hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
砂浜海岸の適正な保全管理システムの提案

また、イソコモリグモの分布に関して、石狩海岸では広く分布していることが明らかとなったが、分布は汀線から60mの砂浜と砂丘植生の移行帯に帯状に分布していることが分かった。この分布域は、石狩海岸で問題となっているレクリエーション利用が集中する範囲と重なっているため、植生だけでなくイソコモリグモの分布にもレクリエーション利用の影響が大きいことが明らかとなった。2011年の震災による影響から昨年度は研究の進捗が遅れていたが、今年度は概ね予定通りに達成することができた。前述の通り、2011年3月11日に日本を襲った東日本大震災による津波被害の大きさから、海岸に関する意識を問う1)3)のアンケート調査は、結果への影響が懸念されることから今年度の実施は不適であると判断し、これらの調査は次年度以降に延期した。また、今年度から当該補助金が前期・後期の二期に分けて支給されることにより、当初砂浜海岸の空撮を予定していたが、調査時期に必要となる資金が用意出来なかったため、次年度以降に延期した。他の調査は計画以上に進展したものもあり、全体としては「やや遅れている」と判断した。本年度は最終年度であるため、残りの調査を完了し、成果の取りまとめを行う。また、海岸管理者を含めた環境フォーラムを開催し、砂浜海岸の新たなガバナンスについて提言を行う。本年度では2011年3月11日に日本を襲った東日本大震災による津波被害の大きさから、海岸に関する意識を問う1)3)のアンケート調査は、結果への影響が懸念されることから今年度の実施は不適であると判断し、これらの調査は次年度以降に延期した。また、今年度から当該補助金が前期・後期の二期に分けて支給されることにより、当初砂浜海岸の空撮を予定していたが、調査時期に必要となる資金が用意出来なかったため、これらの調査も次年度以降に延期した。そのため、今後はこれらの延期した調査を中心に進め、本年度行った自然環境調査と合わせてとりまとめを行っていく。また自然環境の調査では、砂浜海岸の生態系サービスを評価する項目の整理っており、次年度以降はこの評価に重点を置く。震災の影響を考慮し、沿岸住民へ行うアンケート調査を最終年度であるH25年度に行うこととしたため、今年度に未使用学が発生した。そのため、最終年度である次年度は、沿岸住民や利用者、管理者を対象としたアンケート調査を行うための出張旅費、印刷費、郵送費、調査票の配布・入力の学生アルバイトへの謝金等が必要となる。また、現地調査や得られた成果を積極的に学会等で発表するための出張旅費、論文校閲等による費用等も必要となる。前述の通り、アンケート調査の延期、及び調査地海浜の空撮延期により、使用予定であった予算を繰り越すことになったため、次年度以降は実施出来なかった沿岸住民や利用者、管理者を対象としたアンケート調査を行い、そのための出張旅費、印刷費、郵送費、調査票の配布・入力の学生アルバイトへの謝金として支出する。同様に調査地海浜の空撮を行い、そのための経費を繰り越し分から支出する。
ゼロエミッション社会実現に向けた地域の消費及び物流システムに関する研究

ゼロエミッション化を論じるためには、製品における生産・加工・保存・輸送・流通・消費・廃棄の各ライフサイクルステージでの分析と効率性を問う必要がある。本研究は自然系及び人工系における物質代謝を定量化した都市環境シミュレーションモデルの開発と、それに基づくゼロエミッション理念型社会実現のための政策を考える。特に本年度では、家計(個人)及び企業等の主体の消費活動に着目し、都市内における有機物循環の中で、最終消費に至るまでの前段の生産・流通段階、及び後段の廃棄段階における食物起因の物質フローを、上下水道、保険医療、清掃事業、農林水産統計、運輸・エネルギー関連、及び食料に関する公表データ等から抽出し、エミッション発生構造を捉えることを第1目的とした。また、手法としては物質フロー分析(SFA)及びLCAを応用し、ある特定の都市内部(ケーススタディとしては福岡市)での物質循環過程において、直接・間接的に排出される炭素及び窒素化合物を定量化し、また都市生活者1人を基準とした炭素循環効率指標、資源循環健全性指標、伴う環境負荷指標、循環スケール指標、循環経済効率性指標等を提案することによって研究を進めた。これらの指標を元に、幾つかの政策シナリオ、例えば食品ロス率(塵芥廃棄物の中の可食部含有率)の減少、汚泥のコンポスト化促進を取り上げ、各ステージにおける影響を評価した。前者の場合、環境負荷としては好ましいが、上流の生産・流通段階において経済効率性としてのロスが生ずる。後者の場合、リサイクル全般的な議論においても伺えるが、再商品化過程における化石燃料使用量が新たに必要となり、各ステージ及び各指標間に一長一短の関係が現れる。(詳細は2001年1月における本研究の最終報告会等で発表した。)ゼロエミッション化を論じるためには、製品における生産・加工・保存・輸送・流通・消費・廃棄の各ライフサイクルステージでの分析と効率性を問う必要がある。)
心筋病変に対するβ遮断薬の作用と効果の検討

本研究の目的は、加齢とともに加速度的に増加する犬の後天性心疾患の1つである心筋病変の発生メカニズムの解明とその治療法の確立にある。発生メカニズムについては、すでに血小板の活性化による微小血栓でないことを明らかにし、その他の原因特にAngiotensinIIやサイトカインに注目した。次いで心筋線維化の発生状況を検討し、さらにWisterラットを用いて容量負荷モデルを作成し、一方高血圧症モデルのダールラットと比較検討した。その結果、心筋線維化は、うっ血性心不全の中でも容量負荷よりは圧負荷の病態において、より早期にかつ重度に発生することを明らかにした。併せてそれらの両モデル群にそれぞれβ遮断薬投与群とシャム群、コントロール群を作り長期間観察した結果、両モデル群ともにβ遮断薬は血圧には作用を及ぼさなかったが有意な心拍数低下作用を有していた。機能的には収縮機能は低下させずに、拡張機能の改善効果が認められた。さらにβ遮断薬に対する心臓の反応性は、非投与群で低下したのに対して、投与群では反応性の低下は軽度であった。本実験結果から、β遮断薬は容量負荷および圧負荷による心不全動物モデルに対して有益な作用を有することが明らかになり、この結果は同様の病態を呈する心不全犬に対する新たな心不全治療薬としての可能性を示唆した。犬においては、加齢とともに、後天性心臓疾患の1つである心筋病変は増大する。その結果、最終的には心筋病変により不整脈の発生や心不全を併発することになる。近年、ヒトにおいて、それまでは心不全には絶対使用禁忌とされていたβ遮断薬が、重度心不全を併発した拡張型心筋症の患者において、病態の改善が得られることが報告され大きな注目を集めている。我々も1980年より実験的、臨床的に犬にの拡張型心筋症はもとより、同様な病態をとる僧帽弁の粘液腫様変性によりもたらされた僧帽弁閉鎖不全症において検討してきた。その結果、良好な結果を得たものの、その病態改善のメカニズムの解明のために計画されたものである。具体的に本年度はまずラットを用いて実験的に短絡シャント形成による容量負荷の心不全モデルとダールラットを用いた圧負荷心不全モデルを作製し、それら両者間におけるβ遮断薬(メトプロロール)の効果を長期にわたり経時的に観察を加えた。その結果、対照群に比較し、投与群の実験群では多くの面において有意な効果が認められた。現在、循環動態学的、内分泌学的、組織形態学的な面より検討を進めている段階である。
英語コミュニケーション能力の評価測定-個別・総合テスト分析的・総合評価について-

