hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
海岸線自動後退理論を基礎とする海底扇状地の実験シークウェンス層序学的研究

平成13年度は本研究の中間年度にあたるが、実験遂行に関わるハード上の問題からもっぱら理論サイドの進展に努めると同時に、本研究の競争相手ともいえる米国ミネソタ大学セントアンソニーフォールズ研究所の研究者グループとの共同研究の端緒を開いた。これによって、平成14年度に予定していた本番三次元実験で真に取り組むべき課題点が明らかとなり、どこに焦点を絞るべきかが洞察できた。「理論面における進展」を具体的に述べると次のようになる。これらはいずれも平成14年度の本研究にて実験的に検証する。1.海底扇状地の発達時期と陸棚縁辺デルタ堆積系との関係を、世界の主要24河川デルタの資料と過去7千年間の氷河性海水準上昇を考慮したデルタ成長をシミュレーションによって明らかにした。この問題の理解には海岸線自動後退の原理が強く関わっている。海水準上昇期における深海堆積系への陸源粗粒堆積物の供給は、デルタが初期ジオメトリを喪失するオートブレイクを経験する前に陸棚外縁に到達することが必要条件である。2.海水準上昇期におけるオートブレイク事件と同様に、海水準低下期にもデルタは初期ジオメトリを喪失する瞬間を必然的に迎えることが予想される(オートインシジョン)。一般に、海水準が低下を開始するとすぐに河谷の形成が始まると考えられているが、理論はそれが誤りであることを示唆する。河谷の形成開始はオートインシジョン以降であり、深海粗粒堆積系の発達もこのことに制約される。実験シークウェンス層序学の手法によって、深海底扇状地の発達条件と海岸線自動後退との関係が明らかになった。また、この問題の検討過程でシークウェンス層序学と海岸線自動後退理論の理解に関わる重要な発見があった。以下、これらの新知見を述べる。1.海岸線自動後退理論は海水準下降期のデルタ堆積系にも適用可能である。海水準下降速度一定、堆積物供給速度一定の条件のもとで、デルタ堆積系は埋積的にふるまう初期段階を必ず経験しそしてそののちに侵食的レジメを必然的に迎える(autoincision)。定常的海水準上昇のもとでのオートブレイクも、定常的海水準低下のもとでのオートインシジョンも、同一の方程式で表現できる。オートブレイクとオートインシジョンはいずれもデルタの初期ジオメトリが失われる変換点であり、そしてその後は自己組織的海岸段丘と自己組織的河岸段丘がそれぞれ形成されていく。定常的外力のもとであっても、それに応答するデルタの自己組織的プロセスは非定常的に映りうる。2.海底扇状地はその陸側での海岸線自動後退の現象に敏感に呼応する。海水準上昇期の早期にオートブレイクを経験するデルタと連携する深海粗粒堆積系では、海水準下降期もしくは低海水準期のみにおいて発達可能である。一方、オートインシジョン経験後のデルタには規模の大きなチャネルが存在するため、これを通じて粗粒堆積粒子は側方に拡散することなく陸棚をバイパスし海側遠方まで運搬されやすい。3.自己組織的な地形発達過程と堆積過程の理解に根差した新しい地層観の構築が必要であり、それはオート層序学的地層観とでも呼ぶべきものである。海岸線自動後退理論はオート層序学の基礎となる。
地方議会会議録を核とした発言地域情報付きテキストコーパスの定量分析

平成30年度には,「全国方言資料CDーROM版」(NHK出版)に収録されている画像資料の文字化,データベース化を進めた。まず,データ形式について検討を行った。この結果,収録内容については,「ファイル名」「大分類」「番号」「小分類」「ページ」「出演者」「括弧内」「発音」「標準語」の9つのフィールドを持つテーブルに格納することとした。また「ファイル名」「大分類」「番号」「小分類」「出演者」「氏名」「生年」「職業」の8つのフィールドを持つテーブルに格納することとした。また,地方議会会議録については,分析期間,分析範囲の統制が取れるように,サブセットの作成を行った。議員については選挙において公開された情報に基づいて,発言者属性(生年,性別,選挙区)を付与し,詳細な分析を行えるようにした。このサブセットを対象に,対数尤度比を用いて議員の属性ごとの特徴語を抽出し,議員の属性による発言内容の違いを考察した。また,特定の分野における発言の特徴を定量的に分析するためにBCCWJに基づく専門分野語彙度(今年度の研究では政治語彙度)の考え方を提案した。これらの成果を査読付論文として『知能と情報』誌において公表した。全国方言資料および地方議会会議録に加えて,位置情報付きツイートデータを利用して,地方議会会議録,方言談話資料,位置情報付きツイートの横断的定量分析を進めた。この成果の一部を,人工知能学会全国大会,国際会議(LREC2018)等で発表を行った。平成30年度には分析対象である3つのデータについて,データベース化の目処が整い,分析を開始することができた。このため,順調に進捗していると考えられる。ただし,現在のところ,個別の分析にとどまっているところである。横断的検索を適切に進めるために,令和元年度には共同研究者との連携を蜜にしたい。現在のところ,それぞれの資料の分析を分担して行っているところである。共同研究者との連携を蜜にすることで,地方議会会議録を核に,方言談話資料,位置情報付きツイートを横断的に分析していく予定である。平成29年度は,研究計画のうち「(I)データ収集」を行った上で,「(II)分析準備」を進めた。1つ目の分析対象である議会会議録については,すでにデータ収集済みの47都道府県の地方議会会議録コーパス(平成23年度から27年度まで)における発言者の名寄せ(表記揺れの修正および識別コードの付与)・肩書きの整理を行った。また,議員の属性情報(性別・生年等)を整理した上で,発言データと属性情報の対応関係を明らかにした。この成果については,国際会議等で公表した(高丸・内田・木村)。2つ目の分析対象である方言談話資料については,電子化されて出版されている全国方言談話データベース「日本のふるさとことば集成」CDーROM(国立国語研究所編)に収録されているテキストデータを用いて,データベース化・可視化システムの実装に向けた検討を行った(乙武・高丸)。また,「全国方言資料CDーROM版」(NHK出版)を対象に,画像データとして収録されている情報のテキスト化に向けた準備を進めた(井上・高丸)。3つ目の分析対象である位置情報付き大規模WEBデータの収集にあたり,研究分担者として豊橋技科大の吉田助教に新たに加わっていただき,氏が既に構築済みの収集システムおよび既に収集している位置情報付きツイートを分析データとして使用することとした。有機的な研究協力によって,データ収集システムの構築等を新たに行う必要がなくなったため,その分,分析に向けた準備に注力できる結果となった。位置情報付きツイートの一部を利用して,データベース化・可視化の予備実験を行った(吉田・高丸・乙武)。本研究課題における平成29年度の研究計画は,1地方議会会議録,2方言談話資料,3位置情報付き大規模WEBデータを対象として,(I)データ収集を行った上で,(II)分析準備を開始することであった。13のデータ収集を概ね進めることができたため,研究計画(I)については順調に進めることができたといえる。また,1地方議会会議録については,話者属性ごとの分析に向けて,情報の付与を適切に進めることができた。2方言談話資料については,小規模データに対する予備的な準備を進めた。画像データとして保有している資料のテキスト化は平成30年度に進める必要がある。3位置情報付き大規模WEBデータについては,データの収集は順調に行われた。また,データベース化,可視化についての予備実験を29年度中に実施することができた。また,先行研究に関する調査にも成果があった。このことから,全体としておおむね順調+α程度の進捗状況と考える。

