hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
昆虫の学習形成の神経解剖学的および神経生理学的基礎-昆虫の脳の可塑性

本研究は脳の高次機能をその構造と電気生理学的特性を基礎に解析することを目的とした。その研究成果を要約した。(1)昆虫の脳のニューロン構築:ハエ、ハンミョウについては幼虫と成虫、ゴキブリの若虫と成虫、ミツバチの成虫の脳のニューロン構築をゴルジ法と電子顕微鏡で調べた。視覚情報を処理する視葉は何れの昆虫でも成虫では網膜内の位置関係を維持する第1シナプス層と、空間位置情報より視覚刺激の特徴を抽出する第3次シナプス層、およびこの2層の間にあり、空間情報を特徴抽出のため変換する第2次シナプス層から構成されている。幼虫では成虫の第1層と第3層に相当部分のみで、より簡単な構成になっていた。サル、ネコなどの高等動物の視覚系では特徴抽出機能は後頭葉の視覚野にあり、出生後の初期に形成されるが、この過程には視覚刺激が必要であることが知られている。ハエでも形態識別などの高次機能は羽化後の視覚刺激により形成されるとの報告もある。しかし、幼虫期、蛹期を完全暗黒中で飼育し、羽化後視葉のニューロン配列を調べたが、ニューロン構築には正常光条件化で飼育したものと有意の差は認められなかった。これらの結果は、神経系の可塑的変化はよりミクロなレベル、あるいは視葉よりさらに中枢の前大脳で生じる可能性を示した。ニューロンのミクロな変化は形態学的に捉えられないシナプスの分子レベルでの変化が予想される。本研究ではハエの視葉で光条件によりニューロンの軸索の直径が有意に変化することを統計的に示した。脳の機能地図作成のため、視覚ニューロン、嗅覚ニューロンなどの応答を記録した後、細胞内蛍光染色を行ない、それらの出力部位である脳内での軸索終末部位を同定した。これらの結果を総合すると、感覚情報は視葉、嗅葉で処理された後、前大脳のキノコ体に送られ、ここで処理されることが明らかになった。処理された情報は動物の行動パターンに出力するが、運動に関する情報の起始の部位は明らかでなかった。自由に行動できる状態で昆虫の脳内の活動を極微銅線電極で検索し、これも前大脳のキノコ体にあることが明らかになった。(2)昆虫の神経系の可塑性:記憶、学習、慣れなどの高次神経機能は神経系の可塑性を基礎としていることが繰返し強調されている。しかし、可塑性を論じる対象となるニューロン回路が明らかにされた例は極めてわずかである。行動に密接にかかわるニューロン回路の解析をまず行なった。対象としたのは、ゴキブリの逃避行動に関わるニューロン回路とハンミョウ幼虫の捕獲行動と逃避行動に関わるニューロン回路である。これらの行動は繰返し刺激に対する応答性が低下する。繰返し刺激に対して感覚器からの出力は変化しないことから、これらの情報を処理するニューロン回路のシナプスの効率等が変化することが示唆されたが、詳細な解析は現在進めている。(3)記憶とニューロン:記憶の実体は神経生理学上の最大の問題点である。その実体はニューロン回路のなかにあると予想されている。もしこの仮定が正しければ、ある記憶に対し特異的に応答するニューロンが存在する可能性がある。この可能性をミツバチとゴキブリの視覚学習を手がかりに調べた。ミツバチでは行動学的に形態識別能が明確である。現在、学習した図形に特異的に応答するニューロンを脳内で検索しているが明確な結果を得ていない。ゴキブリでは視覚的手がかりで規定される場所で罰刺激を繰返し与えると、視覚刺激に特異的に応答するニューロンを同定した。(4)以上の成果は昆虫の脳の高次機能と神経系の可塑性を直接、間接に関連付けるものである。

脳の機能地図作成のため、視覚ニューロン、嗅覚ニューロンなどの応答を記録した後、細胞内蛍光染色を行ない、それらの出力部位である脳内での軸索終末部位を同定した。これらの結果を総合すると、感覚情報は視葉、嗅葉で処理された後、前大脳のキノコ体に送られ、ここで処理されることが明らかになった。処理された情報は動物の行動パターンに出力するが、運動に関する情報の起始の部位は明らかでなかった。自由に行動できる状態で昆虫の脳内の活動を極微銅線電極で検索し、これも前大脳のキノコ体にあることが明らかになった。(2)昆虫の神経系の可塑性:記憶、学習、慣れなどの高次神経機能は神経系の可塑性を基礎としていることが繰返し強調されている。しかし、可塑性を論じる対象となるニューロン回路が明らかにされた例は極めてわずかである。行動に密接にかかわるニューロン回路の解析をまず行なった。対象としたのは、ゴキブリの逃避行動に関わるニューロン回路とハンミョウ幼虫の捕獲行動と逃避行動に関わるニューロン回路である。これらの行動は繰返し刺激に対する応答性が低下する。繰返し刺激に対して感覚器からの出力は変化しないことから、これらの情報を処理するニューロン回路のシナプスの効率等が変化することが示唆されたが、詳細な解析は現在進めている。(3)記憶とニューロン:記憶の実体は神経生理学上の最大の問題点である。その実体はニューロン回路のなかにあると予想されている。もしこの仮定が正しければ、ある記憶に対し特異的に応答するニューロンが存在する可能性がある。この可能性をミツバチとゴキブリの視覚学習を手がかりに調べた。ミツバチでは行動学的に形態識別能が明確である。現在、学習した図形に特異的に応答するニューロンを脳内で検索しているが明確な結果を得ていない。ゴキブリでは視覚的手がかりで規定される場所で罰刺激を繰返し与えると、視覚刺激に特異的に応答するニューロンを同定した。(4)以上の成果は昆虫の脳の高次機能と神経系の可塑性を直接、間接に関連付けるものである。本年度はハエ、ミツバチ、ワモンゴキブリ、ハンミョウを材料として脳のニューロン構築とシナプスの微細構造観察、生理学的実験、行動実験を行ない、昆虫の学習・記憶を神経系の可塑性による解明をめざした。(1)ハエは脳のニューロン構築が最も詳しく調べられている昆虫である。加齢による脳のシナプス構造変化のモデルとして、ハエの同定可能なニューロンを変性させ、そのシナプスの微細構造の変化を検索している。(2)ワモンゴキブリは視覚をてがかりに場所を学習、記憶することをまず行動学的に明らかにした。埋め込み電極により条件刺激に特異的に応答するニューロンが前大脳のキノコ体に存在することを明らかにした。キノコ体のニューロン連絡を切断することにより、記憶障害が見られる可能性を得た。さらに、脳の局所破壊の効果と、微小領域電気刺激の行動に対する影響から、脳の機能地図作成を試みている。(3)ハンミョウの幼虫は巣穴で餌となる昆虫を待伏せする。この幼虫は提示された対象物に対して、明確な捕獲行動あるいは逃避行動を示す。まず、視覚行動の切換えにかかわる視覚神経機構と中枢機構を行動学的、神経解剖学的および神経生理学的に解析した。この視覚行動には慣れがみられ、これは最も単純な学習・記憶過程であり、視覚路あるいは脳のシナプスの可塑的変化によると考えられる。現在、この可塑的変化の実体を電気生理学的に追求している。(4)ミツバチは昆虫のなかで、形態識別、学習、記憶など高次神経機能が発達した種である。
アルコールの肝再生抑制作用に及ぼすビタミンE欠乏の影響

