hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
外国人及び非正規労働者が労働市場・企業経営に与える影響に関する研究

分析の結果,特区措置を受けた事業所,すなわち外国人労働者の雇用を増やした事業所では,特区への認定後,非正規従業員が減少し,正規従業員が増加していたことがわかった。この事実は,外国人労働者の雇用が,日本人非正規従業員との間では代替関係,日本人正規従業員との問では,補完関係にあることを示唆する。この研究成果は,一橋大学や九州大学での研究会で報告した。二つ目は,企業の人事データを用いた企業内キャリア形成に関する分析である。この研究の目的は,(1)企業内での仕事の幅と昇進の関係と,(2)女性従業員の結婚・出産行動と企業内配置の関係の検証である。具体的には,日本を代表する大企業(M社)の1995年から2009年までの業務分類を記した人事情報を整理し,個人属性とマッチングさせたパネルデータを作成し,回帰分析を行う。そして,(1)の研究では,技能の幅(経験職場の数の多さ)が技能向上として評価され,昇進確率の上昇として観察されるか,(現在は同じ部署の所属でも)過去に所属した部署の違いにより昇進に差がでるのか,地方事務所から本社へのキャリアパスは,昇進確率を高めるか-等の仮説を検証する。(2)の研究では,出産・育児休暇を取得した女性従業員は,取得しない女性従業員や男性従業員と比較して,仕事の幅の狭さ(業務の固定)は観察されたり,特定の業務に集中したりする傾向はあるか,育児休暇取得期間の長短によって仕事の幅やキャリアパスに差異が観察されるか,等を検証する。この研究は,次年度も継続する。三つ目は,日系ブラジル人労働者の帰国後の再就職状況に関する調査である。2012年9月に,ブラジルの3都市(サンパウロ,マナウス,クリチバ)を訪問し,日系人支援団体代表者や日本へのデカセギから帰国した日系人を活用する現地企業経営者にインタビュー調査を行った。その結果,日本でのデカセギ経験が,あまり生かされない職場に再就職した日系人が少なくないことがわかった。例えば,日本では工場労働者として働いた日系人が,ブラジルでは,サービス業職種で再就職している事例も多かった。この調査で得たデータを用いた計量分析は,次年度に行う。「研究目的」に記載した3つの研究課題のうち,平成23年度は,一つ目の課題(上述)に取り組んだ。しかし,残る2つの研究課題については,分析に用いるデータの利用申請手続きに時間がかかり,着手の開始が遅れた。いずれの研究テーマについても,研究の着手は,計画の時期にはじめることができた。しかし,第二の研究課題については,データの利用申請手続きや分析前のデータクリーニング作業に時間がかかり,第三の研究課題については,訪問先との調整に難儀し,予定の時期(5月)に調査を実施できなかった。そのため,平成24年度内に終える予定の作業計画の一部を,翌年度に持ち越した。データ申請手続きを速やかに済ませ,今年度中の可能な限り早い段階で,データを入手し,分析を開始する。入手したデータを精査し,利用可能な変数の不存在や制約が発見された時点で,実証分析の方向性を修正する可能性がある。平成25年度は,第一の研究について,査読雑誌への投稿を目指す。第二の研究は,データ分析を速やかに行って論文を執筆し,年度中に学会発表や大学内外の研究会で報告する。第三の研究は,ブラジルでの再調査が必要であることが判明した。今年度中の早い時期に再調査を行って追加データを入手し,年度の後半にデータ分析から論文の執筆までを行う予定である。
ロシアと中国の安全保障をめぐる比較体制分析

資源をめぐるロシア・中国の安全保障問題では、天然ガスを中心に子会社で石油の採掘・販売も行っている、世界有数のエネルギー総合企業ガスプロムを中心に分析を進めた。その結果、ガスの対中輸出をめぐって交渉が難航し、その背後に価格設定問題があることを明らかにした。国防をめぐる分析では、ロシアの中国への武器輸出という観点からの考察を行い、ロシアからの対中武器輸出に際して、ロシア側が高度技術の輸出に慎重であることを明らかにした。情報をめぐる安全保障問題では、サイバー空間における国際条約締結に向けて共同歩調をとり、国家レベルでのインターネット規制を正当化しようとしていることを明らかにした。ロシアと中国の石油と天然ガスの現状分析と将来展望を行った。同時に、石炭、原子力、軍需産業に関する基礎的データを収集した。とくに、シェールガス革命によるガスプロムへの影響について詳細に調べた。ロシアでは、欧州向けガス輸出が減少し、アジアへの積極的な進出が課題となっている。その手段として、LNG輸出の拡大が計画されている。同時に、懸案である中国へのガスパイプラインの敷設が改めて問題化している。日本との間では、ウラジオストクにおけるLNGのガス化工場建設やターミナル整備が計画されている。これに対して、中国はトルクメニスタンからのガスパイプラインを利用したガス輸入の拡大などを進めている。これに対応して、CNPC(中国石油天然気総集団公司)を中心とする中国企業の分析も行った。加えて、ロシアのロスネフチ、ノヴァテクの分析、中国のPetroChina、Sinopecの分析も行った。エネルギー安全保障だけでなく、軍事面の安全保障の比較研究も継続して行った。とくに、航空機産業をめぐってロシアと中国の産業構造上の相違点などについて考察し、すでに研究成果を公表した。加えて、サイバーテロをめぐる国際条約締結に熱心に取り組んでいるロシア側の専門家との会合やインタビューなども行うことができた。こうした研究成果から、2012年10月、ロシアに招聘され、プーチン大統領とも会食したことを特記しておきたい。ロシア・中国の安全保障(資源・国防・情報)に関する実証研究に基づいて、安全保障の観点から両国政府の役割を比較し、その体制間分析をもとに、中長期予測を行った。資源については、「ガスプロムの政治経済学」を上梓し、安全保障の観点を含めて、ロシアの主要な資源産業企業であるガスプロムが中国への天然ガス輸出にどのように取り組もうとしているか、それが極東開発におよぼす影響や液化天然ガス(LNG)輸出の拡大戦略がもたらすアジアへの影響などを論じた。国防については、「ロシアの最新国防分析」を上梓し、セルジュコフ国防相の解任といった事件の後、ロシアの国防政策が国内産業重視にシフトしていることを明らかにした。中国との武器輸出などを分析し、その関係がロシア依存から脱却しつつあることを明示した。ほかにも、「ロシアと中国の民間航空機産業の比較」、「ロシアと中国の造船業界の比較」を公表し、軍事産業にかかわる両国の現状を分析、エンジンなどの主要部品で、ロシア依存が継続していることを明らかにした。情報については、「サイバー空間の平和学」を近く上梓する。『国境研究』で、近く「サイバー空間と国家主権」を公表する。このなかで、サイバー空間をめぐる国際法整備において、ロシアや中国が上海協力機構を通じて、協力関係を結び、インターネットなどにかかわる設備に対する国家主権を通じた法的規制の強化に乗り出していることを指摘した。研究内容:ロシアと中国の石炭産業における統合形態の比較を行い、その問題点を検討した。これは、エネルギー安全保障の観点から、石炭産業という電力、鉄鋼、セメントといった基礎産業に深くかかわっている産業から、他の基礎産業を考えるための「準備」であった。他方で、とくにガスプロムというロシア最大のガス会社をめぐる経営や政治家との関係などについても、資料収集および分析を行った。研究意義:エネルギー安全保障を石油や天然ガスといった分野ではなく、石炭分野から考えることで、より広範な観点からエネルギー安全保障をとらえ直すことが可能になるという意義をもっている。ガスプロムの研究は、企業レベルの安全をどう保障するのかという問題であり、それが企業と政府の癒着や腐敗の問題として考える必要性を教えてくれている。研究の重要性:ロシアおよび中国の石炭産業の研究は稀少であり、それ自体、価値をもっている。ガスプロムは、ロシアの税収の2割を左右する大企業であり、国際パイプラインの敷設をめぐって国際的なポリティカルエコノミーともかかわっているから、その研究はロシアと中国の国際関係を考えるうえでも重要である。研究成果の公表:ロシアの石炭産業については、法政大学イノベーション研究センターのWorking Paperとして、2012年4月にも公表する。ロシアと中国の石炭産業の比較については、ロシアの学術誌МанеджментиБизнес-Администрированиеに2012年6月にも掲載されることになっている。

