(57)【要約】  てんかん波に伴う疾患治療剤として、取り扱いが容易で副作用が低く、かつ即効性のある治療剤を提供する。吸気の二酸化炭素濃度を制御することにより、体液中のｐＨを酸性側に変動させ、てんかん波を軽減しうる。二酸化炭素を有効成分とするてんかん波に伴う疾患治療剤による。
2012011407.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二酸化炭素を有効成分として含む、てんかん波に伴う疾患治療剤。
【請求項２】
てんかん波に伴う疾患が、てんかんである請求項１に記載の疾患治療剤。
【請求項３】
疾患治療剤が吸入用治療剤である、請求項１又は２に記載の疾患治療剤。
【請求項４】
吸入の際の吸入される気体の二酸化炭素の濃度が、１〜１０％(v/v)となるように含まれる、請求項３に記載の疾患治療剤。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１に記載の疾患治療剤が、医療用ガスボンベに充填されていることを特徴とする、てんかん波に伴う疾患治療用ガスボンベ。
【請求項６】
請求項５に記載の疾患治療用ガスボンベが、医療用吸引ガス装置に接続されていることを特徴とする、てんかん波に伴う疾患治療用吸引ガス装置。
【請求項７】
てんかん波に伴う疾患治療用ガスボンベ又はてんかん波に伴う疾患治療用吸引ガス装置を用いて、請求項１〜４のいずれか１に記載の疾患治療剤を吸引することを特徴とするてんかん波に伴う疾患の処置方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二酸化炭素を有効成分として含むことを特徴とする、てんかん波に伴う疾患の治療剤に関する。また、二酸化炭素を有効成分として含む、てんかん波に伴う疾患治療剤を投与するための医療機器に関する。【０００２】
本出願は、参照によりここに援用されるところの日本出願、特願２０１０−１６４７７０号優先権を請求する。
【背景技術】
【０００３】
わが国では約１００万人のてんかん（epilepsy）患者が存在するといわれている（日本脳神経外科学会及び日本てんかん学会公表）。てんかんとは、脳の神経細胞の突発的な異常興奮によって起こる、発作性・反復性の運動、意識、知覚、行動、自律神経系の異常をさし、脳の病変によって起こる慢性反復性の発作を特徴とする。てんかんでは、脳波でてんかん波が検出される場合が多いが、発作が起こっていない状態など、てんかん波が必ずしも検出されない場合もある。一方、脳波でてんかん波を認める場合であっても、必ずしもてんかんとは診断されない場合もある。【０００４】
てんかんの罹患率は１０００人当たり約８〜１０人で、神経疾患の中で頻度が高い疾患である。てんかんの主な症状には、けいれん（強直性又は間代性などの不随意運動）や、けいれんを伴わない欠神発作（意識消失）などがある。近年、分子遺伝学研究の発展によりてんかんの原因遺伝子が同定されつつある。その結果、てんかんと種々のチャネル遺伝子との関連性が明らかとなり、一部のてんかん症候群はチャネル遺伝子の変異によって発症する、いわゆる channelopathy（チャネル病） と考えられるようになってきた。特に、電位依存性Ca2+ チャネルや、電位依存性Na+ チャネル、K+ チャネルなどの変異がてんかん患者において検出されている。【０００５】
現在のてんかん治療剤は、合成化合物の経口投与、座薬もしくは静脈投与である。現在のてんかん患者の治療薬としては、チャネルブロッカーなどの合成化合物の経口投与剤が挙げられる。特にてんかん重積状態の場合は即効性のある治療法が望まれるため、薬剤の静脈注射を行っている。しかし、次に示す少なくとも（１）〜（３）の事由により不都合がある。（１）薬剤抵抗性のてんかん症候群が存在し、まだ効果不十分な症例が存在する。（２）てんかん重積では静脈内への薬物投与が必要となるが、静脈ラインの確保が難しい患者（小児など）には対応が不可能である。（３）入院時での急な発作の場合には静脈内への薬物投与が可能であるが、各家庭などでの急な発作の場合、薬剤の静脈注射は不可能であるし、経口投与では効果が表れるまでに時間がかかりすぎ、けいれんの持続時間が長くなることによって後遺症を合併する危険性が増す。急な発作の場合、入院患者には静脈投与で対処可能であるが、入院時以外の場合は即効性のある治療法（従来技術）が存在しない。経口投与、座薬では効果が現れるまでに時間を要するからである。【０００６】
他のてんかん薬で効果不十分な場合に使用可能な抗てんかん薬として、アセタゾラミド(AZA)が公知である（非特許文献１）。アセタゾラミドは、炭酸脱水酵素阻害剤であり、炭酸から水と二酸化炭素が生成する過程において炭酸脱水酵素を阻害する。その結果、重炭酸ナトリウムの排泄を増加させることにより、代謝性のアシドーシスを引き起こすことが知られている。しかしながら、アセタゾラミドは内服薬であるため、病院以外では急な発作に対しては即効性がない。また、投与により血中ｐＨが下がりすぎる危険性がある。さらには、重要な副作用として、ショック、貧血（再生不良性貧血、溶血性貧血、無顆粒球症、血小板減少性紫斑病）、皮膚粘膜眼症候群、中毒性表皮壊死症、急性腎不全、腎・尿路結石、精神錯乱、けいれんなどの中枢神経症状などが現れる恐れがある。また、アセタゾラミドについても、効果が現れるまでには、時間がかかりすぎる点も問題である。【０００７】
