1. 鼻の 中で、なにが くしゃみの 合図に なるの?
1. 鼻のむずむずは、どうやって筋肉への指令に変わるのか
1. 鼻粘膜の刺激は、三叉神経から延髄のくしゃみ中枢へ伝わる
ほこりが 鼻に 入ると、鼻の 中が むずむずします。この むずむずを 感じとって いるのは、鼻の 中に ある しんけいです。
しんけいは、感じた ことを 「脳の 下の ほうに ある、くしゃみを 決める ところ」へ 知らせます。すると そこから、息を する 筋肉や、のど、顔の 筋肉へ 「いまだ!」と 合図が 出ます[1]。
花ふんの きせつの くしゃみは、少し ちがう 道を 通ります。花ふんに 体が さわぎ出すと、ヒスタミンと いう ものが 出ます。それが 鼻の しんけいの 先に ある 受け口に くっつくと、くしゃみの 合図が 生まれます[1]。
それでも、合図は どうやって 脳の 奥まで 運ばれるのでしょう。
鼻の中がむずむずしたとき、体の中ではまず、鼻の粘膜の知覚をになう三叉神経(さんさしんけい)が刺激を受けとります。その知らせは脳の下のほうにある延髄(えんずい)のくしゃみ中枢に届き、そこから横隔膜や肋間筋などの呼吸筋、のどの筋肉、顔の筋肉へ指令が出ます[1]。
花粉症などアレルギー性鼻炎の場合、きっかけは少し変わります。肥満細胞から出たヒスタミンが、三叉神経の末端にあるH1受容体とくっつくと、くしゃみの信号が生まれます[1]。
マウスの実験でも、ヒスタミンやトウガラシの辛み成分(カプサイシン)の細かい粒を吸わせると、くしゃみが起こりました[2]。
ここまでは、鼻から延髄までを「神経がつなぐ」という説明でした。では、信号は具体的に何を運んでいるのでしょうか。
くしゃみ反射の求心路は、鼻粘膜の知覚神経である三叉神経である。刺激は求心性インパルスとして延髄のくしゃみ中枢へ伝わり、そこから遠心性の指令が横隔膜・肋間筋などの呼吸筋、喉頭筋、顔面筋へ送られる[1]。
アレルギー性鼻炎では、肥満細胞から放出されたヒスタミンが、三叉神経終末のH1受容体に結合することで信号が生じる[1]。実験動物でも、同じ筋書きに近い現象が見られる。マウスにヒスタミン、またはトウガラシの辛み成分であるカプサイシンのエアロゾルを吸入させると、くしゃみが誘発された[2]。
ただし、経路の「箱」を描いただけでは、神経終末と延髄のあいだで実際に何が信号を運んでいるのかは分からない。そこを分子のレベルで埋めたのが、次の研究である。
2. 鼻から 脳の 奥へ、合図は なにで はこばれるの?
