hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新たな病原因子に着目した口腔カンジダ症発症・進行メカニズムの解明と治療法への展開

口腔腔カンジダ症の発症進行メカニズムを理解するため、C.albicansが病原性の強い菌糸形へ増殖形態を変える際のシグナル経路の探索を行った。また、本タンパクの固有モチーフ配列の欠損株構築については、新たな選択マーカーやPCR技術の利用を試みた。モチーフ部分のみの欠損株構築にあたり、、二倍体であるカンジダはゲノムの複雑さと染色体分離の不安定性のため組換え体構築に困難が生じており、克服手段として異なる選択マーカーカセットを用いたfusion PCRを試みているが構築には至っていない。固有モチーフ欠損株の構築を完了し、野生株、細胞表層タンパク欠損株とともに病原性関与項目の比較を行う予定である。バイオフィルム形成量・形態・形成過程について評価を行い、モチーフ部分が担う機能を明らかにする。C. albicansの菌糸型へのスイッチングにおけるシグナル経路の解明を目指す。併せて、バイオフィルム形成に着目し、経時的な評価と共焦点レーザー顕微鏡を用いた形態的な観察を行う。さらに、口腔カンジダ症患者の臨床サンプルを用いた研究を加えることにより、口腔カンジダ症発症進行メカニズムの理解を、菌と宿主の両面へと展開する。ゲノム中の特定の遺伝子を切断できるゲノム編集ツールを取り入れた対処を試み、モチーフ部分のみの欠損株の構築を目指す。このゲノム編集法により切断箇所に新たな配列を挿入することも可能なため、補完株の構築にも使用する。平成28年10月下旬に交付内定のため、研究課題への着手が同時期となった。効率的なサンプル調整のため冷却式細胞破砕装置の購入を初年度に予定していたが、国内在庫が無く年度内納品が困難であり、次年度の購入とした。効率的なサンプル調整のため冷却式細胞破砕装置の購入を初年度に予定していたが、次年度の購入とした。(使用計画)冷却式細胞破砕装置の購入および本年度から構築を試みている欠損株の作製に必要な物品費に充てる。当初検討した手法および研究計画調書に記載した研究が当初計画通りに進まない時の対応を実施したが、欠損株構築が困難であり、新たな方法の検討と決定に時間を要した。当初計画は十分に練られていたが、研究目的達成のため変更は必須であり、この変更は適切で他の方法では代替えできない。欠損株構築のためゲノム編集ツールの使用を検討しており、ノックアウトプラスミドの作成等に使用する予定である。冷却式細胞破砕装置の購入および本年度から構築を試みている欠損株の作製に必要な物品費に充てる。
分子生物学的手法を利用したコンポストの迅速腐熟度判定法

モデル的な生ごみとしてドッグフードを用いた高温コンポスト化を60°Cで14日間おこない,コンポスト化過程における有機物の分解を各有機物成分濃度と有機物分解の結果発生する炭酸ガス発生量を測定することによって確かめた。また,選択培地を用いて各有機物成分の分解能を有する微生物濃度を測定するとともに,PCR-RFLP法を用いて微生物叢遷移を調べて,有機物分解の対応関係を検討した。有機物成分の分解は,まず糖質が引き続いて蛋白質,および脂肪が活発に分解した。これらの成分の活発な分解が終了するコンポスト化8日以降には炭酸ガス発生速度も極めて小さくなった。なお,培地上で生育する微生物濃度の変化は有機物の分解に対応し,特に蛋白質の分解と分解微生物の挙動にはよい対応関係が認められた。引き続いて,遺伝子の塩基配列を解析するPCR-RFLP法に基づいてコンポスト中微生物叢の遷移を測定した。有機物分解が活発で,有機物の量的,質的変化が著しいコンポスト化期間では微生物叢は大きく変化し,また,有機物分解か乏しくなり,炭酸ガスの発生量も極めて小さくなったコンポスト化9日以降では,微生物叢もそれ以上変化しなくなることを明らかにした。さらに,有機物の分解率を変化させて作成したコンポストを用いてコマツナによる幼植物試験をおこない、微生物叢が安定する時期にコンポストの腐熟度は肥料効果として十分なものに達していることを確かめた。以上の結果、コンポスト化における有機物分解過程とそれに対応する有機物分解微生物の消長,および微生物叢の遷移を総括的に説明し,コンポストの腐熟度との対応を明らかにすることができた。モデル的な生ごみとしてドッグフードを用い、容積30lの実験室規模装置でコンポスト化した。コンポスト化にともなって発生する炭酸ガスを連続的に測定し、累積炭酸ガス量を計算するとともに、あらかじめ元素分析により求めておいたドッグフード中の炭素量のうち炭酸ガスにまで分解された炭素の割合を計算して、有機物分解率を定量した。有機物分解率をモニターしながら有機物が0、20、40、60、および80%まで分解したときにコンポスト化を終了させたものと、最終値の85%付近まで分解させたものを準備した。また、このようにして得た有機物分解程度の異なるコンポストは、その中に含まれる菌体の16SrDNA遺伝子領域の制限酵素消化パターンを指標にして微生物相解析をおこなった。コンポストは滅菌水に懸濁し、菌体を回収した後溶菌して、菌体に由来するDNAを回収・精製した。精製したDNAは16SrDNA遺伝子領域をTaKaRaLATaqを用いてPCRで増幅させ、数種類の制限酵素で切断してサブマリン型の泳動装置を用いてゲル電気泳動をおこない,その泳動パターンを解析した。有機物分解にともなって微生物相に顕著な遷移が観察されたが、特にコンポスト化前半において変化が際だっていることを明かにした。また、本実験システムでは有機物分解が極めて再現性よく進むため、微生物遷移も良好な再現性があることを確かめた。なお、微生物相解析と同時におこなったコンポスト原料中の糖質、蛋白質、脂肪、セルロースの分析結果は、有機物分解と微生物相変化との間に密接な係わりのあることを示唆するものであった。

なお,培地上で生育する微生物濃度の変化は有機物の分解に対応し,特に蛋白質の分解と分解微生物の挙動にはよい対応関係が認められた。引き続いて,遺伝子の塩基配列を解析するPCR-RFLP法に基づいてコンポスト中微生物叢の遷移を測定した。有機物分解が活発で,有機物の量的,質的変化が著しいコンポスト化期間では微生物叢は大きく変化し,また,有機物分解が乏しくなり,炭酸ガスの発生量も極めて小さくなったコンポスト化9日以降では,微生物叢もそれ以上変化しなくなることを明らかにした。さらに,有機物の分解率を変化させて作成したコンポストを用いてコマツナによる幼植物試験をおこない、微生物叢が安定する時期にコンポストの腐熟度は肥料効果として十分なものに達していることを確かめた。以上の結果、コンポスト化における有機物分解過程とそれに対応する有機物分解微生物の消長,および微生物叢の遷移を総括的に説明し,コンポストの腐熟度との対応を明らかにすることができた。
急性期大動脈解離に対する血管内ステントの開発