そこで、取り扱いが容易で副作用が低く、かつ即効性のあるてんかん発作治療剤の開発が望まれている。なお、生後８−１１日目のラットを４８±２℃で５５分間おいた場合に、脳中アルカローシスが引き金となって熱性けいれん（febrile seizures）が起こり、５％二酸化炭素を含むチャンバー内に置くことで脳中アルカローシスを抑制しうることが報告されている（非特許文献２）。しかしながら、てんかんに対する二酸化炭素の効果について、検討した報告はない。また、熱性けいれんが生じる要因としては、遺伝的要因、発熱の程度、神経の幼弱性が複雑に絡んでいると考えられているが、当報告（非特許文献２）は最も大きな比重を占める遺伝的要因を考慮していない。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Br Med J., March 24, 1956, 650-654
【非特許文献２】Nature Medicine, 12, 817-823 (2006)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、てんかん波に伴う疾患治療剤として、取り扱いが容易で副作用が低く、かつ即効性のある治療剤を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、上記課題を解決するために、てんかんモデルラットを用いて鋭意検討を重ねた結果、当該モデルラットに二酸化炭素を吸引させ、吸気の二酸化炭素濃度を制御することにより、体液中のｐＨを酸性側に変動させ、てんかん波を抑制しうることに成功し、本発明を完成した。【００１１】
すなわち本発明は、以下よりなる。
１．二酸化炭素を有効成分として含む、てんかん波に伴う疾患治療剤。
２．てんかん波に伴う疾患が、てんかんである請求項１に記載の疾患治療剤。
３．疾患治療剤が吸入用治療剤である、請求項１又は２に記載の疾患治療剤。
４．吸入の際の吸入される気体の二酸化炭素の濃度が、１〜１０％(v/v)となるように含まれる、請求項３に記載の疾患治療剤。
５．請求項１〜４のいずれか１に記載の疾患治療剤が、医療用ガスボンベに充填されていることを特徴とする、てんかん波に伴う疾患治療用ガスボンベ。
６．請求項５に記載の疾患治療用ガスボンベが、医療用吸引ガス装置に接続されていることを特徴とする、てんかん波に伴う疾患治療用吸引ガス装置。
７．てんかん波に伴う疾患治療用ガスボンベを用いて、請求項１〜４のいずれか１に記載の疾患治療剤を吸引することを特徴とするてんかん波に伴う疾患の処置方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の二酸化炭素を有効成分として含むてんかん波に伴う疾患治療剤によると、てんかん波により生じるスパイク（棘波）の持続時間が抑制されることが観察された。これにより、てんかん波に伴う疾患に対して二酸化炭素を吸引させることで、てんかん波を抑制し、有効に作用しうる。【００１３】
また、本発明のてんかん波に伴う疾患治療剤を用いたガスボンベ又は吸引用ガス装置の開発により、以下のような効果が期待される。
（１）発作抑止効果は即効性である。
（２）各家庭などでの急な発作時に、周囲の者（家族等）が容易に対応可能である。
（３）使用が簡便である。
（４）安価である。
（５）てんかん重積では静脈への薬物投与が必要だが、静脈ラインの確保が難しい患者（小児など）に、即効性の治療が可能となる。
（６）従来の薬物では抑制困難なてんかん症候群や、集中治療室でてんかん重積を治療するとき、呼吸を完全にコントロールしながら発作抑制が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明におけるてんかんモデルラットの脳波を測定するための電極を埋め込んだ脳を示す図である。（実施例１、実施例４、比較例１、参考例１）
【図２】各濃度の二酸化炭素又は酸素を含むガス内にてんかんモデルラット（ＧＲＹラット）を静置したときの血中ｐＨを示す図である。（実施例１）
【図３】本発明におけるスパイクインデックスを示す説明図である。（実施例１）
【図４】吸気混合ガス（二酸化炭素）濃度の変化によるてんかんモデルラット（ＧＲＹラット）の脳波（スパイク）の変化を示す図である。（実施例１）
【図５】吸気混合ガス（二酸化炭素）濃度の変化によるてんかんモデルラット（ＧＲＹラット）の脳波（スパイク）のスパイクインデックスの結果を示す図である。（実施例１）
【図６】各濃度の二酸化炭素又は酸素を含む吸気混合ガス内にてんかんモデルラット（ＧＲＹラット）を静置したときの血中二酸化炭素濃度を示す図である。（実施例２）
【図７】各濃度の二酸化炭素又は酸素を含む吸気混合ガス内にてんかんモデルラット（ＧＲＹラット）を静置したときの血中酸素濃度を示す図である。（実施例２）
【図８】各濃度の二酸化炭素又は酸素を含む吸気混合ガス内にてんかんモデルラット（ＧＲＹラット）を静置したときの血中重炭酸イオン濃度を示す図である。（実施例２）
【図９】１０％(v/v)二酸化炭素、または、１７％(v/v)酸素の投与（１５分から６０分）における血中ｐＨ、血中二酸化炭素濃度、血中酸素濃度、血中重炭酸イオン濃度の計測結果を示す図である。 （実施例３）
【図１０】１０％二酸化炭素を投与する前の５分間と、投与開始２５秒後より５分間の脳波図である。（実施例４）
【図１１】１０％二酸化炭素投与前後の１５分毎のスパイクインデックスの結果を示す図である。（実施例４）
【図１２】てんかんモデルラット（ＧＲＹラット）に、アセタゾラミドを投与したときの血中濃度及び血中ｐＨを示す図である。（比較例１）
