JPWO2013161693A1

JPWO2013161693A1 - 腸内細菌異常増殖による過敏性腸症候群の診断剤及び診断法

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Publication number: JPWO2013161693A1
Application number: JP2014512516A
Authority: JP
Inventors: 梶原　正宏; 正宏梶原; 純久瓜田; 英二野々村
Original assignee: TRI-X BIOMEDICAL, INC.
Current assignee: TRI-X BIOMEDICAL, INC.
Priority date: 2012-04-27
Filing date: 2013-04-19
Publication date: 2015-12-24
Also published as: WO2013161693A1; US20150050744A1

Abstract

【課題】過敏性腸症候群の発症を判定するための診断剤、この診断剤を用いた過敏性腸症候群の発症の有無を判定する方法を提供すること。【解決手段】過敏性腸症候群が疑われる患者における腸内細菌異常増殖を検出するための診断剤であって、腸内細菌によって分解される、同位体炭素元素で標識された化合物を含む診断剤。【選択図】なし

Description

本発明は、腸内細菌異常増殖による過敏性腸症候群の診断剤、及びそれを用いた過敏性腸症候群の発症の有無を判定する方法に関する。

過敏性腸症候群（ＩｒｒｉｔａｂｌｅＢｏｗｅｌＳｙｎｄｒｏｍｅ；ＩＢＳ）は、腹痛、下痢、便秘等の便通異常を発症し、又は症状の増悪を来たし、心因症の病態も呈する疾病である。患者の症状により「下痢型」、「便秘型」、「下痢・便秘交代型又は混合型」等に分類されるが、ガスの異常発生、鼓腸、腹痛、痙攣等の症状を呈することもある。ストレスが原因とされているが、多くの患者にとっては原因不明の病気とみられ、受診すること自体が新たなストレスを生み出す悪循環に陥りかねない疾病である。

過敏性腸症候群には確定的な診断法はなく、問診による他、消化器内視鏡検査やＭＲＩ、Ｘ線、超音波検査及び血液検査による免疫能検査等で胃腸管細胞の器質的病変や内臓の形態異常が否定された後に過敏性腸症候群と診断されることが通常である。この過程は患者にとって苦痛であるばかりでなく、心理的不安も惹起又は助長し、ストレスを強めるものである。

４０年以上前から、感染性腸炎に罹患した後に過敏性腸症候群が発症することが知られていた。また、過敏性腸症候群(IBS)は、全胃腸管疾患の中で最も一般的なものであり、１１〜１４％の成人が罹患しており、また全体の５０％を越える患者が、消化障害を示す (非特許文献１）ことが知られている。また、急性腸炎の患者群の29.3%にIBSが発症したことも知られており、腸内細菌異常説が浮上した。その後、2000年頃から過敏性腸症候群の患者に抗菌剤を投与することで症状が改善することが報告された（特許文献１）。これらの事から腸内細菌の小腸内での異常増殖が過敏性腸症候群の病因であると考えられるようになった。

しかしながら、ヒトが過敏性腸症候群を発症しているか否かの判定は困難であり、特にその重症度を判定することもできないため、重症度に応じた適切な治療を実施することも困難な状況であった。

