hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ラグランジュアン人間気象学の構築と検証

(1)小型の人体装着型の温熱環境・温熱生理計測システムの開発本課題は,小型センサを人体装着し,被験者の移動経路に沿った熱環境・生理反応の変化を計測評価する手法を構築することに意義がある.本課題遂行のためにはウェアラブルな計測システムの存在は不可欠である.しかしながら,現状の熱環境センサは固定点設置を目的に設計開発されており,重量・センサ指向性・消費電力の観点から人体装着用途への応用は難しい.そこで,全ての熱環境因子(気温,湿度,風速,短波・長波放射),及び熱環境と反応の高い人体生理因子(脈拍,皮膚温度,主観的温熱感,人体加速度)を計測可能な人体装着型計測システムを開発した.このような計測システムは世界でも例を見ない.(2)人体装着型計測システムを用いた実都市での温熱環境・温熱生理調査開発した計測システムを用いて,高温都市として有名な岐阜県多治見市,及び東京都目黒区にて温熱生理の被験者実験を実施した.被験者は総勢36名で年齢層は20代から70代である.得られた主要な知見は以下の通りである.(1)被験者動線に沿った都市街区の微気象場の可視化,及び暑熱スポットの検知,その形成メカニズムを明らかにした.(2)風速が弱い街区内では歩行が体感風速を増し,人体からの熱交換促進に寄与していることを示した.そのため,歩行を止めると,それ以前の運動状態による代謝熱が解消されず人体への蓄熱が増し深部体温の上昇に繋がることが確認された.(3)SET^*と発汗量には正の相関があることを示した.また,両者の関係に見られるバラつきが,性別・肥満度などの個人属性の違いにより説明可能であることを示した.(1)風速,短波・長波放射の新センサ原理の開発と検証本課題は,小型センサを人体装着し,被験者の移動経路に沿った熱環境・生理反応の変化を計測評価する手法を構築することに意義がある.本課題遂行のためにはウェアラブルな環境センサの存在は不可欠である.一方,既存の熱環境センサ(風速,短波・長波放射センサ)は指向性・重量・消費電力の観点から人体装着には不適である.そこで,それら3変数を超小型グローブ球(直径12mm)3球用いて同定する新たな計測原理の開発を行った.本センサは,市販センサとの精度検証を行い,十分な精度を有していることが確認された.この成果については国内論文誌に投稿し,既に掲載されている.(2)環境・生理計測システムを用いた都市街路の温熱生理観測上で紹介したグローブ放射・風速センサ,及びこれまでに開発した環境・生理センサ(環境センサ:気温,湿度,生理センサ:脈拍,体温,主観的温熱感,人体活動量)を用い,実都市でラグランジュアン観測を実施した.皮膚温は外気温と正の相関があり,風速とは負の相関があることが確認された,また,人体恒常性機能の一翼も2点確認することが出来た.それは,(1)気温や風速がどれほど体温低下側に働こうとも,皮膚温には下限値が存在すること,(2)外部熱環境と皮膚温,鼓膜温度には位相差が存在することである.これらの結果は,これまで人工気象室などの実験室環境では確認されていたものの,屋外環境での報告例は無く,温熱生理の研究発展に期するデータと言えよう.(1)小型の人体装着型の温熱環境・温熱生理計測システムの開発本課題は,小型センサを人体装着し,被験者の移動経路に沿った熱環境・生理反応の変化を計測評価する手法を構築することに意義がある.本課題遂行のためにはウェアラブルな計測システムの存在は不可欠である.しかしながら,現状の熱環境センサは固定点設置を目的に設計開発されており,重量・センサ指向性・消費電力の観点から人体装着用途への応用は難しい.そこで,全ての熱環境因子(気温,湿度,風速,短波・長波放射),及び熱環境と反応の高い人体生理因子(脈拍,皮膚温度,主観的温熱感,人体加速度)を計測可能な人体装着型計測システムを開発した.このような計測システムは世界でも例を見ない.(2)人体装着型計測システムを用いた実都市での温熱環境・温熱生理調査開発した計測システムを用いて,高温都市として有名な岐阜県多治見市,及び東京都目黒区にて温熱生理の被験者実験を実施した.被験者は総勢36名で年齢層は20代から70代である.得られた主要な知見は以下の通りである.(1)被験者動線に沿った都市街区の微気象場の可視化,及び暑熱スポットの検知,その形成メカニズムを明らかにした.(2)風速が弱い街区内では歩行が体感風速を増し,人体からの熱交換促進に寄与していることを示した.そのため,歩行を止めると,それ以前の運動状態による代謝熱が解消されず人体への蓄熱が増し深部体温の上昇に繋がることが確認された.(3)SET^*と発汗量には正の相関があることを示した.また,両者の関係に見られるバラつきが,性別・肥満度などの個人属性の違いにより説明可能であることを示した.
複数のイオン選択性をもつイオノフォーの開発と、その構造に関する研究

水素イオンの濃度勾配を利用した異種金属イオンの能動輸送系を実現するために、水素イオン濃度によりイオン選択性の異なるイオノフォーの開発を行った。基本骨格にはフェノール環を有するカリックス[4]アレンを利用し、酸性側での金属認識部位として、その二つの水酸基に-CH_2CO_2Et基をもつエステル体(1)、メトキシエトキシエチル基をもつエーテル体(2)、およびテトラエチレングリコールで架橋したクラウン体(3)を合成した。さらに水酸基の酸性度を高めるために、残るフェノール環のパラ位をイプソニトロ化して、1と2のジニトロ体4、5と3のモノニトロ体を6合成した。まず、酸性側でのイオン選択性を調べるために化合物46を用いて、Na^+とK^+の液-液抽出を行ったところ、エステル体4はわずかなNa^+選択性、クラウン体6はK^+選択性、エーテル体5は抽出能をもたないことがわかった。そこで次に、イオン抽出能をもつ3, 4, 6について酸性側と塩基性側でのイオン輸送能を調べた。その結果、酸性側ではエステル体4はほとんどイオンを輸送しなかったが、クラウン体3, 6はK^+選択性を示し、その選択性はニトロ体6の方が高いことがわかった。一方、塩基性側ではエステル体4とクラウン体3はわずかなNa^+選択性、3のニトロ体6はK^+選択性を示した。以上の結果よりクラウン体3が水素イオン濃度によりイオン選択性の異なるイオノフォーとなる可能性が示された。
霊長類によるヒト代替骨髄抑制モデルの開発ならびに造血機能に関する研究