慢性アルコール投与による肝再生抑制に対してV.Eの欠乏がいかなる影響を及ぼすかを検討した。Wistar系雄性ラットをアルコール群とコントロール群の2群に分け,さらにそれぞれをV.Eの有無により2群に分けた.すなわち,V.E欠乏のアルコール食で飼育する群(EA群),V.E欠乏のコントロール食で飼育する群(EC群),通常のアルコール食で飼育する群(A群),通常のコントロール食で飼育する群(C群)の4群である.6週間のpair-feedingの後,70%の肝部分切除を行い,ornithine decarboxylase(ODC)活性,ポリアミン量,過酸化脂質量およびDNA合成を測定した.肝切後24時間目のDNA合成は,V.Eの有無にかかわらずアルコール投与群で有意な抑制が観察され,肝切後48時間目のDNA合成も,EA群がA群に比し低値を示す傾向がみられた.肝ODC活性は肝切後4時間目においてEA群が最も低値を示した.ポリアミンの中では,肝切後4時間目のEA群のputrescine量が他群に比し有意に低値を示した.spermidineとspermineに関しては慢性アルコール投与により低下したが,V.E欠乏の影響は見られなかった.一方,肝内過酸化脂質量は,V.E欠乏食投与群で有意な増加を認めたが,アルコール投与による影響はみられなかった.以上より,慢性アルコール投与はラット肝切後肝再生過程を抑制したが,V.Eの欠乏は抑制の程度を増強させた.その機序として慢性アルコール投与によるspermidine,spermineの低下に加えて,V.Eの欠乏がODCを抑制し,それに伴うputrescine量の低下がその後のDNA合成の抑制に関与している可能性が示唆された.慢性アルコール投与による肝再生抑制に対してV.Eの欠乏がいかなる影響を及ぼすかを検討した。Wistar系雄性ラットをアルコール群とコントロール群の2群に分け,さらにそれぞれをV.Eの有無により2群に分けた.すなわち,V.E欠乏のアルコール食で飼育する群(EA群),V.E欠乏のコントロール食で飼育する群(EC群),通常のアルコール食で飼育する群(A群),通常のコントロール食で飼育する群(C群)の4群である.6週間のpair-feedingの後,70%の肝部分切除を行い,ornithine decarboxylase(ODC)活性,ポリアミン量,過酸化脂質量およびDNA合成を測定した.肝切後24時間目のDNA合成は,V.Eの有無にかかわらずアルコール投与群で有意な抑制が観察され,肝切後48時間目のDNA合成も,EA群がA群に比し低値を示す傾向がみられた.肝ODC活性は肝切後4時間目においてEA群が最も低値を示した.ポリアミンの中では,肝切後4時間目のEA群のputrescine量が他群に比し有意に低値を示した.spermidineとspermineに関しては慢性アルコール投与により低下したが,V.E欠乏の影響は見られなかった.一方,肝内過酸化脂質量は,V.E欠乏食投与群で有意な増加を認めたが,アルコール投与による影響はみられなかった.以上より,慢性アルコール投与はラット肝切後肝再生過程を抑制したが,V.Eの欠乏は抑制の程度を増強させた.その機序として慢性アルコール投与によるspermidine,spermineの低下に加えて,V.Eの欠乏がODCを抑制し,それに伴うputrescine量の低下がその後のDNA合成の抑制に関与している可能性が示唆された.
オプション理論に基づくアダプティブな設計開発プロジェクト計画とその多目的最適化

本研究では,アダプティブな設計開発プロジェクト計画手法の基盤となるタスクオプション理論を構築し,プロジェクト計画問題を多目的最適化問題として定式化してその解を効率的に探索する手法を確立した.設計プロジェクトにおけるタスクのオプションを考慮したリスクマネジメントを想定し,プロジェクト計画案の評価指標として,プロジェクト目標が達成された場合に期待できる製品性能の高さと,知識・経験不足による目標達成失敗のリスクの2つの視点に着目し,その下での最適な解を得るためのプロジェクト計画手法を提案した.学生フォーミュラプロジェクトの計画問題を通じた検証を行い,優れた計画案を導出できることが確認できた.本研究では,アダプティブな設計開発プロジェクト計画手法の基盤となる設計プロセスオプション理論を先行研究における知見と具体的な事例の分析に基づいて構築するとともに,プロジェクト計画問題を多目的最適化問題として定式化してその解を効率的に探索する手法を確立することを目的とする.平成25年度では,平成24年度の成果に基づいて,設計プロセスオプション理論とそれを踏まえた最適化戦略の実質化を行った.具体的には,設計プロジェクトにおけるタスクのオプションを考慮してリスクマネジメントを行うことを想定し,プロジェクト計画案の評価指標として,プロジェクト目標が達成された場合に期待できる製品性能の高さと,知識・経験不足による目標達成失敗のリスクの2つの視点に着目し,その下での最適な解を得るためのプロジェクト計画手法を提案した.研究代表者らのグループが提案しているタスクオプションを考慮したリスク評価モデルと,二段階多目的最適化法に基づいて,設計プロジェクトの最適計画を実現するための手法を提案した.実際の計算にあたっては,多目的最適化に適した遺伝的アルゴリズムであるNCGAを用いた.平成24年度に引き続き,手法の構築と実装,および学生フォーミュラプロジェクトの計画問題を通じた検証とフィードバックを,研究代表者の主導の下で大学院生2名と共同で行った.適宜,研究協力者と密接に情報交換を行った.その結果,本研究で提案した手法により,優れたプロジェクト計画案を,2つの視点のもとでのパレート解として導出できることが確認できた.本研究では,アダプティブな設計開発プロジェクト計画手法の基盤となるタスクオプション理論を構築し,プロジェクト計画問題を多目的最適化問題として定式化してその解を効率的に探索する手法を確立した.設計プロジェクトにおけるタスクのオプションを考慮したリスクマネジメントを想定し,プロジェクト計画案の評価指標として,プロジェクト目標が達成された場合に期待できる製品性能の高さと,知識・経験不足による目標達成失敗のリスクの2つの視点に着目し,その下での最適な解を得るためのプロジェクト計画手法を提案した.学生フォーミュラプロジェクトの計画問題を通じた検証を行い,優れた計画案を導出できることが確認できた.本研究では,アダプティブな設計開発プロジェクト計画手法の基盤となる設計プロセスオプション理論を先行研究における知見と具体的な事例の分析に基づいて構築するとともに,プロジェクト計画問題を多目的最適化問題として定式化してその解を効率的に探索する手法を確立することを目的とする.最適化問題を数理的に構成するにあたり,本研究では,プロジェクト計画を,プロジェクトの技術的成果とその実施リスクのトレードオフ問題として捉えた.すなわち,資源の量が一定ならば,成果目標が高いほど必要とする資源が多くなり,限られたリードタイムの下でプロジェクトの目標を達成できなくなるリスクも高まる.その問題理解のもとで,研究代表者の先行研究で開発した設計プロジェクト進捗予測モデルと,設計工学分野で開発が進められているアーキテクチャオプション(AO)理論を発展的に展開することにより,設計プロセスオプションによるリスクヘッジを考慮して成果目標のリスク評価を行うための数理モデルを構築した.AO理論は技術要素についてのオプションに焦点を絞ったものであり,資源の有限性を考慮していないなどの課題がある.しかし,AO理論の基本的な考え方は,設計プロセスオプションへの展開が期待できるものであり,本研究ではその具体的な展開を行った.計画問題の最適化に向けた計算モデルの構築にあたっては,先行研究で開発したリスク評価システムに基づいた展開を行った.例題として,学生フォーミュラカープロジェクトを取り上げ,そこでの設計開発プロセスに関する各種のデータを収集し,開発した評価システムによる評価を行った.実際の設計プロジェクトの進捗との比較を通じて,開発した数理モデルの検証を行い,そのもとでのリスク評価が行えることを確認した.課題1.計画問題の構成とその最適化に向けた戦略の策定:研究代表者らは,先行研究において,設計プロセス計画の構造を考慮した上でその最適化問題を(1)プロダクトアーキテクチャ(PA)の計画問題,(2)プロセスにおける各々の活動への資源配分の計画問題,の2つの部分問題に分解して解く方法を提案した.問題(2)はPAの決定が前提となっており,問題(1)で得たパレート解n個を選択し,そのそれぞれを与条件として,問題(2)の最適化計算を行う.n回の最適化計算のそれぞれについて,パレート解の集合を得る.得られた解全体の中でパレート解となっているものを計画問題全体のパレート解とする.先行研究での手法は,オプションを考慮しない計画問題,すなわち,設計開発の実施内容を途中で切り替えない前提を置いて問題を簡略化した場合に限定したものであるが,オプションを考慮した場合でも同様のアプローチが可能であることを確認した.課題2.設計プロセスオプションの理論的基盤の構築と最適化問題における評価指標の構築:AO理論を基礎とし,研究代表者が提案している設計プロセスオプションとマイルストーンの管理による計画支援手法を多角的に発展させた上で,プロジェクト計画案の評価指標を構成した.その際,有望なバックアップオプションの存在によるリスク低減を考慮した.課題3.部分問題の数理モデルの構築:問題(1)に対してDSMを,問題(2)に対してファジィ数を用いた成長曲線モデルを利用して問題の数理モデル化を行った.

