hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
多元計算解剖学の外科における臨床展開

マウスとヒトのモデルにおいて、病理像と経時的なCT、MR像を統合することにより、将来のCT、MR画像や病理像を予測し、悪性度診断や腫瘍の増大パターンによる術前化学療法の治療効果予測や切除後の再発の術前予測、浸潤範囲を予測できるような多元解析モデルを確立していく。また、動作に伴う自然な皮膚の変形を可能とする詳細な四次元全身モデルシミュレーション、先天性疾患治療後の患児及び臓器の成長過程の予測モデル構築も進めている。さらに、この多元解析モデルを法医学の分野にて応用する為、死後の経時的なCT画像や解剖所見、病理像などから死亡経過時間の推定を試み、ラットを用いて死後の経時的なCT画像の集積を行った。肝門脈内ガス量と腸管内ガス量の変化により死後経過時間を推定できることが示唆された。KPCマウスにおいては、未治療群と抗癌剤投与群における経時的なMR像の集積が完了しており、抗癌剤投与KPCマウス膵癌組織の連続病理像の作製も完了している。連続病理像の3D構築や、MR像との統合を進めている。また、並行して剖検用膵臓を用い、連続病理像の3D構築や経時的なCT像と統合も進めている。連続病理像より管状構造や癌細胞の浸潤方向などの検出を試み、HE染色の病理像よりKi67陽性細胞の予測が再現可能なところまで進んでいる。また、死後経過時間推定の為の経時的なAIにより得られたCT像より、肝門脈ガス量と腸管内ガス量の変化と死後経過時間には関連があることが示された。今回の研究では、CTやMR像だけでなく病理像や組織像、解剖所見や手術肉眼所見などの臨床情報をデジタル化して集約する。基礎的な検討として、膵癌自然発症モデルマウス(KPCマウス)を用い、病理像とマイクロMR画像の統合を行うため、膵腫瘍形成前から形成後までの経時的なMR像を集積した。膵癌の悪性度診断や腫瘍増大パターンによる化学療法の治療効果を予測する為、抗癌剤投与KPCマウスモデルを作成後、同マウス膵癌の1区分より1299枚の連続病理像を作製し、HE、Ki67、CK19、MTの染色を行った。HE像より腫瘍細胞と正常細胞の境界に領域を絞って、管状構造を三次元構築した。癌細胞の豊富な領域では多数の管状構造が見られるのに対し、正常細胞や間質の領域では管状構造はほとんど見られなかった。また、HEよりKi67陽性細胞の予測が可能かの検討も進めており、分化型によりKi67陽性細胞の分布に差があることを見出した。また、治療群KPCマウスのMR像とHE像の統合も進めており、MR像より病理像を予測し、癌細胞の増殖能や転移能の評価にも応用できないか検討している。臨床応用として、1mmCT像もしくはMR像のある切除膵2例(膵癌1例と正常膵1例)からそれぞれにつき病理切片を500枚と391枚作製した。HE像より管状構造を抽出した像と、Ki67とCK19を統合した三次元像の作製を試みている。マウスとヒトのモデルにおいて、病理像と経時的なCT、MR像を統合することにより、CTやMR像から病理像を予測し、悪性度診断や腫瘍の増大パターンによる術前化学療法の治療効果予測や切除後の再発の術前予測、浸潤範囲を予測できるような多元解析モデルを確立していく。さらに、動作に伴う自然な皮膚の変形を可能とする詳細な四次元全身モデルシミュレーションや、先天性横隔膜ヘルニア治療後の患児の肺の成長過程の予測モデル構築も進めている。KPCマウスにおいては、未治療群と抗癌剤投与群における経時的なMR像の集積が完了しており、抗癌剤投与KPCマウス膵癌組織の連続病理像においてはHE、Ki67、CK19、MTなどで染色した。HE像より管状構造を抽出し、三次元にて分布を可視化した。また、三次元HE像と三次元MR像との統合を行った。
頭蓋顔面形態異常におけるゲノムワイドな遺伝的関連解析

第一染色体において2つの遺伝子座(1p32.2,1p22.3)が骨格性下顎前突症の新規感受性領域として示唆された。遺伝子の候補としてPLXNA2遺伝子とSSX2IP遺伝子が考えられた。PLXNA2遺伝子はセマフォリンの共受容体をコードする遺伝子でセマフォリン3Aは骨代謝への関係が報告されている。SSX2IP遺伝子は滑膜肉腫と関係する遺伝子であり、下顎の成長には滑膜が存在する顎関節が関係している。これらの遺伝子が下顎前突症と何らかの関係があると推測される。不必要な成長のコントロールや外科手術を回避するというテーラーメイド医療を可能にするためには、原因遺伝子の簡便な遺伝子診断の開発が必要と考えられるが、今回の研究結果よりこの開発に多大に貢献することが本研究の目標である。この目標を達成するために本研究では、顎変形症(不正咬合の重篤なもの)を有するモデル動物、さらには患者よりゲノムDNAを調整し、顎変形症の原因遺伝子が全ゲノム領域のどの位置に座位しているかを明らかにし、さらに原因遺伝子を同定することを目的とする。今年度はモデル動物の飼育は行わず、ヒトにおけるサンプルのみのスクリーニングを行った。理由としてモデル動物に経費を費やすとヒトに対しての研究費が切迫するため、どちらも着手して中途半端に終わるのを避け、限られた時間を有効に使うためである。まずは北海道大学病院を受診した顎変形症患者のうち、ゲノム倫理委員会の承認のもとに同意・承諾を文書で得られた者より、血液一般検査時に血液を採取し、DNA抽出キット(QIAGEN社)を用いてヒトゲノムDNAを調製し、マイクロサテライトマーカーを用いたpooledDNAタイピングにより特定することを試みた。平成23年度は東海大学にて一次スクリーニング、二次スクリーニングまですでに終了した。今後はIndividual Typingに移行する予定である。これにより原因遺伝子が存在すると考えられる既知の遺伝子について、塩基配列差を同定する。続いて、その遺伝子がどのような機能(既知のタンパク質をコードしているかを含めて)を果たすかを、機能解析を行うことによって明らかにする予定である。骨格性下顎前突症は、下顎の前下方への成長が過大であるため、側貌における下顎の著しい突出感と、反対咬合による咀嚼障害を呈する疾患である。骨格性下顎前突症の原因は、遺伝要因と環境要因が原因であると報告されているが、遺伝的要因が重要であると考えられている。もし骨格性下顎前突症の原因遺伝子が明らかになれば矯正治療の治療方針を決定する上で重要な情報になると考えられる。そこで本研究はマイクロサテライトマーカーを用いたゲノムワイド関連解析により、骨格性下顎前突症の感受性対立遺伝子領域を同定することを目的とした。一次スクリーニングはコントロール180人、患者140人、二次スクリーニングはコントロール180人、患者100人のサンプル(血液)を資料とした。結果として、一次スクリーニングで3859コのマーカーが陽性、二次スクリーニングで明らかに偽陽性と考えられるものを省き36マーカーが陽性となった。その中で第一染色体に存在した5つのマーカーに対しIndividual genotypingを行った。すでに連鎖解析で報告された領域は含まれていなかったが、あるアレルの頻度にケースコントロール間で差があり2つのマーカーで有意な相関が認められた。2つの関連が示唆されたマーカーに近接する遺伝子の候補としてPLXNA2遺伝子とSSX2IP遺伝子が挙げられ、D1S1358iはPLXNA2遺伝子のイントロンに存在し、D1S0411iはSSX2IP遺伝子の約23kb上流に存在していた。PLXNA2遺伝子はセマフォリンの共受容体をコードする遺伝子でセマフォリン3Aは骨代謝への関係が報告されており、SSX2IP遺伝子は滑膜肉腫と関係する遺伝子である。結論として、第一染色体において2つの遺伝子座(1p32.2, 1p22.3)が骨格性下顎前突症の新規感受性領域として示唆された。モデル動物であるマウスを用いた研究は保留中だが、ヒトのサンプルが順調に集まり、今年度には一次スクリーニング、二次スクリーニングが終了しつつある。今後はIndividualTypingをすすめ遺伝子の同定に着手したい。また大学では診療があるため数か月に1度のペースで東海大学に通って実験しているが、東海大学での連携もうまくとれ、実験も順調に進んでいる。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後はヒトのサンプルで研究を進め、IndivisualTypingを行い、遺伝子の同定を目標に見据えている。また関係する様々な学会に足を運び世界の動向を見定め、他の研究者との交流を図ることで本研究の内容を充実させようと考える。もちろん国内外の学会にて研究発表し、本研究の価値を外へ発信していきたい.24年度が最終年度であるため、記入しない。
交通災害の損害賠償,保険および社会保障

