAD+/NADHの比がこの酵素を制御しており、アセチルCoA合成そしてクエン酸回路の活性は、細胞のエネルギー状態に直接支配されている。一方で、飽食や運動不足等の長期的な生活習慣によって蓄積されるエピジェネティックな代謝制御についての報告が近年多くされている。アロステリック制御およびエピジェネティックな代謝制御は、レドックス分子であるNAD+が利用されるという点において類似である。そこで、本研究では、ニトロキシルラジカル(Tempol)の化学的性質、すなわちレドックス特性を肥満モデル動物に適応し、酸化ストレスに対する効果、及びレドックス制御による代謝調節機構について明らかにすることとした。今年度は、1NAD+/NADH比を制御する化合物の探索、2自然体重増加に対するTempolの効果、および3エピジェネティック代謝制御に対するTempolの効果について検討を行った。肥満症は、エネルギー代謝恒常性が正方向に破綻した状態であり、糖尿病、虚血性心疾患や脳卒中などの動脈硬化性疾患発症のリスクファクターとなることが指摘されている。そのため、エネルギー代謝調節の研究は、肥満症のみならず、それを基盤とした様々な生活習慣病の病態メカニズムを解明するためにも重要である。例えば、NAD+依存性アセチル化酵素であるSirt1は、核・細胞質に局在し、糖新生、脂肪酸酸化、コレステロール制御など、複数の組織における代謝状態の制御に対し重要な役割を担っている。一方で、NAD+/NADH比の低下、すなわちNADHが過剰になると、NAD(P)Hオキシダーゼ由来のフリーラジカル生成や、ミトコンドリア障害を介した酸化ストレスが誘発される。以上の事実から、「NAD+/NADH」は、肥満症におけるエネルギー代謝調節ならびに酸化ストレスの両方に重要な役割を担う分子であり、NAD+/NADH比を自在に操ることができれば、肥満症治療に有用な情報を与えるものと予想される。そこで本研究では、ニトロキシルラジカル(Tempol)の化学的性質、すなわちレドックス特性を肥満モデル動物に適応し、酸化ストレスに対する効果、及びレドックス制御による代謝調節機構について明らかにすることとした。今年は、1培養細胞系を用いたTempolのNADH酸化機構について、2肥満症モデルマウスにおけるTempol飲水の効果(肥満症改善、レドックス変動等)について検討を行った。肥満症は、エネルギー代謝恒常性が正方向に破綻した状態であり、糖尿病、虚血性心疾患や脳卒中などの動脈硬化性疾患発症のリスクファクターとなる。「NAD+/NADH」は、代謝過程において重要な酸化還元反応を担うレドックスペアであり、代謝反応における酵素の基質となるばかりでなく、重要な調節因子として機能する。

今年度は、「エピジェネティック代謝制御に対するTempolの効果」について検討を行った。細胞内のエネルギー代謝状態がNAD+に反映され、Sirt1をメディエーターとして高度に制御された栄養応答システムが活性化されることが知られているが、Tempol処置はその活性化に対し影響を及ぼさなかった。したがって、レドックスを制御することにより直接的に肥満状態を改善していることが明らかとなった。生物物理化学以下にH25年度に行った実験結果を示す。1NAD+/NADH比を制御する化合物の探索:既存化合物を中心に活性酸素との反応、あるいはアスコルビン酸との反応を介したNADHからNAD+への変換について、in vitro実験や培養細胞系において検討した。得られた結果について、反応性や細胞移行性を考慮し比較したところ、Tempolを超える効果を持つ化合物は、見いだされなかった。2自然体重増加に対するTempolの効果:長期飲水によりTempolが生体内に悪影響を及ぼし体重減少をもたらす可能性が指摘されたため、「通常食+水あるいはTempolの自由飲水」の2群について検討を行った。22ヶ月齢まで飼育を行ったが、体重減少およびNAD+/NADH比に対する効果は認められなかった。つまり高脂肪食等によって誘発される代謝異常に対しTempolが効果をもたらすことが分かった。一方で、加齢に伴う血漿中脂質過酸化物の蓄積を抑制し、酸化ストレスについては保護効果をもたらすことが分かった。本研究の成果については、学術論文に受理された。