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概複素多様体の幾何学

滑らかな多様体MはJ^2=-I(Iは恒等変換)を満たす(1,1)型テンソルJを許容するとき、概複素多様体と呼ばれる。概複素多様体の概念は複素多様体のそれの自然な一般化で、これまで、6次元球面等多くの複素多様体ではない概複素多様体の例が知られている。概複素多様体M=(M, J)はその概複素構造JがM上のある複素構造に付随したものに一致するとき、積分可能であるといわれる。本研究においては、概複素多様体の幾何における下記の話題を中心に考察した。(1)概ケーラー多様体の積分可能性に関する「Goldberg予想」について(2)Nearlyサーラー6次元球面S^6内の各種部分多様体について。(3)上記(1),(2)に関連した話題について。(1)に関しては、4次元の場合において、曲率に関するある付加条件の下でいくつかの肯定的結果を得ている。尚、不定値計量の場合、反例が存在することがわかった。(2)に関しては、S^6内の4次元CR-部分多様体の存在に対する位相的条件を求め、いくつかの新しい例を構成した。また、S^6内の(II)型のJ-正則平坦トーラスについて、可積分系の視点からその構成及び分類を行っている。(3)に関しては、リッチ固有値が異なる2つの定数であるようなケーラー曲面の局所構造について調べさらに等質なものの分類を完成している。そのリッチ固有値が異なる2つの負の定数であるようなコンパクト既約ケーラー曲面が存在すれば、それから「Goldberg予想」に対する反例を構成できることが知られている。また、ケーラー構造を許容する4次元コンパクト可解多様体は有限アーベル群を構造群とする複素トーラス上の複素トーラス束となるという結果を得ている。本研究においては、概複素多様体の幾何学にかかわる話題について、本年度は主として次の話題の中心に研究を進めてきた。(1)概四元数的多様体の積分可能性について(2)リッチ変換の固有値が異なる2つの定数であるような4次元ケーラー多様体について(3)6次元球面内の部分多様体について。(1)については、特に4次元の場合を考え、「4次元コンパクト四元数的概エルミート、アインシュタイン多様体Mはリッチ平坦かつ*-リッチ平坦な四元数的パラケーラー多様体である。さらに、Mは平坦であるかまたはその普遍被覆多様体がリッチ平坦な四元数的ケーラー(ハイパーケーラー多様体)であるK3曲面のいずれかに等長的である。」および「4次元コンパクト四元数的エルミート多様体で、スカラー曲率が非正のもめは四元数的ケーラー多様体である」という結果を得ている。(2)については、等質なものの構造を決定しており、志摩の結果の精密化も得ている。この話題は、Goldberg予想の正否にも関連している。(3)標準的Nearlyケーラー構造をもった6次元球面S^6内の4次元コンパクトCR-部分多様体に対する位相的条件および正則分布、全実分布の積分可能性について考察し、幾つかの結果を得た。また、S^6内の4次元CR-部分多様体の実例も構成した。その他、概複素多様体の積分可能性に関連した話題として、4次元コンパクト、可解多様体のうちででどのようなものが複素構造を許容するか、また、しないかという問題について考察し、幾つかの結果を得ている。今後、上記話題および関連した話題についてさらに研究を進め、当初の研究目標の達成に努力してゆきたいと思っている。

概複素多様体の概念は複素多様体のそれの自然な一般化で、これまで、6次元球面等多くの複素多様体ではない概複素多様体の例が知られている。概複素多様体M=(M,J)はその概複素構造JがM上のある複素構造に付随したものに一致するとき、積分可能であるといわれる。本年度においては、平成14年度における研究成果をもとにして研究を行った。具体的には、概複素多様体の幾何における次の3つの話題を中心に考察した。(1)4次元概ケーラー多様体の積分可能性に関する「Goldberg予想」について。(2)Nearlyケーラー6次元球面S^6内のJ-正則曲線について。(3)上記(1),(2)に関連した話題について。(1)に関しては、4次元の場合において、曲率に関するある付加条件の下でいくつかの肯定的結果を得ている。尚、不定値計量の場合においては、4次元Walker計量の中に反例を見出すことが出来た。(2)に関しては、S^6内の(III)型のJ-正則平坦トーラスについて、可積分系の視点からその構成及び分類を行っている。(II)型のものについてもその構成方法に関する研究が進んでいる。(3)に関しては、リッチ固有値が異なる2つの定数であるようなケーラー曲面の局所構造について調べさらに等質なものの分類を完成している。そのリッチ固有値が異なる2つの負の定数であるようなコンパクト既約ケーラー曲面が存在すれば、それから「Goldberg予想」そのものに対する反例を構成できることが知られている。また、「ケーラー構造を許容する4次元コンパクト可解多様体は有限アーベル群を構造群とする複素トーラス上の複素トーラス束となるという結果を得ている。(1)に関連して、4次元概超エルミートの曲率と積分可能性との関係についていくつかの結果を得ている。
インスリン抵抗性改善剤の新たなターゲット遺伝子の同定

インスリン抵抗性改善剤のチアゾリジンジオン誘導体(TZD)の受容体は脂肪組織の分化をコントロールする転写因子のperoxysomal proliferator activated receptor1(PPARγ1)である。我々はPPARγ1のノックアウトマウスを作製した。ホモのノックアウトマウスは胎児致死であった。ホモの個体からcDNAライブラリーを作製することはできなかった。死亡する前のホモの胎児から得られた繊維芽細胞は脂肪細胞への分化誘導に抵抗性を示した。ヘテロの個体は一見正常であったが高脂肪食負荷に際して野生型に比して肥満しにくいという興味深い所見を呈した。また、高脂肪食負荷でヘテロマウスはインスリン負荷テストで肥満に伴うインスリン抵抗性が現れにくかった(窪田他,1999)。ホモの胎児は胎生10日から11日の間に死亡し、大きな解剖学的異常を認めなかった。ホモの胎児の胎盤は物質交換に重要なラビリンスと呼ばれる領域の発達が不十分であり、正常では柵状に配列する血管の配列が乱れていた。以上の所見はPPARγとヘテロダイマーを形成して働くRXRのノックアウトマウスの胎盤異常と比較して軽度であった。以上より胎盤発達におけるPPARγの重要性が明らかとなった。(1999年、胎盤研究会で発表)ヒトのインスリン抵抗性患者から発見されたPPARγのネガティブドミナント変異体(Pro427Leu)を組織特異的に、筋肉、脂肪に発現させた場合にインスリン抵抗性が見られるか検討することを計画した。この目的でCre-loxPシステムを利用して変異PPARγ遺伝子を発現するベクターを作製した。PPARγノックアウトマウスの作製は為本が東京大学在籍中に相同組み換えESクローンを選択し、これを用いたキメラマウスからPPARγをヘテロに欠損したマウスが得られた。ヘテロマウスは肥満度および血糖に有意の差を認めなかった。ヘテロどうしの掛け合わせによる子供250匹の解析では、予想に反してPPARγをホモに欠損したマウスは認めず、胎児期での死亡が疑われた。ヘテロどうしの交配から9.5、10.5,11.5,12.5日目に胎児を取り出して、計120匹の胎児で胎児組織または羊膜からDNAを抽出し、PCRを用いて遺伝子型を検討した。その結果、交配後10.5日までは正常胎児とPPARγ欠損胎児に形態上の大きな差を認めなかった。11.5日目からPPARγ欠損胎児に死亡したものおよび成長が遅延したものを認め、12.5日目ではその多くが死亡していたが、一部に生存しているものを認めた。以上から、PPARγがマウスの胎児または胎盤の発達の上で重要な役割を負っていることが示唆された。現在胎児および胎盤に形態上の異常が無いか組織切片を作製して検討中である。また交配後10.5日の段階ではホモの胎児も生存しているため、この時期の胎児または胎盤からRNAを抽出し、ライブラリーを作製し、PPARγ以外にチアゾリジンジオンのターゲットとなる受容体遺伝子を検索する計画である。予備実験として、GAL4との融合蛋白としてPPARγおよびコントロールとして他の転写因子を発現するベクターを作成中である。これを用いて他の転写因子の共存下でPPARγの転写活性が検出可能かルシフェラーゼをレポーターとして検討する予定である。我々はインスリン抵抗性改善剤のチアゾリジンジオン誘導体(TZD)のターゲットであるPPARγ1のノックアウトマウスを作製した。予想に反しホモのノックアウトマウスは胎児致死であり、ホモの個体からcDNAライブラリーを作製することはできなかった。死亡する前のホモの胎児から得られた繊維芽細胞は脂肪細胞への分化誘導に抵抗性を示し、PPARγの脂肪細胞分化における重要性を裏書きした。

