JP2001502193A - 退行性脳疾患の存在の分析 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ＢＳＥまたはＣＪＤ等の退行性脳疾患の存在を検出する方法。測定は、退行性脳疾患を病んでいると疑われるあらゆる哺乳動物の呼吸性洞不整脈からなる。測定ＲＳＡが予め定められた参照範囲の外側の場合には、当該動物はそのような疾患を病んでいると推定される。参照範囲は、無作為性のための適当な試験を適用することによるＲＳＡ範囲の計算の基礎を形成するデータから定めることが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】 退行性脳疾患の存在の分析 本発明は、退行性脳疾患の存在の分析に関する。 ウシ海綿状脳症（bovine spongiform encephalopathy）（以降、「ＢＳＥ」 と言う）は、感染したウシ（ｃａｔｔｌｅ）に由来する産品の消費の結果ヒト集 団に伝染するという可能性に関して、増加する公衆のおよび科学的な危惧が表明 されている。イギリスのウシは、スクレイピーに感染しているヒツジに由来する 産品を含む食物を食べた結果、ＢＳＥに感染したと推測されている。ＢＳＥはま た、殺虫剤によってウシの神経系が障害を受けている結果発達する、とも推測さ れている。疾患の起源にかかわらず、ＢＳＥを病んでいるウシは屠殺されるべき であり、その死骸はヒトの食物鎖に導入されてはならないと示唆されている。 ＢＳＥは、感染した動物の行動の結果明白となるためには典型的には５年また はそれ以上を要し、そして、屠殺された動物の脳を調べる以外、特定のウシがＢ ＳＥを病んでいるか否かの可能性を評定する認められた方法が現在まで無かった ため、受け入れられる唯一の安全な手段であり、加えて牛肉産品を食することの 安全性について公衆の不安を鎮めるであろう手段は、広く屠殺を行うことである と示唆されてきた。このような方針はＢＳＥに感染していない何千頭ものウシの 屠殺を招くであろうことはほとんど避けられない。 哺乳動物の中枢神経系の状態に関する情報は、心拍数変数の定量から得られる ことが知られている。例えば、論文「イソフラレン−一酸化二窒素麻酔からの回 復中の呼吸性洞不整脈（Respiratory sinus arrhythmia during recovery from isoflurane-nitrous oxide anaethesia）」Donchin、FeldおよびPorges,Anesth Analg 1985;64:811-15は、呼吸性洞不整脈（以降、「ＲＳＡ」と言う）は、麻酔 のレベルの生理学的指数を提供しうると述べている。同論文は、エーテル麻酔の 導入中ＲＳＡが消失することを示した、１９３５年まで遡った仕事に言及してい る。 ＲＳＡは糖尿病では抑制されることも知られている。糖尿病の同定を可能にす るＲＳＡ測定のための方法であって、患者に由来するデータに循環統計を適用す ることに基づく方法は、論文「ＲＲ−変数：糖尿病における選択の自動テスト（ RR-variation:the automatic test of choice in diabetes）」GenovelyおよびP feifer，Diabetes/Metabolism Reviews，volume 4，No.3，255-271(1988)，John Wiley & Sons Inc.に提供されている。 公開された国際特許出願第ＷＯ９２／０６６３２は、呼吸サイクルに関連する Ｒ波の位置の分析からＲＳＡの値を導き、そして測定されたＲＳＡを分析された 一連のＲ波から得られた参照値と比較することによって、麻酔の深さをモニター する方法を記載する。この方法は、当該測定を麻酔の投与の対照として使用する ために充分に迅速に入手しうる麻酔の深さの測定として麻酔士が利用しうる、麻 酔の深さの信頼できる示標を提供する。 上記文献およびこれらの文献中で引用されている参照文献より、ＲＳＡ変数は 心血管自律神経系機能の状態の指標を提供し、そしてＲＳＡの測定は、麻酔の深 さの検査および糖尿病を同定において価値を有する可能性があることは明白であ る。 ＢＳＥ、ならびにクロイツフェルト・ヤコブ病（Creutzfeldt-Jakob disease ）等の同様の海綿状退行性脳疾患に感染した哺乳動物の脳で生じる構造的な変化 を理解しようとする試みにおいて、最近の刊行物の再検討がなされている。結果 は以下にまとめられている。 