hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
土壌呼吸の温度特性におよぼす土壌水分変動の影響

また、乾燥区および対照区の細根・リター・鉱質土壌を採取し、室内培養によってそれらのCO2放出速度およびそのQ10を測定したところ、細根のCO2放出速度およびそのQ10は有意な処理間差は見られなかった。一方、細根と鉱質土壌のCO2放出速度は乾燥区で有意に低下し、それらのQ10はいずれも有意な処理間差はなかった。また、CO2発生速度のQ10は細根・リター・鉱質土壌の順に大きかった。これらのことから、乾燥処理によって土壌呼吸の発生源である根呼吸や微生物呼吸のQ10が変化したのではなく、根呼吸よりも乾燥の影響を受けやすい微生物呼吸が低下し、異なるQ10をもつ微生物呼吸および根呼吸の土壌呼吸全体に対する寄与率が変化することによって土壌呼吸のQ10が変動したと考えられた。茨城県かすみがうら市のスギ人工林において、降雨遮断による土壌乾燥処理試験をおこない、土壌呼吸のQ10値を観測した。野外観測による土壌呼吸のQ10値は乾燥処理によって有意に低下した。一方、室内実験による根、リター、鉱質土壌からのCO2放出速度のQ10値は乾燥処理によって有意な違いは認められなかった。乾燥処理区のリターからのCO2放出速度は非常に小さく、また、リターからのCO2放出速度のQ10値は根よりも大きかったことから、乾燥に伴って土壌呼吸に対するリターからのCO2放出速度の寄与率が低下し、Q10値が相対的に低い根呼吸の寄与率が増加したため、土壌呼吸のQ10値が低下したと考えられた。試験地内のプロット設定のための予備実験について天候などのタイミングにより想定以上に時間がかかったが、計画予定の処理試験区の設定については決定できた。今年度構築した室内実験を用い、水分条件の異なる根呼吸、微生物呼吸のQ10値を推定するとともに、野外での土壌呼吸観測システムを用いて乾燥処理試験区での連続土壌呼吸観測をおこない、土壌呼吸の温度特性におよぼす土壌水分変動の影響を評価する。今年度実施できなかった根切断処理区を設け、従来と同様に降雨遮断試験をおこない、今年度までのA0層除去区や対照区とともに土壌呼吸の野外観測を継続する。それらの結果に基づき、根、A0層、鉱質土層におけるCO2放出速度のQ10値とそのときの土壌水分との関係を明らかにし、土壌呼吸のQ10値におよぼす土壌水分変動の影響を評価する。森林土壌学処理毎の土壌呼吸の測定を開始し、土壌乾燥処理による土壌呼吸のQ10値への影響を明らかにする。システムトラブルの原因究明に時間がかかり、想定していた必要物品・試験地への旅費・現地作業のための人件費に余剰が生じた。台風による風倒木被害や試験地敷設電源の停電によって、根切断処理区の設定や野外観測自体が一時的に困難になり、それらにともなう物品購入、賃金、旅費が使用できなかったため。本年度得られた試験地内の土壌呼吸の空間分布をもとに、試験計画を変更し次年度以降に新たな調査をおこなうこととした。今年度の土壌呼吸測定の開始がやや遅れたので、その経費を次年度以降に充てることにした。システムトラブルの原因が確定していることから、次年度以降に早急に必要物品費として使用する。当初予定していた根切断処理区を設定し、現在おこなっている各処理区とともに土壌呼吸の連続観測をおこなう。新たにおこなう予定の土壌調査や気象観測用測器に必要な機材調達するとともに、処理試験区の設定、土壌呼吸測定をおこなう。
日本の伝統工芸を取り入れた生涯教育に導くモノ教育プログラムの構築

本研究は,モノづくりを通して生涯教育に導くことを目標に掲げ,モノづくりの楽しさや面白さをモノづくり体験を通して実感し,自ら学ぶ力を育む生涯教育を目指すことを目標としている。本年度は,次の事項について調査・研究し,検証を行った。1.素材と加工に関する調査:昨年度の継続で,身近なものや工芸品などについて,使用される材料や加工技術,価値観などの理解を深めることを目的に実施した。また,子どもから大人がモノづくりを身近に感じられるよう配慮し,文献調査と素材などの収集を通して,素材,用具,制作工程などさまざまな視点から,教材集の素材として使用できる内容について検討した。また,平成30年度に実施する「伝統工芸モノづくり講座」で活用する教材集「モノの比較本」のひな形を作成した。2.伝統工芸の視察および資料収集:三重県,石川県,富山県,大阪府,奈良県,香川県等の伝統工芸を視察し,組み紐,蒔絵,沈金,高岡銅器,高山茶筌,大阪金剛簾等の素材や用具,制作工程を記録し,伝統工芸に関する資料収集を行った。これらの資料をもとに,小学生を対象とした教材集「伝統工芸から学ぶモノづくり」の試作教材および,動画を活用したICT試作教材を作成した。3.伝統工芸士等への聞き取り調査:組み紐,漆器,高岡銅器,高山茶筌,大阪金剛簾,大阪錫器,丸亀うちわなど,各伝統工芸に携わる伝統工芸士や職人等から,伝統工芸の課題,素材や制作工程,普及・発展などについて個別の面談による聞き取り調査を実施し,学会論文にまとめて報告した。モノに関する調査研究として,1素材と加工に関する調査,2伝統工芸の視察および資料収集,3伝統工芸士への聞き取り調査など計画に沿って実施している。また,それらの成果をもとを学会論文作成,教材集の試作やITC試作教材など順調に達成できている。平成29年度に引き続き,素材と加工に関する調査,伝統工芸の視察および資料収集,伝統工芸士への聞き取り調査を実施する。伝統工芸は,和紙,織物,木工品などを対象とし,小学生が日本の優れた伝統工芸を身近に感じられる機会や教材に触れることをめざし,現代人に日本の伝統工芸を伝承することを目的に継続して調査研究を行う。また,資料収集などの研究成果を教材集「モノの比較本」にまとめ編集していく。同時にモノや素材の微妙な違いに気づきやすくするため,,五感を取り入れた「伝統工芸から学ぶモノづくり」の編集を進めていく。伝統工芸ものづくり講座の実践研究として,子育て支援施設と連携協力し,小学生を対象とした「伝統工芸ものづくり講座」を実施し,作成した試作教材を活用し,内容について検証していく予定である。本研究は、モノづくりを通してモノの理解を深め,生涯教育に導くことを目標に掲げ,モノづくりの楽しさや面白さを通して,自ら学ぶ力を育む生涯教育をめざすことを目的としている。本年度は,現代人が身近なモノに対してどの程度理解できているのかについて,類似する素材や加工の理解度をはかるため,観察及び聞き取りによる個別の調査を実施した。調査では,1「陶器」と「磁器」,2「天然皮革」と「合成皮革」,3「ガラス」と「アクリル(プラスチック)」,4「羊毛」と「木綿」,5「あみ物」と「おり物」,6「和紙」と「洋紙」の6項目の実物を見て観察し,正確に見分けられるのかを確認し,素材を見分ける要因について分析した。また,主観的な判断と合わせて,現代人のモノに対する感覚的な判断力を確認し,今後の美術やものづくり教育に必要な内容や指導について考察し,教育活動へどのようなアプローチが必要かを検証した。その結果,意識調査よりも,実物を用いた視覚による調査,五感による調査へと進むにつれ,より多くの感覚機能を働かせている傾向がみられた。このようなモノへの認知度を問題視し,学習にも積極的に取り入れることで,早期にモノへの知識が生かされるだけではなく,将来社会においてモノの技術的な発展や応用がさらに横断的に考えられるようになることが期待できることが確認できた。また,素材を学習する際は,類似する素材を複数用意し,五感を働かせ,モノの知識を同時に学習し,体験的に比較する取り組みが効果的であることも明らかとなった。素材に関する教育や指導の重要性を指摘することができた。学校や学校外で実施されるものづくり活動やそれにともなう感覚機能を高める活動の課題を明らかにし,その可能性を示唆することにもつながった。また,研究成果を学会論文にまとめ発表し,公表することができた。本研究は,モノづくりを通して生涯教育に導くことを目標に掲げ,モノづくりの楽しさや面白さを体験を通して実感し,自ら学ぶ力を育む生涯教育を目指すことを目的としている。本年度は,次の3項目の内容について調査・研究し,検証を行った。1素材と加工に関する調査:身近なものや工芸品などについて,使用される材料や加工技術,価値観などの理解を深めることを目的に実施した。また,子どもから大人がモノづくりを身近に感じられるよう配慮し,文献調査と素材などの収集を通して,素材,用具,制作工程などさまざまな視点から教材集の素材として使用できる内容について検証した。その結果,次年度実施するモノづくり講座で活用する「教材集」のモノの比較資料の作成に着手することにつながった。2伝統工芸の視察および資料収集:東京都,神奈川県,石川県の伝統工芸を視察し,染色,漆器,ガラス,鼈甲,竹工芸等の素材や用具,制作工程などを記録し,伝統工芸に関する資料収集を行った。

