人間はいくつの穴を持っているのでしょうか？口、鼻（２つ）、耳（２つ）、眼（２つ）、肛門、尿道、女性の場合は膣があるので、男性は9個、女性は10個と数えることができます。

それぞれの穴の関係はどうなっているのでしょうか。鼻と口は喉でつながっていることは皆しっているでしょう。しかし、耳も実は鼻腔に通じていたんですね。

みみ・はな・のどはつながっている！　https://washio-jibika.com/specialist/

眼を「穴」として数えるのもヘンな気がしますが、俗に人間には穴がいくつあるかという場合には、数えています。

ご飯を口から食べて、消化できなかったものがお尻から出ていくことから明らかなように、口と肛門はもちろん繋がっています。そう考えると、人間は巨大な一本の管（消化管）であると考えてもいいのではないでしょうか。

 

参考

1. Living Mysteries: Meet Earth’s simplest animal Tiny Trichoplax, discovered in a fish tank, provides a window into the origin of animals　https://www.snexplores.org/article/living-mysteries-meet-earths-simplest-animal
2. Evolution of Digestion in Kingdom Animalia　http://www.katebrilakis.com/112digestionevolution.html
3. 15.1 Digestive Systems　https://opentextbc.ca/biology/chapter/15-1-digestive-systems/

Search Labs | AI による概要
The terms tracheotomy and tracheostomy are often used interchangeably, but there is a slight difference between them:
Tracheotomy: The surgical procedure that involves making an incision in the trachea to create an opening
Tracheostomy: The temporary or permanent opening created by the tracheotomy procedure

 

Tracheotomy Care: What Is A Tracheotomy UW WISH チャンネル登録者 4670人

下の動画は、気管挿管をしている患者を看護する実際。

TRACHEOSTOMY CARE | SKILLS DEMO That nursing prof チャンネル登録者数 10.8万人 チャンネル登録

自分は若いときは普通に牛乳を飲めていたのですが、中年の時期以降、乳糖の分解酵素がなくなったせいか、牛乳をコップに半分以上飲んだときはおなかがゴロゴロしてしまうようになりました。シリアルに牛乳をかけて食べたりするのが好きだったので残念です。牛乳を飲みすぎるとお腹がゴロゴロする理由、牛乳を多量に飲むとさらには下痢にまでなってしまうのは何故かというと、複数の理由があるようです。

牛乳を飲みすぎるとお腹がゴロゴロする現象は、主に以下の物理化学的要因によって説明できます:

乳糖不耐症

牛乳には乳糖という糖が含まれています。乳糖不耐症の人は、乳糖を分解する酵素であるラクターゼが不足しているため、乳糖を消化できません。多くの成人は、乳糖を分解する酵素であるラクターゼの活性が低下しています。そのため、消化されない乳糖が大腸に到達します.消化されない乳糖は小腸から大腸に移動し、そこで腸内細菌によって発酵されます。この過程でガス（主に水素、メタン、二酸化炭素）が生成され、腹部膨満感やガスが溜まる原因となりますこのガスが腸内に溜まることで、腹部膨満感やゴロゴロとした音が発生します。

浸透圧の影響

消化されない乳糖は大腸に水を引き寄せる浸透圧効果を持ちます。これにより、大腸内の水分量が増加し、下痢を引き起こすことがあります。この現象は、乳糖が腸内で高い浸透圧を持つために起こります。水分が腸内に引き込まれることで、腸の内容物が希釈され、腸の運動が活発になり、結果として腹痛や下痢が生じます。

参考文献

Consensusで質問したときに返ってきた文献です。

1. Shrestha, A., Samuelsson, L., Sharma, P., Day, L., Cameron-Smith, D., & Milan, A. (2021). Comparing Response of Sheep and Cow Milk on Acute Digestive Comfort and Lactose Malabsorption: A Randomized Controlled Trial in Female Dairy Avoiders. Frontiers in Nutrition, 8. https://doi.org/10.3389/fnut.2021.603816.　羊乳は摂取後に消化不良症状を増加させることはありませんが、乳糖含有量が低いため呼気中の H2 反応が減少する可能性があります。
2. Suarez, F., Savalano, D., & Levitt, M. (1995). A comparison of symptoms after the consumption of milk or lactose-hydrolyzed milk by people with self-reported severe lactose intolerance.. The New England journal of medicine, 333 1, 1-4 . https://doi.org/10.1097/00042737-199510000-00027.　重度の乳糖不耐症の人は、乳糖の摂取量を1日240ml以下に制限すると、乳糖消化補助剤の使用が不要となり、腹部の症状を乳糖不耐症と誤認することがあります。
3. Turpeinen, A., Kautiainen, H., Tikkanen, M., Sibakov, T., Tossavainen, O., & Myllyluoma, E. (2016). Mild protein hydrolysation of lactose-free milk further reduces milk-related gastrointestinal symptoms. Journal of Dairy Research, 83, 256 – 260. https://doi.org/10.1017/S0022029916000066.　ラクトースフリーミルクの軽度のタンパク質加水分解により、胃が敏感な成人の胃腸症状が大幅に軽減されますが、腹痛や膨満感には影響しません。
4. Louwagie, V. (2019). Lactose intolerance.. JAAPA : official journal of the American Academy of Physician Assistants, 32 11, 49-50 . https://doi.org/10.1097/01.JAA.0000586344.04372.e6.　乳糖不耐症は、牛乳を飲むとガスが出たり、胃痛を引き起こしたりすることがありますが、時間の経過とともに改善する可能性があります。

