臨床整形外科51巻7号

2016年07月発行

最新基礎科学/知っておきたい

二酸化炭素の経皮吸収による悪性腫瘍の抗腫瘍効果

著者： 秋末敏宏¹² 河本旭哉² 原仁美² 深瀬直政² 上羽岳志³ 酒井良忠³

所属機関： ¹神戸大学大学院保健学研究科リハビリテーション科学領域 ²神戸大学大学院医学研究科整形外科 ³神戸大学大学院医学研究科リハビリテーション機能回復学

ページ範囲：P.644 - P.646

はじめに

　二酸化炭素経皮投与療法は，二酸化炭素を経皮的に体内へ吸収させ効果を得る方法である．われわれは，まず，本治療法を腫瘍以外の治療に応用すべく，ラットの筋肉に対する二酸化炭素経皮投与療法の効果を検討し，二酸化炭素経皮投与によりラット筋組織量の増加とともに，ミトコンドリア量の増加と，その調整蛋白であるPGC-1αの発現も増加していることを報告した¹⁾．さらに，ヒトにおいて，二酸化炭素を経皮投与することにより，局所組織の酸素分圧が上昇することを報告した²⁾．一方，悪性腫瘍においてはミトコンドリア量が減少し，それにより，ミトコンドリア経路のアポトーシスが抑制されていること³⁾，また，悪性腫瘍においては一般に腫瘍組織内の低酸素状態が認められ，低酸素状態によって惹起される腫瘍組織内における腫瘍増殖に関するメカニズムが過去の研究で示されてきた^4,5)．

　われわれは，二酸化炭素経皮投与療法によって，悪性腫瘍細胞内のミトコンドリア量・活性を誘導し，かつ悪性腫瘍組織内の低酸素状態を改善させることにより，悪性腫瘍細胞の増殖さらに転移能をコントロールできるのではないかとの仮説を立て，ヒトMFH/UPS(malignant fibrous histiocytoma/undifferentiated pleomorphic sarcoma)細胞および骨肉腫細胞に対するin vivoでの二酸化炭素経皮投与療法の効果を検証し，本療法の作用メカニズムについて分子生物学的，免疫組織化学的に解析してきた．

参考文献

1) Oe K, Ueha T, Sakai Y, et al. The effect of transcutaneous application of carbon dioxide (CO2) on skeletal muscle. Biochem Biophys Res Commun 2011;407:148-52.

2) Sakai Y, Miwa M, Oe K, et al. A novel system for transcutaneous application of carbon dioxide causing an “artificial Bohr effect” in the human body. PLoS One 2011;6:e24137.

3) Verma M, Naviaux RK, Tanaka M, et al. Meeting report:mitochondrial DNA and cancer epidemiology. Cancer Res 2007;67:437-9.

4) Harris AL. Hypoxia - a key regulatory factor in tumour growth. Nat Rev Cancer 2002;2:38-47.

5) Vaupel P, Mayer A. Hypoxia in cancer:significance and impact on clinical outcome. Cancer Metast Rev 2007;26:225-39.

6) Onishi Y, Kawamoto T, Ueha T, et al. Transcutaneous application of carbon dioxide (CO2) induces mitochondrial apoptosis in human malignant fibrous histiocytoma in vivo. PLoS One 2012;7:e49189.

7) Harada R, Kawamoto T, Ueha T, et al. Reoxygenation using a novel CO2 therapy decreases the metastatic potential of osteosarcoma cells. Exp Cell Res 2013;319:1988-97.

8) Onishi Y, Kawamoto T, Ueha T, et al. Transcutaneous application of carbon dioxide (CO2) enhances chemosensitivity by reducing hypoxic conditions in human malignant fibrous histiocytoma. J Cancer Sci Ther 2012;4:174-81.

enhances the antitumor effect of radiation therapy in human malignant fibrous histiocytoma. Int J Oncol 2014;45:732-8.