これらの資料をもとに「教材集」の伝統工芸から学ぶモノづくりのICT教材として,幼児・小学生を対象とした染織工芸の教材試作を行い,動画を活用した教材づくりに着手したところである。3伝統工芸士への聞き取り調査:竹工品,ガラス工芸,染織工芸,漆工芸を中心に,各伝統工芸に携わる伝統工芸士や職人から,その素材や制作工程,普及・発展などについて個別に面談による聞き取り調査を実施した。モノに関する調査研究として,1素材と加工に関する調査,2伝統工芸の視察および資料収集,3伝統工芸士への聞き取り調査など計画に沿って実施できている。また,それらの成果をもとを教材集の作成やITC教材の作成に着手したところである。本研究は,モノづくりを通して生涯教育に導くことを目標に掲げ,モノづくりの楽しさや面白さをモノづくり体験を通して実感し,自ら学ぶ力を育む生涯教育を目指すことを目標としている。本年度は,次の事項について調査・研究し,検証を行った。1.素材と加工に関する調査:昨年度の継続で,身近なものや工芸品などについて,使用される材料や加工技術,価値観などの理解を深めることを目的に実施した。また,子どもから大人がモノづくりを身近に感じられるよう配慮し,文献調査と素材などの収集を通して,素材,用具,制作工程などさまざまな視点から,教材集の素材として使用できる内容について検討した。また,平成30年度に実施する「伝統工芸モノづくり講座」で活用する教材集「モノの比較本」のひな形を作成した。2.伝統工芸の視察および資料収集:三重県,石川県,富山県,大阪府,奈良県,香川県等の伝統工芸を視察し,組み紐,蒔絵,沈金,高岡銅器,高山茶筌,大阪金剛簾等の素材や用具,制作工程を記録し,伝統工芸に関する資料収集を行った。これらの資料をもとに,小学生を対象とした教材集「伝統工芸から学ぶモノづくり」の試作教材および,動画を活用したICT試作教材を作成した。3.伝統工芸士等への聞き取り調査:組み紐,漆器,高岡銅器,高山茶筌,大阪金剛簾,大阪錫器,丸亀うちわなど,各伝統工芸に携わる伝統工芸士や職人等から,伝統工芸の課題,素材や制作工程,普及・発展などについて個別の面談による聞き取り調査を実施し,学会論文にまとめて報告した。モノに関する調査研究として,1素材と加工に関する調査,2伝統工芸の視察および資料収集,3伝統工芸士への聞き取り調査など計画に沿って実施している。また,それらの成果をもとを学会論文作成,教材集の試作やITC試作教材など順調に達成できている。今後は,子どもから大人まで多くの人が理解しやすい教材開発が必要である。モノの理解をめざした新たな教材開発により,学校教育や学校外の教育において活用し,一人ひとりがモノに対する理解を深め,知識が高まることを期待する。その具体的な方策として,五感を働かせ比較できる素材の収集,ものに対する適切な知識をまとめた比較本の作成に着手したいと考えている。平成28年度に引き続き,素材と加工に関する調査,伝統工芸の視察および資料収集,伝統工芸士への聞き取り調査を実施する。伝統工芸は,陶磁器,和紙,組紐などを対象とし,日本の優れた伝統工芸を身近に感じられる機会や教材に触れることで,現代人に日本の伝統工芸を伝承することを目的に調査研究を行う。また,資料収集などの研究成果を「教材集1モノの比較本」にまとめ編集する。
ビデオ画像の3次元的表情解析による顔表情運動障害の診断・治療支援システムの開発