平成8年度にコミュニケーション能力、及びコミュニケーション能力を測定するテスト[CTと略]について、理論的研究を行った。平成9年度に、Weirの3部構成枠組に基づくCT[CTはスピーキング(Sと略)、ライティング(Wと略)、リーディング(Rと略)、リスニング(Lと略)の4種類]、個別項目テスト[基準参照テスト(CRTと略)]、総合テスト[書取(DICTと略)、クローズ(CLZと略)の2種類]の計7種類のテストを、3つの国立・公立中学校3年生計461名、及び5校の県立高校2年生274名に実施した。平成10年度に中学3年生について、369名のデータ(Sは106名)、高校2年生については、238名のデータ(Sは90名)を分析した。中学校3年生の分析結果の主なものは、次の通りである。(1)CTの妥当性(内容妥当性、構成概念妥当性、併存的妥当性)について、S,W,R,Lの内容妥当性、構成概念妥当性は高い。併存的妥当性については、CRTとS,Wとの相関はかなりあり、R,Lとの相関は、高い。(2)評定者内信頼性について、Sの総合的評価は高く、Wはかなりあり、R、Lも高い。評定者間信頼性について、S、Wともに、総合的評価、分析的評価、伝統的評価いずれも低く、R,Lは、かなりある。(3)CLZとの相関について、SとCLZの相関は低く、W、R、Lとの相関は高い。DICTとの相関について、Sとは相関が低く、Wとはかなりあること、R,Lとは相関が高い。(4)分析的・総合的評価の相関について、S,Wともに相関が高く、T検定の結果、S,Wともに差がない。(5)学力上位群,学力中位群、学力下位群について、顕著に特徴が出たのは、下位群、次に上位群である。(5)伝統的評価と分析的評価の相関について、S,Wともに非常に高い。(7)CRT、DICT、CLZ、それぞれのテストの信頼性は、非常に高い。高校2年生についてもほぼ同様な傾向が出た。昨年9月から今年の2月末まで毎月1回2回、合計7回、研究打合会を開き、望月、山田が各々1時間程度、研究したことを発表してきた。本年度の研究目的は、1.コミュニカティブな言語テスト(コミュニカティブテスト、CTと略)、及び、コミュニケーション能力についての先行研究をすること、2.総合テストとしてディクテーション、クローズテスト、個別テストとしてリスニング、スピーキング、リーディング、ライティングのテストを中学2年生、高校2年生を対象として作成すること、3.作成したテストを使って予備実験をすることであった。研究の結果、1の先行研究については、CTは、(1)総合テストであること、(2)該当する能力を間接的ではなく、直接に測定する直接テストであること、(3)現実生活をタスクとして取り入れていること、(4)場面を設定していること、(5)機能を測定することなどの特色を持っており、従来の言語能力を測定する個別テストと大きく異なっていることがわかった。理論に基づいたCTを研究第2年目に作成する予定である。コミュニケーション能力の先行研究についてはSavignon、大下邦幸等の理論をまとめ、CTを作成する際の参考にしたい。

2の試行テスト作成については、望月山田で検討の結果、総合テスト、個別テストの有効性を検証するための基準となる基準参照テストを作成することに決め、望月が中学校2年用の基準参照テスト2種類(各々50分用)、山田が高校2年生用の基準参照テスト(各々50分用)を2種類作成した。本実験のための総合テストの中のクローズテスト、ディクテーション及び、4技能の個別テストについては、現在、作成にとりかかっており、9年4月に完成したい。3の予備実験については、3月20日までに静岡大学付属中学校、公立高校において、基準参照テストを各々、12クラス実施する予定である。本年度の目的は、研究第1年目のコミュニケーション能力を測定するコミュニカティブ・テスト(CTと略)及び、総合テスト、個別テストについての理論研究に基づいて、基準参照テスト(基準テストと略)、リスニング、スピーキング、リーディング、ライティングの4つのCT及び、総合テストとしてのディクテーション、クローズテストを作成し、実施することであった。昨年3月中旬までに英検を基にした基準テスト、県標準テストを基にした基準テストの2種類のテストを付属中学校2年生1クラスと公立高校2年生1クラスでそれぞれ実施し、妥当性と信頼性を検討した結果、英検を基にした基準テストを採用することにした。5月に公立中学校2年生約230名にクローズテストを実施し分析した結果、テストの問題文の構文と語彙が難しいために得点が非常に低かったこと、また、1学期半ばの時期に中学校2年生の英語の学力にふさわしい問題を作成することが困難であること等がわかった。そのために、6月末から、中学校の被験者を3年生に変え、クローズテストを作り直した。CTについてはWeirの3段枠組み法を基にして、主として望月が中学校3年生用のCTの作成にあたり、主として山田が高校2年生用のCTの作成にあたった。ディクテーションの作成は望月が担当した。試行テストを繰り返した後に、10月から今年3月18日まで、作成した7種類のテストを中学3年生約450名、高校2年生約450名に実施している。3月中旬には、think aloudの方式を使ってリーディングテストを行い、また、ビデオを使って、スピーキングテストを行い、非言語の伝達力を調べる予定である。来年度は、採点終了後、1.CTの分析的評価、総合評価をする、2.評定者間信頼性及び、評定者内信頼性を調べる、3.分析的評価と総合評価の相関、基準テスト、個別テストと総合テストの相関等を調べる予定である。本年度の研究目的は、1.コミュニカティブな言語テスト[コミュニカティブテスト、CTと略、CTはスピーキング(Sと略)、ライティング(Wと略)、リーディング(Rと略)、リスニング(Lと略)の4種類]の分析的評価、総合評価をすること、2.CTの評定者内信頼性、及び、評定者間信頼性を調べること、3.CTの分析的評価と総合評価の相関を調べること、4、個別テスト[基準テスト(CRTと略)]と総合テスト[書取(DICTと略)、クローズ(CLZと略)の2種類]の相関を調べることであった。平成9年度の3月末までに、上述の合計7種類のテストを、3つの国立・公立中学校3年生計461名に実施し、369名のデータ(Sは106名)をまとめた。高校2年生については、県立高校6校274名に実施し、238名のデータ(Sは90名)をまとめた。同年3月末までに、CT及びCLZについて、中学、高校において、それぞれ、アンケート調査を被験者の中の100名程度、また、Sを1名、ビデオで記録した。Rについては1名thinkaloudを音声テープに記録した。分析にあたり、CTの妥当性[(1)内容妥当性、
過渡応答試験法の船の操縦流体力推定への適用

