Ehime University Institutional Repository

愛媛大学図書館

Japanese

2020年度版愛媛大学図書館年報 : あゆみ

Ehime University (愛媛大学)博士(医学)doctoral thesi

森川, 紳之祐

MORIKAWA, Shinnosuke

 
（第３号様式） 
 
 
 
学 位 論 文 要 旨 
 
 
 
            氏   名 森川 紳之祐 
 
 
 
            論 文 名 ランゲルハンス島 β 細胞の ASC, IL-1β の発現と相関する IAPP/Amylin
は NLRP3 インフラマソームを直接活性化する 
 
 
 
 
 
 
学位論文要旨 
[背景] 
 2 型糖尿病は慢性の無菌性炎症疾患であり、患者血清では IL-1や IL-6 などの炎症性サイト
カインの上昇が認められる。特徴的な病理組織像は膵ランゲルハンス島における IAPP/Amylin
というアミロイドの沈着である。 
インフラマソームは IL-1 の活性化必須のタンパク質複合体で、細胞内パターン認識受容体
の一つである NOD, LRR, and pyrin domain containing 3(NLRP3)、アダプタータンパクである
ASC および Caspase-1 により構成されている。先行研究では、膵ランゲルハンス島に浸潤し
IAPP/Amylin を貪食したマクロファージにおいて、NLRP3 インフラマソームの活性化により
IL-1が産生され、局所的炎症を引き起こしていることが示されている。 
しかしながら、どのように細胞が傷害されるのかについては未解明である。実際に、糖尿病
患者の膵島では、アミロイドの沈着によって細胞数の減少がみられる。 
そこで、本研究では、細胞内で産生された IAPP/Amylin が直接細胞内の NLRP3 インフラマ
ソームを活性化して、細胞傷害を起こしているという仮説を検証した。 
[方法] 
愛媛大学医学部附属病院の病理解剖症例における膵臓パラフィン包埋組織を用いて、インフ
ラマソームの構成要素である ASC, NLRP3, そして Caspase-1, IL-1,並びに IAPP/Amylin, 
insulin に対する抗体で免疫組織化学染色した。各症例 10 個のランゲルハンス島における各抗
体での染色パターンを以下の基準に基づいて 0 から 3 でスコア化し、比較した。 
 
氏名 森川 紳之祐  
(染色パターンスコアの基準) 
3: 細胞膜下に強く完全に、かつ細胞内に均一な染色像が得られる。 
2: 細胞膜下に弱く完全に、あるいは細胞内に均一な染色像が得られる。 
1: 細胞膜下に弱く不完全に、あるいは細胞内に部分的な染色像が得られる。 
0: 特異的染色像が得られない。 
 
また FLAG 標識 NLRP3 および Biotin 標識 ASC を、コムギ胚芽無細胞タンパク質合成技術を用
いて合成し、IAPP/Amylin やその他の NLRP3 リガンド候補分子の存在下での NLRP3, ASC の近接
を Amplified Luminescence Proximity Homogeneous Assay (ALPHA)法を用いて評価した。さら
に NLRP3 の欠失体を合成し、ALPHA 法と免疫沈降法によって IAPP/Amylin との相互作用部位を
同定した。 
[結果] 
免疫組織化学染色で、ランゲルハンス島の NLRP3, ASC, Caspase-1, IL-1, IAPP/Amylin の
染色パターンをスコア化した。Pearson 相関係数検定で、ASC と IL-1(R=0.937, p =0.000191)、
ASC と IAPP/amylin (R=0.742, p =0.0220)、ASC と IL-1(R=0.823, p =0.0640)、の染色スコア
は、それぞれ有意な正の相関を示した。また、ASC の染色スコアと患者 HbA1c 値(R=0.774, p 
=0.0143)も有意な正の相関を示した。一方で、IAPP/Amylin と NLRP3、IAPP/Amylin と Caspase-1
の染色スコアに有意な相関は認められなかった。IL-1と insulin の蛍光二重染色では、insulin
陽性シグナルを示す細胞に IL-1陽性シグナルの重なりが観察された。 
 ALPHA 法では、NLRP3 と ASC の近接シグナルが IAPP/Amylin の容量依存的に増加した。また、
IAPP/Amylin と NLRP3 の Leucine-rich-repeat(LRR)ドメインに選択的に近接シグナルの増加が
見られた。同様の結果を免疫沈降法によって確認した。 
[考察] 
以上の結果から、IAPP/Amylin は NLRP3 の LRR ドメインと相互作用し、NLRP3 と ASC の近接を
誘導していると考えられた。 
[結論] 
膵ランゲルハンス島細胞内において、IAPP/Amylin が NLRP3 に直接認識され、インフラマソ
ームを活性化することが示唆された。 
 
上記実験は、愛媛大学医学部附属病院臨床研修倫理審査委員会に承認されている(承認番号
:1301001)。 
 
キーワード（３～５） 
 
 
 
2型糖尿病 
インフラマソーム 
アミロイド 
炎症 


English

ランゲルハンス島β細胞のASC, IL-1βの発現と相関するIAPP/AmylinはNLRP3インフラマソームを直接活性化する

Ehime University (愛媛大学)博士(農学)thesi

大西, 信太郎

OONISHI, Shintaro

（第５号様式）
学位論文審査の結果の要旨
氏 名 大西 信太郎 
審 査 委 員 
   
     
    
    
    