顔面神経麻痺などを原因とした顔表情運動障害に対し、麻痺診断、治療方針や形成再建治療などの手術計画の決定、治療経過や術後評価などの支援などを目的として、「ビデオ画像からのコンピュータ解析による3次元的表情解析に基づく顔表情運動障害の診断・治療並びに手術計画支援システム」を構築して、この支援システムを臨床に応用し、システムの有効性の検証と改良を行ない、さらには標準的な評価システムとして国内外への普及を行なった。1.治療・手術支援システムの改良とシステム実験(1)より高い精度と再現性を目指した撮影方法の改良:作成した鏡利用の3次元撮影装置・頭部固定装置の検証を行い、また表情撮影法の検討として被験者への撮影表情指導のビデオ作成を進めた。(2)解析ソフトの改良:現行の日本語表示より全英語表示へのシステム表示法の改良と、表情解析を行なうエリア設定法の改良を進めた。(3)開発した3次元表情運動解析のアルゴリズムのシステム実装を検討し、移動量測定のキャリブレーション機能の検証を行なった。(4)撮影時の体動による測定誤差対策として、解析ソフトでの体動移動量の処理法を検討した。(5)鏡利用以外の3次元撮影法の開発として、3台のビデオカメラによる3次元撮影法と、その3次元表情運動解析のアルゴリズムの検討を行なった。2.治療・手術支援システムの臨床応用と評価、システムの紹介顔面神経麻痺の再建手術やボツリヌストキシン治療の患者を対象として、治療や手術前後に各種表情運動のビデオ撮影を新3次元撮影装置・頭部固定装置を利用して計18名に行なった。これらのビデオ撮影データからシステムにより表情運動を解析し、解析結果の臨床的意味付けおよびこれに基づいた手術・治療計画を検討した。また、顔面運動の機能的検討(兎眼の程度、食事のもれ・会話などでの口唇機能)、および柳原法やHB法による評価と解析結果を比較・検討し、開発したシステムの有効性にっき検討した。神経血管柄つき筋移植例については筋電図(誘発電位や干渉波形)検査を行い、筋電図波形から計算された運動量とシステム解析による運動量の比較検討を行なった。また、病的共同運動の診断・経過観察や顔面痙攣の診断・治療評価への臨床試用を行なった。中国での国際学会(西安)・大学訪問(上海)を利用し、中国ヘシステムを紹介してシステムの共同利用を検討した。1.治療・手術支援システムの改良とシステム実験(1)より高い精度と再現性を目指した撮影方法の改良:鏡利用の3次元撮影装置・頭部固定装置の検証を行い、また表情撮影法の検討として被験者への撮影表情指導のビデオ作成を進めた。(2)解析ソフトの改良:解析ソフトのシステムを、デスクトップ型パソコンよりスペースを取らないノートパソコンに変更し、診療室での解析も可能とした。特定領域の平均ベクトルを求めるウインドウの設定法を、より実際的なものに変更した。(3)開発した3次元表情運動解析のアルゴリズムのシステム実装の検討と、移動量測定のキャリブレーション機能の検証を行なった。(6)違なる手法でビデオ画像からのコンピュータ解析による表情解析を行なっているウイーン大のFrey教授らスタッフと国際学会(ローマ、沖縄)の場を利用して、実際の臨床使用に優れる我々のシステムとウイーン大のシステムとの統合につき検討した2.治療・手術支援システムの臨床応用と評価顔面神経麻痺、眼瞼痙攣の再建手術やボツリヌストキシン治療の患者を対象として、治療や手術前後に各種表情運動のビデオ撮影を新3次元撮影装置・頭部固定装置も利用して計20名に行なった。これらのビデオ撮影データをシステムにより表情運動解析し、解析結果の臨床的意味付けおよびこれに基づいた手術・治療計画の検討や治療評価を行った。また、顔面運動の機能的検討(兎眼の程度、食事のもれ・会話などでの口唇機能)、および柳原法・HB法による評価と解析結果を比較・検討し、開発したシステムの有効性につき検討した。また、病的共同運動の診断・経過観察への臨床応用を進めた。(2)解析ソフトの改良:昨年のソフト改良にて、特定領域の平均移動量を求める領域設定法をより実際的なものに変更したが、その検証を行なった。また、現行の日本語より全英語表示へのシステム表示法の改良を進めた。(3)開発した3次元表情運動解析のアルゴリズムのシステム実装の検討と、移動量測定のキャリブレーション機能の検証を進めた。

(5)鏡利用以外の3次元撮影法の開発として、3台のビデオカメラによる3次元撮影法と、その3次元表情運動解析のアルゴリズムの検討を進めた。(6)違なる手法でビデオ画像からのコンピュータ解析による表情解析を行なっているウイーン大のシステムと、実際の臨床使用に優れる我々のシステムとの統合につき検討した。2.治療・手術支援システムの臨床応用と評価顔面神経麻痺の保存治療や再建手術(神経移植などによる神経再建、筋移植などによる動的再建)、顔面神経麻痺による病的共同運動や眼瞼痙攣に対するやボツリヌストキシン治療の患者を対象として、治療や手術前後に各種表情運動のビデオ撮影を新3次元撮影装置・頭部固定装置も利用して計30名に行なった。これらのビデオ撮影データをシステムにより表情運動解析し、解析結果の臨床的意味付けおよびこれに基づいた手術・治療計画の検討や治療評価を行った。また、顔面運動障害の自覚症状の改善度、機能的検討(兎眼の程度、食事のもれ・会話などでの口唇機能)、および柳原法・HB法による評価と解析結果を比較・検討し、開発したシステムの有効性につき検討した。神経血管柄つき筋移植例については筋電図(誘発電位や干渉波形)検査を行い、筋電図波形から計算された運動量とシステム解析による運動量の比較検討を行なった。
避難所環境整備のための国際基準を日本・先進国版へ改定する取り組み

本年度は、昨年IRB審査過程での遅延で実施できていなかったインタビュー調査を実施することができ、その中で指標の改定の基になるデータ収集を行うことができた。また指標改定に向けたエキスパートインタビューを重ねている。本研究は計画時より研究進行中に災害が発生した場合、それまでの成果を提供することでオンタイムな研究成果の社会還元を想定している。2018年西日本豪雨災害被災地、特に岡山では過去の研究成果を被災地の看護職保健師職に提供することで、健康二次被害を軽減させることを目的とした取り組みを実践することができた。また、その指標を試験的に利用して内閣府防災と地方自治体が行う大規模地震時医療活動訓練にて、宮崎県内で36機関と住民参画による避難所の環境改善訓練を行い、指標に対する参加者と住民からのフィードバックを受けることができた。熊本地震で被害を受けた益城町仮設住宅コミュニティを中心に行った調査結果を論文化した。益城町は避難所環境整備のためにスフィアスタンダードを利用した自治体であるが、仮設住宅への入居遅延が約1か月遅延した世帯は部屋が狭いことが遅延の要因であることが明らかになった。一方で、遅延日数が短い世帯は生活再建に向けて自立的な意識を持つ世帯が多いことが明らかになった。また、日本災害医学会で上記途中成果を報告した。スフィア基準の記載されているスフィアハンドブックが2018年11月に改定された。そのため、新しいハンドブックとの整合性を取るため本研究に必要な作業としてハンドブックの日本語版作成の作業を加えることになった。主任研究者は日本語版作成委員の委員長として本作業に参画し、旧版で最も批評の多かった英語直訳の読みにくさを解消し、より多くの人が災害現場、DRR計画策定時に役立つように分かりやすい和訳で書かれたハンドブック出版を目指した。日本語版は2019年10月に出版される予定である。ハンドブック和訳に携わったため変更点などは10月の出版を待たずに今までの研究結果と照合することができると考える。その後、エキスパートインタビューを行い指標の改定を進め、アプリケーションとして汎用化できるよう進めていく。本研究は、国際人道支援に使用されている国際基準に含まれる避難所の環境に関する指標を日本および先進国のコンテクストに改定しより使いやすくしたものを多くの支援者が使えるようにオンラインソフトウエアとして開発するこをと目的とした研究である。平成29年度は研修の2回開催とインタビューを行う予定であったが、所属大学IRB審査の滞りのため研修をH30年度に実施予定であった研修分も含めて4回実施した。また、現行の国際基準であっても国内の災害支援現場で活用され得る基準が実施されていないことを鑑み、住民参加型の研修会を開催し基準が満たされている避難所環境と満たされていない避難所環境を比較体験する機会を設けた。このような学習機会を通して自主運営組織である避難所の運営に参画する地域住民の環境整備への意識付けと、活用できる基準があることの意識づけを行うことができた。宮崎、愛知、徳島(2回)で行った研修には合計120人が参加し、研究協力への意欲も高いことが研修後の評価にて認められた。IRB審査認証後には協力機関であるJANICにリクルートメントの依頼を行い、機関内審議の上5年間の研修開催期間に受講した災害支援者全員への協力依頼メイルを送る体制が整いつつあり、インタビュー調査が迅速に開始できる見通しである。又平成30年度の研修開催も決定しており更なるリクルートメントが可能な状態である。研究計画内での研修は実施できているため、今年度はインタビューと指標の改定およびエキスパートインタビューを実施できるできる見通しである。遅延の理由は主任研究者の医の倫理審査機関の審査過程が長く、半年間かかったためである。研究者側の書類作成不備ではなく、審査機能が著しく遅かったためである。遅延を挽回すべく承認取得後は協力機関への依頼を迅速に行い5月初旬に研究力依頼ができる見通しである。