曳航水槽で曳引されている模型船に非定常な横流れ及び回頭の過渡的運動を与えるための強制動揺試験装置を試作し、船の操縦運動に関与する流体力微係数を求める模型試験を実施した。この試験結果を分析して、次の結論を得た。(1)模型船を駆動する過渡的な運動モードの選択は横流れ角及び回頭角速度は共に、パルスモードよりはステップモードの方が計測精度がよく、所望する周波数領域は運動の時間的立ち上りの大きさによって規定することができる。また、これらの運動を与えるときは、運動の振幅は線形の範囲内でできるだけ大きくし、運動のスタート及びストップは共に滑かにして急峻であることが望ましい。(2)このような過渡応答試験から得られた附加質量や減衰力等の各係数を従来のPMM試験のそれらと比較検討した結果、その計測精度は同程度であることを確認した。(3)計測された附加質量と減衰力はその物理的関係を規定するKramers-Kronigの関係式を用いて解析的に分析し、その成合性を検討した。(4)また、この両者は時間領域で計測された流体力と運動をそれぞれフーリエ変換すれば、同じ周波数に対応するそれぞれの成分の比より、周波数応答関数として求められるので、その実数部が減衰力、虚数部が附加質量による力に相当することに着目し、周波数応答関数と伝達関数との間の関係についても解析的に調べ、伝達関数とKramers-Kronigの関係式との成合性についても確認した。船の操縦流体力を推定するための拘束模型試験として、従来から模型船に正弦運動を与えて、その周波数についての流体力を求める周波数応答試験法が実施されている。これに対して、過渡応答試験法は任意のパルス状の運動を模型船に与えて、その反力として得られる流体力を計測し、運動と流体力のタイムヒストリーを夫々フーリエ変換して、各周波数に対応する流体力成分を解析的に求める技法であり、周波数応答試験に比べて格段の省力化ができるところに特色がある。しかし、値のよい計測結果を得るためには、模型船にパルス状の運動を与える駆動装置のメカニズムとパルスの形に問題があり、本研究では上記の問題点を解決するために、駆動装置を試作して次のような試験を実施し、実用化へのめどを得た。1.現存の強制動揺装置に過渡運動用の駆動装置を付加して模型船の駆動確認試験を実施した。2.模型船に与えた運動とその反力として計測された流体力をフーリエ変換して、各周波数成分に対する流体力を求める解析用のプログラムを作成した。3.流体力の速度成分と加速度成分との間の流体力学的関係をヒルベルト変換により確認した。4.船の回頭及び横流れ運動に関するインパルス応答関数を求めた。5.このインパルス応答関数を用いて、過渡運動中の操縦運動を記述するための数学モデルの構成を試みた。
グリア細胞の中枢神経系形成における機能的役割

脳形成におけるグリア細胞の役割に関して、以下の3点を明らかにした。1.グリア型グルタミン酸トランスポーターの脳形成における役割グリア型グルタミン酸トランスポーターを全く持たない(DKマウス)を作成したところ、DKマウスは胎生17日頃に死亡し、その中枢神経系には嗅球の僧帽細胞の消失・海馬錐体細胞の層形成不全・大脳皮質の層形成不全・小脳の小葉形成不全など様々な形態異常が観察された。これらの異常は、グルタミン酸受容体のアンタゴニストを投与することにより回復した。従ってDKマウスでは、細胞外グルタミン酸濃度の上昇により、グルタミン酸受容体が過剰に活性化され、脳形成に異常が起きることが明らかになった。2.脳形成期に見られるグリア細胞の自発性活動の機序生後の脳形成初期に見られる自発性アストロサイト内カルシウム濃度変動は、神経細胞から放出されるグルタミン酸が、アストロサイトに存在するグルタミン酸に取り込まれ、それにより生じるわずかな脱分極がL型カルシウムチャネルを活性化することにより起こることを明らかにした。アストロサイト内のカルシウム変動により、グルタミン酸やATPなどの様々な因子がアストロサイトから放出され、さらに、アストサイト内の様々な遺伝子の発現が制御されることが示されており、この現象が脳の形成に重要な役割を果たす可能性は高く、現在解析中である。3.神経回路網の活動を維持するためのエネルギー補給のメカニズム神経活動の亢進→シナプス間隙のグルタミン酸濃度上昇→グリア型グルタミン酸トランスポーターによるグルタミン酸の再吸収の活性化→グリアのNa-K ATPaseの活性化→グリアによる毛細血管からのブドウ糖の取り込み増加→グリアの解糖系によるブドウ糖から乳酸の生成→生成した乳酸を神経細胞が取り込みエネルギーを補充、という経路が重要であることを証明した。中枢神経系はニューロンとグリア細胞の2種類の細胞から成り立っている。従来、脳形成のメカニズムはニユーロンの生成・移動・シナプス形成など、ニユーロンを中心に展開されてきた。しかし最近になり、radia1 gliaが神経幹細胞そのものであり、アストロサイトがシナプスの形成・機能維持に重要な役割を果たしている可能性が示唆されてきた。本研究では、グリア細胞の脳形成における機能的役割を明らかにする。本年度は、グリア型グルタミン酸トランスポーターGLASTとbrain lipid binding protein(BLBP)の組み合わせにより、神経幹細胞、神経前駆細胞幹、グリア前駆細胞が分離できることを応用し、in vivoで3種類の細胞を分離する方法を開発した。GLASTは膜表面蛋白質なので、我々が作成したGLASTの細胞外部位を認識する抗体を用い、GLAST発現細胞を単離することが可能になった。また、BLBPに関してはBLBPの遺伝子全長を含むBACを単離し、それを改変し、マーカー分子を挿入したコンストラクトを作成し、現在トランスジェニックマウスを作成中である。BLBPトランスジェノックマウスとGLAST細胞外部位を認識する抗体を用い、上記3種類の細胞が分離可能かどうか、検討中である。また、アストロサイトにあるグルタミン酸トランスポーターが神経活動冗進のセンサー分子として働き、その後の神経細胞へのエネルギー補給の反応をトリガーすることをin vivo, in vitroで証明し、神経系が正常に形成し、作動するためにはアストロサイトのグルタミン酸トランスポーターが不可欠であることを明らかにした。グルタミン酸は、ほ乳類の中枢神経系において記憶・学習などの脳高次機能に重要な役割を果たす神経伝達物質としての作用だけでなく、神経系の発生・分化にも関与するシグナル分子としての作用を持っていると考えられている。しかし、その詳細は不明な点が多い。