下行大動脈解離急性期に経皮的に挿入して偽腔を早期血栓閉塞させる血管内ステントグラフトを開発する目的で実験を開始した。しかしながら、以前からある下行大動脈解離動物実験モデルは、外科的にエントリーのみを作成する方法であるが、この方法では偽腔が血栓閉塞してしまい、自然治癒する率が高い事が我々の実験で確認された。その為我々は外科的にエントリー、リエントリー両方を作成するモデルを開発し、術後2年以上に渡って偽腔が100%開存する大動脈解離実験モデルを確立した。このモデルを用いて、経皮的に血管内ステントグラフトを挿入する実験を行った。しかしながら、血管内グラフトにはgraft migrationを防ぐためにはグラフトを強く大動脈壁に押しつけなければならないが、そうすると、脆弱化した大動脈が破裂する危険性を高めてしまうと言うジレンマに陥る。従って我々は一時的にエントリーを閉鎖して偽腔を閉塞させる為に新たにcylindrical balloonを開発した。前記下行大動脈解離モデルにcylindrical balloonを挿入し、拡張させることによってエントリーを閉鎖し、真腔及び偽腔の血流の評価を血管エコーを用いて経時的に行っているが、今の所cylindrical balloonにて長くとも6時間エントリーを閉鎖しておけばballoon抜去後も偽腔は完全に血栓閉塞してしまうことが判っている。この方法は下行大動脈解離の急性期治療の画期的な方法として充分臨床応用が可能と考え現在実用化に向けて実験継続中である。Stent Graft挿入に先立って、長期開存性の高い大動脈解離実験モデルの作製を行った。文献的に報告されているentryのみを製作する方法では約30%は、自然にre-entryが出来て、長期開存するものの残り70%は約2週間以内に解離腔が血栓閉塞していたため、不適当と判断し一期的にentry、re-retryを製作することとした。実験動物は約10kgのビ-グル犬を用いた、全身麻酔下に第6肋間開胸を行い胸部下行大動脈を露出、左無名動脈の約1cm遠位をtotal clampし15番メスにて外膜のみに切開を加えた。そのままの状態で同部より約3cm遠位側にも外膜のみ切開を加え、近位側の切開部より、内膜、外膜間にネラトンカテーテルを挿入、生理食塩水を注入し遠位側の切開部まで解離がおよぶことを確認した。その後、両外膜切開部の内膜にも約1/2周に渡り切開を加えた後、共に外膜のみ6-0ポリプロピレン連続縫合にてrepairし開胸した。この方法により、術周期大動脈破裂によって死亡する例以外は、ほぼ100%の長期(約6ヶ月)解離腔の開存を認めた。現在、同実験モデルを用い、術近接期に下行大動脈の遠位部(第8肋間開胸)若しくは腹部大動脈よりOpen seldinger法にて、数種の血管内Graftを挿入し解離腔閉鎖に対する効果を検討中である。まず、昨年開発した下行大動脈解離の実験モデルの解離腔の長期開存性の検討を行った。3カ月後に2頭、1年後に2頭、2年後に6頭剖検し、下行大動脈解離部位を肉眼的及び病理学的に検討したが、解離腔の開存率は100%であった。これにより、この大動脈解離モデルに対し、何らかの治療を加えて解離腔を閉塞できれば、自然治癒ではないといえることとなり、非常に有用な実験モデルであることが確認された。次に、下行大動脈解離に対し、急性期に血管内よりentryを閉鎖させ、解離腔を早期血栓閉塞させる為のdeviceとして、cylindrical balloonを開発した。第6肋間開胸にて上記下行大動脈解離を作製した後、第10肋間開胸を加えて、下行大動脈、横隔膜直上より、逆行性にcylindrical balloonを挿入し、entryの部位の真腔内でballoonをinflate、entryを閉鎖した。

真腔及び解離腔の血流を経時的に血管エコーにて評価したところ、balloonをinflateする前は真腔、解離腔共に順行性の血流であったものが、balloon inflate直後より真腔は順行性、解離腔はre-entryからの逆行性の血流となった。また、真腔の血流は経時的にほぼ不変であるのに対し、解離腔の血流は経時的に弱くなっていき、balloon inflate6時間後にはentry付近の解離腔の血流はほぼ消失した。その時点でballoonをdenateし、血流の評価を行ったが、inflate中と変わらなかった為、entryは血栓閉塞していると判断し、balloonを抜去、閉胸した。翌日、剖検したところ、解離腔は完全に血栓閉塞しており、また真腔内の血流は良好であった。以上の結果から、このcylindrical balloonは臨床応用可能な非常に有用なdeviceであると判断し、現在実用化に向けて実験を継続中である。
軟X線光学の基礎

本研究は40eV1KeVの軟X線に対し,(1)高効率多層膜光学素子の開発,(2)その基礎となる超薄膜状態における各種物質の光学定数の決定,(3)光学素子の耐熱性の研究,(4)高効率偏光素子の開発とその応用を目的とする.そのため本年度は主として,(1)偏光解析を用いて蒸着膜が初期過程で島状構造から連続膜に移る臨界膜厚の決定,(2)同一薄膜試料について反射率と全光電子収率の測定デ-タから得られる光学定数の比較,(3)レ-ザ-光の反射を利用した光学素子表面形状モニタ-の製作,及び軟X線多層膜のアニ-リングテスト,(4)40ー80eV用に3回反射型偏光子を,また高エネルギ-帯域用に2回反射型多層膜偏光子の製作を行なった.主たる成果を次に記す.(1)BK7ガラス基板上にイオンビ-ムスパッタ-で蒸着したC,Si,Ni,Nb,Mo,Ru,Rh,Pd,Ag,W,Re及びAuの12種類の蒸着膜について臨界膜厚を決定した.(2)PtとRh薄膜について軟X線反射率と全光電子収率のデ-タから得られた光学定数は70eVー900eVの範囲でよく一致することから,両方法が光学定数を決定する方法として信頼性の高いことが確かめられた.(3)レ-ザ-ビ-ム表面形状モニタ-の性能評価を行ない,放射光ビ-ムラインに組み込まれた光学素子の表面形状測定に十分な性能を有することを確認した.また,Mo/SiやRu/Si多層膜のアニ-ルテストからイオンビ-ムスパッタで作製した多層膜はマグネトロンスパッタのものより熱的安定性が高いことが分かった.(4)金コ-トした3回反射型偏光子を用いてAuとBaF_2の光学定数を40ー80eVの範囲で偏光解析的手法で決定し,この方法が有効であることを確認した.また,2回反射型多層膜偏光子の性能評価を放射光を用いて行い,透過率は80ー120eVの範囲で5%以上あり,最大で30%を示し,偏光能は99.5%以上と極めて高いことを確認した.本研究は40eV1KeVの軟X線に対し,(1)高効率多層膜光学素子の開発,(2)その基礎となる超薄膜状態における各種物質の光学定数の決定,(3)光学素子の耐熱性の研究,(4)高効率偏光素子の開発とその応用を目的とする.そのため本年度は主として,(1)偏光解析を用いて蒸着膜が初期過程で島状構造から連続膜に移る臨界膜厚の決定,(2)同一薄膜試料について反射率と全光電子収率の測定デ-タから得られる光学定数の比較,(3)レ-ザ-光の反射を利用した光学素子表面形状モニタ-の製作,及び軟X線多層膜のアニ-リングテスト,(4)40ー80eV用に3回反射型偏光子を,また高エネルギ-帯域用に2回反射型多層膜偏光子の製作を行なった.主たる成果を次に記す.(1)BK7ガラス基板上にイオンビ-ムスパッタ-で蒸着したC,Si,Ni,Nb,Mo,Ru,Rh,Pd,Ag,W,Re及びAuの12種類の蒸着膜について臨界膜厚を決定した.(2)PtとRh薄膜について軟X線反射率と全光電子収率のデ-タから得られた光学定数は70eVー900eVの範囲でよく一致することから,両方法が光学定数を決定する方法として信頼性の高いことが確かめられた.(3)レ-ザ-ビ-ム表面形状モニタ-の性能評価を行ない,放射光ビ-ムラインに組み込まれた光学素子の表面形状測定に十分な性能を有することを確認した.また,Mo/SiやRu/Si多層膜のアニ-ルテストからイオンビ-ムスパッタで作製した多層膜はマグネトロンスパッタのものより熱的安定性が高いことが分かった.(4)金コ-トした3回反射型偏光子を用いてAuとBaF_2の光学定数を40ー80eVの範囲で偏光解析的手法で決定し,この方法が有効であることを確認した.また,2回反射型多層膜偏光子の性能評価を放射光を用いて行い,透過率は80ー120eVの範囲で5%以上あり,最大で30%を示し,偏光能は99.5%以上と極めて高いことを確認した.
腺様嚢胞癌における特異的な肺転移メカニズムの解明