M.JefferyおよびW.G.Hallidayの論文「ウシ海綿状脳症に罹患した脳の空胞の あるおよび空胞のない神経解剖核におけるニューロンの数（Numbers of neurons in vacuolated and non-vacuolated neuroanatomical nuclei in bovine spong iform encephalopathy）」Journal of Comparative Pathology 110(3):287-293 は、ＢＳＥに罹患した７頭のウシの脳の研究を報告している。これらの研究は、 感染した動物では、背側の迷走神経核に首尾一貫しない程度の神経の核周辺部空 胞化があることを明らかにした。 A.Yagishitaの論文「クロイツフェルト・ヤコブ病のコンピューター化された 断層撮影（Computered tomography of Creutzfeldt-Jakob disease）」Journal Rinsho Hoshasen，34(11)p.1317-25，1989の要約は、皮質、脳幹および小脳の著 し い萎縮症について述べている。 G.A.H.WellsおよびJ.W.Wilesmithの論文「ウシ海綿状脳症の神経病理学および 疫学（The neuropathology and epidemiology of the bovine spongiform encep halopathy）」Brain Pathology，5(1):91-103，1995は、骨髄の切片上に確認さ れるＢＳＥの組織病理学的な診断、ならびに機能的な欠損に重要な寄与を果たし ているかもしれないＢＳＥ中の神経的喪失について言及している。 ＲＳＡは、肺、脳および心臓の間に定義される反射ループ中の活動の尺度とな る。肺は脳幹の骨髄にデータを与え、これは迷走神経を介して心臓まで伝達され る出力を産生し、心拍数を制御する。この反射制御ループは、糖尿病では迷走神 経の障害の結果阻害され、そして、麻酔の投与により脳幹活性の低下の結果阻害 される。本発明は、ＢＳＥおよび同様の退行性脳疾患は、肺／脳／心臓反射制御 ループの作動を阻害するらしいということ、ならびに、ＲＳＡがその制御ループ の阻害の指標であるならば、それはＢＳＥの指標としても使用できるという理解 に基づく。 本発明は、哺乳動物中のＲＳＡの評定を利用して、ＢＳＥ等の退行性脳疾患の 対照となっている動物群の管理を補助することを目的とする。 本発明によれば、哺乳動物が退行性脳疾患を病んでいる可能性を評価する方法 であって、当該哺乳動物の呼吸性洞不整脈の測定を行い、そして測定されたＲＳ Ａが異常であれば当該哺乳動物は退行性脳疾患病んでいると推定する、前記方法 が提供される。 本発明はまた、ヒトの食物連鎖に導入するための哺乳動物の死骸を選択する方 法であって、屠殺の前に屠殺される動物の呼吸性洞不整脈を測定し、そしてその ＲＳＡ測定値が正常な動物からの死骸のみを選択する、前記方法を提供する。 本発明はまた、屠殺される哺乳動物を選択する方法であって、当該動物の呼吸 性洞不整脈を評定し、そして異常なＲＳＡを伴う動物を屠殺する、前記方法を提 供する。 本発明はまた、退行性脳疾患をモニターする装置であって、哺乳動物の呼吸性 洞不整脈を測定するための手段、および測定されたＲＳＡが異常な場合は当該哺 乳動物が退行性脳疾患を病んでいると示す出力を産生するための手段を含む、前 記装置を提供する。 本発明はまた、動物死骸の選択装置であって、屠殺前に動物の呼吸性洞不整脈 をモニターするための手段、および、個々の動物が正常なＲＳＡを有するか否か を示す出力を生じるための手段、ここにおいて、出力は、正常なＲＳＡを示す出 力を伴う動物の死骸のみの選択を可能にするために用いられる、を含む前記装置 を提供する。 本発明はまた、屠殺される動物を選択するための選択装置であって、当該動物 の呼吸性洞不整脈をモニターするための手段、およびどの動物が異常な測定ＲＳ Ａを有するかを示す出力を産生し、そのような動物の屠殺を可能にするための手 段、を含む前記装置を提供する。 一般に、現存する海綿状として特徴付けられるＢＳＥおよび同様の退行性脳疾 患の結果、脳内の欠損が生じる。これは、そのような欠損の進行の結果生じる脳 の機能不全が明らかになる充分前に生じる。従って、例えばウシ（ｃｏｗ）のＲ ＳＡの評定は当該動物がＢＳＥを有するか否かについての大雑把な指針以上のも のは提供できないが、正常なＲＳＡレベルの動物は当該疾患を病んでいないと推 定することができる。