ガスプロムについては、拙著『プーチン2.0』(2012年1月刊行)において詳しい内容を公表した。24年度の場合、「ロシアと中国のエネルギー企業比較と中長期予測」(仮題)を書くための準備産業を行った。企業集団、その集団構成、その株式関係、配当、配当性向、借入先、IPOの有無、政治家との関係などをまとめ、比較考察するものだが、考察の中心をロシアのガスプロムと中国のCNPCに絞ることで、ある程度の比較は可能となっている。ロシア側に重点を置きながら、問題点を明らかにしつつある。具体的には、シェールガス革命によるロシアおよび中国への影響が重要となる。中国の場合、国内に相当量のシェールガスが埋蔵していると思われるが、その開発には大量の水が必要であり、採掘見通しは必ずしも明確ではない。ロシアはシェールガス開発により、在来型ガス輸出で打撃を受ける側だが、それに対しては、LNG輸出の拡大で対処するように思える。いずれにしても、エネルギー安全保障は、天然ガスだけでなく、石油や石炭、さらにウランなどにもかかわっているため、多角的な分析が必要であり、不足分を補うべく参考資料の収集などを継続中である。軍事面の安全保障については、とくに中国の海軍力増強に注目し、ロシアと中国の造船業の比較を行うべく資料を集めてきた。2013年夏に研究成果を公表できる状況にある。最新のロシアの国防状況については、国防費、武器輸出、国防発注の状況について、論文発表できる状況にある。加えて、「人間の安全保障」の観点から、敵と味方を区別するために行われる贈与と返礼に基づく「腐敗」についても論文を用意しており、新しい角度から安全保障を提示できる状況にある。まず、ロシアと中国との石炭産業の比較を23年度中に行うという、大きな課題はほぼクリアできた。ロシアの石炭産業は、ソ連崩壊後の過度の自由化の過程で、外資を利用したオフショア会社の活用によって、急速に統合化がはかられた。これに対して、中国は政府主導で、石炭部門の改革を漸進的に進めている。こうした改革の方向性の違いがエネルギー安全保障をめぐる石油や天然ガス部門の研究にいかすことが可能になると思われる。それだけの「準備」が整ったと言える。ガスプロムの研究も、今後のロシアと中国との安全保障問題を考えるための視角をあたえてくれた。他方、軍事関係資料の収集も順調に進んでおり、これを分析する作業を24年度に行うための下準備が整ったと考えている。安全保障のなかで、エネルギーについては、とくに原子力の利用に関する問題について力を入れて研究する。同時に、シェールガス革命がガスプロムに与える影響が大きいため、この問題にかかわる考察も進めたい。ガスプロムはロシアの政治にも深くかかわっているだけでなく、パイプライン敷設をめぐって国際的なパワーポリティクスに直結しているため、分析を急ぎたい。ノルドストリームの増強、サウスストリームの着工などがウクライナとロシアとの関係に与える影響などについて研究を進めたい。
NMR,IRおよびHPLCによるグラスポリアルケノートセメント液成分の分析

グラスポリアルケノートセメントの接着機構としては、従来、ポリマーと歯質カルシウムとのキレート結合が考えられてきたが、申請者らのこれまでの研究の結果、セメント液成分中のポリマーだけでなく有機酸等の低分子添加物が歯質との反応に何らか寄与しているものと考えられ、また、材料によってその接着性がそれぞれ異なっていた。今回、これらの原因を明らかにするため、市販2種のセメント液、松風ハイボンドグラスアイオノマーC,ジ-シ-フジアイオノマータイプII(以下、S-C,G-II)を用いて液成分中のポリマーの構造及び添加成分の分析を、HPLC,NMR,IRで行った。その結果、セメント液から分離したポリマーのIRスペクトルでは、S-C,G-IIのポリマー間に明瞭な差異は認められなかったが、^1H-NMRスペクトルでは、S-Cにポリアクリル酸構造に由来するシグナルの他に、共重合成分と思われるシグナルが23ppmに現れていた。一方、G-IIでは、共重合成分らしきシグナルも微かに現れていたが、ほとんどポリアクリル酸構造に近いものと思われた。薄層クロマトグラフィーにて溶離された添加成分のHPLCクロマトグラムでは、S-CでRt値11min付近と13min付近に2つのピーク認められた。また、G-IIにおいてもRt値11min付近に2つのピークと17min付近に1つのピークが認められ、両者ともに2種類以上の添加成分の存在が確認された。これらのピークを標準物質で同定したところ、両者ともに酒石酸が、G-IIにマレイン酸が確認された。また、ポリマー分離にて得られた上澄み液の^1H-NMRスペクトルにおいても、4.7ppmに酒石酸のシグナルが確認された。これらはいずれも歯質Caと反応性が高いものであるから、歯質との接着に関与していると思われた。
大腸菌宿主遺伝子によるFプラスミド複製制御

