自然環境との触れ合いが痛みを改善する7つのメカニズム

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Exposure to greenspaces could reduce the high global burden of pain

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S001393512030534X

2020年8月

ハイライト

  • 我々は、緑地への曝露と痛みの転帰との関連を検討した。
  • 緑地は、フィトンチッド、マイナスイオン、日光を浴びることで痛みを軽減する可能性がある。
  • また、緑地は社会的交流や身体活動を促し、どちらも痛みを軽減する。
  • 我々は、緑地曝露による疼痛軽減の新たな経路として、環境マイクロバイオームを同定した。
  • 緑地への曝露は、痛みの転帰を改善し、世界的な痛みの負担を軽減する可能性がある

要旨

痛みを伴う疾患は、障害とともに生きる年数の主要な原因のひとつであり、コロナウィルスの大流行によって慢性疼痛を持つ人々のための医療サービスが一時的に閉鎖されたことを受けて、増加する可能性がある。この負担を軽減するためには、新規で費用対効果が高く、利用しやすい介入が必要である。我々は、緑地への曝露がそのような介入のひとつになる可能性があることを提案する。神経科学、生理学、微生物学、心理学から得られたエビデンスをもとに、緑地への曝露がどのように、そしてなぜ痛みの転帰を改善し、世界的に高い痛みの負担を軽減しうるのかを明らかにする。緑地への曝露は、環境微生物群、フィトンチッド、マイナスイオン、太陽光、自然の景色や音など、既知または提案されている自然の健康増進成分から恩恵を受ける機会を提供する可能性がある。これらの特定の曝露と痛みの結果との間に確立された関連性と潜在的な関連性について概説する。緑地への曝露と痛みの結果との因果関係を明らかにするためにはさらなる研究が必要であるが、質の高い緑地へのアクセスと曝露を改善することで、世界的な痛みの負担を軽減するのに役立つ十分な証拠がすでにあることを示唆している。

キーワード:緑地 マイクロバイオーム 痛み 公衆衛生

1. はじめに

AI 解説

まず、緑地には様々な自然の要素(環境微生物群、植物由来の物質、マイナスイオン、太陽光、自然の景色や音など)があり、これらへの曝露が血圧低下、ストレスホルモンの減少、糖尿病の改善、死亡率の低下など、人の健康に良い影響を与えることが分かってきている。しかし、緑地が痛みにどのような影響を及ぼすかについては、まだ十分に研究されていない。

痛みは非常に不快な感覚や感情で、世界中で多くの人が苦しんでいる。特に腰痛や頚部痛、筋骨格系の痛み、片頭痛などは、日常生活に支障をきたす主な原因となっている。新型コロナウイルスの流行により、痛みを抱える人々が適切な治療を受けられなくなり、痛みによる負担がさらに増えると予想される。

3ヶ月以上続く慢性的な痛みは、それ自体が一つの病気と考えられており、世界各国で多くの人々が苦しんでいる。慢性痛に苦しむ人の中には、痛みのために中等度から重度の障害を抱えている人もいる。

このような痛みによる負担を軽減するには、急性の痛みが慢性化するリスクを下げ、慢性痛の割合と影響を減らすための、安全で効果的な方法が必要である。既存の治療法に加えて、新しいアプローチの可能性を探ることが求められている。

緑地への曝露は一般的に、生物多様性のある環境微生物群、フィトンチッド、マイナスイオン、太陽光、自然の景色や音など、自然の構成要素への曝露をもたらす。血圧の低下、コルチゾール値の低下、糖尿病の改善、全死因死亡率の低下、不利な出生転帰の減少など、これらの構成要素を介した緑地への曝露が、ヒトの健康転帰に有益であるという証拠が増えつつある(Twohig-Bennett and Jones, 2018)。これらの利点は、より生物多様性の高い緑地への曝露によって強化される可能性があり(Aerts et al.、2018)、いくつかのメカニズムが提案されている(Kuo. 2015)。しかし、どのような種類の緑地への曝露が痛みに及ぼす影響については、十分に調査されていない(Twohig-Bennett and Jones, 2018)。

痛みは、「実際の、あるいは潜在的な組織損傷に関連する、あるいはそのような損傷の観点から説明される、不快な感覚的・感情的経験」と定義される(国際疼痛学会(IASP)、2017)。痛みを伴う疾患は、世界的な疾病負担の主要な原因の一つであり、腰痛、頚部痛、「その他の」筋骨格系障害、片頭痛は、障害を伴う生活年数の主要な原因の上位10位に入っている(Vos et al., 2017)。実際、腰痛は、2017年の世界疾病負担調査(James et al.)この負担は、現在のコロナウィルスの流行中や流行後に増加する可能性が高い。なぜなら、戸締まりや物理的な距離の確保により、ペインクリニックの閉鎖(Eccleston et al.

慢性疼痛は、単なる症状ではなく、それ自体が病態であると考えられており、「3カ月以上持続または再発する疼痛」と定義されている(世界保健機関、2018)。慢性疼痛の有病率は高い。例えば、3ヵ月以上持続する痛みと定義した場合の慢性疼痛の推定有病率は、英国で43.5%(Fayazら、2016)、6ヵ月以上持続する痛みと定義した場合の有病率は、オーストラリアで15.4%(Millerら、2017)、アメリカ合衆国で20.4%(Dahlhamerら、2018)、フランスで27.2%(Chenafら、2018年)と推定されている。慢性疼痛の有病率は中低所得国でも同様である(Jackson et al.)英国の慢性疼痛患者では、10.4~14.3%が疼痛によって中等度から重度の障害を負っていると報告している(Fayaz et al., 2016)。このような疾病負担を軽減するためには、急性疼痛から慢性疼痛への移行リスクを軽減し、慢性疼痛の有病率と影響を軽減するためにも、疼痛を有する人々に対する安全で効果的かつタイムリーな管理選択肢が必要である。既存の多くの介入が慢性疼痛の地域負担の軽減に寄与している一方で、さらなる助けとなる新規の介入が求められており、本稿では新たなアプローチの可能性を探る。