上記課題2で構築した設計プロセスオプション理論を踏まえ,それぞれの数理モデルを用いて評価指標を構成した.課題4.多目的最適化戦略の理論的基盤の構築と実装:多目的最適化問題の具体的な計算に際しては,各種のパッケージソフトの活用とともに,多目的探索アルゴリズムNCGAを活用して,独自のプログラムを開発した.課題14を引き続き実施する.平成25年度では特に,設計プロセスオプション理論とそれを踏まえた最適化戦略の実質化を行う.産業界への展開を通じて,手法の検証と洗練化を行う.平成24年度に引き続き,手法の構築と実装,および例題を通じた検証とフィードバックを研究代表者の主導の下で,3名程度の大学院生と共同で行う.また適宜,研究協力者と密接に情報交換を行う.平成25年度においては,最適化手法の実装と検証を進めていくために,最適化計算のパッケージソフトライセンス料金,コンピュータ関連設備の拡充のための経費を計上する.設計工学に関する文献・書籍購入費を計上する.関連分野の研究動向の調査(大阪東京1泊2日×5回)および研究成果発表(大阪東京1泊2日×5回,米国5泊7日×2回)のための旅費を計上する.関連して研究成果投稿料を計上する.
大型家畜動物の精巣由来生殖幹細胞の分化制御と多能性幹細胞株の樹立

本研究は、大型家畜動物の精巣内生殖幹細胞に着目し、生殖幹細胞の長期培養系および多能性幹細胞株の樹立を目指している。まず、精巣内生殖幹細胞を遺伝資源として利用するために、ブタとウシの幼若期および性成熟後の精巣輸送時の保存条件を確立した。さらに、ブタおよびウシの幼若期精巣中のGonocyteと成体精巣中の精原幹細胞について、これらの細胞が生殖幹細胞としての性質を有することを明らかにするとともに、性成熟の前後で細胞学的性質が異なっていることを示した。さらに、ブタおよびウシのGonocyteとウシの精原幹細胞は体外培養が可能であり、特に、ウシGonocyteは約1.5ヶ月間、生殖幹細胞の性質を維持したまま体外培養できたことから、長期体外培養系樹立の可能性が示された。また、体外培養の結果から、幼若期精巣由来のGonocyteと成体由来の精原幹細胞はは異なる性質をもつことから、今後それぞれの生殖幹細胞に適した培養条件を検討する必要性を示した。この研究成果は、ウシの生体内での生殖細胞の細胞生物学的性質を検討するとともに、異なった分化段階にある生殖細胞を用いて体外培養を行い、幼若期精巣由来のGonocyteは成体由来精原幹細胞よりも長期培養が容易である可能性が示唆された。同様の研究は水牛でも行い、ウシをモデル動物とした生殖幹細胞研究が野生動物にも応用可能であることを示した。これらの研究成果は、大型家畜の精巣内生殖幹細胞の細胞生物学的特性の解明と精子形成過程を理解するための長期体外培養系樹立の可能性を示すとともに、精巣内生殖幹細胞を新たな遺伝資源保全技術として応用するうえで有用な情報を提供しうると考えられる。本年度は、まず新生仔から成体までのウシ精巣内の生殖細胞について調べ、幼若期に精巣内に存在する生殖幹細胞Gonocyteと精原幹細胞にはタンパクの発現パターンに違いがあることがわかった。このそれぞれの生殖細胞について体外培養を行った結果、成体精巣由来の精原幹細胞は約一週間の体外培養が可能であることを示した。さらに、幼若期精巣由来のGonocyteは体外培養後もその性質を維持したまま6回継代でき、約1.5ヶ月の長期培養に成功した。この結果は、ウシ精巣内生殖細胞の発生・分化過程を知る上で、さらに生殖幹細胞の長期体外培養系を確立する上で有用な情報になり得ると考えられる。一方、ブタ幼若期精巣由来のGonocyteは、体外培養すると培養初期(培養開始後1週間)で遺伝子発現が胚性幹細胞(ES細胞)様に変化し、これらの細胞を免疫不全マウスへの移植することによりテラトーマを形成することが示された。このことから、ブタGonocyteは短期培養で多能性の性質を獲得することが示唆された。
マグロ延縄漁業における稀少種生物の混獲回避及び漁具の適正化に関する研究