 

ChatGPTに訊いてみた。

お腹がゴロゴロする原因、つまり「乳糖不耐症（lactose intolerance）」について、以下のように段階を追って詳しく説明します。

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🥛1. 牛乳に含まれるラクトースの濃度

• 牛乳中のラクトース濃度はおよそ 4.5〜5%（w/v）、つまり 100 mL中に約4.5〜5 g 含まれています。
• たとえば200 mL（コップ1杯）で 約9〜10 gのラクトース を摂取することになります。

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🧬2. ラクトースの消化・吸収の流れ（正常な場合）

胃では？

• ラクトースは 胃で消化されません。そのまま小腸へ送られます。

小腸（空腸～回腸上部）で？

• 小腸の絨毛にある酵素 ラクターゼ（lactase-phlorizin hydrolase） がラクトースを以下に分解：
  • グルコース + ガラクトース
• この2つの単糖は SGLT1（sodium-glucose co-transporter 1） を介して小腸上皮細胞に取り込まれ、血中へ吸収されます。

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❌3. 乳糖不耐症の人ではどうなるのか？

主な障害部位：

• 小腸上皮細胞表面のラクターゼ活性が低下している。
  • → 「分解」ができない（＝ラクトースがそのまま小腸を通過）。

結果として起こる生理的現象：

現象	原因	症状
腸内浸透圧↑	分解されないラクトースが腸管内に残る	水分が引き込まれ、下痢
細菌による発酵	ラクトースが大腸で細菌により分解され、ガス（H₂, CH₄, CO₂）産生	膨満感、ガス、腹鳴（ゴロゴロ）
酢酸・乳酸生成	腸内pH低下、腸の蠕動亢進	腹痛、便意

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🔬4. 胃・腸での濃度推移（モデル）

仮に200 mLの牛乳（ラクトース10 g相当）を摂取した場合の腸内濃度モデル：

フェーズ	通常吸収できる人	乳糖不耐症の人
胃	消化されず、小腸へ	同左
小腸（12〜14 mMの濃度）	ほぼ完全に吸収（数十分以内）	残留し、腸内浸透圧上昇
回腸末端	ラクトースなし	数g程度残存し大腸へ到達
大腸	ほぼ影響なし	ガス・有機酸による不快症状発生

※1 mmolラクトース＝342 mg程度

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🧑‍⚕️5. 乳糖不耐症のタイプ

タイプ	説明	発症時期
一次性（成人型）	年齢と共にラクターゼ活性が自然に低下	思春期以降
二次性	小腸疾患・感染後に一時的に低下	どの年齢でも
先天性	遺伝的にラクターゼを持たない	新生児から（極めて稀）

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💡6. 対処法（軽度の場合）

• 少量ずつ摂取（ラクターゼ活性が残っていれば少しずつならOK）
• **低乳糖ミルク（Lactaidなど）**を使う
• ラクターゼ酵素のサプリを併用
• ヨーグルトやチーズなど発酵乳製品ではラクトースが既に一部分解されているため、症状が出にくい

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腸内濃度の数値モデル（吸収速度 vs 経口摂取量）簡易シミュレーション

上のグラフは、200 mLの牛乳（ラクトース約10 g相当）を摂取した後の小腸内ラクトース濃度の時間変化を、吸収速度の違い（正常 vs 不耐症）で比較したものです。

🔍 解釈ポイント：

• 青線（Normal）：ラクターゼ活性が高く、毎分5%のラクトースを効率的に吸収 → 急激に濃度が下がります。

• オレンジ線（Intolerant）：ラクターゼ活性が低く、吸収が進まず長時間にわたり高濃度が持続 → 腸内浸透圧↑、細菌発酵↑で「ゴロゴロ」。

 

「ラクトース不耐性」によって大腸で起きる化学反応と、それに伴うガスの生成・下痢の機序・浸透圧の定量的推定を、以下に科学的・定量的にまとめます。

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🔬1. ラクトースが分解されないとどうなる？

ラクターゼ欠損では、小腸でラクトースが分解されず、そのまま大腸へ到達します。すると：

✅ 大腸内での反応（腸内細菌による発酵）

腸内細菌（例：大腸菌、ビフィズス菌、クロストリジウムなど）は、ラクトースを解糖系のような代謝経路で分解します。

🔁 代表的な反応式（嫌気的発酵）：

1. 乳酸発酵（ビフィズス菌など）:

$$\text{Lactose} \rightarrow 2 \text{Lactic acid}$$

 

2. 混合酸発酵（大腸菌など）:

$$\text{Lactose} \rightarrow \text{H}_2 + \text{CO}_2 + \text{酢酸} + \text{乳酸} + \text{エタノール} + \text{他有機酸}$$