大腸菌Fプラスミドは染色体当り12個に維持されているが、その制御はFのDNA複製開始段階において行われ、複製開始頻度は主に、イニシエ-タ-蛋白質(RepE)の量的・質的変化によって調節されていると考えられている。RepE蛋白質はそれ自身による転写の制御とF上のくり返し配列(incB、incC)に結合してT:trationされることによって調節されているが、それに加えて、私達はrepE遺伝子の転写に宿主菌の遺伝子(rpoH)の産物であるδ^<32>が必須であることを明らかにした。δ^<32>因子はRNAポリメラ-ゼコア酵素と結合して熱ショック蛋白質の高温での誘発に必須であることが知られている。さらに熱ショック蛋白質DnaK、DnaJ、GrpEがミニFの複製に必要であることを明らかにした。つまりδ^<32>因子はrepE遺伝子の転写及び熱ショック蛋白質DnaK、DnaJ、GrpEによって、Fの複製開始制御に関与していると推測できる。熱ショック蛋白質の作用機作については現在充分に解析できていないが、過剰のRepE蛋白質によって代用できることから、RepE蛋白質の補助的な役割をしていると考えている。δ^<32>によるこのような調節はミニFだけでなく類似の複製開始領域を持つpl、Rtslプラスミドでも見られた。ミニF、pl、Rtslについてrep遺伝子の転写開始点をprimer、extention法により決めた。いずれも複数の開始点が見つかり、in vitroでのRNA合成系により、δ^<32>、δ^<70>RNAポリメラ-ゼ認識部位を決めた。又、これらのrep遺伝子の転写はrpoH変異株では顕著に減少した。rpoH欠失変異株で複製出来るようになった変異ミニFはrepE遺伝子内の変異であり、コピ-数が上昇した。他の研究室でコピ-変異として分離されていたものと一致する変異があった。又これらの変異はイニシエ-タ-活性を上げる効果を持ち、DnaK、J、GrpEがなくても複製出来ることがわかった。現在、ミニF複製開始におけるDnaK、J、GrpEの作用機作を解析中である。大腸菌Fプラスミドのイニシエーター蛋白質(E)の細胞内濃度とDNA複製開始頻度の間には相関性があると考えられている。E蛋白質量は複数の機構によって制御されている。今年度はE蛋白質の調節におけるσ^<32>因子の役割についての研究に焦点をしぼることにした。以下に計画書にそって成果を示す。1.σ^<32>を全く作れないrpoH欠失変異株で複製出来るようになった変異ミニFを独立に26個分離した。2.3つの変異ミニFについて、変異位置をDideaxy法により決定した。3つの変異はrepE遺伝子の93番目のアミノ酸コドンの変異で、2個は(G→A)、1個は隣の(A→G)の塩基置換であった。3.正常及び変異ミニFを持つ菌のE蛋白質量をWestern blottingにより測定した所、後者のE蛋白質量は増加していた。又プラスミドのコピー数が比例して増えていた。この結果はE蛋白質量とコピー数の相関性を強く示唆している。

4.変異E蛋白質は正常なものと異なり、抑制能が落ちており、イニシエーターとしての活性が増大していた。このような変異E蛋白質の報告例はない。5.正常なrepE遺伝子の転写開始点をPrimer extention及びSl mapping法によって決定した。少なくとも2つのプロモーターが推測される。1つはσ^<32>RNAポリメラーゼによって認識されるもの(PNAS 84,8849ー8853,1987,C.Wada et al.)と一致した。変異ミニFについては現在解析中である。6.予備実験を試みた。然し以下の実験を優先した。repE遺伝子の複数個のプロモーターがどのような生理的条件で"ON""OFF"するのか?これを明らかにするために種々の欠失変異を作り、個々のプロモーターを独立に調べる系を作った。現在それらを解析中である。7.Rtsl,Pl,R6k,psclolミニプラスミドのrepプロモーターの解析をinrivo及びin vitroで行なった。Rtslはσ^<32>RNAポリメラーゼに強く依存していた。他のプラスミドについてもσ^<32>で読まれるRNA産物が検出された。大腸菌FプラスミドのDNA複製開始頻度はイニシエ-タ-蛋白質(RepE)の質的・量的変化によって調節されていると考えられる。RepEの調節におけるσ^<32>因子の果している役割を明らかにするために、σ^<32>を持たないrpoH欠失変異株で増殖出来るようになった変異ミニFの分離と解析を行った。平成元年度研究実施計画に基づき現状をまとめた。1.repE遺伝子のプロモ-タ-領域の変異ミニFは充分量のプラスミドDNAが得られず分離出来なかった。2.プロモ-タ-領域のsite-directed mutagenesisは実験中である。3.repEのN末端から上流、oriII領域を含むフラグメントをプロモ-タ-クロ-ニングベクタ-につなぎ、両方向からの欠失株を分離し、β-ガラクトシダ-ゼの活性としてモニタ-し、調べた。majorプロモ-タ-、オペレ-タ-領域を欠失しても活性が認められ、E蛋白質により抑制されることがわかった。このプロモ-タ-はincB領域より上流にあり、σ^<70>RNAポリメラ-ゼによって読まれる。4.Fと同様、Rtsl PlプラスミドはrpoH欠失変異株で複製出来ない。各々のRep蛋白質を共存させると複製出来ることがわかった。これらのrep遺伝子の転写開始点を決め、σ^<32>因子依存性を調べた。Rtslはσ^<32>因子依存であったがPlについては転写活性が低く明らかでない。5.熱ショック蛋白質であるDnaK,DnaJ,GrpE蛋白質はF,Pl,Rtslの複製に必要であることがわかった。これらの蛋白質の要求性は過剰のRep蛋白質が存在する場合、Fの場合、repE遺伝子のコピ-変異がある場合、要求性がなくなることがわかり、Dnak,DnaJ,GrpE蛋白質はRep蛋白質の補助的な役割をしていることが推定される。さらにdnaJ変異株で複製出来るようになった変異ミニFを多数分離し、解析した結果、多くはrepE遺伝子のコピ-変異であることがわかった。
単一生細胞におけるArnt転写活性の可視化とPML bodyによる調節機構の解明

本研究では、ダイオキシンなどの環境汚染物質が関与する外来異物応答や、固形腫瘍の形成などの低酸素が関与するストレス応答に重要な役割を果たす転写因子のパートナータンパク質として知られているArntの転写因子としての機能に、転写制御などの機能を有する核内ドメイン構造であるPML bodyがどのように関わっているのかを明らかにすることを目的にしている。昨年度、Arntと同様にbHLH-PAS型の転写因子で低酸素応答において中心的な役割を果たす低酸素誘導因子HIFのネガティブレギュレーターとして働くIPASがラット副腎髄質褐色腫細胞PC12細胞において炎症反応などで中心的な役割を果たす転写因子NF-κBによって誘導されることが見出された。本年度では、炎症性サイトカインTNF-αによるNF-κBの活性化によるIPASの誘導を検討したところ、濃度・時間依存的な誘導が見られた。さらに、IPASの機能である低酸素応答の抑制を塩化コバルトおよび低酸素によるHIF依存的なレポーター活性および内在性標的遺伝子について検討したところ、TNF-αの投与によって抑制された。この抑制は、IPASのノックダウンによって回復したことから、TNF-αによる低酸素応答の抑制にIPASが関与していることが示された。また、最近の我々の研究グループで明らかにされたIPASのアポトーシス促進機能について、TNF-α誘導性のアポトーシスに関与しているかを検討したところ、TNF-αによって誘導されたIPASが細胞死を関与していることが示唆された。まず、Arntの核内局在の違いによる転写活性の変化を解析するために、単一細胞における転写活性の測定系の構築を行った。次に、PML bodyの主要構成因子であるPMLのうち、Arntと相互作用することが報告されているPMLIVを過剰発現させ、Arntの転写活性への影響を調べた。外来薬物3-MCを用いた転写活性測定を行ったところ、PMLIVの過剰発現によって子宮頸癌由来のHeLa細胞と乳癌由来のMCF-7細胞で転写活性の増大が見られた。今後はPMLIVの過剰発現によって見られた転写活性の増大をArntの核内局在の違いに注目して、上記で構築したプラスミドを用いて解析する予定である。また、Arntと同様にbHLH-PAS型の転写因子で、低酸素ストレス応答のネガティブレギュレーターとして働くIPASが副腎髄質褐色細胞腫由来のPC12細胞において低マグネシウム条件下で低酸素模倣試薬である塩化コバルトによる酸化ストレスによって特異的に誘導されることが先行研究により明らかにされた。そこで、IPASの誘導に関与するシスに働くDNAエレメントを明らかにするために、種々のレポーターを構築し、低マグネシウム条件下で酸化ストレスを与えて、レポーター活性の変化を測定した。現在のところ有意に作用するDNAエレメントの特定には至っていないが、今後も条件を検討し解析する予定である。
電界放射型極高真空計の開発