第1回「大学と科学」公開シンポジウム(62年1月30日,31日)において第3班の研究成果の一部を報告した。損害賠償制度については、交通災害の特色を明らかにしたうえで、基本としての不法行為システムがその枠内でなお改善の余地があるかどうかを考察し、改革の方向を展望した。例えば、因果関係についてみると、因果関係の考え方が、「あれなければ、これなし」の考え方から「寄与度に応じた割合的因果関係」の考え方へ転換しそれが実務に定着したことを明らかにした。保険制度では、交通災害被害者の救済と保険制度の機能について考察し、日本独自の制度である二本建て構造(自賠責保険(強制保険)と対人賠償保険(任意保険)の制度)が、被害者救済において大きな機能を果たしてきたが、反面、支払い抑制のシステムがきわめて弱いことを明らかにした。社会保障では、交通災害に社会保障で対応することの問題点を指適した。上記シンポジウムに先立ち、61年11月22日に3班の研究報告会を開催した。間接被害者の揖害賠償請求,後遺障害被害者の救済,慰謝料の改革,共同不法行為の改革,遅延利息・弁護士費用,好意同乗と共同不法行為,定期金賠償,交通災害紛争処理手続の改革などのテーマで報告・討論を行った。なお、研究の当初は、ニュージーランドなどで先進的制度の日本への導入可能性を大きな柱としたが、その後日本の社会的実情が変わってきたため、根本的見通しが必要となり、現行の日本の制度を再評価し、不法行為への回帰が浮かび上ってきたものである。
鎮痛及び抗炎症機能を示す新規内因性物質spinorphinによる血管新生の制御

血管新生は、固形腫瘍、糖尿病性網膜症、関節リウマチ等の難治性疾患に必須な過程でありその病因、病態の悪化に密接に関与している。これらの疾病では効果的な治療法が少なく、強力で特異的な血管新生阻害物質は有力な治療薬となる可能性が期待できる。申請者は、中枢神経系の疼痛制御物質としてウシ脊髄から単離、命名し、末梢性疼痛に対する鎮痛作用や炎症作用を抑制する新規生理活性物質spinorphin(LVVYPWT)が、鶏卵漿尿膜を用いた血管新生を濃度依存的に阻害することを見出した。本研究ではspinorphinとその誘導体を用いて、鎮痛および抗炎症作用を持つ、新しい強力な血管新生阻害物質の探索を行った。Spinorphinは生体中ではaminopeptidaseによって分解される。本研究ではspinorphinの分解を抑制するaminopeptidase酵素阻害物質との併用実験を行い、鶏卵漿尿膜上で強度な血管新生阻害効果を示すことを明らかにした。そこで血管新生の各ステップを血管内皮細胞を用いてin vitroで再現する測定系を用い阻害機序を検討した。Spinorphinは血管内皮細胞の増殖・遊走・管腔形成に対する阻害作用は認められなかった。一方、spinorphinはブラジキニン誘発の末梢性疼痛に対する鎮痛作用を表すことからブラジキニン受容体(BKR)の拮抗物質である可能性が考えられ、既知拮抗物質の血管新生阻害効果を確認したが、spinorphinはBKRの拮抗物質では無いことが解った。さらに受容体の探索や酵素に対する阻害作用について行った。Spinorphinが阻害するangiotensin-convertingenzymeおよびaminopeptidaseの既知阻害物質が鶏卵漿尿膜で血管新生阻害活性を示したので、酵素阻害が血管新生阻害活性に関与する事が示唆された。血管新生は、固形腫瘍、糖尿病性網膜症、関節リューマチ、炎症等の難治性疾患に必須な過程であり、その病因、病態の悪化に密接に関与している。本研究ではspinorphinとその誘導体を用いて、鎮痛および抗炎症作用を持つ、新しい強力な血管新生阻害物質の探索を行う。Spinorphinは上述の如く7個のアミノ酸からなるペプタイドでアミノペプチデースによって分解される。今年度はspinorphinの分解を抑制する酵素阻害物質との併用実験を行い、鶏卵漿尿膜上で強度な血管新生阻害効果を示すことを明らかにした。っぎに血管新生の阻害機序を明らかにするため血管内皮細胞の増殖に対する作用を検討したところ、影響はなかった。一方、spinorphinはブラジキニン誘発の末梢性疼痛に対する鎮痛作用を表すことから、ブラジキニン受容体(BKR)の拮抗物質である可能性が考えられ、BKR1とBKR2の2種の受容体の既知拮抗物質について血管新生阻害作用を検討した。既知拮抗物質は阻害作用が認められたが、spinorphinはBKRとは結合しないことが明らかになり、ブラジキニン受容体(BKR)の拮抗物質では無いことが解った。現在、血管新生の各ステップをin vitroで再現した実験系を用いspinorphinの血管新生作用機序を検討中である。血管新生は、固形腫瘍、糖尿病性網膜症、関節リウマチ、炎症等の難治性疾患に必須な過程であり、その病因、病態の悪化に密接に関与している。