論 文 名 植物由来生理活性物質の活用に関する研究
審査結果の要旨
 天然に存在する化学物質は様々な生理活性を示す。そのような天然物は医薬品や健康補助食品、さら
には農薬や食品添加物などに利用されている。このように天然物を産業利用するためには、天然資源か
ら生理活性物質を探索・解明した後に、生理活性の特性解明や産業的な供給方法などを開発する必要が
ある。本論文では、野生植物から昆虫成長阻害活性をスクリーニングし活性物質を追究し食品保護成分
開発の礎を作るともに、ピーマン葉由来の生理活性を探索することで、ピーマンの品種間によるフラボ
ノイド生産能を検証し、産業利用に適した品種群の選定に至った結果がまとめられている。
学位論文は４章から構成されて、その構成内容は以下の通りである。
第１章は緒言であり、研究背景と目的について述べられている。
第２章は昆虫の成長阻害物質を天然からスクリーニングし、コバノズイナ（Itea virginica）から阻害活
性物質を同定し、食品保護剤としての有効性を提言している。具体的には、高知県野生の木本植物 26 種
及び草本植物各 76 種を対象にスジコナマダラメイガ幼虫の成長阻害物質をスクリーニングし、27 種の
植物抽出液に成長阻害活性を確認した。それらの中から観賞用低灌木であるコバノズイナに注目して成
長阻害物質の解明を行い、アリトールと D-アルロースを成長阻害活性物質として同定した。標準物質を
用いた用量群間比較試験からアリトールと D-アルロースの EC50値はそれぞれ 15.7 及び 30.3 mg/g 餌と算
出された。また、試験した最高用量である 80 mg/g 餌においてアリトールでは 97.0%の成長阻害活性が、
D-アルロースでは 75.2%の成長阻害活性が確認され、貯穀害虫の防除に十分有効な生理活性を示すこと
が確認された。特に D-アルロースはヒトに対する安全性が確立しており、貯蔵穀物や食品に直接混用可
能な貯穀害虫の食害防止剤となり得るものと考えられた。アリトールにおいても同様に安全性に係る検
討が行われれば、両物質を併用することでより広い作用スペクトルや高い効果が得られる可能性が示さ
れ、今後の製品開発が期待されることを提言している。
第３章はフラボノイドの一種ルテオリン(Lu)配糖体の破骨細胞分化抑制活性を確認した上で、Lu 類生
産に有用なピーマン品種群を見出すことに成功し、医薬品・健康補助食品への利用の可能性を提言して
いる。具体的には、ピーマン Capsicum annuum の葉に含まれるフラボノイドであるルテオリンアピオシル
グルコシド (LuGA)には農業害虫のであるマメハモグリバエ（Liriomyza trifolii）に対する産卵行動阻害活性が存
主　査　　手林　慎一
副　査　　佐藤　正資
副　査　　西脇　　寿
副　査　　佐藤　周之
副　査　　加藤　伸一郎
在することから、このフラボノイド配糖体の害虫防除への利用が期待されてきた。さらに近年、アグリコンである Lu
にはマウス前駆破骨細胞に対する分化抑制効果が報告され、破骨細胞の分化が影響する骨粗鬆症や関節
リウマチ等への予防や症状改善への利用の可能性が示唆されており、より高付加価値が見込まれてきた。
しかしながら当該効果のヒト細胞における確認がなされておらず、商用利用の障害となっていた。そこ
で、本研究では Lu 及びその配糖体類ルテオリングルコシド(LuG)・LuGA のヒト前駆破骨細胞に対する分化
抑制効果を検討した。その結果、ヒト前駆破骨細胞の培養において分化誘導因子 RANKL 及び M-CSF に
よる分化誘導と同時に薬剤処理を行うと、破骨細胞への分化の指標である酒石酸耐性酸性ホスファター
ゼ活性(TRACP)への阻害活性が確認された。Lu および LuG、LuGA の EC50 はそれぞれ、16.0 µM、16.0 
µM、22.1 µM であり、一般細胞毒性の EC50は 32.5 µM、28.9 µM、26.8 µM であった。いずれの Lu 類も
TRACP 阻害活性は一般細胞毒性よりも低濃度で確認されたことから Lu 類はヒト破骨細胞に対して分化
抑制活性を示すことを確認した。この報告はヒト細胞における初めての破骨細胞分化抑制活性の確認で
あるとともに、LuGA にも破骨細胞分化抑制活性を示すことを初めて確認できた。さらに Lu および LuG
の分化開始４日後処理では活性は弱まるものの阻害は確認されたが、LuGA には一般細胞毒性が観察さ
れる一方で、TRACP 阻害活性は確認されず、Lu および LuG と、LuGA では作用機構が異なる可能性が
示唆された。作用機構の詳細は今後の研究を待つ必要があるが、フラボノイドの糖化状態により生理活
性が異なる点は興味深く、破骨細胞分化抑制活性に基く骨粗鬆症や関節リウマチ等への予防や症状改善
への利用の可能性を広げるに至った。
この様に、ルテオリンは糖化状態によって細胞への作用や毒性が異なることから、C. annuum を用い
て Lu 含有製剤を生産するためには、各品種におけるフラボノイドの糖化状態とその含有量をあらかじ
め知ることが重要となる。そこで C. annuum 47 品種のフラボノイド含有量を調べたところすべての品種
において LuG、LuGA の存在が確認されたが、遊離の Lu は確認できなかった。また LuG や LuGA の類
縁体であるアピゲニングルコシド(ApG)及びアピゲニンアピオシルグルコシド(ApGA)も同時に確認され
たため、これら 4 化合物の含有量のもとにクラスター解析をおこなった。その結果、クラスターＡ
(n=30)及びＢ(n=17)に階層化され、更にＢはＢ１(n=3)およびＢ２(n=14)に階層化された。クラスターＡお
よびＢに分類されたピーマン類、パプリカ類、シシトウ類、トウガラシ類の頻度に差はなく、C. annuum
のタイプによるフラボノイド生産性の違いは確認されなかった。しかし、クラスター間でのフラボノイ
ド生産性は有意に異なり小クラスタ－Ｂ１には総 Lu 量が３品種平均で 23.6 µmol/g fr. wt.も存在するこ
とが判明し、ルテオリン生産に有望な品種の探索に成功した。
第４章は結論であり、研究総括と産業利用への展望が述べられている。
 以上のように、著者は天然資源から様々な生理活性物質を探索し、害虫に対する食品保護成分や骨粗
鬆症の予防や症状改善成分を見出した。いずれも食経験のある比較的安全性が担保された物質であるこ
とから、天然由来の生理活性物質の実用化技術の開発に大きな知見を与えたものと考える。
本論文の公開審査会は令和 3 年 7 月 26 日にリモートシステムを利用して開催され，申請者の学位論文
の口頭発表およびこれに関する質疑応答が行われた。引き続いて開催された学位論文審査委員会におい
て、学位論文の内容を慎重に審査した結果、審査委員全員一致して博士(農学)の学位を授与するに値す
るものと判定した。