 

3. メタン生成（メタン菌が関与）:

$$\text{H}_2 + \text{CO}_2 \rightarrow \text{CH}_4 + \text{H}_2O$$

 

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💨2. 発生するガスの種類と症状

ガス成分	特徴	症状への影響
水素（H₂）	腸内の膨張・腸鳴	膨満感・ゴロゴロ音
二酸化炭素（CO₂）	膨張性あり	ゲップ・腹部膨満
メタン（CH₄）	一部の人で生成	腸の蠕動抑制（便秘寄り）
硫化水素（H₂S）	臭気成分	放屁の悪臭
短鎖脂肪酸（乳酸、酢酸など）	酸性刺激	蠕動亢進・便意

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💧3. 下痢の原因：浸透圧性下痢（osmotic diarrhea）

ラクトースやその発酵産物が腸内に高濃度で残ると、水分が腸管内に引き込まれ、下痢を引き起こします。

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📊4. ラクトース不耐性のときの大腸内浸透圧の定量モデル

● ラクトース 10 g（≒ 29.2 mmol）が分解されずに大腸に到達したと仮定：

• 大腸内容量を約500 mLとすると：

$$\text{濃度} = \frac{29.2 \, \text{mmol}}{0.5 \, \text{L}} = 58.4 \, \text{mmol/L}$$

 

• ラクトース自体は二糖類（浸透圧的に1粒子）として作用します。

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● 浸透圧の理論計算（van’t Hoffの式）：

$$\Pi = iCRT$$

 

• 
  $i$

   

  ：浸透圧係数（ラクトースは非電解質なので1）

• 
  $C = 0.0584 \, \text{mol/L}$

   

• 
  $R = 0.0821 \, \text{L·atm/mol·K}$

   

• 
  $T = 310 \, \text{K}$

   

  （体温）

$$\Pi \approx 1 \times 0.0584 \times 0.0821 \times 310 \approx 1.48 \, \text{atm} \approx 1123 \, \text{mmHg}$$

 

つまり、1100 mmHg以上の浸透圧が腸管内に発生し、水分が一気に引き込まれて水様性下痢が起こるわけです。

※体液の通常浸透圧は約 300 mOsm/L（≒ 0.3 atm）なので、相当な差があることがわかります。

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✅まとめ

項目	内容
発酵反応	ラクトース → H₂, CO₂, 有機酸など
発生ガス	水素、メタン、二酸化炭素、硫化水素
症状機序	ガス→膨満感、浸透圧→下痢
大腸内ラクトース濃度（例）	約 58 mmol/L（摂取量に依存）
理論浸透圧	約 1100 mmHg → 水分引き込みによる下痢

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ラクトース（C₁₂H₂₂O₁₁）は炭素・水素・酸素のみからなる硫黄を含まない糖です。それにもかかわらず、ラクトース不耐性で**硫化水素（H₂S）**が発生するのはなぜか？──この疑問は、腸内環境全体の代謝ネットワークを理解する上で非常に重要です。

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💡答え：ラクトースが直接 H₂S を出すのではない。だが…

✅1. H₂Sは硫黄を含むアミノ酸の代謝産物

腸内の一部の嫌気性細菌（例：デスルフォビブリオ属 Desulfovibrio）は、次のような硫黄含有アミノ酸を代謝してH₂Sを生成します：

• システイン（Cys）
  $$\text{Cysteine} \rightarrow \text{H}_2\text{S} + \text{ピルビン酸} + \text{アンモニア}$$

   

• **メチオニン（Met）**も代謝されて硫黄を放出します（中間経路は複雑）

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🔄2. ラクトースがH₂S生成を間接的に促進するメカニズム

ラクトース不耐性の状況では：

• ラクトースが大腸で未消化のまま残る
• 腸内細菌が活発に発酵を始める（炭素源として利用）
• 細菌全体の代謝活性が上昇（糖を得て増殖する）
• 結果として、同時に存在するタンパク質/アミノ酸由来の物質も細菌が代謝し、
• その副産物としてH₂Sも多く出る

👉 つまり、ラクトース自体はH₂Sを生まず、「腸内細菌の活動を活性化させる」ことによって硫黄含有物質の分解が進み、副次的にH₂Sが出るのです。

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🧬3. タンパク質の供給源は？

腸内のタンパク質性基質（＝硫黄源）は主に：

• 食事中の未消化タンパク質
• 腸粘膜から剥がれ落ちた上皮細胞
• 腸液中の分泌タンパク質（ムチンなど）

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🚽4. 臭い屁の原因の1つがH₂S

• 非常に低濃度（ppm以下）でも強い臭気を持つ
• 臭いが強い屁＝H₂Sなどの含硫ガスが豊富な可能性が高い

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✅まとめ

項目	説明
ラクトース自体に硫黄はあるか？	❌ 含まない（C・H・Oのみ）
H₂Sの発生源	システイン・メチオニンなどの硫黄含有アミノ酸の細菌分解
ラクトースとの関係	ラクトースは腸内細菌の活動を活性化し、H₂S産生も間接的に促進
臭い屁の化学成分	H₂S, メルカプタン類（CH₃SHなど）