本研究において平成8年度までに以下の研究成果を得た。1.ヒトとマ-モセットおよびカニクイザルの血液・免疫担当細胞膜抗原の交差性に関する研究.a.リンパ球では,CD2,CD3,CD4,CD8,CD16,CD20,CD25,CD45RAおよびCD69等が,また造血細胞ではCD34が,それぞれの抗ヒト白血球抗体と交差性を有することが明らかとなった。b.CD34陽性細胞の検出を行った結果,マ-モセットおよびカニクイザルともにQBEND10および561のクローンにより検出が可能であるが,細胞培養による造血コロニーは561のクローンで分離した細胞に多く形成された。2.マ-モセットに対する放射線の感受性に関する研究a.マ-モセットに350550radの軟X線全身照射を行い骨髄抑制条件を検討した結果,照射後の血液細胞に対する影響は線量依存的であり,550rad照射では30日以内の回復は認められない。また,450radの線量により誘発した好中球減少はrhG-CSF(2μg/kg/day)の投与により照射後20日前後より増加が認められた。b.マ-モセットに^<60>Coの全身照射を行い骨髄抑制条件を検討した結果,9.5Gyの線量で照射後11日目に死亡し,マ-モセットの^<60>Coの全身照射によるLD50は9.5Gy未満と考えられた。3.マ-モセットの骨髄移植モデル開発に関する研究a.^<60>Coの7.5Gyを全身照射したマ-モセットに同種骨髄移植を施したが,移植した骨髄細胞の定着および増殖は観察されなかった。b.ヒトGM-CSF遺伝子を組み込んだトランスジェニック-SCIDマウスにマ-モセットの骨髄を移植し,移植後28日目までのマウスの性状を観察した。その結果,骨髄細胞を移植されたマウスの脾臓では明らかな脾腫が観察された。4.カニクイザルの骨髄生検に関する研究では,腸骨からの生検が安全性が高く,操作が容易な方法であった。以上の研究結果から,小型で実験動物として確立されたマ-モセットは,ヒト代替骨髄抑制モデルのみならず免疫不全モデルとしての可能性が高いことが考えられた。平成6年度は,マ-モセットの骨髄抑制モデル作出とマ-モセットおよびカニクイザル血液細胞の抗ヒト白血球膜抗体に対する交叉性について検討し,以下の研究成果および知見を得た。1.マ-モセットの骨髄抑制モデル作出は,350550radのX線全身照射により行った。(1)照射後の血液細胞数の減少は線量依存的であり,照射後30日以内の回復は,350および450radでは軽度に認められたが,550radでは認められなかった。(2)450radの線量により誘発した好中球減少は,G-CSF(2μg/kg/day)の投与により照射後20日前後から回復および増加が観察された。(3)マ-モセットのX線に対する致死量は,600rad以上と考えられた。2.マ-モセットおよびカニクイザルの血液細胞と抗ヒト白血球モノクローナル抗体との交叉性をフローサイトメトリーにより検討した。(1)マ-モセットおよびカニクイザルのリンパ球は,CD2,CD4,CD8,CD16およびCD20の抗ヒト白血球モノクローナル抗体と交叉性が認められたが,マ-モセットとカニクイザルでは,かならずしも各抗体のepitopeは同一ではなかった。また,マ-モセットのCD20陽性細胞の一部は,CD4あるいはCD8陽性細胞に比べ細胞密度の高い性格を有すると考えられた。(2)EpitoopeclassIIの抗ヒトCD34モノクローナル抗体を用いることにより,マ-モセットおよびカニクイザルの末梢血液中CD34陽性細胞の検出が可能であった。3.カニクイザルの腸骨からの骨髄生検可能とし,採取した骨髄のCD34陽性細胞を検出した。平成7年度は,前年度の成績を基に,カニクイザルおよびマ-モセットの造血・免疫担当細胞のマーカーの検出と骨髄細胞の移植実験を行い,以下の研究成果および知見を得た。1.細胞膜下のCD3のε-chainに対する抗ヒト白血球ポリクローナル抗体を用いてカニクイザルおよびマ-モセットのCD3陽性細胞の検出について検検討した。その結果,カニクイザルおよびマ-モセットともに,CD2陽性細胞分画にDC3陽性細胞の存在を確認することができた。2.免カニクイザルの初期活性化抗原であるCD69を抗ヒト白血球モノクローナル抗体を用いて検索した結果,ConAと共に12時間培養して幼若化させたカニクイザルのリンパ球には明かなCD69陽性の細胞が増加を示した。これにより,CD3陽性分画中のCD69陽性細胞を算出して,活性化T細胞の数を正確に測定することが可能となった。3.抗ヒト白血球モノクローナル抗体を用いて,マ-モセットおよびカニクイザルのCD34陽性細胞の検出を行なった。その結果,いずれのサルにおいてもQBEND10のクローンにより検出が可能であった。また,マ-モセットではクローン561の抗体においても検出が可能であり,これらの抗体を用いて分離したマ-モセットの骨髄細胞培養ではQBEND10より561のクローンで分離した細胞により多くのコロニーを形成した。

4.マ-モセットに7.5あるいは9.5Gyの^<60>Coの全身照射後の血液,骨髄細胞および全身状態を観察したが,いずれの線量においても重度の骨髄障害の発現とともに照射10日前後に死亡した。5.マ-モセットの骨髄細胞をトランスジェニックマウス(hGMーCSF/Tg-SCID)に移植して,マ-モセットの骨髄造血能をマウス体内で検索した。300cGyの軟X線の全身照射およびTMβ1(IL2β1)の前処置を施した,1012週齢のhGM-CSF/Tg-SCIDおよびSCIDマウスに,マ-モセットの骨髄細胞を尾静脈から移植した。その結果,マ-モセットの骨髄細胞を移植したhGM-CSF/Tg-SCIDでは脾腫が観察され,赤脾髄に赤芽球,巨核球,顆粒球および骨髄球が観察された。本研究において平成8年度までに以下の研究成果を得た。1.ヒトとマ-モセットおよびカニクイザルの血液・免疫担当細胞膜抗原の交差性に関する研究.a.リンパ球では,CD2,CD3,CD4,CD8,CD16,CD20,CD25,CD45RAおよびCD69等が,また造血細胞ではCD34が,それぞれの抗ヒト白血球抗体と交差性を有することが明らかとなった。b.CD34陽性細胞の検出を行った結果,マ-モセットおよびカニクイザルともにQBEND10および561のクローンにより検出が可能であるが,細胞培養による造血コロニーは561のクローンで分離した細胞に多く形成された。2.マ-モセットに対する放射線の感受性に関する研究a.マ-モセットに350550radの軟X線全身照射を行い骨髄抑制条件を検討した結果,照射後の血液細胞に対する影響は線量依存的であり,550rad照射では30日以内の回復は認められない。また,450radの線量により誘発した好中球減少はrhG-CSF(2μg/kg/day)の投与により照射後20日前後より増加が認められた。b.マ-モセットに^<60>Coの全身照射を行い骨髄抑制条件を検討した結果,9.5Gyの線量で照射後11日目に死亡し,マ-モセットの^<60>Coの全身照射によるLD50は9.5Gy未満と考えられた。3.マ-モセットの骨髄移植モデル開発に関する研究a.^<60>Coの7.5Gyを全身照射したマ-モセットに同種骨髄移植を施したが,移植した骨髄細胞の定着および増殖は観察されなかった。b.ヒトGM-CSF遺伝子を組み込んだトランスジェニック-SCIDマウスにマ-モセットの骨髄を移植し,移植後28日目までのマウスの性状を観察した。その結果,骨髄細胞を移植されたマウスの脾臓では明らかな脾腫が観察された。4.カニクイザルの骨髄生検に関する研究では,腸骨からの生検が安全性が高く,操作が容易な方法であった。以上の研究結果から,小型で実験動物として確立されたマ-モセットは,ヒト代替骨髄抑制モデルのみならず免疫不全モデルとしての可能性が高いことが考えられた。
イソプレノイドの生化学的および分子生物学的研究