ヘテロの個体は通常の食餌を与えられている状態では一見正常であったが高脂肪食負荷に際して野生型に比して肥満しにくいという興味深い所見を呈した。また、高脂肪食負荷でヘテロマウスはインスリン負荷テストで肥満に伴うインスリン抵抗性が現れにくかった。(窪田他,1999)。胎児死亡の原因を解析するため胎児および胎盤の解析を行った。胎児は胎生10日から11日の間に死亡し、大きな解剖学的異常を認めなかった。この時期の胎児死亡は胎盤機能不全が重要な原因となりうるため胎盤の組織を調べた。ホモの胎児の胎盤は物質交換に重要なラビリンスと呼ばれる領域の発達が不十分であり、正常では柵状に配列する血管の配列が乱れていた。また間質に大小不同のある顆粒状の物質の蓄積を認めた。以上より胎盤発達におけるPPARγの重要性が明らかとなった。PPARγ以外のTZD反応性転写因子の発現クローニングを試みるためレポーターとしてGAL4のUASの下流にβガラクトシダーゼを結合したベクターを作製した。予備実験ではポジティブコントロールとしてGAL4のDNA結合ドメインと融合させたFKHRとのコトランスフェクションによりβガラクトシダーゼを発現する細胞が同定できた。現在この細胞からベクターを回収するためのPCRの条件検討を行っている。我々はインスリン抵抗性改善剤のチアゾリジンジオン誘導体(TZD)のターゲットであるPPARγ1のノックアウトマウスを作製した。予想に反しホモのノックアウトマウスは胎児致死であった。死亡する前のホモの胎児から得られた繊維芽細胞は脂肪細胞への分化誘導に抵抗性を示し、PPARγの脂肪細胞分化における重要性を裏書きした。また、高脂肪食負荷でヘテロマウスはインスリン負荷テストで肥満に伴うインスリン抵抗性が現れにくかった(窪田他,1999)。ホモのノックアウトマウスは胎児致死であり、ホモの個体からcDNAライブラリーを作製することはできなかった。PPARγの作用とインスリン抵抗性の関係をより明らかにするため、ヒトのインスリン抵抗性患者から発見されたPPARγのネガティブドミナント変異体(Pro427Leu)を作製した。これをトランスジェニックマウスに発現させ、組織特異的に発現させることで、筋肉、脂肪それぞれに特異的に発現させた場合にインスリン抵抗性が見られるか検討することを計画した。この目的でCreリコンビネースを作用させることで発現が誘導されるベクターのシステムを利用した。
脂肪酸伸長酵素Elovl6を標的とした臓器脂肪質的変容による代謝制御機構

Elovl6は炭素数1216の飽和および一価不飽和脂肪酸を基質とする脂肪酸伸長酵素である。本研究では、肝臓特異的Elovl6欠損マウス、脳特異的Elovl6欠損マウス、骨髄移植による血球系細胞特異的Elovl6欠損マウスを作製し、それぞれ脂肪肝・インスリン抵抗性、食欲、動脈硬化への影響を検討した。肝臓特異的Elovl6欠損マウスは、高ショ糖食摂食下では、floxマウスに比べてインスリン感受性が亢進した。脳特異的Elovl6欠損マウスでは食餌嗜好性の変化が認められた。血球系細胞特異的Elovl6欠損マウスでは、マクロファージのコレステロール排出が亢進し、動脈硬化の発症が抑制された。今後、これら組織特異的Elovl6欠損マウスの機能解析を引き続き進めることで、脂肪酸の新たな生理機能の解明や脂肪酸の質の制御による生活習慣病の新規予防・治療法の開発が期待される。Elov16は炭素数12-16の飽和および一価不飽和脂肪酸を基質とする脂肪酸伸長酵素である。我々はElov16欠損マウスの作製・解析により、このマウスでは肝臓での脂肪酸組成の変化により、肥満や脂肪肝の改善に依存しないインスリン抵抗性の改善が認められた。また、Elov16欠損マウスでは高ショ糖食の摂食量が増加する予備結果が得られ、脂肪酸組成の変化が食事嗜好性に関与る可能性が示唆された。そこで本研究では、Elov16欠損による脂肪酸組成の変化がエネルギー代謝関連遺伝子の発現やイシスリン感受性、食餌嗜好性に及ぼす影響を分子レベルで解明し、従来の脂肪酸の量的側面のみならず、細胞内脂質の質的変化による栄養代謝制御や生活習慣病治療戦略を開発することを目的とした。本年度は、組織特異的なElov16の機能解析のためのElov16 floxedマウスの作製に取り掛かり、その樹立に成功した。現在、Albumin-Cre Tgマウスとの交配により肝臓特異的Elov16欠損マウスの作製を開始している。また、Elov16の生活習慣病における役割を検討するモデルとして、レプチン欠損ob/obマウスおよびレプチン受容体欠損db/dbマウスとElov16欠損マウスとの交配動物を作製し、その表現型を解析している。Elov16の欠損によりob/obマウスやdb/dbマウスの高血糖や高インスリン血症が改善されることか確認でき、その分子機序を現在解析中である。食餌嗜好性については、Elov16欠損マウスで高ショ糖食への嗜好性が増加することを、摂食量測定装置を用いた経時的観察および普通食と高ショ糖食の選択実験において確認した。このとき、野生型マウスと比較してElov16欠損マウスでは異なった視床下部の神経興奮パターンを示すことが観察され、てれがどのよりな機能を持つ神経なのか解析中である。Elovl6は炭素数12-16の飽和および一価不飽和脂肪酸を基質とする脂肪酸伸長酵素であり、我々はこれまでにElovl6欠損マウスは組織の脂肪酸組成の変化により、肥満や脂肪肝の改善に依存しないインスリン抵抗性の改善が認められることを明らかにした。そこで本研究では、Elovl6欠損による脂肪酸組成の変化がエネルギー代謝やインスリン感受性、生活習慣病に及ぼす影響を分子レベルで解明し、従来の脂肪酸の量的側面のみならず、脂質の質的変化による栄養代謝制御や生活習慣病治療戦略を開発することを目的とする。本年度は、Elovl6 floxedマウスとAlbumin-Cre Tgマウスとの交配により肝臓特異的Elovl6欠損マウスの作製し、高ショ糖食を与えると、野生型マウスに比べて肝臓特異的Elovl6欠損マウスはインスリン感受性が亢進することを明らかにした。またElovl6の糖尿病の発症・進展における役割を検討するため、2型糖尿病モデルdb/dbマウスとElovl6欠損マウスとの交配動物を作製し、その表現型を解析した。Elovl6の欠損によりdb/dbマウスの高血糖や耐糖能が改善されることが確認でき、その分子機序を現在解析中である。今後、肝臓特異的Elovl6欠損マウス、膵β細胞特異的Elovl6欠損マウス、中枢神経系特異的Elovl6欠損マウスの解析を行い、細胞・組織レベルでのElovl6の生理機能と脂質代謝、インスリン感受性、インスリン分泌能、食嗜好性などとの関連性を解析していく予定である。生活習慣病や動脈硬化リスク形成の根源的病態として、各臓器における脂質蓄積(脂肪毒性)が重要とされる。