このサブセットを対象に,対数尤度比を用いて議員の属性ごとの特徴語を抽出し,議員の属性による発言内容の違いを考察した。また,特定の分野における発言の特徴を定量的に分析するためにBCCWJに基づく専門分野語彙度(今年度の研究では政治語彙度)の考え方を提案した。これらの成果を査読付論文として『知能と情報』誌において公表した。全国方言資料および地方議会会議録に加えて,位置情報付きツイートデータを利用して,地方議会会議録,方言談話資料,位置情報付きツイートの横断的定量分析を進めた。この成果の一部を,人工知能学会全国大会,国際会議(LREC2018)等で発表を行った。平成30年度には分析対象である3つのデータについて,データベース化の目処が整い,分析を開始することができた。このため,順調に進捗していると考えられる。ただし,現在のところ,個別の分析にとどまっているところである。横断的検索を適切に進めるために,令和元年度には共同研究者との連携を蜜にしたい。平成30年度以降も,原則的には当初の研究計画に従って,研究を進めていく。データの準備作業を進め,収集データをデータベースマネジメントシステムに登録し,ウェブベースでの横断検索,KWIC表示,クロス集計,出現頻度の可視化(地図化)を行える仕組みを整える。これまでに構築した地方議会会議録コーパスを対象とした同様のシステムを部分的に変更し、データおよびその出典、都道府県名、細かい地域名、(情報が分かる場合には)話者属性を登録できるようにする。その後,方言語彙分布の可視化,単語出現頻度の統計分析,テキストマイニング手法による言語特徴の洗い出しなどの分析を進めて行く予定である。現在のところ,それぞれの資料の分析を分担して行っているところである。共同研究者との連携を蜜にすることで,地方議会会議録を核に,方言談話資料,位置情報付きツイートを横断的に分析していく予定である。研究計画では,方言談話資料のデータ準備(テキスト化)など,平成29年度から30年度にまたがって実施している研究が複数存在する。これにかかる人件費や打ち合わせのための旅費等が会計年度の区分の上で平成29年度内に支出されなかったため,次年度への繰越が生じた。研究計画どおりの支出を行った上で,会計区分上の繰越額が生じているだけなので,平成30年度以降も研究計画通りに研究を進める。方言語彙分析を今年度から次年度にかけて継続的に実施中であり,作業のための人件費の一部と,打ち合わせのための旅費の一部が次年度繰越となった。
トランスロケーターを指標としたC4植物細胞の機能分化の解析

NADーリンゴ酸酵素型C4植物キビでは,維管束鞘細胞のミトコンドリアがC4光合成経路に組み込まれており,ミトコンドリア膜間の高い輸送活性が必要とされる.この活性を維持するための様々なトランスロケーターが維管束鞘細胞ミトコンドリアに存在することが予想されている.本研究ではこのうちの2-オキソグルタル酸/リンゴ酸トランスロケーター(OMT)のcDNAクローニングを行った.コードされるタンパク質は,分子量32,000であり,ウシミトコンドリアのOMTと同一のアミノ酸で45%,類似のアミノ酸も含めると75%の相同性があった.そのハイドロパシー図もウシのものと良く似ており,膜を6回貫通していると予想された.OMTcDNAの一部分を用いて作製した大腸菌組み換えタンパク質に対する抗体は,ミトコンドリアの膜タンパク質と反応し,得られたcDNAがミトコンドリア局在型のOMTであることが示唆された。得られたクローンには介在配列を含むものがあり,スプライシングされないmRNAが蓄積していることがノーザン解析においても認められた.OMTのmRNA蓄積量はcDNA全長をプローブとした場合,葉肉細胞と維管束鞘細胞で同程度であったが,3 ́非翻訳領域をプローブとした場合は維管束鞘細胞においてのみmRNAが検出されたことから,このcDNAクローンは維管束鞘細胞特異的に発現するOMT遺伝子に由来することが示唆された.また,非光合成器官においては僅かな発現しかみられず,葉の緑化過程において他の光合成酵素遺伝子と類似したパターンで誘導されることから,OMTが光合成機能に関与すると共に,維管束鞘細胞ミトコンドリアの機能分化の一要因である可能性が予想された.さらに,このOMTタンパク質の全長を大腸菌内で大量発現させ,効率的に精製を行う系を確立した.精製したOMTはリポソーム中で再構成し,基質取り込みの速度論的特徴やその特異性について解析した.NADーリンゴ酸酵素型C4植物キビでは,維管束鞘細胞のミトコンドリアがC4光合成経路に組み込まれており,ミトコンドリア膜間の高い輸送活性が必要とされる.この活性を維持するための様々なトランスロケーターが維管束鞘細胞ミトコンドリアに存在することが予想されている.本研究ではこのうちの2-オキソグルタル酸/リンゴ酸トランスロケーター(OMT)のcDNAクローニングを行った.コードされるタンパク質は,分子量32,000であり,ウシミトコンドリアのOMTと同一のアミノ酸で45%,類似のアミノ酸も含めると75%の相同性があった.そのハイドロパシー図もウシのものと良く似ており,膜を6回貫通していると予想された.OMTcDNAの一部分を用いて作製した大腸菌組み換えタンパク質に対する抗体は,ミトコンドリアの膜タンパク質と反応し,得られたcDNAがミトコンドリア局在型のOMTであることが示唆された。得られたクローンには介在配列を含むものがあり,スプライシングされないmRNAが蓄積していることがノーザン解析においても認められた.OMTのmRNA蓄積量はcDNA全長をプローブとした場合,葉肉細胞と維管束鞘細胞で同程度であったが,3 ́非翻訳領域をプローブとした場合は維管束鞘細胞においてのみmRNAが検出されたことから,このcDNAクローンは維管束鞘細胞特異的に発現するOMT遺伝子に由来することが示唆された.また,非光合成器官においては僅かな発現しかみられず,葉の緑化過程において他の光合成酵素遺伝子と類似したパターンで誘導されることから,OMTが光合成機能に関与すると共に,維管束鞘細胞ミトコンドリアの機能分化の一要因である可能性が予想された.さらに,このOMTタンパク質の全長を大腸菌内で大量発現させ,効率的に精製を行う系を確立した.精製したOMTはリポソーム中で再構成し,基質取り込みの速度論的特徴やその特異性について解析した.
Ｎ－メトキシ基を反応性制御素子として用いたアルカロイドの実践的合成法の開発と応用

