[要旨] 慢性難治性創傷の原因は多様で複雑であり，治療は困難で時間がかかるが，創傷治癒メカニズムの研究の進展と新しい治療技術の臨床応用により，この状況は改善されつつある． 本稿では.治癒困難な創傷のメカニズムに焦点を当て.皮膚代替物.成長因子.酸素療法.陰圧法など.さまざまな治療手段の創傷への応用の進展について解説する。 第309PLA病院一般外科 Zhang Bo
[慢性創傷は非常に複雑な病態を持ち，治療が困難な疾患であるが，創傷治療の進歩に伴い，その状況は改善されつつある。本稿では.慢性創傷の病態に焦点を当て.その進展について紹介する。本稿では.慢性創傷の病態に焦点を当て.代用皮膚.成長因子.HPOX.陰圧治療など.さまざまな治療法の進歩を紹介する。
キーワード：創傷治癒.組織工学.幹細胞.陰圧閉鎖・排液法
Key words：創傷被覆材，組織工学，幹細胞，真空封止ドラム缶
慢性難治性創傷は.まだ明確な定義はありませんが.通常.様々な内因性または外因性の要因により.通常の創傷治癒過程を経て治癒することができず.病的な炎症反応の状態に入り.結果として創傷治癒が持続する創傷として理解されます。 慢性難治性創傷は.外科手術における長年の治療課題であり.高い確率で身体障害をもたらす。 既存の治療法の中には.難治性創傷ではなく一般的な外傷モデルに基づいているものもあり.関連する基礎研究は主に海外で行われており.臨床レベルの研究は国内で行われているものが多い。 近年.慢性難治性創傷の治療レベルは.各種サイトカインやその受容体の役割や相互作用の研究などの基礎研究の進展や.さまざまな新しい治療法の応用・熟成により.徐々に向上してきています。 本稿では，最近の難治性創傷の進展と，皮膚代替物，成長因子，陰圧法など様々な治療手段の創傷への適用について概説する。
1.正常な創傷と慢性的な難治性の創傷
1.1 通常の創傷の治癒過程
通常の創傷の治癒過程は.局所炎症反応期.細胞増殖・分化期.組織再形成・再構築期の3段階に大別される。 それぞれの段階は.パラクリンまたはオートクリンサイトカインと成長因子によって制御されている。 成長因子とは.生体内に存在するペプチドで.細胞の増殖や分化を調節する重要な役割を担っており.正常な創傷治癒に重要な役割を果たしている。 創傷では.EGF TGF-α, FGF1-10, KGF, PDGF, IGF-1, VEGF, TGFβ1-3, IL-1α, IL-β, TNF-α, TNF-β, HIF1-αなど18種以上の成長因子が確認されている。
受傷後早期の線維性血栓中の血小板は.まずPDGFなどの成長物質やサイトカインを放出し.好中球をさらに化学誘導して受傷部位に移動させる。 数日後.好中球は活性化マクロファージに置き換えられ.PDGF.TNF-α.IL-1.IL-6などのサイトカインを放出し.微生物や壊死した組織の除去に向けて炎症反応をさらに増大させる。
炎症反応が収まると.IL-1.TNF-αが線維芽細胞のKGF発現をupregulateし.線維芽細胞から分泌されるKGF-1.2.IL-6がケラチン形成細胞の移動と表皮細胞への増殖・分化を促進するなど.次第に創液中のサイトカインに代わる成長因子が出現してきます。 VEGFは真皮内皮細胞の増殖を促進し.新生内膜形成に重要な役割を果たす。pDGFは線維芽細胞の増殖を促進し.デキストランアミンやフィブロネクチンなどの細胞外一時マトリックスの合成を誘導する。tNF-αは線維芽細胞のインテグリンの発現を上昇させ.一時マトリックスに細胞を固定する。tGF-βは線維芽細胞によるコラーゲンマトリックスの合成を強く促進させる。 .