我々は、細胞外グルタミン酸濃度調節にとって重要な役割を果たす2種類のグリア型グルタミン酸トランスポーター欠損マウス(GLT1,GLAST)を作成した。GLT1欠損マウス、GLAST欠損マウスには、脳の形態異常は観察されなかった。しかし、これら2つの欠損マウスを掛け合わせグリア型グルタミン酸トランスポーターを全く持たないdouble knockout mouse(DKマウス)を作成したところ、DKマウスは胎生17日頃に死亡し、その中枢神経系には嗅球の僧帽細胞の消失・海馬錐体細胞の層形成不全・大脳皮質の層形成不全・小脳の小葉形成不全など様々な形態異常が観察された。今年度は、DKマウス大脳皮質の層形成不全の機序を解析した。その結果、胎生12日(E12)に生まれた神経細胞の移動障害、E15以降の神経幹細胞の分裂障害、subplate neuronの消失による大脳皮質-視床間結合の消失が大脳皮質形成異常の原因であることがわかった。グリア細胞は、細胞外グルタミン酸濃度を制御することにより、神経幹細胞の分裂、神経細胞の移動、神経細胞の分化(軸作の伸長)を制御し、大脳皮質の形成にとって重要な役割を果たしている。グルタミン酸は、ほ乳類の中枢神経系において記憶・学習などの脳高次機能に重要な役割を果たす神経伝達物質としての作用だけでなく、神経系の発生・分化にも関与するシグナル分子としての作用を持っていると考えられている。しかし、その詳細は不明な点が多い。これら2つの欠損マウスを掛け合わせグリア型グルタミン酸トランスポーターを全く持たない(DKマウス)を作成したところ、DKマウスは胎生17日頃に死亡し、その中枢神経系には嗅球の僧帽細胞の消失・海馬錐体細胞の層形成不全・大脳皮質の層形成不全・小脳の小葉形成不全など様々な形態異常が観察された。DKマウスの大脳皮質の異常は、胎生12日(E12)に生まれた神経細胞の移動障害、E15以降の神経幹細胞の分裂障害、subplate neuronの消失による大脳皮質-視床間結合の消失、交連線維の交差異常によることが明らかになった。また、これらの異常は、グルタミン酸受容体のアンタゴニストを投与することにより回復した。従ってDKマウスでは、細胞外グルタミン酸濃度の上昇により、グルタミン酸受容体が過剰に活性化され、脳形成に異常が起きることが明らかになった。また、アストロサイトからのエクスサイトーシスを阻害したマウスを作成したところ、体の小さいマウスが生まれてきた。脳のきな形成異常は見られないが、現在、詳細な形態機能解析を行っているところである。
核融合炉におけるトリチウムの安全閉じ込め、漏洩制御のための技術開発

2つの計画研究班合同での調整班会議を定期的に年2回開催し、互いの問題点を認識し、問題解決への道筋を作り、計画年度内に目標を達成することができた。また原子力学会、トリチウム国際会議等で、広く国内外の原子力関係研究者にその成果を積極的報告し、活発なコメントを得た。これを通じて、核融合炉におけるトリチウムの安全閉じ込め、漏洩制御のための技術開発を達成するためのデータベースを構築することに成功した。加えて、環境との境界を持つ安全に関わるテーマを扱う本調整班の活動総括として、トリチウムの取り扱い方法をまとめたトリチウムマニュアルの作成を、H24年度行うこととなった。本研究の目的は、核融合炉に対するトリチウム(以下T)安全取り扱い及び社会的受容性の確立を目ざした研究を推進するために組織された2つの計画研究班の活動:C01班「トリチウム閉じ込めに関わる高濃度トリチウム水及び有機物の化学的現象の解明」、C02班「トリチウムの透過漏洩と汚染・除染」の活動を、C調整班として、密接・有機的な連携をとりながら遂行することにある。具体的には、核融合炉燃料循環系及びブランケット系でのT水及び有機Tの挙動把握と環境へのT放出低減技術開発、安全閉じ込め障壁における移動現象の把握と解析を目指して、各研究計画班の活動を有機的に連携して進める。本調整C班は、「核融合炉におけるTの安全閉じ込め、漏洩制御のための技術開発」を目的に、核融合炉真空容器で生成されるトリチウム(T)水及び有機Tの閉じこめに関する基礎研究を行うC01班、真空容器から、冷却水及び廃棄物を介して環境に排出されるTの移行・漏洩防止と制御技術開発に関する基礎研究を行うC02班、両班での研究方針の策定と各研究テーマ間の調整、研究結果についての評価を行い、研究期間内に最大限成果が得られるように助言等を行うものである。19年度においては、本特定領域研究の初年度にあたることから、今年度の研究実施計画及び5年間の研究計画の概要、今年度の研究進捗状況、各グループでの研究役割分担等を協議するために、19年10月19日、20年3月11日、2回にわたり、C01班及びC02班の研究者が一同に介して、研究会を開催した(いずれも東京)。研究会では、テーマ毎の研究計画に対し具体的なコメントが出され、今後の研究展開に重要な議論を行うことができた。特に重要なものは、1)基礎データの構築が、学問的面からも重要であることが強調されたこと、2)C01及びC02班では、安全に関わるテーマを扱う他にはない特徴を持ち、注意深い用語の使用と定義、それを元にトリチウム安全取り扱い指針にも役立つデータベース整備を目標とすべきとされたことである。更に20年3月の日本原子力学会年会公開シンポジウム「核融合炉実現を目指したトリチウム研究の新展開」において、C01及び02班の今年度の研究実施計画及び5年間の研究計画の概要、今年度の研究進捗状況を発表し、原子力分野の研究者に、広くその計画及び成果を報告、周知した。本調整C班は、「核融合炉におけるトリチウム(T)の安全閉じ込め、漏洩制御のための技術開発」を目的に、核融合炉真空容器で生成されるT水及び有機Tの閉じこめに関する基礎研究を行うC01班、真空容器から、冷却水及び廃棄物を介して環境に排出されるTの移行・漏洩防止と制御技術開発に関する基礎研究を行うCO2班、両班での研究方針の策定と各研究テーマ間の調整、研究結果についての評価を行い、研究期間内に最大限成果が得られるように助言等を行うものである。H20年度においては、公募研究で採用された研究者も含め、今年度の研究進捗状況、各グループでの研究役割分担等を協議するために、H20年10月19目(箱根)、H21年2月23目(東京)、2回にわたり、研究会を開催した。研究会では、報告された研究計画に対し具体的なコメントが出され、今後の研究展開に重要な議論を展開した。C01及び02班は、環境との境界を持つ安全に関わるテーマを扱う研究計画班であり、その重要性は明らかである。一方、研究対象が多岐にわたりグループとしての方向性を強く意識しないと希薄になる危険性もある。この意味でも、本調整班の役割は、今後計画研究がますます本格化する中で極めて重要であることを、本調整班の活動を通じて、共通認識とすることができた。更に、H20年の原子力学会秋の大会の企画セッション、H21年3月の第3回公開シンポジウム「核融合炉実現を目指したトリチウム研究の新展開」(東京)おいて、C01及び02班、採用された公募研究の今年度の研究進捗状況を発表し、広く原子力関係研究者にその成果を報告し、活発なコメントを得た。