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下痢が起きるメカニズム

下痢（特に浸透圧性下痢）は、腸内（特に大腸内腔）の浸透圧が高くなりすぎたときに水分が腸管内に引き込まれ、便が液状になることで起こります。

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✅ 大腸の正常な浸透圧と水分バランス

🌡 正常な大腸内の浸透圧

• 約290〜300 mOsm/kg（= 血漿浸透圧とほぼ等しい）
• 等張（isoosmotic）が原則
• 水分と電解質は主に小腸で吸収され、大腸では水の再吸収が最優先されるようになっています

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💧下痢が起こる基準：浸透圧性下痢の目安

● 浸透圧性下痢（osmotic diarrhea）はいつ起こる？

• 大腸内容物の浸透圧が300 mOsm/kgを超えると、水の再吸収が阻害されて便が軟化
• 350〜400 mOsm/kg程度を超えると、下痢症状が顕著に出現

👇 イメージで言えば：

浸透圧 (mOsm/kg)	腸内の状態	臨床所見
～300	正常	正常便、水分再吸収あり
300〜350	軽度上昇	軟便、膨満感
350〜400超	明らかに高張	水様便（下痢）
500以上	強い高張負荷	激しい水様下痢、脱水の危険

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🧪 浸透圧性下痢の診断的指標：便中浸透圧ギャップ

**便中浸透圧ギャップ（osmotic gap）**という考え方があります：

$$\text{便中浸透圧ギャップ} = 290 – 2 \times ([Na^+] + [K^+])_{\text{便中}}$$

 

• 正常：50 mOsm/kg 以下（分泌性下痢）
• 高値（>100 mOsm/kg）：浸透圧性下痢が示唆される（乳糖不耐性など）

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🔬乳糖不耐性での例（定量モデル）

仮にラクトースが未吸収で大腸に10 g（約29 mmol）残った場合：

• 大腸内容量 0.5 L として、
• 29 mmol / 0.5 L = 58 mmol/L（≒ 58 mOsm/kg）

これだけでもギャップを押し上げる上に、有機酸（酢酸、乳酸）や分解物がさらに加わるため、

• 総浸透圧は350〜500 mOsm/kg以上に達する可能性あり
• ⇒ 水分再吸収不能 → 下痢へ

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✅ まとめ

項目	値・状態
正常な大腸内浸透圧	約 290–300 mOsm/kg
下痢が始まる浸透圧	350 mOsm/kg 以上（目安）
強い下痢・脱水のリスク	400–500 mOsm/kg 以上
浸透圧性下痢の指標	便中浸透圧ギャップ > 100 mOsm/kg

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発生学の教科書を読んでいたら腸管の区域化に関与する遺伝子としてCDX2が出てきましたが、受精後間もない時期、すなわち栄養膜が分化するときにもやはりCDX2が重要な役割を担うようです。発生では、一人何役もすることの例として、面白いですね。以下、Consensusによる解説。

CDX2遺伝子は、栄養膜および腸管の形成において重要な役割を果たすことが知られています。以下に、CDX2遺伝子の機能とその影響についての研究をレビューします。

栄養膜の形成における役割

CDX2は、初期の栄養膜系統のマーカーとして重要です。CDX2の核内発現により、ヒトの栄養膜および腸管の分化を研究するためのin vitroツールとして、CDX2VenusノックインレポーターhiPSC細胞株が生成されました。この研究は、CDX2が栄養膜の分化において重要な役割を果たすことを示しています。

1. Malysheva, S., Wunderlich, S., Haase, A., Göhring, G., Martin, U., & Merkert, S. (2018). Generation of a human CDX2 knock-in reporter iPSC line (MHHi007-A-1) to model human trophoblast differentiation.. Stem cell research, 30, 117-121 . https://doi.org/10.1016/j.scr.2018.05.015.　CDX2Venus ノックイン レポーター iPSC ライン (MHHi007-A-1) は、ヒト栄養芽細胞および腸管分化を研究するための in vitro ツールを提供します。

腸管の形成と分化における役割

CDX2は腸管の発生と分化においても重要な役割を果たします。CDX2は腸管の特定の遺伝子の発現を制御し、腸管の正常なアイデンティティの形成に寄与します。また、CDX2は腸管の上皮細胞の増殖と分化のバランスを調整し、腸管の形態形成に関与しています。