このナラティブ・レビューでは、「緑地への曝露は、世界的に高負担となっている痛みを軽減できるのか?この問いに答えるために、まず痛みの本質について概説し、次に緑地への曝露がよりポジティブな結果につながる可能性のあるメカニズムを探る。緑地」は、既存の文献において様々な方法で定義されている(Taylor and Hochuli, 2017)。このレビューでは、公園、楕円形、森林、庭園を含むがこれらに限定されない、あらゆる自然環境として「緑地」を広義に定義した。

2.痛みのメカニズム

痛みは、3つの主なタイプ(侵害受容性、神経障害性、侵害受容性/ノイシプラスティック/アルゴパシー;説明は表1参照)を持つ精神神経免疫内分泌学的プロセスであり、人によっては同時に起こることもある(Hainline et al.)痛みの処理は病態とは無関係に起こる(Peppin and Schatman, 2016)。したがって、本総説では、特定の疾患や傷害(筋骨格系、がん、片頭痛など)による痛みに焦点を当てるのではなく、一般的な状態としての痛みについて論じる。

表1.3つの主な痛みのカテゴリーにおける特徴。

痛みのカテゴリー 特徴
侵害受容性疼痛 侵害受容器(機械的、化学的、熱的な侵害刺激を感知する末梢神経終末)への刺激が関与する(Hainline et al.)
炎症性疼痛を含む(Loeser and Treede, 2008)
保護機構-身体の「第一発見」システム(Hainline et al., 2017;Loeser and Treede, 2008)
侵害受容器が活性化しても、必ずしも痛みが生じるとは限らない(Hainline et al.)
侵害受容器の活動と疼痛体験の関係は直線的ではない(Hainline et al.)
神経障害性疼痛 体性感覚神経系の病変が関与する(国際疼痛学会(IASP)、2017Kosekら、2016Loeser and Treede. 2008)。
外傷や疾患(Vardeh et al., 2016)、または末梢神経の反復的な機械的負荷や炎症性刺激(Hainline et al., 2017)に起因することがある。
侵害受容性/侵害形成性/アレルギー性疼痛 機能障害性疼痛」とも表現される(Nagakura, 2015)
組織への脅威や損傷がなく、体性感覚神経系に病変がない場合に生じる(Kosek et al.)
痛みは、侵害受容経路の機能変化、侵害受容の病理学的変化、あるいは中枢神経系の侵害受容器が過敏になることで生じる中枢性感作(Hainline et al.
内臓痛障害、線維筋痛症、複合部位疼痛症候群1型に関連する疼痛タイプと考えられている(Kosek et al.)

痛みは単に損傷の結果でもなく、感覚信号でもなく、むしろ痛みは意識的な出来事である(Hainline et al.)痛みは複雑で、個人間でも個人内でも大きく異なり、神経生理学的要因、免疫学的要因、心理学的要因、文脈的要因、環境的要因、社会的要因など、幅広い要因が潜在的に関与している(Bushnell et al.)また、痛みや、より悪い痛みの転帰(急性痛から慢性痛への移行など)に関連する心理社会的要因も多く、例えば、ストレス、より悪い精神衛生、社会的一貫性/サポートの欠如などが挙げられる(囲み記事1参照)。

ボックス 1

痛みの転帰に関連する心理社会的要因の例

脳は様々な情報源(感覚情報、痛みに関する信念など)からの情報を統合し、痛みが生じることもあれば、生じないこともある。痛みの調節は、非侵害受容性の感覚入力(Moseley and Arntz, 2007)、情動的・認知的要因(Bushnell et al., 2013)、文脈的手がかり(Moseley and Arntz, 2007)の影響を受ける。痛みの調節は、解剖学的または機能的な神経学的変化(Hainlineら、2017)、および/または末梢神経系と中枢神経系の様々なプロセス(Bushnellら、2013)を通じて起こる。

痛みの経験には、いくつかの神経因子が潜在的に関与している。これらの神経因子には、侵害受容器(侵害刺激を感知する(Hainlineら、2017Loeser and Treede. 2008))の活性化、下行性経路(脊髄後角で痛みに影響を与える(Guoら、2019Zhuo. 2017))などがある。疼痛調節はまた、炎症性メディエーター、神経成長因子、ホルモン(エンドルフィンなど)、エピジェネティック修飾の影響を受ける可能性があり、免疫細胞、マスト細胞、マクロファージ、白血球が関与している(Guo et al.)これらの細胞の活性は、短鎖脂肪酸やγ-アミノ酪酸(GABA)を含むいくつかの化合物によって駆動される(Guo et al.)痛みの本質を認識することは、痛みを軽減する介入の潜在的な役割を文脈化し解釈するために重要である。しかし、痛みのメカニズムに関するさらなる議論は本稿の範囲を超えている。興味のある読者は、さらなる情報(例えば、Bushnellら(2013)Hainlineら(2017)Fregosoら(2019)、およびGuoら(2019))については、代わりに他のレビューを参照されたい。

3.現在、痛みはどのように治療されているか?