マグロ延縄漁業における海鳥類,ウミガメ類の混獲回避措置を検討するために,現業船で用いられでいる漁具(枝縄)を調査し,投縄後のマグロ延縄漁具の沈降を速める枝縄の改良を行ったと同時に,水中投縄機を開発した。さらに,ウミガメ類の混獲を避けるために,すべての釣針を同一目標水深に敷設する方法について検討した。本研究課題で得られた成果を以下に示す。(1)初年度では実施計画に従い,現在日本のマグロ延縄漁業で用いられている30数種類の枝縄を調査し,枝縄の構成やその特長を明らかにした。これらの枝縄から対象魚種が特定できた10種類について,海上実験により着水後の釣針の沈降速度を調べ,投縄時に海鳥を追い払う鳥嚇しラインの威嚇範囲内では,釣針が海鳥の潜水深度以深に到達しないことを確認した。次に,釣元のテグス材料にフロロカーボンを用い,また釣元先端に取り付ける錘の重さと錘の取り付け位置を変えて同様な海上実験を行い,釣元を適切に重くした改良枝縄を用いた場合では,鳥嚇しラインの有効威嚇範囲内に十分な水深にまで釣針を速く沈降させることができることを確かめた。(2)本年度では海烏混獲防止用の水中投縄機を開発し,本学の研究練習船で行った実操業試験により,餌の付けられた釣針は常に水面より1.3m以深に放出できることを確認した。また,枝縄を改良した漁具も含めて,流れのある海中に敷設されたマグロ延縄の形状を実験と理論モデルの両面から明らかにした。最後に,ウミガメ類の混獲回避を目的として,浮縄とは別の中立ブイをマグロ延縄の幹縄に直接取り付ける方法を考案し,中立ブイの取り付け位置や浮力を変えることによって,全ての釣針をほぼ同一目標水深に敷設することが可能であることを明らかにした。このように,本研究では当初の目的が達成され,改良した枝縄及び開発した水中投縄機を用いることによって鳥嚇しラインを併用した操業では海鳥類の混獲回避が期待でき,また中立ブイを用いた新しい操業方法の導入により,ウミガメ類の混獲を低減できるだけでなく,マグロ延縄操業の簡素化も期待される。分離装置を装着した底曳網による操業実験資料から,サイズ選択性曲線のマスターカーブを求めて,サイズ選択性と2魚種を分離する問題における分離効率の関係を検討した.サイズ選択性を持つ分離装置による魚種分離の場合には,その採集物から求めた分離効率は,実験海域に生息する個体のサイズ分布に依存するために,分離装置の特性を表すには適していないことが明らかとなった.そこで,2魚種のサイズ選択性から求めたサイズ別の選択率だけを用いて分離効率を定義することにより,分離装置だけに依存する分離特性を,2魚種のサイズを変数とする等分離効率曲線で表すことができた.これによって,海亀を排除しながらエビを漁獲するテッドネット(Turtle Excluder Device)の分離特性を,グリッドのサイズ選択性で説明することができる.

一方,影響要因の検討が難しいとされてきた刺網の選択性について,漁具材料や構成などがそのサイズ選択性に及ぼす影響を水槽実験によって評価する手法を確立した.これによって,高強度ポリエチレンを材料とした刺網の漁具の性能を調べた.かご漁具については,あなご筒漁具から脱出するマアナゴの水中映像データを用いてその性能を評価する手法を検討した.このほか,微小な目合を持つシラス船曳網にポケット網を装着した操業実験資料から,カタクチシラスに対するその網目選択性を求めるための解析手法を確立した.また,タイ船曳網について異なる目合の角目網を用いた同時並行操業実験によって,角目網分離装置における問題である目刺しの実態を把握した.次年度以降も,データを蓄積して資料の分析を行い,この問題点の解決に取り組む.マグロ延縄漁業による海鳥や海亀類の偶発的な捕獲がその種の絶滅や個体数の減少につながる恐れがあるとして,回避対策への取り組みが国際的に注目されている。本研究は,近年複雑になりつつあるマグロ延縄漁具の適正化を図りながら,海鳥やウミガメ類の混獲回避技術を開発するものである。昨年度では実施計画に従い,各地のマグロ延縄漁船に使われている枝縄を調査し,その構成や特長を明らかにした上で,海鳥の混獲回避が可能な枝縄の改良を行い、鳥嚇しラインの有効威嚇範囲内に釣針が十分な水深にまで速く沈降できることを明らかにした。本年度では,水中投縄機を開発するとともに,延縄漁具の敷設形状,特に中立ブイを用いたすべての釣針が同一水深に敷設できる方法を考案し,海上実験を実施した。その成果を以下に示す。(1)一般漁船に手軽に利用できる海鳥混獲防止用の水中投縄機を試作した。本学の研究練習船神鷹丸において実操業試験を行い,航走中の水中投縄機の姿勢が良好であり,餌の付けられた釣針は常に水面より1.3m以深に放出できることを確認した。(2)流れのある海中に設置されたマグロ延縄の敷設形状について,超小型メモリー式水深計,GPS内臓ブイ及び超音波ピンガーを用いた計測結果と有限要素法を適用した数値モデルによるシミュレーションの結果とを合わせて検討し,マグロ延縄漁具の敷設形状に及ぼす流れの影響を明らかにした。(3)浮縄とは別の中立ブイをマグロ延縄の幹縄に直接取り付ける方法を考案し,中立ブイの取り付け位置や浮力を変えることによって,一鉢中のすべての釣針をほぼ同一目標水深に敷設できることが確認された。中立ブイを用いたこの新しい操業方法の導入により,ウミガメ類の混獲削減が実現できるだけでなく,マグロ延縄操業の簡素化も期待できる。
錫122-π中間子原子分光実験