従って、本発明は、ウシ（ｃａｔｔｌｅ）等の動物を退行 性脳疾患に関して評定する方法であって、評定される動物を屠殺する必要なしに 行える、経済的で実行可能な方法を提供する。 ＲＳＡを測定するための種々の技術が知られており、例えば、上記で言及され たような特許明細書および論文に記載されたようなものがある。これらの文献の 内容は参考文献として本明細書中に援用される。例えば、上記に言及されたGeno velyおよびPfeiferの論文は、呼吸サイクルに関連するＲ波の密集（ｃｌｕｓｔ ｅｒｉｎｇ）の程度に依存した「平均循環結果」“mean circular resultant” 法を含む、種々の分析法を詳述している。これは、本発明の方法においてＲＳＡ を測定するために用いられる適当な方法である。 ＲＳＡは、例えばウシ（ｃｏｗ）において、動物にＥＣＧモニターおよび呼吸 モニターを取り付けることによって測定することができる。呼吸サイクルに関連 したＲ波の位置をちょうど（ｉｎ ｔｉｍｅ）示す有用なデータは、分単位で得 ることができる。次いで、当該データは迅速な分析のためにコンピューターに提 示されてＲＳＡの測定値を得ることができ、そして、当該測定値を参照値または 範囲と比較して、当該動物をＢＳＥ無として取り扱うべきか否かを判断すること ができる。このように、本発明は、費用効率のよい手段で適用することが可能で ある。 ＲＳＡはまた、その他の方法、例えば、当該動物にＥＣＧモニターのみを取り 付け、そして当該モニターから得られたＥＣＧタキグラム（ｔａｃｈｙｇｒａｍ ）のスペクトル成分、即ち心拍数における鼓動から鼓動までの変動を分析するこ とによって分析することもできる。ＲＳＡは、呼吸周波数と一致する高い周波数 ピーク（ｈｉｇｈ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｐｅａｋ）として表れる。 ＲＳＡ破壊はまた、ＲＳＡの異常に高いレベルまたは異常に低いレベルのいず れかによって示し得ることも覚えておくべきである。例えば、脳の欠損は、孤束 核（nucleus tractus solitarius）（ＮＴＳ）への呼吸の入力を切断し、ＲＳＡ を効果的に消滅させる可能性があり、あるいは、ＮＴＳと背側の運動性核（ＤＭ ＮＸ）との間の結合を切断し、ＲＳＡの異常な増幅を生じさせる可能性がある。 以降、本発明の態様を例示として、添付の図面を参照しながら記載する。 図１は、肺／脳／心臓制御ループを模式的に示したものである。 図２は、図１の部分をより詳細な図解である。 図３は、正常な哺乳動物から得られたデータを示したものである。 図４は、ＲＳＡを抑制するように、肺／脳／心臓制御ループが重度に破壊され ているような状熊の動物から期待されるデータを示したものである。 図５および６は、ＢＳＥに罹患していないウシ（ｃｏｗ）から得られたデータ を示す。 図７および８は、ＢＳＥの観察しうる徴候を示すウシから得られたデータを示 す。 図９は、１０頭のウシの試料から得られたデータをまとめた表である。 図１０は、図９の表中に記載された、標準偏差および平均Ｒ−Ｒ間隔を示す。 そして、 図１１は、図９の表中に記載された、フィルター処理された（ｆｉｌｔｅｒｅ ｄ）ＦＦＴ領域およびピークを示す。 図１および２より、肺１は正常な呼吸の結果拡張および収縮する。肺の壁中の 伸縮レセプターは信号を生成し、当該信号は線２によって示される神経を伝って 脳幹又は骨髄３まで伝達される。骨髄からの信号は線４によって示される神経上 を心臓５まで伝達される。骨髄に対する損傷は、また、当然に大脳皮質６からの 信号の伝達を破壊するが、大脳皮質への損傷は、肺／脳／心臓制御ループに直接 的に影響を与えないであろう。 骨髄３は、孤束核（ＮＴＳ）、疑核（ＮＡ）および背側運動性核（ＤＭＮＸ） を取り込む。肺からの信号はＮＴＳに運ばれ、次いで、ＮＡ８およびＤＭＮＸ９ に信号を供給する。当該ＮＡおよびＤＭＮＸは線１０および１１によって示され る神経上の別個の信号を心臓に送る。 ＢＳＥおよびＣＪＤおよび同様の退行性脳疾患は、ＮＴＳ、ＮＡおよびＤＭＮ Ｘ核中のニューロンの数を減少させると信じられている。これらの核中における ニューロンの数のいかなる減少も、必然的に肺／脳／心臓制御ループの作動を抑 制するか、あるいは破壊する。ＲＳＡは、当該制御ループの安定性の正確な指標 である。 本発明は、当初は麻酔の深さをモニターするための使用を意図した、上述され た国際特許出願中に記載されたものと同一の器具を用いることを含み得る。