1. Boyd, M., Hansen, M., Jensen, T., Perearnau, A., Olsen, A., Bram, L., Bak, M., Tommerup, N., Olsen, J., & Troelsen, J. (2010). Genome-wide Analysis of CDX2 Binding in Intestinal Epithelial Cells (Caco-2)*. The Journal of Biological Chemistry, 285, 25115 – 25125. https://doi.org/10.1074/jbc.M109.089516.　CDX2 は、腸上皮細胞内のいくつかの既知および新規の標的遺伝子に直接結合し、腸細胞の増殖と分化を制御する上で重要な役割を果たします。
2. Hinkel, I., Duluc, I., Martin, E., Guenot, D., Freund, J., & Gross, I. (2012). Cdx2 controls expression of the protocadherin Mucdhl, an inhibitor of growth and β-catenin activity in colon cancer cells.. Gastroenterology, 142 4, 875-885.e3 . https://doi.org/10.1053/j.gastro.2011.12.037.　Cdx2 はプロトカドヘリン Mucdhl の発現を制御します。Mucdhl は腸細胞の活動を調節し、大腸癌細胞における腫瘍形成に寄与する可能性があります。

さらに、CDX2は腸管の細胞間および細胞-基質間の相互作用を調整し、腸管の分化を促進します。例えば、CDX2の過剰発現は、腸管の分化マーカーであるスクラーゼ-イソマルターゼおよびラクターゼの発現を刺激します。また、CDX2は腸管の細胞接着分子やシグナル伝達分子の発現を調整し、腸管の分化を促進します。

1. Lorentz, O., Duluc, I., Arcangelis, A., simon-Assmann, P., Kedinger, M., & Freund, J. (1997). Key Role of the Cdx2 Homeobox Gene in Extracellular Matrix–mediated Intestinal Cell Differentiation. The Journal of Cell Biology, 139, 1553 – 1565. https://doi.org/10.1083/JCB.139.6.1553.　Cdx2 は細胞外マトリックスを介した腸細胞分化において重要な役割を果たし、分化した絨毛腸細胞の形成を促進し、基底膜成分によるその発現を調節します。

腸管のパターン形成における役割

CDX2は腸管のパターン形成にも関与しています。CDX2の欠失は、腸管の前腸/食道分化プログラムの異所的な活性化を引き起こし、腸管の前腸型への形態転換を引き起こします10。このことは、CDX2が腸管のアイデンティティと発生において重要な役割を果たしていることを示しています。

1. Gao, N., White, P., & Kaestner, K. (2009). Establishment of intestinal identity and epithelial-mesenchymal signaling by Cdx2.. Developmental cell, 16 4, 588-99 . https://doi.org/10.1016/j.devcel.2009.02.010.　Cdx2 は腸のアイデンティティと発達を維持する上で重要な役割を果たしており、その機能は腸の Hox コードとはほとんど独立しています。

腫瘍抑制因子としての役割

CDX2は腸管の腫瘍抑制因子としても機能します。CDX2の発現が低下すると、腸管の腫瘍形成が促進されることが示されています。例えば、CDX2のヘテロ接合性欠失マウスは、DNA変異原であるアゾキシメタン処理後に腫瘍を形成しやすくなります。

1. Bonhomme, C., Duluc, I., Martin, E., Chawengsaksophak, K., Chenard, M., Kedinger, M., Beck, F., Freund, J., & Domon-Dell, C. (2003). The Cdx2 homeobox gene has a tumour suppressor function in the distal colon in addition to a homeotic role during gut development. Gut, 52, 1465 – 1471. https://doi.org/10.1136/gut.52.10.1465.　Cdx2 は遠位結腸における癌の進行に関与する腫瘍抑制遺伝子であり、腸管発達時の恒常的役割とは異なります。

結論

CDX2遺伝子は、栄養膜および腸管の形成と分化において多岐にわたる重要な役割を果たしています。CDX2は腸管の特定の遺伝子の発現を制御し、腸管の正常なアイデンティティの形成に寄与します。また、CDX2は腸管の細胞間および細胞-基質間の相互作用を調整し、腸管の分化を促進します。さらに、CDX2は腸管のパターン形成や腫瘍抑制因子としても機能します。

1. Beck, F., & Stringer, E. (2010). The role of Cdx genes in the gut and in axial development.. Biochemical Society transactions, 38 2, 353-7 . https://doi.org/10.1042/BST0380353.　Cdx 遺伝子は哺乳類の発達において重要な役割を果たしており、Cdx2 は栄養膜分化、軸パターン形成、腸内胚葉の指定に必須である一方、Cdx4 は軸パターン形成と腸の発達において小さな役割を果たします。
2. Hinoi, T., Lucas, P., Kuick, R., Hanash, S., Cho, K., & Fearon, E. (2002). CDX2 regulates liver intestine-cadherin expression in normal and malignant colon epithelium and intestinal metaplasia.. Gastroenterology, 123 5, 1565-77 . https://doi.org/10.1053/GAST.2002.36598.　CDX2 は、消化管の正常組織、化生組織、腫瘍組織における肝臓腸カドヘリンの発現を制御し、腸細胞の運命決定に重要な役割を果たす可能性があります。
3. Silberg, D., Swain, G., Suh, E., & Traber, P. (2000). Cdx1 and cdx2 expression during intestinal development.. Gastroenterology, 119 4, 961-71 . https://doi.org/10.1053/GAST.2000.18142.　腸の発達中の Cdx1 および Cdx2 タンパク質の相対的発現は、前後パターン形成や、陰窩-絨毛軸に沿った増殖および分化パターンの定義に役割を果たす可能性があります。
4. Grainger, S., Savory, J., & Lohnes, D. (2009). Cdx2 regulates patterning of the intestinal epithelium.. Developmental biology, 339 1, 155-65 . https://doi.org/10.1016/j.ydbio.2009.12.025.　Cdx2 は腸上皮のパターン形成に重要な役割を果たし、E13.5 以降に小腸を幽門胃のような形態に変化させます。