疼痛は複雑な性質を持っているため、介入は様々な要因を対象とすることができる。特に急性期においては、疼痛管理は、基礎にある炎症を含む侵害受容を標的とすることができる。この急性期には、急性疼痛から慢性疼痛への移行を予防するための戦略も実施され、危険因子のいずれかを標的とすることができる(表2)。慢性疼痛管理においても、これらの因子を引き続き標的とすることができるが、過敏症の軽減を目的とした治療が追加されることもある。最後に、根本的な問題(人工関節置換術、脊椎固定術、神経減圧術など)に対処するための外科的選択肢や、知覚過敏を軽減するための戦略が考慮される。慢性疼痛の治療は、一般的に集学的であり、理学療法士、心理学者、作業療法士、歯科医、足病医、一般開業医、疼痛専門医、神経科医、麻酔医、適切な外科医(神経外科医、整形外科医など)など、さまざまな医療専門家によって行われる。

表2.痛みの治療法
ターゲット 治療例
侵害受容と炎症を抑える
感情的・認知的要素の改善
過敏症の軽減

慢性疼痛の治療は複雑で、資源を必要とし、成功のレベルも様々である。急性疼痛から慢性疼痛への移行リスクを軽減し、慢性疼痛そのものを治療する新しい治療法が求められている。これらの治療法は、タイムリーに利用でき、患者に受け入れられ、安全で、費用対効果が高いものでなければならない。既存の戦略は痛みの管理に貢献しているが、世界的な負担をさらに軽減するためには、痛みを管理する新たな戦略を検討すべきである。緑地に関する最近の研究は、世界的に高い負担となっている痛み、特に慢性疼痛を軽減するための適切な選択肢となるかもしれない。

4. 緑地への曝露は痛みの負担軽減に役立つか?

AI 要約

1. 環境マイクロバイオーム

事例・研究例:土壌との直接接触がヒトの皮膚マイクロバイオームを変化させること(Grönroosら、2019)や、異なる環境への曝露がヒトの鼻や皮膚のマイクロバイオームを変化させること(Laiら、2017)が実証されている。ヒトマイクロバイオームと様々な疼痛性疾患との関連性が報告されており、腸内細菌叢の操作(プロバイオティクスの使用など)により疼痛が軽減されている。

ヒント:自然環境での活動(土いじりや園芸など)を通じて環境マイクロバイオームに曝露することが腸内細菌叢の多様性の向上につながる可能性がある。

2. 自然の景色と音

事例・研究例:Farzanehら(2019)は、選択的帝王切開の際に心地よい自然の音を聴くと術後の痛みの程度が軽減されることを示した。Vincentら(2010)は、展望台と避難所の風景を組み合わせた方が、他の風景や対照よりも実験的痛覚が低いことを明らかにした。

ヒント・コツ:日常的に自然の中で過ごす時間を設けたり、部屋に植物を置いたり自然の写真を飾ったりするなど、身近に自然を取り入れることが痛みの軽減につながるかもしれない。

3. フィトンチッド

事例・研究例:マウスを用いた研究でフィトンチッドの鎮痛効果が報告されている(Chengら、2019)。ヒトを対象とした研究では、フィトンチッドが森林浴中のナチュラルキラー細胞活性の増強に関与している可能性が示唆されている(Liら、2009)。

ヒント:森林浴や公園での散歩など、植物の多い環境で過ごす時間を増やすことがフィトンチッドへの曝露を高め、痛みの軽減につながるかもしれない。

4. マイナスイオン

事例・研究例:マイナス空気イオンへの曝露が、環状ヌクレオチドの減少、ドーパミンの低下、ナチュラルキラー細胞の活性化、精神衛生の改善など、痛みを軽減する可能性のある様々な生理学的変化をもたらすことが報告されている(Jiangら、2018)。

ヒント:滝や河川敷、森林など、マイナスイオンが豊富な環境で過ごす時間を増やすことが痛みの軽減につながるかもしれない。

5. 日光への曝露

事例・研究例:観察研究では、ビタミンDレベルと関節炎、筋肉痛、慢性広範痛(Wuら、2018)、腰痛(Zadroら、2017)との関連が確認されている。Yongら(2017)は、ビタミンD補充が慢性広範痛のある人の疼痛強度を低下させることを示した。

ヒント:日光浴を適度に行うことで、ビタミンDの産生だけでなく、痛みに影響を与える他の生理学的変化も促進される可能性がある。

6. 身体活動

事例・研究例:付随的な身体活動を増加させる介入は、腰痛関連障害の改善につながることが示されている(Alzahraniら、2019a)。運動は炎症の抑制(Stiggerら、2019)、ストレスの軽減(Bischoffら、2019)、睡眠の改善(Kreutzら、2019)など、痛みに影響を与える様々な生理学的変化をもたらす。

ヒント:自然環境の中で楽しめる身体活動(ハイキング、サイクリング、園芸など)を見つけ、定期的に実践することが痛みの軽減につながるかもしれない。

7. 社会的統合

事例・研究例:社会的支援は実験的疼痛(Cheら、2018a)を含む疼痛認知(Cheら、2018b)と関連しており、社会的支援の低レベルは急性疼痛から慢性疼痛への移行リスクの高さと関連している(Fregosoら、2019)。

ヒント:自然環境を舞台にした社会活動(グループでのハイキングやガーデニングなど)への参加を通じて、社会的つながりを深めることが痛みの軽減につながるかもしれない。

自然環境が持つ様々な要素が複合的に作用することで、痛みの軽減효果がもたらされると考えられる。自然との触れ合いを日常的に取り入れることが、痛みの予防と管理に役立つ可能性がある。

緑地への曝露は、疼痛に関連する状態(例えば、ストレスレベルの低下、精神的健康の改善(Twohig-Bennett and Jones, 2018))を含む様々なポジティブな健康アウトカムと関連しており、緑地への曝露が疼痛に有益な影響を及ぼす可能性があることを示唆する。にもかかわらず、緑地と痛みの結果や痛みを伴う状態(筋骨格系障害など)との関係は十分に調査されていない(Twohig-Bennett and Jones, 2018)。