本研究の目的は電界放射の利点を利用して超高真空計を開発する事にある。ここで、電界放射とは、金属や半導体の表面に0.5V/AÅという高電界を印加し、トンネル現象により表面から電子を放出させる現象を言う。この現象では、トンネル電流は放射面の状態により、極めて敏感に大きく増減するので、本研究では、真空中の残留ガスの放射面への吸着による放射電流の時間変化率から真空度を測定するとこになる。測定素子である電界放射面は、電界放射顕微鏡(FEM)の針状試料を先端の半球面である。研究は以下の項目順に進められた。(1)既存の真空装置を改善し、到達真空度を10^<-11>Torrから10^<-13>Torrまで上げる。(2)単一の針を真空装置内に装着し、真空度と放射電流との相関を明らかにする。(3)針に用いる金属の放射特性の差異を調べる。(4)放射電流を効率よく精密に測定できる方式を開発する。(5)単一の針の放射特性が明らかになると、針の数を順次増やし、吸着面を広げて真空計の感度を上げる。項目(1)については、既存の真空チャンバ-に高排気容量のイオンポンプを装着したが、10^<-11>Torr以上の真空度は得られなかった。真空チャンバ-内面を金の薄膜で清浄化する必要があると考えられる。項目(2)については、10^<-8>Torrから10^<-11>Torrまでの真空内で、単一の針から放射される電流の吸着による変化と揺らぎが測定され、放射電流の変化率が真空度と比例する事が確認された。項目(3)では、放射面を吸着に活性なWから不活性なIrに換え、測定素子としては、放射面が活性であり、吸着による電流変化の大きいWが望ましいとの結論が得られた。項目(4)では、電流を効率よく測定するために映像型ファラディ-ケイジが開発・作製された。この方式利点は、測定素子となる複数の針からの全電流を測定出来ると同時に、個々の針からの放射特性が一目で評価できる点にある。しかし、項目(5)の複数の針の測定効果については。項目(4)の終了後の今後の課題となった。本研究の目的は、表面状態に極めて敏感な電界放射を利用して極高真空計を開発する事にある。そこで、初年度には、(1)既存の真空装置を改善し、到達真空度を10^<ー11>Torrから10^<ー13>Torrまで上げる事、(2)単一の針を真空装置内に装着し、真空度と放射電流との相関を明らかにする事、(3)放射電流を効率よく精密に測定できる方式を開発する事、(4)単一の針の放射特性が明らかになると、針の数を順次増やし真空計の感度を上げる事、等の研究項目が計画されている。項目(1)については、既存の真空チャンバ-に高排気容量のイオンポンプを装着した。

項目(2)についても、改善された真空チャンバ-内に単一の針を装着し、10^<ー8>Torrから10^<ー11>Torrまでの真空内で、放射面への吸着による放射電流の変化と揺らぎが測定された。項目(3)では、放射電流を測定するために映像型ファラディ-ケイジが開発・作製された。電界放射電流を測定する従来の方式には、針先から放射される全電流をスクリ-ンで受ける方式と、針先の極めて狭い領域から放射された電流と入射電子のエネルギ-をファラディ-ケイジで測定する方式がある。スクリ-ン方式では測定領域は広いが、入射電子により放出される二次電子により電流の測定精度は低い。これに対して、ファラディ-ケイジ方式では二次電子による測定精度の低下はなく、入射電子のエネルギ-分析も出来るが、針先の極めて狭い領域から放射された電流しか測定できない難点がある。そこで、本研究では、針先の広い領域からの放射電流を測定出来ると共に、入射電子のエネルギ-も分析できる映像型ファラディ-ケイジを開発・作製した。この方式利点は、複数の針からの放射電流も測定出来る事にあり、現在その特性の評価を進めている。このため、項目(4)の針の複数化は遅れている。しかし、以上を総括すると、平成2年度の研究は当初の計画に沿い順調に進行しているといえる。電界放射とは、金属や半導体の表面に0.5V/Aという高電界が印加されると、表面内の電子がトンネル抜けして外部に放射される現象を言う。この現象の特性の一つは、トンネル電流が放射面の状態により、極めて敏感に大きく増減する事である。そこで、本研究では、真空中の残留ガスの放射面への吸着による放射電流の時間変化率から真空度が測定できる極高真空計を開発する事が目的であり、電界放射面としては、電界放射顕微鏡(FEM)の針状試料の先端の半球面を用いる。本研究では、(1)既存の真空装置を改善し、到達真空度を10^<-11>Torrから10^<-13>Torrまで上げる事、(2)単一の針を真空装置内に装着し、真空度と放射電流との相関を明らかにする事、(3)針に用いる金属の放射特性の差異を調べる事、(4)単一の針の放射特性が明らかになると、針の数を順次増やし真空計の感度を上げる事、(5)放射電流を効率よく精密に測定できる方式を開発する事、等の研究項目が計画された。項目(1)については、既存の真空チャンバ-に高排気容量のイオンポンプを装着したが、10^<-11>Torr以上の真空度は得られなかった。真空チャンバ-内面を金の薄膜で清浄化する必要があると考えられる。項目(2)については、10^<-8>Torrから10^<-11>Torrまでの真空内で、単一の針から放射される電流の吸着による変化と揺らぎが測定され、放射電流の変化率が真空度と比例する事が確認された。項目(3)では、放射面を吸着に活性なWから不活性なIrに換え、放射面としては、電流変化の大きいWが望ましいとの結論が得られた。項目(4)については、項目(5)の研究を先行させなければならないので、現時点では有意な結果を得るに至っていない。項目(5)では、電流を測定するために映像型ファラディ-ケイジが開発・作製された。この方式利点は、複数の針からの放射電流が測定出来る点にあり、現在その特性の評価を進めている。
菌類－バクテリアの共生系を活性化させた高付加価値きのこ栽培技術の創生