主任研究者は日本語版作成委員の委員長として本作業に参画し、旧版で最も批評の多かった英語直訳の読みにくさを解消し、より多くの人が災害現場、DRR計画策定時に役立つように分かりやすい和訳で書かれたハンドブック出版を目指した。日本語版は2019年10月に出版される予定である。交付申請書の計画に従い研究計画を推進する。前年度の遅れについては、H30年度に入ってからの研究協力機関の協力もあり速やかに実施することができる見通しである。倫理審査申請中にH30年度実施予定であった研修をH29年度に実施しているため、インタビューと指標の改定作業を進められる予定である。インタビュー分析後のエキスパートパネルは指標改定の重要な過程であるため必要であればH31年度前半に行うことも検討するハンドブック和訳に携わったため変更点などは10月の出版を待たずに今までの研究結果と照合することができると考える。その後、エキスパートインタビューを行い指標の改定を進め、アプリケーションとして汎用化できるよう進めていく。主任研究者の所属機関医の倫理審査機関の審査の遅延によりインタビューなど協力者がいなくては実施できない研究のプロセスが実施できなかったため、インタビュー用の費用を使用することができなかった。基準とするスフィアハンドブックの改定に伴い和訳をした上で指標改定のプロセスを進める必要が生じたため。西日本豪雨災害、胆振地震のため研究協力者が災害対応に追われ、インタビューの延期を強いられたため。来年度が最終年度になるため延長を申請し計画的に研究遂行にあたる。
最小浸襲顎関節手術のための処置用チャンネル付細径顎関節鏡の開発と臨床応用

処置用チャンネル付関節鏡の概念は膝関節では実用化されているものの,顎関節ではレンズ型関節鏡の実用的解像力の保持のため,小型化に限界があり,大西の考案した楕円形の断面をもつ3.8X2.0mmの口径が最小であった.この大きさでは、顎関節症の進展例では関節腔の狭小化のため使用が困難であり,利用範囲に制限が認められ,実用化されるには至っていない.一方,ファイバー型関節鏡は,従来単位断面積あたりの画素数に制約があったため,小型化できるものの実用的解像力に難点があった.最近,従来の単位断面積あたりの画素数が5倍(15,000画素)となる高密度なファイバーが開発された.そこで,この技術を応用し,平成8年度は,従来より汎用されているストライカ-社製顎関節鏡の外套管(φ2.9mm外径)の口径,長さおよびコネクター部の形状を同一にし,同関節鏡と関節鏡同士の互換性を可能にする処置用チャンネル(φ1,1mm)付細経顎関節鏡の設計ならびに試作を行った.さらに,眼科マイクロ手術用器具にヒントを得て,処置用チャンネル内に挿入可能な関節鏡手術用鉗子,剪刀,2プローベ,電気メスを試作した.解像度および焦点深度試験から最適焦点深度を5.5mmとした.平成9年度は,試作した処置用チャンネル(φ1,1mm)付細経顎関節鏡の臨床応用を試みた.関節円板の癒着をともなった顎関節症に用いたとき,ダブルパンクチャー法に比較して,操作は容易であった.また,上関節腔内に発生した滑膜軟骨腫症に用いたとき,軟骨腫の小瘤体を有視下で容易に捕捉することが可能であった.処置用チャンネル付関節鏡の概念は膝関節では実用化されているものの,顎関節ではレンズ型関節鏡の実用的解像力の保持のため,小型化に限界があり,大西の考案した楕円形の断面をもつ3.8X2.0mmの口径が最小であった.この大きさでは、顎関節症の進展例では関節腔の狭小化のため使用が困難であり,利用範囲に制限が認められ,実用化されるには至っていない.一方,ファイバー型関節鏡は,従来単位断面積あたりの画素数に制約があったため,小型化できるものの実用的解像力に難点があった.最近,従来の単位断面積あたりの画素数が5倍(15,000画素)となる高密度なファイバーが開発された.そこで,この技術を応用し,平成8年度は,従来より汎用されているストライカ-社製顎関節鏡の外套管(φ2.9mm外径)の口径,長さおよびコネクター部の形状を同一にし,同関節鏡と関節鏡同士の互換性を可能にする処置用チャンネル(φ1,1mm)付細経顎関節鏡の設計ならびに試作を行った.さらに,眼科マイクロ手術用器具にヒントを得て,処置用チャンネル内に挿入可能な関節鏡手術用鉗子,剪刀,2プローベ,電気メスを試作した.解像度および焦点深度試験から最適焦点深度を5.5mmとした.平成9年度は,試作した処置用チャンネル(φ1,1mm)付細経顎関節鏡の臨床応用を試みた.関節円板の癒着をともなった顎関節症に用いたとき,ダブルパンクチャー法に比較して,操作は容易であった.また,上関節腔内に発生した滑膜軟骨腫症に用いたとき,軟骨腫の小瘤体を有視下で容易に捕捉することが可能であった.処置用チャンネル付関節鏡の概念は膝関節では実用化されているものの,顎関節ではレンズ型関節鏡の実用的解像力の保持のため、小型化に限界があり,大西の考案した楕円形の断面をもつ3.8X2.0mmの口径が最小であった.この大きさでは,顎関節症の進展例では関節腔の狭小化のため使用が困難であり,利用範囲に制限が認められ,実用化されるには至っていない.一方,ファイバー型関節鏡は,従来単位断面積あたりの画素数に制約があったため,小型化できるものの実用的解像力に難点があった.最近,従来の単位断面積あたりの画素数が5倍(15,000画素)となる高密度なファイバーが開発された.そこで,この技術を応用し,平成8年度は,従来より汎用されているストライカ-社製顎関節鏡の外套管(φ2.9mm外径)の口径,長さおよびコネクター部の形状を同一にし,同関節鏡と関節鏡同士の互換性を可能にする処置用チャンネル(φ1,1mm)付細経顎関節鏡の設計ならびに試作を行った.さらに,眼科マイクロ手術用器具にヒントを得て,処置用チャンネル内に挿入可能な関節鏡手術用鉗子,剪刀,プローベ,電気メスを試作した.解像度および焦点深度試験から最適焦点深度を5.5mmとした.術前の顎関節滑液の生化学的性状を検討するため,MRIおよびX線検査で顎関節症III型(III型群)または顎関節症IV型(IV型群)と診断された患者の顎関節,および健常なヒトの顎関節(健常群)より顎関節滑液を採取し,滑液中のヒアルロン酸(HA)の分子量とその分解関連酵素のN-アセチル-β-グルコサミニダーゼ(NAG)活性を探索した。その結果,顎関節滑液のHA分子量は健常群>III型群>IV型群の順に低分子化の傾向を示し,顎関節症の進行の程度を反映していた。さらに,NAG活性は健常群<III型群<IV型群の順に高く,その活性上昇はHA分子量の低下と逆相関していた。処置用チャンネル付