【図１３】アセタゾラミドを投与によるてんかんモデルラット（ＧＲＹラット）の脳波（スパイク）の変化を示す図である。（比較例１）
【図１４】熱性けいれんの発作前と発作後、及び、吸気混合ガス（二酸化炭素）処理後のてんかんモデルラット（Kyo811ラット）の血中ｐＨを示す図である。（参考例１）
【図１５】吸気混合ガス（二酸化炭素）濃度の変化によるてんかんモデルラット（Kyo811ラット）の脳波（スパイク）の変化を示す図である。（参考例１）
【図１６】吸気混合ガス（二酸化炭素）濃度の変化によるてんかんモデルラット（Kyo811ラット）の発作の持続時間（Seizure duration (秒)）の結果を示す図である。（参考例１）
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明は、二酸化炭素を有効成分として含むことを特徴とする、てんかん波に伴う疾患治療剤に関する。本発明において、てんかん波に伴う疾患とは、てんかんに限定されるものではなく、てんかん波に伴うあらゆる疾患を意味する。ここで、てんかん波とは、棘波、棘徐波、棘波結合、鋭波、鋭波結合などをいう。本発明において、てんかん波に伴う疾患とは、具体的には、てんかん、又は脳血管障害や代謝異常（低血糖、電解質異常）などが挙げられるが、てんかん（epilepsy）とは関係しない熱性けいれん（febrile seizures）は、本発明の範囲からのぞかれる。本発明において、てんかん波に伴う疾患とは、好ましくはてんかん（epilepsy）である。てんかんと熱性けいれんの違いは、熱性けいれんは発熱時に発症する良性疾患であるが、てんかんは無熱時に発症し、症状、持続時間および予後が重篤化する傾向にある疾患である。
【００１６】
ヒトを始めとする高等生物は、生命活動に必要なエネルギーを得るために体内で酸素を消費して二酸化炭素を発生させている。体内で発生した二酸化炭素は静脈血に乗って肺に運ばれる。肺では呼吸によって血液中の二酸化炭素を放出する一方、酸素を血液中に取り込んでいる。生命活動により体内では様々な有機酸が合成されるが、調節機構の働きにより、体内環境としてｐＨの基準値は７．３５〜７．４５に保たれている。
【００１７】
本発明のてんかん波に伴う疾患治療剤は、二酸化炭素を有効成分として含有するものである。本発明において、二酸化炭素は、血中ｐＨを一時的に７．４よりも低い値で、かつ生命に異常をきたさない値に低下させるために使用される。具体的には血中ｐＨを７．２５〜７．４０、好ましくは７．３０〜７．３５に一時的に下げることができればよい。血中ｐＨを前記のように低下させるために、二酸化炭素ガスを吸入させて使用することができる。本発明の疾患治療剤は、具体的には、二酸化炭素を有効成分として含む吸入用治療剤とすることができる。本発明は、さらにはてんかん波に伴う疾患治療のための医療用ガスボンベ又は医療用吸引用ガス装置にも及ぶ。二酸化炭素を有効成分として含むてんかん波に伴う疾患治療剤は、医療用ガスボンベに充填されていても良く、又は医療用ガスボンベが医療用吸引ガス装置に接続されていてもよい。このような吸入用治療剤、医療用ガスボンベ又は医療用吸引ガス装置に充填される二酸化炭素の濃度は、吸引の際に、吸引される気体の二酸化炭素濃度が１〜１０％(v/v)、好ましくは３〜１０％(v/v)、より好ましくは５〜１０％(v/v)となるように含まれるのが好適である。大気中の二酸化炭素ガス濃度は、通常１〜２％(v/v)で不快感が起こり、３〜４％(v/v)で呼吸中枢が刺激されて、呼吸の増加、脈拍の上昇、頭痛、めまい等の症状が起こり、６〜７％(v/v)で呼吸困難となり、７〜１０％(v/v)では数分で意識不明となるといわれている。従って、本発明に使用する二酸化炭素濃度は、吸引した際に、一時的に血中ｐＨを下げることができる濃度であって、生命に異常をきたさない濃度であればよい。
【００１８】
二酸化炭素は、常温常圧では無色無臭の気体であり、−７９℃ で昇華して固体（ドライアイス）となる。水に比較的よく溶け、水溶液（炭酸）は弱酸性を示す。さらに、アルカリ金属及びアルカリ土類金属の水酸化物の水溶液及び固体は二酸化炭素を吸収して、炭酸塩又は炭酸水素塩を生ずる。三重点（−５６．６℃、０．５２ＭＰａ）以上の温度と圧力条件下では、二酸化炭素は液体化する。さらに温度と圧力が臨界点（３１．１℃、７．４ＭＰａ）を超えると超臨界状態となり、気体と液体の特徴を兼ね備えるようになる。これらの状態の二酸化炭素は圧縮二酸化炭素又は高密度二酸化炭素と呼ばれている。本発明の吸入用治療剤、医療用ガスボンベ又は医療用吸引用ガス装置に含まれる二酸化炭素は、吸入の際に気体であればよく、二酸化炭素ガスの発生源としては、気体、液体、あるいはドライアイスのような固体であっても良い。本発明のてんかん波に伴う疾患治療剤には、二酸化炭素のほかに、通常の大気成分（窒素、酸素、アルゴン）を含むことができる。さらには、生体に基本的に悪影響を与えないガス成分、例えばヘリウムを含ませても良い。
【００１９】
本発明は、上述のてんかん波に伴う疾患治療剤、疾患治療用ガスボンベ及び疾患治療用吸引ガス装置の他、てんかん波に伴う疾患治療用ガスボンベ又はてんかん波に伴う疾患治療用吸引ガス装置を用いて、前記疾患治療剤を吸引することを特徴とするてんかん波に伴う疾患の処置方法にも及ぶ。例えば、一般家庭や教育施設に、本発明のてんかん波に伴う疾患治療用ガスボンベや装置等を備えておいたり、小型のボンベを持ち歩くことなどで、てんかん波に伴う疾患が生じた場合には、ボンベから二酸化炭素を有効成分とする治療剤、具体的には吸引される気体の二酸化炭素濃度が１〜１０％(v/v)、好ましくは３〜１０％(v/v)、より好ましくは５〜１０％(v/v)となるように含まれる二酸化炭素ガスを吸引することで、簡便に疾患に伴う発作等の症状を軽減化することができる。