本研究の目的は,未利用バイオマス資源である下水汚泥培地を用いて高付加価値(高アミノ酸含有,食味・香りを向上)きのこ栽培技術を開発することとし,「何故,下水汚泥を培地基材に用いることにより高アミノ酸含有きのこができるのか?」という問い(仮説)についてその形成機序を微生物学・分子生物学的観点から学術的に解明することにある。我々の研究グループでは,下水汚泥培地を用いた高付加価値食用きのこの栽培に成功しているが,その形成機序は不明であり仮説の段階である。本研究によりその形成機序を学術的に解明することで,科学的知見に基づいた高付加価値食用きのこ栽培技術の最適化・マニュアル化が可能となる。食用きのこを菌類-細菌の共生系という観点から研究した例はトリュフやマツタケに限られており,本研究はその共生系の新概念を提唱し,世界中で普及可能な下水汚泥の高付加価値バイオリサイクル技術を開発する。平成30年度は、下水汚泥堆肥を用いたマッシュルーム栽培培地中の微生物叢を培養・分子生物学的手法により解析することで,下水汚泥堆肥由来の微生物群が収量増にどのように関与しているかを生態学的に評価することを目的とした。また,培地内に優占する微生物群の分離株獲得に向けた培養法の検討を行った。培地中の微生物叢解析の結果,下水汚泥堆肥を30%利用した試験区でBacillales目に属する微生物群が培地の二次発酵後に45.7%と,牛糞堆肥を85%利用した試験区(従来法)の二次発酵後28.9%と比較して多く存在しており,存在割合の違いがマッシュルーム菌糸の成長に影響したと示唆された。培地中の優占微生物群の分離培養法を検討した結果,培地抽出液を基質に利用することで優占種の分離培養に成功した。平成30年度は、研究実施計画に従い、食用きのこ栽培過程における菌床・子実体の環境ゲノム解析と異なる栽培条件で発生した(廃)菌床およびきのこ子実体の成分分析、Fluorescence in situ hybridization (FISH)法による共生微生物群の原位置での検出を行い、下水汚泥利用により優占する微生物や培地の特性を評価することが可能であった。また、FISH法による共生微生物群の検出では、未確定ではあるが、生理活性を維持している可能性のある微生物細胞を見つけている。このような理由から、本研究はおおむね順調に進展しているといえる。次年度は、研究計画に従い下水汚泥で優占化する微生物の分離培養と代謝分析を実施すると共にマッシュルーム子実体に共生する可能性のある微生物の同定を行う予定である。
超・極低出生体重児の乳幼児期における育児支援プログラム開発のための介入研究

極低出生体重で出生した児とその母親に対する母子相互作用に着目した縦断的な介入研究を実施した。毎回の家庭訪問で母親の訴えに傾聴し、具体的な育児方法について支援を行ってきた。育児支援を行う上で母親とのパートナーシップを形成することの必要性が示唆された。また、育児支援プログラム開発のための準備として、日本語版Nursing Child Assessment FeedingScale(J-NCAFS)を開発し、信頼性検討をした。早産・低出生体重児の乳幼児期における育児支援プログラムについて、米国ワシントン州にある小児専門病院でSTEEPの講習を受け、支援方法に関する調査を行った。STEEPとは、ミネソタ大学で開発された親子への育児支援プログラムであり、なかでもSTEEPのParenting Partnershipという介入プログラムは、早産・低出生体重児などのNICUを退院した子どもとその親への支援を行うものである。主に、ソーシャルワーカーが家庭訪問を行い、NICU退院後も子どもが3歳になるまで継続した支援が行われていた。家庭訪問は、退院後から子どもが18か月時までは月3回で、18か月以降は親子のニーズに応じて決定され、原則として月2回となる。支援内容は、家庭訪問の際に親子のやりとりの場面を録画したビデオを用いて、親へのポジティブなフィードバックを行うものであった。このプログラムでは、親と子のStrengths(強み)を見つけ出し、それを伝えていくことが重要であるとされていた。また、親が子どものCuesを敏感に読み取り、それを予期的に反応できるよう介入していた。今後の育児支援プログラムの開発のためにもここで得られた結果をふまえ、検討を続けていきたい。また、親子の食事場面の親子相互作用をはかるツールである日本語版NCAFS作成のためのデータ収集を行い、日本語版および英語版でのコーディングを進めている。日本語版NCAFS作成により、その臨床応用について検討を進めていきたい。調査1 :極低出生体重で出生した児とその母親に対する母子相互作用に着目した縦断的な介入研究を実施した。母親の児への対応で良い点を見出し褒めるように支援を実施した結果、徐々に母親は前向きな発言が聞かれるようになった。母子のニーズに対応できる乳幼児精神保健の実践が求められ、他職種との連携をすることで、社会的孤立にある母子を支援へとつなげていくことの必要性が明らかとなった。調査2 :育児支援プログラム開発のための準備として、日本語版Nursing Child Assessment Feeding Scale(J-NCAFS)を開発し、信頼性検討をした。対象となった日本人母子の属性は以下に示す通りである。子どもの平均月齢は6.1か月(SD=3.5)であり、子どもの性別は男児105名(47.5%),女児116名(52.5%),子どもの平均出生時体重は3154.7g(SD=356.2)であった。母親の平均年齢は30.1歳(SD=4.9)で、母親の平均教育年数は13.9年(SD=2.1)であった。原版との比較の結果, J-NCAFSの平均総合得点とSDの方が小さく,日本人母子におけるJ-NCAFSによる一貫性のある測定が示唆された。また, J-NCAFSの平均得点は対応する原版得点と有意な正の相関関係にあり(総合得点r=0.69-0.77,下位尺度得点r=0.28-0.76), J-NCAFS内の総合得点と下位尺度得点間にも同様の関係が認められ(r=0.18-0.90), J-NCAFSの信頼性が示唆された。α係数(KR-20)は0.71-0.81であり,内的整合性が示唆された。今後は、妥当性研究ならびに実践研究を進める必要がある。
移動透過アプリケーションレイヤマルチキャスト通信の研究