本調整C班は、「核融合炉におけるトリチウム(T)の安全閉じ込め、漏洩制御のための技術開発」を目的に、核融合炉真空容器で生成されるT水及び有機Tの閉じこめに関する基礎研究を行うC01班、真空容器から、冷却水及び廃棄物を介して環境に排出されるTの移行・漏洩防止と制御技術開発に関する基礎研究を行うC02班、両班での研究方針の策定と各研究テーマ間の調整、研究結果についての評価を行い、研究期間内に最大限成果が得られるように助言等を行うものである。H21年度においては、公募研究で採用された研究者も含め、今年度の研究進捗状況、各グループでの研究役割分担等を協議するために、H20年8月4日(東京)に研究会を開催した。研究会では、報告された研究計画に対し具体的なコメントが出され、今後の研究展開に重要な議論を展開した。C01及び02班は、環境との境界を持つ安全に関わるテーマを扱う研究計画班であり、その重要性が明らかであること、研究対象が多岐にわたることから、グループとしての方向性を強く意識する必要があることを、本調整班の活動を通じて、共通認識とすることができた。特に今年度は特定領域研究が開始されて3年目にあたることから、これまでの成果の総括と今後の展望について、昨年度に増して議論を深め、文科省による中間評価の結果、C01班で追加資金を得る等、大きな成果を挙げることができた。更に、原子力学会秋の大会、年会、プラズマ核融合学会専門部会において、C01及び02班、採用された公募研究の今年度の研究進捗状況を発表し、広く原子力関係研究者にその成果を報告し、活発なコメントを得た。H22年度においては、公募研究で採用された研究者も含め、今年度の研究進捗状況、各グループでの研究役割分担等を協議するために、H22年5月7日(東京)に研究会を開催した。特に今年度は特定領域研究が開始されて4年目にあたることから、最終年度における成果の纏めを強く意識し、C01及びC02班の研究の方向性を議論した。更に、原子力学会秋の大会、トリチウム国際会議等において、C01及び02班、採用された公募研究の今年度の研究進捗状況を発表し、広く国内外の原子力関係研究者にその成果を報告し、活発なコメントを得た。加えて、震災で延期となったC班合同研究会合を、H23年4月28日(東京)に開催し、22年度の成果を総括・議論した上で、23年度の活動計画を策定した。また、5年間の科研費特定領域研究の報告書の取り纏め方法を議論した。
視床下部弓状核を介した中枢性骨代謝調節とその破綻機序の解明

中枢性骨代謝調節のメカニズムには不明な点が多い。本研究では、摂食中枢である視床下部弓状核のAgouti-related protein (AgRP)ニューロンのPDK1に着目し、Cre-loxPシステムを用いて各ニューロン特異的なPDK1ノックアウト(KO)マウスの骨代謝を解析した。AgRPニューロン特異的PDK1 KOマウスで低身長と骨密度の低下を認めた。PDK1の下流シグナル分子であるFoxO1の抑制型を発現させることで、ノックアウトマウスの表現型は是正された。これらの結果から、弓状核のAgRPニューロン内のPDK1-FoxO1シグナリングが骨代謝調節に重要であることが明らかになった。メタボリックシンドロームや糖尿病では骨代謝異常が多く認められる。しかし、生活習慣病で骨代謝調節が破綻していくメカニズム、特に中枢性骨代謝調節の破綻のメカニズムはほとんど解明されていない。本研究では、エネルギー代謝調節の中枢である視床下部弓状核が骨代謝をも調節しうるとの仮説を立てこれを実証し、さらに弓状核の変調による骨代謝調節異常を解明することを目的とした。弓状核のAgouti-related protein (AgRP)ニューロンとProopiomelanocortin(POMC)ニューロンが存在し、エネルギー代謝調節に重要な役割を果たしている。インスリン・レプチンの細胞内シグナルに重要な分子であるPDK1に着目し、Cre-loxPシステムを用いて各ニューロン特異的なPDK1コンデショナルノックアウトマウスの骨代謝を昨年度解析した。その結果、AgRPニューロン特異的PDK1ノックアウトマウスで低身長と骨密度の低下を認めた。本年度は、PDK1の下流シグナル分子であるFoxo1に着目した。Foxo1は転写因子であり、PDK1により転写活性は負に制御される。つまり、PDK1ノックアウトマウスではFoxo1の活性は常時亢進している。そこで、抑制型Foxo1をCre-loxPシステムによりPDK1ノックアウトマウスに発現させることで、ノックアウトマウスの表現型はFoxo1を介してものであるかの検討を行った。その結果、AgRPニューロン特異的PDK1ノックアウトマウスに認められた低身長・骨密度の低下は抑制型Foxo1の発現により是正された。これらの結果から、弓状核のAgRPニューロン内のFoxo1活性が骨代謝調節に重要であることが明らかになった。メタボリックシンドロームや糖尿病では骨代謝調節異常が合併することが明らかとなっている。しかし、生活習慣病が骨代謝を破綻させる機序、特に中枢神経性成因の機序はほとんど解っていない。本研究では、エネルギー代謝調節の中枢である視床下部弓状核が骨代謝をも調節するとの仮説を立てこれを検証し、さらに弓状核の変調による骨代謝異常を調べる。中枢性骨代謝調節とその破綻の機構を解明し、正常な骨代謝維持を目指した治療戦略の基盤の構築を目指す。骨代謝調節中枢の1つとして、摂食・エネルギー代謝の中枢である視床下部弓状核、特にそこに局在するAgouti-related protein(AgRP)ニューロンとProopiomelanocortin (POMC)ニューロンに注目し、インスリン・レプチンシグナルに重要なPI3-Kinase-PDK1経路の意義を明らかにするためにAgRP及びPOMCニューロン特異的PDK1ノックアウトマウスを作成し骨格の異常を解析した。これまでに、AgRPニューロン特異的PDK1ノックアウトマウスで著名な低身長と骨密度の低下を認めた。AgRPニューロン特異的PDK1ノックアウトマウスの解析結果の一部を日本肥満学会で報告した。更に、AgRPニューロン特異的PDK1ノックアウトマウスに関して、抑制型FOXO1発現マウスと交配により、AgRPニューロン特異的PDK1欠損抑制型FOXO1発現マウスを作成した。これによりPDK1の下流シグナル分子としてのFOXO1の機能の解析を予定している。その結果、AgRPニューロン