特表２０１１−５１９９５２ G. Triadafilopoulosら、Digestive Dis.Sci.,1991,36(1):56-64

従って、本発明の目的は、過敏性腸症候群の発症を判定するための診断剤、この診断剤を用いた、腸内細菌異常増殖の有無を判定する方法、及び過敏性腸症候群の発症の有無を判定する方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明者らは鋭意検討し、腸内細菌によって分解される、同位体炭素元素で標識された化合物を用いることにより上記目的を達成し得ることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、過敏性腸症候群が疑われる患者における腸内細菌異常増殖を検出するための診断剤であって、腸内細菌によって分解される、同位体炭素元素で標識された化合物を含む診断剤を提供する。
本発明の診断剤においては、前記化合物としては、同位体炭素^１３Ｃ又は同位体炭素^１４Ｃで標識されているものが挙げられる。
本発明の診断剤は、好ましくは経口投与製剤である。
本発明の診断剤は、好ましくは投与後の呼気中に排出された^１３ＣＯ_２を測定する呼気試験法に用いられる。
前記化合物としては、例えば、単糖類、二糖類、オリゴ糖類、セルロース類、有機酸類、並びにそれらの塩が挙げられる。
前記化合物としては、例えば、ソルビトール、マンノース、マンニトール、ラムノース、アラビノース、フコース及びキシリトールからなる群から選択される単糖類；ラクツロース、マルトース及びラクトースからなる群から選択される二糖類；大豆オリゴ糖及びイソマルトオリゴ糖からなる群から選択されるオリゴ糖；カロメロース（カルボキシメチルセルロース）を含むセルロース類；アルギニン酸ナトリウム、クエン酸マグネシウム及び５−アミノサリチル酸からなる群から選択される有機酸が挙げられる。
前記化合物としては、同位体炭素による標識位置が糖類の１位である化合物が挙げられる。
また、その他の前記化合物としては、例えば分子中の炭素原子が全て標識炭素¹³Ｃに置換されている（ユニフォーム体）化合物が挙げられる。

また、本発明は、本発明の診断剤が投与された被験者から採取された呼気中の同位体炭素元素標識ＣＯ_２の濃度、又は同位体炭素元素標識ＣＯ_２と^１２ＣＯ_２との比率を測定する工程を含む、腸内細菌異常増殖の有無を判定する方法を提供する。
また、本発明は、本発明の診断剤が投与された被験者から採取された呼気中の同位体炭素元素標識ＣＯ_２の濃度、又は同位体炭素元素標識ＣＯ_２と^１２ＣＯ_２との比率を測定する工程を含む、過敏性腸症候群発症の有無を判定する方法を提供する。
また、本発明は、本発明の診断剤が投与された被験者から採取された呼気中の¹³ＣＯ_２の濃度、又は¹³ＣＯ_２と^１２ＣＯ_２との比率（¹³ＣＯ_２／¹²ＣＯ_２比）を測定する工程を含む、腸内細菌異常増殖の有無を判定する方法を提供する。
また、本発明は、本発明の診断剤が投与された被験者から採取された呼気中の¹³ＣＯ_２の濃度、又は¹³ＣＯ_２と^１２ＣＯ_２との比率（¹³ＣＯ₂／¹²ＣＯ₂比）を測定する工程を含む、過敏性腸症候群発症の有無を判定する方法を提供する。
前記方法においては、好ましくは診断剤投与前の呼気中の¹³ＣＯ_２の濃度、又は¹³ＣＯ_２と^１２ＣＯ_２との比率及び増減率（Δ¹³Ｃ値）を比較する工程を含む。
前記方法においては、診断剤の投与量は、好ましくは、前記化合物の質量として１０ｍｇ〜１５ｇである。
前記方法においては、呼気中の同位体炭素元素標識ＣＯ_２の濃度、又は同位体炭素元素標識ＣＯ_２と^１２ＣＯ_２との比率を、投与前及び投与後６０分以内に測定することが好ましい。
前記方法においては、呼気中の¹³ＣＯ_２の濃度、又は¹³ＣＯ_２と^１２ＣＯ_２との比率を経時的にプロットして作成した、呼気中の¹³ＣＯ_２の濃度、又は¹³ＣＯ_２と^１２ＣＯ_２との比率曲線下面積を算出し、正常者の曲線下面積と比較する工程を含んでいてもよい。

本発明によれば、簡便に、腸内細菌異常増殖による過敏性腸症候群の発症を判定するための診断剤が提供される。また、本発明によれば、簡便に過敏性腸症候群の発症の有無を判定する方法が提供される。

^１３Ｃ−マンニトールを健常被験者に投与した場合の、呼気中のΔ^１３Ｃ値（‰）を示すグラフである。 ^１３Ｃ−マンニトールを過敏性腸症候群患者に投与した場合の、呼気中のΔ^１３Ｃ値（‰）を示すグラフである。

本発明において、発症の有無を判定するための対象となる過敏性腸症候群には下痢型、便秘型、混合型の３種が含まれ、本発明の診断剤は、いずれの型の過敏性腸症候群を判定するためにも用いられ、また、本発明の診断剤及び方法は、いずれの型の過敏性腸症候群でも利用することができる。ここで、「便秘型」とは、硬便や兎糞状の便が出る割合が高い症状をいう。また「下痢型」とは、軟便や水様便が出る割合が高い症状をいう。また、「混合型」とは、上記「便秘型」と「下痢型」を交互に発症する状態をいう。

