hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
複数回液状化時の特性変化とその予測手法に関する研究

砂質地盤の地震時液状化が複数回生じる場合の特性変化を実験的に明らかにするために、等体積繰返し多層リング単純せん断試験、非排水繰返し中空ねじり試験、および水平飽和砂地盤模型の振動台実験を系統的に実施した。その結果、再液状化強度の著しい低下は、それまでの液状化履歴に関わらず、直前に大きなせん断ひずみまで液状化させた後に生じること、および、直前の液状化過程における消散エネルギーをその時点での平均有効応力で正規化することにより、再液状化強度の予測精度が向上することなどを明らかにした。多層リングせん断試験装置を用いて、毎回異なる繰返し載荷条件で液状化履歴を与え、その後の液状化特性に及ぼす影響について検討した。具体的には、厚さ5mmのリングを各11枚積層させて中空円筒供試体の両側面を拘束することで水平断面の形状と寸法が変わらない単純せん断条件を模擬し、さらに定体積条件を保つためにキャップの鉛直変位を固定した状態で、毎回異なる条件で繰返しねじりせん断を行った。その結果、以下の点を明らかにした。1)大小様々なせん断ひずみ両振幅を与える複数回液状化試験を行った結果、液状化履歴が多くなるとともに相対密度が増加した。特に、大きなせん断ひずみ両振幅を与えた後の相対密度の増加が著しかった。2)再液状化強度の著しい低下は、それまでの液状化履歴に関わらず直前に大きな液状化履歴を与えた後に生じた。3)同一のせん断ひずみ履歴を与えた試験では、少ない液状化履歴において液状化強度が低下することもあったが、大小様々なせん断ひずみ履歴を与えた試験では、3回の液状化履歴を与えた後でも液状化強度が著しく低下する場合があった。また、液状化特性の変化を事前に予測する手法を確立するために、上記の試験結果と、同一の繰返し載荷条件で液状化履歴を与えた既存の試験結果を対象として、繰返し載荷時のせん断応力ひずみ関係から消散エネルギーを算定し、その大きさが次の液状化時の強度特性に及ぼす影響について検討した。さらに、大変形時の局所変形状況について検討するために、従来とは異なる透明な特殊メンブレンと着色した砂試料を用いた非排水繰返し三軸試験を実施し、局所変形状況の直接的および間接的な計測を行ってこれらの結果を比較することで、間接的計測結果の適用範囲を明らかにした。大変形時の局所変形状況について検討するうえで、当初予定していた非排水繰返し中空ねじり試験を、非排水繰返し三軸試験に変更して研究を実施した以外は、おおむね順調に研究が進展している。ただし、平成28年度からの開始を予定している「水平飽和砂地盤模型の振動台実験」をより効率的に実施して更に研究を進展させるための準備の一環として、予備実験を本年度内に行う必要性が生じたので、これに着手したところ振動台が故障してしまった。当初の目的を達成するうえでは、この振動台の修繕が不可欠であるため、修繕を行う必要経費について計250万円の前倒し使用申請を行って修繕作業を完了させた。砂質地盤の地震時液状化が複数回生じる場合の特性変化を実験的に明らかにすることを目的として、等体積繰返し多層リング単純せん断試験、非排水繰返し中空ねじり試験、および水平飽和砂地盤模型の振動台実験を系統的に実施した。等体積繰返し多層リング単純せん断試験では、初期せん断がある条件下での試験を系統的に実施し、複数回液状化時の特性変化に初期せん断の大きさが及ぼす影響等を明らかにした。また、平成27年度に実施した初期せん断のない条件下での試験結果を対象として、「消散エネルギーに基づく再液状化強度の事前予測手法」の確立に向けた検討を行い、液状化中の消散エネルギーをその時点での平均有効主応力で正規化することにより、再液状化強度の予測精度が向上することを明らかにした。非排水繰返し中空ねじり試験では、従来とは異なる透明な特殊メンブレンと着色した砂試料を用いた試験を実施し、過剰間隙水圧比が100%まで上昇した状態ではメンブレンと供試体の間ですべりが生じるために、本試験のように供試体の変形状況を直接的に観測する必要があることを明らかにした。このようなすべり挙動は、平成27年度に実施した非排水繰返し三軸試験で得られた傾向と同様であり、試験方法によらない一般的な特性であった。水平飽和砂地盤模型の振動台実験では、200400galの加速度振幅で1回目の加振を実施し、液状化が発生した場合は同じ加速度振幅で次のステップの加振を行い、発生しなかった場合は加速度振幅を増加させて次の加振を行うことにより、複数回液状化時の特性変化を計測した。地盤模型中の鉛直測線上に加速度計を10cm間隔で密に配置し、その計測値を分析して各深度におけるせん断応力せん断ひずみ関係を逆算した結果、ある加振ステップで生じたせん断ひずみ振幅が大きいほど、次の加振ステップでの液状化強度が低下する傾向を明らかにした。振動台の修繕等のために計画を一部変更して平成27年度からの研究を遂行してきた。平成28年度に実施した「初期せん断のある条件下で液状化履歴を与えた場合の特性変化に関する等体積繰返し多層リング単純せん断試験」の結果を対象とした、「消散エネルギーに基づく再液状化強度の事前予測手法」の妥当性の検討が未着手である以外は、おおむね順調に研究が進展している。