3エピジェネティック代謝制御に対するTempolの効果:実験系の立ち上げ、抗体濃度の検討などに着手した。25年度に計画していた化合物の探索については、計画通り実施した。さらに、Tempolの副作用(長期飲水毒性による体重減少の可能性)についても検討が終了し論文発表を行った。よって、順調に進展していると言える。以下にH24年度に行った実験結果を示す。(1) Tempolと活性酸素との反応、あるいはTempolとアスコルビン酸との反応を介したNADHからNAD+への変換は、in vitro実験や培養細胞系において確認された。(2)高脂肪食摂取マウスは、体重や体脂肪の増加、耐糖能異常等の劇的な変化を示した。9週間後から、通常食に切り替えTempol飲水を併用したところ、食事改善のみを行った群より顕著な体重減少が認められた。この治療群では、体脂肪率、耐糖能、および血中コレステロール値の有意な改善を示した。また、Tempol飲水により、肝臓中のNAD+/NADH比が増加し、肝臓中トリグリセリドは減少した。肝臓中では、酸化ストレスの指標(dihydroethidiumの蛍光強度、TBARS蓄積)の変化が認められなかったが、血漿中では、これらの変化が認められた。
三次元の高次構造を制御しうる液晶性-結晶性グラフト共重合体の構造と機能

本研究では、液晶相形成能を有する主鎖骨格を持ち、そのグラフト側鎖に結晶性を有するような高分子鎖を導入した液晶性-結晶性グラフト共重合体について、その高次構造を三次元的に制御することができるという考えに基づき、合成から構造解析、機能解明を行うことを目的としている。まず、側鎖の結晶性グラフト鎖の置換率や長さ、また主鎖の構造に依存して高次構造がどのように変化するかを検討するために、比較的長さの短い結晶性n-アルキル側鎖を持つくし形高分子であるポリアクリル酸エステルおよびポリメタクリル酸エステルについて、X線回折測定から得られる散乱プロファイルを詳細に検討した。その結果、固体試料の結晶-非晶層構造は側鎖の置換率によって変化し、その層間隔の値は、主鎖領域と側鎖領域の体積比によって正確に記述できることを見出した。このことから、主鎖骨格に垂直な方向の層構造が結晶性側鎖の置換率で制御することができることが明らかとなった。また、主鎖が液晶相形成能を有する剛直なα-ヘリックス構造を持つ、ポリ(L-グルタミン酸γ-ベンジル)の側鎖を、結晶性を有し比較的分子量の高いポリオキシエチレン鎖を交換した液晶性-結晶性グラフト共重合体の調製を、エステル交換法を用いて行った。その結果、反応の条件(時間、温度等)によって交換率を制御させることができ、側鎖の分子量および置換率の異なるグラフト共重合体を得ることができた。しかし、側鎖の分子量が大きいため、この合成法によりグラフト側鎖の置換率を15%以上に上昇させることは困難であることがわかった。
顎間接深部温による顎関節周囲の血流量推定に関する研究

顎関節部周囲組織への代謝は,下顎頭が正常に運動することによって,関節後部組織における静脈叢のポンプ作用に維持されるといわれている.しかし,このポンプ作用に関する研究はほとんど行われていないのが現状である.本研究では,超音波ドップラーを用いた顎関節後部組織の血流動態の客観的評価法の可能性について検討することを目的とした.実験方法として,顎口腔系に自覚的・他覚的に異常を認めない健常有歯顎者を選択した.これらの被験者に,開閉口運動,クレンチング,2分間のガクチューイングを行わせ,超音波ドップラー診断装置を用いて顎関節部の血流動態の測定を行った.また,ガクチューイング時の顎関節部深部温の測定を行い,超音波ドップラー診断装置の結果と比較検討を行った.その結果,超音波ドップラー診断装置を用いることによって顎関節後部で開閉口時およびチューイング時に,開閉口運動時およびガムチューイング運動時に同期した信号をとらえることができた.また,この際の信号は,開口時と閉口時で逆方向への動きを示した.さらに,これらの信号は開口相後半および閉口相前半に認められた。しかし,クレンチング時には,信号をほとんど認めなかった.超音波ドップラー診断装置と顎関節部深部温の結果を比較したところ,顎関節部の血流はガムチューイング時のみに変化が認められるが,顎関節部深部温はガムチューイング終了時に変化が認められ,同期した変化は認められなかった.