筋骨格系の痛みに対する低レベルレーザー治療（LLLT）の使用
The Use of Low Level Laser Therapy (LLLT) For Musculoskeletal Pain

図3　LLLTのメカニズム

低出力の可視光線や近赤外光が生物学的システムに影響を及ぼすためには、光子が光子受容体または発色団に属する電子吸収帯に吸収されなければならない（光生物学の第一法則）[16]。発色団とは、化合物（クロロフィル、ヘモグロビン、ミオグロビン、シトクロムcオキシダーゼ、その他のシトクロム、フラビン、フラボプロテイン、ポルフィリンなど）に色を与える分子（または分子の一部）のことである[17]。組織における「光学窓」とは、赤色および近赤外波長を使用することで、組織への光の伝染が最大になる波長範囲を示すものである[18]。最適な波長は約810nmと推定されている。ミトコンドリアは、細胞内の「細胞の発電所」であり、酸化的リン酸化によって食物分子と酸素をエネルギー（ATP）に変換する。シトクロムcオキシダーゼ（COX）が、哺乳類細胞における赤外-近赤外波長域の主要な光受容体であることが提唱されている[19]。ミトコンドリアで生成される一酸化窒素（NO）は、COXに結合することで呼吸を阻害し、特に傷ついた細胞や低酸素状態の細胞では酸素を置換することができる[20]。LLLTは、COXからNOを光解離させ、過剰なNO結合によるミトコンドリアの呼吸阻害を逆転させることができると提唱されている。光を介した血管拡張のプロセスは、1968年にRF Furchgott[22]によって初めて報告され、一酸化窒素の生物学的特性に関する彼の研究は、最終的に1998年のノーベル賞受賞につながった[23]。LLLTは、活性酸素種（ROS）を増加させ、活性窒素種（RNS）を減少させることで、細胞全体の酸化還元電位をより酸化される方向にシフトさせることができる[24–30]。LLLTの長期的な効果は、LLLTによるミトコンドリア刺激から生じる即時的な化学シグナル伝達分子によって、さまざまな転写因子が活性化されることによると考えられている。これらのシグナル伝達分子のうち最も重要なものは、ATP、サイクリック-AMP、NOおよびROSであると考えられている[16]。

低用量のLLLTは、線維芽細胞[31–34]、ケラチノサイト[35]、内皮細胞[36]、リンパ球[37,38]の細胞増殖を促進することが示されている。増殖のメカニズムは、ミトコンドリアの光刺激によるシグナル伝達経路の活性化と転写因子のアップレギュレーションが、最終的に成長因子の増加をもたらすと考えられている[31,39–42]。LLLTは、急性創傷[43] および慢性創傷[44-46]の治癒を助けるために、新生血管を促進し、血管新生を促進し、コラーゲン合成を増加させることができる。多くの研究で、LLLTは二相性の線量反応曲線を示すことが観察されており[47,48]、低線量の光が高線量よりも効果的である。これらの低線量の光は、皮膚、神経、腱、軟骨、骨を治癒する能力を実証している。この二相性の線量反応曲線は、以下の理由から、疼痛緩和のためのLLLTに重要な意味を持つ可能性がある。低強度のLLLTは、ミトコンドリアを刺激し、ミトコンドリア膜電位を上昇させる[49-51]。しかし、神経に作用する集束レーザースポットによって生じるはるかに高強度のLLLTは、逆の効果をもたらし、c線維およびaδ線維のミトコンドリア代謝を阻害し、ミトコンドリア膜電位を低下させ、それによって神経遮断を誘導する（下記参照）。