我々の知る限り、緑地への曝露と疼痛や筋骨格系の転帰との関連性を調査した研究は2件(Ihlebæk et al. Maasら(2009)は、参加者の居住地周辺の半径1kmまたは3kmの円内の緑地の割合と、12ヶ月前の一般診療ノートで報告された健康状態との関係を調査した。対象とした健康状態には、頸部/背部愁訴、重度の背部愁訴、重度の頸部/背部愁訴、重度の肘/手首/手の愁訴、変形性関節症、関節炎などの筋骨格系疾患が含まれる(Maas et al., 2009)。これらの筋骨格系疾患のうち、半径 1 km の円内の緑地の割合と、首/背中の愁訴、重度の背中の愁訴、重度の首/背中の愁訴、重度の肘/手首/手の愁訴の数との間には、有意な負の相関が認められた(Maas et al.)半径3kmでは、このような有意な関連はみられなかった(Maas et al., 2009)。というのも、痛み、疼痛、不快感は一般的に筋骨格系障害の代理尺度として用いられており(Kuorinka et al.、1987)、これらの症状は筋骨格系障害の病徴である可能性があり、筋骨格系疾患と診断された人は痛みを経験している可能性が高いことを示しているからである。しかしながら、本研究の限界のひとつは、研究対象とした筋骨格系の愁訴を持つ患者が必ずしも疼痛を呈しているとは限らないことである。

関連する2つ目の研究で、Ihlebækら(2018)は、参加者の居住「回路」内の「植生被覆緑地」および「土地利用緑地」の程度と、参加者が過去4週間に3つ以上(6つ中)の身体部位(身体部位は記載されていなかったが)の筋肉/関節の痛みおよび/またはこわばりを報告したかどうかとの関連を調査した。男性では緑地と痛みの関連は認められなかったが、女性では、植生被覆の緑度と土地利用の緑度が高い地域に住む人ほど、痛み/こわばりの有病率が高かった(Ihlebæk et al.)この予期せぬ知見は、いくつかの限界を考慮して慎重に解釈されるべきである。第一に、採用されたアウトカム尺度は妥当性と信頼性が検証されていないこと、第二に、痛みとこわばりの区別がないことである。

どちらの研究(Ihlebæk et al., 2018;Maas et al., 2009)でも、緑地への曝露に個人差があるため、緑地への居住地の近さを用いても、居住者の緑地への曝露の正確な測定ができるとは限らない。

しかし、関係性がある可能性が高く、この分野でのさらなる研究が有意義であることを示唆する追加的な裏付け証拠がある。例えば、森林療法(Han et al., 2016;Kang et al., 2015)、緑地での運動(Huber et al., 2019)(医療専門家が身体活動に関して患者に文書で助言する「緑の処方箋」(New Zealand Ministry of Health, 2016)と混同しないように)、園芸療法(Kim et al., 2006;Verra et al., 2012)や自然保護(Moore et al., 2007)への参加は、より良い疼痛転帰と関連するという証拠がある。しかし、これらの研究は、緑地への曝露そのものが有益性をもたらしたのか、あるいはこれらの有益性が身体活動や社会的相互作用といった他の側面によるものなのかを確認するための適切な対照を設定していない。さらに、すべての研究は低レベルの研究デザイン(National Health and Medical Research Council, 2009;Oxford Centre for Evidence-Based Medicine, 2011)を用いており(観察研究など)、森林セラピーやグリーンエクササイズに関する研究の中には、実際には介入(例:ウォーキング/ハイキング(Han et al., 2016;Huber et al., 2019;Kang et al., 2015)、宿泊(Han et al., 2016;Huber et al., 2019)、音楽療法(Han et al.したがって、緑地への曝露が疼痛管理に役立つ可能性が示唆されているが、その利点が緑地への曝露自体によるものかどうかを判断するには、現在までのエビデンスは不十分である。

以下の項では、緑地への曝露がそれ自体、痛みの転帰の改善につながるという生物学的妥当性を探る(1の概念モデルを参照)。これらの節では、緑地への曝露がもたらす可能性のある自然の特定の構成要素に言及し、緑地に特有なもの(例えば、環境微生物叢、フィトンチッド、緑地の景色や音)と、緑地に特有ではないが緑地への曝露によって促進されるもの(例えば、日光、社会的統合と結束(Jennings and Bamkole, 2019)、身体活動(Keskinen et al.)これらの緑地構成要素が、様々な生態生理学的連関メカニズムを介して、どのように痛みの転帰と連関しうるかを詳述する。概念モデルには表されていないが、腸内細菌叢がメンタルヘルスに及ぼす影響など、生態生理学的連関メカニズムの中にさらに内在する連関がある(Liuら、2019Vaghef-Mehrabany. 2019Yangら、2019)。これらの複雑さと未知の層の追加は、未解決の疑問として残さなければならず、本研究ではこれ以上論じない。

Fig. 1

図1.緑地への曝露と痛みの結果を結びつける概念モデル。異なる生態生理学的関連メカニズムをつなぐ潜在的な経路は示していない。

4.1. 環境マイクロバイオーム

「旧友」仮説では、ヒトは多様な環境微生物叢(「マイクロバイオーム」と総称される)と共に進化し、共進化した共生関係が発展したと提唱している(Rook et al.)この共進化が、(マイクロバイオームが存在する)緑地への曝露が痛みの転帰にプラスの影響を与える可能性があるという我々の主張を支えている。最近、土壌との直接接触がヒトの皮膚マイクロバイオームを変化させること(Grönroosら、2019)や、異なる環境(およびそれぞれのマイクロバイオーム)への曝露がヒトの鼻や皮膚のマイクロバイオームを変化させること(Laiら、2017年)が実証された。重要なことは、後者の研究は屋内で行われたため、ヒトのマイクロバイオームにも影響を及ぼす可能性のある、屋外に存在する潜在的な交絡暴露(例えば、植物/土壌/動物との直接的な相互作用、日光やフィトンチッドへの暴露)の影響を受けにくいことである(後述)。環境マイクロバイオームがヒト腸内細菌叢に及ぼす影響については、現在のところよくわかっていない(Blum et al., 2019;Tasnim et al., 2017)が、動物実験では、エアロバイオームのみを介した土壌への間接的な曝露によっても、そのような影響があることが示されている(Blum et al.