近年、創薬化学を中心に、合成による供給が望まれる分子の構造は急激に複雑化している。これは、年々合成技術が向上し、これまでに困難とされていた複雑分子の合成が可能になってきたことに由来する。複雑な化合物は多数の官能基を有するため、特に合成終盤において、官能基選択的な分子変換技術が求められる。元来高い反応性を有する官能基を選択的に変換することは容易だが、この反応性を逆転させるような革新的な反応の開発は有機合成化学の大きな発展につながる。この様な背景のもと、当研究室ではカルボニル化合物の中で求電子性が低いとされている“アミド基"の選択的な変換法を研究している。アミド基選択的な求核付加反応の開発と応用を行う上で、申請者はステモアミド系アルカロイドを合成標的に設定した。ステモアミドはγ-ラクトンとγ-ラクタムをあわせ持つ三環性天然物であり、それぞれのカルボニル炭素にγ-ラクトンが連結した類縁体が多数存在する。環ひずみを有するγ-ラクトンは、鎖状のエステルに比べて求電子性が高いため、ラクタム選択的な求核付加反応は難しい課題であった。この問題に対して、申請者はイリジウム触媒を用いるアミド基の温和なヒドロシリル化反応によりラクタム選択的な求核付加反応を開発した。開発した反応を用いて、ステモアミドの類縁体であるサキソラムアミド、イソサキソラムアミドおよびステモニンの全合成を達成した。次に、他のステモアミド系天然物を含めた網羅的合成のために、ステモアミドのグラムスケール合成経路の確立を行った。特に、ステモアミドのγ-ラクトンとγ-ラクタムを直接連結する鍵反応“ビニロガスマイケル反応"を中心的に検討した。合成ルートの各段階を詳細に検討し、7工程、19.2%で(ー)-ステモアミドのグラムスケール合成を達成した。29年度が最終年度であるため、記入しない。多くの官能基を有する複雑な分子において、目的の官能基のみを選択的に変換することは容易ではなく、これを解決するために保護基が用いられてきた。しかし保護基を利用する場合、保護・脱保護による総収率の低下、及び廃棄物の増加による環境への負荷が問題となる。従って、複数の官能基が共存する中で目的の官能基のみを変換する「官能基許容性の高い反応」の開発が求められている。そこで私は、安定な官能基として知られるアミド基選択的な変換反応を鍵とした、ステモナアルカロイド類の統一的合成研究に取り組んだ。ステモナ類の中で最も基本的な骨格を有するステモアミドは、γ-ラクトン(環状エステル)およびγ-ラクタム(環状アミド)を1つずつ有する三環性アルカロイドである。その類縁体として、ステモアミドのγ-ラクトンやγ-ラクタムからさらにγ-ラクトンが伸長した、ステモニン、サキソラムアミド、ステモコチニンなどが知られている。これらの天然物を合成するには、ステモアミドのラクトンとラクタムを自在に区別し、官能基選択的に変換できればよい。ラクトンはラクタムよりも求電子性が高いため、試薬の等量制御、及び温度制御などで選択的に変換できることが知られている。一方ラクタムはこれまで用いられてきた反応では選択的な変換を実現できず、新たな手法の開発が求められてきた。私は、イリジウム触媒を用いたアミド基の温和なヒドロシリル化反応に着目し、ステモアミドのγ-ラクタムを選択的に変換することに成功した。これによりステモアミドからわずか2工程、購入可能な原料より総工程数10工程でステモニンの全合成を達成した。またステモニンは過去に1例の合成例(23工程)が報告されているが、私はこれに比べて半分以下の工程数で合成できている。27年度の研究計画では次の3点を大きな課題とした。(1)共通中間体であるステモアミドの効率的合成法の確立、(2)ステモアミドに対する官能基選択的な求核付加反応の確立、(3)反応経路の不斉化。本年度はこれらいずれの項目も概ね達成できたと考えている。しかし、(1)、(2)においては、いくつかの工程において収率及び立体選択性の改善が必要であり、28年度も継続して調査する予定である。ステモナアルカロイド類は鎮咳活性、抗結核菌活性、抗害虫活性などを有する重要なアルカロイド群である。構造上の特徴としては複数のヘテロ5員環と一つの含窒素7員環を有する点が挙げられる。最も基本的な骨格を有するステモアミドはγ-ラクタム、γ-ラクトンおよび含窒素7員環が縮環した三環性化合物である。

また、ステモアミドのγ-ラクタムまたはγ-ラクトンに対してもう一つのγ-ラクトンが伸長した四環性化合物としてステモニンやサキソラムアミドなどが知られている。これら四環性化合物に対してさらにもう一つのγ-ラクトンが伸長した五環性化合物も存在する。今年度、ステモアミドの合成法を大きく改良し、市販の原料より全7工程、17%にて合成を完了している。さらに、合成したステモアミドのγ-ラクタムおよびγ-ラクトンを完璧に区別化し、わずか2工程で直接的にγ-ラクトンを伸長する手法を開発した。これによりステモアミドを共通中間体としてステモニンおよびサキソラムアミドの全合成を達成している。またステモニンの過去の全合成例は全23工程であるのに対して、開発した合成手法では全9工程で全合成を達成している。サキソラムアミドについては、世界初の合成例である。28年度の研究計画では次の3点を大きな課題とした。(1)合成品の光学純度の向上、(2)ステモアミド合成におけるC9a位の立体選択性の向上、(3)ステモアミドに対する求核付加反応の立体選択性の向上。(1)に関しては、過去の93%eeから合成ルートを一新することで98%eeにて天然物を合成できた。(2)に関しては、シロキシピロールのビニロガスマイケル反応において、窒素原子の保護基を検討することで、1:1だったジアステレオマー比を2.7:1まで向上できた。さらなる向上のため、検討を続ける意向である。(3)に関してはステモアミドの立体構造を利用した戦略により大きな改善ができた。近年、創薬化学を中心に、合成による供給が望まれる分子の構造は急激に複雑化している。これは、年々合成技術が向上し、これまでに困難とされていた複雑分子の合成が可能になってきたことに由来する。複雑な化合物は多数の官能基を有するため、特に合成終盤において、官能基選択的な分子変換技術が求められる。元来高い反応性を有する官能基を選択的に変換することは容易だが、この反応性を逆転させるような革新的な反応の開発は有機合成化学の大きな発展につながる。この様な背景のもと、当研究室ではカルボニル化合物の中で求電子性が低いとされている“アミド基"の選択的な変換法を研究している。アミド基選択的な求核付加反応の開発と応用を行う上で、申請者はステモアミド系アルカロイドを合成標的に設定した。ステモアミドはγ-ラクトンとγ-ラクタムをあわせ持つ三環性天然物であり、それぞれのカルボニル炭素にγ-ラクトンが連結した類縁体が多数存在する。環ひずみを有するγ-ラクトンは、鎖状のエステルに比べて求電子性が高いため、ラクタム選択的な求核付加反応は難しい課題であった。この問題に対して、申請者はイリジウム触媒を用いるアミド基の温和なヒドロシリル化反応によりラクタム選択的な求核付加反応を開発した。開発した反応を用いて、ステモアミドの類縁体であるサキソラムアミド、イソサキソラムアミドおよびステモニンの全合成を達成した。次に、他のステモアミド系天然物を含めた網羅的合成のために、ステモアミドのグラムスケール合成経路の確立を行った。特に、ステモアミドのγ-ラクトンとγ-ラクタムを直接連結する鍵反応“ビニロガスマイケル反応"を中心的に検討した。合成ルートの各段階を詳細に検討し、7工程、19.2%で(ー)-ステモアミドのグラムスケール合成を達成した。
HTLV-I Taxによる細胞周期転写因子E2F活性化の分子機構