植物由来生理活性物質の活用に関する研究

Shahrial, Mustafiz

（第３号様式）(Form No. 3) 
学  位  論  文  要  旨  
Dissertation Abstract 
 
 
氏名：  
Name 
Shahriar Mustafiz 
 
 
Title of Dissertation 
Research on vegetable and fruit seed marketing  
-Empirical analysis of seed growers and distributors in Bangladesh - 
 
 
学位論文題目：  
 
(野菜・果実種子のマーケティングに関する研究  
-バングラデシュの種子生産者と流通業者の実証分析 -) 
 
学位論文要旨：  
Dissertation Abstract 
 
 
 
 
 
 
   Bangladesh is a fertile country with a lot of potential for productivity growth, but it isn't 
occurring. One of the factors is the seed problem. Good variations must be developed and 
disseminated. To achieve so, an environment conducive to domestic production and 
distribution must be created.  
 
   The research has divided into two parts where first part focused on existing practice and 
perception of vegetable seed farmers and sellers . This research attempts to determine the 
cause of those problems and to determine ways to mitigate the problems and find the result to 
make a sustainable marketing system. A descriptive research method was applied, based on a 
survey conducted in Bangladesh in three major seed producing divisions namely Dhaka, 
Chittagong, and Mymensingh. A survey of 40 retailers and 40 peasants revealed the current 
status of seed distribution and its problems.  The current situation is concerning the actual 
infrastructure and distribution channels . The objective of the study is to analyze marketing 
practices of vegetable and fruit seeds, the problems of vegetable and fruit seed distribution, 
and to propose a method for the sustainable distribution of vegetable and fruit seeds. The 
results showed a lack of genuine and timely market information, poor institutions and 
arrangements, poor marketing infrastructures. These findings are indicative of poor marketing 
efficiency and thereby suboptimal operation of the seed marketing system. Hence, the results 
found in this study should help to institute appropriate measures for production, market 
（第３号様式）(Form No. 3) 
infrastructure, arrangements, and institutions to improve the inefficient functioning of the 
seed marketing system.  
    
   The second part of the research based on the practice and behavioral inclinations of 
vegetable seed sellers and farmers. This research was based on a survey conducted in 
Bangladesh in three major seed-producing divisions, viz., Dhaka, Mymensingh, and 
Chittagong. Following the analysis of the current s ituation in section 2, and in order to 
examine the direction of solutions to the problem, a survey of 100 retailers and 100 peasants 
was conducted to get a closer look at the problem by interviewing retailers and farmers about 
their specific transactions and attitudes toward the seed sales and seed production stages . The 
objective of the study was to analyze the marketing tendencies of vegetable seed farmers and 
sellers. The results showed a lack of market information, poor institutions and arrangements, 
poor marketing infrastructures, transportation system, and high and unfair profit margin 
distribution among the value chain actors with little share to the farmers in the vegetable seed 
market. These findings are indicators of poor marketing efficiency and t hereby suboptimal 
operation of the seed marketing system. The determinants of demand for vegetable 
seeds—family size, purchase frequency, the average current price, income level, average 
expenditure on food and purchasing, profit or loss of vegetable seed farming—were found to 
be significant in the study.  
 
   According to the findings of this report, the vegetable seed sector in Bangladesh needs 
more government support, especially in terms of marketing policies in order to improve the 
current state of vegetable seed farming. Vegetable seed farming was not profitable due to a 
lack of technology and knowledge, as well as a lack of funding. With the existing status of 
infrastructure, the presence of middlemen is unavoidable. As a result, farmers have no 
alternative but to follow the orders of the middlemen, resulting in seed quality problems. 
Hence, the results are indicative of the measures that should be taken for production, market 
infrastructure, arrangements, and institutions to improve the functioning of the seed marketing 
system. It also proposes a vegetable seed distribution channel through which a cooperative 
community would serve as a collecting hub for a more efficient  marketing scheme.  