腺様嚢胞癌(ACC)は、肺への血行性転移を示す唾液腺悪性腫瘍で、浸潤・転移において特異的な性質を持つ。近年、ケモカインレセプター、とくにCXCR4の発現と転移機構の関連が示唆されている。われわれは、ACC患者11名に対し、H-E法で病理組織型、IHC法にてCXCR4の発現、胸部レントゲン写真とCTより頸部および肺転移の有無を検索した。その結果、CXCR4の発現は全例に認められたが、cribriform typeに比べてsolid typeの組織に強い発現を認めた。CXCR4高発現群は、8例中5例(62.5%)に肺転移を8例中2例(25%)にリンパ節転移を認めた。低発現群の3例はいずれも肺転移、リンパ節転移を認めなかった。さらにACC培養細胞株ACCS, ACCH, ACCNSと肺高転移株ACCMについてCXCR4の発現を検討した結果、ACCMは他の細胞株と比較してCXCR4の発現が高いことが示された。また、ACC細胞群のCXCR4の発現は扁平上皮癌(SCC)のCXCR4の発現と比較して発現が高いことが確認された。ACC細胞株4株とSCC細胞株4株についてchemotaxis assayを行ったところ、CXCR4の発現が優位なACCが明らかに高い浸潤能を示した。すなわちACCの転移能は、CXCR4の発現によると思われた。また、当科で継代しているACCヌードマウス皮下腫瘍株ACCYおよびACCI, ACCIの高肺転移腫瘍株ACCIMにおけるCXCR4の発現を検討した結果、継代を経るにつれ、CXCR4の発現が強くなり、solid typeの腫瘍組織に強く発現した。RT-PCRにてRNAの発現を検討した結果、腫瘍組織内でのCXCR4 RNAの発現と転移能には差がなかったことから、転移能の獲得は細胞外環境に癌細胞が適応し、生ずる現象であると予想された。腺様嚢胞癌(ACC)は極めて緩徐な発育と著明な浸潤性増殖、早期の肺への血行性転移を示し、病理組織学的には篩状の胞巣形成を特徴とする唾液腺悪性腫瘍で、固形癌のなかでも、浸潤・転移においてはきわめて特異な性質を持っていると言える。ケモカインは当初、炎症における白血球の遊走因子として記載されたが、最近きわめて多数の分子種があることが明らかになり、癌の浸潤・転移においても重要な役割を演じるとする報告が少なくない。特にCXCL12 (SDF-1)のレセプターCXCR4の発現は、膵臓癌、脳腫瘍、悪性黒色腫、神経芽細胞腫、乳癌、前立腺癌、腎癌、肺癌、卵巣癌、甲状腺癌などで増加していることが知られており、特に骨転移・肺転移・リンパ節転移との関連性が注目されている。乳癌や悪性黒色腫においては肺組織より放出されるCXCL12と癌細胞表面に発現しているCXCR4が結合することによって臓器特異的な転移メカニズムが発生しているものと考えられている(Muller A et al. 2001Nature 410 50-56)。われわれは臨床において比較的特異的に肺へ転移する腺様嚢胞癌をモデルとして、特異的臓器転移過程の解析を行いたいと考え、1991年から現在までに当科で治療を行った腺様嚢胞癌患者の原発巣および転移巣の病理組織標本および当科で継代している腺様嚢胞癌ヌードマウス皮下腫瘍株、さらにACCcell lineより形成した背部皮下移植腫瘍におけるCXCR4の発現をanti-human CXCR4 monoclonalantibodyを一次抗体として免疫組織化学的に検討し、肺やリンパ節への転移の有無・予後との関連を含めて検討した。その結果、CXCR4の発現は腫瘍の組織型や腫瘍の増殖能と相関しており、solid typeにおいて高発現で、肺転移との関連が示唆された。さらに肺高転移細胞株であるACC-M cell lineにおけるCXCR4の発現を蛍光染色、ウェスタンブロット法により検索した結果、高発現していることが確認された。recombinant human SDF-1α/CXCL12の細胞増殖に与える影響については、本培養細胞を96穴プレートにrhSDF-1αを添加し、MTT assayを行った結果、rhSDF-1αは細胞増殖への関与は認められなかった。今後、本培養細胞を用いてchemotaxis assayやCXCR4 siRNA導入による浸潤・転移能の検討を行う予定である。腺様嚢胞癌(ACC)は、きわめて緩徐な発育と著明な浸潤性増殖、早期の肺への血行性転移を示す唾液腺悪性腫瘍で、浸潤・転移においてきわめて特異的な性質を持つ。近年、癌細胞におけるケモカインレセプターの発現と転移機構の関連が報告されており、中でもCXCL12(SDF-1)のレセプターであるCXCR4の発現が肺転移・リンパ節転移・骨転移などの臓器特異的転移形成過程における関与が示唆されている。われわれは、肺へ特異的に転移することが多いACCの臓器特異的転移過程の解析するため、1991年から当科で治療を行い、経過観察が可能であったACC患者11名の原発巣に対し、H-E法で病理組織型、IHC法にてCXCR4の発現、胸部レントゲン写真とCTより頸部および肺転移の有無を検索した。その結果、CXCR4の発現は前例に認められたが、発現強度は異なりcribriform typeに比べてsolid typeの組織に強い発現を認めた。