生理的に重要なイソプレノイドであるステロール、プレニルキノン、ドリコールおよびプレニル化タンパク質の生合成を支配する酵素の反応機構を明らかにするために、この分野で最先端の研究を展開している5名の米国の研究者および2名の国内の研究者を招へいして、それぞれの研究者間との情報交換および全員による討論方式の研究会をもった。また、この情報交換を通して3つの研究課題について、3グループと申請者のグループとの間で協同研究プロジェクトが生まれた。その研究課題と相手側協同研究者は次の通りである。1)光アフィニティー標識法を用いるプレニルトランスフェラーゼの活性中心の研究協同研究者:G.D.Prestwhich教授(ユタ大学)2)ゲラニルゲラノイン酸の受容体に関する研究協同研究者:四童子好弘助手(岐阜大学医学部)3)天然ゴムの生合成に関与する酵素の研究協同研究者:田中康之教授(東京農工大学・工学部)生理的に重要なイソプレノイドであるステロール、プレニルキノン、ドリコールおよびプレニル化タンパク質の生合成を支配する酵素の反応機構を明らかにするために、この分野で最先端の研究を展開している5名の米国の研究者および2名の国内の研究者を招へいして、それぞれの研究者間との情報交換および全員による討論方式の研究会をもった。1)光アフィニティー標識法を用いるプレニルトランスフェラーゼの活性中心の研究協同研究者:G.D.Prestwhich教授(ユタ大学)2)ゲラニルゲラノイン酸の受容体に関する研究協同研究者:四童子好弘助手(岐阜大学医学部)3)天然ゴムの生合成に関与する酵素の研究協同研究者:田中康之教授(東京農工大学・工学部)
味覚と嗅覚刺激による口腔顔面痛の変調機構の解明と臨床への応用

味覚・嗅覚刺激が口腔顔面領域における慢性疼痛の疼痛伝導・認識変調を起こし得る可能性とそのメカニズムを明らかにすることを目的に本研究を実施した。調査は本学を初診した口腔顔面痛患者とし、疼痛度測定、精神医学的検索、自律神経活動解析、および前頭葉脳血流測定検査等の検査併用下に味覚・嗅覚検査を実施し、疼痛の変調の有無とそのメカニズムの解析を試みた。その結果、嗅覚検査では疼痛変調は認められなかったものの、舌痛症患者に対する甘味を用いた味覚検査において、一過性に有意な疼痛低下が認められた。本研究結果より口腔顔面痛患者のうち舌痛症患者において、甘味による味覚刺激が疼痛を軽減する可能性があることが示唆された。口腔顔面領域の慢性疼痛患者を対象とし、味覚(味)・嗅覚(匂い)刺激による疼痛変調機構の可能性を研究することを目的とした本研究において、研究2年目の本年度は、昨年に続いて、新潟大学医歯学総合病院歯科麻酔科診療室を受診した、口腔顔面痛患者を対象として研究を実施した。まず患者には各種心理テストを用いた精神医学的診断を実施し、精神医学的診断の有無を評価して、精神医学的診断が除外された患者を対象とした味覚・嗅覚刺激検査を予定した。対象患者は、昨年の41名を加えた計60名とし、まず精神医学的診断に対して各種心理テスト(HADs、SSAS、PHQ-9)、QOL調査(SF-8)、および精神疾患簡易構造化面接(M.I.N.I)を実施した。その結果、疼痛の器質的原因が明らかな三叉神経障害性疼痛を除いた疾患患者(舌痛症、非定型顔面痛、非定型歯痛、顎関節症)の殆どの症例において、精神医学的診断が確定してしまい、精神医学的診断が除外可能な対象患者の選出は困難であるという結果が得られた。そのため、口腔顔面痛患者では疼痛に関与する心理的因子を除外することは非常に困難であるということが今回の調査から示唆された。そのため、当初立案していた研究方法を若干修正し、精神医学的因子が除外できない口腔顔面痛患者も対象として、光脳機能イメージング装置N.I.R.Sを用いた調査の予備調査として、次に自律神経活動測定装置MemCalcの測定を併用しながら、味覚刺激検査(テーストディスク全口腔法検査)、および嗅覚刺激検査(オフファクトメーター嗅覚試験)を検査に同意の得られた患者に実施した。その結果、自律神経活動には明らかな傾向はみられなかったが、味覚検査において各味覚において疼痛軽減傾向が記録されたが、味についてはばらつきが大きいものの、若干甘味に反応する傾向がみられた。嗅覚検査では明らかな結果はみられなかった。嗅覚と味覚による刺激が慢性痛患者の疼痛伝導・認識に影響を与え、疼痛を変調させる可能性がこれまでの報告で示唆されているが、現在まで詳細な研究は全くみられていないことから、まず本年度は、研究器材準備、資料収集に加えて、口腔顔面痛患者を対象として「匂いや味が疼痛を変調させるか」、を問診にて予備調査した。さらに口腔顔面痛患者の精神医学的病態を複数の心理テストを用いて調査した。調査対象は当科外来通院加療中の口腔顔面痛患者41名(男性2名、女性39名、平均年齢53.0±12.0歳)とし、心理テスト検査は、新潟大学歯学部倫理委員会の承認の上で実施した(新潟大学22-R34-11-03)。味覚・嗅覚刺激が口腔顔面領域の慢性疼痛における疼痛伝導・認識の変調に影響する可能性を明らかにすることを目的として、研究3年目も研究2年目と同様に味覚検査・嗅覚検査を実施した。調査対象は新潟大学医歯学総合病院歯科麻酔科を受診した口腔顔面痛患者のうち本研究に同意の得られた患者(以下“疼痛群")とし、さらに健常成人ボランティア(以下“疼痛群")も疼痛群と同様の方法で調査を実施した。研究対象の内訳は“疼痛群"が、計60名(男性5名、女性55名、平均年齢51.3±14.3歳)で、歯科疾患病態は4つに分けられ、顎関節症15名(25.0%)、舌痛症15名(25.0%)、非定型顔面痛(歯痛含む)18名(30.0%)、三叉神経障害性疼痛12名(20.0%)であった。一方、“対照群"は計9名(男性4名、女性5名、平均年齢36.7±5.6歳)であった。なお疼痛の程度は疼痛VAS(Visual Analogue Scale)値で調査したが、疼痛群のVAS値は中央値46.0mm、対照群のVAS値は0mmであった。