Research on vegetable and fruit seed marketing - Empirical analysis of seed growers and distributors in Bangladesh -

水野, 理央

MIZUNO, Riou

（第５号様式）
学位論文審査の結果の要旨
氏 名 水野 理央 
審 査 委 員 
       
       
  
   
  
   
 
 論  文  名  
軍隊アリ類に近縁なクビレハリアリ類の行動と生態 
 審査結果の要旨 
 軍隊アリ類はアリ科サスライアリ亜科に含まれる 8 属の総称であり、極端にコロニーサイ
ズが大きいこと、集団採餌を行うこと、巣を作らずに放浪生活を行うこと、一部の属で見ら
れる周期性繁殖など、特異な生態を示し、熱帯・亜熱帯の陸上生態系で重要な役割を担って
いる。一方で、同亜科にはこれらの特徴を示さないクビレハリアリ類と称される属も含ま
れ、その中でも特に Cerapachys, Chrysapace, Yunodorylus の 3 属(CCY クレード)は、旧世
界の軍隊アリの姉妹群とされている。これらクビレハリアリ類の生態は軍隊アリ類の特異な
習性の進化過程を考察する上で重要であるが、ほとんどの種が極めて稀で、その知見は乏し
い。本研究では、軍隊アリの進化の過程を考察することを目的としてクビレハリアリ類の生
態を調査した。 
 まず、東南アジア産クビレハリアリ Lioponera suscitata 種群の 2 種の社会構造を調査し
た。コロニーは最大で働きアリ 40 個体を含み、コロニーサイズは比較的小さかった。野外
コロニーは繭、幼虫、卵の各発育段階にある幼体を含み、飼育下では女王は継続的に産卵し
た(非周期性繁殖)。餌としてアリ類の幼体のみを捕食した。外部形態と卵巣のカスト間形態
差は弱かった。従って、本種群の社会構造は軍隊アリ類とは大きく異なっていた(第 2 章)。
次に、CCY クレードの 1 属であるタイ北部産クビレハリアリ Cerapachys sulcinodis 種群
の 2 種で同様にコロニー構成などを調査した。コロニーサイズは比較的大きく、最大で
1850 個体だった。大半のコロニーは複数の女王アリが受精・産卵している機能的多女王性
だった。乾季にはコロニーは卵や幼虫を含んでおらず、繁殖を停止していると思われた。各
コロニーの幼体の構成は周期性繁殖を示し、実際に飼育下で周期性繁殖を行うことが確認さ
れた。飼育下ではゴキブリ、ミールワームなど様々な昆虫を捕食した。2 種共に女王アリは
働きアリよりも顕著に大きく、卵巣小管数も多かった。女王アリは無翅で、胸部形態は背板
が融合し単純化していた。本種群の社会構造・生活史は軍隊アリを彷彿させるものだった
が、無翅女王の形態的特殊化は軍隊アリの女王ほど顕著ではなく、またコロニーサイズも軍
隊アリと比較すると小さかった(第 3 章)。
続いて、C. sulcinodis 種群の採餌行動を野外で観察した。まず、本種群の日周・季節活
動性を明らかにするために、1 年を通して日中と夜間にトランセクト調査を行った。その結
主　査　　伊藤　文紀
副　査　　小西　和彦
副　査　　伊藤　　桂
副　査　　安井　行雄
副　査　　吉冨　博之
 
 
果、本種群の採餌活動は雨季の昼間にのみ行われていた。次に、本種群の採餌働きアリが運
搬していた餌を採集・同定し、本種群の野外での餌選好性を調査したところ、餌として多種
多様な地表性の節足動物を捕食していた。餌の中には他のクビレハリアリ類で知られている
ように他のアリの幼体も含まれていたが、その比率は比較的低かった。続いて、コロニーの
採餌行動を継続して観察し、その採餌様式を調査した。その結果、働きアリは常に集団で巣
を出て行列を形成し、巣から最大 9.2 m 離れた場所で拡散して地表面で餌を探索した。拡散
部で探索中の働きアリは、獲物に遭遇すると攻撃するか、おそらく揮発性のフェロモンなど
によって周囲の巣仲間を動員した。これによって動員された周囲の働きアリは獲物への攻撃
に参加した。本種群の採餌様式は常に集団で採餌するという点で軍隊アリの集団採餌と類似
していたが、その規模は非常に小さかった(第 4 章)。 
 次に、ベトナム南部産のクビレハリアリ Yunodorylus eguchii のコロニー構成等を調査し
た後、飼育下で女王アリと働きアリの巣内行動を観察した。また、同様に C. sulcinodis 種
群の巣内行動も観察し、比較した。Y. eguchii のコロニーは女王アリ 1 個体と少なくとも
数千個体の働きアリを含んでいた。女王アリは形態的に特殊化した subdichthadiigyne で、
顕著なカスト二型を示した。飼育下では周期性繁殖を示した。アリの幼体を含む様々な節足
動物を摂食した。Y. eguchii と C. sulcinodis 種群で共通して、働きアリが女王アリの近
傍で栄養卵を産下し、女王アリはほとんどそれのみを摂食した。Y. eguchii では多くの栄
養卵が幼虫に与えられていたが、C. sulcinodis 種群では幼虫への栄養卵給餌は比較的少な
かった(第 5 章)。 
 最後に、クビレハリアリ類各種の飼育コロニーで、巣内での餌の保存行動を観察した。ク
ビレハリアリ類の 1 種では、獲物のアリ幼虫を毒針で刺して発育を抑制し、巣内で長期間保
存すると報告されているが、そのような習性がクビレハリアリ類で普遍的かは不明であっ
た。クビレハリアリ類 3 属 6 種でオオシワアリの働きアリと幼虫に対する攻撃行動を観察し
たところ、毒針は主に働きアリに対する攻撃に使われており、幼虫に対して使われることは
少なかった。クビレハリアリによる持ち帰りを経験した幼虫の多くが蛹化した。よって、こ
れらのクビレハリアリ類では餌幼虫の発育抑制は作用していないと考えられた。Parasyscia
と Lioponera では、餌アリ幼虫の口器付近に餌の断片や残渣を置き、給餌していた。この給
餌頻度はクビレハリアリ類の種によって様々で、いずれも餌アリの働きアリによる餌アリ幼
虫への給餌よりも低頻度だった(第 6 章)。 
 以上の結果を、軍隊アリ類や他のアリ類と比較し、クビレハリアリ類の生態や行動の特異
性について議論した。クビレハリアリ類では、種間で程度の差こそあるもののアリ類の専門
捕食者が多く、また C. sulcinodis 種群のように比較的広食性を示す種でも植物性の餌資源
の摂食はみられなかったことから、軍隊アリ類も含め、サスライアリ亜科は一般に捕食性で
あると思われる。また、働きアリの卵巣小管は基本的に 2 本のみで、受精嚢を持たず、働き
アリの繁殖能力が限定的であるという点も本亜科では共通であり、本亜科が系統的に分岐し
た時点で、ある程度のカスト間形態差が成立していたことを示唆する。また、比較的多くの
種が無翅女王による巣分かれコロニー創設を行うこともサスライアリ亜科共通の特徴として
挙げられる。これはおそらくアリ捕食習性に伴うコロニー創設の困難さと関連し、軍隊アリ
進化の前適応となったかもしれない。これらの共通点の一方で、コロニーサイズやカスト間
形態差、女王アリの形態的特殊化は属・種間で非常に多様であった。今後、更に多くの種を
調査し、系統関係と照らし合わせることで、その社会構造の進化過程を考察することができ
るだろう。本研究はその第一歩として極めて重要な知見をもたらしたといえる。 
 
