JP4660024B2

JP4660024B2 - Ｍｍｐ活性低下装置及び方法

Info

Publication number: JP4660024B2
Application number: JP2001192629A
Authority: JP
Inventors: 雅弥伊東; 由明東; 知裕太田; 哲高市; 誠一郎鈴木
Original assignee: Teijin Ltd
Current assignee: Teijin Ltd
Priority date: 2001-06-26
Filing date: 2001-06-26
Publication date: 2011-03-30
Anticipated expiration: 2021-06-26
Also published as: EP1400212A1; EP1400212A4; US20040015105A1; JP2003000611A; WO2003000147A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＭＭＰ活性の低下装置及び方法に関するものであり、更に詳しくは関節疾患における滑液中のＭＭＰ活性を低下させ、関節組織を改善させる装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
マトリックス金属プロテアーゼ（ＭＭＰ）は、活性中心に金属イオンを有するプロテアーゼであり、変形性関節症等の関節疾患の病態における関与が示唆されている[Maiotti他 Arthroscopy 16, 522-526 (2000)、Tanaka他 Semin Arthritis Rheum 27,392-399 (1998)]。
【０００３】
ＭＭＰは数多くの種類が存在することが知られており、その中で、ＭＭＰ−１は、コラゲナーゼ１とも呼ばれ、コラーゲンを分解する作用を有しており、変形性関節症への関与が古くから報告されている［Ehrlich他 J Clin Inves 59, 226-233 (1977)、Pelletier他 Arthritis Rheum 26,63-68 (1983)］。
【０００４】
また岡田らは、軟骨基質であるアグリカンを分解する作用を持つＭＭＰ−３（ストロムライシン−1）と変形性関節症との関係について、ＭＭＰ−３陽性軟骨細胞の発現率と軟骨変性度がよく相関することを示し、ＭＭＰ−３が変形性関節症における軟骨変性に深く関与していることを報告している[Okada他 Lab Invest 66, 680-690(1992)]。
【０００５】
更にＭＭＰ−１３は、コラゲナーゼ３とも呼ばれており、ＭＭＰ−１よりも速くコラーゲンを分解する作用を有しており、変形性関節症における軟骨破壊への関与が示唆されている[Mitchell他 J Clin Invest 97, 761-768(1996)]。
【０００６】
このようなＭＭＰに対して、ＭＭＰ阻害作用を有する薬剤は、慢性関節リウマチ、変形性関節症等の治療薬としての応用が期待されている[Natchus他 J Med Chem 43, 4948-4963 (2000)、Bender他米国特許No. 6,174,915号]。また関節疾患における組織スコアの改善方法として、インターロイキンー１（ＩＬ−１）受容体の拮抗剤を投与することにより改善する方法[Pelletier他米国特許No. 5,972,880号]が知られている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように、関節疾患に対してＭＭＰ阻害剤を中心とする薬物治療方法が検討されているが、治療薬として充分効果を有するものは開発されていない。
【０００８】
その一方、理学療法として物理的刺激による関節疾患の治療方法が開発され、経皮的に電気刺激することで、痛みを和らげることを特徴とした変形性関節症治療方法[Hoffman 米国特許No. 5,273,033号]が知られている。しかし、この方法は１日８時間という長時間の電機刺激が必要とされ、治療中の患者の拘束時間を考慮すると改善の余地が大きく、短時間で治療する方法及び装置の開発が望まれる。また実際の関節組織の変性、滑液中のＭＭＰ活性を低下する方法に関しては何ら知られておらず、効果的にＭＭＰ活性を低下させ、組織スコアを改善することで関節疾患を治療する方法及び治療装置の開発が求められている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者らは、関節疾患に伴うＭＭＰ活性の亢進に対して、それを低下させ、関節疾患を改善する方法について鋭意検討を行った結果、以下の方法を見出した。