マイクロバイオーム-腸-脳軸とは、腸内マイクロバイオーム、腸、脳の間の双方向コミュニケーションを指し、神経伝達物質、細菌代謝産物、サイトカイン、ホルモン、神経伝達によって媒介される(Kelly et al., 2015;Mayer et al.)微生物-腸-脳軸への関心は2009年以来劇的に高まっており、2018年だけで500を超える論文がこのテーマで発表されている(Zyoud et al.)しかし、アウトカムとしての痛みは比較的十分に研究されておらず、内臓痛に焦点を当てた研究が主流である(Guo et al .)ヒトマイクロバイオームと疼痛の転帰との関係については、最近包括的にレビューされているため、ここでは現在のエビデンスベースの要約のみを提供し、関心のある読者は、さらなる詳細についてGuoら(2019)およびReaら(2019)を参照されたい。

ヒトマイクロバイオームと様々な疼痛性疾患との関連性が報告されている。これらの疾患には、子宮内膜症(Leonardiら、2019)、線維筋痛症(Malatjiら、2017)、筋痛性脳脊髄炎/慢性疲労症候群(Nagy-Szakalら、2017年)、間質性膀胱炎/膀胱痛症候群(Nickelら、2019年)、慢性前立腺炎/膀胱痛症候群(Nickelら、2019年)などが含まれる、2017)、間質性膀胱炎/膀胱痛症候群(Nickelら、2019)、慢性前立腺炎/慢性骨盤痛症候群(Shoskesら、2016)、皮膚炎(Gulliverら、2018)、炎症性腸疾患(Knightsら、2013)。さらに、プロバイオティクス(ラクトバチルス・カゼイシロタ(Lei et al、2011)、およびL. acidophilus、L. plantarum、L. fermentumL. gasseriを組み合わせたもの(Khodaverdiら、2019))は、変形性膝関節症(Leiら、2017)、および子宮内膜症(Itoら、2011Khodaverdiら、2019)の人の痛みを軽減する。最近では、糞便微生物叢移植が線維筋痛症(Thurmら、2017)やクロストリジウム・ディフィシル感染症(Alukalら、2019)の患者の痛みを軽減することも示されている。これらの良好な結果は、疾患状態の変化によるものか、疼痛処理の変化によるものかのどちらかである可能性があるが、それにもかかわらず、緑地への曝露、およびそれに関連する環境マイクロバイオームが、ヒトマイクロバイオームの変化を介して、疼痛の軽減につながる可能性があることを示唆している。

Shiroらによる最近の研究(2017)は、便の一貫性(腸内マイクロバイオームの代理指標)と痛みの強さ(右手の第2趾と第3趾、第4趾と第5趾の間の趾間を機械的に刺激することによって開始される)との関連を報告している。この研究は、痛みの知覚における腸内細菌叢の役割の可能性について、いくつかの証拠を示しているが、その因果関係のメカニズムはまだ仮説にすぎない。

上記で概説したように、腸内細菌叢は様々な微生物介在性メカニズムを介して脳に影響を及ぼす可能性があり、慢性疼痛に関連するものについては最近別のところで概説されている(Guo et al.)微生物叢由来のメディエーターは、末梢メカニズムと中枢メカニズムを介して痛みの知覚を低下させる可能性がある。末梢メカニズムについては、過敏性を低下させるメディエーターとして、プロテアーゼ、キヌレン酸、GABAが挙げられる(Guo et al.)短鎖脂肪酸は白血球機能を調節し、これらの短鎖脂肪酸のひとつである酪酸は、ヒストン脱アセチル化酵素を阻害することにより、神経損傷に伴う痛みを軽減する(Guo et al.)胆汁酸もメディエーターの一種であり、マクロファージからの内因性オピオイドの放出を活性化することで痛みを軽減する可能性がある(Guo et al.)上記のメディエーターの産生に関与している可能性のある細菌には、ラクトバチルス・ラムノサス(Pokusaeva et al.、2017Siragusa et al.、2007)、L.brevis(Barrett et al. 2012)、L.buchneri(Cho et al.、2007)、L.paracasei(Komatsuzaki et al.、2005)、L.plantarum(Siragusa et al.、2007)、L. delbruekiisubsp.bulgaricus(Siragusa et al. 2007)、Monascuspurpureus(Su et al.、2003)、Streptococcus salivariussubsp.thermophilus(Yang et al.、2008)、Clostridiumbutyricum(Liu et al.、2015Rivière et al.、2016)、Coprococcuseutactus(Rivière et al. 2016)、C.comes(Rivière et al.、2016)、ビフィドバクテリウム(Rivière et al.、2016)、B.dentium(Barrett et al.、2012Pokusaeva et al.、2017)、B.infantis(Barrett et al、2012)、B. adolescentis(Barrettら、2012)、Bacteroides fragilis(Strandwitzら、2019)、Parabacteroidesspp.(Strandwitzら、2019)、Faecalibacteriumprausnitzii(Rivière et al. 2016)、Eubacteriumhallii(Rivière et al.、2016)、E.rectale(Rivière et al.、2016)、Anaerostripesbutyraticus(Rivière et al.、2016)、A.caccae(Rivière et al. 2016),A.hadrus(Rivièreet al., 2016),Butyricicoccuspullicaecorum(Rivière et al., 2016),Roseburia faecis(Rivièreet al、2016)、R. hominis(Rivièreら、2016)、およびEscherichiaspp.(Strandwitzら、2019)であり、腸内細菌叢と疼痛の転帰との潜在的な関連を再び支持している。

中枢性メカニズムについては、中枢性感作は、最終的にGABA作動性シナプス神経伝達の低下および/またはグルタミン酸作動性シナプス神経伝達の上昇をもたらすグリア活性化の結果である可能性があり、腸内細菌叢はミクログリアの機能、成熟および形態に役割を果たしている(Guo et al.)しかし、我々の知る限り、GABA産生細菌が理論的には関与している可能性はあるものの、腸内細菌叢と中枢性感作を結びつける直接的な証拠はない。