 本論文の公開審査会は２０２１年７月２８日にリモートシステムを利用して開催され、論
文審査と質疑応答が行われた。それに引き続いて、学位論文審査委員会を開催して審査し、
審査委員全員一致して、本論文が博士（農学）の学位を授与するに値するものと判断した。 
 


軍隊アリ類に近縁なクビレハリアリ類の行動と生態

Ehime University (愛媛大学)博士(工学)thesi

FERNANDO, CELSO LUIS

（第６号様式）   
学位論文審査の結果の要旨 
氏  名 FERNANDO Celso Luis 
審査委員 
        
        
      
         
       
論 文 名 Application of the Artificial Intelligence/Deep Learning to Accident Risk Estimation 
審査結果の要旨 
FERNANDO Celso Luis 氏は、本学位論文において、交通事故の起こりやすさを示す指
標である交通事故リスクを対象として取り扱い、AI モデルを用いて同交通事故リスクを
評価算定する方法に関する研究を行った。
 交通の安全性と円滑性の確保は、道路交通運用管理を行う交通技術者の使命であり、我が国に
おいては、モータリゼーションが進展した 1960 年代より、継続的に安全性・円滑性向上に向け
た研究が行われてきた。このうち、本論文が取り扱う安全性については、道路線形や交差点など
の幾何構造や運用方法に関する研究が進められ、事故の要因を特定することによって、事故多発
区間の線形改良、あるいは歩車分離などの道路運用、信号の高度化などの交差点運用の改善が行
われた。これらの交通安全対策実施の結果、特に 2004 年以降においては、交通事故死者数なら
びに事故発生件数ともに継続的に減少している。しかしながら、現在、年間 45 万件あまりの人
身事故が発生しており、事故ゼロ社会の実現に向けてさらなる交通安全対策の実施が求められて
いる。一方で、新たな交通安全対策手法として、交通事故リスクを活用した交通マネジメント手
法が提案されており、交通事故リスクに関する正確な知識を獲得するとともに、道路管理者と道
路利用者とが同知識を共有することによって交通事故削減を目指す研究が進められている。
本論文は、「交通事故の起こりやすさ」、言い換えれば「交通事故が発生する確率」を示す指標
である交通事故リスクを研究対象とし、同リスクを高精度に評価するための手法として、ディー
プラーニングに基づく AI モデルを提案するとともに、同モデルの適用方法に関する知見を得る
ことを目的として実施した。
本論文の研究成果は、以下の 4 点である。 
(1)モデルの構築
ビッグデータをインプットとし、シンプルなネットワーク構造に基づいて交通事故リスクを推
定する AI モデルについて、ネットワークのレイヤー数、ノード数、あるいは学習時のエポック
数など、AI モデルの構築手法を考案した。 
主　査　　吉井　稔雄
副　査　　松村　暢彦
副　査　　倉内　慎也
副　査　　全　　邦釘
(2)モデルの評価 
 構築したモデルによる出力結果を評価する方法を考案した。具体的には、混同行列に係る各種
指標、Accuracy、Precision、Recall などの指標を用いるとともに、Receiver Operator Characteristic 
Curve、あるいは Precision Recall Curve を用いる評価方法を考案した。 
 