本発明の診断剤は過敏性腸症候群が疑われる患者における腸内細菌増殖を検出するためのものであり腸内細菌によって分解される、同位体炭素元素で標識された化合物を含んでなる。
本発明の診断剤に含まれる化合物は同位体炭素元素で標識された化合物であり、化合物中の少なくとも１個の炭素元素が同位体炭素元素で置換されている化合物を意味する。炭素の同位体としては、一般に安定同位元素^１３Ｃ及び放射性同位元素^１１Ｃ及び^１４Ｃが挙げられ、それぞれの同位体で標識された化合物が挙げられる。その中でも、安全性の高い安定同位体^１３Ｃで標識された化合物が好ましい。

本発明の診断剤に含まれる化合物としては、腸内細菌によって分解される化合物が用いられる。また、ヒトには分解することのできない化合物であることが好ましい。このような化合物としては、例えば、単糖類、二糖類、オリゴ糖類、セルロース類、有機酸類、並びにそれらの塩が挙げられる。単糖類としては、例えばＤ−ソルビトール、Ｄ−マンノース、Ｄ−マンニトール、Ｌ−ラムノース、Ｌ−アラビノース、Ｌ−フコース、キシリトールが挙げられる。二糖類としては、例えばラクトース、マルトース、ラクツロース等が挙げられる。オリゴ糖としては、例えば大豆オリゴ糖、イソマルトオリゴ糖等が挙げられる。また、セルロース類としては、例えばカロメロース（カルボキシメチルセルロース）等が挙げられる。有機酸類としては、例えば、アルギニン酸ナトリウム、クエン酸マグネシウム等が挙げられ、また５−アミノサリチル酸等も使用可能である。また、本発明の診断剤に含有される化合物としては、上記化合物の塩を用いることができ、このような塩としては、例えば塩酸塩、硫酸塩等の鉱酸塩；又はｐ−トルエンスルホン酸塩等の有機酸塩；ナトリウム塩、カリウム塩、カルシウム塩等の金属塩；アンモニウム塩；メチルアンモニウム塩等の有機アンモニウム塩；グリシン塩等のアミノ酸塩等を挙げることができるが、これらに限定されない。

前記化合物としては、ヒトは直接、分解・代謝できないが腸内細菌は分解・代謝できる化合物であることが必要であり、この観点から単糖類又は二糖類を用いることが好ましい。単糖類又は二糖類を用いる場合、同位体炭素による標識位置は、好ましくは糖類の１位である。標識位置を１位とすることにより、腸内細菌による分解・代謝が早く進む事になるため、結果として診断剤服用後の早い時間に診断することが可能となる。
また、単糖類又は二糖類を用いる場合には、分子中の全ての、又は殆どの炭素原子が標識炭素に置換されているユニフォーム標識体であっても良い。

本発明の診断剤に含有される化合物は、従来公知の方法により合成することができる。また、市販されているものを使用することも可能である。例えば、前記化合物としてマンニトールを用いる場合、^１３Ｃ−マンニトール（Cambridge Isotope Labs. USA）を使用することができる。
本発明の診断剤は、前記化合物を含有してなるが、前記化合物を単独で用いてもよい。また、本発明の診断剤は、前記化合物又はその塩を、賦形剤又は担体と混合し、錠剤、カプセル剤、散剤、顆粒剤、液剤等に製剤化したものであってもよい。本発明の診断剤は、経口投与により用いることが好ましく、従来より薬学の分野において公知の方法により、経口投与に好ましい剤形に製剤化してもよい。このように製剤化する場合には、１回あたりの投与量を１０ｍｇ〜１５ｇになるように製剤化することができる。１５ｇと多量に投与する場合には、複数個に分けてもよい。また、このように製剤化しない場合には、本発明の診断剤は、投与時に、水又は生理食塩水等に溶解して投与してもよい。