ヒトマイクロバイオームと疼痛転帰を関連付ける上述のメカニズムに加えて、ヒトマイクロバイオームはメンタルヘルスの転帰にも影響を及ぼす。プロバイオティクス(ラクトバチルス属、バチルス属、クロストリジウム属、ビフィドバクテリウム属など)は不安を軽減し(Liuら、2019)、うつ病を軽減し(Liuら、2019Vaghef-Mehrabany. 2019)、腸内マイクロバイオームの調節(プロバイオティクス、食事の変更など)は不安を軽減する(Yangら、2019)。腸内マイクロバイオームと睡眠にも関連がある(Smith et al.)実験的睡眠不足は腸内細菌叢に影響を与えることが示されている(Benedict et al., 2016;Poroyko et al.腸内細菌叢の変化により精神的健康と潜在的な睡眠を改善することで、緑地への曝露は痛みの転帰を改善する可能性がある。

最近、恐怖の消滅学習が起こるためには多様な腸内細菌叢が必要であることがマウス研究で証明され(Chu et al.慢性疼痛を有する人は鑑別学習が低下しており(Harvieら、2017)、恐怖回避信念(Drakeら、2018Hruschak and Cochran. 2018Jayakumarら、2018Mortonら、2019)が慢性疼痛と関連していることを示唆するいくつかの証拠がある。Chuら(2019)は、恐怖回避を軽減するための介入(段階的曝露など)は、腸内細菌叢の多様性が低い人では成功が限られている可能性を示唆した。これらの知見は、痛みの信念、痛みや回復に関する期待など、痛み体験の他の認知的要素を変えることにも示唆を与える可能性がある。

環境マイクロバイオームと痛みの転帰との関連はこれまで調査されていないが、環境マイクロバイオームがヒトのマイクロバイオームに影響を与えること、そしてヒトのマイクロバイオームと痛みの転帰をつなぐ複数の潜在的な経路が存在することから、そのような関連が存在する可能性が高いと考えられる。

4.2. 自然の景色と音

バイオフィリア仮説(人間には生得的で自然との親和性がある(Wilson, 1986))は、従来から緑地への曝露と健康転帰との関連性の提案の中心となっており、自然の光景や音への曝露に関連している。選択的帝王切開の際に心地よい自然の音を聴くと、術後の痛みの程度が軽減されることが示されており(Farzanehら、2019)、機械的人工呼吸を受けている人の痛みも軽減された(Saadatmandら、2015)。自然の音と光景を組み合わせることで、骨髄吸引と生検の際に、都市の音と光景の両方、および対照と比較して、痛みの重症度が低くなった(Lechtzin et al.) Vincentら(2010)は、自然の風景を見ることが実験的痛覚に及ぼす影響の違いを示した。Vincentら(2010)は、展望台と避難所の風景を組み合わせた方が、展望台、避難所、危険の風景、対照(黒い画面)よりも、痛覚が低いことを明らかにした。心地よい自然音を聴くことで睡眠が改善することも報告されており(Nasari et al.、2018)、仮想自然体験はストレスを軽減し(Liszio et al.、2018)、これも痛みの軽減につながる可能性がある。したがって、緑地への曝露は、自然の景色や音に触れることによる痛みの軽減につながる可能性がある。

4.3. フィトンチッド

植物が防御機構として放出する抗菌性揮発性有機化合物はフィトンチッドと呼ばれ、特に緑地やその付近の空気に浸透している(Franco et al.)我々の知る限り、ヒトにおけるフィトンチッドと痛みの関係を調査した研究はないが、マウスについては鎮痛効果が報告されている(Cheng et al.)

抗菌作用があることから(Franco et al.、2017)、フィトンチッドはマイクロバイオームにも影響を及ぼす可能性がある。我々の知る限り、フィトンチッドへの曝露がマイクロバイオームに及ぼす影響については検討されていないが、食餌性フィトンチッドサプリメントが腸内乳酸菌および大腸菌数に及ぼす影響については検討されている(Kimら、2018aLiら、2015Zhangら、2012)。家畜を対象としたこれらの研究では、食餌性フィトンチッドサプリメントの結果はまちまちであり、変化がないと報告した研究もあれば(Zhangら、2018)、サプリメントにより乳酸桿菌数が有意に増加し(Kimら、2018aLiら、2015年;Zhangら、2012)、大腸菌数が減少したと報告した研究もある(Kimら、2018aLiら、2015)。このような腸内細菌叢の変化は、上記で概説したメカニズムにより、痛みの知覚に影響を及ぼす可能性がある。

フィトンチッドはヒトの免疫系、特にナチュラルキラー細胞の機能にも影響を与える可能性がある。In vitroの研究では、フィトンチッドがヒトのナチュラルキラー細胞機能を高めることが示されている(Li et al.)ナチュラルキラー細胞の機能は、森林内を歩いている人には増強されたが、都市部では増強されなかった。また、重要なことに、フィトンチッドは森林でのみ検出され、都市部では検出されなかった(Li et al.)しかし、この研究では、この関係に影響を与えたかもしれない他の森林曝露(環境マイクロバイオームなど)の潜在的影響については考慮していない。それにもかかわらず、緑地への曝露はナチュラルキラー細胞活性を改善するようであり、ナチュラルキラー細胞は最近、ある種の痛みに対する治療法として提案されている(Davies et al.)