(3)モデル適用方法 
i)入力データサイズと推定精度 
 交通事故は稀にしか起きない事象であることから、たとえビッグデータを収集しても発生した
事故件数が限定的である。このため、モデル適用にあたっては、学習に用いる豊富なデータを確
保することが課題となる。そこで、本研究では、一定の推定精度を確保するための必要データ量
に関する知見を得ることを目的に、データ量と推定精度の関係について分析を行った。分析の結
果、現在入手可能なレベルのデータサイズでは、データ量の増加とともに精度が向上することを
示した。すなわち、今回入手した全データを活用しても最高の精度を有する AI モデルを構築す
ることは叶わなかった。この結果から、本モデルを適用する際には、適用開始以降についても継
続的にデータ収集を行い、随時学習を行ってモデルを更新することが重要であると考えられる。 
 
ii)入力データの質と推定精度 
 説明変数ベクトルを用いて、入力データを 2 つのクラスターに分類し、両データの混合比率を
0:10～10:0 に変えて入力データを作成し、各データを用いた際のモデル推定精度を比較した。そ
の結果、2 つのクラスターに分類した場合には、推定精度に強い影響を与えるクラスターに属す
るデータが一定程度含まれていれば、混合比率によらず同程度の推定精度が得られた。 
 
iii)複数モデルの適用と推定精度 
 クラスター分析によって説明変数ベクトルをクラスターに分類し、各クラスターに属するデー
タに対してそれぞれ別々に構築した AI モデルを適用した場合と、データ全体に 1 つのモデルを
適用した場合について、両者の推定精度を比較した。その結果、各クラスターのデータ間で事故
リスクに大きな違いがある場合に、クラスターごとに異なる AI モデルを適用することにより推
定精度が向上する可能性があることを示した。 
 
提出された学位論文の研究成果に関連する成果は、国際学術雑誌に 1 編公表し、査読付の国際
学会紀要に 2 編受理されている。 
 本学位論文の公聴会は令和 3 年 8 月 23 日に開催し、約 40 分の英語による論文発表と 30 分の
質疑応答が行われた。引き続いて、学位論文審査委員会を開き、本論文の内容を厳正に審議した
結果、審査委員が全員一致で、博士（工学）の学位を授与するのに値するものと判定した。 
 
 


Application of the Artificial Intelligence/Deep Learning to Accident Risk Estimation

水川, 葉月

 
 
1 
 
愛媛大学農学部紀要 66 号：1－4（2021） 
Bulletin of Faculty of Agriculture, Ehime University, 66: 1－4 (2021) 
 
学会賞受賞研究 
ペット動物における有機ハロゲン化合物の 
汚染実態解明と曝露源の推定 
 
水川葉月* 
Hazuki MIZUKAWA: 
Organohalogen Compounds in Pet Animals and Estimation of Exposure Sources 
 
Abstract 
Pets are the most familiar animals of humans and they are sharing their living environment with human, 
therefore may be exposed to various contaminants such as flame retardants, paints, personal care products 
and insecticides. The present study determined the concentrations and residue patterns of organohalogen 
compounds (OHCs) such as polychlorinated biphenyls (PCBs) and polybrominated diphenyl ethers (PBDEs) 
in the blood of pet cats and pet dogs collected from a veterinary hospital in Japan. As a result, cats 
accumulated higher OHCs than in the dogs, and uptake through pet food and house dust was expected. In 
particular, house dust is considered to be an important exposure source because the patterns in house dust and 
cat blood are similar. Because the range of behavior is close to the infants, it is expected to be an indicator 
animal for indoor environmental pollution. 
Key words: pets, PCBs, BDEs, indoor environment 
 
 
1. 2019 年室内環境学会学術大会大会長奨励賞受賞
の経緯 
2019 年 12 月 5 日（木）～7 日（土）に沖縄県沖縄市
町村自治会館で開催された 2019 年室内環境学会学術
⼤会において，「ペット動物における有機ハロゲン化合
物の汚染実態解明と曝露源の推定」について研究発表
し，2020 年 12⽉3⽇（木）に沿岸環境科学研究センタ
ーの野見山桂先生とともに大会長奨励賞を受賞した． 
受賞研究課題では，ヒトの身近なペット動物である
イヌやネコの化学物質汚染に着目し，汚染実態の解明
と室内環境における曝露経路の推定および健康へのリ
スクについて報告した．これらは筆者が博士課程学生
の頃からこれまでに取り組んでいる課題であり，ライ
フワークとなる研究テーマの 1 つである． 
受賞にあたり共著の野見山桂先生をはじめ，日頃よ
りご支援とご指導いただいている諸先生方，共同研究
者の皆様に深く御礼申し上げる．また，愛媛大学沿岸
環境科学研究センター，北海道大学大学院獣医学研究
院にも多大なご協力を頂いた成果であり，この場をお
借りし，深く御礼申し上げる． 
2. はじめに 
有機ハロゲン化合物（OHCs）であるポリ塩化ビフェ
ニル（PCBs）や電子・電気機器，プラスチック製品，
家具に含まれる臭素系難燃剤のポリ臭素化ジフェニル
エーテル（PBDEs）は，室内環境ではハウスダストや
空気から検出されているほか，野生生物，ヒトなど生
物からも広く検出され，その毒性から健康への影響が
懸念されている（Shaw et al., 2009; Letcher et al., 2012）．
PCBs や PBDEs は体内に取り込まれると，肝臓中で薬
物代謝酵素のシトクロム P450（CYPs）により，水酸化
代謝物（OH-PCBs，OH-PBDEs）へと代謝分解される
（Hakk et al., 2003; Malmberg et al., 2005）．その後，多
くの代謝産物は抱合反応を経て，糞尿とともに体外へ
と排出される．しかし，一部の水酸化代謝物は甲状腺
ホルモン（THs）と構造が類似しているため，血中で
甲状腺ホルモン輸送タンパクに競合結合し，THs  
2022 年 1 月 24 日受領 
2022 年 1 月 24 日受理 
*愛媛大学農学部環境計測学教育分野（責任著者） 
 