成人T細胞白血病(ATL)はHTLV-Iの感染に起因する。HTLV-Iの産生する蛋白のうちTaxがT細胞白血病化に主要な役割を果たしているが、その詳細には不明な点が多い。Taxは、T細胞の増殖情報伝達に関わる因子や遺伝子に作用することが知られている。しかし、現在の知見はT細胞の腫瘍化を系統的に説明できるものではない。我々はTaxが細胞周期転写因子E2Fを活性化することを見い出した。また、TaxによるE2Fの活性化が細胞増殖を誘導するか調べたところ、インターロイキン(IL-2)依存性ヒトT細胞株Kit225細胞の休止期(G0/G1)にTaxをrecombinant adenovirusで導入すると、Taxの発現した細胞ではS期が認められた。ただし、細胞分裂には至らなかった。PHAで活性化したヒト末梢血でも同じ結果が得られた。NF-κB、NF-ATを活性化しないTaxの変異体ではS期の誘導がみられず、TaxによるE2Fの活性化と並行していた。繊維芽細胞にS期を誘導するE2Fの単独導入で、Kit225細胞はS期の誘導は認められず、T細胞と繊維芽細胞でE2Fの活性化機構に違いのあることが示唆された。そこでTaxによる、E2Fの抑制因子であるRbファミリーへの影響を調べたところ、Taxはp130をリン酸化し、その結果p130の量が著しく低下していることが明らかとなった。これはKit225にIL-2で増殖を誘導した時と同じ現象であった。このことはTaxはT細胞のIL-2による増殖経路を刺激して細胞をS期に導いていることを示している。成人T細胞白血病(ATL)はHTLV-1の感染に起因する。HTLV-1の産生する蛋白のうちTaxがT細胞白血病化に主要な役割を果たしているが、その詳細には不明な点が多い。
非線形現象を利用した液々界面での界面活性剤組織化のダイナミクスに関する研究

本研究の研究成果は,次の3種類にまとめることができる。(1)本研究課題のもっとも基礎となるものであり,非平衡状態から平衡状態に単調に緩和しながら形成される分子集合体あるいは分子集団の構造形成を扱った。具体的には,混合界面活性剤を含んだ溶液中で自発形成されるベシクルの形成過程に関する研究,および,有機相中に形成される棒状逆ミセル内部を化学反応場として利用したナノスケールシリカの形成過程に関する研究,さらに,マランゴニ効果を用いて界面活性剤が界面から脱着する過程だけを選択的に測定する方法を提案した研究を含んでいる。(2)界面物性の非線形振動の発生機構に関する研究であり、このような系として最も単純であると考えられるリン酸界面活性剤とカルシウムイオンを含む油水系を見出し、動的界面張力の振動パターンを検討し,数々の特徴を見出した。これらの知見に基づいて,この振動現象の機構を考察した結果,界面は通常の界面活性剤とそのカルシウム塩との2種類の界面活性剤の混合系となるが、界面においてはこれらの一様な混合状態は熱力学的に不安定であり,一種の界面での相分離が発生する結果,吸・脱着のパターンに,界面での相分離に伴う分子集団形成の効果が加わることとなり,パターンが複雑な振動型となることを明らかとした。(3)上記の過程を時間依存型Ginzburg-Landau方程式に非線形吸・脱着項を加えることで表し,それを数値計算することで,吸着物質濃度の時間変化がどのようなものになり得るかについての理論予測を行った。本計算結果は,様々な興味ある結果を与え,本研究でおこなった数々の実験結果と興味深い対比を示した。この成果により,"非線形物性の計測から界面での分子集団形成のダイナミクスを探る"ことの基盤が得られたものと考えている。本年度は、界面物性の非線形振動を示す系を見出し、以下のことを明らかとした。○ジ2エチルヘキシル燐酸を有機溶媒に溶解させ、塩化カルシウムを濃厚に含む水溶液と接触させたとき、界面張力の振動が、最大数時間に渡って持続する。その振動の振幅は数mN/mにおよぶ。振動が発生しえる界面活性剤の濃度範囲は5mM前後の狭い領域である。また、この振動特性を解析した結果、振動は完全なランダム型ではない。強い振動の発生のためには、油水に吸着した界面活性剤分子間に強い凝集力が作用する必要がある。また、この振動の発生には、界面に吸着した界面活性剤とカルシウムイオンとの化学反応が関与していると思われる。○上記の油水界面には、自発的、継続的な表面流動が発生していることを見出し、この流動の特徴をトレーサー粒子を用いて観察した。その結果、流動は界面上のあらゆる位置からランダムに近い状態で発生しており、いったん発生すると、その流れは油水界面上を放射状に広がっていくことがわかった。この流れが発生する確率と、流れの伝播する速さを実験から求めた結果、油水界面が広がる界面の面積が十分大きければ、流れの発生する確率は有機溶媒の種類や温度には依存しないことを見出した。したがって、この流動の発生は、主に界面活性剤の分子論的な物性で決まっていると思われる。また、流れの伝播速度の測定から、流れは水溶液の粘性で散逸していることがわかった。○上記の表面流動現象と、界面張力の時間振動との関係を実験的に明らかとした。