組織再構築期には.コラーゲン線維の強度が増し.コラゲナーゼなどのプロテアーゼが過剰なコラーゲン線維を分解し.過剰な毛細血管網が収まり.創傷ムチンや水が減少する。この段階でTGFβ発現のバランスが崩れ.異常が発生する。 ケロイド患者の線維芽細胞はTGFβ1とTGFβ2を過剰発現しており.ケロイドの線維芽細胞は正常な線維芽細胞に比べてTGFβ2に対してより感受性が高いことが研究により明らかにされています。
1.2 難治性創傷の発症メカニズム
1.2.1 難治性創傷の発症に関わる分子メカニズム
慢性創傷では.線維芽細胞.表皮細胞.血管内皮細胞などの組織修復細胞が.核クロマチンの縁取りを伴う核の固定化などの典型的な症状を示す。 線維芽細胞は筋線維性修復の主要な細胞であり.その増殖障害は細胞外マトリックス.特にコラーゲンの合成障害を引き起こし.結果として創傷治癒を遅らせる。 研究の中心は.マトリックスメタロプロテアーゼ（MMP）と組織メタロプロテアーゼ阻害剤（TiMP）であった。 難治性創傷では.炎症性メディエーターの過剰産生が続き.創傷表面に大量の好中球が蓄積するため.急性創傷と比較して難治性創傷の滲出液中のMMPsレベルが上昇し.TiMPsレベルが有意に低下していることがわかった。 様々な炎症性メディエーターがMMPsやTiMPsと相互作用するメカニズムが研究されています。 一つの可能性として.腫瘍壊死因子A（TNF2A）がNF2JB経路を介して膜型12マトリックスメタロプロテアーゼ遺伝子（mt12mmpgene）の発現を誘導し.それがプロ2マトリックスメタロプロテアーゼ2（pro2MMP22）を活性化してマトリックスメタロプロテアーゼ2の発現を増加させ.この効果はコラーゲン存在下で起こるはずである.というメカニズムが考えられる。 TNF2Aやコラーゲン単独では.線維芽細胞を介したプロマトリクスメタロプロテアーゼ2の活性化にはほとんど影響を及ぼさない。 さらに.Stojadinovicらは.難治性創傷におけるB2cateninと癌遺伝子c2mycの役割を.分離したヒト皮膚を用いて検討し.B2cateninとc2mycレベルが難治性創傷で過剰発現していることを明らかにした。このことから.B2cateninがいくつかの異なるメカニズムで阻害していると思われた そのため.B2カテニンは.その下流の癌遺伝子c2mycの活性化.上皮成長因子（EGF）の作用の阻害.オルニチンメチルトランスフェラーゼ（CARM21）と共にグルココルチコイド受容体（GR）のコアクチベーターとして働き.グルココルチコイドによるケラチン6/ケラチン16（Keratin6/Keratin16）の発現抑制を遺伝子的に可能にするなど.いくつかの異なるメカニズムを通じてケラチン形成細胞の移動.成長.分化を阻害することが提案された。 Keratin6/Keratin16）の発現を遺伝子レベルで制御し.細胞骨格タンパク質構造に影響を与える。
全体として.組織修復細胞の足場の変化.修復細胞の過剰なアポトーシス.成長因子と標的細胞の受容体との間のシグナル伝達の変化などが挙げられる。 カップリングの損失。 と複数の因子間ネットワークの制御.制御の喪失.これらすべてのメカニズムが体表の難治性外傷の発生に寄与している。
1.2.2 創傷治癒の基盤となる病態生理学的メカニズムは.動的かつ連続的で複雑なプロセスであ り.通常.相互に関連し重複する4つのプロセス（出血.炎症.肉芽組織形成.組織形成）に分けら れます。 しかし.この秩序あるプロセスは.全身あるいは局所的な様々な要因によって乱され.治癒困難な慢性創傷の発生につながる。 この崩壊の要因は.栄養不良.組織灌流不良と虚血再灌流障害.細菌負荷.感染と壊死組織の保持.糖尿病.細胞の加齢の5点に集約される。 これらの要因の影響により.傷を修復する力が傷害要因に有利に働き.最終的に治りにくい傷を形成してしまうのです。