CXCR4高発現群は、8例中5例(62.5%)に肺転移を8例中2例(25%)にリンパ節転移を認めた。低発現群の3例はいずれも肺転移、リンパ節転移を認めなかった。さらにACC培養細胞株であるACCS, ACCH, ACCNSと肺高転移株ACCMについてCXCR4の発現を検討した結果、ACCMは他の細胞株と比較してCXCR4の発現が強いことが示された。また、ACC細胞群のCXCR4の発現は扁平上皮癌(SCC)のCXCR4の発現と比較して発現強度が高いことが確認された。さらに、これらACC細胞株4株とSCC細胞株4株についてchemotaxis assayを行ったところACCにおけるCXCR4の発現強度に相関した浸潤能の差は見られなかったが、ACCとSCCを比較するとCXCR4の発現が優位なACCがSCCと比較して明らかに高い浸潤能を示した。また、当科で継代しているACCヌードマウス背部皮下腫瘍株は、cribriform typeのACCから得られたものであるが、継代を続けるにしたがって腫瘍の増殖速度は早くなり、組織型もcribriform typeからsolid typeへの変化を示す腫瘍株である。本腫瘍株におけるCXCR4の発現を検討した結果、継代を経るにしたがってCXCR4の発現が強くなり、solid typeの腫瘍組織に強く発現するようになることが明らかになった。ACCはsolid typeが高転移能を有することは経験的に知られていたが、細胞が転移能を獲得するに従い、CXCR4の発現が増強されることが示された。腺様嚢胞癌(ACC)は、肺への血行性転移を示す唾液腺悪性腫瘍で、浸潤・転移において特異的な性質を持つ。近年、ケモカインレセプター、とくにCXCR4の発現と転移機構の関連が示唆されている。われわれは、ACC患者11名に対し、H-E法で病理組織型、IHC法にてCXCR4の発現、胸部レントゲン写真とCTより頸部および肺転移の有無を検索した。その結果、CXCR4の発現は全例に認められたが、cribriform typeに比べてsolid typeの組織に強い発現を認めた。さらにACC培養細胞株ACCS, ACCH, ACCNSと肺高転移株ACCMについてCXCR4の発現を検討した結果、ACCMは他の細胞株と比較してCXCR4の発現が高いことが示された。また、ACC細胞群のCXCR4の発現は扁平上皮癌(SCC)のCXCR4の発現と比較して発現が高いことが確認された。ACC細胞株4株とSCC細胞株4株についてchemotaxis assayを行ったところ、CXCR4の発現が優位なACCが明らかに高い浸潤能を示した。すなわちACCの転移能は、CXCR4の発現によると思われた。また、当科で継代しているACCヌードマウス皮下腫瘍株ACCYおよびACCI, ACCIの高肺転移腫瘍株ACCIMにおけるCXCR4の発現を検討した結果、継代を経るにつれ、CXCR4の発現が強くなり、solid typeの腫瘍組織に強く発現した。RT-PCRにてRNAの発現を検討した結果、腫瘍組織内でのCXCR4 RNAの発現と転移能には差がなかったことから、転移能の獲得は細胞外環境に癌細胞が適応し、生ずる現象であると予想された。
Cancer Cell Informaticsによる革新的な分子標的薬の創薬研究

新しい抗がん剤を見出すために独自に開発したがん細胞情報システムをさらに進化させ、これを用いて新規抗がん物質AMF-26を見出した。本剤は、がん細胞内の膜小胞輸送を司るゴルジ体を破壊し、がん細胞増殖を阻害した。さらに、ヌードマウスに移植したヒト乳がんBSY-1株を経口投与で完全に退縮させることができ、かつ、低毒性であった。よって本剤は、ゴルジ体を分子標的とする全く新しい抗がん剤候補として有望である。我々は、39系のがん細胞株(JFCR39)に基づく化合物の標的予測システムCancer Cell Informatics (CCI)を拡充して分子標的薬創薬へ応用することを目的とし、以下の研究成果を得た。1)リファレンスとして約150種類の標的既知化合物を収集し、JFCR39における増殖阻害スペクトル(フィンガープリント)を測定し、データベースに追加した。2)JFCR39について、PIK3CA/-B-D-G・KRAS・BRAF遺伝子についてのゲノムDNA変異、GeneChipを用いたゲノムワイドな遺伝子発現およびPI3K下流の蛋白質発現を調べ、情報をデータベース化した。3)本研究では、蛋白質間相互作用の阻害剤としてArf1-GEF相互作用およびRac1-GEF相互作用の阻害剤を探索する。そこで、既知のArf1-GEF阻害剤Brefeldin AおよびRac1-GEF阻害剤NSC23766のフィンガープリントを測定した。並行して、各々の分子標的阻害の評価系を確立した。4)上記2)のオミクス情報に基づき、新規PI3K阻害剤ZSTK474の薬効と関連する因子を探索し、リン酸化Akt(高発現ほど効きやすい)およびKRAS/BRAF遺伝子変異(変異細胞は効きにくい)を見出した。また、JFCR39中24系をヌードマウス皮下に移植したゼノグラフトモデルで、ZSTK474のin vivo抗腫瘍効果を測定した。上述のin vitroで認められたリン酸化AktやKRAS/BRAF遺伝子変異とZSTK474の感受性との関連がin vivoでも認められるかを検討したところ、同様の関連が確かめられ、リン酸化Akt発現量はZSTK474の感受性予測マーカー、KRAS/BRAF遺伝子変異はZSTK474の抵抗性予測マーカーとして利用できる可能性が示された。我々は、39系のがん細胞株(JFCR39)に基づく化合物の標的予測システムCancer Cell Informatics(CCI)を拡充して分子標的薬創薬へ応用することを目的とし、以下の研究成果を得た。1)リファレンスとして、承認済み・臨床試験中の分子標的抗がん剤を中心に約40化合物に対するJFCR39増殖阻害スペクトル(フィンガープリント)を測定し、データベースに追加した。2)JFCR39についてのオミクス情報として、アポトーシス関連分子、細胞接着関連分子、シグナル伝達分子などを中心に約80種類のタンパク質発現情報をウェスタンブロットによって調べ、データベースに追加した。今年度は、既知のArf1-GEF阻害剤Brefeldin A(BEA)をリファレンスとして、BFAとは化学構造が全く異なる新規Arf1-GEF阻害剤AMF-26を見出した。本剤はCCIの予測どおり、がん細胞のArf1の活性化を阻害し、ゴルジ体を破壊し、小胞輸送および細胞増殖を阻害することが明らかになった。さらに注目すべき効果として、本剤はマウスゼノグラフトモデルにおいて、経口投与によりヒト乳がん(BSY-1)を完全に退縮させた。([雑誌論文ohashi etal.J.Biol.Chem.2012)一方、投薬による顕著なマウスの体重減少は認められなかった。以上の結果から、本剤はArf1活性化を阻害する有望な抗がん剤シード化合物であると期待される。4)JFCR39のうち、ヌードマウス皮下に移植可能な24細胞株について、移植腫瘍片(ゼノグラフト)におけるin vivoタンパク質発現を効率的に測定するために、ホルマリン固定パラフィン包埋組織(FFPE)を用いて組織マイクロアレイを作成した。Cancer Cell Informatics (CCI)は、研究代表者らが確立した化合物の標的予測系である。CCIは、39系のがん細胞株パネル(JFCR39)によるウェットな実験とJFCR39に関する情報(化合物感受性等)に立脚したインフォーマティクスである。本研究ではCCIを強化すると共に、分子標的薬創薬へ応用した。CCIの強化では、当該年度を含め研究期間内に264個のレファレンス化合物(標的既知の化合物)の感受性情報を取得した。その結果、CCIは通算1000種類以上のレファレンス化合物データを取得した。

