コロナウイルスへの日光浴・太陽療法

パンデミックコロナウイルス感染症の潜在的な治療法としての光への展望

www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7194064/

医療業界がCOVID-19やその他の感染症との戦いに現代の光技術を統合する方法の提案

これまでの証拠として、バイオレット/ブルー（400～470nm）の光が多数の細菌に対して抗菌性があることを示しており、ニールス・リベリ・フィンセンがノーベル賞を受賞した結核の治療法を説明してたことが示されている。

さらに、青色光は、一般的なインフルエンザのコロナウイルスを含むいくつかのウイルスを不活性化し、実験動物において、赤色光と近赤外光は、コロナウイルス感染に関連した合併症と同様の呼吸障害を減少させることが示されている。

さらに、患者では、赤色光が慢性閉塞性肺疾患や気管支喘息を緩和することが示されている。

安価な発光レーザーや発光ダイオード（LED）が普及していることから、安全で低コストな光を利用したデバイスを開発することは比較的容易であり、パイロット研究で示されているように、感染症の軽減、機器の消毒、病院施設、救急車、家庭、一般環境の衛生化などの可能性を秘めている。

2. 疾病の疫学、パンデミック、光線療法

スペイン風邪のパンデミックで活躍した日光療法

1918年、政府と医療機関は、H1N1インフルエンザの大流行に対抗するためにあらゆる手段を必死に模索したが、その結果はまちまちであった。

入手可能なレポートによれば、日光療法はインフルエンザに関連した死亡率と罹患率、および人から人への感染を減少させるのに効果的であったことが明らかになっている。

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屋外で日光療法を受けた重症感染症患者は、屋内で治療を受けた患者よりも回復がよく、治療によって患者の死亡や医療従事者の感染が予防された。

pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/18009962/

日当たりの悪いボストン市での多数の感染死者

1918年のパンデミックと同様に、今日のCOVID-19パンデミックで亡くなる人のほとんどは、肺炎・浮腫、肺炎、急性呼吸器障害症候群（ARDS）などの疾患関連の合併症で亡くなっている。1918年のインフルエンザの場合、日光への曝露が導入されるまでボストン市がインフルエンザにひどく見舞われた主な理由は、日当たりが悪く換気の悪い囲いの中での過密状態が感染症のリスクを高めたことである。

入院患者の死亡率を40%から13%に減少

ある匿名の論説記事では、マサチューセッツ州保健局は日光療法が「死亡率を減らす上で最も価値のある要因」であり、入院患者の死亡率を40%から13%に減少させ、医師や看護師のインフルエンザ免疫力を高め、まだ開発の初期段階であったワクチンの成果を最大化させたことを明らかにしている。

太陽の治癒光線を浴びることの利益は非常に明白であったため、当時、結核というもう一つの呼吸器疾患のほか、創傷感染症、乾癬、尋常性ざ瘡、リケッチア、うつ病、黄疸、およびその他多くの疾患に対する一般的な治療法となった。

ヘリオセラピーの普及

実際、記録によると、北米全域では、多くの医療施設がサンルームを建設し、そこに患者を乗せて太陽療法（当時はヘリオセラピーとして知られていた）のために車で移動してていた。ヘリオセラピーの成功についての記述は豊富であり、治療法が普及するにつれ、様々なランプを用いた治療法が適応された。

というのも、1918年のパンデミックの25年も前に、デンマークの医師ニールス・リベリ・フィンセンが、皮膚結核（尋常性狼瘡）や他の病気の患者の治癒に成功した光源をすでに開発していたからである。

83%の治癒率

彼は、1896年から1901年の間に、医療用灯研究所で皮膚結核や同様の微生物感染症の患者804人を治療し、83%の治癒率を達成した。

フィンセンのランプは広く普及し、ヨーロッパと北米のほとんどの地域で採用され、彼は1903年にノーベル医学賞を受賞した。

フィンセン自身も太陽光の治癒力を認めていたが、彼のランプは紫外線スペクトルを利用したものだと誤って思い込んでいた。彼の先駆的な研究が、医療業界の多くの人々に太陽光を利用した1918年のインフルエンザ流行時以降の治療に拍車をかけたことは十分に考えられる。

今日に至るまで、太陽から発せられる光線に対するウイルスの感受性についての研究は続いている。

3.ヘリオセラピー　古代からの歴史

紀元前5000年の歴史

フィンセンが光の殺菌効果を科学的に記録した先駆者であることは明らかであるが、様々な病気を治療するための光の使用はフィンセンよりも前から行われていた。おそらく、太陽の光を治療に利用した最古の記録は、エジプトのファラオの時代（紀元前5000年以上）にさかのぼると考えられ、画像や考古学的知見、遺物などによって証明されている,。