ポルチオとは

ポルチオとは、子宮頸部のうちで膣（ヴァギナ）に突出した部位の名称である。 ポルチオ性感帯とも呼ばれる。 ラテン語ではPortio vaginalis uteri（ポルティオー・ウァギナーリス・ウテリー）と呼び、この語群の初めの単語をとって「ポルチオ」と言うことが一部の間で定着している。（ウィキペディア　https://ja.wikipedia.org/wiki/ポルチオ）

ポルチオを視る方法

ポルチオの形？内診や経腟エコーでわかる意外なもの【産婦人科トリビア】 mama女医ちえこ チャンネル登録者数 17.8万人 メンバーになる

1. 【医者が解説】エコー検査では医者に●●がバレてしまいます！医者しか知らない事実とは？ 大人の保健体育ちゃんねる チャンネル登録者数 16.6万人　内診、経腟エコー
2. ポルチオとは？ | 医師監修 2024.04.16　医学的には、「子宮の下端で膣内に飛び出ている部分」、つまり「腟」ではなく「子宮」の一部です。

pirimitive streakの日本語訳は、原始線条または原条のようです。

1. https://ja.wikipedia.org/wiki/原始線条
2. http://www.cdb.riken.jp/jp/04_news/articles/13/130621_gastrulation.html　通常、ニワトリ胚では原条で中胚葉誘導が起きるが（左）、FGFを胚盤葉上層全体で発現させるとリング状の中胚葉誘導が観察された（右）。

ノード（ヘンゼン結節）はオーガナイザーか

カエルやイモリなど両生類の実験では、原口上唇部（げんこうじょうしんぶ）dorsal lipを移植実験で他の胚の別の場所に移すと、第二の体軸ができます。鳥類や哺乳類では原口上唇部に相当する部分がノードと呼ばれる場所なので、同様にノードの移植実験で第2の体軸ができるものと思っていました。そういう図を見たことがあるような気がします。

1. VOL.1 実験発生学とオーガナイザー 近藤寿人（JT生命誌研究館 顧問・表現ディレクター）　JT生命誌館　実は起きないこと実際に起きること

 

Consensusという文献検索のための生成AIを使って、HOX遺伝子の発現制御機構に関する文献をまとめておきます。

HOX遺伝子の発現は、発生時期と空間的な制御に特徴がありますが、この発現様式を制御しているメカニズムはどのようなものでしょうか。

1. Hubert, K., & Wellik, D. (2023). Hox genes in development and beyond.. Development, 150 1. https://doi.org/10.1242/dev.192476.
2. Hunt, P., Whiting, J., Nonchev, S., Sham, M., Marshall, H., Graham, A., Cook, M., Allemann, R., Rigby, P., Gulisano, M., Faiella, A., Boncinelli, E., & Krumlauf, R. (1991). The branchial Hox code and its implications for gene regulation, patterning of the nervous system and head evolution.. Development (Cambridge, England). Supplement, Suppl 2, 63-77 .
3. Donaldson, I., Amin, S., Hensman, J., Kutejova, E., Rattray, M., Lawrence, N., Hayes, A., Ward, C., & Bobola, N. (2012). Genome-wide occupancy links Hoxa2 to Wnt–β-catenin signaling in mouse embryonic development. Nucleic Acids Research, 40, 3990 – 4001. https://doi.org/10.1093/nar/gkr1240. Hoxa2 転写因子はゲノムを広範囲にカバーしており、マウスの胚発生における Wnt-β-カテニンシグナル伝達を含む数千の遺伝子を制御する可能性があります。knowledge of Hox molecular function in instructing cell fates is lacking 確かに、HOX遺伝子が「位置決め」に関与するということは教科書的に明らかなのですが、いったいどうやって細胞の運命を決定づけているのかというメカニズムの話を聞いたことがほとんどないように思います。vast majority of Hox-binding sites in vivo are unknown　 ‥　Hoxa2, a member of the Hox paralog group 2, controls the fate of the cranial neural crest that migrates from rhombomere 4 to the second branchial arch (IIBA) in the developing mouse embryo.
4. Gentile, C., & Kmita, M. (2020). Polycomb Repressive Complexes in Hox Gene Regulation: Silencing and Beyond. BioEssays, 42. https://doi.org/10.1002/bies.201900249.