また、JFCR39オミクス情報として既に種々のタンパク質発現情報やゲノムワイドな遺伝子発現情報を取得していたが、本研究で、PI3キナーゼ経路関連のゲノムDNA変異とリン酸化タンパク質発現、エクソーム解析、加えてJFCR39の一部をヌードマウス皮下腫瘍とした際の遺伝子発現情報を取得した。一方、分子標的薬創薬への応用では、タンパク質間相互作用阻害剤として既知のゴルジ阻害剤Brefeldin A(Arf1-GEF相互作用を阻害する)をもとに、CCIによって新規ゴルジ阻害剤候補AMF-26を見出した。AMF-26は予測通りがん細胞のArf1活性化を阻害し、ゴルジ体を破壊し、小胞輸送と細胞増殖を阻害した。さらに、経口投与によりヒト乳がん(BSY-1)ゼノグラフトを完全に退縮させたので、強い抗がん性が証明された(Ohashi et al. J. Biol. Chem. 2012)。また当該年度には、Rac1-GEF相互作用の阻害剤NSC-23766をもとに、CCIによって新規のRac1-GEF相互作用阻害物質を見出した(投稿準備中)。よって、CCIの創薬への実用性が検証された。なお、CCIを介した連携研究者との共同研究も着実に進み、CCIが基盤研究として有用である事も示された。39系のがん細胞株(JFCR39)に基づく化合物の標的予測システムCancer Cell Informatics(CCI)を、概ね順調に拡充している。分子標的薬創薬へ応用として、当初の計画通り新規ARF1-GEF阻害剤をCCIにより見出し、本剤が予測どおりの活性を有することを証明した。さらに予定を前倒しして、本剤がマウスin vivo抗腫瘍性を示す有望な抗がん剤シード化合物であることを明らかにした。24年度が最終年度であるため、記入しない。当初の計画通り、39系のがん細胞株(JFCR39)に基づく化合物の標的予測システムCancer Cell Informatics(CCI)を拡充し、分子標的薬創薬へ応用することを目的として研究を遂行する。
臓器特異的ノックアウトマウスを用いたHNF4aによる糖代謝制御機構の解明

核内受容体型転写因子であるhepatocyte nuclear factor 4α(HNF4α)の遺伝子異常によりインスリン分泌不全を伴う2型糖尿病(MODY1)が発症する。HNF4αは肝細胞・膵β細胞に発現しているが、その発現レベルや活性については不明である。HNF4αが糖代謝におよぼす影響について個体レベルで明らかにするため、膵β細胞におけるHNF4αの発現量、転写活性化能について検討を行った。ウエスタンブロットの結果、膵β細胞においては、肝細胞に発現していないHNF4α7/8アイソフォームの選択的発現を認めた。膵島および膵β細胞株におけるHNF4αの発現量は肝細胞における発現の約13%であった。HNF4α8は肝細胞で主に発現しているHNF4α2とN端が異なるsplicing variantであるが、リポーターアッセイの結果、HNF4α8の転写活性能はHNF4α8の約数%であることが判明した。さらにMODY1患者で同定されたR127W変異体を導入したHNF4α8の転写活性能はほぼ消失していた。これらの検討の結果、膵β細胞においては肝細胞とは異なるアイソフォームが発現しており、その発現量・転写活性化能はHNF4α2に比して著しく低値であることがMODYの発症に関与していることが考えられた。次にHNF4α遺伝子の多型が一般の2型糖尿病の発症に関与するか否かについても検討を行った。HNF-4αのDNA結合領域にはT>I(T130I)の多型性について日本人2型糖尿病患者423名、コントロール354名を用いて、本変異の頻度について相関解析を行い検討したところ、T130I変異は2型糖尿病群で有意に増加していた(p=0.015,odds ratio 4.3,95%CI1.24-14.98)。機能解析の結果、T130I変異体は肝におけるloss-of-function変異であることが判明した。HNF4αは肝細胞・膵β細胞の機能を調節することで糖代謝の維持に関与しているものと考えられた。HNF-4αのDNA結合領域にはT>I(T130I)の多型性が存在しているが、その意義については不明である。そこでwild type (WT)-HNF-4αおよびT130I-HNF-4αの機能について検討した。その結果、T130I変異体HNF-4αのDNA結合能はWTと同様であり、HeLa細胞やMIN6細胞に発現させた場合の転写活性能もWTと同様であった。しかし、T130I変異体を肝細胞株であるHepG2細胞に発現させた場合、その転写活性能は約50%に減弱していた。マウス初代培養肝細胞を用いて検討した結果でも、T130I変異体の転写活性は30-70%と有意に減弱しており、本変異体が肝におけるloss-of-function変異であることが判明した。そこで、日本人2型糖尿病患者423名、コントロール354名を用いて、本変異の頻度について相関解析を行い検討したところ、T130I変異は2型糖尿病群で有意に増加していた(p=0.015,odds ratio 4.3,95% CI 1.24-14.98)。