 
2 
 
図 1 有機ハロゲン化合物（OHCs）の水酸化代謝物 
生成メカニズム 
 
の恒常性を撹乱することや脳神経系への影響が懸念さ
れている（Qiu et al., 2009）（図 1）． 
近年の研究では，ペットのネコ血中から PCBs や
PBDEs が検出され，甲状腺機能亢進症やⅡ型糖尿病等
との関連性が疑われている（Dirtu et al., 2013; Norrgran 
et al., 2015）．甲状腺機能亢進症はネコで最も多い内分
泌疾患の一つであり，アメリカや日本都市部を中心に
症例数は増加傾向にある．そのため，PBDEs は増加す
る甲状腺機能亢進症に関与していると予想される． 
ペットはヒトの身近な動物であり，ヒトと生活圏を
共有することで様々な化学物質に曝露していると考え
られる．現在では国内の飼いイヌ，飼いネコの 80％以
上が室内で飼育されており，室内に存在する化学物質
に曝露によるペットの健康影響が懸念される．しかし
ながら，ペットのイヌやネコはヒトの身近な動物であ
るにも関わらず化学物質による汚染実態や生体内動態，
毒性はほとんど明らかにされていない．本研究では，
OHCs の高濃度曝露が予想されるペットのイヌ・ネコ
に注目し，PCBs や PBDEs の汚染実態と蓄積特性およ
び代謝物の残留傾向を明らかにするとともに，ハロゲ
ン化代謝物がもたらすリスクについて考察した． 
3. ペットのイヌ・ネコの汚染実態解明と曝露源の推
察 
3.1. 血中およびペットフードの OHCs 
国内の動物病院の協力のもと採取したペットのイヌ，
ネコの血清を分析に供試した．試料は既報（Eguchi et al., 
2014）に従い，PCBs，PBDE および水酸化代謝物であ
る OH-PCBs，OH-PBDEs，海洋起源の天然生成物であ
るメトキシ PBDEs（MeO-PBDEs）の化学分析を行った．
その結果，ネコでは全ての対象化合物が検出されたの
に対し，イヌでは PCBs，PBDEs，OH-PCBs のみ検出
された（図 2）．分析対象の有機ハロゲン化合物全てに 
図 2 ペットのイヌ・ネコ血中有機ハロゲン化合物の濃度 
 
おいて，ネコはイヌよりも有意な高蓄積を示し，日本
のペットネコの化学物質汚染を明らかにした．また，
両種ともに PBDEs が最も高値を示しており，室内環境
中の家具や家電等に添加される臭素系難燃剤に由来す
る PBDEs 汚染が示唆された． 
また，ネコ血清の OH-PCBs 残留パターンは低塩素化
OH-PCBs（3～5Cl）が多くを占めていたのに対し，イ
ヌでは高塩素化体（6～8Cl）が高割合であり，両種で
大きく異なることが明らかとなった．ネコでは薬物代
謝・排泄に重要な酵素であり，フェノール化合物の排
泄を担うグルクロン酸抱合酵素の一部（UGT1A6）が
偽遺伝子化していることが報告されており（Kakehi et 
al., 2015），水酸化代謝物のハイリスクアニマルである
と考えられた． 
室内環境中におけるペットの化学物質曝露経路は，
ハウスダストに蓄積した難燃剤や塗料，殺虫剤などの
グルーミン（毛づくろい）を介した取り込みと，ペッ
トフードなどの採餌や投薬を介して取り込む場合が想
定される（図 3）．そこで，曝露源として予想される市
販のペットフード中 OHCs を分析したところ，PCBs，
PBDEs，OH-PBDEs，MeO-PBDEs が検出され，餌から
の OHCs 曝露が明らかとなった．MeO-PBDEs や一部の 
図 3 室内におけるハウスダストの化学物質蓄積と 
乳幼児およびペットの化学物質汚染 
 