1.2.2.1 栄養不良 外傷後の身体の栄養およびエネルギー要求の増大は. 血管疾患.低酸素血症または組織浮腫による組織灌流 不良を伴う場合.タンパク質.エネルギーおよび様々な 微量栄養素（通常はビタミン.微量ミネラルおよびアルギニン などの必須アミノ酸）の絶対および/または相対的欠乏を引き起こす。 これらは.主に合成ホルモンの合成の低下.タンパク質の合成速度の低下と異化の促進.タンパク質不足などによる免疫機能の低下.感染の可能性の増加などにより.傷の治りが遅れたり長引いたりすることがあります。 栄養失調は患者の体重を減らすだけでなく.急性創傷が慢性化しやすくなる。Harrisらは.ブレーキと脱脂体重の減少の複合効果で褥瘡の発生率が74％増加することを示した。
1.2.2.2 組織不全と虚血再灌流障害 治癒困難な創傷の形成における組織不全の役割は広く認識されており.虚血と低酸素.代謝物の蓄積.低酸素による好中球の機能低下などを誘発し.これらはすべて創傷治癒の遅れの原因となる。 しかし.虚血2再灌流障害が治癒困難な傷の形成に与える影響については.最近になってようやく理解されるようになった。Mustoeは.組織の虚血に加え.虚血再灌流障害を繰り返すことも治癒困難な傷の形成に重要な因子であることを示唆している。 虚血再灌流障害は.ケモカインに反応して炎症細胞が組織に侵入し.炎症性サイトカインや酸素ラジカルを放出する一方で.N2O濃度が低下して血管収縮や組織の非灌流が起こり.組織障害を悪化させることで起こる。 老化した細胞は虚血再灌流障害に対する反応が鈍く.これが高齢者に治癒困難な創傷が生じやすい理由の一つである可能性がある。
1.2.2.3 細菌負荷.感染.壊死組織の保持 細菌負荷.感染.壊死組織の保持は相互に依存し合っている。 外傷性滲出液や壊死した組織は.細菌にとって良い媒体として働くだけでなく.細菌が宿主の免疫反応を回避するためのバリアーを形成し.感染の機会を増加させる。 また.成長因子を分解するプロテアーゼや毒素を放出し.創傷周囲の隣接する正常組織を攻撃し.創傷修復に関与する細胞の移動や再上皮化を妨げる物理的バリアを形成します。 さらに.初期のデブリードメントが不完全であったために残った壊死物質（主にフィブリン.変性したコラーゲン.エラスチン）は.成長因子を保持するフィブリンネットワークを形成することによっても.創傷治癒を遅らせることができる。 細菌の負荷と感染の両方が.炎症性毒素やタンパク質ヒドロラーゼを増加させ.炎症反応を長引かせ.壊死組織を増加させる可能性がある。 細菌負荷と感染症は異なるので注意が必要です。 細菌負荷とは.創傷修復を阻害するほどの数の細菌が増殖している状態を指し.必ずしも感染につながるとは限りません。 感染すると.同化ホルモンの減少.異化ホルモンの増加.感染性代謝亢進状態.敗血症が起こり.傷の治りが悪くなる。
1.2.2.4 糖尿病 糖尿病患者は.創傷の血管新生の遅れ.神経障害.感染症を伴うことが多く.治癒困難な創傷を形成する素因となる。 糖尿病患者では血管新生が遅く.創傷治癒が困難であることが広く知られている。 そのメカニズムとして.NO濃度のアンバランス.血管内皮成長因子（VEGF）.神経成長因子（NGF）.塩基性線維芽細胞成長因子（bFGF）など.血管新生刺激成長因子が減少していることが考えられている。 丸山らによるマウスモデルを用いた最近の研究では.マクロファージの活性や数.リンパ管形成への影響も糖尿病性創傷治癒に重要な役割を果たすことが示唆されている。 神経障害は下肢の感覚を鈍らせるため.怪我を繰り返しやすく.二次感染も起こしやすいと言われています。 中国のLu Shuliangらは.外来性の傷害がない場合.