科研費の研究目的と研究計画に記した通り平成22年度10月に取得した錫122同位体を標的として用いたπ中間子原子生成分光実験のデータを解析した。その結果、理研RIBF施設において世界で始めてπ中間子錫121原子生成分光に成功した。さらにデータ解析を進める過程では重陽子+錫→ヘリウム3+X反応における角度依存性を得る事が出来、これも世界で初めての事である。これらの解析結果については国際会議やウェブなどを通して発表し議論してきた。続いて、さらに詳細なデータ解析を行い、π中間子の原子核に対する束縛エネルギーと巾の導出を行い、理論計算と比較する事により、物質質量の起源と考えられているカイラル凝縮の大きさを原子核密度中で評価するための準備を行った。特にドイツやオーストリアの中間子原子を専門とする研究者との議論を行うことにより、実験結果のより詳細な解釈を行った。さらに、平成22年度の実験で故障した装置の修理を進め、次期実験に対する準備として、改良を施した実験条件の策定をすすめた。標的物質の購入や検出器の調整を行うと同時に、実験時借用していた回路を購した。上記の研究の進展は、当初の目標を上回るものである。本科研費補助金は今年度で終了するが、来年度以降も研究はさらなる発展を遂げる。平成22年度の実験結果を得て、次期実験では改良を施した設定で実験する事で世界最高の分解能・精度が達成される見込みである。また、π中間子に限らず他の中間子を用いた研究の可能性も拓く事ができた。錫123原子核を標的として用いたπ中間子原子分光実験のパイロット実験を理研が最近建設を完了したRIBF施設で初めて行った。この実験は、精密分光を目指す本研究の進展において非常に重要なステップの一つである。実験は、同施設で初めて高輝度重陽子ビーム(毎秒約一兆個)を標的に照射し、重陽子ビームの諸元計測、ビーム光学系の策定、検出器の開発・較正、全システムの確認を目標として2010年10月に約一週間行われた。この実験に先立ち、検出器作成、トリガ回路設計、データ収集解析システムの整備などを行った。すなわち、検出器が毎秒数百万個以上の入射粒子強度で動作し、データ収集系が毎秒一千トリガ以上を許容可能でかつ、全てのシステムを放射線管理区域に設置し、遠隔で監視・運用可能なシステムの構築である。これらのシステムを同施設に実際に設置した同実験においては、信号となるヘリウムをハードウエアレベルで、信号波高および飛行時間により弁別する事で、最高ビーム強度においてもトリガ頻度を200Hz以下に抑える事ができ、データ収集効率と信号・背景比(S/N比)を同時に大きく改善する事が出来た。この結果、全ての検出器やトリガ系、データ収集システムが正常に動作し、ビーム光学系の主要部分がほぼ計算通りに設定されている事が分かった。現在は、加速器からとりだされる重陽子ビームの諸元を解析し、分光分解能や検出効率などの評価を行っている。
レトロウイルス感染による自己免疫疾患誘導の機構解明

まず、最近私達がクローニングした外来性マウス乳癌ウイルスのスーパー抗原MMTV(FM)のT細胞レセプターTCR Vβの特異性についてBALB/cマウスを用いて検討した。このウイルスをBALB/cマウスのFootpadに皮下投与すると、Vβ8.2^+ CD4^+ T細胞の割合が4-6日をピークに増大することがFACS及びRT-PCRにより明かになった。他のVβの割合の変化はほとんど見られなかった。また、ミルクを介した新生児期の感染によっては、Vβ8.2^+ CD4^+ T細胞のみならずVβ2^+,6^+,8.1^+,8.3^+,14^+ CD4^+ T細胞の割合が程度の差はあるが減少した。以上の結果よりこのスーパー抗原は、比較的広範なT細胞レパトアに反応性を有することが明かとなった。次に、EAEの発症実験に用いる(PL/JxSJL)F1マウスのFootpadにこのウイルスを皮下投与すると、投与5日後にはBALB/cマウスと同様にVβ8.2^+ CD4^+ T細胞の割合の著名な増大が観察された。他のVβの割合の増加はほとんど見られなかった。これらの結果より、このウイルスの投与によりEAE発症に関与するVβ8.2^+ CD4^+ T細胞を選択的に活性化できる可能性が示唆された。そこで、塩基性ミエリン蛋白質の抗原ペプタイド(Ac1-11)を合成し、(PL/JxSJL)F1マウスに感作しEAE発症の動物実験系の確立を試みた。その結果約63%(雄約100%、雌約31%)の確率でEAEを発症させることが可能となった。まず既報(Nature365,642-644,1993)通り、EAEが発症寛解したマウスに細菌性スーパー抗原SEBを投与しEAEの誘発を試みたところ、EAEを誘発できなかった。次にウイルスを投与したが、やはりEAEを誘発できなかった。論文通りSEBによりEAEを誘発できなかった理由は不明である。そこで現在、当初の目的とは異なるが逆にこのウイルス感染によるVβ8.2^+ CD4^+ T細胞の除去によるEAE発症の阻害を目的に、ミルクを介した新生児期感染(PL/JxSJL)F1マウスを作成しEAE発症への影響について検討を試みている。
表皮細胞の分化を誘導する転写制御因子の同定

表皮細胞の分化を誘導する転写制御因子はconfluent cultureによって誘導されるという仮説を立てて実験を進めたが、技術的に困難な問題が発生して、どうしてもうまくいかなかった。具体的には、HaCaT細胞を用いたconfluent cultureにinvolucrin promoterで発現の誘導されるgpt geneをトランスフェクションしたところ、stable transfectantを作成できなかった。そこで、発想を変えて、confluent cultureで予想される局所の細胞高密度状態によって細胞が受ける高圧力が分化を誘導するシグナルになるのではないかと考え、細胞を高圧力状態で培養する実験系を考えた。すなわち、HaCaT細胞を一日に数時間、数Gから数十Gがかかるように培養プレートを遠心しながら培養を行う実験系を確立した。その実験系を用いて圧力と増殖速度の関係や分化マーカーの発現を検討したところ、高圧力をかけて培養した細胞は通常培養の細胞よりも増殖速度が増す傾向にあることが確認された。そこで、この実験系を用いて高圧力で誘導される遺伝子群の同定を試みた。具体的には、高圧力をかけて培養した細胞と通常の培養をした細胞のmRNAを分離して、PCRを用いたsubtraction hybridization法を用いて高圧力によって誘導される遺伝子群のcDNA分離に取り組んだ。その結果、現在までに高圧力で優位に発現の上昇が認められる数種類のcDNAの分離に成功している。現在はこれらの遺伝子群についてさらに詳細な検討を行なっている。その実験系を用いて圧力と増殖速度の関係や分化マーカーの発現を検討している。その結果、現在のところ高圧力をかけて培養した細胞は通常培養の細胞よりも増殖速度が増す傾向にあることが確認された。今後はこの実験系を用いて高圧力で誘導される遺伝子群の同定を試みる予定である。具体的には、高圧力をかけて培養した細胞と通常の培養をした細胞のmRNAを分離して、PCRを用いたsubtraction hybridization法を用いて高圧力によって誘導される遺伝子群のcDNAを分離し、解析する予定である。
ニューカマー外国人の教育における編入様式の研究