2. 2021年、くしゃみの合図を運ぶ分子が見つかった
2. 2021年、ニューロメジンBが鼻から脳幹への信号を担うと報告された
2021年、アメリカの 大学の 研究チームが、マウスで 大きな 発見を しました。鼻の しんけいが 「ニューロメジンB」と いう 小さな 分子を 出して、くしゃみの 合図を 運んで いた のです[2]。
この 分子を 受けとる 脳の 奥の しんけいを こわしたり、受け口を なくしたり すると、マウスの くしゃみは 大きく へりました[3]。
くしゃみを 出す しんけいの 場所も、ふしぎでした。息を する ための 中心とは べつの ところに あり、息に かかわる ところへ つながって いました[2]。ネコや 人の 脳の 奥にも、にた 場所が あります。
ただ、これは マウスの 実験です。人でも まったく 同じだと、まだ 言い切れません。
それなら、くしゃみで 出る 空気は、どれくらい 速いのでしょう。
アメリカのワシントン大学の研究チームは2021年、マウスを使って、鼻の感覚神経がニューロメジンB(NMB)という小さな分子を出し、それがくしゃみの信号を伝えていることを報告しました[3]。脳の奥(脳幹)でNMBを受けとる神経を壊したり、受容体をなくしたりすると、くしゃみが大きく減りました[2]。
くしゃみを起こす神経の居場所も意外でした。すでに知られていた呼吸の中枢とは別の場所にあり、呼吸に関わる脳幹の領域へつながっています。この神経を薬で活性化すると、アレルゲンがなくてもくしゃみが起きました[2]。ネコとヒトの脳幹にも、対応する領域があります。
ただし、実験したのはマウスです。「人の脳でも同じ回路が働く」とまでは、この研究だけでは言えません。
さて、神経の仕組みが少し見えてきたところで、冒頭の数字に戻りましょう。くしゃみの空気は、本当に新幹線並みなのでしょうか。
ワシントン大学のQin Liuらは2021年、マウスで「鼻から脳幹へのペプチド作動性経路」がくしゃみ反射を担うことを報告した(Cell誌)。鼻の感覚神経がニューロメジンB(NMB)を放出して信号を伝え、脳幹でNMB受容体をもつ神経を除去する、あるいは受容体を欠損させると、くしゃみが大きく減少した[3][2]。
注目すべきは、この神経の位置である。くしゃみを起こすニューロンは、脳幹の既知の呼吸関連領域のどこにも収まっておらず、呼吸にかかわる尾側腹側呼吸群へ投射していた。化学的に活性化すると、アレルゲンなしでもくしゃみが生じた[2]。つまり、くしゃみ専用の入口が、呼吸の司令塔につながっているという構図になる。ネコとヒトの脳幹にも対応する領域がある。
限界は明確である。実験はマウスで行われ、人の脳で同じ回路が働くことが確定したわけではない。それでも、くしゃみを起こす神経の位置が具体的に分かったことは、今後の研究の足がかりになる。
経路が分かると、次に気になるのは「結果」のほうだ。くしゃみで噴き出す空気の速さは、どう見積もられ、どう測られたのか。
3. くしゃみの 空気は、ほんとうに 新幹線みたいに 速いの?
3. 「秒速100m」は、測った数字ではなかった
3. 秒速100mという見積もりは、実測ではなかった
「くしゃみは 時速360キロ」と いう 話は、むかしから よく 聞きます。これは 新幹線に ちかい 速さです。
でも この 数字は、1950年代ごろに、とび出した 水の つぶの 大きさから 計算で 見つもった ものでした。じっけんで 直せつ はかった ものでは なかった のです[5]。
2013年に、シンガポールで 6人の ボランティアに 協力して もらい、高速の カメラと 光を 使って しらべました。空気の 進み方から 計算すると、いちばん 速くて1秒に 4.5メートルほど。時速に すると 16キロくらいです[5]。
100を 4.5で わると、およそ 22です。むかしの 数字は、はかった 数字の 20倍以上でした。
ただし、はかったのは 6人だけです。人や ばめんで 速さは かわるかも しれません。それでも 「時速360キロ」は、はかって 出た 数字ではなかった、という ことは わかります。
速さは ゆっくりでも、くしゃみは 1回で 4万この つぶを 出すと される ことが あります[6]。つぎの 章では、くしゃみが 鼻の 中の そうじに 役立つ 話を します。
「くしゃみの速さは秒速100m、時速360km」。この数字は1950年代ごろ、飛び出す液滴の大きさから推定されたもので、実験で直接確かめられたものではありませんでした[5]。
2013年、シンガポールで6人のボランティアに協力してもらい、高速度カメラと光の屈折でくしゃみの空気の動きを調べた研究がありました。空気の噴流の進み方から導いた最大の速さは、秒速約4.5m、時速に直すと約16kmでした[5]。100÷4.5を計算すると約22なので、昔の見積もりは、この測定の20倍以上だったことになります。