本研究では、組織に蓄積した脂質について、脂肪酸伸長酵素Elovl6を介した「量」でなく「質」的側面に焦点をシフトし、エネルギー代謝の制御や病態に重要な脂肪酸やその組成を特定し、新しい視点からの生活習慣病、動脈硬化治療の立案を目指した。本研究において、肝臓特異的Elov16欠損マウス、脳特異的Elov16欠損マウス、骨髄移植による血球系細胞特異的Elov16欠損マウスを作製し、それぞれ脂肪肝・インスリン抵抗性、食欲、動脈硬化への影響を検討した。肝臓特異的Elov16欠損マウスの肝臓では、パルミチン酸(Cl6:0)、パルミトオレイン酸(Cl6:ln-7)の増加やステアリン酸(Cl8:0)、オレイン酸(Cl8:ln-9)の減少が確認された。Elov16全身欠損マウスと異なり、肝臓特異的Elov16欠損マウスでは高脂肪・高ショ糖食負荷によるインスリン抵抗性が改善されなかった。一方、高ショ糖食負荷では、floxマウスに比べて肝臓特異的Elov16欠損マウスのインスリン感受性は亢進した。脳特異的Elov16欠損マウスでは食餌嗜好性の変化が認められ、脳の脂肪酸組成と食行動に関する新しい知見が得られつつある。血球系細胞特異的Elov16欠損マウスでは動脈硬化の発症が抑制され、これはElov16の欠損によりマクロファージのコレステロール排出が亢進し、泡沫化が抑制されるためであることを見出した。今後、これら組織特異的Elov16欠損マウスの機能解析を引き続き進めることで、脂肪酸の新たな生理機能の解明や脂肪酸の質の制御による生活習慣病の新規予防・治療法の開発が期待される。
ELF電界曝露に起因するヒトの生理的変化に関する研究

本研究では,その目的を達成するために以下の要領で研究を実施した。1.異なる環境条件でヒトの電界感知閾値と生理的変化を非接触的に測定する装置の開発。(1)体の一部を入れて計測を可能とする恒温恒湿装置を製作した。(2)人体の一部への電界曝露を可能とする交流・直流両電界曝露装畳を設計,製作した。(3)電界曝露部近傍の血流変化(血流速度,血流量,血液量等)を測定する装置を設計,製作した。2.交流または直流電界を曝露した際の感知閾値および血流変化を,以下の条件下で計測。(1)ヒトの手,腕など皮膚感覚刺激に敏感な部分に電界曝露をした場合。上記の装置を使用して,性,年齢,体毛の量などの異なる多数の被験者に対し,異なる環境条件(温度,湿度)下で計測し,多数の被験者に対して繰り返し,統計的に解析した。(2)体表条件の異なる被験者に電解曝露をした場合。同一被験者,同一環境条件において体毛の長さや密度を変化させ計測し,多数の被験者に対して繰り返し,統計的に解析した。(3)心理条件の異なる被験者に電界曝露をした場合。被験者に電界曝露の予備知識を与えた場合と与えない場合などにつき計測し,多数の被験者に対して繰り返し,統計的に解析した。3.人体全体に電界曝露した際の感知閾値およびストレス反応を非接触的に測定する装置の開発。(1)人体に対する安全性の確かめられている電位治療器を中心に人体の全身への電界曝露を可能とする装置を設計,製作した。(2)頭頂,顔,腕,足など人体の体表面の血流変化,電界曝露近傍の皮膚電位水準(SPL)をテレメトリする装置を設計,製作した。4.電界を全身曝露した際の感知閾値およびストレス反応を以下の条件下で計測。(1)性,年齢,体毛の量などの異なる多数の被験者に対し,異なる曝露および環境条件下で計測し,多数の被験者に対して繰り返し,統計的に解析した。以上の実験的研究により,次の研究成果が得られた。人体による実測の結果,電界曝露により,血流やSPLが変化することがわかった。また,相対湿度,直流交流電界や測定部位の違い,種々の体表条件,心理条件によりこれらの変化が影響することを確認した。これらの結果により,本研究の目的として掲げた仮説に関する電界の生理作用の解析はほぼ達成できたと考える。(2)人体の一部への電界曝露を可能とする交流・直流