グローバル化を背景とした人の移動が日本の教育でも大きな課題となっている。そのな課でも注目されてきたニューカマー外国人研究は、外国人の教育に対処方法を持たない学校現場に対し日本の学校文化を相対化するような知見を導いてきたが、その研究の視座は教室や学校現場に留まる傾向があり、不就学や高校進学率の低さなどについては言語的なハンディが注目される傾向があった。本研究はマクロレベルでの編入様式を横糸とし、教育実践や地位達成などミクロレベルの調査を縦糸に、教育における外国人の編入様式を明らかにすることを目的としている。今年度は先駆的な外国人教育をする「大阪府」に焦点を当て、外国人生徒を積極的に受け入れる「日本語指導が必要な帰国生徒・外国人生徒入学者選抜」という特別枠を設置する7校を調査し、学校の管理職、担当教員、外国人生徒のための教員、日本語教員を対象にインタビューを行った。その上で、2005年から2008年にかけて実施した調査に重ねて、2018年時点におけるそのコンテクスト(地域性や歴史)、システム(教職員組織、支援拠点、カリキュラム、日本語指導体制、ネイティブ教員、他団体との連携)、実践(クラブ活動、進路指導、一般生徒との交流、卒業生との関わり、地域交流)を明らかにした。またこの10年間の時間的経緯と社会的な変化の中で、成果として定着してきた「特別扱いする学校文化」と、そのコンテンツの変容の中での課題を明らかにすることができた。本研究の目的の1つである、国・県・学校レベルでの外国人教育における概況を明らかにするため、先駆的な外国人教育を実施する「大阪府」を中心としたマクロレベルでの編入様式について調査し、10年前との経年比較をすることができた。また、もう一つの調査地である「神奈川県」への予備調査を行うことで全国的な外国人教育の編入様式を明らかにする手がかりを得た。また「大阪府」の特別枠校7校の概要について教員を中心としたインタビューを行ったことで、在籍生徒ならびに卒業生へのインタビューの足がかりをつけることができた。本研究の目標の1つであるマクロレベルの編入様式について「大阪府」と比較するために、大阪府の特別枠校にあたる「神奈川県」の「在県外国人等特別募集」枠を設置している10校を調査する。両県におけるニューカマー外国人支援制度の変遷をまとめ、分析を行う。また、教育実践や地位達成について、大阪府の枠校に在籍する生徒から10年前におこなったインタビューと比較するため、現在籍生徒へのインタビューを行うと同時に、特別な支援を享受した生徒らがどのように社会に接続されていったのかを明らかにするため、卒業生を対象にインタビューを行う。

2018度予定していた「神奈川県」における調査が、予備調査で終わってしまい、本格的な調査が2019年度からスタートすることとなったこと、および学校調査において教職員インタビューの他、学生や卒業生のインタビューを行い、その文字おこしをする予定であったが、手順どおりいかなかったため。
頭蓋顎顔面形態異常における計算解剖学と計算力学を用いた外科矯正手術支援

顎変形症や頭蓋顎顔面形態異常では疾患特有の顎顔面形態がみられる。顔面形態分析を行う際、距離分析や角度分析による評価に加えて、各疾患の顎顔面形態の特徴を計算解剖モデル(個体差が極めて大きい人体の解剖構造を統計数理的に表現する)として三次元的に捉えることは有用である。三次元画像処理の最近の進歩により、顎矯正手術の治療結果を予測し、評価することが可能となってきている。Le Fort I型骨切り術に際し、術前のシミュレーションによりプレート固定の位置を決め、上顎骨の位置決めを行い、この方法の精度を評価した。まず、CTを基に予定する上顎骨移動後の位置とプレート固定の位置、予想される骨片干渉部分を三次元画像処理ソフトウェアによるシミュレーションによって把握し、次に実物大立体モデルを作成しシャム手術を行い、プレート固定の位置と必要な骨削除部位を決定した。手術時には、上顎骨を直接計測することによりシミュレーションによって決定した位置にプレートを仮固定し、予定した骨切りと骨片干渉部分の骨を削除した後、上顎を予定した位置にプレート固定した。術前シミュレーションの精度は、術前のシミュレーション画像と手術後に撮影した三次元CT画像を画像処理ソフトウェアにより重ね合わせ、三次元的な偏差カラーマップによりその差を評価した。これまで、主観に基づいて行われてきた手術計画を客観的定量情報により、外科矯正手術の再現性と質の安定化を目指した。28年度が最終年度であるため、記入しない。治療を行うにあたっては、各患者の骨格形態と力学構造がどのように変化するのかを的確に評価・予測することが重要である。平成27年度は、コンピュータビジョンに基づく位置合わせ手法の確立および外科矯正手術シミュレーションを実際の手術に再現する方法(コンピュータ支援顎矯正手術)の検証を行った。計算解剖モデルの作製が予定より遅れている。平成28年度は、頭蓋顎顔面形態異常における疾患別多元計算解剖モデルと計算力学による手術計画自動立案を行う。顎骨の力学構造が彎曲するという現象は、何らかの力学現象として特定できる。外科矯正手術は、上下顎骨切りに伴う骨移動およびプレートやスクリューによる骨の固定術であることを考えれば、力学的成因が手術計画を考えるための重要な役割を担っている。一方、対象が人体であることから不用意な実験は不可能である。これらの観点から、計算力学的な手法は頭蓋顎顔面形態異常の力学的成因解明にとって最も期待される手法の一つである。これまで、主観に基づいて行われてきた手術計画を客観的定量情報により、アルゴリズム化して自動化することで、外科矯正手術の再現性と質の安定化を目指す。
内因性I型インターフェロン産生細胞を介した漢方薬の感染防御機構の研究

われわれはこれまでの研究により、漢方薬十全大補湯が1型インターフェロンであるインターフェロンαの遺伝子発現経路に作用してインターフェロン産生を制御していることを見出した。本研究ではさらなる機序解明のため、大腸の固有粘膜層に存在するインターフェロン(IFN)産生細胞について明らかにするとともに、Toll Like Receptor(TLR) 4およびMyD88ノックアウトマウスを使用してそのメカニズムを解明する事を試みた。その結果、十全大補湯はTLR4依存かつMyD88非依存のシグナル経路に働きかける事が明らかとなった。また、MyD88ノックアウトマウスではI型インターフェロン関連遺伝子の定常状態における発現レベルが高くなっており、十全大補湯により発現レベルが減少する事が認められ、同様の現象が無菌(GF)マウスでも認められた。さらに、それらの作用細胞は全て同じ単球系細胞であったが、既報のインターフェロン産生細胞とは異なることが示された。次に十全大補湯の感染防御能を確かめる目的でインフルエンザ感染実験を行ったが、対照群の補中益気湯と比べ、十分な抗インフルエンザ効果が認められなかった。マウスの系統やウイルスの特性によって十全大補湯の実験系に影響を及ぼす事が考えられた。また補中益気湯について、その感染防御メカニズムの一端を明らかにした。これまでの我々の実験により漢方薬・十全大補湯により大腸の内在性インターフェロン産生能を高めるが明らかとなり、その感染防御能を生かしたウイルス感染症に対する予防・治療効果が期待された。そこで平成21年度には十全大補湯の感染防御機構を明らかにする事を目的としてノックアウトマウス(KO)を用いた実験を行った。現在、IFNα産生はtoll like receptor(TLR)sを介するEarly Phaseと、interferon alpha receptor(IFNAR)を介するLate Phaseから構成される2 step modelが提唱されている。本研究ではLPSを初めとする極めて広汎な微生物成分・植物成分を認知するTLR4、及びTLR3を除くほぼ全てのTLRsのアダプター分子としてシグナル伝達において大きな役割をもつMyD88に注目して研究を行った。7週齢雄性のMyD88 KOマウス、TLR4 KOマウス、およびこれらのマウスの野生型であるC57BL/6マウスを用いて精製水もしくは十全大補湯1.0g/kgを胃ゾンデで2週間連続経口投与した後(n=6)、大腸におけるI型IFN関連遺伝子の発現レベルを、リアルタイムRT-PCRで測定した。その結果、I型IFN関連遺伝子の定常状態での発現レベルは、C57BL/6マウスと比較して、TLR4KOマウスでは変わらず、MyD88KOマウスでは顕著に増加していた。さらに十全大補湯により、C57BL/6マウスではこれらの遺伝子の発現レベルを上昇させ、MyD88KOマウスにおいては減少させ、TLR4KOマウスでは影響を与えなかった。これらのことからIFNα産生経路上の遺伝子KOおよび十全大補湯が大腸のIFNα産生系に大きく影響することが示唆された。1.大腸におけるI型IFN産生細胞の同定大腸におけるI型IFN産生細胞の同定を免疫組織学的に行った。IFNα産生(ISG15陽性)細胞は小腸ではPaneth cellsに認められるのに対して、大腸では大腸固有粘膜層に認められた。これらの細胞の同定にPlasmacytoid dendritic cells(pDCs)を認識するmPDCAIを用いた所、mPDCA1陽性細胞は多数認められるもののISG15のシグナルとはほとんど重ならなかった。そこでさらに多種の免疫染色を行った所、IFNα産生細胞の大半はF4/80およびCD11b陽性であり、一部はCD14によっても共染色された。これらの結果より大腸における早期IFNα産生細胞は既報のInterferon ProducingCells(IPCs)とは異なる発現パターンを持つmnocyte系の細胞が主体であることが示唆された。