なお、この未着手の検討事項は、次に記載する今後の研究項目に追加して、平成29年度に実施予定である。砂質地盤の地震時液状化が複数回生じる場合の特性変化を実験的に明らかにすることを目的として、等体積繰返し多層リング単純せん断試験、非排水繰返し中空ねじり試験、非排水繰返し三軸試験および水平飽和砂地盤模型の振動台実験を系統的に実施した結果に基づいて、正規化した消散エネルギーに基づく再液状化強度の事前予測手法の検討を実施した。等体積繰返し多層リング単純せん断試験に関しては、平成28年度に実施した初期せん断がある条件下での試験結果の分析を行い、初期せん断があって繰返し載荷条件が同じであれば,初期せん断がない場合と同程度の正規化エネルギー増分を与えると液状化することを明らかにした。非排水繰返し中空ねじり試験に関しては、圧密時の拘束圧を変えて実施した初期せん断なしの試験結果の分析を行い、液状化過程中に消散したエネルギーは各時点における平均有効応力p'で正規化することによって、累積ひずみとの関係が一意的になることを明らかにした。水平飽和砂地盤模型の振動台実験に関しては、同じ地盤材料を用いて実施した非排水繰返し三軸試験結果と再液状化特性の比較を行い、直前の液状化過程での正規化消散エネルギーの二つの成分(正負の効果)が再液状化強度に影響を及ぼす傾向が、これらの試験間で定性的に一致することを明らかにした。ただし、振動台実験に用いた地盤模型は三軸試験に用いた供試体よりも飽和度が低かったために、これらの試験の分析結果は定量的には一致しなかった。砂質地盤の地震時液状化が複数回生じる場合の特性変化を実験的に明らかにするために、等体積繰返し多層リング単純せん断試験、非排水繰返し中空ねじり試験、および水平飽和砂地盤模型の振動台実験を系統的に実施した。その結果、再液状化強度の著しい低下は、それまでの液状化履歴に関わらず、直前に大きなせん断ひずみまで液状化させた後に生じること、および、直前の液状化過程における消散エネルギーをその時点での平均有効応力で正規化することにより、再液状化強度の予測精度が向上することなどを明らかにした。当初の予定通り、平成28年度以降は以下の検討を実施する。研究遂行上の問題点は特にない。1)初期せん断のある条件下で液状化履歴を与えた場合の特性変化に関する等体積繰返し多層リング単純せん断試験2)水平飽和砂地盤模型の振動台実験3)繰返し多層リング単純せん断試験結果の分析(本年度からの継続)4)液状化箇所で計測された強震記録の分析当初の予定通り、最終年度である平成29年度は以下の研究を実施する。1)水平飽和砂地盤模型の振動台実験結果の分析:等体積繰返し多層リング単純せん断試験結果を対象としてこれまでに検討してきた、「消散エネルギーに基づく再液状化強度の事前予測手法」を振動台実験結果に適用し、その妥当性を検証する。2)液状化箇所で計測された強震記録の分析:液状化箇所で計測された国内外の強震記録に対して、1)でも検討する事前予測手法を適用し、この液状化履歴が次の液状化特性に対し及ぼした影響を評価する。3)研究成果のとりまとめ:以上の研究成果をとりまとめた報告書と一般向けの成果資料を作成し、ホームページ等で公開するとともに、国内外での論文投稿・発表を行うことにより、積極的に成果を公表する。29年度が最終年度であるため、記入しない。地盤工学29年度が最終年度であるため、記入しない。
炉材料及びプラズマ・壁相互作用(総括班)

本研究は、エネルギー特別研究(核融合)における研究中、炉材料及びプラズマ・壁相互作用に関する研究を推進するため、総括班を構成し、研究体制全般の連絡、研究討論、総括等を行い、その目的を具現するものである。よって、本総括班に、(1)重照射効果、(2)プラズマ・壁相互作用、(3)セラミックス等非金属材料の適性の3つの下部班を設け、それらの代表者等の参加を得て、本年度は5回の会合を開き、研究、討論を行った。各下部班はそれぞれ次の研究活動を行った。重照射効果の研究では、フェライト系ステンレス鋼でとくに重要な照射脆化に及ぼす組織変化の影響および組成と強度との相関について研究した。その結果、照射脆化の抑制についての指針が得られるとともに、相関則について大きな進展がみられた。また、照射試験における試料寸法効果等についても研究がなされた。次に、プラズマ・壁相互作用の研究では、ステンレス鋼および黒鉛などセラミックス材料について水素リサイクリング現象、水素再放出と照射量との関係、黒鉛上に推積する金属と黒鉛との反応、低Z材と水素同位体とくに実機プラズマとの反応などについて調べた。セラミックス等非金属材料の適性の研究では、黒鉛,SiC,TiCなどについて接合、耐熱衝撃性などを研究するとともに、照射の研究を進めた。セラミックスの調製および評価についてはかなり基礎的な知見の充実をみた。耐熱衝撃性と照射特性については今後一層の研究が望まれる。以上のほか、総合総括班事業として、フェライト系ステンレス鋼および黒鉛についての研究会を主催した。これらについてはそれぞれ報告書を作成し、印刷公表した。
真空紫外分光器を用いたガンマ10プラズマの不純物イオンスペクトルの測定

本研究により、筑波大学プラズマ研究センターのタンデムミラー型プラズマ閉じ込め装置ガンマ10において、時間空間分解能をあわせもつ大口径プラズマ用の真空紫外分光器を用いてのプラズマからの不純物イオンスペクトルの放射率の空間分布の時間変化を求めることが可能となった。これにより、放射損失によるプラズマのエネルギー閉じ込めの悪化をもたらす不純物の発生機構の解明に役立つ情報が得られるようになると考えられる。これまで、大口径プラズマ用の真空紫外分光器は、時間空間分解能をあわせもつものはほとんどなかった。本研究で使用した分光器は、観測波長15nm105nmの波長範囲で、時間分解能が最高で1msというものである。しかし、これまではインスタントカメラで測定していたために、データ処理に時間がかかること、時間変化を調べるためにたくさんのプラズマショットが必要であるなどの問題があった。そこで、高速カメラを使用した画像撮影システムを構築し、データ処理を高速化し、1プラズマショットで時間変化を追えるようにした。また、高エネルギー研究所の放射光施設に於いて、分光器の相対波長感度較正を行い、測定したスペクトル間の相対強度を求められるようにした。この較正データを使用して、測定した2次元画像データから、放射率分布の2次元イメージを得ることができるようにした。こうして、ガンマ10における真空紫外分光測定法を確立した。本研究の結果、真空紫外領域における主な不純物スペクトルは、酸素イオンと炭素イオンあり、不純物が電子温度の上昇とともにプラズマの中心から壁方向に向かって広がっていく様子が観測された。
第三世代コンプトン散乱X線CTによる高速電子密度イメージング