その結果、界面張力振動は、油水界面に吸着した界面活性剤単分子層の熱力学的不安定性が誘起する、界面組成の空間的不均一性に原因があり、それが、マランゴニ不安定性による表面流動を発生させ、その流れが界面張力測定部に到達することで、測定界面張力が振動していることがわかった。交付申請書に記載の計画にしたがって研究を行った結果、本年度は以下のような成果を得た。油水界面での非線形的物性振動発生の原因が、界面活性剤吸着層の熱力学的不安定性に基づくのか、流体力学的不安定性に基づくのかを検討するため、ジ2エチルヘキシルリン酸DEHPA/アルカン/塩化カルシウム水溶液系において、物性振動が発生する条件を検討した。その結果、振動発生には、DEHPAが吸着し水相中のカルシウムと反応すること、および、界面でDEHPAとそのカルシウム塩の一様混合状態が熱力学的に不安定であること、の2点が必要であることが示された。したがって、非線形挙動の発生の原因は、界面活性剤吸着層の熱力学的不安定性にある。一方、油水界面に発生する非線形的自発流動の特性を研究した結果、次のことが明らかとなった。(1)油水界面自体の不安定性で自発流動が発生する場合、それは統計的に完全なランダム過程となる。(2)有機アミン系のように、油水界面に秩序運動が発生する系では、固体壁面を介しての界面活性剤の移動が、固体壁面での液々接触角の変動を誘起し、それが、秩序運動発生の原因となる、(3)秩序運動が発生すれば、その運動の固体壁面に沿っての線速度は、容器のサイズ等によらない一定値となる。すなわち、界面物性の振動は、界面活性剤吸着層の熱力学的不安定性で発生し、流体力学的因子は二義的であるが、固体壁面の関与でそれが秩序化する場合があり、その場合、その秩序運動は極めて安定であること、が明らかとなった。さらに、界面活性剤吸着層が熱力学的に不安定な時、バルク相との物質移動によって、界面での吸着量が示し得る時間変化について、時間依存型ギンツブルグランダウの式に吸・脱着による物質移動の効果を考慮して計算を行った。この結果、振動現象の発生には、吸・脱着方程式に少なくとも一つの不安定定常点が必要なことを見出した。本年度は、交付申請書の記載にしたがい、油水界面で物性が巨視的振動を示すための物埋化学的条件を特定した結果、界面において互いに一様混合しない2種類の界面活性剤が、対比的な量で存在することが必要であることを実験で明らかとした。それに基づき、リン酸系界面活性剤と2荷の対イオンが界面で反応した結果生じる非線形振動系を論理的に構築することに成功した。つぎに、油水界面で発生する物性の非線形振動と界面で発生する自発流動のパターンとの関係を研究し、上記のような機構で物性振動が発生する限り、それは統計的にランダムな界面流れの自発発生にいたることを明らかとした。しかし、次の2種の過程で、この流れが秩序化する場合があることを見出した。一つは、固体壁面などが界面活性剤の吸・脱着に本質的に関与し、吸・脱着速度の非一様性を生み出す場合、もう一つは、固体壁の影響などで形状を調節された自発流れ同士が互いに衝突し、その結果、流れの(波の)位相が調節され、安定な秩序運動にいたる場合である。上記と並行して、界面に吸着した界面活性剤の一様な吸着状態が熱力学的に不安定な状態にあるとき、バルク相と間での吸・脱着過程がどのようなものになりえるかについて、時間依存型ギンツブルグ・ランダウ方程式に吸着速度式を組み込んだモデル方程式を用いて、理論解析を行った。この結果、理想的なLangmuir型吸着速度に対して、若干の非線形性が存在すれば、実験結果と相似の振動パターンが発生することを見出した。
生理活性代謝産物、短鎖脂肪酸による交感神経系を介した生体内代謝制御機構の解明

今回の研究により、食事から腸内細菌により分解され生じる短鎖脂肪酸をリガンドとする細胞膜上受容体GPR41は交感神経節特異的に発現しており、短鎖脂肪酸、特にプロピオン酸により活性化され、交感神経系を亢進することにより、エネルギー消費を高めることがわかった。また、ケトン体であるβヒドロキシ酪酸は逆にGPR41の活性を阻害することにより、交感神経系を抑制し、エネルギー消費を減少させる。このことは、食事により、生体内で腸内細菌により産生されるプロピオン酸をはじめとする短鎖脂肪酸を、また、絶食により糖に代わるエネルギー源として産生されるβヒドロキシ酪酸、ケトン体をGPR41が体内栄養バランスとして認識し、生体内においてのエネルギーバランスを調節するという交感神経を介したエネルギー調節機構が成立する。したがって、プロピオン酸やβヒドロシキ酪酸をGPR41の標的として利用し、生体内エネルギーバランスを制御することによって、エネルギー破綻が原因である、肥満や糖尿病に代表される生活習慣病等の治療に有効であることが示唆される。当研究室においては既にGPR41KOマウスの作出に成功している。したがってGPR41受容体の個体レベルでの機能解明のため、GPR41KOマウスの表現型をまず詳細に調べた。本年度は、まずGPR41の交感神経系およびそれに関連する、代謝における生体内機能をシステム生物学的アプローチにより明らかにした。今回の研究成果により、腸内細菌代謝産物を認識する脂肪酸受容体GPR41が交感神経節特異的に発現していることを明らかにした。さらに、GPR41ノックアウトマウスを用いて、GPR41の内因性リガンドである、短鎖脂肪酸投与実験により、短鎖脂肪酸はGPR41を介して交感神経系を活性化し、その結果、エネルギー消費を高めることを明らかにした。また、逆にケトン体の投与や、絶食・糖尿病時においてケトン体はGPR41の短鎖脂肪酸による交感神経活性を阻害することにより、交感神経系を抑制し、エネルギー消費を減少させた。このことは、食事により生体内で腸内細菌により産生される短鎖脂肪酸を、また、絶食により糖に代わるエネルギー源として産生されるケトン体をGPR41が体内栄養バランスとして認識し、生体内においてのエネルギーバランスを調節するという交感神経を介したエネルギー調節機構の存在を示唆する。次年度はさらに、このGPR41を介した交感神経活性化機構について、細胞レベルでの実験を行うことにより、GPR41による交感神経活性細胞内シグナルを明らかにする。我々は前年度までにおいて、当研究室において作製したGPR41KOマウスを用いて、GPR41KOマウスの表現型を詳細に凋べた。その結果として、GPR41の内因性リガンドである、短鎖脂肪酸投与実験により、短鎖脂肪酸はGPR41を介して交感神経系を活性化し、その結果、エネルギー消費を高めることを明らかにした。また、逆にケトン体の投与や、絶食・糖尿病時においてケトン体はGPR41の短鎖脂肪酸による交感神経活性を阻害することにより、交感神経系を抑制し、エネルギー消費を減少させることを明らかにした。したがって、今年度は、このGPR41を介した交感神経活性化機構について、細胞レベルでの実験を行うことにより、GPR41による交感神経活性細胞内シグナルをの検討を行った。結果、短鎖脂肪酸はGPR41を介し、Gi/o型Gタンパクを活性化し、その3量体のうちの一つであるGβγを介してMAPK経路を活性化する結果として、交感神経細胞の興奮を導くことを明らかにした。今回の研究成果により、腸内細菌代謝産物を認識する脂肪酸受容体GPR41は、食事により生体内で腸内細菌により産生される短鎖脂肪酸を、また、絶食により糖に代わるエネルギー源として産生されるケトン体をGPR41が体内栄養バランスとして認識し、生本内においてのエネルギーバランスを調節するという交感神経を介したエネルギー調節機構を明らかにし、この結果を研究論文として発表した。(Kimura I.et al.Proc Natl Acad Sci USA 2011)
無文字社会に生きる女性自立支援の為の伝統染織技術教育指導プログラムの開発と実践