以上の結果から,顎関節部では下顎運動に同調した血流の移動が認められ,ポンプ作用が存在することが示唆された.顎関節部周囲組織への代謝は,下顎頭が正常に運動することによって,関節後部組織における静脈叢のポンプ作用に維持されるといわれている.しかし,このポンプ作用に関する研究はほとんど行われていないのが現状である.本研究では,超音波ドップラーを用いた顎関節後部組織の血流動態の客観的評価法の可能性について検討することを目的とした.実験方法として,顎口腔系に自覚的・他覚的に異常を認めない健常有歯顎者を選択した.これらの被験者に,開閉口運動,クレンチング,2分間のガクチューイングを行わせ,超音波ドップラー診断装置を用いて顎関節部の血流動態の測定を行った.また,ガクチューイング時の顎関節部深部温の測定を行い,超音波ドップラー診断装置の結果と比較検討を行った.その結果,超音波ドップラー診断装置を用いることによって顎関節後部で開閉口時およびチューイング時に,開閉口運動時およびガムチューイング運動時に同期した信号をとらえることができた.また,この際の信号は,開口時と閉口時で逆方向への動きを示した.さらに,これらの信号は開口相後半および閉口相前半に認められた。しかし,クレンチング時には,信号をほとんど認めなかった.超音波ドップラー診断装置と顎関節部深部温の結果を比較したところ,顎関節部の血流はガムチューイング時のみに変化が認められるが,顎関節部深部温はガムチューイング終了時に変化が認められ,同期した変化は認められなかった.以上の結果から,顎関節部では下顎運動に同調した血流の移動が認められ,ポンプ作用が存在することが示唆された.
膵臓におけるプロラクチンの生理作用に関する基礎的研究

下垂体ホルモンであるプロラクチンが、膵臓の生理的機能をいかに修飾しているかを明らかにすることを目的として実験を行った。材料としてはSHN系雄マウスの腎被膜下に、同系雌マウスの下垂体を移植することで作製した高プロラクチン血症動物を用いた。この高プロラクチン血症マウスにおいて、膵臓の重量変化を下垂体移植後から経時的に調べたところ、移植後15日目から90日目まで、正常対照群のそれに比べて増加することが明らかになった。そこで、膵臓全体のDNA量およびタンパク質量を測定し比較検討した。その結果、重量当りのタンパク質量はむしろ低下しているのに、DNA量は増加していたことから、膵臓のDNA合成能が全体的に上昇していると結論した。DNA合成中の細胞の出現率をBrDUの取り込みで調べた結果、膵臓の内分泌および外分泌、両組織とも正常対照群に比べて活発にDNA合成を行っていることが判明した。すなわち、高プロラクチン血症は、膵臓組織全体の細胞増殖を刺激しているものと考えられる。上記の実験と並行して、哺乳期間中に血中プロラクチン値の上昇と、膵臓重量の増加が起こることも確かめたので、プロラクチンは哺乳中に体内でおこる消化機能の変動に何らかの役割を担っていることが示唆された。しかし、プロラクチンの免疫組織化学を行ってみると、プロラクチンは内分泌組織のB細胞にのみ取り込まれて、外分泌細胞には取り込まれないことから、プロラクチンの外分泌組織に対する刺激作用は、間接的なものである可能性が強い。加えて、高プロラクチン血症は血中インスリン値をむしろ低下させるので、外分泌組織に対するプロラクチンの作用はインスリンを介するものでないと考えられる。今後はプロラクチンにより刺激される消化機能の実態と、それに関係する他のホルモンあるいは酵素などの生理活性物質が何であるかを追求する予定である。
植物乳酸菌が産生する病原毒素阻害物質の発見と感染症の予防改善への応用

今年度の研究では、植物乳酸菌12株の培養液上清について、腸管上皮細胞のIL-8阻害活性を評価した。その結果、マタタビの花から分離したLb. reuteri BM53-1、梨から分離したLb. plantarum SN35Nの培養上清にサルモネラ菌及び黄色ブドウ球菌の感染で引き起こされた腸管の炎症反応を有意に制御する物質が産生されてることを見出した。また、乳酸菌分泌する乳酸が抗菌作用を示すことから、乳酸菌培養液上清のpHを7.0に調整した上で、本活性を評価した。その結果、Lb. plantarum SN35N株のIL-8阻害物質は、本菌株がつくる細胞外多糖体である可能性が高い。