X線管、ファンビームコリメータ、被写体回転用の自動ステージ、平行平板コリメータ、フラットパネルX線検出器を用いることで、第三世代コンプトン散乱X線CT装置のプロトタイプ機を試作した。プロトタイプ機を用いた基礎試験において、現実的な時間内にコンプトン散乱X線CT画像を取得可能であることを確認した。また、透過X線CTと組み合わせた複合CT法を採用することで、従来のCT像と同等の画質で、より正確な電子密度分を得られることが確認された。ファンビームコリメータを設置することで、断層撮像面を限定しつつ、撮像面とは垂直な方向に対しては立体角を限定しない平行平板コリメータを設置することで、比較的高い効率でコンプトン散乱X線による画像を取得できる幾何学的配置を採用した。これにより、現実的な時間内に、コンプトン散乱X線による断層撮像が可能となった。また、本装置のもう一つの特徴としては、コンプトン散乱X画像と同時に透過X線画像も取得している点である。画像再構成法としては最尤推定期待値最大化(ML-EM)法を採用した。純粋なコンプトン散乱X線CTでは空間分解能が低いため、画質改善のため、コンプトン散乱X線CTと透過X線CTを組み合わせることとした。具体的には、ML-EM法において初期画像として透過X線により得られた画像を用い、コンプトン散乱X線により得られたデータを用いて逐次計算を進めて行き、画素値を補正する手法を考案した。複合CTで得られた画像では、透過X線により得られる従来のX線CT像と遜色ない画質が得られ、空間分解能としては2ー3 mm程度が得られていることが確認された。また、断層像の断面プロファイルからは、高原子番号領域においても期待される電子密度に近い値を示すことが分かった。以上のことから、透過/散乱X線複合CT法を採用することで、従来の透過X線CTと同等の画質で、より電子密度に近い値を出力することが可能となることが分かった。既存設備である小動物用X線CT装置のX線源にファンビームコリメータを設置し、さらにX線照射野内に被写体固定および自動回転機構を設置し、X線照射方向に対し90度方向に2次元フラットパネルX線検出器および平行平板コリメータを設置し、第三世代コンプトン散乱X線CT装置を模擬した特性評価試験装置を構築した。この特性評価試験装置を用い、まず、X線減衰の効果の小さい小型標準試料に対してコンプトン散乱X線CT技術による断層像撮像実験を行った。被写体の自動回転及び2次元プラットパネルX線検出器による撮像タイミングを自動制御する制御系を構築した。また、装置内の種々の構造体からの散乱線の影響を除去するための、撮像画像の前処理手法を検討し、第三世代コンプトン散乱X線CTのためのサイノグラムを取得することに成功した。画像再構成法としてはML-EL法を採用し、実際に第三世代コンプトン散乱X線CTによる断層画像の撮像に成功した。得られた画像の画質を指標に、平行平板コリメータの厚みおよび間隔に関する最適を試み、厚さ1 mmのSUS板を1 mm間隔に並べることにより、数mm程度の分解能が得られる見通しを得た。最終的に得られた画像の空間分解能は十分とは言えず、画素値が必ずしも電子密度を反映したものでは無かったが、画像再構成法であるML-EM法の初期画像に透過X線CT像を用い、入射X線の減衰補正を施すことで、透過X線CTと同程度の画質で、電子密度を反映した画素値分布を得ることに成功した。本研究では、最終的な目標として、第三世代コンプトン散乱X線CT技術に基づく新しい高速電子密度イメージング法について、1)その成立性の実証を行うと共に、2)性能の最適化に向けた系統的な基礎検討と3)実用化のためのシステム設計提案を行うことを目的とする。本年度は特に、成立性の実証と性能の最適化に向けた系統的な基礎検討を目標に掲げて研究を進めた。透過X線CTとコンプトン散乱X線CTを組み合わせ、X線の減衰補正を施すことで、電子密度分布に対応する画像を取得することに成功し、本手法の成立性については確認することができた。また、最適化に向けた系統的な基礎検討の一環として、平行平板コリメータの幾何形状に関する検討を進め、最終的には目標としている数mmの空間分解能を得る見通しを得た。以上のように、本年度の研究進捗状況としては概ね順調であると評価した。今年度の検討で、被写体内でのX線の減衰の効果を補正することの必要性が明らかになった。しかしながら、現状では減衰補正を行うための計算には非常に長い計算時間を要している。そこで、次年度は、この減衰補正計算手法の高度化に重点的に取り組む予定である。

また、現状でも減衰補正計算を実施しているが、寸法の比較的小さな被写体での評価に限られており、被写体寸法を大きくした際の、減衰補正の有効性についても評価する必要がある。必要に応じて、2次元検出器を自動的に直線移動可能な構造を追加し、大面積検出器を模擬した測定を実施可能な試験装置の構築を行う予定である。以上を通して、本方式の総合的な性能評価を行なうと共に、実機システムの設計に必要な知見を得ることを目指す。次年度の、研究項目としてX線の減衰補正を高速に実施するアルゴリズムの構築および大型被写体における減衰補正の有効性の検証の二点を大きな目標として掲げている。このため、高速計算アルゴリズムに関する検討を進めるための計算機および、大型被写体に対する撮像が可能な、疑似大型二次元X線検出器システムの整備を行うための自動ステージおよびコントローラを購入予定である。また、得られて成果についても、学会および論文発表を通して積極的に進めていく予定である。
アスリートを対象とした運動誘発性喘息の診断とその治療効果

新潟県内の中高校生を中心としたアスリートを対象として、運動誘発性喘息の診断を問診、呼吸機能検査、呼気一酸化窒素測定、各種負荷試験を組み合わせて行った。その結果、アスリート集団における喘息罹患率は、約10%と判明した。さらに吸入ステロイドを中心とした治療を導入し、多くの症例で、自覚症状・呼吸機能検査の改善が認められている。しかしながら吸入ステロイドに対して反応を示さない症例もいることが、判明してきており、今後はこういった症例に対する介入が課題である。(1)運動誘発性喘息の診断確立平成21年4月より新潟県健康づくり・スポーツ医科学センターに受診したスポーツ選手の中で、約10%の選手に気管支喘息が存在することを診断した。診断方法として、詳細の問診のほかに、呼吸機能検査と気管支拡張剤に対する反応を測定する気管支可逆性試験、さらに運動負荷試験、高張食塩水負荷試験の負荷試験、喀痰試験により診断している。また運動誘発性喘息の診断として海外で頻用され、感受性・特異性が高いとされる正炭酸自発過呼吸法(Eucapnic Voluntary Hyperventilation: EVH)に関しても、医療機器メーカーと共同で測定システムを構築し、試験的に6名実施し、診断感受性・特異性とも良好な結果を示している。これらの成果については、すでに2008年度の臨床スポーツ医学会総会、2008年度秋期アレルギー学会総会で発表している。現在もEVHの症例を増やしているところである。(2)運動誘発性喘息に対する治療運動誘発性喘息と診断された症例に対して、積極的な治療介入による自覚症状・呼吸機能の改善、運動能力の向上を治療効果として検討している。治療薬として現在のところ、エビデンスがある吸入ステロイド(inhaled corticosteroid: ICS)もしくはロイコトリエン受容体拮抗剤(leukotriene rece ptor antagonist: LTRA)で治療を行っており、両者とも自覚症状、呼吸機能の改善は認められている。しかし両者とも効果のみられない症例も存在し、今後層別解析にて詳細な検討を進めている。運動能力の向上は最大酸素摂取量で評価しているが、解析中である。診断方法として、詳細の問診のほかに、呼吸機能検査と気管支拡張剤に対する反応を測定する気管支可逆性試験、さらに運動負荷試験、高張食塩水負荷試験の負荷試験、喀痰試験、呼気一酸化窒素測定により診断している。また運動誘発性喘息の診断として海外で頻用され、感受性・特異性が高いとされる正炭酸自発過呼吸法(Eucapnic Voluntary Hyperventilation : EVH)に関しても、医療機器メーカーと共同で開発中である。試験的に12名実施し、診断感受性・特異性とも良好な結果を示している。これらの成果については、すでに2008年度の臨床スポーツ医学会総会、2008年度秋期アレルギー学会総会、2009年度秋期アレルギー学会総会で発表している。治療薬として現在のとこう・エビデンスがある吸入ステロイド(inhaled corticosteroid : ICS)もしくはロイコトリエン受容体拮抗剤(leukotriene receptor antagonist : LTRA)で治療を行っており、自覚症状、呼吸機能の改善、呼気一酸化窒素値において、吸入ステロイド群が優れていた。しかし吸入ステロイドにて効果の認められない症例も存在し、今後層別解析にて詳細な検討を進めている。(1)運動誘発性喘息の診断確立昨年度に引き続き、新潟県健康づくり・スポーツ医科学センターに受診したスポーツ選手の中で、気管支喘息を積極的に診断している。診断方法として、詳細の問診のほかに、呼吸機能検査と気管支拡張剤に対する反応を測定する気管支可逆性試験、さらに運動負荷試験、高張食塩水負荷試験の負荷試験、喀痰検査、呼気一酸化窒素測定により診断している。また運動誘発性喘息の診断として海外で頻用され、感受性・特異性が高いとされる正炭酸自発過呼吸法(Eucapnic Voluntary Hyperventilation:EVH)に関しても、少しずつではあるが、症例数を蓄積している。(2)運動誘発性喘息に対する治療反応性の検討運動誘発性喘息と診断された症例に対して、積極的な治療介入による自覚症状・呼吸機能の改善、運動能力の向上を治療効果として検討している。前年度までの検討で、吸入ステロイド(inhaled corticosterold:ICS)が症状軽減、呼吸機能の改善・抗炎症効果の面において、最も効果が期待されるため、診断後吸入ステロイドの中等量から開始している。