関節鏡の概念は膝関節では実用化されているものの,顎関節ではレンズ型関節鏡の実用的解像力の保持のため,小型化に限界があり,大西の考案した楕円形の断面を持つ3.8X2.0mmの口径が最小であった.この大きさでは,顎関節症の進展例では関節腔の狭小化のため使用が困難であり,利用範囲に制限が認められ,実用化されるには至っていない.一方,ファイバー型関節鏡は,従来単位断面積あたりの画素数に制約があったため,小型化できるものの実用的解像力に難点があった.最近,従来の単位断面積あたりの画素数が5倍(15,000画素)となる高密度なファイバーが開発された.そこで,この技術を応用し,平成8年度は,従来より汎用されているストライカ-社製顎関節鏡の外套管(φ2.9mm外径)の口径,長さおよびコネクター部の形状を同一にし,同関節鏡と関節鏡同士の互換性を可能にする処置用チャンネル(φ1,1mm)付細経顎関節鏡の設計ならびに試作を行った.さらに,眼科マイクロ手術用器具にヒントを得て,処置用チャンネル内に挿入可能な関節鏡手術用鉗子,剪刀,プローベ,電気メスを試作した.解像度および焦点深度試験から最適焦点深度を5.5mmとした.平成9年度は,試作した処置用チャンネル(φ1,1mm)付細経顎関節鏡の臨床応用を試みた.関節円板の癒着をともなった顎関節症に用いたとき,ダブルパンクチャー法に比較して,操作は容易であった.また,上関節腔内に発生した滑膜軟骨腫症に用いたとき,軟骨腫の小瘤体を有視下で容易に捕捉することが可能であった.
神経活動に依存した翻訳調節とその生理的意義に関する研究

我々は脳で最も主要な神経栄養因子であるBDNF(brain-derived neurotrophic factor)が神経細胞における蛋白合成を促進することを見出している(JBC 276,42818-42825)。本研究ではBDNFが神経細胞の樹状突起のシナプス近傍で主にmTOR(mammalian target of rapamycin)シグナル経路を活性化することを見いだした。BDNF/TrkBシグナルはP13K-Akt-TSC2-RheB-mTOR/raptorと伝達され、その結果p70S6Kと4EBPのリン酸化が起こり、翻訳の開始(initiation)が活性化される(原著論文7)。同時にp70S6KはeEF2 kinaseを介してeEF2を活性化し、翻訳の伸展(elongation)の過程も賦活する。各種翻訳因子の細胞内分布を免疫組織化学及び免疫細胞化学法にて調べたところ、樹状突起にも細胞体と同様に各種翻訳因子が存在していた。さらにシナプトニューロゾーム画分や単離樹状突起、あるいは培養細胞へのBDNFの局所投与の実験を行い、BDNFによる翻訳の活性化が樹状突起でダイナミックに局所的に起こっていることも明らかにした。次に神経可塑性パラダイムにおける翻訳シグナルの変化を明らかにするため、ラット海馬スライスを用いた電気刺激による長期増強(LTP)とラットの空間学習の実験を行った。どちらにおいてもmTORシグナル系の活性化と蛋白合成の促進が観察され、さらにmTOR阻害剤であるラパマイシンによるLTP及び空間学習獲得の阻害が観察された。このことは神経細胞におけるmTORシグナル系を介した新規蛋白合成(翻訳活性化)が脳の可塑性に重要な役割を果たしていることを強く示唆している。平成15年度には以下の研究成果をあげた。申請者はすでにニューロンの培養系において神経栄養因子による翻訳因子及びそれらを制御する情報伝達因子の活性化を報告しているが、さらに他の神経活動メディエーターである神経伝達物質、脱分極刺激などの作用について検討した。代表的な興奮性神経伝達物質であるグルタミン酸は新規蛋白合成を顕著に減少させた。この時、eIF2a及びeEF2のリン酸化が誘導されていた。このことはグルタミン酸がニューロンにおいて翻訳の開始、伸展の両過程で抑制的に作用することを示している。すなわち神経栄養因子とは正反対の作用をするわけで、脳における翻訳調節の双方向性制御として興味深い。この結果を基に、個体における脳の過剰興奮が翻訳過程に及ぼす影響について検討した。ラットにカイニン酸を投与すると脳の過剰興奮によりてんかん様発作をおこす。このラットの海馬を取り出し、蛋白合成能とeIF2aのリン酸化状態について調べた。この時eIF2aのリン酸化は顕著に上昇し、全体的な蛋白合成能は低下するという、in vitroと同じ結果が得られた。以上のことから、ニューロン、及び脳内における翻訳過程は神経活動によって調節されていることが明らかとなった。この時、合成が低下する蛋白、増加する蛋白についてリボゾームプロファイリング及び二次元電気泳動で検索中である。また現在一部着手しているが、次年度以降はさらに生理的条件下(学習記憶など)における翻訳調節について研究を行う予定である。平成16年度には以下の研究成果をあげた。申請者は以前から神経活動/神経伝達物質/神経栄養因子が相互に作用していることを明らかにしている。ニューロンにおける翻訳活性化の直接的なトリガーとして、神経栄養因子であるBDNF(brain-derived neurotrophic factor)が主にmTOR(mammalian target of rapamycin)シグナル経路を活性化することを見いだした。ニューロンではBDNF/TrkB-PI3K-Akt-TSC2-RheB-mTOR/raptorとシグナルが伝達され、その結果p70S6Kと4EBPのリン酸化が起こり、翻訳が活性化される。