【実施例】
【００２０】
本発明の理解を助けるために、実施例、比較例及び参考例を示して具体的に本発明を説明するが、本発明はこれらに限定されるものでないことはいうまでもない。【００２１】
（実施例１）てんかんモデルラットへの二酸化炭素の投与
本実施例では、ＧＲＹラットを用いて、各濃度の二酸化炭素を投与し、血中ｐＨ測定、血中二酸化炭素濃度測定、脳波測定、ビデオ脳波同時記録技術のシステムの確立及び発作評価の指標、スパイクインデックス(spike index)の計測を行った。【００２２】
１）材料及び方法
[てんかんモデルラット]
本実施例では、てんかんモデルラットとしてＧＲＹ ラット(groggy rat, Cacna1a)を使用した。ＧＲＹラットは通常の状態で、常時てんかん発作を呈しているため、治療を施して発作評価を行うには非常に優れた系である。ＧＲＹラットはP/Q-型電位依存性カルシウムチャネルCav2.1のα１サブユニット遺伝子Cacna1aの変異を持つラットで、運動失調及び欠神発作を主症状とするてんかんモデルラットである。常染色体劣性遺伝様式をとる。Cacna1a遺伝子の第７５２位のヌクレオチド「Ｔ」が「Ａ」に変異しており、その結果、第２５１位のアミノ酸であるメチオニンを指定するコドン「ＡＴＧ」が、リジンを指定するコドン「ＡＡＧ」に変異している（Ｍ２５１Ｋ）。本変異はカルシウムチャネルドメイン１のポアを形成するp-loop の細胞外領域に位置しており、当該変異（Ｍ２５１Ｋ）によって、ラットの電位依存性カルシウムイオンチャネルCav2.1の機能が異常になることが報告されている（参考文献１、２）。後肢の伸展異常、歩行異常及び運動失調を特徴とし、生後６−８週齢より脳波上に７−８Ｈｚの棘徐波（spike and wave discharges）を伴う発作の症状が現れる。本モデルラットは、京都大学医学研究科附属動物実験施設より分与された。【００２３】
[脳波測定のための電極埋め込み手術]
雄のＧＲＹラットを、ペントバルビタールナトリウム（ネンブタール、大日本住友製薬）３５ｍｇ／ｋｇ腹腔内投与により麻酔し、脳定位固定装置（SR-5M、成茂科学器械研究所）に固定した。頭部の毛を刈り、皮膚を正中線に沿って切開し頭蓋骨を露出させた。両側の前頭葉皮質及び後頭葉皮質に歯科用ドリル（FALCON、モリタ）で小孔を開け、直径０．２ｍｍのステンレス線（エム・ティ技研）を接続した直径０．９ｍｍ、長さ１．７ｍｍのステンレス製ネジ電極（フクオカ精密）を埋め込んだ（図１参照）。また、Ｚ電極として鼻根部に、不関電極として小脳にネジ電極を埋め込んだ。各電極は、コネクターソケット（ヒロセ電機）に接続し、頭蓋骨に歯科用セメント（ユニファストII、ジーシーデンタルプロダクツ）で固定した。【００２４】
[二酸化炭素濃度制御]
二酸化炭素濃度制御のために、マルチガス濃度制御装置としてマルチガスインキュベータ（MCO-5M;三洋電気株式会社）を用い、インキュベータ内の二酸化炭素の濃度を調節した。また、比較のために酸素濃度についても調節を行なった。普段の乾燥空気の主要成分は、二酸化炭素０．０３２％(v/v)、酸素２０．９４６％(v/v)、窒素７８．０８４％(v/v)である。そこで、上述のマルチガス濃度制御装置を用い、二酸化炭素濃度を５％(v/v)、７％(v/v)、１０％(v/v)、又は、酸素濃度を１７％(v/v)に設定した。二酸化炭素の濃度を調節する際は、装置に接続した炭酸ガスボンベから供給した二酸化炭素ガスを外気の空気で希釈するため、二酸化炭素＝１０％(v/v)、酸素＝約１８．８５％(v/v)、窒素＝約７０．２８％(v/v)となる。酸素を１７％(v/v)にする際は、同様に、装置に接続した窒素ガスボンベから供給した窒素ガスで調節するため、二酸化炭素＝０．０２６％(v/v)、酸素＝約１７％(v/v)、窒素＝約８２．９７４％(v/v)となる。設定条件下のインキュベータ内の各濃度が正しいことはガスアナライザAGA-2008（アステック社）を用いて確認した。【００２５】
２）ラットへの各濃度の二酸化炭素の投与
雄のＧＲＹラット（９週齢）８匹について、上記脳波測定のための電極埋め込み手術を行い、１週間の回復期間の後、二酸化炭素濃度５％(v/v)、７％(v/v)、１０％(v/v)、又は酸素濃度１７％(v/v)に調節したマルチガス濃度制御装置内に１時間静置した。【００２６】
３）血中ｐＨ、二酸化炭素濃度
上記マルチガス濃度制御装置内に静置したラットの尾静脈から採血し、血液ガス分析装置であるアイスタットアナライザー（扶桑薬品工業）を用いて、血中ｐＨと血中二酸化炭素濃度を測定した。【００２７】
マルチガス濃度制御装置内の二酸化炭素濃度を５％(v/v)、７％(v/v)、１０％(v/v)と上昇させるに従いラットの血中二酸化炭素濃度が上昇し、同酸素濃度を１７％(v/v)にすると、ラットの血中二酸化炭素濃度が低下することが確認された。同様の条件下で、血中ｐＨを測定した結果、同二酸化炭素濃度を５％(v/v)、７％(v/v)、１０％(v/v)と上昇させるに従いラットの血中ｐＨが低下し、同酸素濃度を１７％(v/v)にするとラットの血中ｐＨが上昇することが確認された。以上より、マルチガス濃度制御装置内の二酸化炭素濃度を５％(v/v)、７％(v/v)、１０％(v/v)にすると血中二酸化炭素濃度が上昇し、血中ｐＨが低下することが明らかになった（図２）。【００２８】