移動するコンピュータから複数の相手端末に対し同報通信を行うことができる移動透過マルチキャストとして、IPモビリティ通信方式から得られるIPアドレスなどのネットワーク情報を積極的に活用する移動透過アプリケーションレイヤマルチキャスト通信方式を提案した。研究代表者らが過去に提案している移動透過通信方式を、マルチキャスト通信が可能となるよう拡張し、その具体的な実装設計、プロトタイプ作成および性能評価を実施した。本年度は既存アルゴリズムの調査、IPモビリティ通信方式の比較、配送方式に関する検討、プロトタイプシステム構築の準備などを以下のとおり実施した。1.既存のアプリケーションレイヤマルチキャスト配送アルゴリズムに関する調査を行った。特に、配送ネットワークの構築方針について類型化し、配送ネットワークのトポロジー(ツリー状やメッシュ状ネットワークなど)、配送ネットワークの再構築方針とコスト(時間、メッセージ数など)などについて調査した。この調査において、P2P型ファイル転送方式を活用した画像情報配送も有望な方法であり、検討に加える必要があることが判明した。2.IPモビリティのうちIETFで提案されているMIP6および研究代表者らが提案しているMATを前提とし、新たな移動透過ALM配送アルゴリズムの研究開発を行った。IPモビリティでは、移動先ネットワークへ接続するために移動機器が使用するIPアドレスを何らかの方法により知ることが可能である。移動先のIPアドレスはネットワークトポロジー上の位置情報であるとも言えるため、その情報を積極的に利用することにより移動機器から最寄りの配送可能ノード情報を得るなど、配送ツリーまたは配送メッシュネットワーク構築を効率的に行うことができる方式の提案を行った。3.平成21年度以降開始する移動透過ALMを実装したプロトタイプ構築の準備として、既存設備を有効に利用しつつ、移動透過通信の実験環境を構築した。実験用中継ノードの設置などを行った上で、映像伝送アプリケーション用のシステムを構築した。また、IPv6上でのみ動作する実装であったMATをIPv4環境でも動作するよう拡張実装を行い、プロトタイプによる性能評価実施の準備を行った。常に最適な経路での通信が可能であることから映像伝送など広帯域通信に適している移動透過通信アーキテクチャMATの使用を想定し、提案する移動透過アプリケーションレイヤマルチキャスト(ALM)アルゴリズムの具体的な実装設計を行った。ALM構成の一部として、研究代表者らが既に提案し、プロトタイプを試作しているアプリケーションゲートウェイを利用している。アプリケーションゲートウェイは、高品質動画像伝送アプリケーションを対象とし、ユニキャストやマルチキャストを自由に選択して、配送ネットワークを構成する機能を持っている。あらかじめ指定された静的なものとなっている配送ネットワークを、本研究で提案する移動透過ALMの構築アルゴリズムを適用し、配送木の再構築手法について詳細な検討を行った。具体的な実装設計を行うことと並行して、提案する移動透過ALMアルゴリズムを見直し、改良するとともに、機器やネットワークの移動(接続先ネットワークの変更)に対する配送ネットワーク再構築にかかるコスト(時間、メッセージ数など)を、既存のALM方式との比較により再度評価した。また、性能評価実験の準備として、現在広く利用可能な通信方式であるIPv4においても利用できるようにMATプロトコルを拡張した。拡張したプロトコルをLinux OS上に実装し、詳細な動作検証を行った。さらに、高品質動画像伝送などによる評価実験に必要な環境の構築整備等を行った。平成21年度までは、IPマルチキャストが使用できない環境を前提として、ユニキャストのみを使用するアプリケーションレイヤマルチキャスト(ALM)について検討した。平成22年度は、移動透過通信方式を用い、ある計算機上で動作している仮想計算機が異なる計算機上へ移行(マイグレーション)する際、外部との通信途絶時間を可能な限り小さくする移行方式を提案し、プロトタイプシステムを試作して評価を行った。さらに、IPマルチキャストが使用できるネットワークに接続した場合はIPマルチキャストを使用し、ユニキャストのみのネットワークに接続した場合はユニキャスト通信によるALM方式を選択可能とする方式を提案した。IPマルチキャストの利用を前提に作成されたアプリケーションは多数存在するため、それらアプリケーションを改修することなく、本提案手法によるALM通信を利用できるようIP層の一部を拡張する方式の詳細設計を行い、プロトタイプの試作を行った。具体的には、まず複数インタフェースを用いてネットワーク切り換え時の通信途絶を吸収する方式を設計し、継続的なマルチキャスト通信を可能とするためにIPマルチキャストとIPユニキャストを併用した透過型マルチキャスト通信手法を実装し、通信継続性などに関する定量的評価を行った。また、試作したプロトタイプシステムを用い動画像伝送による評価実験を行い、提案手法の有効性を示した。
ARLファミリーGタンパク質群の作動原理と生理機能の解析

申請者らは本研究において、ARLファミリー低分子量Gタンパク質ARL8bが、マウス胚の正常な生育及び脳形成に必要であることを明らかにした。ARL8bは、卵黄嚢内胚葉に取り込まれた母体由来タンパク質のリソソーム分解に重要であり、卵黄嚢内胚葉におけるARL8bの機能欠損は、胎仔におけるアミノ酸量の減少と生育不全を引き起こすことを明らかにした。また胚発生時の脳形成において、ARL8bがBMPシグナリングの制御に関わっている可能性を見出した。低分子量Gタンパク質Arl(Arf-like)ファミリーは、膜オルガネラ間の輸送を制御する低分子量Gタンパク質Arfと相同性を有する分子群である。このArlファミリーに属するArl6は、一次繊毛と呼ばれる細胞膜から小さく突出した細胞小器官への物質輸送に関与することが示唆されており、一次繊毛の機能異常に伴う遺伝性疾患バルデービードル症候群(BBS)の原因遺伝子であることも報告されている。これまでの解析から、BBSで同定されたある種のArl6変異が、Arl6のGTP結合能を非常に低下させることを見いだしているが、細胞内においてArl6のグアニンヌクレオチド結合状態がどのように制御されているかは不明である。そこで今回、一次繊毛を形成するIMCD3細胞を用いてそれらに関する解析を行った。まず、IMCD3細胞でArl6-EGFPを発現する細胞株を作成し、代謝ラベルによる実験を行った。その結果、細胞内のArl6-EGFPの大部分はGDP型で存在していることが明らかとなった。また、GTP加水分解能が欠損すると考えられる点変異(Q73L)を導入しても、大部分はGDP型のままであった。よって細胞内に存在するArl6の大部分は不活性型であり、その原因はGTP型からGDP型への変換(不活性化)が亢進しているためではなく、主にGDP型からGTP型への変換(活性化)が起こっていないためと考えられた。一方、両親媒性のN末端領域を欠損したArl6では、細胞内におけるGTP結合型の割合が増加することが明らかとなった。よってArl6においても、Arfファミリーで報告されている特性と同様に、そのN末端領域が適切なオルガネラ膜と相互作用することにより構造変換が生じ、GDP-GTP交換反応が亢進して活性化される可能性が示唆された。低分子量Gタンパク質ARLファミリーはヒトでは20種類以上の分子が知られており、様々なオルガネラ間の物質輸送において重要な役割を果たしている。その中で、ARL8は主にリソソームに局在することが示された初めての低分子量Gタンパク質であり、これまでに培養細胞や線虫を用いた解析から、エンドソームやファゴソームとリソソームの融合や、微小管依存的やリソソームの移動に関与することが示されてきた。哺乳動物では相同性の非常に高いARL8aとARL8bの2つのサブタイプが存在するが、本年度はARL8bを機能欠損させたマウスを用いて、哺乳動物個体におけるARL8bの生理的役割についての解析を行った。ジーントラップ法によりARL8bを欠損させたマウスを作製したところ、出生後に生育した個体中にARL8bホモ欠損マウス(以下ARL8bKOマウスと表記)が殆ど存在せず、ARL8bKOマウスは胚性致死あるいは出生直後に致死となると考えられた。初期胚の形態学的な解析から、野生型及びARL8bヘテロ欠損体に比べてARL8bKOの体長は有意に短く、胚発生に何らかの異常が生じていると考えられた。またARL8bKOマウス胚では卵黄嚢の不透明化が観察され、子宮に面している側の細胞層である卵黄嚢内胚葉が肥大化していた。さらに免疫組織染色により、卵黄嚢内胚葉では後期エンドソーム・リソソームと思われるオルガネラが多数蓄積していることも明らかとなった。胎盤を形成する以前の胚発生においては、卵黄嚢内胚葉はエンドサイトーシスにより母体由来のタンパク質などを取り込み、リソソームで分解して胚へ栄養供給する役割を担うことが知られている。従って、ARL8bの欠損により卵黄嚢内胚葉の機能が低下し、それが胚発生異常の一因となっている可能性が考えられた。ARL8bの個体レベルにおける生理的重要性についてはこれまで全く未解明であったことから、今回、ARL8bの欠損が胚発生に重要な役割を見いだしたことは評価できる。さらに、卵黄嚢内胚葉のリソソーム機能にARL8bが関与する可能性を見いだした点も意義が大きい。ARL8は低分子量Gタンパク質ARF/ARLファミリーに属し、ヒトやマウスでは2つのサブタイプ(ARL8a及びARL8b)が存在する。細胞レベルではARL8は主にリソソーム機能に重要であると考えられている。申請者は、個体レベルにおけるARL8の生理的役割を解明する目的で、ARL8a及びARL8bのノックアウトマウスの解析を進めており、前年度までの研究で、マウス胚発生において、卵黄嚢内胚葉(子宮に面している側の細胞層)におけるArl8bの機能が、正常なマウス初期胚発生に重要であることを示唆する知見を得た。そこで本年度の研究では、卵黄嚢内胚葉特異的にArl8bをノックアウトするコンディショナルノックアウトマウス(ARL8bCKO)を作出し、その表現型解析を行った。