一方、Lb. reuteri BM53-1は黄色ブドウ球菌の産生する毒素(TSST-1)に対する阻害物質「TS-inhibitor」をつくるが、その物質がIL-8の発現を抑制することを見出した。また、Lb. reuteri BM53-1を9種類の果汁で培養した結果,オレンジ果汁培地でのみ,培養液上清中に緑膿菌の増殖阻害活性が確認された。この抗菌物質は,高い耐熱性を示し,かつ,低分子量の化合物であると推測している。また,有機溶媒を用いて活性物質の抽出を行った結果,親水性であることが分かった。産生量と同量の酢酸と比べ、オレンジ発酵液のエキスには緑膿菌の毒素であるピオシアニンの産生を阻害する物質が存在することが分かった。今年度は、マタタビの花から分離したLb. reuteri BM53-1株がサルモネラ菌及び黄色ブドウ球菌の感染で引き起こされる腸管の炎症を阻害することを発見した。また、本菌株が産生するTSーinhibitorの炎症性サイトカインIL-8阻害率が有意に高いことがわかった。Lb. reuteri BM53-1の果汁培養を検討した結果、オレンジ果汁での発酵液には緑膿菌の毒素であるピオシアニンの産生を阻害する物質が存在することが分かった。植物由来乳酸菌がどのようなメカニズムで腸管の炎症を阻害しているか、その分子メカニズムの解明をする。Lb. reuteri BM53-1株の全ゲノム解析を行い、生合成遺伝子クラスターをクローニングすると共に、各阻害物質が病原性細菌に対してどのような変化をもたらすことで毒素産生を阻害するのか、その作用機序を解明する。病原性菌で感染させたモデルマウスを用いて動物実験を行い、腸炎の予防効果及び治療効果を評価する。本年度は、腸管出血性大腸菌(EHEC)のベロ毒素産生の制御に関与しているシグナル物質AI-3を介したQS機構を阻害する機能を持つ植物乳酸菌のスクリーニングを行った。その結果、7つのQS阻害物質を産生する候補株を取得した。BM53-1が産生するTS-inhibitorのS. aureus凝集体阻害活性を調べたところ、TS-inhibitor処理することで黄色ブドウ球菌の凝集が有意に抑制されることが分かった。また、S. aureusに対しては、発育の後期対数期でのTS-inhibitor処理によってTSST-1遺伝子(tst)の発現が阻害されてないことから、TS-inhibitorは末に産生されたTSST-1毒素蛋白質を不活性化するよりは黄色ブドウ球菌の対数期時のクォーラムセンシングに関わっていることを確認した。バイオフィルムを形成する病原性菌のバイオフィルム阻害活性を確認することができた。本研究室で保存してある植物由来乳酸菌ライブラリーの中から病原性菌のシグナル物質AI-3を介したクオラムセンシング機構を阻害する機能を持つ株を7つ発見した。現在、これらの研究成果を取りまとめ、学術論文を執筆中である。

今年度は、マタタビの花から分離したLb. reuteri BM53-1株がサルモネラ菌及び黄色ブドウ球菌の感染で引き起こされる腸管の炎症を阻害することを発見した。また、本菌株が産生するTSーinhibitorの炎症性サイトカインIL-8阻害率が有意に高いことがわかった。Lb. reuteri BM53-1の果汁培養を検討した結果、オレンジ果汁での発酵液には緑膿菌の毒素であるピオシアニンの産生を阻害する物質が存在することが分かった。病原性菌のシグナル物質AI-3を介したクオラムセンシング機構を阻害する機能を持つ7つの株それぞれの機能性分子の化学構造を決定する。Lactobacillus reuteri BM53-1株が黄色ブドウ球菌の凝集及びバイオフィルムを阻害するとともに動物実験において、血液中のLDHやALTが下がることを確認できた。今後、黄色ブドウ球菌を感染させたマウスを用いて動物実験を行う。植物由来乳酸菌がどのようなメカニズムで腸管の炎症を阻害しているか、その分子メカニズムの解明をする。Lb. reuteri BM53-1株の全ゲノム解析を行い、生合成遺伝子クラスターをクローニングすると共に、各阻害物質が病原性細菌に対してどのような変化をもたらすことで毒素産生を阻害するのか、その作用機序を解明する。病原性菌で感染させたモデルマウスを用いて動物実験を行い、腸炎の予防効果及び治療効果を評価する。