二酸化炭素濃度を上げると、吸気として高濃度の二酸化炭素を取り込む結果、呼吸性アシドーシスとなる。一方、酸素濃度を下げると、呼吸回数が増加し、結果二酸化炭素が多く放出され、呼吸性アルカローシスとなる。ここで、アシドーシスとは、本来の血液の酸塩基平衡はｐＨ７．４になるように保たれているが、平衡が酸性側になる状態をいい、アルカローシスとは、血液の酸塩基平衡が塩基性側になる状態をいう。【００２９】
血液や体液のｐＨは以下のヘンダーソン−ハッセルベルヒ(Henderson-Hasselbalch)式で表される。
pH = pKa + log[HCO3-]/[CO2]   (pKa=6.1)
血液や体液のｐＨ緩衝系として最も重要なものは、重炭酸-二酸化炭素（HCO3-/CO2）緩衝系である。二酸化炭素は体内で水分子と反応して重炭酸を生じる。
CO2+H2O ←→HCO3-+H+
[CO2]は呼吸により、[HCO3-]は肝臓と腎臓により調節されている。よって、本発明のてんかん波に伴う疾患治療剤は、有効成分として含まれる二酸化炭素により、吸気二酸化炭素濃度を上昇させることにより呼吸性アシドーシスを生じさせ、てんかん波を抑制すると考えられる。【００３０】
健常人の場合、血液のｐＨは通常ｐＨ７．４（正常域は女性＝ｐＨ７．４０±０．０１５、男性＝ｐＨ７．３９±０．０１５）であり、血液のｐＨが７．０以下や７．８以上になると生命の存続ができないといわれているが、本実施例での１０％(v/v)二酸化炭素の環境下ではｐＨ７．２７であった。【００３１】
４）発作評価
上記二酸化炭素濃度５％(v/v)、７％(v/v)、１０％(v/v)に調節したマルチガス濃度制御装置内に静置したラットについて、ビデオ脳波同時記録を行った。コントロールは、大気内に静置したラットとした。【００３２】
上記ラットの前頭葉皮質及び後頭葉皮質の脳波を、脳波計（Neurofax EEG-1200、日本光電）を用いて測定した。発作評価の指標としてスパイクインデックス(spike index) を用いた。スパイクインデックスとは、測定時間（１５分）におけるスパイク（棘波）の持続時間の割合を表したものである。棘波とは、短い時間に急激に電位が変化したことを示す波形をいう（図３参照）。【００３３】
吸気混合ガス濃度の変化による脳波を図４に、スパイクインデックスの結果を図５に示した。その結果、二酸化炭素濃度を７％(v/v)又は１０％(v/v)にすることで、てんかん波、すなわちスパイクの持続時間を有意に抑制しうることが確認された。【００３４】
（実施例２）てんかんモデルラットへの二酸化炭素の投与２
雄のＧＲＹラット（９週齢）について、実施例１と同手法により二酸化炭素濃度５％(v/v)、７％(v/v)、１０％(v/v)、又は酸素濃度１７％(v/v)に調節したマルチガス濃度制御装置内に１時間静置した（各６匹）。【００３５】
各条件下のモデルラットについて、血中二酸化炭素濃度、血中酸素濃度及び血中重炭酸イオン濃度を測定した。二酸化炭素濃度を５％(v/v)、７％(v/v)、１０％(v/v)と上昇させるに従いラットの血中二酸化炭素濃度が上昇し、同酸素濃度を１７％(v/v)にすると、ラットの血中二酸化炭素濃度が低下することが確認された（図６）。同様の条件下での血中酸素濃度、血中重炭酸イオン濃度を示したのが図７、８である。【００３６】
実施例１及び２の結果より、マルチガス濃度制御装置内の二酸化炭素濃度を５％(v/v)、７％(v/v)、１０％(v/v)にすると血中二酸化炭素濃度が上昇し、血中ｐＨが低下することが明らかになった。【００３７】
（実施例３）てんかんモデルラットへの二酸化炭素の投与３
本実施例では、ＧＲＹラットに１０％(v/v)二酸化炭素、又は１７％(v/v)酸素を、投与時間を変えて投与した場合について、血中ｐＨ、血中二酸化炭素濃度、血中酸素濃度、血中炭酸イオン濃度の計測を行った。【００３８】
１）材料及び方法
モデル動物、及び二酸化炭素濃度制御については実施例１と同手法により行った。ラットを二酸化炭素濃度１０％(v/v)又は酸素濃度１７％(v/v)に調節したマルチガス濃度制御装置内に１５分、３０分、４５分、又は６０分静置することで、ラットに二酸化炭素又は酸素を投与した（各５−６匹）。対照として、通常大気濃度に調節したマルチガス濃度制御装置内に静置したラットを用いた。これらのラットについて、血中ｐＨ、二酸化炭素、酸素、重炭酸イオン濃度は実施例１又は２と同手法により測定した。【００３９】
２）血中ｐＨ、二酸化炭素、酸素、重炭酸イオン濃度の測定結果
上記各ラットにおける血中ｐＨ、血中二酸化炭素濃度、血中酸素濃度、血中炭酸イオン濃度の計測結果を図９に示した。１０％(v/v)二酸化炭素を投与すると、１５分から６０分の間、血中二酸化炭素濃度が上昇を示し、血中ｐＨが低下することが確認された。【００４０】
（実施例４）てんかんモデルラットへの二酸化炭素の投与４
本実施例では、ＧＲＹラットに１０％(v/v)二酸化炭素投与したときのビデオ脳波同時記録、てんかん発作抑制効果（スパイクインデックス）の計測を行った。【００４１】
１）材料及び方法
モデル動物、脳波測定のための電極埋め込み手術、二酸化炭素濃度制御、脳波測定については実施例１と同手法により行った。ラットを二酸化炭素濃度１０％(v/v)に調節したマルチガス濃度制御装置内に静置することで、ラットに二酸化炭素を投与した（９匹）。【００４２】