しかしその後の検討から吸入ステロイドに対して反応が少ない症例も散見され、臨床症状および検査結果の解析において、喀痰中の好酸球比率や呼気中の一酸化窒素値が低い症例は吸入ステロイドの反応が少ないことが明らかになってきている。すなわち、アレルギー性気道炎症といった従来のアトピー素因の強い喘息ではなく、好中球炎症が主体で、アトピー素因が軽度の病型もアスリートの喘息には混在していると考えている。これらが運動すなわち過酷な呼吸環境によって作り出されたものと結論できないが、その可能性はあり、今後も解析を続けていく予定である。これらの結果については、日本アレルギー学会、臨床スポーツ医学会学術集会にて発表した。
薬用植物におけるレクチン様生理活性タンパク質に関する研究

本研究では,楽用植物等に含まれる糖鎖認識結合タンパク質(レクチン)を探察し,それらの生化学的性状並びに生理活性を検討することを目的にした。自然薯(ナガイモ)から,疎水,イオン交換,ゲルろ過クロマトグラフィーによりタンパク質成分すべてを分離精製し,分子量66k,31k,30k,20kの赤血球凝集素を単離した。すなわち,ナガイモの貯蔵タンパク質はすべて生理活性を持つことを明らかにした。61kと31kの1次構造には約70%の相同性があり,マルトースに結合特異性を示した。マルトペントースに最も強い親和性を持ち,鎖長が増減すると親和性が低下した。グルコースには親和性がみられなかった。またこれらのタンパク質には,α-カーボニックアンヒドラーゼとの相同性がみられた。これらは20kはマンノース結合特異性レクチンであった。また,30kは相同性検索の結果,キチナーゼであると同定した。これらのタンパク質を食餌に添加して鱗翅目昆虫の幼虫に投与したところ,成長が抑制された。ハトムギのタンパク質成分を,疎水,ハイドロキシアパタイト,ゲルろ過クロマトグラフィーで分画して,レクチンとそれ以外のタンパク質を分けた。レクチンは分子量が17kのサブユニットから構成されていた。ウサギ赤血球凝集阻害作用を使ったレクチンの特異性を調べたところ,いずれの単糖によっても阻害されず,ヘパリンにのみ阻害を受けた。これらのタンパク質画分を腸内細菌叢を形成する大腸菌と乳酸菌の培地に添加し,比濁法及びpH低下測定によって増殖を追跡した。いずれの画分にも大腸菌の増殖促進作用はみられなかったが,レクチンには乳酸菌の増殖に対する強い促進効果があった。この作用は,レクチンを加熱失活させると失われた。従って,ハトムギレクチンには腸内の微生物環境を整える効果が期待できる。
宣言性を有した分散オブジェクト指向言語モデルに関する研究

1.既存の並行・分散モデルの分析新しいモデルの提案に先だって、既存の並行・分散モデルの分析を行なった。対象としてCSP・Linda・Actorを選択した。分析は、これらのモデルを一般化論理プログラムに埋め込み、その上で比較するという方法で行なった。その結果、・既存のモデルが、ハードウェアの制約に依存していること・実行の概念が言語以外の部分で定義されていること・通信は相手の選択と値の伝搬という2つの部分から構成されていることなどが明らかになってきた。2.新しいモデルの提案上野分析結果、特に通信に関する結果から、より柔軟な通信を行なうモデルが実現可能であることが分かってきた。既存のモデルでは通信は単純なパターンマッチでしかなかったが、これを、一般化論理プログラムにおける拡張されたユニフィケーションに発展させることにより、相手の選択における柔軟性や双方向の通信などがユニフィケーションという統一的な枠組で表現できるようになる。さらに、一般化論理プログラムが持つ理論的厳密性を利用することにより、オプジェクト合成が安全に行なえるモデルを構築できることが分かった。
Wntシグナルを制御する新規蛋白質の同定と機能の解析