その結果、ARL8bCKOではジーントラップ法により作製したARL8bノックアウトマウス(ARL8bKO)と同様に、1)E8.5やE10.5において、胚の大きさがコントロール群に比べて小さいこと、2)卵黄嚢内胚葉が肥大化しており、細胞内に電子密度の高い、LAMP1(後期エンドソーム・リソソームに局在する膜タンパク質)陽性小胞が多数存在していること、3)母体由来のタンパク質であるアルブミンやIgGが、卵黄嚢内胚葉に蓄積していること、を明らかにした。卵黄嚢内胚葉は、母体由来の物質をエンドサイトーシスにより取り込み、リソソームで分解して、その産物を胎仔に提供することから、胎盤が形成される以前の胚への栄養供給に重要な役割を担っていると考えられている。従って、卵黄嚢内胚葉におけるArl8bの欠損は、リソソームによる分解能の低下を惹起し、胎仔への栄養供給が不全となり、体長縮小などの胚発生異常が引き起こされる可能性が考えられた。卵黄嚢内胚葉におけるリソソーム機能の重要性は指摘されていたものの、これまでの研究はリソソーム酵素阻害剤やトータルノックアウトマウスを用いた解析によるものである。従って本年度の研究において、卵黄嚢内胚葉特異的なArl8bコンディショナルノックアウトマウスを用いて、胚発生における卵黄嚢内胚葉のリソソーム機能の重要性を明らかにできた点は評価に値する。低分子量Gタンパク質ARF/ARLファミリーに属するARL8は、哺乳動物では2つのサブタイプ(ARL8a及びARL8b)が存在し、リソソーム機能に介在することが知られている。申請者は、哺乳動物個体におけるARL8の生理的役割を解明する目的で、ARL8bのノックアウトマウスの解析を進め、卵黄嚢内胚葉でのARL8bの機能が、マウス胎仔の正常な生育に必要であることを明らかにしてきた。卵黄嚢内胚葉はエンドサイトーシスで取り込んだ母体由来物質をリソソームで分解し、胎仔へ栄養供給を行っていると考えられているが、ARL8bの欠損によりその栄養供給能が低下するかを検討する目的で、卵黄嚢内胚葉特異的にArl8bをノックアウトするコンディショナルノックアウトマウス(ARL8bCKO)を用いて、メタボローム解析を行った。その結果、ARL8bCKOでは、必須アミノ酸を含む複数のアミノ酸量が胎仔本体において低下していることが明らかとなり、卵黄嚢内胚葉でArl8bが欠損することで胎仔への栄養供給が低下し、胎仔の生育異常が生じる可能性が考えられた。一方、胚発生中期では、ARL 8bホモ欠損マウスは、脳背側正中線に特徴的な遺伝子発現の異常を示した。脳背側正中線を構成する細胞は、神経管閉鎖前にBMPシグナルによって運命決定される細胞群であるが、ARL 8b欠損マウスでは、この細胞群でBMPシグナルが異常に増強していた。BMPにより活性化されたBMP受容体はエンドサイトーシス後にリソソームで分解されることが示されていることから、ARL 8b欠損マウスではBMP受容体の分解不全に伴いBMPシグナルが持続的に活性化し、背側正中線の運命決定に異常を呈する可能性が考えられた。申請者らは本研究において、ARLファミリー低分子量Gタンパク質ARL8bが、マウス胚の正常な生育及び脳形成に必要であることを明らかにした。ARL8bは、卵黄嚢内胚葉に取り込まれた母体由来タンパク質のリソソーム分解に重要であり、卵黄嚢内胚葉におけるARL8bの機能欠損は、胎仔におけるアミノ酸量の減少と生育不全を引き起こすことを明らかにした。また胚発生時の脳形成において、ARL8bがBMPシグナリングの制御に関わっている可能性を見出した。
呼吸性アルカローシス誘導法及び誘導時間が運動時の酸素摂取動態に及ぼす影響の解明