製剤化する場合に用いられる賦形剤又は担体としては、当分野で通常に使用され、薬剤学的に許容されるものであればよく、その種類及び組成は適宜変更される。例えば、液状担体としては水が用いられる。固体担体としては、乳糖、白糖、ブドウ糖などの糖類、バレイショデンプン、トウモロコシデンプンのようなデンプン、結晶セルロースのようなセルロース誘導体等が使用される。ステアリン酸マグネシウムのような滑沢剤、ゼラチン、ヒドロキシプロピルセルロースのような結合剤、カルボキシメチルセルロースのような崩壊剤等を添加してもよい。その他、抗酸化剤、着色剤、矯味剤、保存剤等を添加してもよい。液剤の場合、一般に滅菌水、生理食塩水、各種緩衝液が望ましい。また、凍結乾燥製剤として用いてもよい。
本発明の診断剤は、後述するような、腸内細菌増殖の有無を判定する方法、過敏性腸症候群発症の有無を判定する方法において用いることができる。

次に、本発明の腸内細菌異常増殖の有無を判定する方法、及び過敏性腸症候群発症の有無を判定する方法について説明する。
本発明の腸内細菌異常増殖の有無を判定する方法は、本発明の診断剤が投与された被験者から採取された呼気中の同位体炭素元素標識ＣＯ_２の濃度、又は同位体炭素元素標識ＣＯ_２と^１２ＣＯ_２との比率を測定する工程を含む。
上述したように、呼気中の同位体炭素元素標識ＣＯ_２の濃度、又は同位体炭素元素標識ＣＯ_２と^１２ＣＯ_２との比率を測定することにより、その値から腸内細菌増殖の有無を判定することができる。この場合、腸内細菌が増殖していることから、過敏性腸症候群発症の有無をも同時に判定することが可能である。

本発明の腸内細菌異常増殖の有無を判定する方法、及び過敏性腸症候群発症の有無を判定する方法においては、診断剤投与前の呼気中の同位体炭素元素標識ＣＯ_２の濃度、又は同位体炭素元素標識ＣＯ_２と^１２ＣＯ_２との比率を比較する（Δ¹³Ｃ値を算出する）工程を含むことが好ましい。腸内細菌が異常に増殖している場合には、投与された診断剤が腸内細菌によって分解され、その際に発生する¹³ＣＯ₂が血中に移行して肺から呼気中に排出されて来る為、呼気中の¹³ＣＯ_２の濃度が上昇したことによって、腸内細菌が異常に増殖したと判定でき、それによって、その患者が過敏性腸症候群を発症していると判定することができる。従って、本発明の診断剤に含まれる化合物としては、通常、ヒトには分解することのできない化合物であることが好ましい。

本発明の腸内細菌増殖の有無を判定する方法、及び過敏性腸症候群発症の有無を判定する方法において、被験者に投与される診断剤の量は、診断剤に含まれる前記化合物の質量として、好ましくは１０ｍｇ〜１５ｇであり、より好ましくは５０ｍｇ〜１０ｇであり、更に好ましくは１００ｍｇ〜１ｇ程度であり、被験者の症状などによって適宜調整することができる。
すなわち、本発明の腸内細菌異常増殖の有無を判定する方法、及び過敏性腸症候群発症の有無を判定する方法においては、前記診断剤として、錠剤、カプセル剤、散剤、顆粒剤、液剤等に製剤化したものを用いてもよく、又は前記化合物の粉末形態のものをそのままの状態で用いてもよい。

投与後の呼気採取時期については特に制限はないが、例えば、本発明の診断剤を投与した後、呼気採取を経時的に行って呼気中の¹³ＣＯ_２の濃度、又は¹³ＣＯ^２と^１２ＣＯ_２との比率を経時的に測定することもできるが、後述する実施例の結果から明らかなように、診断剤投与後の各採取時における呼気中の^１３ＣＯ_２／^１２ＣＯ_２濃度比（δ^１３Ｃ値）と診断剤投与前の呼気中のδ^１３Ｃ値との差（Δ¹³Ｃ値；‰）の挙動は、過敏性腸症候群発症の患者と正常者とで明らかに異なる。従って、その値から、腸内細菌の異常増殖の有無、過敏性腸症候群発症の有無を判定することが可能である。呼気の採取時期としては、具体的には、投与後６０分以内であるが、２０分〜６０分程度でよい。また、例えば５分間隔、１０分間隔などの時間間隔で連続的に呼気を採取してもよい。