糖尿病性皮膚のコラーゲン組織はすでに病理学的に変化しており.細胞は特定のシグナルによって刺激され.p53の発現を活性化してアポトーシスを誘導し.Bcl-2ファミリータンパク質がそのプロセスに関与していることを明らかにした。 糖尿病性皮膚では.糖分の増加.代謝中間体の蓄積.活性酸素ラジカルの増加が病的変化として認識されており.糖尿病性腎症.神経障害.網膜症では代謝異常による細胞増殖やアポトーシスの変化が.治癒困難な外傷の発生や進行に関与している。 糖尿病性皮膚組織における外傷前の細胞増殖とアポトーシスの間の不均衡は.治癒プロセスの異常な出発点を与え.その後の傷の治癒を遅らせる基礎となる。 本研究は.糖尿病性皮膚における「隠れたダメージ」や「創傷修復の遅れ」のメカニズムや予防法を探るための理論的根拠となるものです。 また.糖尿病患者の後期グリコシル化最終生成物が治癒困難な創傷の形成に与える影響にも関心が持たれています。 そのメカニズムとしては.AGE（advanced glycosylation end products）による炎症反応の持続.線維芽細胞におけるコラーゲン沈着の減少.成長因子活性の低下などが考えられている。
1.2.2.5 細胞老化 細胞老化には.体内で正常に老化する細胞だけでなく.慢性難治性創傷の滲出液に曝され続けることで老化する細胞も含まれる。 褥瘡や静脈性潰瘍などの難治性創傷では.線維芽細胞が老化を示すことが報告されています。 老化した細胞は.通常の創傷治癒刺激に対する反応が鈍いだけでなく.創傷空間も限られた範囲にしか存在しない。 通常の創傷治癒では.これらの限られたスペースに.治癒刺激によく反応する正常な細胞が配置される。
1.2.2.6 細菌バイオフィルム 近年.慢性的な治癒困難創の形成における細菌バイオフィルムの役割に大きな関心が集まっており.治癒困難あるいは治癒しない創の新しいメカニズムになるのではないかと考えられている。 いわゆる細菌バイオフィルムは.実際には多数の細菌が創傷表面に付着して包み込み.例えば細胞外マトリックスなどを形成する膜状の構造物である。 細菌とその生成物.細胞外マトリックス.壊死した組織などから構成されている。 細胞レベルで存在する複数の成分からなる膜状の構造物であるため.研究などではフルオレセイン染色で識別することが多い。 急性期の創傷ではバイオフィルムの形成とその役割は明らかではなく.バイオフィルムの存在が検出されるのは創傷のわずか6％であり.細菌が創傷治癒を遅らせる大きな要因とはなっていないのです。 しかし.創傷が急性期から慢性期に変化した場合.このバイオフィルムは60％以上の創傷で検出され.細菌数があるレベルに達すると決定的な役割を果たす可能性があるのです。 急性期から慢性期への移行期には.細菌が傷口に付着して増殖しクローンを形成し.壊死組織や細胞外マトリックスなどの多層マトリックスに包まれて膜状の保護膜を形成し.臨床的にも赤み.腫れ.熱.痛み.低酸素分圧などの形で観察されるので.各種治療手段の効果に対して細菌が抵抗できるのである。 これにより.細菌は様々な治療手段の効果に抵抗することができるのです。 このバイオフィルムの形成により.これらの細菌は.実は抗生物質の殺傷効果から逃れることができるのです。 一つの仮説は.緑膿菌の感染表面に形成されるバイオフィルムが.好中球の貪食を逃れるための抵抗性因子を産み出すというものである。 また.黄色ブドウ球菌も同様の効果があることが分かっています。
2 治癒困難な創傷の治療の進歩
従来の創傷治療技術には.標準的なデブリードメント・ドレッシング.かさぶた.創傷減圧.根本的な病変の治療が含まれます。 治癒困難な創傷の形成は多くの場合.多因子性であるため.治療成績を向上させるためには.目標とする治療法の組み合わせが望まれます。 治りにくい傷のメカニズムや治癒過程の解明.効果的な成長因子導入技術.新しい医療材料.陰圧創傷治療などの新しい創傷治療技術の応用と成熟により.標的治療が実現すると期待されています。