味覚検査は味覚検査用試薬テーストディスク(株式会社三和化学研究所)を用いて全口腔法検査法により調査し、嗅覚検査はオルファクトメーター(第一薬品産業株式会社)を用いて調査した。味覚検査、嗅覚検査ともに自律神経活動やN.I.R.S.では対照群と比較しても、有意な変化を検出することが出来ず、さらに嗅覚検査も、疼痛VAS値の変化は全例でみられなかったが、味覚検査において、舌痛症患者のみが、甘味液(精製白糖)によって疼痛VAS値が低下(平均10mm)し、複数回の検査においても現象は再現された。しかしVAS値の低下は一過性であり、甘味が口腔から除去されると疼痛VAS値は元に戻った。以上より口腔顔面痛患者のうち舌痛症患者では、一過性ではあるが、甘味による疼痛軽減の可能性があることが本研究から示唆された。歯科麻酔学当初の研究計画では、光脳機能イメージング装置N.I.R.Sによる測定下に行う味覚・嗅覚刺激による検査は、口腔顔面痛患者のうち、精神医学的診断が除外された患者を対象とすることを計画していた。しかし精神医学的診断はほぼすべての患者において陽性であり、その結果口腔顔面痛患者においては心理的因子を完全に除外することが困難であることが本年度の調査にて明らかになった。そのため対象患者の設定を変更し、研究方法も、N.I.R.S.を用いた調査の前に、味覚・嗅覚検査を自律神経活動測定装置Memcalc測定下に実施して事前調査することとしたため、研究の進行が若干遅れている。本研究では、健常成人実験的疼痛モデル作成準備、実験に使用する嗅覚刺激・味覚刺激用の試薬の調査・準備、および光脳機能イメージング装置N.I.R.S.、自律神経活動測定装置MemCalc Tonam2の調整に時間を有することは研究開始当初から予想されていた。したがって研究1年目に行う予定としていた健常成人による実験的疼痛モデルを用いた実験が十分には実施出来なかったのが本年度の反省点である。この点については次年度、早急に健常成人実験的疼痛モデルと口腔顔面痛患者の両者を対象として並行して実験を進めていく予定であるが、本年度はまず実験開始前の基礎データとして口腔顔面痛患者に対する複数の心理テストおよび精神疾患簡易構造化面接を用いた精神医学的調査によるデータ収集が実施でき、心理的な因子の修飾は慢性痛を有する患者には少なからず影響を与えていることが明らかになったことから、次年度以降はより詳細な精神医学的診査を並行して行い、最終的な実験結果と照らし合わせたうえで疼痛変調反応の判定をする必要があることが示唆された。さらに口腔顔面痛患者に対して問診した嗅覚・味覚刺激に対する予備調査が実施することが出来、特に舌痛症や非定型顔面痛では嗅覚や味覚に影響する「食事」という行為により疼痛は確実に消失するという事実が明らかになったのは有意義な結果であったと考えられる。研究3年目は、健常成人および、対象となる口腔顔面痛患者に対して、N.I.R.Sを用いた味覚・嗅覚試験を主体に実施し、味覚・嗅覚によって生じる疼痛変調機構の可能性の解明を進める予定である。健常成人実験的疼痛モデルと口腔顔面痛患者を対象として、研究2年目は味覚、研究3年目は嗅覚を主体として、実験を進めていく予定である。実験によって測定する項目としては、まず精神医学的検査については研究1年目の結果を考慮し、現在の心理テスト内容から多少項目を増やし、さらに広い視野から心理面の調査が可能となるように変更の上実施する。また本年度に研究用に調整をした光脳機能イメージング装置N.I.R.S.と自律神経活動測定装置MemCalc Tonam2を用いて測定を開始し、測定結果から変化の見られた試薬の検査時には血液検査による内因性エンドルフィン測定も並行して実施する予定である。これらの結果から実際の味覚・嗅覚刺激の試験薬の種類による疼痛変調反応の有無についてさらなる研究を進めていく予定である。
急性期医療の看護場面における実践知の記述的研究

本研究は、看護場面として急性期医療の現場に注目し、そこでの実践がいかに成り立っているのかを記述することを目的とした。研究期間内においては、おもに、患者の苦痛の理解という実践に注目した。看護師たちは、観察や評価に先立って、患者の痛みの経験を理解しはじめていた。この理解は、患者の痛みに応じようとする行為的な感覚や、具体的な行為とともに成り立っていた。そして、この行為を交換することによって、看護場面における協働が達成されていた。本研究は、急性期病院の病棟における看護場面に注目し、様々な経験レベルにある看護師たちがその実践をどのように成り立たせているのかを記述し、これをもとにして看護における実践知を検討することを目的としている。本年度は、研究開始に当たっての準備と予備調査を行った。具体的には、所属部局の研究倫理委員会にて計画書の審査を受け、承認を得た。さらに、調査のためのフィールドを開拓するとともに、約1週間の参与観察と複数回の個別インタビューを行った。参与観察は、病棟の流れを把握するために、日勤を中心に連日実施した。中勤と夜勤は、申し送りの時間帯を中心に参加観察をした。その方法は、各勤務帯ごとに調査者の各々が1人の看護師と行動をともにして、行われていることや発言などを記録するというものである。必要に応じて、実践に参加をすることもあった。勤務交代時に行われる申し送りと病棟カンファレンスについては、了解を得て、映像と音声をビデオカメラとICレコーダーで記録した。記録は逐語におこして、トランスクリプトを作成した。非公式のインタビューは、各勤務時間帯に同伴させてもらった看護師や病棟での動きを調整をしてくれた看護師に、そのつど気になったことや分からないことなどを質問するという方法で行った。病棟管理者(病棟師長、係長)には、約2時間の個別インタビューを実施し、病棟の状況、および他病棟や他部門との関連をどのように把握していたり、そのために何を見ていたり何を気にかけているのかを、具体的な状況とともに話してもらった。語られたことはICレコーダーに録音し、逐語におこしてトランスクリプトを作成した。今後は、参与観察の方法をさらに吟味・開発するとともに、トランスクリプトの分析方法を検討していく予定である。それをもとに、来年度は本調査を実施する。本研究は、急性期医療の看護場面における「実践知の成り立ち」と、それを成り立たせている参加者たちの「方法」を記述することを目的としている。実践知は、それを成り立たせている参加者にとって自明なことであったり、行為として表現していることであるため、自覚し難い。しかし他方で、確かに実践を成り立たせる知恵は、その営みの中で働いていると考えられる。それゆえ、フィールドワーク、およびインタビュー、映像記録によって得た質的な情報を記述的に浮かび上がらせることを計画した。本年度は、データ収集およびデータの分析を行った。具体的には、昨年度の予備調査(フィールドとなる病棟の状況を把握し、フィールドワークの方法を検討)を踏まえて、約2週間にわたる呼吸・循環器内科病棟でのフィールドワーク、看護師同士の申し送りやカンファレンスの映像・音声記録および個別インタビューを実施した。さらに、フィールド先である病院が企画・運営する、中堅看護師の研修に参加した。フィールドワークや研修への参加は、実践知を成り立たせている看護師たちの営みの場面に入り込み、文脈を絶たずに状況を理解するのに有効であった。また、フィールドノート、申し送りやカンファレンスの映像・音声記録、個別インタビューデータは、実践知の成り立ちを分析するための主たる資料としている。そのすべては、逐語に起こしてトランスクリプトを作成した。これらのトランスクリプトをもとに、申し送りやカンファレンスで積極的に議論されたり、看護師たちが相談し合いながら実践をしていた患者とのかかわりに注目して、そこでの議論のされ方、実践のされ方を分析しはじめている。その成果は、来年度の国際学会等で発表したり、論文として公表する予定である。本研究の目的は、急性期医療の看護場面における実践知の成り立ちと、それを成り立たせる参加者たちの方法を記述することである。本年度は、約2週間の呼吸・循環器内科病棟でのフィールドワーク、申し送りやカンファレンスの映像・音声記録および個別インタビューを実施した。これまでの3年間の調査をもとに、看護師たちが特に注目していた、患者の痛みの理解や評価をめぐる実践に注目して実践知の記述を試みた。看護師たちは、科学的な観察や評価に先立って、患者の痛みに応じようとする行為的感覚や具体的な行為の中で既に、痛みの理解をはじめていた。この理解の実践より、患者の経験する痛みは、本人にしか分からない私秘的なものとして閉じられていたり、それを理解する看護師の主観的な経験として隠されてはいないことが分かった。経験する者の私秘性や理解する者の主観性は、その場面においてそのつど考えられたり指摘されていることであった。患者の痛みの理解については、カンファレンスにおいてもたびたび話し合われていた。