フィトンチッドはまた、動物実験において睡眠を改善し、不安を軽減することが示されており(Cheng et al.森林浴における樹種の違いによる不安反応の違いが観察されており(Guan et al.最近の無作為化クロスオーバー研究(Horiuchi et al.森林を見ることができた場合には、特性不安、抑うつ、混乱、疲労の有意な減少が見られたが、視界が遮られた場合には見られなかった。しかし、曝露後の2つの曝露間の結果に有意差は見られなかった(Horiuchi et al.) Horiuchiら(2014)は、緑地暴露に関連したヒトの健康転帰の変化の理由はフィトンチッドだけではなさそうだと指摘したが、緑地暴露が痛みの転帰を改善する可能性があるという考え方を支持した。

4.4. マイナスイオン

マイナス空気イオンは、植物(一覧はJiang et al.(2018)を参照)、水のせん断力、太陽光、大気中の放射光や宇宙線、自然および人工のコロナ放電によって発生する(Jiang et al.)森林や水の流れる場所、山岳地帯に比べ、都市部ではあまり見られない(Mao et al.)限定的ではあるが、マイナス空気イオンへの曝露が、ヒトや他の動物に及ぼす可能性のある様々な影響を通じて、痛みの結果を変化させるという証拠がいくつかある(David et al.、1960Minehart et al.、1961Olivereau、1970)。これらの効果には、環状ヌクレオチドの減少、ドーパミンの低下、ナチュラルキラー細胞の活性化、精神衛生の改善(Jiangら、2018)などがあり、これらすべてが慢性疼痛を含む痛みを軽減する可能性がある(Daviesら、2019Drakeら、2018Hruschak and Cochran. 2018Jayakumarら、2018Liら、2019Liuら、2018Taylorら、2016年)。

マイナス空気イオンはまた、セラチア・マルセセンス、スタフィロコッカス・アルバス、黄色ブドウ球菌、表皮ブドウ球菌、シュードモナス・ベロニー、P.フルオレッセンス、サルモネラ腸炎、カンジダ・アルビカンス、大腸菌、 ペニシラム・ノータタムなど、さまざまな微生物を死滅または減少させることが示されており、アシネトバクター感染を予防することも示されている(Jiang et al.)これらの抗菌作用は、マイナスイオンがヒトのマイクロバイオームを変化させる可能性があることを示しており、その結果、痛みの転帰に影響を及ぼす可能性がある。

4.5. 日光への露出

日光への曝露は、緑地への曝露と痛みの転帰を関連付けると考えられる3つの一般的な要因のうちの1つ目である。天候、地理的位置、樹冠の覆い方、時間帯にもよるが、緑地で過ごすことは日光への曝露につながる可能性が高い。日光浴はおそらく最も一般的にビタミンDの産生と関連しているが、日光浴はβ-エンドルフィン(内因性オピオイドペプチド)、メラトニン、一酸化窒素(血管拡張物質)の産生、ヘモグロビンからの一酸化炭素の放出(血管拡張物質)、プロオピオメラノコルチン遺伝子の発現(β-エンドルフィンとコルチゾールの産生をもたらす)にもつながる(Holick, 2016)。

観察研究では、ビタミンDレベルと関節炎、筋肉痛、慢性広範痛(Wuら、2018)、腰痛(Zadroら、2017)との関連が確認されている。しかし、ビタミンD補充が痛みの転帰に及ぼす影響を調査した研究では、一般に、腰痛(Zadroら、2018年)や非特異的筋骨格系障害(Gaikwadら、2017年)のある人に対して、ビタミンD補充はプラセボよりも優れていないことが示されている。しかし、ビタミンDが慢性広範痛のある人の疼痛強度を低下させるというエビデンスはある(Yongら、2017)。ビタミンDと疼痛の関係に関する観察的エビデンスと実験的エビデンスとの間に食い違いがあるのは、ビタミンDが日光曝露の代理測定として作用している結果かもしれない。日光曝露は、β-エンドルフィン(Holick. 2016)やメラトニン(Zhuら、2017)の放出、あるいは実際にマイクロバイオームの変化(Waterhouseら、2019)など、ビタミンD以外の経路を通じて疼痛に変化をもたらす可能性がある。さらに、日光曝露(Düzgün and Durmaz Akyol, 2017)とビタミンD補充(Jamilian et al.ビタミンDの補充はまた、炎症の抑制とうつ病の改善(Jamilian et al.

4.6. 身体活動

緑地への曝露は身体活動を促進すると報告されている(Keskinen et al.身体活動は、特に痛みを抱える患者に対して、医療専門家によって一般的に処方されている。痛みの有病率や影響を軽減するための身体活動を支持するエビデンスには、身体活動が頸部痛の発生率の低下(Kimら、2018b)、および頻回の慢性腰痛(ShiriおよびFalah-Hassani. 2017)を含む腰痛の有病率の低下(Alzahraniら、2019b)と関連するという知見が含まれる。さらに、付随的な身体活動を増加させる介入は、腰痛関連障害の改善につながる(Alzahraniら、2019a)。特に筋骨格系の疾患を持つ人々にとって、身体活動は基礎となる筋骨格系の状態を改善することで侵害受容を減少させる可能性がある。運動は炎症を抑え(Stiggerら、2019Zhengら、2019)、ストレスを軽減し(Bischoffら、2019Rodriguez-Ayllonら、2019)、睡眠を改善し(Bannoら、2018Kreutzら、2019Ledermanら、2019Loweら、2019;Stutz et al., 2019)、メンタルヘルス(Béland, 2019;McDowell et al., 2019;Morres et al., 2019;Nakamura et al., 2019;Rodriguez-Ayllon et al., 2019)、ヒトのマイクロバイオームを変化させる(Mailing et al.)運動に伴う健康増進は、痛みの知覚や急性痛から慢性痛への移行リスクにも影響する可能性がある。したがって、身体活動は、特に緑地への曝露によって促進される場合、痛みの世界的負担の軽減にも寄与すると考えられる。