Wntシグナル伝達経路は、初期発生時の体軸形成や細胞の増殖や分化を制御する。分泌蛋白質Wntのシグナルは、受容体複合体LRP/FzからDvl, Axin、GSK-3β、β-catenin、TCFへと伝達されて、遺伝子発現を介して、上記の様々な細胞機能を制御する。本研究課題の遂行により、3種類のWntシグナル伝達経路の新規抑制分子が単離できた。すなわち、Axin、Dvl、β-カテニンの結合蛋白質であり、それぞれAxam、Idax、Duplinと名付けた。AxamにはN末端側にimportin αと結合する核移行シグナル、中央部分にAxin結合部位が存在した。C末端側は、脱SUMO化酵素Senp1の触媒部位と相同性が高かった。Axamはin vitroと細胞レベルで脱SUMO化酵素活性を示した。Axamはβ-カテニンの分解促進活性を有するが、これにはAxin結合部位と触媒部位の両者が必要であった。したがって、Wntシグナル伝達経路の制御にSUMO化が関与していることが明らかになった。Idaxは、DvlとAxinの結合を阻害して、Wnt依存性のβ-カテニンの蓄積とTcfの活性化を抑制した。また、IdaxはWntシグナルによるアフリカツメガエルの体軸形成を阻害した。DuplinのC末端側には塩基性アミノ酸領域とβ-カテニン結合部位が存在した。塩基性アミノ酸領域はimportin αと結合した。また、塩基性アミノ酸領域がDuplinの核内移行には必須であった。Duplinにはβ-カテニン依存性のTcfの転写活性化を抑制し、アフリカツメガエルの体軸形成を抑制したが、塩基性アミノ酸領域を除去すると体軸形成を抑制する作用が消失した。したがって、Duplinが機能するためには、核内に存在することが必須であると考えられた。以上の結果から、Axam、Idax、DuplinはいずれもWntシグナル伝達経路の負の制御因子であると考えられる。Wntシグナル伝達経路は細胞の増殖や分化、初期発生時の体軸形成など様々な細胞機能を制御することが明らかになってきた。Wntのシグナルは、Frizzled、Dvl、GSK-3βの活性を抑制してβ-カテニンへと伝達され、β-カテニンが細胞内に蓄積し、TCFとの複合体が形成されて標的遺伝子の発現が促進される。私共が見出したGSK-3β結合蛋白質Axinは、癌抑制遺伝子産物APCや、β-カテニン、Dvlと複合体を形成することや、GSK-3βによるβ-カテニンのリン酸化と分解を促進することが明らかになった。本年度は、Dvl、Axin、β-カテニンと結合する新規蛋白質を同定して、その機能の解析を行った。新規Dvl結合蛋白質IdaxはDvlと結合することによりDvlのAxinへの結合を阻害し、Wnt依存性の細胞内β-カテニン蓄積やTCF転写活性促進を抑制した。アフリカツメガエル初期胚にIdaxを導入するとsiamoisの発現の抑制と胚の腹側化が生じ、WntやDvl依存性の二次体軸形成は抑制されたがβ-カテニン依存性の二次体軸形成は抑制されなかった。新規β-カテニン結合蛋白質Duplinは、核内に局在してβ-カテニン/TCF複合体の形成を阻害した。

Duplinは細胞質内のβ-カテニンの安定性を変化させなかったが、ツメガエル初期胚で、Wntやβ-カテニン依存性の二次体軸形成を抑制したので、β-カテニンの下流でWntシグナルを抑制することが明らかとなった。新規Axin結合蛋白質AxamはAxinと結合することによりAxinとDvlの結合を阻害した。SW480細胞にAxamを導入するとβ-カテニンが分解し、アフリカツメガエル初期胚にAxamを導入すると、Wnt依存性の二次体軸形成が抑制されたので、AxamはDvlのAxinに対する結合を抑制することにより、Wntシグナル伝達経路を負に制御することが明らかとなった。したがって、異なる作用機序でWntシグナルを抑制的に制御する3種類の新規蛋白質の同定と機能解析に成功しており、本年度の計画はほぼ達成されたと考えられる。Wntシグナル伝達経路は細胞の増殖や分化、初期発生時の体軸形成など様々な細胞機能を制御する。Wntのシグナルは、Fz/LRP受容体複合体からDvlを介して下流の細胞内のGSK-3β、Axin、β-カテニンへ伝達されるが、Dvlの作用を制御する機構については不明な点が多い。そこで、Dvlの機能を制御する分子機構を明らかにするためにDvl結合蛋白質を検索し、細胞内小胞輸送を制御することSynaptotagminと新規蛋白質を見出した。Dvlを発現させたPC12細胞では、脱分極刺激によるエクソサイト-シスが抑制されることから、WntシグナルがDvlを介して小胞輸送系を制御する可能性が見出された。もう一種類の新規Dvl結合蛋白質については、現在その全長cDNA配列を決定している段階である。一方、カゼインキナーゼIε(CKIε)のWntシグナル伝達経路での作用機構を解析した結果、CKIεとAxinはDvL上の異なる領域に結合することや、CKIε、Axin、DvIが三者複合体を形成しうることが明らかとなった。293細胞において、CKIεとDvlは相乗的に作用してTCF転写活性化を相乗的に促進したが、CKIε非結合型Dvl変異体は、この相乗作用を示さなかった。Axin非結合型Dvl変異体はCKIεの存在如何にかかわらず、TCF転写活性化を促進しなかった。さらに、DvlとCKIεは相乗的にアフリカツメガエル初期胚の二次体軸形成を促進した。よって、DvlとCKIεは相乗的にWntシグナル伝達経路を活性化して体軸形成を促進することと、このシグナル活性化にはDvlとCKIε、Axinの三者複合体形成が必要であることが明らかとなった。したがって、Dvlに結合する新規分子の同定を行ない、Dvlがこれまで知られていなかった小胞輸送を制御する可能性を見出し、DvlとCKIε相乗作用によるWntシグナル伝達経路の活性化の分子機構を解明することに成功しており、本年度の計画は、ほぼ達成されたと考えられる。
摂食促進ペプチドＮＰＹを介した仔育てに伴う栄養損失に対する自己防衛機構

