臨床整形外科52巻2号

2017年02月発行

境界領域/知っておきたい

炭酸ガス経皮吸収を用いたリハビリテーション

著者： 酒井良忠¹

所属機関： ¹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.162 - P.165

はじめに

　炭酸ガス(二酸化炭素，CO₂)を経皮吸収させることにより，局所への効果を期待する治療法は，古くはヨーロッパにおける炭酸泉治療から始まっている¹⁾．この効果については，炭酸ガスによる血管拡張，血流増加作用を中心としており，さらには組織内の炭酸ガス濃度増加によるBohr効果により，赤血球中のヘモグロビンの酸素解離を促進し，組織への酸素供給を促進させることによると推察されてきた．近年では，炭酸ガスを経皮吸収させる方法として，中空糸膜を用いた人工炭酸泉が開発され，間欠性跛行などの血流障害の適応が報告されている^2-4)．また，ヨーロッパでは天然炭酸泉由来ガス浴が間欠性跛行やレイノー症状に有効とする報告がある^5,6)．また，炭酸ガスを皮下注射し，皮下脂肪の減少を図る治療も報告されている^7,8)．ただし，これらの治療は，人工炭酸泉では装置が高価であり，また炭酸泉内の炭酸ガス濃度はその量に限界(1,000ppm)があることや，入浴，足浴などの手間がかかること，天然炭酸泉ガスはそのガス自体の入手が困難であること，さらに，炭酸ガスの皮下注射は手技が煩雑で，感染リスクなども懸念されるなどが挙げられる．その結果，あまり多くの医療機関で利用されているとは言いがたい．

　この問題点を解決するために，われわれは，ネオケミア株式会社と共同で，新たな高濃度炭酸ガス経皮吸収システムの開発と研究を行ってきた．これは炭酸ガス経皮吸収促進剤(ハイドロゲル)を皮膚に塗布し，その上をビニール製の袋で覆うことで密閉し，そこに純炭酸ガスを送気して経皮吸収させるものである．(国際特許公開番号WO2004/002393)．このシステムを用い，ハイドロゲルによる炭酸ガスの皮膚透過性の促進効果と，このシステムで炭酸ガス経皮吸収を行うと，施行した局所において，血管拡張，血流増加のみならず，生体内のpHが低下し，赤血球のヘモグロビンの酸素解離を促進し，人工Bohr効果をもたらすことを証明した⁹⁾．当システムは，以前から推察されていた炭酸ガス経皮吸収の薬理効果の原理を，科学的に証明できている唯一の炭酸ガス経皮吸収手法であると考えられる．

参考文献

1) Matz H, Orion E, Wolf R. Balneotherapy in dermatology. Dermatol Ther 2003;16:132-40.

2) Hartmann BR, Bassenge E, Pittler M. Effect of carbon dioxide-enriched water and fresh water on the cutaneous microcirculation and oxygen tension in the skin of the foot. Angiology 1997;48:337-43.

3) Hartmann BR, Bassenge E, Hartmann M. Effects of serial percutaneous application of carbon dioxide in intermittent claudication:results of a controlled trial. Angiology 1997;48:957-63.

4) Toriyama T, Kumada Y, Matsubara T, et al. Effect of artificial carbon dioxide foot bathing on critical limb ischemia (Fontaine IV) in peripheral arterial disease patients. Int Angiol 2002;21:367-73.

5) Fabry R, Monnet P, Schmidt J et al. Clinical and microcirculatory effects of transcutaneous CO2 therapy in intermittent claudication. Randomized double-blind clinical trial with a parallel design. Vasa 2009;38:213-24.

6) Schmidt J, Monnet P, Normand B, et al. Microcirculatory and clinical effects of serial percutaneous application of carbon dioxide in primary and secondary Raynaud's phenomenon. Vasa 2005;34:93-100.

7) Brandi C, D'Aniello C, Grimaldi L, et al. Carbon dioxide therapy in the treatment of localized adiposities:clinical study and histopathological correlations. Aesthetic Plast Surg 2001;25:170-4.

8) Brandi C, D'Aniello C, Grimaldi L, et al. Carbon dioxide therapy:effects on skin irregularity and its use as a complement to liposuction. Aesthetic Plast Surg 2004;28:222-5.

9) 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.

10) 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.

11) 大江啓介，酒井良忠，上羽岳志・他．炭酸ガス経皮吸収がラットの運動パフォーマンスと筋肉に及ぼす影響について　Jpn J Rehabil Med 2013；501：151-77．

12) 酒井良忠，大江啓介，上羽岳志・他．炭酸ガス経皮吸収の筋肉への効果　日整会誌　2014；88：34-9．

13) 酒井良忠．健常ヒトボランティアにおける炭酸ガス経皮吸収による脂肪量，筋肉量の変化．デサントスポーツ科学　2014；35：107-12．

14) Koga T, Niikura T, Lee SY, et al. Topical cutaneous CO2 application by means of a novel hydrogel accelerates fracture repair in rats. J Bone Joint Surg Am 2014;96:2077-84.

15) 酒井良忠，新倉隆宏，上羽岳志・他．炭酸ガス経皮吸収により，レイノー現象の症状改善が得られたレイノー症候群合併関節リウマチの一例．日本RAのリハビリ研究会誌2014；28：97-101．

16) Ohnish 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.

17) Takeda D, Hasegawa T, Ueha T, et al. Transcutaneous carbon dioxide induces mitochondrial apoptosis and suppresses metastasis of oral squamous cell carcinoma in vivo. PLoS One 2014;9:e100530.

18) 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.