これらの疾病では効果的な治療法が少なく、強力で特異的な血管新生阻害物質は有力な治療薬となる可能性が期待できる。申請者は、中枢神経系の疼痛制御物質としてウシ脊髄から単離、命名し、末梢性疼痛に対する鎮痛作用や炎症作用を抑制する新規生理活性物質spinorphin(LVVYPWT)が、鶏卵漿尿膜を用いた血管新生を濃度依存的に阻害することを見出した。本研究ではspinorphinとその誘導体を用いて、鎮痛および抗炎症作用を持つ、新しい強力な血管新生阻害物質の探索を行う。Spinorphinは7個のアミノ酸からなるペプタイドで生体中ではaminopeptidaseによって分解される。昨年度はspinorphinの分解を抑制する酵素阻害物質との併用実験を行い、鶏卵漿尿膜上で強度な血管新生阻害効果を示すことを明らかにした。そこで血管新生の各ステップを血管内皮細胞を用いてin vitroで再現する測定系を用い、この血管新生の阻害機序を検討した。Spinorphinは血管内皮細胞の増殖、遊走、管腔形成に対する阻害作用は認められなかった。一方、spinorphinはブラジキニン誘発の末梢性疼痛に対する鎮痛作用を表すことからブラジキニン受容体(BKR)の拮抗物質である可能性が考えられたが、昨年度spinorphinはBKRとは結合しないことが明らかになり、ブラジキニン受容体(BKR)の拮抗物質では無いことが解った。今年度は新規の受容体の探索や酵素に対する阻害作用について検討を行ったが充分ではなく、なお詳細に解析を行っている。
無顎類抗原受容体VLR遺伝子再編成における染色体変動の解析

脊椎動物で最も下等な無顎類(ヌタウナギやヤツメウナギ)の獲得免疫系では、leucine-rich repeat (LRR)から成るvariable lymphocyte receptor (VLR)が抗原受容体として機能している。VLRには2種類(VLR_AとVLR_B)があり、VLR_Aを発現している細胞は有顎類のT細胞に、VLR_Bを発現しているものはB細胞に対応するのではないかと考えられている。これら2種類のVLR遺伝子はどちらも複数のLRRを含み、それぞれの分子はLRRの数とその配列において極めて大きな多様性を示す。VLR遺伝子の多様性は、"copy choice"と呼ばれるDNA複製を介した遺伝子再編成機構により創出されていることを我々はすでに報告している。本研究課題では、VLR遺伝子再編成がどの様に制御されているのかについてヌタウナギ(Eptatretus burgeri)を用いて検討した。その結果、VLR_AとVLR_Bの遺伝子再編成は相互排他的に起こっていること、また、この系においても、イムノグロブリン型の抗原受容体遺伝子と同様、allelic exclusionが基本的に成立している事が明らかとなった。Allelic exclusionに関しては、リンパ細胞が一方のalleleで遺伝子再編成を行い機能的な抗原受容体タンパク質を作りだすと、もう一方のalleleでの遺伝子再編成が抑えられるという、フィードバック制御が働いている事が示唆された。この様に無顎類における抗原受容体遺伝子の再編成も、有顎類におけるV(D)J組み換えと同様に極めて巧妙に制御されている事が明らかとなった。獲得免疫系ではゲノム再編成により多様化される抗原受容体が病原体の特異的な認識に重要な役割りを果たしている。獲得免疫系をもつ最も下等な脊椎動物であるヤツメウナギやヌタウナギ等の無顎類は、イムノグロブリン(Ig)型の抗原受容体ではなく、variable lymphocyte receptor (VLR)を抗原受容体として持っている。VLRには2種類(VLR_AとVLR_B)存在していることが知られているが、どちらも複数のleucine-rich repeat(LRR)を含み、それぞれの分子はLRRの数とその配列において極めて大きな多様性を示す。VIR遺伝子は、V(D)J組み換えとは異なる遺伝子再編成機構により多様性を創出しており、この遺伝子再編成には、"copy choice"あるいは"template switching"と呼ばれる遺伝子再編成機構が関与している。本研究課題では、VLR遺伝子再編成がどの様に制御されているのかについて調べるため、ヌタウナギのVLR遺伝子(VLR_A及びVLR_B)の再編成をsingle-cell PCRを用いて解析した。その結果、これら2つの遺伝子の再編成は相互排他的に起こっていることが明らかとなった。また、遺伝子再編成においてalleleがどの様に使われているのかについて、定常領域遺伝子座に見られるsingle nucleotide polymorphisms(SNPs)を利用して調べたところ、ほとんどの場合でどちらか一方のalleleだけが完全に再編成を受けた機能型遺伝子になっていた。従って、VLR遺伝子系においても、Ig型の抗原受容体遺伝子と同様、allelic exclusionが基本的に成立していると考えられる。
種苗放流の効果及び野生集団への影響のグローバル客観評価

2018年度は、先ず、1世界の種苗放流プログラムの効果と野生集団への影響研究を総括することを目的に、文献調査及び公開データのメタ解析を組み合わせたシステマティックレビューを行い、以下のことを明らかにした。世界の20以上の国で180種を超えるサケ属魚類及び海産魚介類が放流されており、養殖はアジアを中心に地中海をはじめとして世界の広い範囲に広がっている。しかし、いくつかの成功例を除き、放流事業のほとんどは経済的に成立していないか、または評価されていない。放流数が資源加入量に比べて小さい場合、放流効果は資源変動に埋没する。餌生物の競合による密度依存成長は顕著で、放流量が環境収容力を超えた場合は、放流個体、野生個体及び競合他種の成長が同時に低下する。人工種苗の繁殖成功度は、種、種苗性、環境要素に依存して変化する。孵化場からの遺伝子流動は顕著で、放流集団の遺伝的多様性や集団構造を変化させたが、集団の適応度低下は観測されていない。これにより、初めて種苗放流の効果と野生集団への生態的・遺伝的影響の世界の鳥観図が得られた。併せて、世界の事例の中から、2代表的な長期大量放流事例として鹿児島湾のマダイの放流事業を取り上げ、放流効果と野生集団への遺伝的影響を評価した。2002年から2011年までに収集した魚体標本642個体のマイクロサテライト及びミトコンドリアDNAの遺伝子型を実験で取得するとともに、40年にわたる漁獲、放流、環境データを解析した。種苗放流は遺伝的多様性を減少させたが、それは野生集団の増加とともにその影響は回復に転じた。一方、放流種苗の適応度は世代あたり14%低下し、1990年には84%を記録した湾内での放流魚の割合は1%に減少した。野生集団の増加は、漁獲努力量の減少と藻場の増加によるものであり、養殖場からの遺伝的影響は種苗放流のそれより小さかった。上記1の結果を論文にとりまとめ、国際誌Fish and Fisheries(IF 6.99)に投稿し、2018年5月に出版された。2019年3月現在、すでに6回引用されている。以上のように、当初の計画以上に大幅に研究が進展した。2019年度は、水産増養殖が野性集団に及ぼす遺伝的影響について、世界の現状を評価する。上の1で得られた文献情報に加え、“captive breeding", “genetic effects", “microsatellites", “population structure"及び種名をキーワードにGoogle Scholor文献検索システム等を用いて、文献を収集する。この他、既知の文献と公開データをインターネットで検索する。これらの研究から、マイクロサテライト遺伝子型データが利用できるもの、及び、グローバルFSTまたはヘテロ接合度が報告されているものをデータとして使用する。ここで、マイクロサテライトに焦点を絞るのは、遺伝マーカーの中では最も多くの海産魚介類で研究事例が多いと期待されるからである。これらの遺伝子情報に基づき、世界の主要な水産増養殖プログラム下にある野生集団の遺伝的多様性を相対的に評価する。研究結果を論文にまとめ、早い時期に、国際誌に投稿し、2019年度内の出版を目指す。これまでに開発した水産増殖の評価と集団遺伝に関する方法論をとりまとめ、日本語で出版する。また、昨年に引き続き、両側回遊する小エビ類の塩分と水温への応答実験を行い、海洋生物の環境適応のメカニズムの理解に資する。2020年度は、積み残しの課題を整理するとともに、社会への発信に重点を置く。いくつかの課題は、論文化に発展するかもしれない。