哺乳類の母親は乳で子を養育する。幼仔にとって母乳は仔の生存に不可欠であるが、母親は泌乳のため栄養損失を避けられない。過剰な栄養損失により母親自身の生命維持が難しくなることから、母親は自身のエネルギー状態に応じて乳の合成・分泌だけでなく、養育行動を制御しているのではないかと考えた。本研究では空腹時に分泌され摂食促進に働くNeuropeptide Yが養育行動の抑制に働くことを明らかにした。Neuropeptide YはY1受容体を介して背側縫線核のセロトニン神経やGABA神経に作用し、セロトニン神経の活性化とGABAB受容体を介した制御を抑制するため、養育行動を抑制することが明らかになった。昨年度までに、背側縫線核のNPYY1受容体を介して絶食中に母マウスの養育行動は抑制されることを明らかにした。この結果を踏まえ、Y1受容体発現細胞を免疫組織化学的手法により解析したところ、5ーHT神経とGABA神経がY1受容体を発現していることがわかった。次に通常飼育母マウスと絶食した母マウスの間でc-Fosの発現を比較したところ、仔を提示した場合、通常飼育母マウスに比べて絶食した母マウスでc-Fosを発現しているGABA神経の数が有意に減少した。一方、c-Fosを発現している5ーHT神経の数に差はなかった。以上の結果から、絶食によりGABA神経の活動が抑制される可能性が示された。一方、c-Fosを発現した5ーHT神経の数に差がなかったのはGABAによる抑制が弱まっている可能性を考え、絶食時にNPYが5ーHT神経とGABA神経両方の活動を抑制している可能性も考えた。NPYによる両神経の抑制が養育行動の抑制に関与しているかを明らかにするため、5ーHT神経に対して興奮性に働く5ーHT2A受容体作動薬DOI、GABAA受容体作動薬muscimol、GABAB受容体作動薬baclofenを絶食した母マウスの背側縫線核に投与した。Muscimolは養育行動に影響しなかったが、DOIを投与した場合には仔を巣へ連れ戻したり、覆いかぶさりをしなかったが、巣を維持するようになった。このことから、5ーHT神経を活性化するだけでは養育行動は完全に回復しないことがわかった。またbaclofenは巣作り、巣への連れ戻し、覆いかぶさりのそれぞれを異なる用量で回復した。シナプス前膜と後膜のGABAB受容体はbaclofenに対する感受性が異なることから、養育行動の異なる成分(巣作り、巣への連れ戻し、覆いかぶさり)が別々に、シナプス前膜と後膜のGABAB受容体によって制御されている可能性が示された。仔を母マウスに提示すると、縫線核のセロトニン神経において神経活性化の指標であるc-Fosの発現が有意に増加した。この結果に基づき、縫線核にセロトニン神経に対して抑制作用を持つセロトニン1A受容体作動薬8-OHDPATを投与すると、仔育て行動が抑制された。この結果から、仔育て行動の発現には縫線核のセロトニン神経の活性化が必要であることがわかった。縫線核において免疫染色によりNPY陽性の神経線維を多数確認したため、NPY神経の起始部を調べるために、逆行性トレーサーであるFluorogoldを縫線核に導入した結果、視床下部から縫線核に神経投射があることを確認した。NPYを縫線核に投与したところ仔育て行動は有意に抑制された。絶食をすることで仔育て行動は抑制されるが、縫線核にNPYY1受容体阻害薬であるBIBP3226を投与すると、仔育て行動の発現は有意に回復した。この結果から、絶食に伴い分泌されるNPYは縫線核においてNPYY1受容体を介して仔育て行動の発現を抑制していることがわかった。仔を母マウスに提示すると、縫線核においてセロトニン神経周囲に存在するGABA神経でc-Fosの発現が有意に増加した。この結果から仔育て行動が発現するにはGABA神経による制御が必要である可能性が示唆されたために、絶食した母マウスの縫線核にGABA受容体作動薬を投与したところ、仔育て行動の発現を回復することができた。特にシナプス前膜のGABAB受容体が重要な働きをしていることが示唆された。以上の結果から、仔育て行動の発現には縫線核のセロトニン神経の活性化が必要であり、空腹時に分泌されるNPYはNPYY1受容体を介してセロトニン神経の活性を抑制している可能性が示唆された。実験により得られた結果が計画時の予想と異なったため、計画を修正し新たな実験を組み込んだ。

そのため平成24年度に完了予定だった実験の一部が現在進行中であるが、期待した水準の結果が得られており、進捗状況はおおむね順調であると判断した。平成24年度の研究で、予想と異なる研究結果が得られたため、研究計画の一部を変更した。しかし平成25年度の研究計画に与える影響は少ないため、計画通りに研究を進めていく。当初の予想と異なった研究結果が得られたため、当初の計画を一部変更した。また研究補助業務に対する謝金の支出を予定していたが、研究計画の変更に伴い必要がなくなった。以上の理由で、平成25年度に繰り越す研究費が生じた。繰り越した研究費は平成24年度に購入予定だった試薬類の購入に充てる。平成25年度に請求する研究費は予定通りに使用する。
罹患同胞対法を用いた虚血性心疾患・本能性高血圧の責任遺伝子の同定

高コレステロール血症は虚血性心疾患の基礎疾患として重要であり、一般集団中での頻度も高い。高コレステロール血症の大部分は多因子性であり、その責任遺伝子は一部しか同定されていない。本年度は、家系の試料を用いて多因子性高コレステロール血症の責任遺伝子のマッピングを行うことを目的とした。高コレステロール血症の児童を発端者とする85家系106同胞対を対象として、脂質代謝に関与する遺伝子(LDLレセプター、ApoB、apo(a)、ApoCI/CII/Eクラスター、ApoAI/CIII/AIVクラスター、VLDLレセプター、LPL)を候補遺伝子とし、これらの遺伝子と血清コレステロール値の個体差との関係を量的形質遺伝子座マッピング法(QTL法)により分析した。その結果ApoA-I/CIII/AIV遺伝子クラスター領域と血清コレステロール値の個体差との間に強い連鎖が観察された。(P=0.0001)。この領域の近傍の遺伝マーカーを分析したところ、ApoA-I/CIII/AIV遺伝子クラスター領域から離れるにつれて連鎖は弱くなった。このことはApoA-I/CIII/AIV遺伝子クラスター領域またはその近傍には、血清コレステロール値の個体差に関わる遺伝子座と変異が存在することを示唆している。次に、高コレステロール血症の罹患同胞26対について、罹患同胞対法を用いて高コレステロール血症と上記の候補遺伝子との連鎖を分析したところ、LDLレセプター(P=0.0001)、LPL(P=0.006)、ApoA-I/CIII/AIV遺伝子クラスター(P=0.02)において連鎖が観察された。以上の結果は、血清コレステロール値の個体差に関係した頻度の高い遺伝子がApoA-I/CIII/AIV遺伝子クラスター領域に、また頻度は高くないが作用の比較的高い高コレステロール血症の責任遺伝子がLDLレセプターおよびLDL遺伝子領域に存在することを示唆している。
生物の集合形成メカニズムに対する数理モデルからの探求