ただし、協力したのは健康な若い大人6人です。この値がすべての人に当てはまるわけではありません。確かなのは、「秒速100m」が、測って出た数字ではなかったという点です。
一方、くしゃみで出る粒の数は、1回あたり約4万個の飛沫と飛沫核とされています(咳は約3000個)[6]。資料によって数え方に幅があります。速くなくても、小さな粒がたくさん出るのが、くしゃみの特徴といえます。
では、そうやって出した空気は、鼻の中で何を成しとげているのでしょうか。
「秒速100m(時速360km)」という値は、1950年代ごろに液滴の大きさから推定されたもので、実験室で直接検証されたことはなかった[5]。2013年にシンガポールで行われた測定は、6人のボランティアに協力してもらい、高速度カメラと光の屈折で観察した。噴流の進み方から導いた最大速度は秒速約4.5m、すなわち時速約16kmで、気流を直接測った値ではない[5]。比を取ると100÷4.5≒22で、従来の見積もりはこの導出値の20倍以上である。なお100m/sも、液滴の大きさからの単純化した推定にもとづく。
この測定には限界がある。被験者は健康なボランティア6人で、若い成人に限られていた。人数も属性も限られた測定を、すべての人に一般化することはできない。
速度の数字を直すと、くしゃみの危険性の見積もりも変わりうる。ただし、くしゃみは速さだけで語れない。1回で約4万個の飛沫と飛沫核が生じるとされ(咳は約3000個)[6]、数え方で幅がある。口から出たあとの粒の飛び方は、別の記事で詳しく扱っている。
では、そうして一気に出される空気は、鼻の内側に何をもたらすのか。研究は、くしゃみを「掃除」ではなく「再起動」にたとえた。
4. くしゃみは、鼻の 中を どうして くれるの?
4. くしゃみは鼻の「リセット」になっているのかもしれない
4. くしゃみの空気流は、鼻の線毛の動きを速める
鼻の 中には、小さな 毛のような ものが びっしり 生えて います。線毛と いいます。いつも ゆれ動いて いる、鼻の 中の 小さな 毛です[4]。
2012年、アメリカの 研究者たちは、鼻の さいぼうに、くしゃみを まねた 空気を ふっと ふきかけて みました。すると 線毛の 動きが、150%以上も 速く なりました[4]。
研究者は 「くしゃみは 鼻の リセットかも しれない」と 考えました。パソコンを もう 一度 つけなおす ように、鼻を 元気な ようすに もどす のかも しれない、という たとえです[4]。
ただし、これは さいぼうを 使った 実験で、「リセット」は 研究者の たとえ話と 考えです。まだ すべてが 分かった わけでは ありません。
また、鼻の 病気の 人の さいぼうでは、この はたらきが 弱かった、と いう 報告も あります。では、鼻に さわらなくても 出る くしゃみは、どうでしょう。
鼻の内側には、線毛(せんもう)という細かい毛のような構造があります。2012年、ペンシルベニア大学のNoam Cohenらは、マウスやヒトの鼻の細胞に、くしゃみを模した空気のひと吹きを当てました。すると線毛の動きが150%以上速まったと報告しています[4]。
この反応には、細胞からのATPの放出とカルシウムの流入が関わっているとされます。研究者はこの現象を、くしゃみは鼻の「自然な再起動」ではないか、とたとえました[4]。
同じ研究で、慢性副鼻腔炎の人の鼻の細胞は、くしゃみ刺激に対する線毛の反応が弱めでした。研究者は、副鼻腔炎の人がくしゃみを繰り返しやすい理由かもしれない、と推測しています[4]。
とはいえ、これは培養した細胞での実験で、「リセット」は仮説に近いたとえです。因果関係が証明されたわけではない点には注意が必要です。
ここまでは、鼻の中の話でした。では、鼻と関係なさそうな「光」でくしゃみが出るのは、どういうことでしょうか。
くしゃみの噴出は、単に異物を飛ばすだけではない可能性がある。ペンシルベニア大学のCohenらは2012年(FASEB J.)、マウスとヒトの鼻の上皮細胞に、くしゃみを模した空気圧パルスを当て、線毛の拍動が150%以上速まることを報告した。ATPの放出とカルシウムの流入がこの反応に関わるとされ、研究者は、くしゃみを鼻の「自然なリブート」になぞらえた[4]。
同じ研究では、慢性副鼻腔炎の患者由来の細胞で、パルスへの線毛の反応が弱かった。副鼻腔炎の人がくしゃみを繰り返しやすい理由かもしれない、と研究者は推測している[4]。
ただし、この結果は培養細胞での実験であり、「リセット」は研究者の比喩にとどまる。生体内で同じことが起きるのか、副鼻腔炎との関係が原因なのか結果なのかは、この報告だけでは決まらない。反射の入口から出口、そして鼻への効果までを通しても、説明しきれない現象が残っている。
5. 明るい 光で くしゃみが 出るのは、どうして?