野生集団の増加は、漁獲努力量の減少と藻場の増加によるものであり、養殖場からの遺伝的影響は種苗放流のそれより小さかった。上記1の結果を論文にとりまとめ、国際誌Fish and Fisheries(IF 6.99)に投稿し、2018年5月に出版された。2019年3月現在、すでに6回引用されている。以上のように、当初の計画以上に大幅に研究が進展した。2019年度は、水産増養殖が野性集団に及ぼす遺伝的影響について、世界の現状を評価する。上の1で得られた文献情報に加え、“captive breeding", “genetic effects", “microsatellites", “population structure"及び種名をキーワードにGoogle Scholor文献検索システム等を用いて、文献を収集する。この他、既知の文献と公開データをインターネットで検索する。これらの研究から、マイクロサテライト遺伝子型データが利用できるもの、及び、グローバルFSTまたはヘテロ接合度が報告されているものをデータとして使用する。ここで、マイクロサテライトに焦点を絞るのは、遺伝マーカーの中では最も多くの海産魚介類で研究事例が多いと期待されるからである。これらの遺伝子情報に基づき、世界の主要な水産増養殖プログラム下にある野生集団の遺伝的多様性を相対的に評価する。研究結果を論文にまとめ、早い時期に、国際誌に投稿し、2019年度内の出版を目指す。これまでに開発した水産増殖の評価と集団遺伝に関する方法論をとりまとめ、日本語で出版する。また、昨年に引き続き、両側回遊する小エビ類の塩分と水温への応答実験を行い、海洋生物の環境適応のメカニズムの理解に資する。2020年度は、積み残しの課題を整理するとともに、社会への発信に重点を置く。いくつかの課題は、論文化に発展するかもしれない。長年の親交があるRobin S. Waples博士は、集団遺伝学及びサケ・海産種の種苗放流及び保全生物学の著名な学者で、理論と実データの解析で多くの業績を残されている。2018年11月には、Molecular Ecology Prize(国際分子生態学賞)を受賞されている。本科研費プロジェクトでは、論文の共著者として科学的内容と英文について校閲をお願いしている(予算の配分は行っていない)。
3d遷移金属化合物系のバルク敏感硬X線光電子分光の理論

硬X線光電子分光(HAXPES)は、これまで軟X領域での測定が主流であった光電子分光を硬X線領域で行うことで飛躍的な進歩を遂げた測定手法である。従来の軟X線励起光電子分光の弱点であった高い表面感度性を克服することに成功し、近年研究が盛んに行われている。我々は、この分光の重要性を鑑み、理論面から3d遷移金属化合物及びその関連物質のHAXPESの研究を強力に発展させてきた。これらの成果は、本報告書に示す研究発表論文により国際的に高い評価を受け、国内外における主要学会にて4の招待講演として発表された。本研究では、金属・絶縁体相転移や価数相転移などを起こす強相関電子系の3d遷移金属化合物における硬X線を用いた内殻光電子分光スペクトルの理論的な解析、数値計算法の開発を行う。そして電荷秩序、軌道秩序、磁気秩序などに起因するフェルミ準位近傍の電子状態の変化とそれが内殻光電子スペクトルに与える影響、そしてその物理的機構についての知見を得ることを目的とする。本研究の主要テーマである、3d遷移金属化合物系の硬X線光電子分光(HX-PES)における(1)VO_2の金属絶縁体転移に伴う電子状態の変化の機構解明及び(2)NiOの電子状態の再検討の理論研究において大きな前進があった。(1)に関しては、VO_2の金属絶縁体転移に伴う価電子帯の電子状態の変化とHX-PESのスペクトル変化を我々の開発した拡張型配置間相互作用模型で統一的に理解できることを初めて示した。また、VO_2の金属絶縁体転移はMott-Hubbard転移である可能性が高いことを指摘した。(2)に関しては、典型的なモット絶縁体と考えられてきたNiOのバンドギャップの起源の再検討を行なった。NiOの電子状態とりわけバンドギャップの起源についての研究は、3d遷移金属化合物全体におけるモット絶縁体の概念を見直し新しい描像(Zaanen-Sawatzky-Allen理論)が生まれる直接のきっかけを与えるなど、現在の標準的理論の形成に大きな影響を与えてきた。そのバンドギャップの起源は、これまで酸素2p-Ni3d電荷移動型ギャップであるとされてきた。我々は、HX-PESスペクトルの形状を理論解析し、その結果NiOのバンドギャップは従来の解釈とは異なりZhang-Rice二重項束縛状態から構成されていることを初めて示した。これらの成果は国内においていち早く評価を受け、2009年1月に東京大学本郷キャンパスで開かれた日本放射光学会・放射光科学合同シンポジウムにおいて招待講演として発表された。また、我々の成果は国際的に評価を受け、2009年5月にアメリカのブルックヘブンで開かれる国際会議においても招待講演として発表する予定になっている。本研究の主要テーマである、3d遷移金属化合物系の硬X線光電子分光(HX-PES)におけるTi_4O_7の金属絶縁体転移に伴う電子状態変化の機構解明において大きな前進があった。チタン酸化物は近年、白色顔料、光触媒、光電極材料のみならず、親水材料、揆水材料などの新しい用途が開発され、基礎、応用の両面から研究が盛んに行われている。その中にはTi_nO2_<n-1>(n=39)の組成で表わされる古くから知られているマグネリ相とよばれる特異な組成と構造をもった一連の化合物がある。これらは金属-非金属転移を示したり,極低温まで金属的でしかも反強磁性であったりする奇妙な性質を示す.Ti_4O_7はその中でもカーボンよりも電気伝導性が高いことや電気抵抗が温度変化によって3ケタの変化を二回も容易に起こす(つまり3種類の電子相が存在する)ことで古くから知られている物質である。しかしながら、その各相における電子状態やその伝導機構の全容ついては今日に至るまで、謎のベールに包み隠されていた。本研究は硬X線光電子分光を用いてベールの裏に隠されていた三つの顔の正体に迫った。まず、150K以上の相と115K以下の相は、それぞれ通常の金属相、半導体相とほぼ同じであることを明確に示した。更に上記の二つの相(金属相と半導体相)に挟まれた第三の相が金属でもなく半導体でもないとても奇妙な相であることを発見した。我々の成果は国際的に評価を受け、2009年5月にアメリカのブルックヘブンで開かれる国際会議においても招待講演として発表をおこなった。本研究の主要テーマである、3d遷移金属化合物系の硬X線光電子分光(HX-PES)における(1)CrNの金属絶縁体転移に伴う電子状態変化の機構解明と(2)コバルト添加の二酸化チタンの電子状態研究において大きな前進があった。(1)本研究では、窒化クロムCrNの電子状態と金属絶縁体転移の機構解明のため、硬X線光電子分光等を用いて詳細に解析した。