２）発作評価
上記マルチガス濃度制御装置内に静置することで１０％(v/v)二酸化炭素を投与したラットについて、実施例１と同手法により前頭葉皮質及び後頭葉皮質の脳波を測定した結果を図１０に示した。１０％(v/v)二酸化炭素を投与する前の５分間と、投与開始２５秒後からの５分間の脳波図である。その結果、本発明からなる治療剤（１０％(v/v)二酸化炭素）を投与することで、てんかん波、すなわちスパイクの持続時間を有意に抑制しうることが確認された。【００４３】
３）発作抑制実験
上記マルチガス濃度制御装置内に静置することで１０％(v/v)二酸化炭素を投与したラットについて、１５分毎のビデオ脳波同時記録を１時間行い、二酸化炭素投与前と後のてんかん発作抑制効果（スパイクインデックス）の計測を行った。【００４４】
１０％(v/v)二酸化炭素投与前後の１５分毎のスパイクインデックスの結果を示した（図１１）。二酸化炭素投与前１５分間のスパイクインデックスを１とすると、開始１５分間（０〜１５分）のスパイクインデックスの平均は０．００７４で、その後の１５分間（１６〜３０分）は０．０５４で、その後の１５分間（３１〜４５分）は０．２７５で、その後の１５分間（４６〜６０分）は０．４１６であった。【００４５】
以上の結果より、本発明からなる治療剤（１０％(v/v)二酸化炭素）は、投与１５分間でほとんど完全に発作を抑制可能であること、この発作抑制効果は少なくとも３０分まで持続可能であること、その後、徐々に抑制効果が低下していくことが確認された。上記実施例３では、二酸化炭素投与１時間の間、血中二酸化炭素濃度と血中ｐＨはそれほど変動を示してはいないにもかかわらず、１０％(v/v)二酸化炭素投与後の３１分〜４５分、及び、４６分〜６０分で徐々に発作抑制効果が低下していくことが示された。このことは、二酸化炭素投与後の３１分〜６０分では血中ｐＨは低下を維持しているにも関わらず、何かの原因で徐々に発作抑制効果が低下してきたと考えられる。【００４６】
（比較例１）アセタゾラミドを用いた比較例
アセタゾラミド (Acetazolamide、商品名「ダイアモックス(R)」「アセタモックス(R)」) は、炭酸脱水酵素阻害薬であり、炭酸から水と二酸化炭素が生成する過程において炭酸脱水酵素を阻害する。その結果、重炭酸ナトリウムの排泄を増加させることにより代謝性のアシドーシスを引き起こす。【００４７】
まず初めにアセタゾラミド投与後の血中濃度及び血中ｐＨの測定を行った。雄のＧＲＹラットにアセタゾラミド（５０ｍｇ／ｋｇ）を腹腔内投与し、投与前、投与１５分、３０分、４５分、６０分後に尾静脈から採血し、血中アセタゾラミド濃度、血中ｐＨ及び重炭酸イオンを測定した。コントロールとしては生理食塩水の投与を行った（各８匹）。血中アセタゾラミドは、株式会社エスアールエル（ＳＲＬ）に委託して濃度測定を行った。又、ｐＨの測定は、実施例１と同手法により行なった。【００４８】
アセタゾラミド投与後の血中アセタゾラミド濃度は、１５分後に最も高くなり、時間とともに減少を示した（図１２）。血中ｐＨについて調べてみると、アセタゾラミド投与群では、コントロール群と比べ、投与１５分、３０分、４５分及び６０分後で有意に低下（酸性側）を示していた（図１２）。データは示していないが、血中重炭酸イオンに関してもアセタゾラミド投与群では、コントロール群と比べ、投与１５分、３０分、４５分及び６０分後で有意に低下を示していた。本条件下ではアセタゾラミド投与後６０分以内で非呼吸性（代謝性）アシドーシスにより血中ｐＨは酸性になることが判明した。【００４９】
次に、脳波測定を行った。９週齢のＧＲＹラットをペントバルビタール麻酔下で脳定位固定装置に固定し、実施例１と同手法により前頭葉皮質及び後頭葉皮質に脳波測定用の慢性電極を埋め込んだ（図１参照）。 術後１週間後にアセタゾラミド（５０ｍｇ／ｋｇ）を腹腔内投与し、脳波測定を開始した（投与群１０匹、非投与群１０匹）。脳波の測定及びスパイクインデックスの算出は、実施例１と同手法により行なった。その結果、アセタゾラミドは発作のスパイク持続時間を有意に抑制（短縮）することが明らかとなった（図１３）。また、その作用経過時間は血中ｐＨ及び重炭酸イオン変化と相関していた。【００５０】
以上により、アセタゾラミド投与によっても、てんかん発作を抑制することが可能であることが示された。ただし、アセタゾラミド投与（５０ｍｇ／ｋｇ）３０分後でｐＨ７．０８±０．０３となり、生命維持に非常に危険なｐＨになってしまう可能性が示唆された（図１２参照）。また、アセタゾラミドは炭酸脱水酵素阻害薬であるが、本発明の二酸化炭素は、アセタゾラミドのように特定の酵素活性に対して作用するものではないので、より安全性が高いと考えられる。【００５１】
（参考例１）てんかんモデルラットへの二酸化炭素の投与
本参考例では、Kyo811ラットを用いて、１０％(v/v)の二酸化炭素を投与し、血中ｐＨ測定、脳波測定、ビデオ脳波同時記録及び発作の持続時間（Seizure duration）の計測を行った。【００５２】
１）材料及び方法
[てんかんモデルラット]
