体温 白血球の自律神経支配 エネルギー産生への影響新温熱刺激 ナノミストサウナ を用いて 渡邉まゆみ 1) 富山智香子 2) 本間 隆 3) 稲田昭弘 3) 早川陽喜 3) 安保 1) 徹 Effects of a New Hyperthermia Treatment, Na

体温、白血球の自律神経支配、エネルギー産生への影響

新温熱刺激−ナノミストサウナ−を用いて

渡邉まゆみ

_{、富山智香子}

_{、本間　隆}

_、

稲田昭弘

_{、早川陽喜}

_{、安保　徹}

Effects of a New Hyperthermia Treatment, Nano-mist Sauna, on

Our Body Temperature, Energy Production and Immune and

Autonomic Nerve System

Mayumi WATANABE1)_{, Chikako TOMIYAMA}2)_{, Takashi HONMA}3)_,

Akihiro INADA3)_{, Takayoshi HAYAKAWA}3)_{, Toru ABO}1)

1) Department of Immunology, Niigata University School of Medicine 2) School of Health Sciences, Faculty of Medicine, Niigata University 3) Corona Corporation

Summary

Purpose

In a series of our recent studies, systematic mild hyperthermia treatments, such as sauna,

hot spring and a special bath for medical treatment, were found to activate leucocytes and to

enhance immunity. Although they are known to be effective for health promotion, it is not easy

for general people to regularly take these conventional hyperthermia. It would be advantageous

for elderly persons, sick people and pregnant women as well as pressed business persons if it

is able to minimize stress which might be induced by the conventional hyperthermia, such as

high temperature heat, water pressure and humidity. To pursue a further study of the effect of

hyperthermia itself, in this research, we utilized nano-mist sauna (NMS), a new hyperthermia

treatment. NMS, a new type sauna, is characterized by the ability to produce ultra small

fog-shaped hot water called nano-mist, which hardly condenses dew. And we studied the effect of

NMS on body temperature, leukocytes, autonomic nerve function and energy production.

Method

Ⅰ　緒言  温泉、サウナに限らず一般の浴槽でも、入浴 により生体に適度な温熱刺激があるといわれて いる。これまで我々は、全身にマイルドな温熱 刺激を加えると、白血球が活性化し、免疫増強 や病気の治療に有効である可能性について報告 してきた1），2）_{。 しかし、 運動機能に障害がある} 場合や小児、高齢者など、従来の形式で入浴を 行うことが困難な場合もある。温泉療法は運動 機能障害に有効であるという報告も数多くある が3），4）_{、 乳児や虚弱な人にとっては、 入浴時の} 水圧、乾式サウナの80-100℃といった高温、低 温ミストサウナによる全身が濡れるような湿気 がストレスを誘導する可能性もある。これら水 圧、高温、湿気といった体に対するストレスを 軽減する一方、マイルドな温熱のみを加えるこ とができるならば、病気に苦しむ人のみならず 介護をする人にも有益であると考えられる。そ こで、本実験では、ナノミストサウナ（NMS） を用いて、高温、水圧、結露の少ない40℃の細 かい霧状の湯による新しいマイルドな温熱刺激 が生体に与える影響について、体温変化、末梢 血リンパ球の動態、血糖値と乳酸値測定を行い、 生体防御と細胞のエネルギー産生に対する影響 を検討した。

and after NMS hyperthermia (20min, 40

, 100%RH) for lactate and blood glucose measurement

and flowcytometric analysis. Body temperature (hypoglossal) and pulse rates were also measured.

The statistical analysis difference between the values was determined by paired

-test and

Kruskal-Wallis test.

Result

After NMS hyperthermia body temperature and the level of PO

rose (36.8

37.2ºC),

(52

61mmHg) (p<0.05). On the other hand, the level of lactate showed decrease in all subjects.

The ratio and the numbers of NK cells decreased (21.8

17.7%, 498

436/

L) (p<0.05) while

those of B cells increased (9.5

12.1%, 261

349/

L ) (p<0.05).