臨床像の検討を行ったところ、本変異を有する患者においては低HDL血症が認められた(T130:55+/-18mg/dl,I130:40+/-13mg/dl,p=0.006)。HNF-4αは肝における脂質代謝を調節しており、肝における機能低下が脂質・糖代謝の異常を引き起こす可能性が示された。HNF-4αは肝以外にも発生段階から膵β細胞に発現していることを特異的抗体を用いて明らかにした(manuscript in preparation)。HNF-4αの膵β細胞における意義について検討するために、HNF-4αfloxマウスとRIP-Creトランスジェニックマウスを交配させ、膵β細胞特異的HNF-4αノックアウトマウスを作製した。膵β細胞特異的ノックアウトマウスでは耐糖能の悪化が認められたが、発生における明らかな異常は認められなかった。今後、膵β細胞特異的ノックアウトマウスの膵島を単離し、インスリン分泌能について検討する予定である。核内受容体型転写因子であるhepatocyte nuclear factor 4α(HNF4α)の遺伝子異常によりインスリン分泌不全を伴う2型糖尿病(MODY1)が発症するが、その機序は不明である。HNF4αは肝細胞に主に発現しており、膵における発現の詳細は不明である。そこでMODY1の発症機序を検討するために、膵β細胞におけるHNF4αの発現量、転写活性化能について検討した。ウエスタンブロットの結果、膵β細胞においては、肝細胞に発現していないHNF4α7/8アイソフォームの選択的発現を認めた。膵島および膵β細胞株におけるHNF4αの発現量は肝細胞における発現の約13%であった。HNF4α8は肝細胞で主に発現しているHNF4α2とN端が異なるsplicing variantであるが、リポーターアッセイの結果、HNF4α8の転写活性能はHNF4α8の約数%であることが判明した。さらにMODY1患者で同定されたR127W変異体を導入したHNF4α8の転写活性能はほぼ消失していた。これらの検討の結果、膵β細胞においては肝細胞とは異なるアイソフォームが発現しており、その発現量・転写活性化能はHNF4α2に比して箸しく低値であることがMODYの発症に関与していることが考えられた。HNF4α2はそのN末端に転写活性領域(AF-1)を有するが、HNF4α8のN末端にはAF-1領域は認められなかった。一方、HNF4α8の活性はC端のFドメインにより負に制御されていた。これら特徴的なドメイン構造がHNF4α8の弱い転写因子活性に関与している可能性が考えられた。
問題設定の活動を生かす数学教育の研究

本研究では,数学での問題設定を広くとらえ,高校生や大学生の問題設定活動や,教師による教材開発を含めた問題設定に関する研究を行った。当初の目標はほぼ到達でき,問題設定に関する幅広い成果が残せた。同時に,国内学会や国際学会で成果を研究発表し,高学年における問題設定活動の有効性を発信することができた本研究では,数学での問題設定を広くとらえ,高校生や大学生の問題設定活動や,教師による教材開発を含めた問題設定に関する研究を行った。同時に,国内学会や国際学会で成果を研究発表し,高学年における問題設定活動の有効性を発信することができた本研究の目的は,中等教育および教師教育における問題設定の活動を実行可能な方法で活性化し,数学教育の質の向上を図る方策を提案することである。今年度の主要な研究成果は次のとおりである。1.高校数学での問題設定に関して,高校教師の授業改善を図る研究の指導と合わせて研究を重ねた。特に,授業の導入に関する適切な問題設定のあり方を明確化した。研究成果は,来年度に学会発表を予定している。同時に,高校の新しい学習指導要領で導入される課題学習における問題設定の活動の有効性について,附属学校の教師の研究授業の助言指導を行い,今後,さらに検討を重ねていくことにした。2.問題設定に関わる教材開発を行い,論文発表した。一つは,空間格子の教材を用いた問題設定に関するものであり,もう一つは,コンピュータを活用した問題設定に関するものである。いずれも,全国数学教育学会誌に掲載された。3.海外の問題設定の研究に関して,研究代表者は,ルーマニアやアメリカの研究者との共同研究を行い,ギリシャで開かれたPMEの学会において,ワーキンググループでの発表者の一人として,「実行可能な問題設定のあり方」と題する研究発表を行った。また,学会中に何人かの海外の研究者との研究交流を行い,問題設定の活動に関する研究情報も入手した。今後の研究において,これらの活動の成果が期待される。4.具体的な教材を用いた問題設定を考察するため,格子経路の数学性に関する研究を行った。その成果は,現在,専門誌に投稿中である。本研究の目的は,中等教育および教師教育における問題設定の活動を実行可能な方法で活性化し,数学教育の質の向上を図る方策を提案することである。1,数学教師を目指す大学生によるコンピュータを用いた問題作りについて,これまでの研究成果をふまえ,問題の作成過程と質の高い問題に発展させる活動をめざした実践の分析を行った。そこでは,原問題に指標となる要素を含めることが重要であることも判明した。その成果は,全国数学教育学会で研究発表し,論文にまとめ,現在同学会の研究誌に投稿中である。2.高校数学での問題設定に関して,新学習指導要領で導入される課題学習における問題設定の活動の有効性について,附属学校の教師による実践を分析した。その成果は今後研究発表する予定である。加えて,高校数学教師の有志による課題学習の研究グループに加わり,課題学習における問題設定のあり方に関する共同研究を行った。3.高校での二次関数の学習において,実際的な事象と結び付いた,興味ある教材の開発が不足している点に注目し,研究協力者と教材開発を行った。具体的には,濃度に関わる教材や,ゲームの理論の考え方を生かした問題設定を取り上げた。それらの考察結果は,全国数学教育学会で発表し,論文にまとめ,現在投稿中である。また,同学会中での研究交流において,ある研究者から問題設定の評価に関する助言を仰いだ。その点は,今後の本研究における考察の中で生かしていきたいと考えている。本研究の目的は,中等教育および教師教育における問題設定の活動を実行可能な方法で活性化し,数学教育の質の向上を図る方策を提案する事である。1.本研究課題で得られた問題設定活動の研究成果を発信するために,ルーマニアで開かれた国際学会CAIM2011で問題設定に関する研究発表を行った。同時に,ブカレスト市の数学教育学研究者C.Voica氏やM.Singer氏と研究交流を図り,問題設定を含めた数学教育の今後の共同研究活動を企画した。2.数学教師を目指す大学生によるコンピュータを用いた問題作りについて,これまでの研究をふまえ,今年度も実践研究を発展させた。具体的には,問題設定の過程における学生の活動を詳細に分析するため,数名の受講生を選び,インタビューを通した調査を行った。その結果として,学生のさまざまな考察のあり方に関する新しい知見を得た。今年度の研究成果はすでに論文にまとめつつある。次年度の全国数学教育学会で研究発表し,情報を広く発信する予定である。3.高校数学での問題設定に関して,広島付属学校の喜田英昭氏との共同研究により,グループ活動を取り入れ,課題学習にも応用できる問題設定の活動を実践し,結果を分析した。成果は1月の全国数学教育学会で発表し,論文は現在投稿準備中である。4.社会に共通する課題の中で数学の有効性を示すために,新潟大学の垣水修氏と共同研究を通して,環境問題に関する題材の問題設定を考察し,成果を1月の全国数学教育学会で発表した。論文は現在投稿準備中である。
気管平滑筋の神経性調節における視床下部外側野の役割