無文字社会(タイ王国のカレン社会)において口伝と身体技術により代々伝承されてきた染織技術を体系的に観察し、データを解析し、現代テスト理論の精華ともいうべき項目反応理論の手法を用いて各染織技術の難易度を測定した。その結果、易しい技術から順番に(その最適な年齢において)染織技術を習得していく「染織技術教育指導プログラム」を開発し、タイ政府公立学校等の職業教育において試用した。また、開発したプログラムを今後如何にして普及させていくかについて教育省担当者らと協議した。無文字社会に生きるタイ北部山地民(カレン族)女性らは、絶対的な貧困とそれに起因する売春・出稼ぎ・エイズをはじめとする様々な健康障害等の問題を抱えている。代表者らはそうした女性たちを自立支援するとの立場から、女性らが手に職を付けるための「伝統染織技術教育指導プログラム」を開発し普及させる。開発には代表者らがこれ迄に蓄積してきたカレン族伝統染織技術に関わる研究成果を活用すると共に、カリキュラム開発手法により実用性を検証する。また開発された「伝統染織技術教育指導プログラム」を普及させることにより、昨今急激に消失しつつある山地民の伝統的な染織技術を後世に保存し、彼らの民族としての自立と尊厳を守りたい。1年目は、代表者らがこれまでの研究によって蓄積してきた研究成果を整理活用して、カレン族の伝統的な染織技術(148項目)を習得するための「染織技術教育指導プログラム」(以下「指導プログラム」)を開発する。使用言語はタイ語及びカレン語である。また、補助金の使用予定については下表(右列)をご参照いただきたい。研究計画(1)「指導プログラム」を編纂する。1)媒体は印刷教材(冊子)とする。2)染織技術(148項目)を指導する順次性を検討する。ここでは、統計的な手法である項目反応理論本研究は、無文字社会に生きるタイ北部山地民(カレン族)女性らを自立支援するとの立場から、女性らが手に職を付けるための「伝統染織技術教育指導プログラム」を開発し普及させることを目的としている。1) 21年度は、初年度に作成した「染織技術教育指導プログラム」(以下「指導プログラム」)を精選し、タイ北部チェンマイ県ドーイサケット郡P村のカレン族女性を対象として試験的な使用を開始した。2)また、カレン族女性ら(1218歳の106名)を対象として「指導プログラム」で取り扱っている技術項目のうち34項目の技術を精選し、これらの教育指導の順次性を検討した。方法:対象者106名の34技術項目の習得の有無を手がかりにして、項目反応理論(IRT : Item Response Theory)により困難度bと識別力a、技術項目ごとの平均習得年齢を求め、これらの情報から技術項目の指導の最適時期を探索した。つまり、aとb、技術項目ごとの平均習得年齢μとその標準偏差σを求めた。次いでμに対するa、bおよびσを2次元座標上に布置し、無差別曲線(indifference curve)を仮定してその分布を検討したところ、明確に最適化問題を解く手がかりを得ることが出来た。これにより、年齢に適した技術項目の指導順序に関する有力な情報(どの技術項目をいつ、どんな順序で習得していくのがよいか)をつかんだ。なおこの研究方法は同種の技術指導や伝承に関する最適化問題に応用可能と考える。本研究の初年度には、タイ北部山地民・カレン族の染織技術「指導プログラム」を作製した。プログラムの順次性は、統計的な手法である項目反応理論(IRT:Item Response Theory)により推定された困難度(β)と識別力(α)によるものであって、染織技術(148項目)を易しい技術から難しい技術へという順番で指導できるように体系化されている。二年度目には、IRTによる困難度(β)と識別力(α)に、「平均習得年齢(μ)」という変数を加えてさらに解析を行い、各染織技術の最適な指導・習得年齢を明らかにして、その情報を「指導プログラム」に加えた。そこで、最終年度となる本年度は、精選した「指導プログラム」の効果と妥当性、学校教育カリキュラムにおける普及について検討するために、2010年5月から10月までの期間(一週に付き3時間)の実験授業を行った。授業実施にあたっては、タイ北部チェンマイ県ドーイサケット郡F行政区P学校長、カレン族児童生徒(24人)、授業の指導者としてカレン女性R氏の協力を得た。
仮想人体による知的・生理的・感覚的メディカルインターフェースに関する研究

本研究では、今後さらに高度複雑化する治療を支援するために、仮想人体を核として、医師・患者と工学技術との円滑な関係構築のための知的・生理的・感覚的インターフェース、"メディカル・インターフェース"構築の基礎的方法論の確立を目的として、本年度は以下の実績を得た。本研究では、あらゆる内科的治療法を含んだ高度複合治療である血液浄化治療を研究成果の実証対象とし、仮想人体を核としてその外層に以下のインターフェースを常駐させたメディカルインターフェースの構築を行ってきた。1.治療条件設定のための知的インターフェース:循環系、体液系、血圧制御系により構成される生理的仮想人体を用いて仮想治療を行うことにより、適切な治療条件の設定を生理的医学知識から支援することのできる知的インターフェースの構築のために、オブザーバオブジェクトのプログラミングが準備できた。治療装置と患者との生理的インターフェース:血液浄化治療に伴う血圧降下、ショック等を防ぐため、従来より開発を進めてきた患者の血圧・血液量・酸酸素飽和度の受容器に対応したセンサーを、仮想人体と組み合わせることにより、治療時の患者の体内生理挙動をオンラインで把握することのできる生理的インターフェースの構築のため、カルマンフィルタと各種センサー群の接続が準備できた。3.感覚的インターフェース:仮想人体、医師のメンテルモデルを基に、医師の感覚に適合した患者の生理挙動をグラフィカルに提示することのできるインターフェースの構築のため、グラフィカルインターフェースの設定が準備できた。以上から、今後は臨床試験が重要な課題となる。
臍帯血由来幹細胞による軟骨および骨組織再生