Discussion

Several investigators report that the conventional hyperthermia enhances the primordial

immune system (i.e. extrathymic T cells, NK cells, NKT cells and granulocytes) via dominance

of sympathetic nerve system function (SNS) . Conversely, in our study, those of the conventional

immune system (i.e. T and B cells) was enhanced, suggesting suppression of SNS function. It is

reported that the expression level of HLA-DR on the B cells was elevated during hyperthermia

(body temperature rose). SNS function (hypothermia) is stimulated by stress and it is suppressed

by relaxing (hyperthermia) in the opposite. And it is considered that NMS hyperthermia suppressed

SNS and that it was also consistent with our result of lactate decrease. It is possible to consider

that NMS hyperthermia may impact on autonomic nerve activating leucocytes. Therefore NMS

may be a kind of effective health promotion for valetudinarian (ie an infant, a female) and both a

caregiver and a caretaker.

Ⅱ　対象および方法 １．対象  対象は、 既往歴のない健常男性6名（平均年 齢46.5±8.5歳）とした。本実験は、新潟大学倫 理委員会の承認を得て実施した。また、対象者 には事前に研究についての十分な説明をし、同 意については文書にて確認を行った。 ２．実験プロトコール  実験前、20分間安静にした後、ナノミストサ ウナ（（株）コロナ社製、新潟）にて温熱刺激（ナ ノミストスチーム/40℃、100%RH）を20分間与え た。その刺激前後における各種パラメーターを 計測し、解析を行った。各種パラメーターにつ いては、舌下体温、末梢静脈血PO2、pH、乳酸値、 フローサイトメトリーによるリンパ球分画解析 を用いた。 ３．体温、PO2、pHおよび乳酸値の測定  体温は、温熱刺激前後に対象者の舌下温を電 子体温計（オムロン（株）社製、京都）にて測定 した。また、PO2およびpHは温熱刺激前後に採 取した末梢血をポータブル血液分析器であるア イ・スタットアナライザー300F（アボット・ポ イントオブケアインク社製、アメリカ）、乳酸 値はLactate Pro（アークレイファクトリー（株） 社製、滋賀）を用いて測定した。 ４．リンパ球分離  温熱刺激前後に対象者から採取した末梢血 4mlをMEM-HEPES培養液（2%非働化胎仔ウシ血 清添加）で希釈し、 希釈した末梢血を Ficoll-Paque比重液に重層し2000rpm、20分間比重遠心 し、リンパ球を分離した。 ５．フローサイトメトリーによるリンパ球の細 胞表面抗原解析  分離したリンパ球は抗CD3（UCHT1)-FITC、 抗CD56（N901)-PE、抗CD19（J4.119)-PE抗体（ベッ クマン・コールター（株）、アメリカ）を用いて 二重染色を行った。染色したリンパ球は、フロー サイトメトリーFACScan（ベクトンディッキン ソン・アンド・カンパニー製、アメリカ）にて 解析を行った。また、各リンパ球分画の絶対数 を算出するために、白血球分画および白血球数 をSRL（株）にて委託解析を行った。 ６．ナノミストサウナとナノミスト生成方法  ナノミスト生成方法は、タンク内に貯めた約 40℃の湯をモータにより回転させた円錐体で汲 み上げ、円錐体上部の孔から温水を噴出させ、 この噴出した温水を、遠心力により円錐体上部 に位置している金属網に激しく衝突して細かく 粉砕する。粉砕により出来た水滴（ナノミスト） は、空気流に随伴してナノミストサウナルーム に送られる（Fig.1A, B）。また粉砕された水滴 のうち、比較的大きいものは落下してタンク内 に戻される。こうして生成したナノミストを利 用した室温40-41℃に調整されたナノミストサ ウナの概観をFig.1Cに示した。また、ナノミス トの水滴の直径の平均は、直径10-150nmと超微 細水粒である（Fig.2） ので、 結露しにくいと いう特性を持つ。 ７．統計学的解析  実験群間の有意差検定は関連あるt-検定及び クラスカルワーリスの検定を用い、p<0.05を有 意差有りとした。 Ⅲ　結果 １．体温、静脈血pH、PO2および乳酸値の変化  NMS刺激後、体温（平均36.8±0.2→37.2±0.1℃） および静脈酸素分圧PO2（平均52±36→61± 33mmHg）は有意に上昇した（p<0.05）。静脈血 pHについては、有意差は認めなかったものの、 上昇傾向を示した（7.42±0.02→7.44±0.03）。一 方、乳酸値は有意に減少した（平均3.7±0.4→3.2 ±0.2mmo/L）（p<0.05）（Fig.3）。 ２．末梢血リンパ球分画の変化  NMS刺激前後の末梢血リンパ球の割合変化に ついて検討を行った（Fig.4）。その結果、NMS 刺激後、NK細胞（CD56＋_{細胞）の比率は有意に} 減少した（平均21.8±8.8→17.7±8.7%）（p<0.05）。 逆にB細胞（CD19＋_{細胞）の比率は増加した（平}