またリン酸化蛋白を認識する抗体を用い培養ニューロンを免疫細胞化学的に染色することにより、BDNFによる翻訳の活性化が樹状突起で局所的に起こっていることも明らかにした。空間的に限局した局所での翻訳活性化は特定の神経回路の(機能的)形成/強化に役立つと考えられ、神経可塑性の分子基盤の一つをなすものと考えられた。それを支持する結果として、海馬スライスでのLTPパラダイムにおいて、上記mTORシグナルの活性化が見られた。シャーファー側枝の高頻度テタヌス刺激により、CA1領域でmTOR,4EBPのリン酸化が認められ、この活性化とLTPの成立はmTOR阻害剤であるrapamycinによって完全に抑制された。以上の結果から、神経活動によって神経栄養因子を介し、mTORシグナルを活性化することによって、シナプス近傍で新規蛋白合成がたかまること、その結果、シナプスの可塑的変化が起こることが強く示唆された。平成17年度には以下の研究成果をあげた。本年度は翻訳の次のステップである翻訳進展過程に対するBDNFの作用を検討した。BDNFによって神経細胞でのribosomal transit timeの短縮、すなわち伸展の促進が見られた。また同時にeEF2のリン酸化レベルの低下が観察された。阻害剤(rapamycin)を用いた薬理学的実験やsiRNA(mTORsiRNA)を用いた実験から、このeEF2のリン酸化の低下はmTORを介した系路が重要で、eEF2キナーゼの活性の抑制が必須であることがわかった。さらに補助的にはMAPK-p90RSKを介する系もeEF2キナーゼの活性を制御していることがわかった。EEF2のリン酸化レベルの変化は樹状突起上でもおこっており、局所的な翻訳伸展の調節が示唆された。これらの結果は神経栄養因子BDNFが翻訳の開始、伸展の双方において複数のステップを協調的に活性化する結果、新規蛋白合成の促進がおこることを示している。本研究においてBDNFによる局所的翻訳調節の分子機構を明らかにすることができた。
てんかんにおける中枢神経興奮系・抑制系リモデリングの解析

目的:てんかんは中枢神経系の興奮性/抑制性シナプス伝達のバランス変化が原因だがこれと関連した神経細胞機能蛋白の変動は不明である。我々はてんかんモデルであるElマウスでのGABA_A、受容体の変化を解析した。方法:(1)Elマウスおよび対照群としてのddYマウス(18週齢)の新皮質よりmessengerRNA(mRNA)を調製した。(2)アフリカツメガエル卵母細胞に1個あたり50ngの割合でmRNAを注入し、発現した機能蛋白の特性を二電極膜電位固定法により解析した。(3)GABA A受容体(α_1、β_2、γ_2subunit)のmRNA発現量を、northern blotting法により定量した。(4)マウス新皮質スライスを作成し、誘発電位へのGABA_A受容体遮断薬の影響を検討した。結果:(1)ddYマウス由来のmRNAを発現した卵母細胞では、3mRNA GABA刺激(189±42nA)、500μM kainate刺激(184±15nA)ともに同レベルの反応が見られた。一方、Elマウスでは、kainate刺激での誘導電流は238±12nAとddYと同レベルだが、GABA刺激量流は64n±9naとddYの約30%に著しく減少した。(3)新皮質GABA_A受容体のmRNA発現量は、α_1subunitのみElマウスがddYマウスの75%に減少していた。(4)新皮質スライスからの電位記録では、ddYマウスでbicuculline(1μM)、picrotoxin(20μM)による誘発電位振幅増加がみられたが、Elマウスでは消失していた。考察:18週齢のElマウスでは新皮質のGABA_A受容体α_1subunitの転写およびGABA_A受容体機能が低下しており、新皮質におけるGABA_A受容体機能の減弱とてんかん原性との関連が示唆された。1.目的:てんかんは、中枢神経系の興奮性シナプス伝達と抑制性シナプス伝達のバランスの変化(リモデリング)が原因と考えられるが、リモデリングと関連した神経細胞機能蛋白の変動は明らかではない。今年度研究では、我々はてんかんモデルであるE1マウスを用いて、リモデリングに伴う抑制系機能蛋白であるGABA受容体の変化を解析した。2.方法:(1)E1マウスおよび正常型としてddYマウス(15週齢)を用いて、大脳皮質よりmessengerRNA(mRNA)を調製した。(2)mRNAをアフリカツメガエルの卵母細胞1個あたり50ngを注入し、3-4日後細胞膜上に発現した機能蛋白の電気生理学的特性を二電極膜電位固定法により解析を行なった。膜電位を-70mVに固定した状態で、kainate50μM刺激にてAMPA受容体を介した電流を、またGABA3mM刺激にてGABA受容体を介する電流を測定した。(3)GABA_A受容体α_1subunitのmRNA発現量を、northern blotting法により定量した。3.結果:(1)ddYマウス由来のmRNAを発現した卵母細胞では、GABA刺激(189±42nA)、kainate刺激(184±15nA)ともに同レベルのリガンド誘発電流が見られた。一方、Elマウスでは、kainate刺激での誘発電流は239±12nAとddYと同レベルだが、GABA刺激では64±9nAとkainate刺激の約30%と著しい減少がみられた。

(2)大脳皮質のGABA_A受容体α_1subunitのmRNA発現量は、ElマウスがddYマウスの75%に減少していた。4.考察:平成13年度の研究により、Elマウスでは大脳皮質においてGABA受容体の転写レベルでの発現抑制ならびに機能低下がみられることが明らかとなった。平成14年度は、てんかん履歴に伴って、GABA受容体がいかに変動するのかを解明したい。目的:てんかんは中枢神経系の興奮性/抑制性シナプス伝達のバランス変化が原因だがこれと関連した神経細胞機能蛋白の変動は不明である。我々はてんかんモデルであるElマウスでのGABA_A受容体の変化を解析した。方法:(1)Elマウスおよび対照群としてのddYマウス(5および18週齢)の新皮質よりmessengerRNA (mRNA)を調製した。(2)アフリカツメガエル卵母細胞に1個あたり50ngの割合でmRNAを注入し、発現した機能蛋白の特性を二電極膜電位固定法により解析した。(3)GABA_A受容体(α_1、β_2、γ_2subunit)のmRNA発現量を、northern blotting法により定量した。(4)マウス新皮質スライスを作成し、誘発電位へのGABA_A受容体遮断薬の影響を検討した。結果:(1)5週齢のマウスではddY、El間での差は認めなかった。以下の差は18週齢群のみ認めた。(2)ddYマウス由来のmRNAを発現した卵母細胞では、3mM GABA刺激(189±42nA)、500μM kainate刺激(184±15nA)ともに同レベルの反応が見られた。一方、Elマウスでは、kainate刺激での誘導電流は238±12nAとddYと同レベルだが、GABA刺激電流は64n±9nAとddYの約30%に著しく減少した。(3)新皮質GABA_A受容体のmRNA発現量は、α_1subunitのみElマウスがddYマウスの75%に減少していた。(4)新皮質スライスからの電位記録では、ddYマウスでbicucnlline(1μM)、picrotoxin(20μM)による誘発電位振幅増加がみられたが、Elマウスでは消失していた。考察:18週齢のElマウスでは新皮質のGABA_A受容体α_1subunitの転写およびGABA_A受容体機能が低下しており、新皮質におけるGABA_A受容体機能の減弱とてんかん原性との関連が示唆された。
芳香族カップリング反応による単結合生成を鍵とした新規多環式芳香族化合物の合成