その結果CrNは電子相関の非常に強い絶縁体から反強磁性金属への転移を示していることが明らかとなった。遷移金属化合物では反強磁性絶縁体から相関の強い金属への転移を起こすのが通常であるが、今回の我々の解析により、CrNは絶縁体から反強磁性金属への非常に珍しい相転移を起こしていることが明らかとなった。(2)コバルト添加の二酸化チタン(Co:TiO_2)薄膜は、大気中でも極めて安定な物質であり、室温より高い温度でも磁石としての性質を失わないため、スピントロニクス材料として非常に期待されている。また、我々の目に見える光(可視光)に対してほぼ透明であるため、光通信で用いられる光アイソレータなどの光機能素子にも応用することが可能である。本研究は、このコバルト添加の二酸化チタンの電子状態を硬X線光電子分光等で詳細に解析した。その結果、二酸化チタン薄膜表面では、金属的な性質を表すフェルミ端が存在しないため半導体的な性質を示す一方で、薄膜内部では、フェルミ端が存在し金属的な性質を示すということを見いだし、薄膜の表面と内部では電気伝導特性に違いがあることを突き止めた。本研究の主要テーマである、3d遷移金属化合物系の硬X線光電子分光(HAXPES)におけるCaCrO_3の電子状態変化の機構解明において大きな前進があった。CaCrO_3はこれまで多くの実験及び理論研究がなされているがその電子状態の詳細については未解決のままである。本研究では、内殻硬X線光電子分光法と価電子帯電子分光を駆使してペロブスカイト型酸化物CaCrO3の電子状態の研究を行った。その結果、この物質は反強磁性秩序を示すにもかかわらず価電子帯光電子分光スペクトルに金属の特徴であるシャープなフェルミ端が存在することが明らかとなった。さらに、このフェルミ端近傍の電子状態の主成分はCrの3d状態であり、この電子状態がフェルミ端から約2eVにわたって二つの構造を持ちながら広がっていることも判明した。このことは、Crの3d電子には強い電子相関が働き、コヒーレント・インコヒーレント状態がフェルミ準位近傍に形成されていることを示している。上記のコヒーレント状態は、硬X線光電子分光のCr内殻2pスペクトルにも顕著に反映されている。実際、このコヒーレント状態からのスクリーニング効果を取り入れた理論計算を行うと非常に良く実験スペクトルを再現することができる。また、この解析よりクーロン斥力Uはおおよそ4.8eVと見積もられ、CaCrO_3における3d電子の強い電子相関効果が理論解析からも再確認された。これらの結果から、CaCrO_3はモットハバード型と電荷移動型のちょうど中間に位置する強く混成した反強磁性金属であることが明らかとなった。本研究は、当初の予定通りおおむね好調に推移し、研究業績も着実に発表されている。本年度中に本研究で達成した成果は、以下のとおりである。(1)Tl2Ru2O7とHg2Ru2O7の金属絶縁体転移に伴う電子状態の変化の機構解明(2)Fe3O4の電子状態の再検討の理論研究特に、(1)に関しては、金属絶縁体転移を示すRuパイロクロア化合物Tl2Ru2O7とHg2Ru2O7の電子状態と金属絶縁体転移の機構解明のため硬X線光電子分光等を用いて詳細に解析した。その結果、内殻スペクトルにおいて劇的な温度変化を観測した。また、その理論解析を行い、これまで我々が開発してきた拡張クラスター模型によってよくスペクトルが説明できる事を見出した。
脊髄麻痺の病態生理に関する研究-電気生理学的所見と細胞内元素の変化について-

1.イヌを実験材料に加え、頚髄圧迫モデルを作製し脊髄誘発電位(SCEP)、運動誘発電位(MEP)測定化して脊髄を圧迫した。圧迫群・対照群の脊髄を各々摘出しその前側索部を選択的に切除後瞬間凍結しX線微小部分析法にて脊髄神経線維内の元素濃度を測定し比較検討した。2.また、摘出切除した脊髄前側索部を、膜感受性色素を用い共焦点レーザー走査顕微鏡で脊髄神経線維の形態とその蛍光強度を測定比較検討を加えた。3.1.の実験において脊髄誘発電位の振幅の低下に伴い、麻痺の程度は重篤化しそれと相関してカルシウムイオンの増加が認められた。これにより脊髄電位の低下と細胞膜の電気的興奮の低下との関連が示唆された。また、2.の実験においても、蛍光強度は直接外力がかかる部位より、麻痺の程度に従って低下しており誘発電位の振幅の低下とも一致していた。4.これらの実験により、脊髄損傷モデルの作製から共焦点レーザー走査顕微鏡法、X線微小部分析法による脊髄神経細胞レベルの病態生理の評価は達成されたものと思われる。またイヌを用いたことにより、運動神経線維の選択的な評価という平成8年度の目標も達成されたものと思われた。1.急性脊髄損傷モデルの作製としてラットを用い、脊髄誘発電位(SCEP)測定下に、脊髄を圧迫した。対照群と圧迫群を各々瞬間凍結し、X線微小部分析法にて脊髄神経線維細胞内の元素濃度を測定した。急性圧迫群では、カルシウム・カリウムイオンの上昇が確認され、カルシウムイオンの増加により細胞膜の電気的興奮性が低下し電位が消失し、これによりカルシウムイオンが上昇する事が示唆された。2.対照群と圧迫群の脊髄を摘出し、膜電位感受性色素を用い共焦点レーザー走査顕微鏡で脊髄神経線維の形態とその蛍光強度を測定した。圧迫群では形態がいびつに変形し、辺縁は不整で膨化していた。圧迫により脊髄神経線維では、細胞膜でのチャネルが障害されたと推測された。3.急性脊髄損傷モデルの作製から共焦点レーザー走査顕微鏡法・X線微小部分析法による脊髄神経細胞レベルの病態生理の評価は達成されたと思われる。脊髄誘発電位による評価をこれらの分析法に組み込む場合、脊髄の伝導路を考慮する必要があり、上記の分析の際の脊髄標本もLocalizeし伝導路をある程度選択する必要性が問題点として生じた。そこで、平成8年度の計画・方法に実験用動物としてイヌを加え、小動物では手技的に困難な脊髄の部分摘出を行い、上記の分析法に脊髄誘発電位を折りまぜて研究を進めていく予定である。1.イヌを実験材料に加え、頚髄圧迫モデルを作製し脊髄誘発電位(SCEP)、運動誘発電位(MEP)測定下に脊髄を圧迫した。
共焦点レーザー顕微鏡によるC型肝炎ウイルスの細胞内局在と動態の研究