呼気中に含まれる標識ＣＯ_２の測定・分析は、例えば、¹⁴ＣＯ₂であれば液体シンチレーションカウンター法、¹³ＣＯ₂であれば質量分析法、赤外分光分析法、発光分析法、磁気共鳴スペクトル法のような、一般に使用される分析方法を用いて行うことができる。赤外分光分析法は、赤外分光分析装置（例えば、ＰＯＣｏｎｅ、大塚電子株式会社製）を用いることができる。ＰＯＣｏｎｅは、^１３ＣＯ_２と^１２ＣＯ_２の赤外線吸収波長の差を利用して呼気中の存在比（^１３ＣＯ_２／^１２ＣＯ_２）を測定する装置である。更に自然存在比を有する投与前の呼気ガスの測定値との差を求め、変化量；Δ¹³Ｃ値（‰）を算出することが好ましい。
測定精度の点からは赤外分光分析法及び質量分析法が好ましい。また、本発明の診断剤は、通常は、空腹時に経口投与することが好ましい。
呼気の採取は、通常の呼気を、呼気採取バッグ（例えば、ＵＢｉＴ専用呼気採取バッグ、大塚製薬株式会社製）に吹き込むことにより実施することができる。

本発明の腸内細菌異常増殖の有無を判定する方法、及び過敏性腸症候群発症の有無を判定する方法は、呼気中の¹³ＣＯ_２の濃度、又は¹³ＣＯ_２と^１２ＣＯ_２との比率を経時的にプロットして作成した呼気曲線から、曲線下面積を算出し、健常者の曲線下面積と比較して行ってもよい。
このような曲線下面積は、呼気中の¹³ＣＯ_２の濃度、又は¹³ＣＯ_２と^１２ＣＯ_２との比率から算出したΔ¹³Ｃ値（‰）を縦軸にとり、投与してからの経過時間を横軸にとってグラフを作成して求めることができる。被験者の曲線下面積と、健常者の曲線下面積とを比較し、健常者の曲線下面積よりも、被験者の曲線下面積が大きい場合に、その被験者の腸内細菌が異常に増殖している、又は過敏性腸症候群を発症していると判定することができる。

本発明の腸内細菌増殖の有無を判定する方法は、過敏性腸症候群の治療効果の判定にも有用である。すなわち、治療開始の前後で、呼気中の¹³ＣＯ_２の濃度、又は¹³ＣＯ^２と^１２ＣＯ_２との比率を測定し、両者を比較し、¹³ＣＯ_２の濃度が減少するか否かによって、治療効果を判定することも可能である。

以下、本発明を実施例により更に詳細に説明する。なお、本発明の範囲は、かかる実施例に限定されないことはいうまでもない。
実施例１
^１３Ｃ−マンニトール（Cambridge Isotope Labs. USA）３００ｍｇを水１００ｍＬに溶解して^１３Ｃ−マンニトール水溶液を調製した。この^１３Ｃ−マンニトール水溶液を、健常者２名に経口投与し、投与前と、投与後、適当な間隔で１８０分まで呼気を採取し、^１３ＣＯ_２の濃度を、ＰＯＣｏｎｅ（大塚電子株式会社製）により測定した。採取した呼気試料中の^１３ＣＯ_２／^１２ＣＯ_２濃度比（δ^１３Ｃ値）を測定し、投与前の呼気中のδ^１３Ｃ値（‰）と、投与後の呼気中のδ^１３Ｃ値（‰）との差であるΔ^１３Ｃ値（‰）を計算した。その結果を図１に示す。
図１に示すように、健常者においては、投与直後から投与１８０分後まで、Δ^１３Ｃ値（‰）は−０．５〜０．９（‰）の範囲であった。
次いで、過敏性腸症候群の被験者に、同様に^１３Ｃ−マンニトール水溶液を投与し、同様に呼気中のΔ^１３Ｃ値（‰）を測定した。結果を図２に示す。
図２に示すように、投与２０分後にはΔ^１３Ｃ値は５（‰）まで上昇し、３０分後に８（‰）まで上昇した。その後は、Δ^１３Ｃ値は低下した。
上記結果より、本発明の診断剤を用いることにより、腸内細菌異常増殖の有無、過敏性腸症候群の発症の有無を判定することが可能であることが明らかである。