本年度は,前年度までにその合成,分離,構造決定に成功したナノカーボンモデル分子に関して,(1)ナノカーボンモデル分子の構造の多様化,(2)物性・構造のさらなる解析に主眼をおき研究を進める計画であった.本年度は,(1)及び(2)の両面に関連する成果として,「π伸長した分子ピーポッド」の構築と構造解析を行った.前年度に合成を達成したπ系伸長有限長カーボンナノチューブ分子,[4]シクロ-2,8-アンタントレニレン([4]CA)とフラーレンからなるπ系伸長分子ピーポッドの構造と熱力学パラメータの解析を行い,チューブ長の伸長が会合挙動に与える影響を明らかにした.会合のエンタルピー変化は[4]CCと比較して負に大きな値となった.各種構造解析の結果,これはπ系の伸長によるC-C接触面積の増大,及びアルキル基とフラーレンのCH-π相互作用によるものであることが示唆された.また一方でCH-π相互作用によりアルキル基の配座が制限されることでエントロピー変化は負の値となり,会合定数と自由エネルギー変化は[4]CCとほぼ同等の値に留まった.ナノチューブ末端部の化学構造が内包挙動に際して重要な役割を果たすことを示すと同時に,超分子会合体の分子デザインに重要な示唆を与える結果であると考えている.さらにX線結晶構造解析及びNMR解析により,チューブ内部は非常に滑らかな表面をもち,内部のフラーレンが自由に回転していることを明らかにした.本研究によって,これまでに実験的検討がなされてこなかったカーボンナノチューブピーポッド形成における構造-熱力学相関に関する重要な知見が得られたものと考えている.26年度が最終年度であるため、記入しない。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は,芳香族カップリング反応を用いて多環式芳香族化合物を複数の単結合により連結することでナノカーボンのモデルとなる分子を合成し,その物性・構造を解析し,有機化学的な観点からのナノカーボンの物性・構造の解明を目標とするものである.本年度は,(1)ナノカーボンモデル分子合成のための有用なビルディングブロックである2,11-ジブロモ-5,8-ジブチル[4]ヘリセンのX線結晶構造解析を行った.我々は以前に,対応するジメチル体が,単一のエナンチオマーがカラム状に積層したパッキング構造を有することを報告している.今回構造解析を行ったジブチル体においても,同様のカラム状積層構造の形成がみられたが,ジメチル体が分子の向きを揃えて積層していたのに対し,ジブチル体は交互に上下を逆にして積層した.これは,置換基を変えることにより,単一のエナンチオマーによる積層構造は保ったままにそのパッキング様式のコントロールが可能であることを示した成果であり,このような積層構造をもつらせん型分子の設計に向けた重要な知見であると考えられる.また,(2)短期留学中の研究成果である,銅錯体を用いた可視光駆動の光触媒炭素-炭素結合形成反応の開発を報告した.イリジウム,ルテニウム等のレアメタルが必要とされていた可視光駆動の遷移金属触媒反応において,安価な銅錯体がこれらの代替となりうることを示した成果である.さらに,(3)芳香族カップリング反応を用いた新規な有限長カーボンナノチューブ分子の合成に成功した.ビルディングブロックとなるカップリング前駆体の合成には,我々が前年度に報告している,多環式芳香族化合物のイリジウム触媒を用いた位置選択的直接ホウ素化反応を活用した.今後,新規有限長ナノチューブ分子の構造解析とさらなる構造の多様化を行うことで,新規物性・新規機能の発現につながるものと期待している.本年度は,前年度に引き続き芳香族カップリング反応を用いたナノカーボンモデル分子の合成と構造・解析が目標であった.本年度はπ系を伸長した新たな有限長カーボンナノチューブ(CNT)分子の合成を行い,また,有限長CNT分子の幾何学的構造を評価する指標を考案した.以下に詳細を示す.1. π伸長した有限長カーボンナノチューブ分子の合成と構造:CNTは一般に様々な構造の混合物であり,その構造化学的解析のために純粋な「分子」として取り扱うことができる有限長カーボンナノチューブ分子が望まれている.このような分子はこれまでに数例報告されており,当研究室でもクリセンを輪状に連ねた[4]シクロクリセニレン([4]CC)を報告している.本年度の研究では,より大きなπ系をもつアンタントレンを連ねた[4]シクロ-2,8-アンタントレニレン([4]CA)を合成し,その構造解析によってCNTに関する構造化学的知見を得た.[4]CAの合成にあたっては,原料として工業的に大量生産されている赤色顔料を用い,高効率な合成法を確立した.X線結晶構造解析によって歪みの小さいチューブ状分子構造と興味深いバンドル様のパッキング構造をもつことを見出した.2.有限長カーボンナノチューブ分子のための幾何学的指標の考案:CNTの構造は一般にカイラル指数という一組の整数を用いて表される.カイラル指数からはCNTの直径や円周の長さなどを導くことができるが,これまでに有限長のCNTの長さを示す指標は存在しなかった.そこで今回,有限の長きを評価することのできる「有限長指標」を考案した.これは有限長CNT分子のカイラル指数と分子構造から得られる指標であり,有限長CNTの長さを容易に定量比較することができる.