肝組織および肝外のC型肝炎ウイルスHCVの感染ならびに増殖部位として疑われる末梢血単核球を対象としてHCV関連抗原の検出を蛍光抗体法にて、また、HCVRNAをFISH(fluorescent in situ hybridization)法にて検出し、共焦点レーザー走査顕微鏡を用いて、陽性細胞の同定ならびに細胞内局在の検討を行った。しかし、組織におけるRNAの保存状態が不安定なため、安定した検出は困難であった。そこで、検出感度の改善を目的として、polymerase chain reaction(PCR)法を組織におけるin situ hybridization(ISH)法に応用したISPCR法を試みた。しかし、この手法でも組織上でHCVRNAの増幅と検出は一部の組織において可能であったが、再現性よく検出することは困難であった。HCVRNAを組織上で再現性よく検出するためにはISPCR法による増幅は必須と考えたが、現時点では、陽性対照が得られていない。そこで、肝生検組織での標的核酸の増幅の程度を評価するために、DNAウイルスであるB型肝炎ウイルス(HBV)を対象として、安定した手技の開発を行った。HBVはヒト肝臓に感染するDNAウイルスであり、その感染ウイルス量はHCVの約1000倍と報告されている。さらにDNAウイルスであるため増幅の際のreverse taranscriptionの段階を必要とせず、DNA以降の段階における手法を検討することができる。そこで、HBV及びその変異株に対するprobeならびにprimerを作成し、組織上にて、ISH法ならびにPrimerによるone step検出法であるprimed in situ labelling(PRINS)法による検出を行い共焦点レーザー走査顕微鏡にて観察した。この手法を確立することはRNAウイルスであり、かつ感染量が少ないHCVの組織上での検出方法の開発のうえで重要と考えられる。
溶媒和マグネシウムイオンの構造とイオン液体中における電気化学活性

本研究では、エーテル系溶媒であるテトラグライム(G4)中でのマグネシウム塩Mg(N(SO2CF3)2)2の溶媒和構造を検討した。その結果、Mg2+イオンはG4分子と1:1で錯カチオン[Mg(G4)]2+を形成していることが明らかになった。Mg(N(SO2CF3)2)2とG4をモル比1:1で混合して得られる錯体[Mg(G4)](N(SO2CF3)2)2は200 °C程度まで安定であり、熱安定性に優れることが分かった。さらに、[Mg(G4)](N(SO2CF3)2)2とイオン液体を混合した電解液中でMg金属を電気化学的に析出させることが可能であることを確認した。平成25年度は、金属Mgの電析が可能な電解液のスクリーニングを行った。グリニャール試薬や、臭化マグネシウム(MgBr2)を高濃度で溶解させたエーテル系電解液中で金属Mgの電析が可能であることを確認した。これらの電解液中では、グリニャール試薬やMgBr2の電離度は極めて低く、イオン伝導率は0.1mS/cm程度と低いため、金属Mgの電析反応は、電気化学セル中のイオンの泳動過程が律速することが分かった。このため、これらの電解液中にMgの電析反応に関与しない支持塩を添加し、電解液のイオン伝導率を向上させた。その結果、金属Mgの電析反応の反応速度を増大させることに成功し、大電流で金属Mgの電析を行うことが可能となった。これは、電解液のイオン伝導率の向上により、律速段階がイオンの泳動過程ではなくなり、界面電荷移動過程および拡散過程が反応を律速するようになったためであると考えられる。また、室温における非水電解液中での金属Mgの電析過程は不明な点が多い。電解液中におけるMg塩の溶媒和構造が電極/電解質界面における電荷移動反応過程に影響を及ぼすと考えられる。そこで、平成25年度は、室温の非水電解液中におけるMg2+イオンの溶媒和構造の解析を試みた。Mg(TFSA)2〔TFSA: bis(trifluoromethanesulfonyl)amideアニオンの略〕をエーテル系溶媒であるグライム類と混合して電解液を調製し、この電解液中におけるMg2+イオンの溶媒和構造についてラマン分光法により検討した。その結果、Mg2+イオンにグライム分子が溶媒和し、錯カチオンを形成していることがわかった。さらに、電解液中ではMg2+の形成する強い電場によりTFSAアニオンが引き付けられ、コンタクトイオンペアを形成しやすいことが明らかとなった。Mg塩をエーテル系溶媒に溶解させた電解液を調製し、電気化学特性について検討を行った。Mg(TFSA)2〔TFSA: bis(trifluoromethanesulfonyl)amideの略〕とテトラグライム(G4,化学構造:CH3-O-(CH2-CH2-O)4-CH3)を混合して電解液を調製した。電解液のイオン伝導率は0.5 mol/L程度の塩濃度で最大となり、室温で1.3 mS/cmであった。この電解液中でMg金属の電気化学的な析出・溶解について検討を行った結果、電解液中に不純物として含まれる微量の水がMg金属の析出・溶解過程に大きな影響を及ぼすことを確認した。電解液中の水分が100ppm以下の場合にはMgの析出・溶解が可逆に起きるのに対し、水分濃度が高くなるにつれて可逆性が低下した。これは、水分によりMg金属の表面に不動態被膜が形成されるためと推察される。次に、電解液中におけるMg2+の溶媒和構造についてラマン分光法により解析した。Mg2+イオンにG4分子が溶媒和し、錯カチオンを形成していることが分かった。さらに、電解液中ではMg2+の形成する強い電場によりTFSAアニオンが引き付けられ、接触イオン対を形成しやすいことが分かった。詳細な検討の結果、Mg(TFSA)2とG4が1:1で錯体を形成することが明らかとなった。この錯体の結晶の構造解析を行ったところ,結晶中ではMg2+イオンにG4が配位し、錯カチオン[Mg(G4)]2+を形成していた。さらにMg2+イオンには2個のTFSAアニオンが配位していた。つまり、1個のMg2+イオンにはG4の5個のエーテル酸素と、2個のTFSAアニオンが配位し、合計7配位の錯体構造となっていることが明らかとなった。また、錯体[Mg(G4)](TFSA)