両電界曝露装置を設計,製作した。(3)電界曝露部近傍の血流変化(血流速度,血流量,血液量等)を測定する装置を設計,製作した。2.交流または直流電界を曝露した際の感知閾値および血流変化を,以下の条件下で計測。2-1ヒトの手,腕など皮膚感覚刺激に敏感な部分に電界曝露をした場合。(1)上記の装置を使用して,性,年齢,体毛の量などの異なる多数の被験者に対し,異なる環境条件(温度,湿度)下で計測した。(2)上記計測を多数の被験者に対して繰り返し,統計的に解析した。2-2体表条件の異なる被験者に電界曝露をした場合。(1)同一被験者,同一環境条件において体毛の長さを変化させ計測した。(2)上記と同条件で体毛の密度を変化させ計測した。(3)上記計測を多数の被験者に対して繰り返し,統計的に解析した。2-3心理条件の異なる被験者に電界曝露をした場合。(1)被験者に電界曝露の予備知識を与えた場合と与えない場合などにつき計測した。以上の実験的研究により,次の研究成果が得られた。人体による実測の結果,電界曝露により,血流が変化することがわかった。また,相対湿度,直流交流電界の違い,種々の体表条件,心理条件によりこれらの変化が影響することを確認した。これらの結果により,今年度目的として掲げた仮説に関する電界の生理作用の解析はほぼ達成できたと考える。本研究では,その目的を達成するために以下の要領で研究を実施した。1.人体全体に電界曝露した際の感知閾値およびストレス反応を非接触的に測定する装置の開発。(1)人体に対する安全性の確かめられている電位治療器を中心に人体の全身への電界曝露を可能とする装置を設計,製作した。(2)頭頂,顔,腕,足など人体の体表面の血流変化,電界曝露近傍の皮膚電位水準(SPL)をテレメトリする装置を設計,製作した。2.電界を全身曝露した際の感知閾値およびストレス反応を以下の条件下で計測。(1)性,年齢,体毛の量などの異なる多数の被験者に対し,異なる曝露および環境条件下(温度,湿度)で計測を行った。人体による実測の結果,電界曝露によりSPLが変化することがわかった。また,全身曝露をした場合,血流が変化することもわかった。さらに相対湿度,測定部位によりこれらの変化が影響することを確認した。これらの結果により,12年度と13年度の目的として掲げた仮説に関する電界の生理作用の解析は,ほぼ達成できたと考える。
ニワトリの初期栄養操作による育雛成績向上に関する研究

本研究は孵化前と直後について少量の栄養投与で家禽の最大パフォーマンスを引き出す管理プログラムを作成することを目的とした。その結果、無処理の3日齢ブロイラーヒナと比較して孵化前のin ovoアミノ酸投与区では消化管中部以降、孵化直後の頚部皮下投与区では消化管後部における免疫関連遺伝子発現量が増加し、凝集抗体価も増加し、薬剤に頼らない抗病性の高い飼育が可能であることを示した。また、成長後も筋肉中の成長因子受容体の遺伝子発現量が高いままで栄養インプリンティングが可能であることを明らかにした。さらに、これらのヒナは餌付け飼料の蛋白質量に関わりなく成長し、高栄養飼料原料の節約が可能であることを示した。ニワトリ胚へのアミノ酸投与による栄養インプリンティング誘引の可能性について検討した。孵卵7日目に蒸留水、全卵組成の全アミノ酸もしくは分岐鎖アミノ酸溶液をそれぞれin ovo投与し、孵卵14日目の胚および胸筋重量を測定し、インスリン様成長因子(IGF-1)レセプターmRNA発現を測定した。また、残りを4週齢時まで飼育し、浅胸筋IGF-1レセプターmRNAを測定した。その結果、In ovoアミノ酸投与により胚期の胸筋重量は重くなった。しかしながら4週齢時ではオスのみで浅胸筋のIGF-1受容体mRNA発現量が増加した一方で体重増加は認められなかった。メスではむしろ体重が減少する傾向が認められた。投与時期の影響を検討するため、前試験同様の処理を孵卵7、14日目にin ovo投与し、さらに孵化直後に頚部皮下に投与する区それぞれを設定した。その結果、アミノ酸投与によりIGF-1受容体mRNA発現量は増加し、投与時期が遅れるにしたがい高かったが、体重には反映されなかった。追加で行った試験では分岐鎖アミノ酸の1種で蛋白質合成促進、分解抑制作用が知られているロイシンと等モルのグルコースについて2×2要因解析試験を行った。全卵組成で用いたのと同量のロイシンと、等モルのグルコースをそれぞれ含むか含まない4週の溶液を孵卵7日目に投与し、7週齢まで飼育して体重と筋IGF-1レセプターおよび肝IGF-1 mRNA発現量を測定した。その結果、In ovoロイシン投与では蒸留水を投与した対照区に比べ先の試験同様の傾向が認められたが、ロイシンとグルコースの同時投与により体重が100g程度増加した。以上からアミノ酸の蛋白質分解抑制作用による糖新生もしくは血糖維持機構との拮抗作用によると思われる成長促進の抑制はグルコースの同時投与で防げることと、孵化後の成長促進に有効であることが示された。孵化直後のヒナは24ー72時間絶食される。この期間最も重要とされるアミノ酸(AA)をこれら3つの経路から効果的に給与した時の影響を比較し,それぞれの持つ特徴を明らかにした。全てチャンキー系ブロイラー種卵を用いた。試験1ではAA投与の頚部皮下と経口による投与部位の違いが筋肉蛋白質分解に及ぼす影響について検討した。初生ヒナに生理食塩水もしくはAA溶液を一括もしくは4回分割で頚部皮下もしくはそのう内に投与し,1および4時間後に採血を行い,血漿3M-His濃度を測定した。さらに試験2ではAA投与部位の違いがAAの糖新生に及ぼす影響を調べるため,対照区(絶食区)と,AAを孵卵18日目にin ovo投与,孵化時に皮下もしくは経口投与した区の投与後2,3,4,24時間後の肝ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ(PEPCK)およびグルコース6ホスファターゼ(G6Pase)活性を測定した。試験3および4では全身の免疫能もしくは消化管各部位の免疫能に及ぼす影響を調べるため,孵卵17日目に羊赤血球で免疫した後,試験2同様の処理を行い,孵化後3日齢時に血液凝集反応を調べ、腸管を十二指腸、空回腸、結腸上部に分けて採取し、免疫関連遺伝子発現を調べた。試験1で皮下へのAA投与の要因にのみ3M-His濃度の減少効果が求められ(P< 0.05),経口投与では3M-His濃度に影響を及さず、AA投与部位の違いは筋肉蛋白質分解に影響することが示された。試験2ではAA酸投与区全てで投与2時間後にPEPCKおよびG6Pase活性が減少した(P<0.05)。また皮下および経口投与において,赤血球凝集出現頻度の割合が高い傾向を示し(P< 0.1)、経口、頚部皮下およびin ovo投与それぞれ消化管上部、下部、中部および下部で免疫関連遺伝子発現が他の区より有意に高くなった(P< 0.05)。