さら なる情報は当該出願から得ることができるが、簡単には、Ｒ波を検出し、呼吸サ イクルに関連するこれらのＲ波の位置を決定し、そして、呼吸サイクルに関連す るＲ波の密集の度合いを評価する。次いで、密集の度合いの評定をデータの有意 性のレベルを示す参照値と比較する。有意性のレベルは、密集の度合いの評価を 得るために依存したデータの量の関数である。 図３は、健康な哺乳動物から期待することができる出力を示す。規則的な線１ ２は参照レベルを示す。不規則な線１３は、測定ＲＳＡを示す。二つの信号は同 じ桁の強度の信号であり、そして、信号１３は参照レベル１２よりも、大きいと きもあれば小さいときもあることは、注目されるであろう。 図４は、例えば糖尿病、麻酔、または脳幹中の欠損の形成の結果、肺／脳／心 臓制御ループが破壊されている哺乳動物から期待される出力を示す。線１２は健 康な対象におけるものとほぼ同様に保持されていることは、注目されるであろう 。 これは、質の良いデータが評定されていることを示す。対照的に、線１３は、強 く抑制されたＲＳＡレベルを示し、これは時間を通して実質的に一定している。 図３および４に示された２つのケースは、明確に区別されうる。 ＢＳＥに感染しているかもしれないと信じられるウシ（ｃｏｗ）を除くために 、一群のウシを選択的に殺す場合、個々のウシを評定して、図３および図４に示 されたプロットに対応するようなプロットを作成することができる。図３の結果 と同様の結果を示すウシはＢＳＥに罹患していないと容易に定めることができる 。一方、図４に示されたような結果を示すウシは、ＢＳＥに罹患している可能性 がある、よって、これらのウシを殺し、その死骸が食物連鎖に導入されることを 防ぐよう決定することができる。 図３および４に示されたような例示的なデータは、上述した国際特許出願に記 載されたような方法によって作成することができる。それは、それが生じる呼吸 サイクルに関連する一群のＲ波の密集度合いを分析し、分析された一群のＲ波に 無作為試験を行って、呼吸サイクルに関連するＲ波の密集度合いの予め定められ た有意なレベルを示す参照値を導きだし、そして、前記参照値を測定値と比較し て肺／脳／心臓制御ループが破壊されている程度の測定値を導き出すものである 。動物処分の手続は、もし破壊が生じている場合、その結果は退行性脳疾患の進 行の結果生じたものであると仮定されるという仮定に基づいており、よって、当 該動物は破壊されそしてその死骸は、食物鎖中への導入が認められないであろう ＲＳＡを評定し、そしてよって特定のウシがＢＳＥを有する可能性を評定する ために、ウシにおける心拍数変数（ＨＲＶ）の日常的な記録の作成の実行可能性 を試験するためのパイロット実験が行われている。 １０頭のウシ（ｃｏｗ）を検査した。試料中のウシは３つの群、即ち、正常な 群、ＢＳＥを接種されたが臨床症状を示していない群およびＢＳＥの臨床症状を 示している動物から選択された。各ウシは取り扱いを促進するために群集中に配 置させた。標準的な電気カルジオグラム（ＥＣＧ）の電極は順にウシの各々に固 定した。得られたＥＣＧ出力は標準な増幅器を用いて増幅され、標準的な研究室 インターフェースを用いてデジタル化された。３００秒のＥＣＧデータを各ウシ から収集した。 ＥＣＧでは呼吸信号は記録されなかったので、呼吸周波数領域内（ｒｅｓｐｉ ｒａｔｏｒｙ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｏｍａｉｎ）の電力量を算定するために 、ＥＣＧ Ｒ−Ｒ波間隔上の電力スペクトル分析を行うことによってＲＳＡのレ ベルを導き出した。周波数帯０．０５ないし０．４Ｈｚについての最大電力およ び総電力を導き出した。この故意に広いバンドは、ウシがいかなる頻度で呼吸を していても、ＨＲＶに対する呼吸の影響が分析中に含まれるであろうことを保証 した。標準的なソフトウェアを用いてデータを解析した。 図５および６に示されているデータは、ＢＳＥを病んでいないウシから得られ た。図５に示されたデータは、生の高解像度ＥＣＧ出力、ならびにＨＲＶのレベ ルを示すタキグラム（ｔａｃｈｙｇｒａｍ）（上の線の水平線からの変位の程度 、線のずれが大きいほど、より多くのＨＲＶが示されている）の型式である。図 ６は、図５に示されたものと同じデータに関して５１２ポイントＦＦＴ（低いパ スと高いパスはフィルター分けされている）を示す。図７および８は、ＢＳＥの 観察可能な徴候を示しているウシから得られた同等のデータを示す。ＢＳＥ感染 したウシは、正常なウシと比較して明らかにＨＲＶ（従ってＲＳＡ）の異常なレ ベルを示す。 