MyD88KOマウス、GFマウス、およびそれらのwild typeであるC57BL/6マウスにおける十全大補湯投与による遺伝子発現の変化はIFNα関連遺伝子が変動するという点で一致するものの、その作用方向性が異なっていたという事象に基づき、原因解明の一端として作用細胞を検討した。C57BL/6マウス、MyD88KOマウスのcontrolでは、IFNα産生(ISG15陽性)細胞はほとんど認められず、十全大補湯+IFN誘導剤(ABMP)によって誘導されるが、GFマウスでは、controlで既にIFNα産生細胞が認められた。またそれらはいずれも同様の細胞である可能性が示唆された。これらの結果より腸管への微生物刺激状態により十全大補湯の作用方向性は異なるものの、作用するIFNα産生細胞は同様であり、monocyte系の細胞が主体であることが示唆された。平成21・22年度の本研究において、十全大補湯が大腸の固有粘膜層に存在する既報のインターフェロン(IFN)産生細胞とは異なる発現パターンを持つ単球系細胞のToll Like Receptor 4(TLR-4)依存かつMyD88非依存のシグナル経路に作用し、内在性IFN産生能を高める事を明らかにした。平成23年度はこれまでの研究成果を踏まえ、実際のウイルス感染における十全大補湯の効果を検討する目的で、インフルエンザウイルス(Inf)を用いた実験を行った。これまでに検討したTLR-4およびMyD88ノックアウトマウスのワイルドタイプがC57BL/6マウスであることから、比較を容易にするために同マウスを用いた。その結果、十全大補湯投与C57BL/6マウスの生存率は比較として用いた補中益気湯投与C57BL/6マウスよりも低く、抗Inf効果は微弱であった。漢方薬の効果はマウスの系統に左右され、Th1優位のC57BL/6マウスでは十全大補湯の効果が見られなかった可能性もある。一方補中益気湯はBALB/cを用いた研究で、Infに対する延命効果および感染マウス肺中のIFN早期産生、肺損傷の軽減が既に報告されているが、メカニズムの全容は解明されていない。そこで、マウスの系統を問わず抗Inf能を有する補中益気湯について詳細な機序解明を進めることにした。C57BL/6マウスに対しても補中益気湯は、Inf感染マウスの延命および感染マウス肺中のInf増殖抑制、IFN-α活性増加が示し、Defensin family遺伝子発現増加も認められた。またIn vitroにおける添加実験ではVirionに対して直接不活性化はせず、補中益気湯-Inf複合体を形成することで抗Inf作用を発揮する可能性が示唆された。さらにインビトロの実験からは、補中益気湯が感染初期の吸着侵入過程を阻害することを明らかにした。
新しい口腔年齢指標とライフスタイルに基づく口腔健康習慣指標の開発

本研究では,メンタルヘルス要因も含めたライフスタイルの各要因と口腔保健要因および咬合接触状態との関連性について分析を行った。得られたデータに基づき口腔健康年齢を設定し,どのようなライフスタイル要因が口腔健康年齢に強く関連しているのか科学的定量的に実証し,さらに,関連した項目についてスコア化し,総計を算出することによって,口腔健康習慣指標を開発することを目的とした。日常生活習慣については,全身についてはBreslowや森本の健康習慣に基づき質問項目を選び,口腔については口腔保健行動や歯科医療受診行動に基づき質問項目を作成した。メンタルヘルスについては,職場ストレス度,タイプA行動様式,アレキシサイミア,抑うつ度,働きがい度,生活満足度等について調査した。事業所勤労者(約400名)を対象者として定期健康診断時にデータおよび試料の採集を行った。歯の所見として,現在歯,う蝕と処置状況について調べた。歯周診査およびプレスケールによる咬合力測定も行った。ライフスタイルおよびメンタルヘルスに関する質問票は健康診断前に配布し,各自記入のうえ回収した。分析の結果,歯の喪失は職場ストレスや働きがい度と関係はなかったが,アレキシサイミアとの間に関連性を認めた。このことから,メンタルヘルスと口腔健康状態の関連性が示唆された。次に,口腔保健要因と咬合接触状態の関連性を調べた結果,DMF歯数,現在歯数や歯周病有病歯数により咬合力に有意の差がみられた。このことは,歯科疾患が咬合力に影響を及ぼしていると考えられ,咬合接触状態は口腔の健康状態を機能的な面から評価できる可能性が示された。ライフスタイル要因と咬合接触状態の関連性を調べた結果,咬合接触状態は,自覚ストレスと間に関連性を認めた。これらのことより口腔保健要因に咬合接触状態といった機能的な評価を加えることで,ライフスタイル要因を総合的に反映した口腔健康習慣指標が開発できる可能性が示唆された。本研究では,メンタルヘルス要因も含めたライフスタイルの各要因と現在歯数,DMF歯数やCPIスコアおよびプレスケールによる咬合力測定・分析を行った。そのデータに基づき口腔健康年齢を設定し,そして,どのようなライフスタイル要因が口腔健康年齢に強く関連しているのか科学的定量的に実証し、さらに,関連した項目についてスコア化し,総計を算出することによって,口腔健康習慣指標を開発することを目的とした。日常生活習慣については,全身についてはBreslowや森本の健康習慣に基づき質問項目を選び,口腔については,口腔保健行動や歯科医療受診行動に基づき質問項目を作成した。事業所勤労者(約400名)を対象者として定期健康診断時に,データおよび試料の採集を行った。口腔診査については,視診型診査を行った。歯周診査はCPIコードを測定した。咬合力測定はプレスケールを用いた。ライフスタイルおよびメンタルヘルスに関する質問票は健康診断前に配布し、各自記人のうえ回収した。データをノート型パーソナルコンピュータにより入力した。その結果、現在歯数は年齢とともに減少したが、DMF歯数およびCPIスコアは年齢とともに増加した。また、現在歯数、DMF歯数、CPIスコアなどの指標はメンタルヘルス要因も含めたライフスタイル要因のいくつかと関連性を示した。しかし、プレスケールを用いた咬合力指標は年齢と明瞭な関連性を示さなかった。現在、これらデータをもとに、口腔健康年齢の設定のために、さらに詳細な解析を行っている。