メカニズムは一言でいえるものではなく、HOX遺伝子の発現が核動態、RNAプロセシング、マイクロRNA、翻訳調節、自己調節、クロマチンの脱凝縮、エピジェネティック修飾などの多様なメカニズムによって制御されることで、発生時期と空間的に特徴的なパターンが生み出されているのだそうです。

HOX遺伝子の発現とその発生時期および空間的制御メカニズム

HOX遺伝子は、動物の頭から尾にかけての軸に沿った発生プログラムを調整する転写因子をコードしています。これらの遺伝子の発現は、発生の時期と空間において厳密に制御されており、その破綻は発生異常や疾患を引き起こすことがあります。以下に、HOX遺伝子の発現制御に関する主要なメカニズムを示します。

クロマチン構造と核内再編成:

HOX遺伝子の発現は、クロマチンの構造変化と核内の再編成によって制御される。クロマチンの「開放」がHOXクラスター内で進行し、これが遺伝子発現の逐次的な活性化に寄与する。

1. Mallo, M., & Alonso, C. (2013). The regulation of Hox gene expression during animal development. Development, 140, 3951 – 3963. https://doi.org/10.1242/dev.068346.
2. Chambeyron, S., Silva, N., Lawson, K., & Bickmore, W. (2005). Nuclear re-organisation of the Hoxb complex during mouse embryonic development. , 132, 2215 – 2223. https://doi.org/10.1242/dev.01813.

シス調節モジュール（CRM）:

HOX遺伝子の発現は、シス調節モジュール（CRM）によって空間的および時間的に制御される。これらのCRMは、発生の異なる段階で異なる転写因子の結合部位を持ち、HOX遺伝子の動的な発現を制御する。

1. Cui, M., Vielmas, E., Davidson, E., & Peter, I. (2017). Sequential Response to Multiple Developmental Network Circuits Encoded in an Intronic cis-Regulatory Module of Sea Urchin hox11/13b.. Cell reports, 19 2, 364-374 . https://doi.org/10.1016/j.celrep.2017.03.039.

ポリコーム抑制複合体（PRC）:

PRCは、エピジェネティックな修飾を通じてHOX遺伝子のサイレンシングを行い、細胞タイプ特異的な発現を制御する。PRCの結合動態と3Dゲノム組織への影響がHOX遺伝子の制御に重要である。

1. Gentile, C., & Kmita, M. (2020). Polycomb Repressive Complexes in Hox Gene Regulation: Silencing and Beyond. BioEssays, 42. https://doi.org/10.1002/bies.201900249.

自己調節メカニズム:

HOXタンパク質自体が、HOX遺伝子ファミリーの空間的ドメインを確立および維持する「自己調節」メカニズムを持つ。これにより、HOXコードの最終的な確立に寄与する。

1. Sheth, R., Bastida, M., Kmita, M., & Ros, M. (2014). “Self‐regulation,” a new facet of Hox genes’ function. Developmental Dynamics, 243. https://doi.org/10.1002/dvdy.24019.

遺伝子クラスターの組織化:

HOX遺伝子は、ゲノム上の位置に応じて発現の時間と場所が決まる「共線性」を示す。この共線性は、原始線条における逐次的な遺伝子活性化を通じて、胚の前後軸に沿った発現パターンを決定する。

1. Montavon, T., & Soshnikova, N. (2014). Hox gene regulation and timing in embryogenesis.. Seminars in cell & developmental biology, 34, 76-84 . https://doi.org/10.1016/j.semcdb.2014.06.005.
2. Deschamps, J., & Nes, J. (2005). Developmental regulation of the Hox genes during axial morphogenesis in the mouse. , 132, 2931 – 2942. https://doi.org/10.1242/dev.01897.

RNAプロセシングとマイクロRNA:

HOX遺伝子の発現は、RNAプロセシングやマイクロRNAによっても制御される。これらのメカニズムは、HOX遺伝子の発現出力を調整し、発生中のロバスト性を確保する。

1. Mallo, M., & Alonso, C. (2013). The regulation of Hox gene expression during animal development. Development, 140, 3951 – 3963. https://doi.org/10.1242/dev.068346.

HOX遺伝子の発現は、クロマチン構造の変化、シス調節モジュール、ポリコーム抑制複合体、自己調節メカニズム、遺伝子クラスターの組織化、RNAプロセシングおよびマイクロRNAなど、複数のメカニズムによって厳密に制御されています。これらの多層的な制御は、発生過程におけるHOX遺伝子の正確な発現を保証し、動物の正常な発生を支えています。

参考論文

1. Gendron-Maguire,M., Mallo,M., Zhang,M. and Gridley,T. (1993)
   Hoxa-2 mutant mice exhibit homeotic transformation of skeletal
   elements derived from cranial neural crest. Cell, 75, 1317–1331.
2. Rijli,F.M., Mark,M., Lakkaraju,S., Dierich,A., Dolle,P. and
   Chambon,P. (1993) A homeotic transformation is generated in
   the rostral branchial region of the head by disruption of Hoxa-2,
   which acts as a selector gene. Cell, 75, 1333–1349.

カエルの原腸陥入では原口 blastopreの部分から細胞が中に入り込んでいきます。人の胚の場合は、primitive streak（現条、原始線条）のところから細胞が内部に潜り込んでいって中胚葉を作ります。カエルの場合は、原口は将来の肛門になります。人の場合は肛門になる部分はprimitive streakよりも尾側にあるcloacal membraneの部分です。

このことを生成AI Perplexityで確認しておきます。

Perplexity

After the completion of gastrulation, the primitive streak undergoes regression and eventually disappears. Here’s what happens to the primitive streak:

Regression of the Primitive Streak

As gastrulation progresses, the primitive streak begins to regress caudally (towards the tail end of the embryo). This regression process starts around day 20 in human embryonic development.