古代エジプト

古代エジプトでよく見られる画像には、太陽の癒しの光を浴びる家族の姿がはっきりと描かれている。太陽を崇拝し、その治癒力を認めることは、アフリカのほとんどの地域で今でも文化的習慣となっており、初期の記録によると、エジプト人は慢性的な潰瘍を日光に当てることで治療に成功していたことが示されている23,。さらに、日光浴は古代エジプト、バビロニア、メソポタミアだけでなく、古代ギリシャ、ローマでも一般的な習慣であった,。

ギリシャ・ローマ

ギリシャ人やローマ人は、太陽の癒しの力をはっきりと認識していた。ソラリウムや日光浴を建設し、ギリシャ人はオリンピックに備えて数ヶ月間日光を浴びることで選手の体力を強化するために使用したこともある。

ヘリオセラピーという言葉は、ギリシャ語の太陽神「ヘリオス」の名前に由来している。太陽光療法を意味するヘリオセラピー。

アーユルベーダ

さらに、アーユルヴェーダの医療記録によると、はるか昔、紀元前1400年には、ヒンズー教徒は白斑やその他の疾患を治療するために、日光とフクロコウマリンなどの感光性ハーブを組み合わせた治療法を使用していたことが示されている。

道教

さらに、記録によると、ヘリオセラピーは初期の道教で使用されていた基本的な治療方法であり、リンガン・ズーミンがCE 1世紀に中国に導入したものである。

まとめると、世界の多くの地域からの証拠は、世界中のコミュニティが様々な病気を治療するためにヘリオセラピーを使用していたことを明確に示している。

紫外線作用の発見

当時、紫外線が1801年に発見されるまでは、紫外線の悪影響は知られていなかった。紫外線の発見は、19世紀後半に紫外線の抗菌効果が明らかになったことで、ヘリオセラピーの実践を臨床光線療法へと変貌させた。

早くも1877年に研究によってUVが炭疽菌を殺したことを示し、1890年までに、それはそれが鼻炎、リケッチアと腹膜結核で役割を果たしていることが決定された。

この頃には、石英や水銀蒸気などから光を発生させるランプが作られ、ニキビ、乾癬、梅毒、ハンセン病、ペラグラなどの治療に使われるようになっていた。

3年後、フィンセンは尋常性狼瘡の治療にフィルターをかけた太陽光を使用するようになり、慎重に文書化することで1901年にノーベル賞を受賞した研究を発表した。皮膚疾患の治療にランプやその他の人工光源を使用することは20世紀後半まで続いたが、強力な抗生物質が簡単に入手できるようになったことで、すぐに追い越されてしまった。

レーザー・発光ダイオード

50年代後半から60年代前半にかけてのレーザーの開発、およびその後の発光ダイオードの進化は光治療を一変させ、レーザー治療または光治療を生み出した。

今日では、低出力レーザーやLEDなどの単色光源の光化学的効果を利用して様々な疾患や病気を治療する光バイオモジュレーションが科学的に発展し、エビデンスに基づいた実践が可能となった。この発展により、臨床医やその他の人々は、治療目的のために光の各波長またはスペクトルの特定の効果を利用することができるようになった。

4.光のスペクトラムよって異なる効果

光技術の進歩と研究を通じた光生物学的変調の着実な発展と、進化する技術の継続的な適応により、科学はいくつかの光のスペクトル、特にバイオレット/ブルーライト、レッドライト、近赤外光の有益な効果を明らかにすることが可能になった。

我々は現在、青色400-470 nmの範囲の光が多数の細菌に対して抗菌性であることを知っており、COVID-19および他のコロナウイルス感染症に関連する日和見細菌感染症を緩和する可能性を有する。

さらに、以下に詳述するように、実験室実験は、それぞれ約６００〜７００ｎｍおよび７００〜１０００ｎｍの範囲の波長を有する赤色光および近赤外光が、肺の炎症および線維化を減少させる可能性がある。

ブルーライト

最近の研究では、ブルーライトの抗菌効果の根底には4つのメカニズムが存在する可能性があることが明らかになってきた。

その中でも最も根拠のあるものは、青色光が、ポルフィリン、フラビン、NADH、その他の感光性受容体などの内因性細菌発色団を誘発し、活性酸素を産生するというものである。

ポルフィリン

これは、適切な量では細胞死をもたらす。実際、405〜470nmの範囲に吸収ピークを有するポルフィリンは、微生物細胞において同定されている。最近の3つの論文, , では、P. acnesとMRSAへのin vitro照射のタイミングを内因性ポルフィリンが豊富に存在する時期と一致させることで、最大の細菌抑制を引き出すことで、この理論を利用した。