新しい飼養管理方法検討のため、すでに本課題で開発したin ovoロイシンおよびグルコース投与法により生産能を改善したヒナにおいて、餌付け飼料中の蛋白質含量が成長に及ぼす影響ついて検討した。100個のチャンキー系ブロイラー種卵を孵卵し,孵卵18日目に蒸留水もしくはLeu+グルコース(Gluc)溶液をin ovo投与した。孵化した初生ヒナの体重測定と雌雄判別を行い,雄のみを選抜し、飼料中粗タンパク質含量14.0%,18.5%もしくは23.0%の試験飼料を孵化後24時間給与し,その後は市販スターター飼料で飼育した。28日齢時に体重測定後,浅胸筋および肝臓の重量を測定するために放血屠殺を行い安楽死させた。試験飼料は主にトウモロコシと大豆粕で構成されたCPを除く栄養素がNRCでの要求量を満たすME 3,100 kcal/kgのCP 14.0%,18%および23.0%の試験飼料を配合した。in ovoロイシンおよびグルコース投与による影響が1日齢時と28日齢時で認められた。1日齢では体重がLeu+Gluc投与区で対照区より低くなる傾向が見られたが,28日齢では体重がLeu+Gluc投与区で対照区より高くなった。0日齢から1日齢での摂食量では有意差は認められなかったが,Leu+Gluc投与区で対照区より減少傾向を示した。in ovo投与を行うと飼料中蛋白質の利用性が改善され、飼料中蛋白質含量に影響を受けにくくなる可能性が示された。以上のことから、in ovoロイシンおよびグルコース投与法により、ブロイラー用飼料の蛋白質要求量は低く設定できる可能性が示された。動物栄養生化学実験結果が予想と異なり、測定項目を圧縮して追加の試験を実行中である。成果については想定していたものを挙げられている。研究計画において、平成24ー25年度ではニワトリの初期栄養改善法3種、すなわち孵化後早期給与、頚部皮下投与および胚時期におけるin ovo投与法によるアミノ酸投与がヒナの1)蛋白質代謝関連酵素と代謝産物、および2)免疫能に及ぼす影響について調べる予定であった。これに対し、今回の報告では3つの投与法によるアミノ酸投与の影響を、1)蛋白質代謝関連酵素と代謝産物として筋肉蛋白質分解の指標である血漿3メチルヒスチジン、糖新生の指標である肝ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ活性の測定を行い明らかにした。また2)については凝集抗体価に及ぼす影響について明らかにし、さらに消化管内各部位の免疫関連遺伝子発現に及ぼす影響も明らかにした。平成25年度では予定のうち残された1)これにより、残りは糖代謝系の指標であるヘキソキナーゼとピルビン酸キナーゼ活性に及ぼす影響に対する検討および2)免疫細胞数とサブセットに対する影響を調べるのみである。以上のことよりほぼ予定通りに進行していると考えられる。アミノ酸投与による成長関連遺伝子発現増加と成長促進が起きないことの関係を証明し、成長促進ができるようにする。具体的には投与アミノ酸の生理作用から糖新生抑制が関係していると考えられることから、糖との同時投与を試みる。実験の進行および結果が予定以上の成果を上げたことから、平成25年度は24ー25年度の残り課題、すなわち1)これにより、残りは糖代謝系の指標であるヘキソキナーゼとピルビン酸キナーゼ活性に及ぼす影響に対する検討および2)免疫細胞数とサブセットに対する影響の検討について取り組む。試験の追加が必要になり平成25年度実施試験期間を超えて試験が行われることになったため。種卵の追加購入とmRNA発現分析用試薬の発注。
P型ATPaseの構造と機能

Na^+,K^+-ATPaseとSRCa^<2+>-ATPaseの両ATPaseに存在するK^+イオン感受性領域(K^+イオンセンサー)を決定するため、ニワトリNa^+,K^+-ATPaseα1サブユニットとSRCa^<2+>-ATPase間のキメラATPaseを作製した。Ca^<2+>依存性,タプシガルジン感受性のSRCa^<2+>-ATPASE活性は,K^+イオンの非存在下においても活性を有するが,その活性は,K^+イオンの添加によりさらに爆発的に活性化される。K^+イオンによる活性化様式は,高感受性(ED50,^-20mM)と低感受性(ED50,^-70mM)の二相性であった。[n/c]CCおよびCNCキメラATPaseのタプシガルジン感受性SRCa^<2+>-ATPase活性もまた,野性型CCCと同様,二相性のK^+イオンによる活性化様式を示した。それに対して,CC[c/n/n]キメラATPaseのタプシガルジン感受性SRCa^<2+>-ATPase活性は,野性型Na^+,K^+-ATPase(NNN)のK^+イオン感受性と同等の高感受性一相性(ED50,<10mM>の活性化様式を示した。これらの結果は,Na^+,K^+-ATPaseのK^+イオン感受性領域(K^+イオンセンサー)がNa^+,K^+-ATPaseα1サブユニットC末端領域(Leu861-C末端領域)に存在することを示唆するものである。また,SRCa^<2+>-ATPaseのK^+イオン低感受性のK^+イオンセンサーも同様に,SRCa^<2+>-ATPaseのC末端領域(Ser830-C末端領域)に存在することを証明するものである。そこで,Na^+,K^+-ATPaseα1サブユニットC末端領域をさらに限局させた2つのキメラATPase,CC[c/n/c]およびCC[c/c/n]を作製した。CC[c/c/n]キメラATPaseのタプシガルジン感受性SRCa^<2+>-ATPase活性に対するK^+イオンの感受性は,CC[c/n/n]キメラATPaseのそれと同様,野性型NNNのK^+イオン感受性と同等の高感受性一相性(ED50,<10mM>の活性化様式を示した。それに対して,CC[C/N/C]キメラATPaseのタプシガルジン感受性SRCa^<2+>-ATPase活性に対するK^+イオンの感受性は,野性型CCCと同様,二相性のK^+イオンによる活性化様式を示した。Na^+,K^+-ATPaseα1サブユニットC末端領域(Met889-C末端領域)には,Na^+,K^+-ATPaseのK^+イオンセンサーが存在することを証明した。それに対して,CC[C/N/C]

キメラATPaseのタプシガルジン感受性SRCa^<2+>-ATPase活性に対するK^+イオンの感受性は,野性型CCCと同様,二相性のK^+イオンによる活性化様式を示した。Na^+,K^+-ATPaseα1サブユニットC末端領域(Met889-C末端領域)には,Na^+,K^+-ATPaseのK^+イオンセンサーが存在することを証明した。
オートファジーの機能破綻による肝がんと転写因子Nrf2の活性化