5. 明るい光で出るくしゃみは、まだ理由が分かっていない
5. 光でくしゃみが出るしくみは、まだ分かっていない
くらい ところから 明るい ところへ 出た とたん、くしゃみが 出た ことは ありませんか。これを 「光くしゃみ反射」と いいます。
ドイツの 病院で 1042人に 聞いた、2017年の 調べが あります。57%の 人が、光で くしゃみが 出る ことが ふだんから ある、と 答えました[7]。それまでの 報告では、多くても 35%ほどでした。
ただし、答えたのは 耳鼻科に 来た 人たちです。すべての 人の 割合では ありません。調べに よって 割合の ちがいも 大きく、きまった 数字は まだ ありません。
どうして 光で くしゃみが 出るのか、仕組みは よく 分かって いません。しんけいの 道すじが からんで いる のでは、という 考えが あります[8]。
さいごの 章では、自分の くしゃみを 見て みましょう。
くしゃみは、鼻に触れなくても出ることがあります。たとえば暗いところから急に明るい場所へ出たとき、くしゃみが出る「光くしゃみ反射」です。
ドイツの病院で1042人に質問した2017年の調査では、57%が、光でくしゃみが出ることがふだんからあると答えました[7]。それまでの報告では最大35%ほどとされていたので、かなり高い値です。ただし、調査対象は耳鼻科の患者で、全人口の割合ではありません。調査によって幅があり、定まった数字はまだありません。
では、なぜ光でくしゃみが出るのでしょうか。しくみはよく分かっておらず、2019年のレビュー論文は、三叉神経が関わる反射の一種ではないか、という仮説を紹介しています[8]。仮説であり、定説ではありません。
鼻の神経、脳の奥の回路、そして光。くしゃみの全体像には、まだ空白が残っています。
光くしゃみ反射(ACHOO症候群)は、明るい光を受けるとくしゃみが誘発される現象である。ドイツの耳鼻咽喉科でKulasらが1042人に質問した2017年の調査では、57%が、光でくしゃみが出ることを日常的に経験していると答えた。従来の報告は最大35%程度とされていた[7]。この調査は耳鼻科の患者を対象にしており、全人口の割合を示すものではない。
機序は明らかになっていない。2019年のレビュー(Chowdhuryら、Future Neurology)は、三叉神経と視覚経路の関係などを仮説として挙げ、光くしゃみ反射を三叉神経心臓反射の一種ではないかとする見方を示した[8]。仮説の域にとどまっており、前章までの鼻粘膜からの経路とは入口が違う。入口が光でも出口が同じくしゃみになる理由は、今後の研究が答える問いである。
6. 自分の くしゃみを、そっと 見て みよう
6. 自分のくしゃみの「きっかけ」を見つける
6. 自分のくしゃみを記録して、研究資料も読んでみる
くしゃみが 出たとき、そのあとで 「いま、なにが きっかけ だったかな」と 思い出して みましょう。ほこり、冷たい 空気、明るい 光、こしょうの におい。思いついた ものを、ノートに 1行 かきます。
1週間 ためると、自分の くしゃみの きっかけが 見えて くるかも しれません。ただし、ノートだけで 原因が きまる わけでは ありません。人に 向けて くしゃみを しないよう、手や ひじで 口と 鼻を おおいましょう。
すぐ 出る ときと、なかなか 出ない ときでは、直前の ようすが ちがうか、おうちの 人と 思い出して くらべて みましょう。
今日できること:くしゃみが出たら、直前に何があったかを一言ノートに書きます。ほこり、冷たい空気、明るい光、こしょうの香り。1週間ほど続けると、自分のくしゃみのきっかけが並びます。花粉の季節に増えるかどうかも、日付と一緒に書くと見えてきます。
友だちと比べるときは、「出る」「出ない」を優劣にしないでください。人によってきっかけが違うのは、自然なことです。くしゃみが出るときは、口と鼻を手やひじでおおいます。
公式情報:2021年の研究はワシントン大学の発表[2]とCell誌の論文[3]が、鼻のリセットは2012年のFASEB誌の研究[4]が原典です。