本研究にて、次の諸点が明らかになった。1麻酔、自発呼吸下のネコで、視床下部外側野に電気刺激(6-90μA、1ms矩形波、50Hz、5-10秒)および化学刺激(グルタメート、30-50nM)を与えると、気管拡張反応が誘発され、同時に、血圧低下と徐脈が観察された。2刺激の有効部位を組織学的に詳細に検討した結果、当該部位は、視床下部腹内側核および脳弓の外側、視索の背外側、内包の内側に限局する部位であった。なお、グルタメートによって反応が誘発されたことから、同部位の細胞体(通過線維ではない)が興奮した効果であると判定された。3視床下部外側野から気管平滑筋への下行路を、伝達物質の面から更に検討を加えた結果、非コリン非アンドレナリン作動性神経系の関与が明らかとなった。その根拠は、この反応が、βブロッカーの静注で影響されないこと、ムスカリン遮断薬の静注後にも依然として存続することが上げられる。なお、アトロピン投与によって、気管の緊張はゼロレベルに近ずくので、セロトニンの点滴静注にて、気管の緊張を高く維持すると、刺激による気管拡張反応を増強させることが出来た。4このような、非コリン非アンドレナリン作動性の気管拡張反応は、迷走神経切断にて完全に消失した。以上の結果から、気管平滑筋の調節には二つの異なる神経経路が存在すると結論された。一つは、通常のコリン作動性迷走神経系であり、この興奮は気管を収縮させ、種々の呼吸性変動によって影響を受ける。もう一つは、非コリン非アンドレナリン作動性で、情動性反応などで賦活化され、通常の生理的状態では働かない系である。5この視床下部からの非コリン非アドレナリン性神経系が種々の要因で機能しない場合に、気管の異常な収縮、すなわち喘息の病態が発生する可能性が今回の研究から推定された。
看護成果からみた乳房切除術のクリニカル・パスの評価に関する基礎研究

平成12年度から開始された本研究は、乳房切除術患者に有効な標準化された医療構成内容/クリニカル・パス(以下CP)の基礎資料を作成するために、看護成果(患者の期待される成果)の内容分析から現在使用しているCPのヴァリアンスの要因や時間軸と看護介入の適時性を評価することが目的であった。最終的なまとめとして、第1回国際がん看護学会「First International Conference Japanese Society of Cancer Nursing」(大阪市開催)において、下記の内容を発表した。「関東地区の大学病院で乳房切除術後1年未満の、外来通院をしている30-67歳未満の患者で本研究の目的に同意を得られた人から半構成的面接法によって情報収集を行った。データ収集は、CPを構成している診断検査、治療処置に対するインフォームド・コンセント、看護介入としての痛み、創傷、身体像の変化、栄養体液バランス、排泄ケア、活動/運動療法とセルフケア促進、家族ケア、経済的負担、退院計画指導等が時間軸に一致していたかを評価するために行った。その結果、対象者は、殆どが初診日から約2週間以内に診断と手術適応のための諸検査を終了し、術式に関する説明を受け、手術前日に入院している。創傷および心身の回復過程に個人差はあるが平均13日間の入院期間であった。その間、CPの時間軸と看護介入としての痛みのケア、栄養、運動療法、セルフケア促進、退院計画等は、患者のニーズと一致していた。但し、身体像変化に伴う創傷ケアと転移に伴う不安へのケアは、ヴァリアンスを持っていることが明らかになった。この結果は、乳房切除患者のヴァリアンスとなりやすい身体像変化と転移への予期不安に対するケアをパス法の中でどのように評価していくかが今後の課題として示唆された。1980年代後半に医療価格と質のコントロールの為に米国に登場し、1990年代後半になって我が国の医療に導入されてきた「クリニカル・パス」または「クリテイカル・パス」(以下CP)に関する評価的研究はなされていない。新しい医療サービスの方式としてのCPに関する内容分析とその有効性に関する研究は意義があるので着手した。平成12年度は、CPの先取国米国・ミネソタ州ロチェスター市メイヨメデイカルセンターおよびハワイ州、クワキニ病院(日系病院)において調査・資料収集を行った。さらに、協力の得られた日本の国立・私立系大学病院において聞き取り調査を行った。メイヨークリニックにおける、乳癌患者の診断-患者・家族の意思決定プロセスー術前の患者コーピングプログラム等は、CPの有効性をさらに高めるシステムとして導入されていることが明らかにされた。特に、乳房クリニック専門看護婦(Clinical Nurse Specialist)は、専門医・放射線医師とチームを形成し、乳房フィジカルアセスメントから患者・家族の意思決定に関与し相談・調整・指導的な責務を遂行している。メイヨーにおける術後回復日数は、Variance(最初の想定したCPからはずれる場合)を除いて通常は3-4日間であり、日本の平均在院日数の10日間と比較し短縮されている。この背景には、CPによるシステム化よりも手術前の準備過程に大きな差がある事が明らかにされた。クワキニ病院における、乳房切除患者のCPは、術前1日-術後3日の標準的パスによって構成されている。手術患者の看護診断である、(1)ボデイイメージの障害、(2)不安、(3)疼痛、(4)身体可動生障害、(5)セルフケア活動に関連した知識不足等を縦軸に、時間経過に応じたケアプランを横軸に学際的チーム(Interdiciplinary Team)の活動内容が記述されている。CPの活用効果や意義についての検証は、次年度の課題である。乳房手術患者の健康上の問題点は、(1)乳房喪失に関連したボデイイメージの混乱、(2)手術侵襲に関連した不安、(3)手術創の痛み、(4)患側上肢の可動生の障害、(5)患測上肢のリンパ性浮腫に関連した不快感覚、(6)セルフケア活動の不足、等多様であり、その回復過程には個人差がある。乳房切除患者の為のクリニカルパスは、上記の問題が発生する前にリスクマネージメントも含めて横に時間軸を縦に患者の期待される目標を達成するために必要な治療・看護ケア・リハビリテーション等が効率よく組み込まれた行程を示したツールである。クリニカルパスを活用している15の大学・総合病院の調査から、ツールの構成要素を見ると患者目標、観察、検査、治療、看護、リハビリテーション、退院計画、カンファレンス、バリアンス分析、等で成り立っている。前述した健康問題/看護診断を縦軸におき、横軸の時間経過とともに看護介入-看護成果(患者アウトカム)が記述された方式のものは少ないことが明らかにされた。これは、日本に於けるクリニカルパスは、治療先導型のものが多い由縁と思われる。今後、患者の問題志向型のパスウエイを活用している病院を探索し、看護成果からクリニカルパスの評価をする必要がある。クリニカルパスを活用した20人の乳房切除患者から、回復過程のプロセスについて聞き取り調査を行い、適切な時期に、適切なケアが提供されたか否か、退院時期の適切性、クリニカルパス活用の効果について考察を加え検討している。さらに、外来に於ける術前のケアがクリニカルパス効用にどのように影響しているのかについても次年度は、考察を加えてゆきたいと考えている。