てんかんの中でも、難治性のDravet症候群（以前は乳児重症ミオクロニーてんかんSevere Myoclonic Epilepsy in Infancy: SMEIと呼ばれていた）患者の約８０％、良性の全般てんかん熱性けいれんプラス（generalized epilepsy with febrile seizure plus: GEFS+）患者の約５〜１０％には電位依存性ナトリウムチャネルαサブニット１型(SCN1A)遺伝子のミスセンス変異を持っていることより、SCN1A遺伝子の変異が熱性けいれん発症に関わっていると考えられている（参考文献３、４）。本参考例では、遺伝的要因としてScn1a遺伝子に変異を持つKyo811ラットを用いて、二酸化炭素によるけいれんの抑制効果の検討を行った。このラットは温熱負荷により熱性けいれんを誘発する熱性けいれんモデルラットであり、GEFS+モデルラットである。【００５３】
Kyo811ラットは、雄のF344ラットの腹腔内に突然変異剤(N-nitro-N-ethylurea; ENU)を導入し、精子のＤＮＡに人為的な変異を導入後、精子を搾取し、得られた精子を雌ラットの卵に人工授精(intracytoplasmic sperm injection)する技術により、電位依存的ナトリウムチャネルScn1a遺伝子に変異を持つラットとして作製された（参考文献５）。遺伝子解析の結果、Kyo811ラットは、Scn1a遺伝子の４２５１番目のヌクレオチド「Ａ」が「Ｃ」へ変異を生じており、その結果、１４１７番目のアミノ酸であるアスパラギン（ＡＡＴ）がヒスチジン（ＣＡＴ）に変化していた（Ｎ１４１７Ｈ）。１４１７番目のアスパラギンはナトリウムイオンチャネル第３ドメインのイオン透過に関わるポア形成領域に位置しており、変異型電位依存的ナトリウムチャネルの機能解析の結果、Ｎ１４１７Ｈ変異型ナトリウムイオンチャネルはチャネル機能に異常が生じ、けいれんを起こしやすくなっていることが判明した。本変異型ホモ接合型ラットは、４５℃の温浴につけると約３〜４分後で熱性けいれんを引き起こすため、温浴負荷による熱性けいれんモデルラットとして非常に有用なラットである。本モデルラットは、京都大学医学研究科附属動物実験施設より分与された。【００５４】
[脳波測定のための電極埋め込み手術]
実施例１と同手法により行なった。【００５５】
[二酸化炭素濃度制御]
実施例１と同手法により行なった。【００５６】
２）ラットの温熱負荷による熱性けいれん誘発
雄のKyo811 ラット（５週齢）各５匹を実施例１と同手法により脳波測定用の慢性電極を埋め込み、１週間の回復期間の後、４５℃の温浴に約３〜４分間つけることにより、熱性けいれんを誘発させ、脳波測定を行なった。【００５７】
３）ラットへの二酸化炭素の投与
けいれん誘発直後に、二酸化炭素濃度１０％(v/v)、又は通常大気濃度に調節したマルチガス濃度制御装置内に静置し、脳波測定を継続しながら発作状況を観察した。【００５８】
４）血中ｐＨ
上記マルチガス濃度制御装置内に静置したラットの発作が終結次第、実施例１と同手法により尾静脈から採血し、血液ガス分析装置であるアイスタットアナライザーを用いて、血中ｐＨを測定した（各５匹）。対照として、熱性けいれん誘発前のラット（１０匹）の血中ｐＨを測定した。その結果、二酸化炭素濃度を１０％(v/v)に上昇させると、ラットの血中ｐＨが低下することが確認された（図１４）。【００５９】
５）発作評価
上記ラットの前頭葉皮質及び後頭葉皮質の脳波を、実施例１と同手法により測定した。そのデータの一例を示す。その結果、二酸化炭素濃度を１０％(v/v)にすることで、てんかん波、すなわちスパイクの持続時間を有意に抑制しうることが確認された（図１５）。発作の持続時間（Seizure duration (秒)）の結果を示した（図１６）。二酸化炭素濃度を１０％(v/v)にすることで、発作を有意に抑制しうることが確認された。【００６０】
６）結果
上記の結果、より重篤なてんかんモデルであるKyo811 ラットについても、二酸化炭素の投与により、血中ｐＨが低下し、脳波が改善することが確認された。【００６１】
（参考文献１）
Tokuda S, Kuramoto T, Tanaka K, Kaneko S, Takeuchi IK, Sasa M, Serikawa T. The ataxic groggy rat has a missense mutation in the P/Q-type voltage-gated Ca2+ channel alpha1A subunit gene and exhibits absence seizures. BRAINRESEARCH 1133 (2007) 168-177
（参考文献２）
Tanaka K, Shirakawa H, Okada K, Konno M, Nakagawa T, Serikawa T, Kaneko S. Increased Ca2+ channel currents in cerebellar Purkinje cells of the ataxic groggy rat. Neuroscience Letters 426 (2007) 75-80
（参考文献３）
Ohmori I, Ouchida M, Ohtsuka Y, Oka E, Shimizu K. Significant correlation of the SCN1A mutations and severe myoclonic epilepsy in infancy. Biochem Biophys Res Commun. 295(1), 17-23 (2002).
（参考文献４）