臍帯血は,臨床検査用のものを除いた約20mlを採取し,比重液(Histopaque-1077)を用いて,血球成分,血清成分および単核細胞層に分離した.その中でも,未分化間葉系細胞として単核細胞のみを抽出し,1 x 10^6 cells/mlで播種し,a-MEM(20%FBS含)中で培養した.1.細胞の増殖について昨年度の検討において、臍帯血由来間葉系幹細胞の増殖能に問題があったために、本年度は増殖を誘導するような培養液であるIMDM (Iscove's modified Dulbecco's medlum)を用い、さらに10ng/mlのbFGFも添加して培養を行ったが増殖能力に変化は認められなかった。このことから,臍帯血でも抹梢血になるとそこに含まれる間葉系幹細胞の増殖能は極めて低いことが示唆された.2.未分化間葉系幹細胞マーカーの検討ヒト臍帯血より単離した単核細胞をa-MEM(20%FBS含有)中で培養し,7080%コンフルエント時に,0.1%trypsin/EDTAにて細胞を剥離し,RNA Extraction Kitにてtotal RNAを抽出し,RT後,未分化間葉系幹細胞に特異的なCD抗原(CD34^-,CD29^+,CD44^+,CD105^+)の発現を検討するため,ヒトCD34(425bp),ヒトCD29(314bp),ヒトCD44(674bp),ヒトCD105(377bp)およびヒトG3PDH(799bp)のプライマーを用い,94°C:5min,(94°C:30sec,60°C:1min,72°C:1min)、4°C:7min,4°C:∞の条件で,PCRを行った.その結果,造血系幹細胞に特異的なCD34抗原の発現はほとんど認められず,間葉系幹紳胞に特異的なCD29,CD44,CD105抗原がいずれも発現することが明らかとなり,採取した幹細胞が間葉系の性質を持つことが強く示唆された.一方,FACS分析においても同様の結果が得られた.3.細胞外基質コートが臍帯血由来間葉系幹細胞の接着,増殖に及ぼす影響.培養ウサギ滑膜細胞がコンフルエントになった後に,0.5%Triton X-100にて30分間インキュベートし,細胞のみを除去した後,臍帯血由来間葉系幹細胞を播種したところ,接着する細胞が多く,増殖能も上昇する可能性が示唆された.4.軟骨分化能の検討増殖が認められたサンプルについてペレットカルチャーを行い,分化誘導因子(TGF-β,ITSなど)にて分化誘導を試みたが,軟骨様のペレットは形成されず,分化能を確認するには至らなかった.以上の結果より,臍帯血の抹梢血には多分化能を有する間葉系幹細胞が含まれることが明らかになったが,細胞数が少ないとともに,その増殖能力は極めて低く,増殖しても分化することは困難であることが明らかになった.今後は,さらに増殖能,分化能を積極的にコントロールできる未知の因子の同定が望まれる.一方で,他の報告でも散見されるように,同じ臍帯血でももっと上流の血液を採敢することにより,増殖能の高い細胞を採取できる可能性が示唆された.当大学歯学部における倫理委員会の承認を得,以下の検討を行った.広島大学医学部産婦人科にて帝王切開にて出産予定の産婦の臍帯血を対象とし,血液の提供に先立ち,本研究について患者に説明文書を用いて説明し,十分理解してもらった後,同意文書に署名・捺印してもらい,インフォームドコンセントを行った.臍帯血は,臨床検査用のものを除いた約20mlを採取し,比重液(Histopaque-1077)を用いて,血球成分,血清成分および単核細胞層に分離した.その中でも,未分化間葉系細胞として単核細胞のみを抽出し,1x10^6cells/mlで播種し,a-MEM(20%FBS含)中で培養した.1.細胞の接着,伸展および増殖について細胞の接着,伸展および増殖を顕微鏡にて観察し,細胞形態を写真撮影した.播種後,細胞がプレート底部に接着するためには約1週間を要し,接着した細胞は最初に播種した細胞数の約2030%程度であった.その後細胞は伸展をはじめ,細胞形態は線維芽細胞様を呈するものがほとんどであったが,中にはマクロファージ様の細胞も認められた.さらに,細胞は増殖を始めるも,播種後34週間でピーク(5080%コンフルエント)を迎え,以降,増殖は認められず剥離してしまう細胞も認められた.このことから,増殖能は極めて低いことが示唆された.2.未分化間葉系幹細胞マーカーの検討その結果,造血系幹細胞に特異的なCD34抗原の発現はほとんど認められず,間葉系幹細胞に特異的なCD29,CD44,CD105抗原がいずれも発現することが明らかとなり,採取した幹細胞が間葉系の性質を持つことが強く示唆された.3.細胞外基質コートが臍帯血由来間葉系幹細胞の接着,増殖に及ぼす影響.培養ウサギ

滑膜細胞がコンフルエントになった後に,0.5% Triton X-100にて30分間インキュベートし,細胞のみを除去した後,臍帯血由来間葉系幹細胞を播種したところ,接着する細胞が多く,増殖能も上昇する可能性が示唆された.臍帯血は,臨床検査用のものを除いた約20mlを採取し,比重液(Histopaque-1077)を用いて,血球成分,血清成分および単核細胞層に分離した.その中でも,未分化間葉系細胞として単核細胞のみを抽出し,1 x 10^6 cells/mlで播種し,a-MEM(20%FBS含)中で培養した.1.細胞の増殖について昨年度の検討において、臍帯血由来間葉系幹細胞の増殖能に問題があったために、本年度は増殖を誘導するような培養液であるIMDM (Iscove's modified Dulbecco's medlum)を用い、さらに10ng/mlのbFGFも添加して培養を行ったが増殖能力に変化は認められなかった。このことから,臍帯血でも抹梢血になるとそこに含まれる間葉系幹細胞の増殖能は極めて低いことが示唆された.2.未分化間葉系幹細胞マーカーの検討3.細胞外基質コートが臍帯血由来間葉系幹細胞の接着,増殖に及ぼす影響.培養ウサギ滑膜細胞がコンフルエントになった後に,0.5%Triton X-100にて30分間インキュベートし,細胞のみを除去した後,臍帯血由来間葉系幹細胞を播種したところ,接着する細胞が多く,増殖能も上昇する可能性が示唆された.4.軟骨分化能の検討増殖が認められたサンプルについてペレットカルチャーを行い,分化誘導因子(TGF-β,ITSなど)にて分化誘導を試みたが,軟骨様のペレットは形成されず,分化能を確認するには至らなかった.以上の結果より,臍帯血の抹梢血には多分化能を有する間葉系幹細胞が含まれることが明らかになったが,細胞数が少ないとともに,その増殖能力は極めて低く,増殖しても分化することは困難であることが明らかになった.今後は,さらに増殖能,分化能を積極的にコントロールできる未知の因子の同定が望まれる.一方で,他の報告でも散見されるように,同じ臍帯血でももっと上流の血液を採敢することにより,増殖能の高い細胞を採取できる可能性が示唆された.
超並列計算機上での実例に基づく翻訳の実現