今日できること:くしゃみの直前の状況(場所・明るさ・においなど)と日時を、1週間ほどノートに記録する。きっかけを分類すると、鼻粘膜への刺激、アレルギー、光など、本文の経路のどれに近いかを自分で推測できる。ただし、記録から原因を断定することはできない。
研究資料を読む:本文のNMBの結果は、原典のLiらの論文[3]と、ワシントン大学の解説[2]で読める。本文では、マウスの実験結果をそのままヒトに当てはめないよう、書き分けた。リセットの比喩は、原典のCohenらの論文(DOI付き)と紹介記事[4]が入口になる。速さの数字は、2013年の測定を紹介した記事[5]が入口で、これは原典ではなく紹介記事である。
残った問いは3つある。ヒトの脳でもNMBの経路が主役なのか。「リセット」は生体内でも成り立つのか。光くしゃみは、どの経路が入口なのか。
しらべた もとの じょうほう
参考にした情報源
参考にした情報源と、その使い方
出典について:ワシントン大学の発表とCell誌の論文は一次資料、Web医事新報・ScienceDaily・Popular Scienceは解説や紹介記事(二次資料)、PubMedなどは論文の要旨です。
- 吉原重美「温度差によるくしゃみ誘発のメカニズム」Web医事新報 https://jmedj.co.jp/journal/paper/detail.php?id=5943 (くしゃみ反射の経路、ヒスタミンとH1受容体)
- Washington University in St. Louis, The Source「What makes us sneeze?」(2021年6月) https://source.washu.edu/2021/06/what-makes-us-sneeze/ (NMBの発見、脳幹の領域、マウスの実験)
- Li F et al.「Sneezing reflex is mediated by a peptidergic pathway from nose to brainstem」Cell 184:3762(2021) https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.05.017 (NMBの経路の原典)
- Cohen NA et al.(FASEB J 26:3178, 2012, DOI 10.1096/fj.11-202184)の原著論文 https://doi.org/10.1096/fj.11-202184、およびその紹介記事 ScienceDaily https://www.sciencedaily.com/releases/2012/07/120731103035.htm (線毛の動きとリセット、副鼻腔炎の細胞)
- Popular Science によるくしゃみの速さの研究の紹介(2013年の測定) https://www.popsci.com/?p=157409 (秒速約4.5mという測定と、100m/sの見積もりの由来)
- 鈴木穂高 Web医事新報 https://www.jmedj.co.jp/journal/paper/detail.php?id=5264 (くしゃみ1回の飛沫の数)
- Kulas P et al.(Eur Arch Otorhinolaryngol 274:1721, 2017)PubMed https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27568353/ (光くしゃみ反射の調査)
- Chowdhury T et al.「Photic sneeze reflex: another variant of the trigeminocardiac reflex?」Future Neurology(2019) https://researchconnect.buffalo.edu/en/publications/photic-sneeze-reflex-another-variant-of-the-trigeminocardiac-refl/ (光くしゃみの仮説)
なおした ところ
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