Formation of the Tail Bud

As the primitive streak regresses, its remaining parts enlarge to produce a midline caudal cell mass called the tail bud or caudal eminence. This structure forms around day 20 in human embryos.

Notochord Development

While the primitive streak is regressing, the notochord begins to develop cranially (towards the head) from the primitive node. The notochord is a rod-like structure that plays a crucial role in providing signals for the development of surrounding tissues.

Disappearance of the Primitive Streak

By day 22 of human embryonic development, the primitive streak has regressed to between 10 and 20% of the embryo’s length.

Complete Disappearance

Around day 26 of human embryonic development, the primitive streak has seemingly disappeared entirely.It’s important to note that while the primitive streak itself disappears, it leaves behind important structures and cell populations that continue to play crucial roles in embryonic development. The disappearance of the primitive streak marks the transition from gastrulation to the next stages of embryonic development, including neurulation and organogenesis.

原始線条は、原腸胚形成期が終わったときには、消えてなくなるですね。

Fate of the primitive streak / Regression of degeneration of primitive streak by 4th week MBBS NAIJA チャンネル登録者数 1820人

以下、Perplexityに聞いて得られた回答です。

シュレーディンガー方程式の座標変換：直交座標系から極座標系へ

直交座標系でのシュレーディンガー方程式

時間に依存しない3次元シュレーディンガー方程式を直交座標系で表すと：

\begin{equation}
-\frac{\hbar^2}{2m}\left(\frac{\partial^2}{\partial x^2} + \frac{\partial^2}{\partial y^2} + \frac{\partial^2}{\partial z^2}\right)\psi + V(r)\psi = E\psi
\end{equation}

ここで、$\nabla^2 = \frac{\partial^2}{\partial x^2} + \frac{\partial^2}{\partial y^2} + \frac{\partial^2}{\partial z^2}$はラプラシアン演算子です。

座標変換

直交座標と極座標の関係は以下の通りです：

\begin{align}
x &= r \sin\theta \cos\phi \\
y &= r \sin\theta \sin\phi \\
z &= r \cos\theta
\end{align}

偏微分の変換

座標変換に伴い、偏微分も変換する必要があります。連鎖律を用いて：

\begin{equation}
\frac{\partial}{\partial x} = \frac{\partial r}{\partial x}\frac{\partial}{\partial r} + \frac{\partial \theta}{\partial x}\frac{\partial}{\partial \theta} + \frac{\partial \phi}{\partial x}\frac{\partial}{\partial \phi}
\end{equation}

同様に、$y$と$z$についても行います。

各項の計算

上記の関係から、以下の式が得られます：

\begin{align}
\frac{\partial r}{\partial x} &= \sin\theta \cos\phi, & \frac{\partial r}{\partial y} &= \sin\theta \sin\phi, & \frac{\partial r}{\partial z} &= \cos\theta \\
\frac{\partial \theta}{\partial x} &= \frac{\cos\theta \cos\phi}{r}, & \frac{\partial \theta}{\partial y} &= \frac{\cos\theta \sin\phi}{r}, & \frac{\partial \theta}{\partial z} &= -\frac{\sin\theta}{r} \\
\frac{\partial \phi}{\partial x} &= -\frac{\sin\phi}{r\sin\theta}, & \frac{\partial \phi}{\partial y} &= \frac{\cos\phi}{r\sin\theta}, & \frac{\partial \phi}{\partial z} &= 0
\end{align}

ラプラシアンの変換

これらの関係を用いて、ラプラシアン演算子を極座標で表現します：

\begin{equation}
\nabla^2 = \frac{1}{r^2}\frac{\partial}{\partial r}\left(r^2\frac{\partial}{\partial r}\right) + \frac{1}{r^2\sin\theta}\frac{\partial}{\partial \theta}\left(\sin\theta\frac{\partial}{\partial \theta}\right) + \frac{1}{r^2\sin^2\theta}\frac{\partial^2}{\partial \phi^2}
\end{equation}

最終形

最終的に、極座標系でのシュレーディンガー方程式は以下のようになります：

\begin{equation}
-\frac{\hbar^2}{2m}\left[\frac{1}{r^2}\frac{\partial}{\partial r}\left(r^2\frac{\partial}{\partial r}\right) + \frac{1}{r^2\sin\theta}\frac{\partial}{\partial \theta}\left(\sin\theta\frac{\partial}{\partial \theta}\right) + \frac{1}{r^2\sin^2\theta}\frac{\partial^2}{\partial \phi^2}\right]\psi + V(r)\psi = E\psi
\end{equation}

この変換過程には、微分の連鎖律の適用や、複雑な代数計算が含まれます。各ステップを丁寧に追うことで、全体の導出を理解することができます。