そこでの議論より、「痛みスケール」を用いてなされる評価は、単に所与の対象に所与の基準をあてはめるような評価ではなく、それ自体が評価をされるべき対象を措定し、分割し、評価のための基準を作り出すワークであることが分かった。またカンファレンズは、チーム全体の治療方針の決定と、患者本人の感覚とを調停する場面として機能しており、「痛みスケール」についての議論は、この両極のあいだで、その使用法と適切さをめぐってなされていた。これらの成果は、「患者の経験する痛みはいかに経験されるのか?」「『メンバーの測定装置』としての『痛みスケール』」として、国内外で報告した。
Naraモデルを用いた細胞移植・徐放化栄養因子による開胸術後痛治療法の開発

開胸術を受けた患者の多くに開胸術後痛と呼ばれる神経障害性疼痛が発生する。これは、局所の循環障害も伴う慢性痛で、患者の社会復帰を妨げ、ADLも低下させるものである。本研究では、当教室で開発したNaraモデルを用いて、一度傷害された神経回路を回復させる開胸術後痛の革新的治療を開発することを目的とした。これまでの研究で、NGF、BDNF、NT-3、GDNFなど神経栄養因子の機能と局在、神経障害後の時間的発現過程などは少しずつ明らかになりつつあるが、これらの分子の発現を制御して神経障害や慢性痛を治療する方法は十分に検討されていない。神経を正常に回復促進するためには、栄養因子を効果的な時期に効果的な場所に使用することが必要と考えられる。本年度の研究では、適切な時期に適切な部位で適切な量の栄養因子を放出させるシートを開発することも目的とした。本研究代表者の所属する講座では、塩基性線維芽細胞増殖因子(bFGF)をゼラチンハイドロゲル内に包埋し、これを末梢循環障害による虚血痛を発症した患者に筋肉内投与して虚血痛や血流障害を改善する臨床研究を平成17年1月より開始した。この成果を本研究にも生かすことを計画した。まず第1の研究として、ゼラチンハイドロゲルによる栄養因子徐放シートおよびポリ乳酸徐放化局所麻酔薬の作成を京都大学再生医科学研究所・生体組織工学研究部門・生体材料学分野において行った。また、bFGFならびにIGF(nsuline like growth factor)の傷害後神経に対する効果も判定した。その結果、両因子(これらは既に別の用途で臨床応用が開始されている)が傷害後の神経を再生させることに効果的であることが判明した。
ペプチド・蛋白製剤の高品位化に有用な生体適合性環状オリゴ糖の開発

ペプチド・蛋白性薬物を実際に医薬品として製剤化するには、機能性と安全性を備えた薬物担体を用いて、酵素安定性、膜透過性、標的指向性など多くの課題を克服しなければならない。そこで本研究では、安価で包接対象の広いβ-シクロデキストリンを原料に用いて、標的指向性(体内分布特異性など)、機能性(立体選択性,膜形成性,粘膜付着性など)、生体適合性(生分解性,局所安全性など)を強化した薬物担体を開発し、ペプチド・蛋白性薬物送達システムへの有効利用を企図した。以下に主な知見を要約する。(1)当研究室で最近開発したアシル化シクロデキストリン(C_1C_<12>)の中で、中鎖アシル化体(C_4,C_5)は、粘膜付着性や薄膜形成性を有するため、これらの特性を利用して経皮または経粘膜適用製剤を構築し、生理活性ペプチドのような水溶性薬物の生物学的利用能の向上や薬効発現時間の制御に関する基礎的知見を得た。(2)吸収改善が望まれるペプチド性薬物については,荷電状態や脂溶性を調節したスルフォブチル化β-シクロデキストリンを用いて、モデル薬物インスリンの放出速度や組織移行性の改善に関する基礎的知見を得た。(3)陰イオン性の分岐シクロデキストリンであるglucuronylglucosyl-β-cyclodextrin(GUG-β-CyD)は、高水溶性で、生体適合性に優れ、塩基性ゲスト分子に対する高度な包接機能を有すること、さらに、遺伝子組換えヒト成長ホルモン(rhGH)の凝集体形成を顕著に抑制することが明らかとなり、蛋白性薬物用の新規製剤素材としての応用が期待される。このように、本研究で対象とした各種β-CyD誘導体は、機能性や生体適合性に優れていることから、ペプチド・タンパク性薬物の経皮、経粘膜、注射剤などの製剤特性改善並びにDDS用素材としての有効利用が期待される。本研究は、標的指向性、機能性、生体適合性などを強化した新規環状オリゴ糖を開発し、ペプチド・蛋白性薬物のDDS(Drug Delivery System)への有効利用を企図するものである。本年度は、安価で包接対象の広いβ-シクロデキストリンを原料に用いて、親水性、疎水性、荷電性のシクロデキストリンを構築し、それらの包接機能並びに薬物担体特性に関する以下の基礎的知見を得た。1.β-シクロデキストリンに各種置換基(アシル、アルキル、ヒドロキシアルキル、カルボキシメチル、硫酸基など)を導入した誘導体を高収率に合成し、各種担体特性(溶解性、安定性、油/水分配特性、界面活性、吸湿性、粘着性、膜形成性、生分解性、生体適合性溶血作用、皮膚・粘膜・筋肉刺激性)などに関する基礎的知見を得た。2.上記シクロデキストリンとペプチド・蛋白性薬物(インスリン、酢酸ブセレリン、シクロスポリン、タクロリムスなど)との相互作用を各種スペクトル法(UV,CD,FT-IR,蛍光,NMR)、断熱型示差走査熱量測定、粉末X線回折などにより検討し、包接部位、相互作用機構、複合体の結合定数、化学量論などを明らかにした。3.インスリンをモデル薬物に用いて、経皮・経粘膜透過性、組織移行性、溶解時の凝集体形成、熱安定性に及ぼす各種シクロデキストリンの影響を予備的に検討し、吸収促進機構の解明並びに今後のin vivo実験への手掛かりを得た。上記知見は、高機能性担体としてのシクロデキストリン誘導体をペプチド・蛋白性薬物の製剤素材に利用し、経口・注射・経粘膜・経皮ルートなどに適用可能な生体適合性に優れる新規素材の開発研究を展開する上で有用な基礎資料になるものと考えられる。