自然や社会に現れる様々な現象を理解するために、その現象を数理モデルで記述し解析することにより、その現象が現れるメカニズムを明らかにしようという試みが盛んになされてきた。本研究では、生物種の空間的な自発的秩序形成を取り上げ、その中でも走化性ー増殖方程式と呼ばれる化学物質をシグナルとして用いる生物種の集合形成メカニズムを理解することを目的とした。理論解析と数値シミュレーションにより、走化性ー増殖方程式の集合パターンを示す定常解の大域構造を明らかにすることができた。また、走化性ー増殖方程式に含まれる増殖項の違がパターン形成に影響を及ぼすことも明らかにした。本年度は、生物の集合現象を記述する増殖項をもつKeller-Segel方程式に対して、パターン形成の観点から研究を行った。増殖項をもつKeller-Segel方程式は非常に多彩な時空間パターンを形成することが知られており、その生じるメカニズムは完全に解明されているわけではない。そこで、それらのパターン形成メカニズムへの研究の第一歩として、あるパラメータを非常に大きくした場合を考察し、その極限方程式に現れるパターンについて調べた。この結果は、共同研究として論文を作成し発表した。また、増殖項については様々なモデルが提唱されている。これまでロジスティック型の増殖項を用いてきたが、Allee効果をもつような形の増殖項を用いた場合、現れるパターンは全く異なることが分かった。本研究は生物の集合形成メカニズムに対して、数理モデルの観点から解明することを目的としている。生物の集合形成メカニズムには様々な形態があるが、本研究では化学物質をシグナルとして用いて集合を形成する現象について研究を行っている。このような集合形態は大腸菌などのバクテリアや細胞性粘菌などに見られている。このような現象を記述するモデルとして、走化性方程式と呼ばれる数理モデルが提唱されている。本年度は走化性方程式に現れる時空間集合パターンについて研究を行った。走化性方程式は様々な観点から研究されているが、複雑な時間的・空間的パターン形成問題を含んでおり、未だに解明されていないことが多い。そのため、それらの解明は生物の集合形成への数理モデルからの示唆を与えることができることから重要であると考えている。特に、集合パターンは走化性方程式の定常問題に密接に関係しており、その定常解の大域構造を調べることによって、時空間集合パターンとの関係を明らかにできると考えられる。本年度は、3次の増殖項をもつ走化性方程式に対する1次元定常問題を考察し、走化性方程式に現れるパターン形成について研究を行った。個体群密度の移動効果が大きいような場合では、方程式を縮約することができ、それによって解析が比較的容易になる。その縮約方程式の理論解析及びシミュレーション解析により、ある状況においては3次の増殖項をもつ走化性方程式のパターンは2次のロジスティク増殖項をもつ走化性方程式と類似したものをもつことが分かった。一方で、その他の状況においては両者の解は全く異なる振る舞いをすることが分かった。この研究成果は学会等で報告し、現在論文としてまとめている。当初の計画において、数理モデルの解析に困難な点が見つかった。そのため別の視点であるパターン形成問題の観点から研究を進めており、こちらは順調に成果を挙げることができており、学会での成果発表や論文作成も順調に進んでいるため。周囲に存在する特定の化学物質の濃度勾配に対して、生物個体が方向性を持った行動を起こす走化性と呼ばれる現象がある。例えば、大腸菌やサルモネラ菌などのバクテリアは、ある化学物質の濃度勾配を感知してその高い方向へと移動する走化性を持つ。そのようなバクテリアを養分を含んだ培地上で培養すると走化性と増殖の効果によって非常に規則正しい複雑なコロニーパターンを形成することはよく知られている。さらにそのコロニーパターンは培地に含まれる養分濃度等に応じて様々に変化する。このようなパターン形成過程やメカニズムを理解するために数理モデルによるアプローチがなされてきた。パターン形成メカニズムを説明するために様々な数理モデルが提唱されているが、その共通の構成要素は走化性と増殖である。これまで最も単純な走化性と増殖を含む数理モデルの解析を行ってきた。本年度はこれまでのlogistic増殖項ではなく、cubic型の増殖項を持つ走化性ー増殖方程式を考察し、増殖項の違いによってパターンダイナミクスにどのような違いが現れるのかを調べた。その結果として、cubic型の増殖項を持つ走化性ー増殖方程式はlogistic増殖項を持つそれとは異なるダイナミクスが走化性効果が強い時に見られることがわかった。つまり走化性効果の強さによって生物種が集合しすぎることで絶滅しうることが数値計算から示唆された。これはこれまで知られていなかった新たな現象であり、現在論文を執筆し投稿準備中である。さらに本研究の応用として、大腸菌のコロニーパターンを記述する新たな数理モデルの構築を考えている。

研究の目的は、生物の集合を記述する数理モデルの提唱であるが、そのためにはこれまで提唱されてきた数理モデルについて再考察する必要性が生じた。そのため生物の集合を記述する数理モデルであるKeller-Segel方程式に現れるパターン形成についての研究を進めた。これまで通り走化性方程式のパターン形成問題の観点から研究を進めるとともに、それと平行して当初の計画における数理解析の困難な点を克服したいと考えている。これまでの類似の研究を再度精査し、対応策を練り直すことを考えている。応用数学本年度の研究により、生物の集合を記述するKeller-Segel方程式のパターン形成に関する知見を得ることができたので、研究の方針や最終的な研究計画については変更せずに進める予定である。1年目に高速のワークステーションの購入を計画していたが、交付決定額が少なく断念した。そのため使用額に若干の余裕があり、2年目の旅費などに使用したが、それでも余った金額を次年度使用とした。ワークステーションの購入を予定していたが、交付額が少なく購入を断念した。研究の最終年度ということもあり、研究成果を国際研究集会で発表する予定であり、そのための旅費として使用する予定である。情報収集・研究成果発表のための旅費や専門書籍の購入を計画している。
有機金属錯体を用いる反応におけるβ位水素脱離反応制御法の開発とその合成化学的活用

本年度においては、β位水素脱離反応制御法の開発に重点をおき研究を行った結果、以下二点の新規知見を得た。1)超高圧下でのカルボパラデーション反応:パラジウム触媒存在下オレフィン上の水素を芳香族化合物に置換する、いわゆるHeck反応においては、中間体である有機アルキルパラジウム錯体におけるβ位水素脱離反応を抑制することは、一般に不可能である。このHeck反応を超高圧下に行うことによって反応自体が促進されるばかりでなく、反応中間体における対イオンを選択することにより、中間体におけるβ位水素脱離反応をも、部分的ではあるが、制御することが可能になった。本知見は、特定の反応条件によるβ位水素脱離反応制御を可能にした最初の報告であり、さらに将来的には、本反応の有機合成化学への適用の可能性を何十倍にも広げることになるであろう。2)化学量論量あるいは触媒量の各種金属イオンの共存によるβ位水素脱離反応の制御:分子内の適当な位置にオレフィン部を持つアルキル亜鉛化合物は、反応条件によっては、イオン的あるいはラジカル的に環化することが知られている。申請者は、本反応がアジ化ナトリウム存在下に促進されるばかりか、アルキル亜鉛化合物形成の足掛かりとなっていたハロゲン置換基が環化のあと再び分子に取り込まれ、見掛け上、炭素-ハロゲン結合間にオレフィンが挿入された化合物が得られることがわかった。本反応の適用性の拡大について現在検討中である。以上二点のβ位水素脱離反応制御法を、未だ未完成ではあるが、開発した。これら手法の適用範囲の拡大をはかると同時に、aflavinineの全合成を目指して研究を続ける。
イソシアニドおよび多座ホスフィンを配位子とする白金族金属クラスターの構築