Fig.3 Variation and the average of body temperature, PO2, pH and lactate before and after NMS stimulation ＊p<0.05

Fig.1 A. B. System diagram of nano-mist (NM) generation C. Outline of nano-mist sauna (NMS)

Fig.2 The mean diameter of the NM drop is super fine particles of 10-150nm

Fig.4 Flowcytometric analysis variation and the average

A. the ratio and B. the absolute number of lymphocyte subsets before and after NMS stimulation The absolute number of lymphocyte subsets was calculated from the data on the number of WBC and the ratio of leukocyte subsets ＊p<0.05

均11.3±4.8→13.4±3.5%）（p<0.05）。また、有意 差は認めなかったものの、T細胞（CD3＋_細胞） の比率も増加傾向を示した（Fig.4A）。  次に、白血球総数と分画より、血液1μL中の 各リンパ球サブセットの絶対数を算出した。比 率の変化と同様にNMS刺激後、NK細胞数は有 意に減少した（平均498±291→436±240/μL） （p<0.05）。 一方、B細胞数は有意に増加（平均 261±182→349±211/μL）し、また、有意差を 認めなかったものの、T細胞数にも増加傾向を 認めた（Fig.4B）。 尚、 白血球総数については 増加傾向であった（平均5167±1440→5433± 1369/μL）（p>0.05）。 Ⅳ　考察  本実験では、ナノミストサウナ（NMS）によ るマイルドな温熱刺激が体内環境、特に生体内 の血液循環やエネルギー産生系および免疫機構 に与えるプラスの影響が示唆された。 １． NMSによる温熱刺激がエネルギー産生系と 自律神経支配の変化に及ぼす影響  NMSによる温熱刺激を与えることにより、静 脈血pH及び酸素分圧の上昇が見られた。 この ことは、体温上昇および脈拍数の上昇（未発表 データ）により血液循環が良くなったためと推 察された。また、温熱刺激により乳酸値は低下 した。乳酸は、生体が活動のためのエネルギー であるATPを作り出すために糖を分解して生成 され、酸素分圧が上昇すると、乳酸はピルビン 酸に戻るという可逆反応が生体内で起こってい る。このエネルギー産生反応は解糖系といわれ、 エネルギー産生速度は速いものの、産生量は少 ない事が特徴である。これは、特に、交感神経 緊張のため迅速にエネルギーを必要とする時優 位となる5）_{、一方、体温が上昇し、酸素分圧が} 十分な場合には、逆にミトコンドリア系と呼ば れるエネルギー産生系が優位となる6）_。このエ ネルギー産生系は周知の通りピルビン酸を代謝 しアセチルCoAとなり、クエン酸回路・電子伝 達系にてエネルギーが産生される。ミトコンド リア系の特徴は解糖系に比べるとエネルギー産 生速度は遅い（1/100） ものの、 産生量は18倍 である7）_{。これらのことから、NMSによりリラッ} クス状態や体温が上昇し、交感神経緊張が抑制 された状態により、緊急に大量のエネルギーを 産生する必要はなくなり、乳酸値が低下したと 考えられた。さらに、NMSによる末梢血の酸素 分圧が上昇した結果、乳酸からピルビン酸が生 成され、ピルビン酸を利用してエネルギーを産 生するミトコンドリア系が活性化したと推察さ れた。こうして、乳酸を産生する解糖系の抑制 と乳酸からピルビン酸を生成し利用するミトコ ンドリア系の活性化により乳酸値の低下を認め たと考えられた。 ２．NMSによる温熱刺激が免疫機構に与える影響  本実験では、免疫機構の中でもリンパ球のサ ブセットであるNK細胞の比率と数が減少し、B 細胞の比率と数に有意な上昇がみられた。NK 細胞の細胞傷害活性は副交感神経支配（交感神 経緊張抑制）、 数は交感神経支配といわれてい る8）_{。従って、NK細胞が減少した結果は、前述} したようにNMSにより生体は交感神経緊張抑制 状態にあるという考察と合致している。体温が 上昇すると、細胞上のMHC抗原発現が増加する といわれており、特にMHCクラスⅡ抗原はマク ロファージやB細胞の抗原提示能と正の相関が あるといわれている9）、10）_{。また、我々は以前温} 熱刺激によりB細胞上のMHCクラスⅡ抗原の発 現が増加し、活性化する事を報告している1）_こ とから、B細胞の増加はMNSの温熱刺激により B細胞の活性化によるものである可能性が示唆 された。 Ⅴ　結語  NMS刺激により古い免疫系であるNK細胞の 比率、数共に減少を認めた一方、新しい免疫系 であるT細胞、 特に、B細胞の増加を認めた。 さらに、交感神経緊張状態で上昇する乳酸値の