4.7. 社会的統合

社会的統合は緑地に特有ではないが、緑地への曝露は様々な社会的便益と関連しており、社会的統合と結束の促進因子として同定されている(Jennings and Bamkole, 2019)ため、社会的支援の向上が期待される。社会的支援は、実験的疼痛(Cheet al.,2018a)を含む疼痛認知(Che et al., 2018b)と関連しており、社会的支援の低レベルは急性疼痛から慢性疼痛への移行リスクの高さと関連している(Fregoso et al.)さらに、社会的支援と統合のレベルが高いほど、炎症レベルが低く(Uchino et al.、2018)、睡眠が良好で(Kent de Grey et al.、2018)、精神的健康が良好で(Tengku Moud et al.、2019)、これらはすべて痛みの知覚に影響を及ぼす可能性がある。特に、睡眠は腸内細菌叢(Benedict et al., 2016;Poroyko et al.したがって、緑地への曝露は、社会的統合とサポートの改善を通じて、痛みの知覚と急性痛から慢性痛への移行の両方を減少させる可能性が高いことが示唆される。

5.推奨事項

ここでは、緑地への曝露が、世界的な痛みの負担を軽減するための、効果的で安全かつ利用しやすい戦略である可能性があることを論じる。免疫系が低下している人を除いて、痛みを経験している人には緑地への露出を奨励すべきである。

急性痛から慢性痛への移行、慢性痛の有病率と負担に特に焦点を当て、痛みを持つ人々に対する緑地曝露の関連性と潜在的な治療効果をさらに調査すべきである。そのためには、緑地への曝露に関する有効かつ信頼性の高い測定法(緑地で過ごした時間、緑地の特徴など)が必要であるが、我々の知る限り、現在のところ存在しない。

疼痛、特に慢性疼痛に対する介入としての緑地曝露の利点のひとつは、医療介入に依存せず、専門医の予約待ちの間に実施できることである。パンデミックの社会的に孤立した状況では、選択手術やペインクリニックが閉鎖されるため、特に重要な考慮事項である。患者がこうしたサービスを受けられるようになるまでには何年もかかることがあり(Anderson, 2016)、その間に神経系が変化し、痛みの負担が増大する。しかし、この場合の注意点は、適切な緑地が、それを必要とする人々にとって利用しやすいものでなければならないということである。このような緑地へのアクセスに対するいくつかの一般的な障壁が示唆されており、アメニティの欠如Cronin-de- Chavezet al、 2019;Sefcik et al., 2019;Selby et al., 2019)、緑地への近さ(Selby et al., 2019)、交通機関の問題(Boyd et al., 2018;Cronin-de-Chavez et al., 2019;Fretwell and Greig, 2019;Sefcik et al., 2019)である。おそらくより重要なこととして、関心の欠如(Boydら、2018FretwellとGreig. 2019)と時間(Boydら、2018FretwellとGreig. 2019Holtら、2019Selbyら、2019)、衰弱した健康状態(Boydら、2018Cronin-de-Chavezら、2019FretwellとGreig. 2019Sefcikら、2019)も障壁として特定されている。最後に、現在のコロナウイルスの流行状況において、イタリアのような国では厳格な戸締まりが行われており、多くの人々にとって緑地への露出が減少する可能性が高い。これらの障壁は、緑地との日和見的な出会いを最適化する必要性を裏付けている。例えば、恩恵を最大化するために個人の緑地を最適化するアドバイスや、最適な緑地として縁側や利用頻度の高い場所(通勤路や職場環境など)を活用することで、エアロビオームへの受動的な曝露が達成される。公共の緑地の利用率を向上させるためには、利害関係者の関与も不可欠である(Roberts et al.)

痛みの転帰を改善するために緑地を最適化するためには、緑地のどの要素が痛みの転帰に最も影響するのか(例:フィトンチッド、マイクロバイオーム)、最も有利な緑地は何で構成されるのか(例:相対的に多く存在すべき特定の微生物)、そして、特に痛みを抱える人々をどのようにそのような緑地に誘導すればよいのかを理解する必要がある。

環境マイクロバイオームに関しては、痛みに直接影響する環境マイクロバイオームの構成要素を明らかにするためのさらなる研究が必要である。このような健康結果と環境マイクロバイオームとの関連研究は、痛みに関連しない分野(例えば不安様行動(Liddicoat et al.

6.結論

ここでは、緑地への曝露が痛み、特に慢性疼痛を軽減する可能性が高い方法と理由を明らかにする。緑地は、環境微生物、フィトンチッド、マイナスイオン、自然の景色や音、日光にさらされ、身体活動や社会的統合を促進する。我々は、これらの特定の曝露と痛みの結果との間に確立された、または潜在的な関連性について述べる。緑地と痛みの転帰を結びつけるメカニズム的な経路や、痛みの転帰を最適化するのに関連する特定の曝露の性質と期間を明らかにするためには、さらなる研究が必要である。公共・民間の緑地を適宜利用できるようにし、アクセスへの障壁を減らすことで、世界的な痛みの負担が軽減される可能性が高い。

利益相反宣言

著者らは、本論文で報告された研究に影響を及ぼすと思われる競合する金銭的利益や個人的関係はないことを宣言する。

 

NK細胞を増加させる森林浴研究

NK細胞を増加させる森林浴研究についての論文紹介。

  • 森の中を、午後2時間2.5km歩く、翌日は午前と午後に同距離を歩く。三日目の午前に歩き帰宅。
  • NK細胞の活性が二日目から増加、一週間まで同レベルで持続。30日後にも一定の増加を維持した。
  • 対照的に、同様のスケジュールでの研究を都市部で行ったところ、NK細胞の活性は増加しなかった。
  • ヒノキなどのエッセンシャルオイルを使った実験では、NK細胞の活性が示されており、森林でのフィトンチッドがNK細胞を増加させた可能性がある。
この森林を研究の重要性について
  • 都市部での現在起こっている様々なリスクの回避
  • 効果は一週間続くため、実践は週に一回だけで良い。
  • 社会的距離を維持しやすい
  • エッセンシャルオイルでは効果が限定的であり、おそらく実際に森林浴歩行を行うことでその他の利益が得られるのではないか。

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