オートファジーは細胞内のタンパク質の品質管理を担う機構として注目されている。オートファジーの機能破綻は、p62タンパク質の異常蓄積を介して転写因子Nrf2を活性化する。オートファジーの機能破綻マウスは肝腫瘍を形成するが、本研究において、オートファジーの機能破綻により活性化したNrf2が肝腫瘍の発症に関わることが明らかとなった。タンパク質分解機構であるオートファジーは、細胞の恒常性維持に重要である。オートファジーは、非選択的な細胞内小器官の分解だけでなく、選択的なタンパク質の分解にも関与することが報告されてきた。オートファジーによる選択的なタンパク質分解には、p62が重要な役割を果たしている。オートファジーの機能破綻は、p62の異常蓄積により転写因子Nrf2を活性化する。肝臓特異的なオートファジー不全(Atg7-Alb)マウスは、p62の蓄積により肝腫瘍を発症する。そこで、オートファジー不全による肝腫瘍の発症にはp62を介して活性化されるNrf2が重要であるのではないかと考え、オートファジーとNrf2の二重欠失(Atg7-Alb:Nrf2)マウスを作製して1年齢まで観察した。Atg7-Albマウスは1年齢で肝腫瘍を発症するが、Nrf2の欠失によりオートファジー不全による肝腫瘍は抑制された。予想通り、Nrf2が肝腫瘍の原因であると考えられたが、しかし詳細に解析してみると、Atg7-Alb:Nrf2マウスでは、本来、Albumin-Creにより欠失するはずのAtg7の発現が60%程度まで回復していることがわかった。Atg7-Alb:Nrf2マウスで観察された肝腫瘍の消失は、Nrf2欠失ではなく、Atg7の発現によりオートファジーの機能が回復したことによる可能性がある。今後、Atg7の発現回復とオートファジーの機能についてより詳細に検討する。オートファジーはタンパク質分解機構である。選択的オートファジーは、p62タンパク質がユビキチン化されたタンパク質を隔離膜へ誘導する。肝臓においてタンパク質分解機構であるオートファジーが破綻すると、転写因子Nrf2が異常に活性化し、最終的に良性腫瘍が出現する。オートファジーの破綻によるNrf2の活性化には、p62タンパク質の異常蓄積が関与している。一方で、がんのヒト臨床検体においてNrf2の異常活性化が見出されている。そこで、オートファジーの破綻による腫瘍形成にNrf2の関与がする可能性が考えられた。オートファジーの破綻は、オートファジーの必須遺伝子であるAtg7を欠失することによって再現した。肝臓特異的オートファジー不全(Atg7-Alb)マウスと、オートファジーとNrf2の二重欠失(Atg7-Alb:Nrf2)マウスを長期観察すると、前者では既報通りに良性腫瘍を形成したが、後者ではそのような腫瘍形成が見られなかった。よって、Nrf2の異常活性化がオートファジーの破綻による腫瘍形成に寄与すると考えられた。一方で、Atg7遺伝子の発現、I型とII型によるLC3の変換、p62タンパク質の発現により、両者マウスにおけるオートファジーの状態を評価したところ、Atg7-Alb:Nrf2ではオートファジーの機能が回復している可能性が考えられた。最終年度では、オートファジーの機能に対するNrf2の関与について検討する。計画通りマウスを飼育することができ、長期観察後に解析できた。オートファジーはタンパク質分解機構のひとつである。選択的オートファジーはp62タンパク質がユビキチン化されたタンパク質を隔離膜へ誘導する。肝臓においてタンパク質分解機構であるオートファジーが破綻すると、転写因子Nrf2が異常に活性化して良性腫瘍が出現する。これまでに、オートファジーの破綻により異常蓄積したp62が、転写因子Nrf2を活性化することがわかっていた。そこで、オートファジーの破綻による腫瘍形成にNrf2の関与があるのではないかと考えた。肝臓特異的Atg7欠失マウスにNrf2を欠失させると肝腫瘍の形成は抑制された。一方、Nrf2の活性抑制に働くKeap1を欠失することにより、Nrf2のユビキチン化分解機構が破綻したAtg7:Keap1二重欠失マウスでは、Nrf2が異常に活性化して、Atg7欠失マウスより肝病態が悪化した。このAtg7:Keap1二重欠失マウスの肝病態はNrf2を欠失することにより軽減した。転写因子であるNrf2の活性化は、その標的遺伝子群の発現を一括して亢進する。そのため、オートファジーによるタンパク質分解機構が破綻した生体環境では、不良タンパク質の蓄積が増進する。タンパク質の恒常性は合成と分解のバランスによって成立し、Keap1-Nrf2システムはオートファジーによるタンパク質分解によって維持されること示された。計画通りマウスの繁殖が進み、1年齢のマウスの肝臓を解析することができた。

オートファジーの機能に対するNrf2の関与が考えられたので、Nrf2の標的遺伝子にオートファジー関連遺伝子があるか否かを網羅的な発現解析により検討する。生化学オートファジー不全とNrf2による肝病態について明らかとするため、オートファジーの機能をAtg7の発現だけでなく、LC3やp62の発現により評価する。病理組織解析の外部依頼費を抑えることができたため、次年度使用額が生じた2014年度では旅費のみで新規購入物品はなかったため、次年度に繰り越した。マウス飼育費として「その他」に充てる2014年度の繰越分は2015年度に計上して使用する
持続的自立型集落社会システムの設計と開発援助手法に関する研究

本年度は、気候的・環境資源的に脆弱な条件にあるアジア・アフリカの半乾燥地域における集落社会へのこれまでの代表的な開発援助計画を調査し,集落社会における、1)生物生産とエネルギー・システム:半乾燥地域における生物生産の機械化の可能性と自然エネルギーの有効利用技術の選択など(研究分担笹尾彰(東京農工大))2)食料と燃料エネルギーの経済システム:集落社会の農業経済システムとしての持続的自立性に関する分析(研究分担森義昭(京都大))、3)環境保全システム:リモートセンシングによる砂漠化防止のための土地利用の階層的分類と緑化対策(研究分担星仰(茨城大))4)持続的自立型集落社会基盤システム:地理情報システムによる集落社会システムの社会基盤のキャリング・キャパシティの分析(研究分担小林慎太郎(京都大))5)持続的自立性への開発援助システム:環境保全型開発援助の枠組みと援助手法の開発(研究分担中山幹康(宇都宮大))、等の部分システムを多くの開発事例からレビューした。さらに、この集落社会システムが全体として持続的に存続し、自立できるシステムの成立条件とその評価の枠組みを、a)人口、食料、水資源、エネルギー資源、b)集落基盤施設(インフラストラクチャ),c)管理・参加の制度・手段を軸にして構築するための論議を行った(研究総括:池田三郎(筑波大))。分析に取り上げた代表的開発援助プログラムは,a)パキスタン北部「アガ・カーン・プロジェクト」世界銀行による評価,b)西アフリカ「ニジェール河流域砂漠化防止」農用地整備公団による調査・援助計画、c)ケニヤ「人口、環境、資源容量の評価のパイロット研究」、世界食糧機構、等で、いずれも、持続的発展が成立するためのシステム条件について検討を加えた。これらの成果は中間報告書として平成6年3月に刊行された。
数値電磁界解析を使用する雷サージ新解析法に関する研究