2とイオン液体を混合した電解液でもMg金属の電気化学的析出が可能であることを確認した。電気化学当初の計画に従い、室温において金属Mgの電析が可能な電解液のスクリーニングを行い、グリニャール試薬や、臭化マグネシウム(MgBr2)を高濃度で溶解させたエーテル系電解液中で金属Mgの電析が可能であることを確認した。また、従来報告されている電解液中では、電極反応が電解液中の泳動過程によって律速されていることを明らかにし、電解液に支持電解質を加え、電解液のイオン伝導性を向上させることにより、金属Mgの電析反応速度の向上にも成功している。さらに、電解液中におけるMg塩の溶媒和構造の解析についても分光学的な手法を用いて着手しており、電解液中における溶媒とイオンの相互作用およびイオン対形成などが明らかになりつつある。室温の非水電解液中におけるマグネシウム塩の電離や、Mg2+イオンとエーテル系溶媒の錯形成およびそのダイナミクスが、Mg2+イオンの電気化学反応過程に及ぼす影響を今後詳細に検討するための基礎データが着実に集積されつつある。今後、マグネシウム塩を構成するアニオンの種類や溶媒種(室温イオン液体をを含む)がMg2+イオンの溶媒和構造やイオン対形成状態に及ぼす影響をさらに検討することにより、これらが溶媒和マグネシウムイオンの電気化学活性に及ぼす影響を明らかにする予定である。よって、本研究は当初の計画どおり、おおむね順調に進展している。Mg2+などの多価カチオンが関与する界面における電荷移動(多価カチオン移動)過程を明らかにすることは学術的にも極めて興味深い。平成26年度は、電解質中におけるMg化学種の拡散過程や界面電荷移動過程について定量的に解析し、電解質溶液のイオン伝導度や電解質組成(溶媒の種類や支持塩)が電極反応速度に及ぼす影響について詳細に検討する。具体的には、マイクロ電極を用いた高速ボルタンメトリーの測定や電気化学インピーダンス測定などにより、界面電荷移動速度の評価やこれに及ぼす電解質組成の影響について検討する。電解液組成(電解質の種類、濃度)を様々に変化させることにより、電解液(室温イオン液体を含む)中におけるMg2+の溶媒和構造やイオン種間の相互作用が界面電荷移動過程に及ぼす影響を検討する。また、平成26年度は、Mg電析が可能な電解液中(室温イオン液体を含む)におけるMg2+カチオンの錯形成や溶媒和構造について解析を進める。NMR法、ラマン分光法、X線を用いた手法により、Mg2+カチオンの錯形成や溶媒和構造が電極反応過程に及ぼす影響を明らかにする計画である。これにより、非水電解液(室温イオン液体を含む)におけるMg2+カチオンの構造とその電気化学的な活性の相関を明らかにし、Mg系二次電池やMgめっきプロセスに適した電解液の設計指針を得る。
脱水症のリスクの高い高齢者をスクリーニングする方法の開発

本研究は高齢者の脱水予防・早期発見を目的に、地域高齢者の脱水発症実態と関連生活要因、体内水分量を調査、易脱水性へのスクリーニング方法を検討した。18,323名の高齢者調査では、熱中症での救急搬送は4.2%、独居が多く、生活状況にも特徴があり、易脱水性へのスクリーニングは、個々の生活アセスメントが必要と考えた。2部位別生体電気インピーダンス分光法(S-BIS)で測定した405名の体内水分量と身体機能に正の相関がみられ、体内水分量保持には、筋肉量や生活機能維持の介護予防が必要と考えた。3現在、12から健康状況や多様な生活場面に対応できる高齢者の脱水・熱中症予防プログラムを検討中である。本研究は、高齢者の健康状態やADL、易脱水性など個人要因と気象条件を組み合わせた、高齢者に実践しやすい効果的な脱水予防・熱中症予防プログラムを提案・検証すること、および体内・体表水分動態を考慮した脱水アセスメント法の検討を目的とした。H25年度は、基礎的データとなる多様な健康レベルにある高齢者(一般自立高齢者と虚弱高齢者)の体内水分量を、部位別生体電気インピーダンス分光法(S-BIS)にて細胞内・外液を測定し観察した。あわせて、加齢変化や日常生活の自立度、飲水行動状況、体力等との関連を検討したが、体内水分量については細胞内液量が加齢と共に減少する一方で、細胞外液量はあまり減少しないことが認められた。これは、筋肉量減少が細胞内液減少に関連することを示すと考えられた。また虚弱高齢者は自立高齢者に比べ、細胞内・外液量共に減少の傾向にあり、虚弱高齢者は易脱水傾向であると推測された。このことから、体内水分量は飲水行動だけでなく、筋肉量との関連が深いと考えられるため、脱水予防のためにも筋肉量の維持が必要と示唆された。加えて、易脱水性を正確かつ簡便に判定する方法を開発する基礎的な資料を得るために、モイスチャー・インピーダンス・メーターによる体表水分動態を測定し、体内水分量と皮膚・口腔乾燥との関連性を検討した。特に虚弱高齢者では、腋窩や手首の皮膚水分と細胞内・外液との関連がややみられた。以上の結果をふまえて、2年目(H26年度)は1年目実施した調査のデータ数をさらに増やし、高齢者の身体活動による水分代謝量や水分保留量の特徴を検討するとともに、モイスチャー・インピーダンス・メーターによる測定が易脱水性の判定項目としての有用性を検討する予定である。本研究は、高齢者の健康状態やADLなど個人要因と気象状況を組み合わせた高齢者に実践しやすい効果的な脱水予防・熱中症予防プログラムを提案・検証することと体水分動態を考慮した脱水アセスメント法の確立を目的とした。1年目(H25年度)は、基礎的データとなる多様な健康レベルにある高齢者(一般高齢者と自立高齢者)の体内水分量を、主に部位別生体電気インピーダンス法(SBIA)にて細胞内・外液を測定し、観察した。あわせて加齢変化や自立度、体力等との関連を検討した結果、体内水分量については細胞内液量が加齢と共に減少する一方で、細胞外液量はあまり減少しないことや筋肉量減少が細胞内液減少に関連することが確認された。また虚弱高齢者は自立高齢者に比べ、細胞内・外液量共に減少傾向にあり、虚弱高齢者は易脱水傾向であると推測された。体内水分量は飲水行動だけでなく、筋肉量との関連が深いと考えられるため、脱水予防のためにも筋肉量の維持が必要と示唆された。2年目(H26年度)は、1年目のデータを補完した。加えて、易脱水性を正確かつ簡便に測定する方法を開発する基礎的な資料を得るために、モイスチャー・インピーダンス・メーターによる体表水分動態を測定し、体内水分量と皮膚・口腔乾燥との関連性を検討した。以上の結果をふまえ、3年目(H27年度)は、1・2年目のデータを補完する。特に、モイスチャー・インピーダンス・メーターによる体表水分動態測定数を増やし、それが易脱水性の判定項目としての有用性をさらに検討する予定である。