その結果は印象的であった。P. acnes と MRSA の優性発色団は、青/紫光で励起された場合、612～660 nm の間にピーク発光を持つ赤色光を発する 36,46,47,。

このように、両方の細菌が発する蛍光赤色発光をモニターすることで、残余の細菌コロニーの定量された量と細菌の殺傷率を相関させることができた。

その結果、細菌の抑制だけでなく、細菌コロニーが枯渇すると赤色蛍光が減少し、逆に枯渇すると赤色蛍光が減少することが明らかになり、ポルフィリンが抗菌性ブルーライト処理に大きな役割を果たしているという説をさらに肯定することができた。

細菌の細胞膜の完全性の変化

第二のメカニズムは、ブルーライト照射により細菌の細胞膜の完全性が変化し、結果として膜分極が低下し、細胞機能が急速に変化するというものである。我々の最近の電子顕微鏡による研究は、この知見を裏付けるものである。亜致死量レベルであっても、パルス状の青色450nmの光を照射すると、MRSA細胞膜とその内部小器官の構造が破壊されることを示している。

A型DNAの変化

第三および第四の作用機序は、さらなる調査と肯定に値するものであり、青色光はA型DNAを変化させ、プロファージ遺伝子をアップレギュレートして細菌の殺傷を促進する。

これらの知見は、多くの結核患者を治癒させたフィンセンの驚くべき成果を明確に説明しており、コロナウイルス感染症（一般的なインフルエンザ、SARS、MERS、COVID-19など）に関連する二次的な細菌感染を減少させることにも同様の成功を達成できることを示唆している。

このような治療法が完全に開発されれば、コロナウイルス感染症の患者さんの免疫システムが致命的な病気を克服するためのより良いチャンスを与えてくれることでろう。

6. 光の生体調節と急性肺疾患

近赤外線波長と肺炎

新たなデータは、赤色および近赤外光スペクトルの光が、肺の炎症、肺線維症、肺炎、急性呼吸障害、およびコロナウイルス感染症の他の重篤な合併症を減少させることができることを示している。

中国武漢でのCOVID-19アウトブレイクの最前線にいた人たちの経験から、急性呼吸器障害が主な死因であったことが明らかになっているので、これは心強い発展である。

COVID-19感染の重大な合併症である急性呼吸窮迫症候群（ARDS）81,は、しばしば気道浮腫、肺炎、肺線維症を特徴とするが、実験動物での初期の結果で証明されているように、光生物学的調節によって改善されうることが示唆されている, , 。

650nm

例えば、de Limaらは、ラットで肺炎を誘導した後、炎症を起こした気管支の皮膚に1.3J cm-2の連続波（CW）赤色650nmレーザーを1時間後に単回照射すると、肺水腫が抑制され、炎症のいくつかの指標がダウンレギュレートされることを示した。治療は、好中球の活性化と流入、内皮細胞骨格の損傷、および肺および気管支肺胞液中のTNF-α、およびIL-1βの量を減少させた。

660nm

同様の研究で、Brochettiらはマウスに肺線維化を誘導し、14日目から8日間、毎日660±20nmの赤色光（5 J cm-2放射照度、33 mW cm-2照射）を動物に照射した。その結果、肺胞内のコラーゲン産生と炎症性細胞数が減少し、間質肥厚が減少し、静的および動的な肺の弾力性が低下することがわかった。

さらに、動物から得られた肺細胞と線維芽細胞の培養では、肺のプロ炎症性細胞とコラーゲン沈着物のダウンレギュレーションが示された。

780nm

同じマウスモデルの別の研究では、赤外線780nmの光は、マウスの肺の炎症とコラーゲン沈着を減少させ、プロ炎症性サイトカインをダウンレギュレートし、線維芽細胞と肺細胞からのIL-10の分泌をアップレギュレートしたことが示された。

さらに、それは肺の総TGFβを有意に減少させた。これらの初期の結果をまとめると、赤色および近赤外光は、コロナウイルス感染症の重大な合併症である肺炎および肺線維症の一部を軽減する可能性があることが示唆される。

光のスペクトラム

これらの結果は予備的なものであり、実験方法の改善やデータ報告の必要性があるが、このことによって、その重要性が薄れるべきではない。むしろ、世界中の医療システムが挑戦していると思われるコロナウイルス感染症との戦いにおいて、有益な光のスペクトルがあることに注目すべきである。

バキュロウイルスの不活化

さらに驚くべきことに、特定の波長の光がウイルスを不活性化することを示す報告がある。光はバキュロウイルスを不活化することが示されており、420-430nmの範囲の青色光への長時間の暴露は白血病ウイルスを不活化する。