Escagy A, Heils A, MacDonald BT, Haug K, Sander T, Meisler MH. A novel SCN1A mutation associated with generalized epilepsy with febrile seizure plus -and prevalence of variants in patients with epeilpsy. Am J Hum Genet 68: 866-873 (2001).
（参考文献５）
Mashimo T, Ohmori I, Ouchida M, Ohno Y, Tsurumi T, Miki T, Wakamori M, Ishihara S, Yoshida T, Takizawa A, Kato M, Hirabayashi M, Sasa M, Mori Y, Serikawa T. A missense mutation of the gene encoding voltage-dependent sodium channel (Nav1.1) confers susceptibility to febrile seizures in rats.  J Neurosci. 30(16):5744-5753 (2010).
【産業上の利用可能性】
【００６２】
以上詳述したように、一般家庭や教育施設に、本発明のてんかん波に伴う疾患治療用ガスボンベや装置等を備えておいたり、小型のボンベを持ち歩くことなどで、てんかん波に伴う疾患が生じた場合には、ボンベから二酸化炭素を有効成分とする治療剤、具体的には二酸化炭素ガスを吸引することで、簡便に疾患に伴う発作等の症状を軽減化することができる。【００６３】
また、本発明のてんかん波に伴う疾患治療剤を用いたガスボンベ又吸引用ガス装置の開発により、以下のような効果が期待される。
（１）発作抑止効果は即効性である。
（２）各家庭などでの急な発作時に、周囲の者（家族等）が容易に対応可能である。
（３）使用が簡便である。
（４）安価である。
（５）てんかん重積では静脈内への薬物投与が必要だが、静脈ラインの確保が難しい患者（小児など）に、即効性の治療が可能となる。
（６）従来の薬物では抑制困難なてんかん症候群や、集中治療室でてんかん重積を治療するとき、呼吸を完全にコントロールしながら発作抑制が可能となる。【００６４】
本発明により、従来のような治療薬服用とは比較にならないほど、発作時に即、対応可能で、即効性の治療が期待できる。特にてんかん患者の多くは小児であることより、各家庭に簡易型吸引ガス（ボンベ）を携帯し、発作時に瞬時に対応できるようなシステム作りが期待される。わが国では約１００万人のてんかん患者が存在するといわれているが、てんかんのみならず、てんかん波に伴う疾患に対して有効に作用しうることから、より大きな市場が期待される。
【図２】
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【図３】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１４】
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【図１６】
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【図１】
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【図４】
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【図５】
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【図１０】
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【図１３】
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【図１５】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年5月14日(2012.5.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二酸化炭素を有効成分として含む、てんかん波に伴う欠神発作性疾患治療剤。
【請求項２】
欠神発作性疾患が、欠神発作性てんかんである請求項１に記載の疾患治療剤。
【請求項３】
疾患治療剤が吸入用治療剤である、請求項１又は２に記載の疾患治療剤。
【請求項４】
吸入の際の吸入される気体の二酸化炭素の濃度が、１〜１０％（ｖ／ｖ）となるように含まれる、請求項３に記載の疾患治療剤。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１に記載の疾患治療剤が、医療用ガスボンベに充填されていることを特徴とする、てんかん波に伴う欠神発作性てんかん治療用ガスボンベ。
【請求項６】
請求項５に記載の疾患治療用ガスボンベが、医療用吸引ガス装置に接続されていることを特徴とする、てんかん波に伴う欠神発作性てんかん治療用吸引ガス装置。
【請求項７】
てんかん波に伴う欠神発作性てんかん治療用ガスボンベ又はてんかん波に伴う欠神発作性てんかん治療用吸引ガス装置を用いて、請求項１〜４のいずれか１に記載の疾患治療剤を吸引することを特徴とするてんかん波に伴う欠神発作性てんかんの処置方法。
【国際調査報告】
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