本研究では、ペプチド・蛋白性薬物の投与ルートの拡大、生物学的利用能の向上並びに薬効発現パターンの精密制御を企図して、薄膜形成能や粘膜付着性を有するシクロデキストリン、肝実質細胞など特定のレセプターに高い認識能を有するヘテロ分岐シクロデキストリン、電荷を付与したシクロデキストリン等の高機能性担体をモデル薬物に適用し、経口、注射、経粘膜ルートへの有効利用に関する基礎的検討を行った。以下に、本年度得られた主な知見を要約する。1)ペプチド・蛋白性薬物のモデルとして、インスリン、酢酸ブセレリン、遺伝子組換えヒト成長ホルモン、シクロスポリンAを用いて、これら薬物の溶解性・分散性、組織移行性、溶解・振とう時の凝集体形成、熱安定性等に及ぼす各種シクロデキストリン(β-シクロデキストリンに各種置換基(アシル、アルキル、ヒドロキシアルキル、カルボキシメチル、硫酸基)を導入した誘導体の影響を検討し、各物性変化解析した。なお、本研究補助金で購入した設備備品(ロータリーエバポレータ1式)は、シクロデキストリン誘導体を合成する際に使用した。(分担者:上釜、松岡)2)各種モデル薬物/シクロデキストリン複合体を調製し、動物(ラット、ウサギ、ビーグル犬)に、経口、経粘膜、注射(皮下)投与後の体内動態を検討して、吸収促進機構の解明並びに製剤設計への手掛かりを得た。上記知見は、シクロデキストリン誘導体をペプチド・蛋白性薬物の高機能性担体に利用して、経口・注射・経粘膜・経皮ルートなどに適用可能な生体適合性に優れる新規DDS(Drug Delivery System)を構築する際の有用な基礎資料になるものと考えられる。本研究では、マルトシル-β-シクロデキストリン(G2-β-CyD)の分岐末端にカルボキシル基を有する6-0-α-(4-0-α-D-Glucuronyl)-D-glucosyl-β-cyclodextrin (GUG-β-CyD)の製剤への有効利用を企図して、GUG-β-CyDの物理化学的・生物学的性質を明らかにするとともに、遺伝子組換えヒト成長ホルモン(rhGH)を蛋白性薬物のモデルに選んで、タンパク質凝集抑制作用を他の親水性β-CyDsの場合と比較した。以下に、本研究で得られた知見を要約する。1)GUG-β-CyDの水への溶解度(>2g/mL)は天然β-CyD(0.0199/mL)に比べて著しく大きく、家兎赤血球に対するGUG-β-CyDの溶血活性も天然β-CyDやG2-β-CyDに比べて弱いことが確められた。また、GUG-β-CyDやG2-β-CyDはCaco-2細胞に対して約100mMまでは傷害性を示さなかった。GUG-β-CyDは、難水溶性の塩基性薬物に対して優れた可溶化能を示し、包接能はG2-β-CyDの場合と同様にステロイド骨格を有する薬物に対して顕著であった。2)断熱型示差走査熱量計を用いてrbGHの熱変性挙動を検討した結果、熱変性に伴いrbGHは凝集体を形成することが示唆され、分岐β-CyDsは凝集体形成を顕著に抑制した。その際、分岐β-CyDsは、rbGHの再生過程において,モルテングロビュール状態におけるrhGH分子の芳香族アミノ酸と相互作用して、隣接するrhGH分子間の疎水相互作用を弱める結果、rhGHの凝集体形成を抑制するものと推定された。このように、GUG-β-CyDは高水溶性で生体適合性に優れており、rhGHの凝集体形成を顕著に抑制することから、タンパク製剤の溶解や熱処理時の安定化剤あるいは再生過程における構造再形成剤として注射剤への有効利用が期待される。
緑内障患者における網膜循環、視神経細胞死に関連する遺伝子の変異検索

緑内障とは原則として眼圧の上昇によって引き起こされる視神経の変性による視野障害を中心とした疾患である。しかし近年眼圧が正常にもかかわらず視神経節細胞変性を伴う視野障害をきたす正常眼圧緑内障が緑内障全体の半数以上を占めるという報告もされている。緑内障の遺伝的原因としてはTIGR遺伝子と先天緑内障としてCYP1B1遺伝子の変異が報告されているが、これらの遺伝子の異常できたす緑内障の割合は全体の3%未満であると報告されている。これまでにlocusの報告されているものはGLC1B,GLC1E,GLC3B,GLC1D,GLC1F,GLC1Cがあるが原因遺伝子までは同定されていない。そこで我々は現在網膜視神経節細胞、線維柱帯に発現する遺伝子を対象に開放隅角緑内障患者からのDNAを用いて変異検索を行っている。現在変異検索を行っている遺伝子は眼組織では線維柱帯と網膜視神経節細胞に発現し、常染色体2番に存在している。17個のエクソンより構成されている。この遺伝子の全エクソンとその近傍のイントロンの塩基配列を決定し、SSCP法とシークエンス法により変異を同定を行っているが、現在までのところ、緑内障の原因と判定される変異は発見していない。今後さらに症例を集めるとともにlinkageによりlocusが報告されているものについてはGenebankから候補遺伝子を検索し、そのエクソンイントロン地図を作成して、さらなる変異検索を継続していく。
高次元データ駆動解析による歴史津波堆積物の高精度判別