バキュロウイルスは無脊椎動物に限定されており、ヒトで複製することは知られていないという意見があるかもしれないが、COVID-19がヒトへの種の壁を越えたという事実は心配に値する。

76種のバキュロウイルスのうちの1種以上が突然変異を起こしてヒト宿主の中で生存し、複製する可能性があるが、ヒトに消費されるエビやヒトの血を吸う蚊が600種以上の無脊椎動物の宿主の中に含まれているため、なおさらである。これらのことから、COVID-19を含む一般的なウイルスに対するブルーライトの影響を調べる努力を強化する必要性が急務となっている。

さらに、可視スペクトルの光は、単純ヘルペスやヒト免疫不全ウイルス（HIV）を含むいくつかのウイルスを不活化するための血漿の光力学的処理の基礎を構成していることから, , 、青色光、特にパルス状の青色光は、最近の報告では連続波青色光に比べて40～100倍の効力があることが示されている, , が、コロナウイルスを不活化するために大きな可能性を秘めていることを示唆する強い理由を提供している。

模擬太陽光によるエアロゾルウイルスの不活化

すでに、コロナウイルスと呼ばれる風邪ウイルスが光によって不活性化されるという報告が早くからなされている。この最近の研究では、エアロゾル化したインフルエンザウイルスを対象に、太陽光を模した広帯域光を相対湿度20％および70％で試験し、ウイルスの崩壊定数および半減期を生存率の指標として測定した。その結果、相対湿度は影響を及ぼさないことがわかった。

模擬太陽光のみではウイルスは有意に不活化し，非照射対照の0.02±0.06 min-1の崩壊定数と31.1 min-1の半減期に比べて0.29±0.09 min-1の崩壊定数と約2.4 minの半減期が得られた。

半減期が92%減少

その結果、崩壊定数が93％増加し、光による半減期が92.3％減少したことは印象的である。このことは、米国国土安全保障省が最近行った研究で、太陽への曝露が一般的なインフルエンザウイルスのより毒性の強いCOVID-19を死滅させることを示したというニュースレポートによって裏付けられている。

これらの最近の進展は、青色光、特にパルス状の青色光が、最近の報告では、一般的に入手可能な連続波青色光の40～100倍の効力を持つことが示されている, , が、関連する日和見細菌感染を抑制するだけでなく、COVID-19および他のコロナウイルスを不活化する大きな可能性を持っているという示唆を裏付けるものである。

空間消毒のパラダイムシフト

この最近の発見は、抗ウイルス剤としてのブルーライトの可能性を探求する緊急性をさらに高めている。ブルーライトがコロナウイルス日和見細菌に対する抗生物質であることに加えて、抗ウイルス剤であることが納得のいく臨床結果で証明されれば、低コストのブルーライト発光装置の普及と安全性の面でのリスクの低さを考えれば、革命的なパラダイムシフトとなるだろう。さらに、一般的な消毒剤では除菌が困難な機器や環境、空間を消毒できる可能性は大きい。

野外療法

オープンエアトリートメント（野外療法)

1918年にインフルエンザウイルスの大流行が起こった時、米国ではボストン郊外にキャンプブルックス野外病院を緊急的に設置して対応した。

治療は屋外で行われ、患者はたっぷりの日差しと新鮮な空気を得ている場合、回復した。

キャンプで採用されたレジメンでは、一般の総合病院での死亡率を40％から約13％にまで減らした。

ブルックス氏は「野外治療の効果は絶対的に証明されており、とにかく試してみればいい、それだけの価値は見つかる」と述べた。

2003年に香港でSARSが発生したとき、キャンプブルックス病院で採用されていたような基本的な感染対策が、重篤な呼吸器感染の拡大を抑えるのに役立つことが示された。

高レベルの自然換気を導入することで、または実際に、可能な限り屋外で過ごす時間を国民に奨励することで、さらに多くの効果が得られる場合がある。
英国や米国などの病院は深刻なパンデミックに備えていないため、テントやベッドを備蓄することも賢明かもしれない。

www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4504358/

野外療法

野外で過ごす治療法が、結核患者の健康を改善したかもしれないという証拠がある。 1900年から1905年まで、屋外病棟での衰弱した患者の全体の死亡率は、通常の正当な治療を受けた患者の死亡率の半分未満であった。

pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/10435164/

第一次大戦後、生理学者のレオナルドヒルは、新鮮な空気の治療効果を詳細に調査した。

1919年に彼は英国の医学雑誌において、インフルエンザ感染への最善の方法は、冷たい空気の深呼吸であったと記述した。

pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/4868973/