特異的PDK1ノックアウトマウスに認められた低身長・骨密度の低下は抑制型Foxo1の発現により是正された。さらに、AgRPニューロンによるGH-IGF1系を介した骨代謝調節経路が明らかになった。メタボリックシンドロームや糖尿病では骨代謝異常が多く認められる。しかし、生活習慣病で骨代謝調節が破綻していくメカニズム、特に中枢性骨代謝調節の破綻のメカニズムはほとんど解明されていない。本研究では、エネルギー代謝調節の中枢である視床下部弓状核が骨代謝をも調節しうるとの仮説を立てこれを実証し、さらに弓状核の変調による骨代謝調節異常を解明することを目的とした。弓状核のAgouti-related protein (AgRP)ニューロンとProopiomelanocortin(POMC)ニューロンが存在し、エネルギー代謝調節に重要な役割を果たしている。インスリン・レプチンの細胞内シグナルに重要な分子であるPDK1とSTAT3着目し、Cre-loxPシステムを用いて各ニューロン特異的なPDK1コンデショナルノックアウトマウスの骨代謝を解析した。その結果、AgRPニューロン特異的PDK1ノックアウトマウスで低身長と骨密度の低下を認めた。転写因子Foxo1はPDK1により転写活性は負に制御される。つまり、PDK1ノックアウトマウスではFoxo1の活性は常時亢進している。そこで、抑制型Foxo1をCre-loxPシステムによりPDK1ノックアウトマウスに発現させることで、ノックアウトマウスの表現型はFoxo1を介してものであるかの検討を行った。その結果、AgRPニューロン特異的PDK1ノックアウトマウスに認められた低身長・骨密度の低下は抑制型Foxo1の発現により是正された。これらの結果から、弓状核のAgRPニューロン内のFoxo1活性が骨代謝調節に重要であることが明らかになった。中枢性骨代謝調節のメカニズムには不明な点が多い。本研究では、摂食中枢である視床下部弓状核のAgouti-related protein (AgRP)ニューロンのPDK1に着目し、Cre-loxPシステムを用いて各ニューロン特異的なPDK1ノックアウト(KO)マウスの骨代謝を解析した。AgRPニューロン特異的PDK1 KOマウスで低身長と骨密度の低下を認めた。PDK1の下流シグナル分子であるFoxO1の抑制型を発現させることで、ノックアウトマウスの表現型は是正された。これらの結果から、弓状核のAgRPニューロン内のPDK1-FoxO1シグナリングが骨代謝調節に重要であることが明らかになった。当初の研究仮説を異なる実験結果を見出しており、論文としてまとめて投稿することが遅れている。生理学これまでの研究成果を纏めて、学術論文として投稿する。またそれに関する、追加実験を行う。二年度目の計画は順調に遂行できた。抑制型Foxo1過剰発現マウスの作成を順調に行なった。
男性不妊における酸化ストレスの意義と新しい治療法の探求

ラットへ熱ストレスを与えたモデル群と人工的に精索捻転を作成したモデル群で、ラットの精巣に対して有意な酸化ストレスを誘発することができた。ラットの下半身を43°Cの熱湯に15分浸した熱ストレス群では、精巣重量と精子数の低下を認め、熱ストレスの1日後にアポトーシス指数が最大化することが示された。さらに、酸化ストレスから細胞を保護するシャペロンタンパクであるクラステリンが、熱ストレス後に経時的に発現を増強することが示された。精索捻転ラットの精巣を調べた結果、心筋虚血に対して抗アポトーシス作用を示すと報告されているウロコルチンの発現を生殖細胞において認められた。8週齢のSDラットを用いてトレッドミルエクササイズにて強制的に運動負荷をかけたモデルを用いて、精子濃度、運動率、正常形態率の検討を行った。続いて酸化ストレスマーカーとしてHEL、8-OHdGをELISA法にて測定した。さらに、精巣組織あたりのSOD活性をWST法にて測定した。ここまでの検討で、運動負荷群において、精子所見、酸化ストレスマーカー共にわずかな変化を認めたものの、個体差も大きく有意な差は認めなかった。このため、運動負荷試験は酸化ストレス誘発モデルとしては不適格であると判断された。より確実な酸化ストレスの誘発を行うため、ヒートショックモデルを用いることとした。全身麻酔下にラットの下半身を43°Cの熱湯に15分浸し、ヒートショックを与えた。このモデルで同様の検討を行ったところ、精巣重量の低下と精子所見の悪化を認め、酸化ストレスマーカーも上昇を認めていたため、酸化ストレスモデルとしてより的確であると考えられた。全身麻酔下にラットの下半身を43°Cの熱湯に15分浸すことで酸化ストレスを与えるというヒートショックモデルを用いて実験を行った。その結果、精巣重量の低下と精子数の低下を認め、熱ストレスの1日後にアポトーシス指数が最大化することが示された。さらに、酸化ストレスから細胞を保護する作用をもつシャペロンタンパクであるクラステリンが、熱ストレス後に経時的に発現を増強することが示された。熱ストレス後に抗酸化物質であるvitamin C,Eを内服させたラットと、内服していないラットの精巣を14日後に摘除し、比較した。しかし、精巣重量や精子数に有意差は認めず、精細胞のアポトーシス指数、精細管内の病理分析でも明らかな変化は認められなかった。ヒト男性不妊患者にビタミン剤を投与し、精液所見を後方視的に解析したところ、有意差は認めないが改善することが示された。熱ストレスによる酸化ストレスを与えたラットを使用し、精巣内外の変化について検討した。また、抗酸化物質の投与による精巣内の変化も確認できている。抗酸化物質がヒト男性不妊患者へ与える影響についても検討することができた。平成28年度は、酸化ストレスモデルとして精索捻転ラットを使用した。当初は腹壁に片側精巣を固定する停留精巣ラットをモデルとしたが、停留精巣によるストレスがどの程度の期間で障害を示すのかが明らかにすることができなかった。そのため、より短期間で確実に障害を示すと予測される精索捻転ラットを動物モデルとした。7週齢ラットの左精索を時計回りに720°捻転させて虚血状態とし、1時間後に捻転を解除して血液を再還流させるという精巣虚血-再還流モデルを精索捻転ラットとして作成した。評価項目として、虚血性心疾患治療後の心筋虚血-再還流障害に対して抗アポトーシス作用を示すと報告されているウロコルチンに着目した。ウロコルチンは酸化ストレスとの関連も示唆されているタンパクである。精索捻転ラットの捻転を解除して0,1,3,6,24時間後に精巣を摘除し、得られた組織を用いて経時的なウロコルチン発現量と生殖細胞アポトーシスとの関連について解析した。さらに、捻転解除の15分前にウロコルチンの拮抗物質であるアストレシンを精巣内投与し、コントロール群と比較した。その結果、ウロコルチンは生殖細胞に発現し、6時間後までは経時的な増加を認めるが24時間後には減少することが示された。さらに、TUNEL染色の結果とあわせることでウロコルチン発現量と生殖細胞アポトーシスとの関連が示唆された。アストレシン投与群ではコントロール群と比較してTUNEL陽性生殖細胞が増加しており、ウロコルチンが精巣虚血-再還流障害に対して抗アポトーシス作用を持つことが直接示された。その分子メカニズムやシグナル伝達経路について解析した結果、ウロコルチンは抗アポトーシス蛋白の発現調節やMAPKを介することでラット精巣虚血-再還流障害による生殖細胞のアポトーシスを抑制することが示された。精索捻転によるストレスを与えたラットを使用し、生殖細胞アポトーシスとの関連について検討した。ウロコルチンが抗アポトーシス蛋白の発現調節やMAPKを介することでラット精巣虚血-再還流障害による生殖細胞のアポトーシスを抑制することを解明することができた。平成27年度までの研究により、ビタミンC、Eがラットとヒトの精巣、生殖細胞へ与える影響について検討したが、ラット、ヒトとも有意な改善は認められなかった。しかし、28年度にはビタミン剤以外の抗酸化物質の効果については検討できなかった。精液所見や生殖細胞所見を改善し、抗酸化物質についての検討、解析が進んでいない。酸化ストレスモデルとして精索捻転ラットを使用した。