周波数領域におけるモーメント法でサージ電流を求めることを検討した。アンテナやマイクロ波回路分野で開発されたモーメント法はある範囲における周波数特性を解析対象とするがサージ解析では周波数特性よりは時間特性が重要であり、逆フーリエ変換を必要とするため、数値電磁界解析でサージを解析するには計算時間が問題となることがわかった。しかし、複数台のワークステーションを使用した並列計算を行えば短時間でサージ解析を行うことができることがシミュレーションから明らかになった。しかし、送電線路のように複雑な回路構成の導体系では本手法を適用するには未だ問題が多いので、線路を4端子回路と考えるモデルを検討した。4端子回路定数A,B,C,Dを受電端短絡、開放の2つの場合について数値電磁界解析によって求める方法を考案した。その結果は線路を多数個に分割するためか4端子定数から求めた特性インパルスや伝搬定数は周波数によって大きく変化した。これを滑らかな曲線で近似する解析関数(s関数)を求め、逆ラプラス変換を使用すれば実測に近いサージ波形が得られることを示すことができた。しかし、この近似関数はsの無理関数になっているため、広く使用されている回路シミュレータEMTPに適用するには難点があることがわかった。そこでEMTPの線路周波数モデルの1つであるJ.Martiモデルに適合するようなpade近似を行ったところEMTPでも鉄塔を含む線路のサージ現象を精度良く解析することが可能であることが明らかになった。周波数領域で電圧・電流をモーメント法にて求めるプログラムをワークステーションで動くようにした。プログラムは空間の電磁界を求める部分と時間波形に変換する部分からなり任意の雷サージ波形に関して空間の任意の点の電流、電界・電圧波形を求める事が可能である。送電線路モデル実験と比較して解析結果の正しさを検証した。電力回路の解析技術の標準となりつつあるEMTPで鉄塔を扱う新しい手法として、本研究の手法で周波数モデルを提案した。このモデルは特性インピーダンスが場所の関数となる線路を周波数特性を有し場所によらず一定の特性インピーダンスで表わすモデルである。モーメン法の解析では長時間の計算が必要であるがこのモデルでは短時間で解析が可能である。ただし、周波数特性を示す特性インピーダンスを求めるには2回モーメント法で全周波数にわたり解析する必要がある欠点を持つ。しかし、モデルを構成することができれば従来の回路解析技術に取入れることが可能である。さらに、従来の等価回路を基にしたサージ解析では困難であった雷撃時の送配電線の発生過電圧を比較的容易に求められることを縮小線路モデルの実測と解析結果の比較から明らかにした。また従来のサージ解析で採用されている伝送線路理論と電磁界解析の計算結果の比較より、伝送線路理論の適用限界があり、サージ電圧・電流の立上がり時間にサージ伝搬導体長の関係によっては伝送線路理論を適用するには問題が生じる。雷サージ解析では鉄塔の接地抵抗のサージ特性も重要になるが本研究を適用したところ、鉄塔の接地系は大地が完全導体でも20Ω前後のサージインピーダンスを示すことが明らかになった。アンテナやマイクロ波回路分野で開発されたモーメント法はある範囲における周波数特性を解析対象となるがサージ解析では周波数特性よりも時間特性が重要であり、逆フーリエ変換を必要とするため、数値電磁界解析でサージを解析するには計算時間が問題となることがわかった。しかし、複数台のワークステーションを使用した並列計算を行なえば短時間でサージ解析を行なうことができることがシミュレーションから明らかになった。

これを滑らかな曲線で近似する解析関数(s関数)を求め、逆ラプラス変換を使用すれば実測に近いサージ波形が得られることを示すことができた。しかし、この近似関数はsの無理関数になっているため、広く使用されている回路シミュレータEMTPに適用するには難点があることがわかった。そこでEMTPの線路周波数モデルの1つであるJ.Martiモデルに適合するようなpade近似を行なったところEMTPでも鉄塔を含む線路のサージ現象を精度良く解析することが可能であることが明らかになった。
駆動トルクに着目した車いすマラソンにおける効率的な駆動フォームに関する研究

本研究の目的は、車いすマラソン競技者の競技力向上を支援するために、駆動フォームの評価・提案システムの構築を行うことである。本研究では、空気抵抗に影響を及ぼす前面投影面積と車いすを漕ぐときに競技者が行った仕事を駆動フォームの評価指標とし、深度センサが撮影した深度画像から前面投影面積を推定するプログラムを作成した。車いすを漕ぐときに競技者が行った仕事を推定可能な計測用ホイールを開発し、推定された仕事が競技力の評価指標として有効であることを確認した。車いすを用いた競技スポーツの1つに車いすマラソンがある。選手は記録向上を目的に練習を重ねている。車いすマラソンの記録は駆動フォームにより大きな影響を受ける。右半身と左半身に器質的・機能的差が生じていない選手では、左右差がない駆動フォームが適切と考えられるが、脊椎側湾症や「麻痺の程度が左右で差がある場合」は左右差がない駆動フォームが適しているとは必ずしもいえない。本研究の目的は、器質的・機能的な左右差を有している選手に向けて走行時に選手が発揮しているトルクを用いて駆動フォームの評価を行うシステムの開発を行うことであり、平成25年度では、トルク計測システム、空気抵抗推定システムの開発に着手した。トルク計測システムでは、歪みゲージを取り付ける車いすマラソン用ホイールの購入に約8ヶ月もの時間を要したため、計測システム自体は完成には至らなかったが、歪みゲージやアンプ、データロガーなど計測システムを構築する部品を購入し各部品の動作確認を行った。ホイールは平成26年3月に納品されており、平成26年度8月を目処にトルク計測システムの構築を行う予定である。空気抵抗推定システムは、ホイールから計測されるトルクから求めたパワーと相対風速から車いすの空気抵抗を推定する。そのため、実走時の相対的風速を計測する装置を購入し、相対的風速が計測できることを確認した。また、ローラー台での練習時用に、前面に設置したカメラで撮影した画像から前面投影面積を推定するプログラムを作成した。ただし、静止画像が対象であるため、今後、動画像をリアルタイムで推定できるように改良する必要がある。平成26年度では、車いすを漕ぐときに生じる駆動トルクの計測装置を試作し、駆動フォームの姿勢計測環境を構築した。駆動トルクの計測装置試作:本研究では、連携研究者が一般的な車いすを対象に行っていたトルク計測の手法(ホイールとハンドリムを結ぶ支柱の歪みを利用し駆動トルクを求める)を用いて、車いすマラソン競技者の駆動トルクを計測する予定である。そのため、平成26年度では、平成25年度に購入した研究協力者である車いすマラソン競技者が使用しているのと同等の競技用ホイールに対して、歪みゲージの貼付や歪みアンプ及びワイヤレスデータロガーの固定を行った。歪みゲージの貼付では、ホイールとハンドリムを結ぶ支柱の長さを研究協力者が用いているホイールと同じにすると、支柱の長さが歪みゲージを貼付するには短かった。支柱を単純に延長するとホイールとハンドリムの位置関係が変わり、駆動フォームに影響が生じると考えられたため、ホイールとハンドリムの位置関係を変更することなく支柱を延長するための部品を製作し用いた。歪みアンプ及びワイヤレスデータロガーの固定後に歪みゲージの出力とトルク間の校正曲線を求めた。駆動フォームの計測環境構築:駆動フォームの計測定量的評価を行うために、マイクロソフト社製の深度センサであるKinectを用いてローラ上を漕ぐ競技者の身体各部における3次元座標の計測を試みた。Kinectには車いす使用者を想定した撮影モードがあるが、正面から撮影した前額面の画像から身体各部の3次元座標を推定することはできなかった。Kinectは撮影した画像に対して形状認識を行うことで身体各部の座標を算出しているが、マラソン競技者は深い前傾姿勢を取ることが多いため、正面から撮影した画像に対しては形状を認識できなかったと考えられる。しかし、上方から水平面を撮影することにより身体各部の3次元座標が得られることを確認した。駆動トルクの計測装置:計測用ハンドリムとホイールを接合する際にワッシャーをスペーサーとして使用することで、計測用ハンドリムとホイールを接続する支柱の物理的な長さを変えることなく、計測用ハンドリムとホイールの間隔を変化させて計測できることを確認し、計測用ハンドリムとホイールの間隔を変化させた際に実施する較正を簡便に行う為の校正装置を作製した。また、計測時のおける安全性確保を目的に、市販の心拍センサの出力をトルク計測装置のデータロガーに入力する回路を作成した。駆動フォームの計測環境:使用する深度センサをKinect v2に変更するとともに、上方からの撮影が簡便に行えるように深度センサを保持するアームを製作した。しかし、駆動動作が速くなるにつれて、Kinect v2では肘や手部の3次元座標が推定できないフレームが増加することが判明した。そのため、駆動フォームが速い場合は、一般のビデオカメラにより撮影された動画像解析を用いることが重要であることがわかった。計測:平成27年度では、研究初年度にあたる平成25年度から試作を開始し平成26年度に一次試作が終了した計測用ハンドリムを用いて、車椅子マラソン選手1名を対象に計測を行った。しかし、計測の結果から、計測用ハンドリムに生じるトルクが高まると計測されたトルクの基線が階段状に変動する現象が確認され、ひずみゲージの接着状況や計測用ハンドリムとホイールの接合部のネジ止めトルク及び電気的配線などの確認と対策に時間を要した。その結果、計測を引き受けて頂けた車椅子マラソン選手を対象に計測を行える日が少なく、十分な計測データを蓄積することができなかったため、計測データの蓄積を目的に補助事業期間の延長を申請するに至った。