本研究では、メンタルヘルス要因も含めたライフスタイルの各要因と口腔保健要因および咬合接触状態との関連性について分析を行った。そのデータに基づき口腔健康年齢を設定し、どのようなライフスタイル要因が口腔健康年齢に強く関連しているのか科学的定量的に実証し、さらに、関連した項目についてスコア化し、総計を算出することによって、口腔健康習慣指標を開発する事を目的とした。日常生活習慣については、全身についてはBreslowや森本の健康習慣に基づき質問項目を選び、口腔については口腔保健行動や歯科医療受診行動に基づき質問項目を作成した。メンタルヘルスについては、職場ストレス度、タイプA行動様式、アレキシサイミア、抑うつ度、働きがい度、生活満足度等について調査した。事業所勤労者(約400名)を対象者として定期健康診断時にデータおよび試料の採集を行った。歯の所見として、現在歯、う蝕と処置状況について調べた。歯周診査およびプレスケールによる咬合力測定も行った。ライフスタイルおよびメンタルヘルスに関する質問票は健康診断前に配布し、各自記入のうえ回収した。分析の結果、歯の喪失は職場ストレスや働きがい度と関係はなかったが、アレキシサイミアとの間に関連性を認めた。このことから、メンタルヘルスと口腔健康状態の関連性が示唆された。次に、口腔保健要因と咬合接触状態の関連性を調べた結果、DMF歯数、現在歯数や歯周病有病歯数により咬合力に有意の差がみられた。このことは、歯科疾患が咬合力に影響を及ぼしていると考えられ、咬合接触状態は口腔の健康状態を機能的な面から評価できる可能性が示された。ライフスタイル要因と咬合接触状態の関連性を調べた結果、咬合接触状態は、自覚ストレスとの間に関連性を認めた。これらのことより口腔保健要因に咬合接触状態といった機能的な評価を加えることで、ライフスタイル要因を総合的に反映した口腔健康習慣指標が開発できる可能性が示唆された。
膵β細胞のCa依存性アポトーシスに関わる分子間ネットワークの解析と治療標的の探索

2型糖尿病におけるインスリン分泌不全の原因となるβ細胞アポトーシスの誘導機序について検討した。高血糖時の酸化ストレスを模する過酸化水素でβ細胞を処置すると、1時間以内に終息するIP_3受容体を介した小胞体からのCa^<2+>遊離が惹起され、これがトリガーシグナルとなって、持続性のミトコンドリア内Ca^<2+>濃度上昇が導かれ、ミトコンドリアからシトクロムcが遊離されて、β細胞のアポトーシスが誘導されることが示唆された。2型糖尿病における膵β細胞の機能障害の原因の一つとして、発症の初期段階から認められるβ細胞のアポトーシスの増加が挙げられる。この機序の解明は、β細胞の保持を標的とした糖尿病の予防や治療戦略の立案に繋がる。本研究は、酸化ストレスによるβ細胞アポトーシスの誘導メカニズムにおけるCa^<2+>の役割を明らかにすることを目的とした。実験にはラット由来膵β細胞株INS-1を用い、アポトーシスはAnnexin V染色法を用いたフローサイトメトリーにより、また細胞質Ca^<2+>濃度([Ca^<2+>]_i)はfuraPE-3を用いた画像解析により測定した。INS-1細胞を100μMH_2O_2で18時間処置することにより、アポトーシスが誘導された。このアポトーシスは、細胞質Ca^<2+>キレート剤BAPTA/AM、IP_3作動性Ca^<2+>チャネルおよびカチオンチャネルの阻害薬2-APB、およびIP_3作動性Ca^<2+>チャネル阻害薬xestospongin Dにより完全に抑制された。しかし、H_2O_2処置後30分からBAPTA/AMや2-APBを作用させても、アポトーシスは抑制されなかった。一方、カチオンチャネル阻害薬SKF-96365やGd^<3+>はアポトーシスを部分的に抑制するに留まった。また、H_2O_2処置により、処置後約30分で終息する一過性の[Ca^<2+>],上昇と、約30分後から徐々に上昇する持続性の[Ca^<2+>]_i上昇の2相性の反応が惹起された。この初期相の[Ca^<2+>]_i上昇は、IP_3受容体を介した小胞体からのCa^<2+>遊離とそれに伴って生じるストア作動性Ca^<2+>流入に起因することが示された。以上より、膵β細胞株INS-1において、H_2O_2により、IP_3受容体を介したCa^<2+>遊離とストア作動性Ca^<2+>流入による一過性の[Ca^<2+>]_i上昇が惹起され、この反応初期の[Ca^<2+>]_i上昇がアポトーシスのトリガーとなることが示唆された。2型糖尿病における膵β細胞からのインスリン分泌障害の原因の一つとして、β細胞のアポトーシスが挙げられる。その誘導機序の解明は、β細胞の保持を標的とした糖尿病の予防や治療戦略の立案に繋がる。本研究では、酸化ストレスによるβ細胞アポトーシスにおけるCa^<2+>の役割を明らかにすることを目的とした。これまでに、膵β細胞株INS-1において、H_2O_2によりIP_3受容体を介したCa^<2+>遊離とストア作動性Ca^<2+>流入による一過性の細胞質Ca^2+濃度([Ca^<2+>]_c)上昇が惹起され、この[Ca^<2+>]_c上昇がアポトーシスのトリガーとなることを示唆した。今年度は、この反応初期の[Ca^<2+>]、上昇が18時間後に認められるアポトーシス誘導を導く機序を解析した。実験には膵β細胞株INS-1を用い、アポトーシスはAnnexin V染色法を用いたフローサイトメトリーにより、また[Ca^<2+>]_cおよびミトコンドリア内Ca^<2+>濃度([Ca^<2+>]_mt)はfuraPE-3およびdihydro rhod-2を用いた画像解析により測定した。低濃度H_2O_2処置により、約30分で終息する一過性の[Ca^<2+>]_c上昇と、約30分後から徐々に上昇する持続性の[Ca^<2+>]_c上昇の2相性の反応が惹起され、前者は2-APBによりほぼ完全に消失した。一方、H2_O_2処置により、徐々に上昇する持続性の[Ca^<2+>]_mt上昇が惹起された。この[Ca^<2+>]_mt上昇も、2-APBによりほぼ完全に消失した。以上より、H_2O_2によりIP_3作動性Ca^<2+>チャネルを介した小胞体からのCa^<2+>遊離とSOCsを介したCa^<2+>