本研究では以下のことを行なった。1.対象問題として、専門用語の日英翻訳を選択し、情報科学の専門用語(名詞連続または名詞句)の日英対訳を収集し、約7,000件の対訳データベースを作成した。2.上記データベースに対して、ダイナミックプログラミング法を用いた最適照合法を開発し、それによって類似対訳の検索を可能とした。3.同アルゴリズムを並列化し、実際に、超並列計算機nCUBE2、および、CM-5に実装してその有効性を確認した。4.この最適照合検索を基本とする翻訳アルゴリズムを開発し、実例に基づく専門用語翻訳システムを超並列計算機(nCUBE2,CM-5)上に実装した。5.上記方式を論文表題の日英翻訳に適用する方法について検討した。これらの研究成果により、以下のことが明らかになった。1.世界で初めて、汎用超並列計算機上に実例に基づく翻訳システムを実装し、十分に並列効果が上がることを確認した。2.比較的簡単な最適照合検索アルゴリズムでも、十分な量の対訳データベースを用意することによって、かなり良い翻訳精度を達成できることが明らかになった。以上により、本研究の方向の正しさがほぼ確認されたと考える。今後は、本研究をさらに発展させ、実例に基づく翻訳方式で最終的な翻訳システム(完全な文を翻訳するシステム)を作成する方法について検討していく必要がある。平成5年度は、以下の成果を上げた。1.世界で始めて、汎用超並列計算機上に実例に基づく翻訳システムを実装し、十分に並列効果が上がることを確認した。以下の成果により、本研究の方向の正しさがほぼ確認されたと考える。今後は、より困難な翻訳問題(例えば、論文表題の翻訳)に対して、本方法の有効性を検討していく必要がある。前年度中に専門用語の日英翻訳システムを超並列計算機上に作成するところまで研究が進んだので、本年度はその研究成果を踏まえ、より困難な問題に対する基礎的検討を行なった。1.対象問題として、論文表題の日英翻訳を選択し、人口知能学会誌掲載の論文8年分の表題の日英対訳を収集した。2.上記の収集した対訳を調査し、実例に基づく翻訳方式で、論文表題を翻訳する問題点を検討した。その問題点とは、以下の3つである。・入力をいくつか部分に分割するブロック化をいかにして行なうか・動詞をいかにして扱うか3.上記の問題に対して、以下の方法を考案した。・簡単な品詞の体系を部分的に用いるとともに、ブロック化をひとつの変形操作と考え、その変形操作に対しても、実例に基づく方法を適用する。これによって、ブロック化操作をかなる強化することができる。・動詞の翻訳においては、訳語選択については実例に基づく方法を採用するが、時制などの複雑な処理に関しては、従来の規則に基づく方法を採用する。これらの研究成果により、実例に基づく翻訳方式で、論文表題の日英翻訳を実現する方法がほぼ明らかになったと考える。本年度は、上記の方法をプログラム化したが、超並列計算機への移植までは行なえなかった。今後は、本方式のシステム化と超並列計算機への移植を行なっていく必要がある。
グレリンの自律神経作用を介した新しい不整脈治療法の開発

ラット虚血再灌流モデルに対しグレリンあるいは生理食塩水(生食)を投与した。生食群と比べ、グレリン投与群では、心室性頻拍性不整脈の出現頻度は有意に抑制された。リン酸化Connexin 43の発現量は、心筋虚血後の生食群では正常群と比べ著明に減少していたが、グレリン投与により有意に改善した。しかしながら、グレリンの抗不整脈作用並びにConnexin 43に対する効果は、アトロピン投与の併用あるいは迷走神経求心性線維ブロックにより明らかに減弱した。また、心電図の心拍変動スペクトル解析を行ったところ、グレリンの急性投与により、副交感神経活性の指標は増強し、交感神経活性の指標は低下していた。我々は現在までの研究でグレリンが心臓自律神経作用(交感神経活性の抑制と副交感神経の活性化)を有することを示しており、一方で急性心筋梗塞における機械的な迷走神経刺激はリン酸化したConnexin 43の消失を防ぐことにより抗不整脈効果を示したという報告がある。そこで、グレリンはその自律神経作用により心筋細胞におけるConnexin 43の発現を保持し心筋虚血後の頻脈性心室性不整脈を抑制するという仮説を立て、本研究で検証した。ラット心筋虚血再灌流モデルを作成し、グレリン(100μg/kg)、グレリン+副交感神経遮断薬(アトロピン)、およびプラセボを投与する群に分け、虚血および再灌流時の心室性不整脈(心室頻拍・心室細動)の発生を観察し、グレリンの虚血心での心室性不整脈発生抑制効果を調べた。グレリン、プラセボ等を急性投与した際、心電図記録を行い心室性不整脈の発生をみたところ、グレリン投与群はプラセボ群に比べ有意に心室性不整脈の発生が少なかった。しかし、グレリンにアトロピンを追加投与した群ではプラセボ群と比べ心室性不整脈の発生頻度は変わらなかった。次に、取り出した心臓において免疫組織化学を用いてリン酸化したConnexin 43の局在を検討し、Western blotting法によりその定量を行った。その結果、プラセボ群では心筋虚血後心筋細胞のConnexin 43が減少するのに対し、グレリンは同部位でのConnexin 43の発現を保持していた。そして、アトロピン追加投与群ではグレリンのこの作用は認められなかった。以上より、グレリンは心筋細胞におけるConnexin 43の発現を保持し心筋虚血後の頻脈性心室性不整脈を抑制すると考えられた。グレリンには、従来から示されているGH分泌促進作用などのホルモンとしての作用以外に、交感神経系の抑制と副交感神経系の活性化という自律神経系に対する作用があることを我々はすでに報告している。一方で急性心筋梗塞における機械的な迷走神経刺激はリン酸化したConnexin 43の消失を防ぐことにより抗不整脈効果を示したという報告がなされた。本研究では、グレリンがその自律神経作用により心筋細胞におけるConnexin 43の発現を保持し心筋虚血後の頻脈性心室性不整脈を抑制するという仮説を立て検証した。雄Sprague-Dawleyラットの左冠動脈を結紮し30分間の心筋虚血を起こし、その間にグレリン(100μg/kg)あるいは生理食塩水(生食群)を投与した。また、グレリンに加えアトロピンを投与した群を作成した。さらに、カプサイシン塗布による迷走神経求心性線維を特異的にブロックした群も作成した。その間心電図的に心室性不整脈の頻度を調べ、その後摘出心の生化学的・病理学的検討を行った。なお、対照として正常ラットの摘出心を用意した。Western blotting法によるリン酸化Connexin 43の発現量は、心筋虚血後の生食群では正常群と比べ著明に減少していたが、グレリン投与により有意に改善した。免疫組織染色でも、グレリン投与により心筋虚血後のリン酸化Connexin 43の発現低下が明らかに抑制されていた。グレリンは心筋細胞におけるConnexin 43の発現を保持し心筋虚血後の頻脈性心室性不整脈を抑制した。この機序としてグレリンの自律神経系特に副交感神経系への作用が関与している可能性が示唆された。初年度から行っているラット心筋虚血再灌流モデルにおける心室性不整脈へのグレリンの効果を引き続き行い、さらなる検討を加えた。