地球化学的調査による高次元データ取得と津波堆積物の統計数理解析に基づき、日本沿岸で過去1万年程度の間に発生した巨大地震津波の頻度を正確に把握することを目的とする。そのため、高密度で堆積物コア試料を地球化学的に分析し、従来の地質データと統合して得られた高次元データをスパースモデリング解析することを試みた。この新技術により、各種のイベントや歴史的な事象を数理統計的に差別化して、歴史的な巨大津波による堆積物を高精度で判別できる包括的フレームワークを構築し、日本沿岸における地震津波イベントの頻度、浸水範囲の特定精度を向上させることを目指した研究を進めた。国内数カ所(岩手、宮城等)の調査地点においてジオスライサー調査を実施し、歴史津波堆積物のコア試料を収集した。また、産総研で保管されているコア試料を対象として地質学的、地球化学的な解析作業を実施した。得られたコア試料は、高知大学コアセンターが所有するコアスキャニング装置により高密度で分析し、元素、有機物、粒径分布、粘土含有量等の分布をマッピングして高次元データを収集した。特定地域における海洋堆積物と津波堆積物を対象にして、風化や化学的変換に基づく物理化学プロセスに関して統計数理解析を実施した。具体的には、主成分分析や独立成分分析等により地質現象を支配する典型的なプロセスを抽出することで、津波堆積物の高次元データ駆動に基づく津波堆積物の地球化学的な特徴を明らかにした。スパースモデリング手法を取得した高次元データに適用し、津波堆積物と非津波堆積物の統計数理的な分別に必要な統計数理情報を収集した。また、地球科学、物理化学および生物学等を含む津波堆積物の要素モデリングの機械学習を通じて、モデリングの規範となる事象や基底を抽出して、津波堆積物の地球化学特性を支配するメカニズムを明らかにした。本年度に予定していた現場調査、試料採取、化学分析およびデータ解析は順調に進捗して、所定の成果が得られている。具体的には、以下の研究項目で大きな進展が見られた。研究課題1では、歴史的な津波堆積物の調査および解析に関する研究を進めた。これまでは、特に2011年大震災以降では国内外で数多くの地質学的な調査研究が実施されてきた。これらの多くは地質学的なボーリング調査やジオスライサー調査による簡易的な堆積物試料の収集と解析を主な内容としている。しかし、従来は、地質学的な微化石やテフラの存在、構成する堆積物の粒径、分級の記載による調査事例がほとんどであり、堆積構造の物理的な解析や構成する粒子の地球化学的な分析はあまり実施されていなかった。これらの詳細な調査を付加することにより、津波による堆積メカニズムの推定、泥層と砂層の堆積構造、さらには化学的な組成分析により堆積物の起源推定が可能となることが判明した。研究課題2では、2011年津波堆積物および歴史津波堆積物の調査を実施し、膨大な地質学的、地球化学的なデータを集積してきた。また、このようなビックデータを系統的に解析し、歴史津波堆積物の特徴、堆積構造の詳細把握、さらには歴史津波堆積物とそれ以外の堆積物の判別を可能とした。特に、スパースモデリング手法を活用して、収集したデータの中で有意な部分とそれ以外の部分を機械学習により自動的に分別する新技術を導入することが有効であることが判明し、歴史津波堆積物にも適用可能であることが分かった。今後は、前年度で得られたコア試料の分析結果をもとに、地球化学的な解釈、地質学的な判別およびスパースモデリングを用いて高精度判別を可能にする手法の確立を目指す。研究課題1では、収集したコア試料を環境地質学的に解析し、絶対年代指標となる火山活動に起因するテフラや各種イベントの解釈を進める。また、コア試料に含まれる微化石や粘土鉱物等を詳細に分析し、堆積物の起源判定に必要な堆積学的、古生物学的基礎データを収集する。これらの事象と対比するため年代測定も同時に実施し、津波堆積物の堆積年代を確定する。研究課題2では、上記の解析を通じて確実に歴史津波堆積物として検証されたものは、教師データとして地質情報および地球化学情報を登録するとともに、国内外の各地点における既知の歴史津波堆積物のデータベース化を行う。高次元データ駆動解析により歴史津波堆積物とそれ以外の堆積物を高精度で判別し、特有な物性や堆積構造の特徴等の科学的知見や教師データを反映させて、歴史津波堆積物のデータ解析に特化したモデリング手法の開発を行う。この新手法の確立により、歴史的な巨大地震・津波イベントの検知、判別および頻度推定を可能にする。

得られたコア試料は、高知大学コアセンターが所有するコアスキャニング装置により高密度で分析し、元素、有機物、粒径分布、粘土含有量等の分布をマッピングして高次元データを収集した。特定地域における海洋堆積物と津波堆積物を対象にして、風化や化学的変換に基づく物理化学プロセスに関して統計数理解析を実施した。具体的には、主成分分析や独立成分分析等により地質現象を支配する典型的なプロセスを抽出することで、津波堆積物の高次元データ駆動に基づく津波堆積物の地球化学的な特徴を明らかにした。スパースモデリング手法を取得した高次元データに適用し、津波堆積物と非津波堆積物の統計数理的な分別に必要な統計数理情報を収集した。また、地球科学、物理化学および生物学等を含む津波堆積物の要素モデリングの機械学習を通じて、モデリングの規範となる事象や基底を抽出して、津波堆積物の地球化学特性を支配するメカニズムを明らかにした。本年度に予定していた現場調査、試料採取、化学分析およびデータ解析は順調に進捗して、所定の成果が得られている。具体的には、以下の研究項目で大きな進展が見られた。研究課題1では、歴史的な津波堆積物の調査および解析に関する研究を進めた。これまでは、特に2011年大震災以降では国内外で数多くの地質学的な調査研究が実施されてきた。これらの多くは地質学的なボーリング調査やジオスライサー調査による簡易的な堆積物試料の収集と解析を主な内容としている。しかし、従来は、地質学的な微化石やテフラの存在、構成する堆積物の粒径、分級の記載による調査事例がほとんどであり、堆積構造の物理的な解析や構成する粒子の地球化学的な分析はあまり実施されていなかった。これらの詳細な調査を付加することにより、津波による堆積メカニズムの推定、泥層と砂層の堆積構造、さらには化学的な組成分析により堆積物の起源推定が可能となることが判明した。研究課題2では、2011年津波堆積物および歴史津波堆積物の調査を実施し、膨大な地質学的、地球化学的なデータを集積してきた。また、このようなビックデータを系統的に解析し、歴史津波堆積物の特徴、堆積構造の詳細把握、さらには歴史津波堆積物とそれ以外の堆積物の判別を可能とした。特に、スパースモデリング手法を活用して、収集したデータの中で有意な部分とそれ以外の部分を機械学習により自動的に分別する新技術を導入することが有効であることが判明し、歴史津波堆積物にも適用可能であることが分かった。今後は、前年度で得られたコア試料の分析結果をもとに、地球化学的な解釈、地質学的な判別およびスパースモデリングを用いて高精度判別を可能にする手法の確立を目指す。研究課題1では、収集したコア試料を環境地質学的に解析し、絶対年代指標となる火山活動に起因するテフラや各種イベントの解釈を進める。また、コア試料に含まれる微化石や粘土鉱物等を詳細に分析し、堆積物の起源判定に必要な堆積学的、古生物学的基礎データを収集する。
オオバギ属植物(トウダイグサ科)と花序で繁殖するアザミウマの送粉共生とその進化