本研究の目的は、呼吸性アルカローシス誘導法の違いが運動時の酸素摂取動態に及ぼす影響を明らかにすることであった。結果として、対照群と比較した際に、酸素摂取量、呼吸商、及びキネティクス解析結果において、呼気終末二酸化炭素分圧制御群の方が呼吸数制御群よりも差異が大きかった。これらの結果より、高強度負荷運動時、呼気終末二酸化炭素分圧制御群において脂質を用いた有酸素性エネルギー代謝が最も効率よく行なわれた可能性が示された。本研究の目的は、呼吸性アルカローシス誘導法の違いが運動時の酸素摂取動態に及ぼす影響の差異を明らかにし、さらに、運動前の呼吸性アルカローシス誘導時間が運動時の酸素摂取動態に及ぼす影響を明らかにすることである。本年度は、呼気終末二酸化炭素分圧を20 mmHgに制御、あるいは呼吸数を60回/分に制御して呼吸性アルカローシスを誘導し、運動負荷試験(自転車運動、高強度ステップ負荷)を行なった。対照実験では、呼吸制御を行なわずに同様の運動プロトコルで運動負荷試験を行なった。呼吸制御の時間は運動負荷試験5分前から運動負荷試験終了時までとした。実験中、呼吸系及び循環系パラメータを非侵襲的に測定し、酸素摂取動態やヘモグロビン濃度動態等に関して解析を行なった。その結果、高強度負荷運動中の酸素摂取量及び呼吸商が、呼気終末二酸化炭素分圧制御群において他の条件群と比較して最も低くなることがわかった。また、高強度負荷運動開始時の酸素摂取量時定数は、呼気終末二酸化炭素分圧制御群が最も小さい値となった。従って、高強度負荷運動時、呼気終末二酸化炭素分圧制御群において脂質を用いた有酸素性エネルギー代謝が最も効率よく行なわれた可能性が示された。この結果は呼吸性アルカローシス時のエネルギー代謝システムを理解する上で重要であり、生理学的知見として学術的に貢献するものである。また、現在、呼吸制御による呼吸性アルカローシス誘導時に血液ガス成分がどのように変化しているかを調査するため、本助成金で入手したイソフルラン麻酔システムによりラットに対して麻酔下で人工呼吸を行ない、呼吸制御をした際の血液ガス成分を測定し、解析を進めている。本年度は、昨年度と同様に呼気終末二酸化炭素分圧を20 mmHgに制御、あるいは呼吸数を60回/分に制御して呼吸性アルカローシスを誘導し、高強度ステップ負荷での自転車運動負荷試験を行なった。呼吸制御の時間は運動負荷試験5分前から運動負荷試験終了時までとし、実験中、呼吸系及び循環系パラメータを非侵襲的に測定した。実験・解析結果として、高強度負荷運動中の酸素摂取量及び呼吸商が、呼気終末二酸化炭素分圧制御群において他の条件ぐんと比較して最も低くなることがわかった。よって、高強度負荷運動時、呼気終末二酸化炭素分圧制御群において脂質を用いた有酸素性エネルギー代謝が最も効率よく行なわれた可能性が示された。また、呼吸性アルカローシスが血液ガス・イオン成分にどのような影響を及ぼすかを明らかにするために、ラットに対して麻酔下で人工呼吸を施し、呼吸数100回、一回換気量2 mlを初期値として数分間経った後、呼吸数を120回、一回換気量を3 mlに制御した。呼吸制御前、呼吸制御5、10、15、20分後に頸動脈より採血し、血液ガス分析装置により分析を行なった。その結果、呼吸量増加後、血液pHは約0.5増加し、血中二酸化炭素濃度は約5 Torr減少する傾向を示した。これらの結果は、呼吸性アルカローシス下における運動時の血液内環境とエネルギー代謝動態との関係を明らかにするために重要な知見となる。ラット頸動脈へのカニュレーションによる採血手技を確立して安定させるまでに多少時間を要した。そのため、当初計画していた数よりも動物実験におけるデータ数が不足して、データに多少ばらつきが見られた。現在は、手技が安定しており、より精緻な結果を得るべく、動物実験を続けている。本研究では、呼吸性アルカローシス誘導法の違いが運動時の酸素摂取動態に及ぼす影響の差異を明らかにし、さらに、運動前の呼吸性アルカローシス誘導時間が運動時の酸素摂取動態に及ぼす影響を明らかにすることを目的とした。1年目及び2年目には、呼気終末二酸化炭素分圧を20 mmHgに制御、あるいは呼吸数を60回/分に制御して呼吸性アルカローシスを誘導し、高強度ステップ負荷での自転車運動負荷試験を行なった。呼吸制御の時間は運動負荷試験開始5分前から運動負荷試験終了時までとし、実験中、呼吸系及び循環系パラメータを非侵襲的に測定した。実験の結果、高強度負荷運動中の呼気終末二酸化炭素分圧制御群における酸素摂取量及び呼吸商が他の条件群よりも低くなることが明らかになった。また、高強度負荷運動開始時における酸素摂取量応答の時定数は、呼気終末二酸化炭素分圧制御群が最も小さい値となった。この知見は、呼吸性アルカローシス時のエネルギー代謝システムを理解する上で大いに貢献し得る。

2年目及び3年目(最終年度)には、呼吸性アルカローシスが血液ガス・イオン成分にどのような影響を及ぼすかを明らかにするために、ラットに対して麻酔下で呼吸制御前、呼吸制御5、10、15、及び20分後に頸動脈より採血して血液ガス分析を行なった。呼吸制御時、換気量は制御前の1.5倍となるように制御した。実験の結果、換気量増加後すぐに血液pHの増加及び血中二酸化炭素濃度の減少が確認された。これらの結果は、呼吸制御時に呼吸性アルカローシスが動脈血内でも確実に生じていることを示しており、呼吸性アルカローシス下における運動時の血液内環境とエネルギー代謝動態との関係を解明する上で重要な知見となる。本研究の目的は、呼吸性アルカローシス誘導法の違いが運動時の酸素摂取動態に及ぼす影響を明らかにすることであった。結果として、対照群と比較した際に、酸素摂取量、呼吸商、及びキネティクス解析結果において、呼気終末二酸化炭素分圧制御群の方が呼吸数制御群よりも差異が大きかった。これらの結果より、高強度負荷運動時、呼気終末二酸化炭素分圧制御群において脂質を用いた有酸素性エネルギー代謝が最も効率よく行なわれた可能性が示された。ヒトを対象にした運動負荷試験は順調に進行している。平成27年度も引き続き実験を行ない、呼吸制御時間や運動負荷強度の違いについても検討していく。ラットを対象にした血液成分の調査では、平成26年度は尾部から血液を採取して血液ガス成分の測定を行なったが、血液の凝固などの問題で、経時的な解析を行なう上で難しい点があった。しかしながら、この点は想定内であり、進展度合いとしては概ね順調であると言える。引き続き動物実験を行ない、データ数を増やす。より精緻な結果を得た上で、学会発表及び論文投稿を行なう。生物学ヒトを対象にした運動負荷試験では、呼吸制御時間が平成26年度は5分であったが、それを2分と10分に設定して実験を行なう。また、運動負荷強度に関しても低強度負荷運動を追加する予定である。これらの結果より、呼吸制御時間や運動負荷強度の違いについても検討する。ラットを対象にした実験では、ヒトでの運動負荷試験における条件と同じ呼吸制御条件下での血液ガス成分を調査するため、頸静脈へのカニュレーションを行なって採血を行ない、経時的な採血をより正確にできるよう手技の改善を行なう。呼吸制御条件下での血液ガス成分調査において、当初計画どおりラット頸動脈へのカニュレーションによる採血手技を確立してデータの取得を行なった。しかしながら、手技確立に多少時間を要し、データ数を期間内に全て揃えるに至らなかった。動物実験の採血手技確立に時間を要し、血液ガス分析に使用する血液ガス分析用センサーカード等の消耗品代の一部が次年度に回ることになった。また、平成26年度に予定していた研究発表が平成27年度に回ることになり、それに伴い旅費の一部も次年度に回ることになった。動物実験にて呼吸制御条件下での血液ガス成分調査を行なうため、ラット及び血液ガス分析用センサーカードを購入する。また、結果を纏め、学会発表及び論文投稿を行なう。呼吸代謝測定に必要なガルバニ電池、血液ガス分析に必要なセンサーカード、薬品等の消耗品を購入する他、実験動物代、被験者謝金、学術論文投稿・印刷費として有効に使用する。