当初は腹壁に片側精巣を固定する停留精巣ラットをモデルとしたが、停留精巣によるストレスがどの程度の期間で障害を示すのかが明らかにすることができなかった。そのため、より短期間で確実に障害を示すと予測される精索捻転ラットを動物モデルとした。7週齢ラットの左精索を時計回りに720°捻転させて虚血状態とし、1時間後に捻転を解除して血液を再還流させるという精巣虚血-再還流モデルを精索捻転ラットとして作成した。評価項目として、虚血性心疾患治療後の心筋虚血-再還流障害に対して抗アポトーシス作用を示すと報告されているウロコルチンに着目した。ウロコルチンは酸化ストレスとの関連も示唆されているタンパクである。精索捻転ラットの捻転を解除して0,1,3,6,24時間後に精巣を摘除し、得られた組織を用いて経時的なウロコルチン発現量と生殖細胞アポトーシスとの関連について解析した。さらに、捻転解除の15分前にウロコルチンの拮抗物質であるアストレシンを精巣内投与し、コントロール群と比較した。その結果、ウロコルチンは生殖細胞に発現し、6時間後までは経時的な増加を認めるが24時間後には減少することが示された。さらに、TUNEL染色の結果とあわせることでウロコルチン発現量と生殖細胞アポトーシスとの関連が示唆された。アストレシン投与群ではコントロール群と比較してTUNEL陽性生殖細胞が増加しており、ウロコルチンが精巣虚血-再還流障害に対して抗アポトーシス作用を持つことが直接示された。その分子メカニズムやシグナル伝達経路について解析した結果、ウロコルチンは抗アポトーシス蛋白の発現調節やMAPKを介することでラット精巣虚血-再還流障害による生殖細胞のアポトーシスを抑制することが示されたラットへ熱ストレスを与えたモデル群と人工的に精索捻転を作成したモデル群で、ラットの精巣に対して有意な酸化ストレスを誘発することができた。ラットの下半身を43°Cの熱湯に15分浸した熱ストレス群では、精巣重量と精子数の低下を認め、熱ストレスの1日後にアポトーシス指数が最大化することが示された。さらに、酸化ストレスから細胞を保護するシャペロンタンパクであるクラステリンが、熱ストレス後に経時的に発現を増強することが示された。精索捻転ラットの精巣を調べた結果、心筋虚血に対して抗アポトーシス作用を示すと報告されているウロコルチンの発現を生殖細胞において認められた。当初計画していた、トレッドミル法による運動負荷モデルでは、有意な酸化ストレスの誘発はできなかった。そのため、ヒートショック法を用いて研究をやり直しており、その分時間のロスがあった。今後はより臨床に即したモデル(停留精巣モデル等)を用いて、これまでと同様の検討を行っていく。また、ビタミン剤以外の抗酸化物質も使用し、精巣への影響を調べていく予定である。熱ストレスモデル、精索捻転モデルにより有意な精巣内酸化ストレス、アポトーシスの誘発を確立できた。今後はこれらのモデルを用いて、治療への応用を視野に入れ、ビタミン剤以外の抗酸化物質投与に伴う精巣内の変化について研究を進めていく。男性不妊ヒートショック法により有意な精巣内酸化ストレスの誘発を確立できた。今後はより臨床に即した停留精巣モデルを用いて同様の検討を行っていく。さらに、治療への応用を視野に入れて、抗酸化物質の投与に伴う精巣内の変化について研究を進めていく。
電解還元性イオン水によるチタン表面のバイオロジカルエイジングの制御と生体機能化

デンタルインプラントのフィクスチャー表面の酸化チタン層は、バイオロジカルエイジングによって経時的にタンパク吸着率や細胞接着率が低下し、オッセオインテグレーションの妨げとなる。これは骨代謝回転が低下した高齢者のインプラントの成功率に影響を及ぼす。そこで、本研究ではOHーイオンを多量に含む特殊な電解還元性イオン水(S-100)による安全かつ簡便な方法でバイオロジカルエイジングを制御する新規表面処理安をin vitroとin vivoで評価した。研究方法は鏡面研磨したTi-6Al-4Vディスクを表面洗浄し、クリーンベンチ内に1、4週間静置してエイジングさせた。それらのディスクをS-100に3分間浸漬した群(以下S-100群)、超純水に3分間浸漬した群(以下Control群)、さらに、紫外線灯を48時間照射したUV群に分け、表面分析、細胞実験、および動物実験を行った。最終年度はウサギ大腿骨へ4週間の埋植し、micro CTおよび病理組織学的に新生骨の形成を評価し、さらに骨ーインプラント接触率を測定した。その結果、バイオロジカルエイジングした疎水性のチタン表面はS-100処理により炭素が除去され、酸化チタン層が顕在化して親水性表面に改質された。in vitro研究ではS-100処理によりアルブミンの吸着量が有意に増加し、細胞の接着性の向上した。また、in vivo研究ではControl群に比べ、S-100群のチタンディスク周囲には新生骨形成が顕著に認められ、骨ーインプラント接触率は有意に高値を示した。これらの結果より、インプラント埋入直前に本処理を行うことで簡便かつ安全にバイオロジカルエイジングしたチタン表面に生体活性を付与し、早期のオッセオインテグレーションを高めてインプラントの治療期間を短縮することが可能であると示唆された。酸化チタン表面には経時的な劣化(バイオロジカルエイジング)が生じる。そのため、骨ーインプラント接触率(BIC)が低下し、オッセオインテグレーションの妨げとなっている。そこで、近年、紫外線照射による光機能化などによってエイジングしたチタン表面をリフレッシュさせるなどの対応がなされている。このような背景から、本研究ではより安全、かつ簡便にバイオロジカルエイジングを制御し、細胞接着などの生体活性を高めるelectrolyzed ion-water(電解還元性イオン水: S-100&reg;)による新規表面処理法の確立を目指す。まず、27年度は強アルカリであるS-100に6-4チタンディスクを1日浸漬させ、表面の微細構造変化を表面粗さ計とSEMで観察した。その結果、S-100処理によるチタン表面の微細構造に変化がないことが確認された。次に、S-100の高い洗浄力による超親水性の獲得について検討した。未加工の6-4チタンディスクとサンドブラスト処理したものとを1,7,28日間エイジングさせ、100%濃度のS-100を用いて表面処理した。その結果、S-100処理したチタン表面の接触角は非処理に比べ両群とも有意に低値を示した。さらに、10%, 20%濃度のS-100を添加して細胞増殖試験を行ってところ、生理食塩水に比べて増殖能に有意さは認められなかった。以上より、S-100は安全にチタンのバイオロジカルエイジングを改善できることが確認された。27年度は当初、チタンエイジング後にS-100に浸漬するリフレッシュ処理と加工直後にS-100処理を行い、エイジングを防止するプロテクト効果の両方を接触角などで確認する予定であった。しかし、後者の検討が進んでいないため(3)とした。そこで、本研究では電解還元性イオン水(S-100)による安全かつ簡便な方法でバイオロジカルエイジングを制御する新規表面処理について検討している。28年度はおもにS-100の浸漬時間とチタン表面の濡れ性(接触角)との関係とアルブミンなどのタンパク吸着について検討した。その結果、28日間エイジングさせたチタンディスクに対し、S-100に24時間浸漬すると有意に接触角は低値を示した。しかし、10分間の浸漬では接触角に有意な改善はみられなかった。また、24時間浸漬では10分浸漬に比べ、有意にタンパク吸着率が高値を示したが、細胞接着率に有意差は認められなかった。また、チタンディスクの動物埋入モデルの作製を検討し、29年度よりウサギ大腿骨にS-100処理と未処理のチタンディスクを埋入し、骨との接触率の検討を開始する。接触角測定において、計測機器が老朽化し正確なデータ採取に困難を要した。また、タンパク吸着実験で用いるタンパクの種類や濃度の設定、さらにS-100の至適浸漬時間の決定で、結果にバラツキが生じたため再実験を繰り返し行った。また、当初のin vivo実験ではイヌ顎骨にスクリュータイプのインプラントを埋入することを計画していたが、in vitro研究との関係性を証明するためチタンディスクを埋入することとした。本研究ではチタンのバイオロジカルエイジングを安全・簡便かつ短時間で改善する電解還元イオン水(S-100)についてこれまでin vitroで材料学的・生物学的に検討してきた。