 
3 
 
OH-PBDEs 異性体は海綿やバクテリア，藻類が海洋環
境中で生成する天然生成物である（Wan et al., 2010）．
特に，魚など海産物を原材料とするキャットフード中
には海洋起源の天然生成物である MeO-PBDEs が高濃
度で蓄積しているこが明らかになった．一方，ネコ血
清においては MeO-PBDEs よりも OH-PBDEs が高値で
あり，生体内で MeO-PBDEs が脱メチル化し，より毒
性の高い OH-PBDEs を生成していることが明らかとな
り，血中への OH-PBDEs の残留による健康への悪影響
が懸念される． 
3.2. ハウスダストの OHCs 
ペットはペットフードを介して OHCs に曝露してい
ることを明らかにしたが，一方でハウスダストからの
曝露も予想される．イヌやネコの血中の PBDEs 異性組
成では BDE209 が高割合で検出されたが，ハウスダス
トにも PBDEs，とくに BDE209 が高濃度で含有してい
ることも報告されており（Takigami et al., 2009），ハウ
スダストを介した PBDEs 曝露の可能性も推察される．
最近の in vitro レポーター遺伝子アッセイを用いた研
究から，ハウスダスト中にはエストロゲン受容体（ER）
やグルココルチコイド受容体（GR）を介した遺伝子転
写において，アゴニスト活性を有する未知の化学物質
が含まれていることも報告されており（Suzuki et al., 
2013），ハウスダスト中の未知の活性物質による内分泌
かく乱作用も懸念されることから，今後の更なる調査
が求められる． 
4. ペット動物を歩哨動物として室内環境汚染を評
価する際の有用性と課題 
（一社）ペットフード協会の調査によると，2021 年
では飼いイヌ，飼いネコの 85％以上が室内で飼育され
ており，その割合は経年的に増加傾向である．とくに
ネコや小型犬は 1 日中室内で飼育されることも多く，
グルーミングや床に近い高さで生活するため，床材や
ハウスダストに含まれる化学物質の高濃度曝露も予想
される．さらに，ヒトの乳幼児も床を這い回り口舐め
することで，イヌやネコと類似の化学物質曝露を受け
ている可能性が考えられる（図 3）．ヒトの胎児期から
小児期は化学物質に対して感受性の高い時期であり，
ハイリスクライフステージ中の微量有害物質の監視と
曝露対策が求められる．しかしながら，ヒトを用いた
研究は倫理的・技術的にも試料採取が極めて難しく，
測定化学物質も限定的であるため，乳幼児の包括的な
曝露実態把握は容易ではない．そこで，化学物質に対
して感受性が高いネコを用いて曝露実態の把握やリス
ク評価を行うことで，他の高感受性種や小児，乳幼児
といったハイリスクライフステージにおける影響評価
法の構築と実践にも有用であると期待される． 
5. おわりに 
私たちはこの数年で未曾有のパンデミックを経験し，
ステイホームによる在宅時間の長時間化や人との接触
を避ける生活を送ってきた．新型コロナウイルスの流
行後に国内のイヌやネコの飼育頭数は増加しており，
ペットと過ごす時間が増え，家族の一員として家庭内
では欠かせない存在となっている．一方で，室内に長
時間滞在する生活様式の変化により，室内環境を健全
な状態に維持することが重要な課題である．室内環境
に存在する難燃剤，塗料，医薬品，殺虫剤，パーソナ
ルケア用品など多様な人工化学物質は，アレルギー性
疾患など健康への悪影響との関連も疑われている．ペ
ットの化学物質汚染のモニタリング手法の構築や実態
解明に関する研究は，病態・疾患リスクとの関係解明
や新規リスクアセスメント法の指針提示，予防医学的
観点からリスクの予測に繋がることも期待され，今後
も研究を深化・発展させていく所存である． 
 
引用文献 
Shaw, S.D., Kannan, K. (2009) Polybrominated diphenyl 
ethers in marine ecosystems of the American 
continents: foresight from current knowledge, Reviews 
on Environmental Health 24: 157−229. 
Letcher, R.J., Bustnes, J.O., Dietz, R., Jenssen, B.M., 
Jorgensen, E.H., Sonne, C., Verreault, J., Vijayan, 
M.M., Gabrielsen, G.W. (2010) Exposure and effects 
assessment of persistent organohalogen contaminants 
in arctic wildlife and fish, Science of the Total 
Environment 408: 2995−3043. 
Hakk, H., Letcher, R.J. (2003) Metabolism in the 
toxicokinetics and fate of brominated flame 
retardants–a review, Environment International 29: 
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Malmberg, T., Athanasiadou, M., Marsh, G., Brandt, I., 
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Qiu, X., Bigsby, R.M., Hites, R.A. (2009) Hydroxylated 
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Dirtu, A.C., Niessen, S.J.M., Jorens, P.G., Covaci, A. 
(2013) Organohalogenated contaminants in domestic 
cats’ plasma in relation to spontaneous acromegaly and 
type 2 diabetes mellitus: a clue for endocrine 
 
 
4 
 
disruption in humans?, Environment International 
57−58: 60−67. 
Norrgran, J., Jones, B., Bignert, A., Athanassiadis, I., 
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Eguchi, A., Nomiyama, K., Ochiai, M., Mizukawa, H., 
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Technology 44: 8729−8735. 
Takigami, H., Suzuki, G., Hirai, Y., Sakai, S. (2009) 
Existence State of Bromine as an Indicator of the 
Source of Brominated Flame Retardants in Indoor 
Dust, Environmental Science & Technology 43: 
1437−1442. 
Suzuki, G., Tue, N.M., Malarvannan, G., Sudaryanto, A., 
Takahashi, S., Tanabe, S., Sakai, S., Brouwer, A., 
Uramaru, N., Kitamura, S., Takigami, H. (2013) 
Similarities in the endocrine-disrupting potencies of 
indoor dust and flame retardants by using human 
osteosarcoma (U2OS) cell-based reporter gene assays, 
Environmental Science & Technology 47: 2898-2908. 
 
 
  


ペット動物における有機ハロゲン化合物の汚染実態解明と曝露源の推定

竹中, 克斗

薬師神, 裕子

新型コロナウイルス感染拡大下での医学部での授業や学生支援の取り組み

篠塚, 信義

Shinotsuka, Nobuyoshi

A note on “Historiography of Manorial Court Rolls ”by Zvi Raji and Richard Smith in Medieval Society and the Manoria lCourt, Edited by Zvi Raji and Richard Smith,1996

マーガレット, スパフォド

高橋, 基泰

Takahashi, Motoyasu

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