実際にこれを用いて上述の[4]CAと[4]CCを比較したところ, [4]CAにおいて有効なπ系の伸長が達成されたことを明らかにすることができた.本年度は,前年度までにその合成,分離,構造決定に成功したナノカーボンモデル分子に関して,(1)ナノカーボンモデル分子の構造の多様化,(2)物性・構造のさらなる解析に主眼をおき研究を進める計画であった.本年度は,(1)及び(2)の両面に関連する成果として,「π伸長した分子ピーポッド」の構築と構造解析を行った.前年度に合成を達成したπ系伸長有限長カーボンナノチューブ分子,[4]シクロ-2,8-アンタントレニレン([4]CA)とフラーレンからなるπ系伸長分子ピーポッドの構造と熱力学パラメータの解析を行い,チューブ長の伸長が会合挙動に与える影響を明らかにした.会合のエンタルピー変化は[4]CCと比較して負に大きな値となった.各種構造解析の結果,これはπ系の伸長によるC-C接触面積の増大,及びアルキル基とフラーレンのCH-π相互作用によるものであることが示唆された.また一方でCH-π相互作用によりアルキル基の配座が制限されることでエントロピー変化は負の値となり,会合定数と自由エネルギー変化は[4]CCとほぼ同等の値に留まった.ナノチューブ末端部の化学構造が内包挙動に際して重要な役割を果たすことを示すと同時に,超分子会合体の分子デザインに重要な示唆を与える結果であると考えている.さらにX線結晶構造解析及びNMR解析により,チューブ内部は非常に滑らかな表面をもち,内部のフラーレンが自由に回転していることを明らかにした.本研究によって,これまでに実験的検討がなされてこなかったカーボンナノチューブピーポッド形成における構造-熱力学相関に関する重要な知見が得られたものと考えている.26年度が最終年度であるため、記入しない。26年度が最終年度であるため、記入しない。初年度は芳香族カップリング反応により多環式芳香族化合物を連結し,種々のナノカーボンモデル分子の合成・構造決定を行う計画であった.本年度はビルディングブロックである多環式芳香族化合物の構造解析と,複数の有限長カーボンナノチューブ分子の合成・構造決定に成功しており,研究は計画通りおおむね順調に進展しているといえる.研究申請の段階において, 2年目の目標はモデル分子の合成・構造解析・物性評価を通してナノカーボンに関する構造化学的知見を得ることであった,本年度は,新たな有限長カーボンナノチューブ(CNT)分子の合成に成功し, CNTの化学的性質に関する重要な知見を得ることができた.また,有限長CNTの幾何学的指標を考案した.当初の目標を達成し,さらに有用な新指標を提案することができた.計画以上の進展があったと評価する今後は,本年度において合成に成功した新規有限長カーボンナノチューブ分子の化学構造・物性の解析を行う.構造・物性の解析には,紫外可視吸収スペクトル,核磁気共鳴スペクトル等の各種分光学的測定と,X線結晶構造解析・量子化学計算等を活用する.また,新規有限長カーボンナノチューブ分子のさらなる構造の多様化を行う.構造多様化のために,まず置換基の導入や変換が容易な複数の官能基を有するビルディングブロックの合成を試みる,合成が完了し次第,これを芳香族カップリング反応により連結し,多様な構造を有する有限長カーボンナノチューブ分子を合成する.引き続きナノカーボンモデル分子の構造多様化とさらなる物性探索を行う.構造多様化にあたっての一つの目標は有限長CNT分子のさらなるπ系の伸長である.物性探索にあたっては,光物性や電気化学的物性の解析が興味深いと考えている
酸化ストレスによる骨格筋の糖取り込み亢進メカニズムに関する研究

本研究の目的は、酸化ストレスによる糖取り込み亢進メカニズムを明らかにすることである。酸化ストレス負荷モデルとして、ラットの単離骨格筋をインキュベーションし、キサンチンオキシダーゼ+ヒポキサンチン暴露を用いた。キサンチンオキシダーゼ暴露の活性依存的に糖取り込みの亢進が認められ、カタラーゼの同時暴露によりこの効果は完全に抑制された。このことより、過酸化水素の関与を想定し、キサンチンオキシダーゼ+ヒポキサンチン暴露で観察された糖取り込み亢進効果が、過酸化水素暴露においても認められるか検討した結果、同様なデータが得られた。これら酸化ストレスによる骨格均等取り込み亢進メカニズムを探るため、一酸化窒素、AMPキナーゼ、インスリンの3つのシグナル伝達経路を検討した。酸化ストレスによる糖取り込み亢進は、PI3キナーゼの阻害剤により完全にブロックされたことからインスリンシグナル伝達系の関与を想定し、インスリン刺激でリン酸化されるAktの変化を検討した。その結果、過酸化水素刺激によりAkt Ser^<473>の顕著なリン酸化が認められた。一方、過酸化水素刺激によるAMPキナーゼ活性は変化が認められず、ATP,AMP濃度も変化しなかった。以上のことから、酸化ストレスにより骨格筋の糖取り込みは亢進すること、さらにそのメカニズムとして、インスリンシグナル伝達系の関与が明らかとなった。慢性的な酸化ストレス暴露は、インスリン抵抗性を引き起こすことが知られている。しかしながら、本実験の急性暴露ではむしろインスリン感受性を亢進させることから、酸化ストレス暴露と糖取り込み調節には、暴露の時間経過が鍵を握ることが予想される。今後、この点について検討を加えたい。酸化ストレスによる骨格筋の糖取り込み亢進メカニズムを明らかにするために、「酸化ストレスが骨格筋のインスリン受容体を介してPI3キナーゼを活性化し、Akt/PKBのリン酸化を引き起こす」という作業仮説を立て、実験を行った。被験動物にはSD系雄ラットを用い、EDL筋を摘出した。摘出したEDL筋は、すばやく糸で両側を固定しクレブス緩衝液に浸し、骨格筋の糖取り込み速度の最大刺激が得られる過酸化水素濃度で刺激した。刺激後の筋は、すばやく液体窒素内にて凍結保存した。Akt/PKB Ser^<473>のリン酸化を調べるために凍結保存された筋肉は、Tris-HCl(pH7.4)バッファーでホモジナイズ後、4°Cで1時間混和し、その後14,000gで10分間遠心分離した。得られた上清の蛋白濃度を測定し、80μg蛋白量に相当するサンプル量をSDS-PAGEにて分離した。過酸化水素刺激の筋肉でAkt/PKB Ser^<473>のリン酸化が認められた。Akt/PKBの上流に位置するPI3キナーゼの阻害剤であるwortmanninは、過酸化水素刺激による骨格筋の糖取り込みを完全に抑制することから、酸化ストレスによる骨格筋糖取り込みにPI3キナーゼ→Akt/PKBのシグナル伝達系が関与していることが示唆された。さらに、PI3キナーゼの上流であるインスリン受容体の関与を検討するために、骨格筋特異的にインスリン受容体を欠損したマウスを用いる実験系を立ちあげたところである。酸化ストレス刺激により観察される骨格筋糖取り込み亢進に細胞内のAkt/PKBのリン酸化が関与することを明らかにし、その上流に位置するPI3キナーゼを薬理的に阻害すると、骨格筋の糖取り込み亢進が完全にブロックされることを報告した。本年度は、PI3キナーゼの活性化の上流因子と下流因子を探るため、モデルマウスの予備実験を行った。薬理的な刺激による骨格筋の糖取り込み亢進について、ラットで観察された過酸化水素刺激による糖取り込みの亢進がマウスにおいても認められるか、検討した。