29年度は表面粗さの影響を除外するため鏡面研磨のチタンディスクを用い、デジタル接触角計による計測を行い、S-100本来の特性を検討した。その結果、S-100の浸漬時間はこれまで24時間を至適としてきたが、3分間の浸漬と接触角に有意差がないことが認められたため、以後の処理時間をすべて3分間とした。また、S-100処理前後のチタン表面組成の変化をXPSで測定したところ、炭素の減少と酸素の増加が認められ、S-100の洗浄効果が示された。一方、アルブミンを用いたタンパク吸着試験では24時間での有意差が認められなかった。しかし、MC3T3-E1の細胞増殖では7日後S-100処理表面での細胞増殖傾向が認められた。また、ウサギ大腿骨にin vitro研究で用いた鏡面研磨チタンディスクを埋入しており、1か月間でのチタン表面での新生骨形成状態や骨接触率などを計測している。現在行っている動物実験が本学の動物実験施設の改築(空調工事)に伴い、H29年912月まで使用できなかったことから、本来の研究期間を1年間延長申請し、承諾得た。デンタルインプラントのフィクスチャー表面の酸化チタン層は、バイオロジカルエイジングによって経時的にタンパク吸着率や細胞接着率が低下し、オッセオインテグレーションの妨げとなる。これは骨代謝回転が低下した高齢者のインプラントの成功率に影響を及ぼす。そこで、本研究ではOHーイオンを多量に含む特殊な電解還元性イオン水(S-100)による安全かつ簡便な方法でバイオロジカルエイジングを制御する新規表面処理安をin vitroとin vivoで評価した。研究方法は鏡面研磨したTi-6Al-4Vディスクを表面洗浄し、クリーンベンチ内に1、4週間静置してエイジングさせた。それらのディスクをS-100に3分間浸漬した群(以下S-100群)、超純水に3分間浸漬した群(以下Control群)、さらに、紫外線灯を48時間照射したUV群に分け、表面分析、細胞実験、および動物実験を行った。最終年度はウサギ大腿骨へ4週間の埋植し、micro CTおよび病理組織学的に新生骨の形成を評価し、さらに骨ーインプラント接触率を測定した。その結果、バイオロジカルエイジングした疎水性のチタン表面はS-100処理により炭素が除去され、酸化チタン層が顕在化して親水性表面に改質された。in vitro研究ではS-100処理によりアルブミンの吸着量が有意に増加し、細胞の接着性の向上した。また、in vivo研究ではControl群に比べ、S-100群のチタンディスク周囲には新生骨形成が顕著に認められ、骨ーインプラント接触率は有意に高値を示した。これらの結果より、インプラント埋入直前に本処理を行うことで簡便かつ安全にバイオロジカルエイジングしたチタン表面に生体活性を付与し、早期のオッセオインテグレーションを高めてインプラントの治療期間を短縮することが可能であると示唆された。28年度は前述したプロテクト効果の検討が行われていなかったことから、まずそれを検証する。さらに、S-100処理後のチタン表面の生体機構化の獲得をフィブロネクチンやアルブミンなどを用いてタンパク質吸着を蛍光免疫染色で確認する。その後、in vivo研究として、6-4チタンスクリューを動物の骨内に埋入して、オステオインテグレーションに対する効果を検討していく予定である。
運動が糖尿病を予防・改善する分子機構の解明

筋収縮は骨格筋においてインスリンに比肩する強力な糖輸送促進効果を有する。筋収縮による糖輸送は、インスリンの細胞内情報伝達経路の抑制にまったく影響されないため、独自の調節経路を備えていると考えられている。インスリンに依存しない「もう一つの糖輸送調節経路」の存在は、糖尿病の予防や治療に運動が有効性であることの科学的根拠となるため、その経路の同定が重要な課題となっている。AMPキナーゼは細胞内エネルギーの監視センサーとして働く分子であり、筋収縮時の主要な糖輸送調節因子ではないかと考えられてきた。しかし、最近になってなされたその報告は、AMPキナーゼの役割を肯定するものと否定的なものとに分かれ、いまだ明白な結論は得られていない。研究代表者は、AMPキナーゼに関連する情報伝達分子を不活性化させた遺伝子組み換えマウスを複数作製し、AMPキナーゼの役割を検証した。その結果、AMPキナーゼは骨格筋において、(1)・2サブユニット由来のキナーゼ活性を介して糖輸送を促進し、(2)低酸素状態などの細胞内エネルギーレベルのみを変化させるシンプルな刺激の場合は必須の糖輸送調節分子であるが、(3)筋収縮の場合には唯一の糖輸送調節分子ではないことを明らかにした。