即ち本発明は、超音波照射により関節部位のＭＭＰ活性を低下させる装置であり、少なくとも１つの超音波トランスデューサー、超音波発信器及び該超音波トランスデューサーの関節部位への装着手段を備え、周波数１．３〜２ＭＨｚ、繰り返し周期１００〜１，０００Ｈｚ、バースト幅１０〜２０００μｓ、出力１００ｍＷ／ｃｍ²（SATA：Spatial Average-Temporal Average、空間時間平均）以下の超音波を照射する手段であるＭＭＰ活性低下装置を提供するものである。
【００１０】
また本発明は、マトリックス金属プロテアーゼ（ＭＭＰ）活性が亢進している部位に対し、超音波を照射することを特徴とするＭＭＰ活性低下方法を提供するものであり、特に該超音波の特性が、周波数１．３〜２ＭＨｚ、繰り返し周期１００〜１，０００Ｈｚ、バースト幅１０〜２０００μｓ、出力１００ｍＷ／ｃｍ²（SATA：Spatial Average-Temporal Average、空間時間平均）以下であることを特徴とし、該ＭＭＰがＭＭＰ−１、ＭＭＰ−３、及び／又はＭＭＰ−１３であることを特徴とするＭＭＰ活性低下方法を提供するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明のＭＭＰ活性低下装置は、超音波照射により関節部位のＭＭＰ活性を低下させる装置であり、少なくとも１つの超音波トランスデューサー、超音波発信器及び該超音波トランスデューサーの関節部位への装着手段を備える。
【００１２】
照射される超音波とは、熱をほとんど発生しないような低出力の超音波をいう。具体的には周波数１．３〜２ＭＨｚ、繰り返し周期１００〜１，０００Ｈｚ、バースト幅１０〜２０００μｓ、出力１００ｍＷ／ｃｍ²（ＳＡＴＡ）以下の低出力超音波である。照射方法は、例えば、１日２０分間低出力超音波パルスを患部に伝わるようにし、連続した期間照射をすることが好ましい。
【００１３】
米国Ｅｘｏｇｅｎ社の超音波出力ユニット（ＳＡＦＨＳ２０００-TM）を用いて、超音波出力の特性としてバースト幅200μｓ、周波数１．５ＭＨｚ、１ｋＨｚの繰り返し周期、出力３０ｍＷ／ｃｍ²で行うことが好ましい。
【００１４】
超音波発信器及びトランスデューサーの構成については、図５及び図６に示すように、超音波発信器からの信号をケーブルを介してトランスデューサーを内蔵した治療ヘッドモジュールに送信し、上記特性の超音波パルスを、患部に近接した体外より経皮的に照射する非侵襲的治療装置である。詳細には、Duarteの米国特許第４５３０３６０号公報に記載の装置を使用することが出来る。膝や肘などの関節部位への治療ヘッドモジュールの装着には、ＷＯ00／47125号公報に記載の関節装着具を使用するのが好ましい。治療ヘッドモジュールと皮膚との接触面は超音波伝搬性のゲルを介して行うことにより減衰無く照射することが出来る。
【００１５】
本発明において、ＭＭＰ活性低下装置を適用する関節疾患とは、ＭＭＰ活性が亢進した疾患であり、変形性関節症、離断性骨軟骨炎、オスグッド・シュラッター病等が挙げられる。なかでも変形性関節症を対象とすることが好ましい。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明のＭＭＰ活性低下装置を用いた場合のＭＭＰ活性低下効果について実施例を挙げて説明する。
病態モデルは、Lafeber他の開発したグルーブモデル[Orthop Res Soc Meeting 43, 462 (1998)]を用いた。詳しくは、ビーグル犬（雌、体重１０−２０ｋｇ）の左後肢大腿顆荷重部に０．５ｍｍの溝（グルーブ）を十字に作る（施術側膝）。左側は無処置とする。その後週３回、６時間、右側後肢を包帯で固定し、施術側膝に運動負荷をかける。この様に作製したグルーブ変形性関節症モデルを用いて、術後１０週目から２０週目まで毎日、低出力超音波を膝部に照射し、組織のスコア解析、また滑液中のＭＭＰ活性の測定により、超音波の効果を検討した。
【００１７】
実験は以下の２群を設定した。
［実施例１］
超音波群：超音波出力ユニットを超音波が発生する状態で、１日２０分間、１０週間毎日、後肢膝部に装着した（５例）。
［比較例］
対象群：超音波出力ユニットを超音波が発生しない状態で、１日２０分間、１０週間毎日、後肢膝部に装着した（５例）。
【００１８】
ここで、超音波出力の特性は、バースト幅200μｓ、周波数１．５ＭＨｚ、１ｋＨｚの繰り返し周期、出力３０ｍＷ／ｃｍ²（ＳＡＴＡ）で行った。１０週間の超音波照射後、翌日、屠殺したイヌの膝の大腿顆組織切片を作製し、マンキンの評価法[Mankin他 J Bone and Joint Surg 53-A, 523-537 (1971)]の変法[Lafeber他 Am J Pathol 140, 1421-1429 (1992)]により解析した。詳しくは、組織切片をサフラニン−Ｏ染色し、光学顕微鏡下で、軟骨の組織構造、軟骨細胞の分布と密度、サフラニン−Ｏによる染色性の３項目について表１に示す１１点スケールで評価した。その結果を図１に記載した。
【００１９】
【表１】