計測機器の調整並びに修正に当初の想定よりも時間を要した。また、当初の想定よりも被験者の要件を満たす車椅子マラソン選手の確保や、被験者との実験に伴う日程調整が困難であったことなどから、車いすマラソン選手を対象とした計測の開始が遅れた。これにより計測回数が予定よりも少なくなり十分なデータを得ることができなかった。本研究の目的は、右半身・左半身に器質的・機能的差を有している競技者を対象に、競技者が発揮しているパワーを用いた漕ぎ方の定量的評価システムの開発である。本研究で開発したトルク及び角速度が計測可能な後輪では、計測されるトルクが大きくなると、トルク波形の基線が階段状に変化するという課題があった。我々は電子回路に問題があると考え、昨年度から本年度にかけて、電子回路の修正を主目的に2次試作を実施した。2次試作品では、静的加重を行っても基線の階段状変化は生じなかった。しかし、競技者が実際に漕ぐと階段状の変化が生じ、最終的には意味のある信号が計測されなくなった。検討の結果、ハンドリムと後輪の接合方法が原因であると推察されたが、研究期間内での解決には至らなかった。そのため、トルクではなく、計測された角速度及び角速度から算出した角加速度の積を、左右の後輪毎に求め、その比を評価指標として用いることを考案した。この評価指標は、左右の後輪の慣性モーメントが同じという仮定の下では、被験者が発揮したパワーの比となる。以下、疑似パワー比とする。疑似パワー比の有用性を確認するため、漕ぎ方に左右差が生じていると自身が感じている2名の競技者を対象に、ローラ台で静止した状態から被験者自身の最高速度まで加速し、最高速度を維持させたときの後輪及びローラの角速度を計測した。疑似パワー比の算出には、左右の後輪が独立して回転できなければならないため、本研究とは異なる研究で、我々が開発した左右の後輪が独立して回転できるローラ台を用いた。計測された疑似パワー比は両名ともに1前後であり、漕ぎ方の出力であるパワーには、競技者が考えているほどの左右差が見られなかった。しかし、片側のみにハンドリムのキャッチミスが生じた計測例では、疑似パワー比が大きく変動した。このことから、漕ぎ方の評価に疑似パワー比が有用であることが示された。本研究の目的は、車いすマラソン競技者の競技力向上を支援するために、駆動フォームの評価・提案システムの構築を行うことである。本研究では、空気抵抗に影響を及ぼす前面投影面積と車いすを漕ぐときに競技者が行った仕事を駆動フォームの評価指標とし、深度センサが撮影した深度画像から前面投影面積を推定するプログラムを作成した。車いすを漕ぐときに競技者が行った仕事を推定可能な計測用ホイールを開発し、推定された仕事が競技力の評価指標として有効であることを確認した。駆動トルクの計測システムの遅れ:本研究では駆動トルクはハンドリムとホイールを繋ぐ支柱に貼付した歪みゲージを用いて算出する。しかし、支柱の長さは歪みゲージを貼付するには短かった。
MPTP9線条体内局所注入による大脳基底核症状(運動系と認知系)の解析

1.MPTPによる片側パ-キンソニズム:サルの一側尾状核頭部または被殻内に金属カニュ-レを留置し、浸透圧ミニポンプを用いてMPTP4ないし0.4mgを2週間かけて注入した。MPTP4mg注入によって尾状核と被殻内で同様に永続的な片側パ-キンソニズムを作製することができた。MPTP0.4mgでは、反対側肢の屈曲位とhypokinesiaは被殻内注入の方が、逆にapomorphineによる回転運動の誘発は尾状核内注入の方が閾値が低いこと(症状発現のdouble dissociation)を見出した。尾状核内0.4mg注入による回転の誘発は経時的に注入開始5週後をピ-クとしその後は次第に減弱し、15週で回転運動はほぼ消失した。ピ-ク時に最大回転数を示した1頭は15週以降、回転の誘発方向が逆転した(変性に伴う再生過程か?)。脳を組織・化学的に検索し、注入部位と線条体内ドパミン欠乏の広がりと黒質ドパミン細胞の脱落を確認した。黒質細胞の脱落(対側を対照とする)は注入部位と量に応じてゆるやかなtopographyを示し、0.4mg役与ではpatch状の脱落を示した。回転運動の作製には黒質吻内側部の細胞脱落が重要と考えられた。オペラント行動による認知障害の検索、被殻内0.4mg注入後の経時的検索、側坐核内MPTP注入はいずれも緒についているが翌年に持越しとなった。2.パ-キンソニズムの振戦の作製:サルで、上記の片側パ-キンソニズムを作製し、さらにMPTP注入側と同側の赤核(小細胞性)内にカイニン酸またはイボテン酸を注入し、それまで認められなかった安静時振戦が認められたが、sustainedとはならなかった。組織学的に赤核の細胞脱落を確認した。しかし、いまだ例数が2頭と少なく、この組合せで振戦が生ずるか否かは仮説の段階にある。MPTPによる片側パ-キンソニズムと小脳歯状核へのカイニン酸注入の組合せ実験も計画している。