加えて、易脱水性を正確かつ簡便に測定する方法を開発する基礎的な資料を得るために、モイスチャー・インピーダンス・メーターによる体表水分動態を測定し、体内水分量と皮膚・口腔乾燥との関連性を検討した。以上の結果をふまえ、3年目(H27年度)は、1・2年目のデータを補完する。特に、モイスチャー・インピーダンス・メーターによる体表水分動態測定数を増やし、それが易脱水性の判定項目としての有用性をさらに検討する予定であったが、学部開設により大学業務等が多忙を極め、ほとんど計画が進まなかった。そのため、H28年度も延長課題として研究を継続していく予定である。高齢者の体内水分量の測定は、予定より少ないが必要な調査データは蓄積できてきた。体表面水分動態の測定はほとんど実施できなかった。さらにデータを増やし、検討したい。大幅に研究が遅れているのは、研究者の所属学部が開設した年度であり、学部長としての多忙を極めたために、研究時間や環境の確保が出来なかったためである。本研究は、高齢者の健康状態や生活機能や社会活動など個人要因を考慮した高齢者に実践しやすい効果的な脱水予防・熱中症予防プログラムを提案・検証することなどを目的とした。研究1年目(平成25年度)は、基礎的データとなる多様な健康レベルにある自立した高齢者の体内水分量を、主に部位別生体電気インピーダンス法(SBIA)にて細胞内・外液を測定し、観察した。一方、虚弱高齢者は自立高齢者に比べ、細胞内・外液量共に減少傾向にあり、虚弱高齢者は易脱水傾向であると推測された。体内水分量は飲水行動だけでなく、筋肉量との関連が深いと考えられるため、脱水予防のためにも筋肉量の維持が必要と示唆された。研究2・3年目(平成26・27年度)は、京都府A市の全65歳以上高齢者に生活圏域ニーズ調査を実施、その中で実際に脱水や熱中症既往のある者を抽出して、発症状況、生活機能や社会活動などとの関連を調べ、その予防のための支援方法を検討した。4年目(平成28年度)は、易脱水性を正確かつ簡便に測定する方法を検討する予定であったが、研究者の所属学部が開設2年目であり、学部長として多忙を極めたため研究時間や環境の確保が出来ず、十分実施できなかった。そこで、今までに研究、蓄積してきた関連データを含めて改めて分析した上で、「高齢者の脱水症・熱中症を防ぐケア」についての論文を作成した。今後は、その論文を基礎として、可能な限り調査を継続、データを蓄積した上で加筆しながら一般高齢者向けのパンフレットを作成する予定である。本研究は高齢者の脱水予防・早期発見を目的に、地域高齢者の脱水発症実態と関連生活要因、体内水分量を調査、易脱水性へのスクリーニング方法を検討した。18,323名の高齢者調査では、熱中症での救急搬送は4.2%、独居が多く、生活状況にも特徴があり、易脱水性へのスクリーニングは、個々の生活アセスメントが必要と考えた。2部位別生体電気インピーダンス分光法(S-BIS)で測定した405名の体内水分量と身体機能に正の相関がみられ、体内水分量保持には、筋肉量や生活機能維持の介護予防が必要と考えた。3現在、12から健康状況や多様な生活場面に対応できる高齢者の脱水・熱中症予防プログラムを検討中である。高齢者の体内水分量の測定は、予定数よりはすくないものの必要な調査データは蓄積できたと考えている。しかし、体表水分動態の測定では、データ数があまり蓄積できなかった。さらにデータ数を加えて、検討したい。データの蓄積が予定より進まなかったのは、主たる研究者の職場異動により、研究環境が十分整えられなかったためである。調査フィールドを少し広げ、データ数を増やして検討する。27年度研究費の内、約80万円を繰り越しており、体表水分動態の測定、謝金やアルバイト代、研究報告のための学会出張費などに使用する予定である。
脊髄可塑性におけるメカノシグナルの関与に関する研究

脊髄損傷治療を目的としたニューロリハビリテーションの作用メカニズムとして、神経可塑性の誘導が挙げられる。この神経可塑性は様々な環境因子の影響を受けることが報告されてきたが、神経組織の固さを介したメカニカルストレスシグナルの寄与には不明な点も多い。そこで本研究では、メカノセンサーp130Casに注目して検討を行ない、脊髄組織においてp130Casはミクログリアに豊富に発現し、損傷に伴う炎症反応の調節に寄与している可能性が示唆された。初年度はメカニカルストレスの関連分子が脊髄損傷において変化しているかを確認するために、メカニカルストレスのシグナルであるCasのリン酸化の変化をマウス脊髄損傷モデルにおいて観察した。その結果損傷周囲でリン酸化が起こっており、この部位にメカニカルストレスがかかっていることが示唆された。他のマーカーとの共染色ではミクログリアがCasシグナル活性化の主たる要因になっているとのデータが得られた。一方、瘢痕組織の固さに寄与していると考えられるアストロサイトでのメカニカルストレスの働きを解析するため、アストロサイト特異的にCasをノックアウトするマウスを研究計画に沿って作出し、その解析を開始している。現時点ではサンプル数が足りず、次年度に向かって解析を継続する予定である。ノックアウトマウスの作出は予定通り進んでいる。また、脊髄損傷後の神経組織内でCasシグナルが変化している知見が得られたことから、神経外傷の研究分野でメカニカルストレスの解析を実施する妥当性があることが示唆された。前年度、脊髄損傷モデルを作成し、メカニカルストレスシグナルであるCasのリン酸化の変化を評価したところ、損傷周囲のミクログリアにおいて強くCasのリン酸化を認めていた。そこでミクログリアのCasの機能を評価するために、Tie2-Creマウスを用いて、Hematopoietic and endothelial cell特異的Cas欠損マウスを作製した。このCas欠損マウスを用いた結果、一定のフェノタイプは得られた。しかし、ミクログリアに比べて発現レベルは低いが内皮細胞にもCasが発現していること、Cas発現低下細胞では増殖が低下することからCas欠損内皮細胞では血管新生機能に異常が認められる可能性が考えられること、血管新生の促進が脊髄損傷治療のメカニズムの1つであることから、ミクログリアと内皮細胞の寄与を切り分けることが困難と考えられたことから、本マウスを用いたさらに詳細な評価を断念した。一方、組織中マクロファージの検討の一環として、内臓脂肪組織の1種である精巣上体脂肪組織での検討により、高脂肪食負荷に伴うマクロファージの蓄積がCasの欠損により低下することが明らかになった。このことからも、神経組織における組織中マクロファージに相当するミクログリアにおいてもCasが機能することが示唆された。また、細胞を用いた検討により、CasをノックダウンしたRAW264.7細胞では、極性が炎症性のM1に傾くことが明らかとなった。以上のことから、脊髄組織においてCasはミクログリアに豊富に発現し、損傷時に炎症反応を調節している可能性が示唆された。繁殖中のノックアウトマウスを解析し、瘢痕でのメカニカルストレスへの介入が組織、神経機能に及ぼす影響を予定通り解析する。リハビリテーション医学年度末に予定していた動物実験の一部がスケジュール上困難になり、次年度に実施することとなったため、これに関連する額を繰り越すこととなった。当初の計画通りに動物実験の関連費用として使用する予定である。