【００２０】
また、膝関節より滑液を回収し、蛍光基質を用いたＭＭＰ活性方法[Beekman他 FEBS Letters 390, 221-225 (1996)]により、ＭＭＰ−１、３、１３の活性を測定し、結果をそれぞれ図２から４に記載した。
【００２１】
図１から明らかな通り、低出力超音波パルスは、大腿顆において組織スコアを改善する傾向が認められた（Ｐ＝０．０７）。また、滑液中のＭＭＰ活性については、図２から図４のごとく、ＭＭＰ−１、３、１３の活性は比較例に比べて低下傾向が認められた（それぞれＰ＝０．０７、０．０９、０．０５）。
【００２２】
また、invitro実験系で、正常ヒト由来軟骨（Cartilage）、変形性関節症（OA）患者由来軟骨とOA患者滑液由来単核細胞（MNC）慢性関節リウマチ（RA）患者滑液由来単核細胞（MNC）の共存培養系において、同様の超音波照射条件でＭＭＰ１活性低減効果を実験した結果においても、変形性関節症患者由来軟骨細胞を用いた系でのＭＭＰ１活性の有意な低減効果を認めた。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、超音波照射装置を用いることによりＭＭＰ活性低下、および組織スコア改善方法として、家に居ながら、１日あたり２０分程度の短時間の照射により、組織変性を修復することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】マンキンスコア変法での評価により、膝関節大腿顆に対する低出力超音波の効果を示した図である。データは平均値±標準偏差で示した。図中のＰ値は、２群間の差を、Ｓｔｕｄｅｎｔ'sの対応のない片側ｔ検定を行った結果である。
【図２】滑液中のＭＭＰ−１活性に対する低出力超音波の効果を示した図である。データは平均値±標準偏差で示した。図中のＰ値は、２群間の差を、Ｓｔｕｄｅｎｔ'sの対応のない片側ｔ検定を行った結果である。
【図３】滑液中のＭＭＰ−３活性に対する低出力超音波の効果を示した図である。データは平均値±標準偏差で示した。図中のＰ値は、２群間の差を、Ｓｔｕｄｅｎｔ'sの対応のない片側ｔ検定を行った結果である。
【図４】滑液中のＭＭＰ−１３活性に対する低出力超音波の効果を示した図である。データは平均値±標準偏差で示した。図中のＰ値は、２群間の差を、Ｓｔｕｄｅｎｔ'sの対応のない片側ｔ検定を行った結果である。
【図５】本発明のＭＭＰ活性低下装置の外観図である。
【図６】本発明のＭＭＰ活性低下装置の概略フロー図である。

Claims

正常ヒト由来軟骨（Ｃａｒｔｉｌａｇｅ）、変形性関節症（ＯＡ）患者由来軟骨とＯＡ患者滑液由来単核細胞（ＭＮＣ）慢性関節リウマチ（ＲＡ）患者滑液由来単核細胞（ＭＮＣ）の共存培養系において、周波数１．５ＭＨｚ、繰り返し周期１ｋＨｚ、バースト幅２００μｓ、出力３０ｍＷ／ｃｍ ^２（ＳＡＴＡ：ＳｐａｔｉａｌＡｖｅｒａｇｅ−ＴｅｍｐｏｒａｌＡｖｅｒａｇｅ、空間時間平均）以下である超音波を照射することによって、マトリックス金属プロテアーゼ（ＭＭＰ）１活性を低下させることを特徴とする、インビトロのＭＭＰ１活性低下方法。