連絡先：〒951-8510 新潟県新潟市中央区旭町通り1-757 （Tel 025-227-2135 Fax 025-227-0766） 新潟大学大学院医歯学総合研究科  国際感染医学講座免疫学・医動物学分野 渡邉まゆみ 低下が認められた事から交感神経緊張の抑制状 態である可能性が示唆された。従って、NMSに よる温熱刺激が体への負担は少ないことも示唆 する。このことから、幼児、女性、虚弱な人、 多忙な人など温泉旅行やサウナ入浴が困難な場 合でも白血球の活性化といった免疫増強の手段 の一つとしてNMSが有用である可能性が示唆さ れた。今後、ストレスホルモンやサイトカイン などその他のパラメーターについても検討を加 え、そして疾患を持つ人をも対象にして、更な る研究が必要である。 Ⅵ　謝辞  本研究にご協力くださいました（株）コロナ社 員の皆様、並びに採血作業を行って下さいまし た新潟県労働衛生医学協会の皆様に深謝申し上 げます。 参考文献

１）Tomiyama-Miyaji C, Watanabe M, Ohishi T, et al.: Modulation of the endocrine and immune systems by well-controlled hyperthermia equipment. Biomed Res 2007; 3:119-125. ２ ）Ohishi T, Nukuzuma C, Seki A, et al.:

Alkalization of blood pH is responsible for survival of cancer patients by mild hyperthermia. Biomed Res 2009; 2: 95-100.

３ ）Maeda M: Hot spring water bathing and the thermology. Biomed Thermol 2006; 26: 58-61. ４）倉林均：入浴百科事典 ほんとうはとっても

大切な入浴の話 新しい入浴の考え方 湯治を 現代医療で捉える−適応と禁忌，実際の方法−． 臨牀看護 2006; 32: 729-735.

５）Kainuma E, Watanabe M, Tomiyama-Miyaji C, et al.: Proposal of alternative mechanisms responsible for the function of high-speed swimsuits. Biomed Res 2009; 1: 69-70.

６ ）Watanabe M, Miyajima K, Matsui I, et al.: Internal environment in cancer patients and proposal that carcinogenesis is adaptive response of glycolysis to overcome adverse internal conditions. Health 2010; 2: 781-788.

７）Voet D, Voet JG: Glycolysis. In: Biochemistry, 3rd ed, Voet D, Voet JG (eds), J. Wiley & Sons, New York, 2004; p607.

８）Suzuki S, Toyabe S, Moroda T, et al.: Circadian rhythm of leukocytes and lymphocytes subsets and its possible correlation with the function of the autonomic nervous system. Clin Exp Immunol 1997; 110: 500-508.

９ ）Huang YH, Haegerstrand A, Frostegard J: Effects of in vitro hyperthermia on proliferative responses and lymphocyte activity. Clin Exp Immunol 1996; 103: 61-66.

10) Ostberg JR, Patel R, Repaskey EA: Regulation of immune activity by mild (fever-range) whole body hyperthermia: effects on epidermal Langerhans cells. Cell Stress Chaperones 2000; 5: 458-461.