被子植物は植食者に対して、多様な防衛形質を進化させてきた。その防衛形質は、植食者との関係ばかりでなく、他の生物との関係にも影響を与えることがある。また逆に、別の植物-動物相互作用に関わる形質が、植物と植食者の関係に影響することがある。本研究では、トウダイグサ科オオバギ属植物で送粉とアリ防衛の進化的関係を調べた。オオバギ属植物のほとんどの種は、葉の花外蜜腺に誘引されて訪れる不特定のアリに防衛されるが、一部は幹内に特定の種のアリを住まわせ極めて強くアリに防衛される「アリ植物」である。オオバギ属で送粉様式が分かっている種は少ないが、アリ植物を中心とした一部の種で、花を覆う小苞葉の内側で採餌・繁殖を行うアザミウマやカメムシによる送粉が知られている。特に平成25年度は、以下の点を明らかにした。防衛アリは植食者だけでなく送粉者も追い払い、送粉を妨害することがある。本研究では、アザミウマによって送粉されるオオバギ属の1種において、送粉者と防衛アリの関係を調べた。まず、昆虫に対する防衛アリの行動を調べたところ、アリは送粉者以外の昆虫には攻撃行動をとることが多かったが、送粉者アザミウマに遭遇した時、特にアザミウマが肛門から液滴を分泌した時には、逃避行動をとることが多かった。さらに、アザミウマの肛門分泌物や、その主成分であるデカン酸を付着させたテフロン片に対する反応を観察したところ、対照区と比べ逃避行動が多く見られた。以上から、送粉者アザミウマは忌避効果のある液滴を肛門から分泌することで、アリからの攻撃を避けていることが示唆された。オオバギ属では、アリに妨害されにくい送粉者の獲得が、アリ植物の進化に寄与したと考えられる。当初の目標としていた実験(生物検定)や化学分析が計画通り進行した。また、計画していた学会での成果発表や、国際誌への投稿も達成された。本研究では、オオバギ属植物において、防衛アリに花粉の媒介を邪魔されない仕組みを持つことが、より強いアリ防衛の獲得に重要であることが示された。極めて強いアリ防衛強度をもつアリ植物は、オオバギ属以外にもアカシア属(マメ科)、セクロピア属(セクロピア科)、バルテリア属(トケイソウ科)など様々な植物のグループに存在するが、これらのグループでのアリ植物の進化にも、アリに送粉を邪魔されない仕組みの獲得が重要であったか確かめることが今後の課題である。1、送粉共生の進化に被食防衛共生は影響したか?オオバギ属は約300種を含むグループだが、ほとんどの種が葉に円盤状の花外蜜腺をもち、アリに被食防衛の一部または大部分を頼っている。そのうち約50種は、葉だけでなく花序の苞にも葉とよく似た蜜腺をもつ。苞に円盤状の蜜腺を持つMacaranga sinensisで訪花昆虫採集を行ったところ、この蜜腺を舐める昆虫が送粉を担うことが分かった。葉の円盤状蜜腺はオオバギ属のほとんどの種で見ら・れるのに対し、苞の円盤状蜜腺は原始的なグループでは全く見られないことから、苞の蜜腺は葉の蜜腺より後に起源したと考えられる。オオバギ属では、アリとの被食防衛共生をもっていたことでこのような送粉共生を獲得することが可能になったのだろう。2、被食防衛共生の進化に送粉共生は影響したか?被食防衛共生では、アリが植食性昆虫だけでなく、植物にとって有益な送粉昆虫まで追い払うかもしれないという負の側面が存在する。オオバギ属の中には、アリに食物だけでなく営巣場所も提供する「アリ植物」と呼ばれる種が存在するが、このようなアリと密接な関係にある種は、日和見的にアリを誘引する種に比べて、アリから受ける負の効果が大きいと考えられる。オオバギ属に見られるアリ植物種は、多くがDolichothrips属に含まれる体長2ミリほどのアザミウマという小さな昆虫に送粉される。同科の昆虫の多くは肛門から天敵忌避物質を分泌することが知られているため、オオバギ属の送粉者アザミウマがアリ忌避物質を分泌する可能性を検証した。アリの行動実験や、アザミウマの肛門分泌物の成分分析から、送粉者アザミウマはアリ忌避効果のある化学物質を肛門から分泌し、アリからの攻撃を避けていることが明らかになった。オオバギ属では、このようなアリによる攻撃を受けにくい昆虫を送粉者としたことで、アリとの密接な共生関係を進化させることができたと考えられる。

オオバギ属で送粉様式が分かっている種は少ないが、アリ植物を中心とした一部の種で、花を覆う小苞葉の内側で採餌・繁殖を行うアザミウマやカメムシによる送粉が知られている。特に平成25年度は、以下の点を明らかにした。防衛アリは植食者だけでなく送粉者も追い払い、送粉を妨害することがある。本研究では、アザミウマによって送粉されるオオバギ属の1種において、送粉者と防衛アリの関係を調べた。まず、昆虫に対する防衛アリの行動を調べたところ、アリは送粉者以外の昆虫には攻撃行動をとることが多かったが、送粉者アザミウマに遭遇した時、特にアザミウマが肛門から液滴を分泌した時には、逃避行動をとることが多かった。さらに、アザミウマの肛門分泌物や、その主成分であるデカン酸を付着させたテフロン片に対する反応を観察したところ、対照区と比べ逃避行動が多く見られた。以上から、送粉者アザミウマは忌避効果のある液滴を肛門から分泌することで、アリからの攻撃を避けていることが示唆された。オオバギ属では、アリに妨害されにくい送粉者の獲得が、アリ植物の進化に寄与したと考えられる。今年度は(1)オオバギ属の花序形態はどのように進化したか、(2)オオバギ属の送粉者アザミウマは、寄主植物を防衛するアリに対して忌避物質を分泌するかという2点を明らかにすることを計画していた。(1)については、約300点の乾燥標本の観察を行った結果、花序形態から風媒と思われる花序形態から昆虫媒と思われる花序形態への進化が起こったことが考えられた。(2)についてはアザミウマの分泌物の化学分析やアリを使った生物検定などを行い、アザミウマがアリ忌避物質を分泌することを明らかにした。以上より、本研究はおおむね順調に進展しているといえる。当初の目標としていた実験(生物検定)や化学分析が計画通り進行した。また、計画していた学会での成果発表や、国際誌への投稿も達成された。今後は以下の2点に取り組む。(1)原始的グループの送粉様式の解明花序形態から、オオバギ属の原始的なグループは風によって送粉されていたことが予想されるが、実際には全く調べられていない。そのため、ニューカレドニアに分布する原始的なオオバギ属複数種で訪花昆虫採集や、訪花昆虫除去実験を行い、風媒がみられるかどうか確かめる。(2)送粉者アザミウマのアリ忌避物質に関する論文執筆・投稿前年度の調査から、オオバギ属の送粉者であるアザミウマがアリ忌避物質を分泌し、アリからの攻撃を避けていることが明らかになった。本年度はこの成果を論文にまとめ、国際誌に投稿する。本研究では、オオバギ属植物において、防衛アリに花粉の媒介を邪魔されない仕組みを持つことが、より強いアリ防衛の獲得に重要であることが示された。極めて強いアリ防衛強度をもつアリ植物は、オオバギ属以外にもアカシア属(マメ科)、セクロピア属(セクロピア科)、バルテリア属(トケイソウ科)など様々な植物のグループに存在するが、これらのグループでのアリ植物の進化にも、アリに送粉を邪魔されない仕組みの獲得が重要であったか確かめることが今後の課題である。