Claims

過敏性腸症候群が疑われる患者における腸内細菌異常増殖を検出するための診断剤であって、腸内細菌によって分解される、同位体炭素元素で標識された化合物を含む診断剤。
前記化合物が、同位体炭素^１３Ｃ又は同位体炭素^１４Ｃで標識されている、請求項１記載の診断剤。
経口投与製剤である、請求項１又は２記載の診断剤。
投与後の呼気中に排出された^１３ＣＯ_２又は¹⁴ＣＯ₂を測定する呼気試験法に用いられる、請求項１〜３のいずれか１項記載の診断剤。
前記化合物が、単糖類、二糖類、オリゴ糖類、セルロース類、有機酸類、並びにそれらの塩からなる群から選択される、請求項１〜４のいずれか１項記載の診断剤。
前記化合物が、ソルビトール、マンノース、マンニトール、ラムノース、アラビノース、フコース及びキシリトールからなる群から選択される単糖類；ラクツロース、マルトース及びラクトースからなる群から選択される二糖類；大豆オリゴ糖及びイソマルトオリゴ糖からなる群から選択されるオリゴ糖；カロメロース（カルボキシメチルセルロース）を含むセルロース類；アルギニン酸ナトリウム、クエン酸マグネシウム及び５−アミノサリチル酸からなる群から選択される有機酸である、請求項１〜５のいずれか１項記載の診断剤。
同位体炭素による標識位置が糖類の１位である、請求項５又は６記載の化合物を含有する診断剤。
前記化合物が、分子中の炭素原子が全て標識炭素に置換されている（ユニフォーム体）、請求項１〜７のいずれか１項記載の診断剤。
請求項１〜８のいずれか１項記載の診断剤が投与された被験者から採取された呼気中の同位体炭素元素標識ＣＯ_２の濃度、又は同位体炭素元素標識ＣＯ_２と^１２ＣＯ_２との比率を測定する工程を含む、腸内細菌異常増殖の有無を判定する方法。
請求項１〜８のいずれか１項記載の診断剤が投与された被験者から採取された呼気中の同位体炭素元素標識ＣＯ_２の濃度、又は同位体炭素元素標識ＣＯ_２と^１２ＣＯ_２との比率を測定する工程を含む、過敏性腸症候群発症の有無を判定する方法。
請求項１〜８のいずれか１項記載の診断剤が投与された被験者から採取された呼気中の¹³ＣＯ_２の濃度、又は¹³ＣＯ_２と^１２ＣＯ_２との比率（¹³ＣＯ_２／¹²ＣＯ_２比）を測定する工程を含む、腸内細菌異常増殖の有無を判定する方法。
請求項１〜８のいずれか１項記載の診断剤が投与された被験者から採取された呼気中の¹³ＣＯ_２の濃度、又は¹³ＣＯ_２と^１２ＣＯ_２との比率（¹³ＣＯ₂／¹²ＣＯ₂比）を測定する工程を含む、過敏性腸症候群発症の有無を判定する方法。
診断剤投与前の呼気中の¹³ＣＯ_２の濃度、又は¹³ＣＯ_２と^１２ＣＯ_２との比率を比較する工程を含む、請求項１１又は１２記載の方法。
請求項１〜８のいずれか１項記載の診断剤の投与量が、前記化合物の質量として１０ｍｇ〜１５ｇである、請求項９〜１３のいずれか１項記載の方法。
呼気中の¹³ＣＯ_２の濃度、又は¹³ＣＯ_２と^１２ＣＯ_２との比率を、投与前及び投与後６０分以内に測定する、請求項１１〜１４のいずれか１項記載の方法。
呼気中の¹³ＣＯ_２の濃度、又は¹³ＣＯ_２と^１２ＣＯ_２との比率を経時的にプロットして作成した呼気曲線の図から曲線下面積を算出し、正常者の曲線下面積と比較する工程を含む、請求項１１〜１５のいずれか１項記載の方法。