試料中の１０頭のウシの各々から得られたデータは図９に示されている。動物 ９および６はＨＲＶの著しく破壊されたレベルを示し、これは、これらの２頭の 動物がＢＳＥの即座に明白な徴候を示しているという事実とよく相関する。接種 された動物５のケースでは明確なパターンは表れず、時間経過に伴う疾患の発達 をモニターされたＨＲＶ中の変化と一致できるようにするために、これらの動物 からの結果のさらなる分析が必要とされるあろう。しかしながら、結果は確かに 、ＨＲＶ分析は、当該分野におけるＢＳＥの信頼できる非侵襲性の簡便なテスト の基礎を形成するであろうという示唆について強力な支持を提供する。 本特許明細書のテキストは、ウシ海綿状脳症に焦点をあてているが、本発明は 脳中に欠損が進行的に形成されるあらゆる退行性脳疾患に対して同様に適用され ることは理解されるであろう、特に、本発明はあらゆる遺伝性の海綿状脳症の検 出に適用される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 ９７０４３００．４ (32)優先日 平成９年３月１日(1997．3．1) (33)優先権主張国 イギリス（ＧＢ） (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ， ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，Ｇ Ｂ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ， ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，Ｎ Ｏ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ， ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 哺乳動物が退行性脳疾患を病んでいる可能性を評価する方法であって、 当該哺乳動物の呼吸性洞不整脈の測定を行い、そして測定されたＲＳＡが異常で あれば当該哺乳動物は退行性脳疾患を病んでいると推定する、前記方法。 ２． 測定されたＲＳＡが予め定められた範囲の外側であれば、当該哺乳動物 は退行性脳疾患を病んでいると推定する、請求項１の方法。 ３． ヒトの食物連鎖に導入するための哺乳動物の死骸を選択する方法であっ て、屠殺の前に、屠殺される当該動物の呼吸性洞不整脈を測定し、そして、その ＲＳＡが正常な動物からの死骸のみを選択する、前記方法。 ４． ＲＳＡが予め定められた範囲内であれば動物を選択する、請求項３の方 法。 ５． 屠殺される哺乳動物を選択する方法であって、当該動物の呼吸性洞不整 脈を評定し、そして異常なＲＳＡを伴う動物を屠殺する、前記方法。 ６． 測定されたＲＳＡが予め定められた範囲の外側であれば、当該動物を屠 殺する、請求項５に記載の方法。 ７． それが生じる呼吸サイクルに関連する一群のＲ波の密集度合いを分析す ることによってＲＳＡの測定値を計算し、分析された一群のＲ波に無作為試験を 行って、呼吸サイクルに関連するＲ波の密集度合いの予め定められた有意なレベ ルを示す参照値を導きだし、そして、前記参照値を測定値と比較する、比較され た値の実質的な相違は、当該哺乳動物は退行性脳疾患を病んでいるという仮定を 導く。請求項１ないし６のいずれか１項に記載の方法。 ８． ＲＳＡの測定値は、呼吸周波数と一致する高い周波数ピークを検出する ためのＥＣＧタキグラムを分析することによって計算する、請求項１ないし６の いずれか１項に記載の方法。 ９． 退行性脳疾患をモニターする装置であって、哺乳動物の呼吸性洞不整脈 を測定するための手段、および測定されたＲＳＡが異常な場合は当該哺乳動物が 退行性脳疾患を病んでいると示す出力を産生するための手段を含む、前記装置。 １０． 動物死骸の選択装置であって、屠殺前に動物の呼吸性洞不整脈をモニタ ーするための手段、および、個々の動物が正常なＲＳＡを有するか否かを示す出 力を生じるための手段、ここにおいて、出力は、正常なＲＳＡを示す出力を伴う 動物の死骸のみの選択を可能にするために用いられる、を含む前記装置。 １１． 屠殺される動物を選択するための選択装置であって、当該動物の呼吸性 洞不整脈をモニターするための手段、およびどの動物が異常な測定ＲＳＡを有す るかを示す出力を産生し、そのような動物の屠殺を可能にするための手段、含む 前記装置。 １２． 図面を参照し、実質的に前述されたような装置。