{Ph_2PCH_2}_2PPh(dpmp)と白金2核錯体〔Pt_2(XylNC)_6〕^<2+>(Xyl=2,6-Me_2C_6H_3)との反応は容易に進行し2種類の同じ組成を持つ錯体〔1(橙色),2(黄色)〕〔Pt_2(XylNC)_2(dpmp)_2〕^<2+>を与えた。これらの錯体は結晶解析により1つのリンサイトが非配位である異性体であることがわかつた。この2つの錯体は熱あるいは光により互いに骨格変換する。この際キシリルイソシアニドが1分子脱離し、そこに非配位のリンが配位した錯体3が得られ、その構造はX線解析により決定された。3をXylNC存在下で加熱すると2が生成した。1あるいは2とPt_3(XylNC)_6との反応は同一の組成をもつ錯体〔Pt_3(XylNC)_2(dpmp)_2〕^<2+>(4,5)が高収率で得られた。4はA-frame型錯体で、5は直線状の錯体である。錯体5は置換アセチレン類と容易に反応し、金属-金属結合に挿入した錯体〔Pt_3(XylNC)_2(dpmp)_2(μ-RC=CR')〕^<2+>6が、またTCNEの2分子と反応し、〔Pt_3(XylNC)_2(dpmp)_2(TCNE)_2〕^<2+>が得られた。
口腔脳腸・味情報-内分泌連関食調節系の酸化ストレスによる変調と修復の分子生理基盤

口腔・腸の甘味・塩味受容体は、体に必要な栄養素の検知や吸収に働くが、その感度は脳の食欲調節因子レプチン・エンドカンナビノイド・アンギオテンシンIIによる最適化制御を受け、口腔脳腸・味情報-内分泌連関系を形成し、恒常性の維持に寄与している。高脂高甘味食などの過剰摂取は、この連関系に変調をもたらし肥満に導くことも知られ、その原因解明は喫緊の課題である。上記食欲調節因子は、酸化ストレス関連因子としても知られ、細胞内酸化により標的分子内SH基を修飾し(S-グルタチオン化:SSG化)、機能変化をもたらし調節効果の自己抑制的な低下が起こる可能性が示唆される。本研究は、その連関系の酸化ストレスによる変調と回復の動作原理を明らかにするため、課題1:酸化ストレスによる味調節系の変調と修復の機序について、調節因子の標的イオンチャネル分子である代謝センサー(KATP:甘味)、温度センサー(TRPV4:甘味)、Naセンサー(ENaC:塩味)について、甘味・塩味受容細胞の興奮性のSSG化による変調とGSHによる修復を細胞分子生理学的に解析し、課題2:酸化ストレス関連分子・遺伝子群の味細胞における発現と機能を検索する。平成30年度は、課題1では、マウス鼓索神経全線維束味応答記録法を用いて、関連分子群の機能解析を行い、代謝センサー(KATP)については、チャネル開口剤及び閉口剤が、それぞれ甘味応答の抑制と増強に働き、酸化ストレス下では抑制効果が減少すること、温度センサー(TRPV4)の抑制剤が、甘味温度増強特異的に抑制すること、Naセンサー(ENaCs)阻害剤による抑制効果が酸化ストレス促進物質により低下することが示唆された。課題2では、主にRT-PCR法を用いた解析で、酸化ストレス分子標的の経路上にある酸化還元に関与する各種酵素や輸送体など、鍵分子群の発現が確認されつつある。課題1では、レプチンの標的チャネルである代謝センサーKATPは酸化ストレス誘導物質の投与により甘味応答が増強される傾向へと変化することが判明し、チャネルが慢性的に閉口方向に働き、細胞興奮性が上昇する可能性が浮上してきた。しかも、その働きは、レプチンによる細胞興奮性の抑制制御と拮抗するため、レプチン抵抗性の形成の起点となる可能性が示唆される。また、35度Cに温度感受性にピークを持つTRPM5チャネルに加えて、類似の温度特性を持つTRPV4が、甘味応答の温度増強に特異的に関与することが判明し、甘味特異的な温度制御チャネルとしてのさらなる研究展開の基盤となる結果が得られている。さらに、ENaCsの酸化ストレス誘導剤による効果はチャネルの慢性的に閉口方向へとシフトさせ、Na特異的な応答の低下を導き、かつ、チャネル開閉への影響は時間軸で分のオーダーで現れることが判明したことから、味細胞の受容膜側で起こっている可能性が強く、酸化ストレス標的の味細胞の内外側チャネルの分子内標的が明確にできる可能性が示唆される。課題2では、味細胞における酸化ストレスに関わるグルタチオン代謝機構に関連する酵素群(スーパーオキシド・デスムターゼ、カタラーゼ、グルタチオン・ペロキシターゼ、グルタチオン・レドクターゼなど)分子の発現がRT-PCR法レベルで確認され、味受容関連各種イオンチャネルのSSG化に関連する可能性が示唆されている。また、生体グルタチオン濃度を、血液、肝臓、舌組織に分け、測定を試みたが、舌組織に関しては測定感度に届かず、今後は血中グルタチオン濃度の測定値を基に、味細胞における味応答変化との連関を解析する必要があることが判明した。本研究課題はおおむね研究計画通りに進捗している。課題1では、レプチンによる甘味抑制の標的である代謝センサーKATPチャネルは、酸化ストレスにより慢性的な閉口が起こりレプチン効果と拮抗することが分かったが、このKATPが関わる経路は、甘味受容体T1R2/T1R3を介する経路(IP3合成、小胞体Caの分泌、Ca依存的TRPM5活性化、Na流入、細胞脱分極、興奮)ではなく、糖輸送体経路(グルコース輸送体、糖によるATP合成、KATPチャネル閉口、細胞脱分極、興奮)に存在する。従って、後者のカロリー受容経路に特異的に関わっているのかどうかはT1R3欠損系マウスを用いた解析が不可欠であり、前述の結果の確認作業と共に、これを実践する。次に、TRPV4の甘味特異的な温度感受性への寄与についても、野生型マウスを用いた薬理学的な解析と共に、TRPV4欠損系マウスを用いた解析を新たに行い、より明確な結果を得る必要がある。またTRPV4はカンナビノイドの標的であるとされ、カンナビノイドによるCB1受容体を介する甘味増強効果や酸化ストレスとの関連を、TRPV4欠損系を用い検索する。さらに、ENaCsの酸化ストレス下におけるNa応答の変化についてはアミロライドによる抑制性の変化と共に、アンギオテンシンIIによる抑制性との関連についても検索する。課題2では、平成30年度で得られたグルタチオン代謝経路で働く各種分子の味細胞における発現を確認し、酸化ストレス剤投与後の変化と血中グルタチオン濃度との連関を検索する。また、グルタチオン合成系に働くアミノ酸輸送体の味細胞における発現と機能についても検索を開始する。口腔・腸の甘味・塩味受容体は、体に必要な栄養素の検知や吸収に働くが、その感度は脳の食欲調節因子レプチン・エンドカンナビノイド・アンギオテンシンIIによる最適化制御を受け、口腔脳腸・味情報-