平成12年度から開始された本研究は、乳房切除術患者に有効な標準化された医療構成内容/クリニカル・パス(以下CP)の基礎資料を作成するために、看護成果(患者の期待される成果)の内容分析から現在使用しているCPのヴァリアンスの要因や時間軸と看護介入の適時性を評価することが目的であった。最終的なまとめとして、第1回国際がん看護学会「First International Conference Japanese Society of Cancer Nursing」(大阪市開催)において、下記の内容を発表した。「関東地区の大学病院で乳房切除術後1年未満の、外来通院をしている30-67歳未満の患者で本研究の目的に同意を得られた人から半構成的面接法によって情報収集を行った。データ収集は、CPを構成している診断検査、治療処置に対するインフォームド・コンセント、看護介入としての痛み、創傷、身体像の変化、栄養体液バランス、排泄ケア、活動/運動療法とセルフケア促進、家族ケア、経済的負担、退院計画指導等が時間軸に一致していたかを評価するために行った。その結果、対象者は、殆どが初診日から約2週間以内に診断と手術適応のための諸検査を終了し、術式に関する説明を受け、手術前日に入院している。創傷および心身の回復過程に個人差はあるが平均13日間の入院期間であった。その間、CPの時間軸と看護介入としての痛みのケア、栄養、運動療法、セルフケア促進、退院計画等は、患者のニーズと一致していた。但し、身体像変化に伴う創傷ケアと転移に伴う不安へのケアは、ヴァリアンスを持っていることが明らかになった。この結果は、乳房切除患者のヴァリアンスとなりやすい身体像変化と転移への予期不安に対するケアをパス法の中でどのように評価していくかが今後の課題として示唆された。
高炭酸ガス吸入の特異的生理学的応答を応用したトレーニングに関する研究

高炭酸ガス吸入は呼吸中枢を刺激し,呼吸・循環機能を賦活させる.本研究では,この特異的生理学的応答をスポーツトレーニングに応用した.1日1時間2週間の間欠的高炭酸ガス吸入を持久性アスリートに行わせた結果,高炭酸ガス換気応答が高まり,運動時の最大換気量が増加した.本研究の結果から,間欠的高炭酸ガス吸入は持久性アスリートの換気能力を高める可能性があることを示した.高炭酸ガス吸入は呼吸中枢を刺激し,呼吸・循環機能を賦活させる.本研究では,この特異的生理学的応答をスポーツトレーニングに応用した.1日1時間2週間の間欠的高炭酸ガス吸入を持久性アスリートに行わせた結果,高炭酸ガス換気応答が高まり,運動時の最大換気量が増加した.本研究の結果から,間欠的高炭酸ガス吸入は持久性アスリートの換気能力を高める可能性があることを示した.高炭酸ガスの呼吸循環亢進作用を運動トレーニングに応用するために、高炭酸ガス吸入が安静時および運動時の生理学的応答に及ぼす影響を、低酸素ガス吸入が及ぼす影響と比較対照し、明らかにすることを目的とした。自転車エルゴメーターを用いた漸増負荷運動を基本的な実験プロトコールとし、1)空気吸入、2)高炭酸ガス吸入(酸素濃度21%、炭酸ガス濃度6%、窒素バランス)、3)低酸素ガス吸入(酸素濃度12%、窒素バランス)の3条件下でデータ収集した。被験者は健康な成人男性であった。次のことが明らかになった。呼吸循環応答において、最大心拍数は高炭酸ガス吸入下、低酸素ガス吸入下ともに空気吸入下よりも低かった。高炭酸ガス吸入下では、肺胞内と血中での炭酸ガス蓄積が安静時から生じ、運動中一貫して換気量が増加し、呼吸交換比は低下した。一方、低酸素ガス吸入下では酸素摂取量が減少した。酸塩基平衡において、高炭酸ガス吸入下では、呼吸性アシドーシスにより運動時血液アシドーシスが強まった。一方、低酸素ガス吸入下では、呼吸性アルカローシスにより運動時血液アシドーシスが弱まった。代謝状態において、高炭酸ガス吸入下では、嫌気的代謝産物の血中への蓄積が制限された。一方、低酸素ガス吸入下では、嫌気的代謝が亢進された。本研究の結果から、高炭酸ガス吸入下では運動時の換気閾値が早まったり、乳酸閾値が遅れたりする可能性が考えられる。従って、高炭酸ガス吸入を運動トレーニングに応用する際には、これらを考慮してトレーニングを計画する必要性がある。高炭酸ガスの呼吸循環亢進作用を運動トレーニングに応用するために、間欠的高炭酸ガス吸入(IHC)が持久性アスリートの換気応答に及ぼす影響を明らかにすることを目的とした。被験者は、大学生トライアスリートである男性6名と女性1名。IHCとして、被験者は1日1時間の高炭酸ガス(21%02、3%CO2、N2バランス)吸入を2週間行った。高炭酸ガス換気応答テストと低酸素換気応答テストを、1)IHC前、2)IHC1週間後、3)IHC2週間後、4)2週間のIHC終了から1週間後、計4回行った。また、最大運動負荷テストを2週間のIHC前後で行った。2週間のIHCで、高炭酸ガス換気応答は増加傾向を示した。一方、低酸素換気応答に変化はなかった。最大運動負荷テストでは、最大換気量が146.0±29.0l/minから155.4±34.2l/minへ増加傾向を示した。最大酸素摂取量(58.9±7.4ml/kg/min vs.60.9±8,1ml/kg/min)、最大心拍数(188.3±8.7beats/min vs.189,1±8.2beats/min)、最大呼吸数(67.9±17.8f/min vs.71,7±21.3f/min)、最大運動負荷(255.7±36.4W vs.255.7±40.4W)、運動継続時間(891±109sec vs.904±130sec)に差はなかった。本研究の結果から、2週間のIHCは持久性アスリートの換気能力を亢進させる可能性があることが示唆される。<目的>高炭酸ガス吸入は呼吸中枢を刺激し,呼吸・循環機能を賦活させる.この特異的生理学的応答をスポーツ科学のトレーニングに応用するために,本研究は,間欠的高炭酸ガス吸入(Intermittent Hypercapnia : IHC)が持久性アスリートの換気応答に及ぼす影響を明らかにすることを目的とした.<方法>被験者は,大学生トライアスリートである男性6名(身長:168.9cm,体重:62.2kg,年齢:20.2歳,VO2max : 60.8ml/kg/min)であった.IHCとして,被験者は1日1時間の高炭酸ガス(21%O2, 3%CO2, N2バランス)吸入を2週間行った.高炭酸ガス換気応答テストと低酸素換気応答テストを,1)IHC前,2)IHC1週間後,3)IHC2週間後,4)2週間のIHC終了から1週間後,計4回行った.また,最大運動負荷テストをIHC前後で行った.<結果>IHC2週間後,高炭酸ガス換気応答が有意に増加した(P=0.017).低酸素換気応答に有意な変化はなかった.

最大運動負荷テストでは,最大換気量が153.3±23.81/minから164.3±27.11/minへ増加傾向を示した(P=0.052).最大酸素摂取量,最大心拍数,最大呼吸数,最大運動負荷,運動継続時間に差はなかった.<結論>本研究の結果から,2週間のIHCは高炭酸ガス換気応答を高め,持久性アスリートの運動時の換気能力を亢進させる可能性があると考えられる.