2.1 皮膚代替物の応用 一般に使用されている皮膚代替物には，体外培養した自家あるいは同種表皮シート，天然生物材料（同種あるいは同種真皮）あるいは合成高分子から作られた組織工学的真皮足場，創傷被覆と創傷治癒促進の2大領域で機能する複合皮膚代用物の3種類が存在する。 大きな進展はハイブリッド型代用皮膚で.最近Gibbsらは患者自身の生検から得た表皮細胞培養物を代用皮膚として用い.無細胞真皮を足場として下肢の慢性潰瘍の治療に良い結果を出したと報告しています。 混合皮膚は.血管新生が細胞増殖より遅れるため.血液供給が不足し.増殖または播種した自己細胞の一部が死滅することがあります。 その解決策の一つが.血管新生のプロセスを促進するために.様々な成長因子を代用品のマトリックスに適用することです。 従来は.様々な成長因子を直接マトリックスに取り込んでいたため.成長因子の放出が比較的一定せず.取り込んだ成長因子のほとんどが病変部位で分解されたり結合したりして.期待した効果が得られませんでした。 この状況は.コラーゲンのヘパリン化.血管内皮増殖因子（VEGF）の負荷など.架橋剤の助けを借りてマトリックスのコラーゲンを修飾することにより徐々に改善され.マトリックスに増殖因子を直接取り込むよりも内皮の増殖と血管の形成を著しく促進することができる。 再生と血管新生 また.代用皮膚に含まれる様々な細胞を遺伝子工学的に改変し.様々な所望の成長因子を十分な量.持続的に放出させることも可能である（後述する）。
組織工学技術の発展に伴い.主に人工皮膚シート.人工真皮代替物.人工複合全層皮膚など.さまざまな種類の人工皮膚が報告されるようになってきた。 しかし.人工皮膚シート（＝表皮シート）は.薄い.脆い.収縮しやすい.感染に対する抵抗力が弱い.移植後の膜の抵抗力が弱い.水ぶくれができやすい.など臨床操作に適さないという欠点がある。 人工真皮は主に全身の皮膚欠損の足場として.傷を覆う一時的な代用品として使用され.傷がふさがった後に自己の真皮を移植することができる。 一方.「ダーマグラフトTM」は.生分解性のポリヒドロキシ酢酸ポリマーを真皮の足場として使用するものです。 しかし.理想的な皮膚補填剤は.欠損した真皮層と表皮層の両方を修復できる.いわゆる全層複合皮膚であることが望ましい。表皮層には表皮細胞.真皮層には線維芽細胞の少なくとも2つの細胞成分で構成されていることが望ましい。 米国FDAより臨床使用が承認されている「アプリグラフト」は.生きたヒト細胞を含む皮膚代替物で.表皮と真皮を模した2層の生きた細胞と構造タンパク質からなり.糖尿病性潰瘍や静脈血流障害による潰瘍に用いられ.潰瘍の治癒期間を大幅に短縮することが確認されています。
2.2 成長因子の応用 成長因子は細胞外空間の他の分子と結合したり.プロテアーゼで分解されるため.成長因子を直接創に噴霧・塗布しても効果が少ない。 一方.遺伝子治療は.創傷治癒に関与する細胞を遺伝子工学的に改変し.必要な成長因子をより安定的に合成・放出できるようにすることで期待されています。 遺伝子治療は.第一に.生体にダメージを与えることなく.あるいはダメージを最小限に抑えながら.いかにして目的の標的遺伝子を標的細胞に導入するか.第二に.治療効果をもたらすのに十分な標的細胞へのトランスフェクション率.標的細胞での標的遺伝子の発現率.最後に.治療に必要な期間と濃度で発現を維持できるよう導入した遺伝子をうまく制御するかという3点が考慮されるべきものである。 ウイルスベース.化学的.機械的なトランスジェニック技術があり.それぞれに利点と欠点がありますが.いずれもin vitroまたはin vivoで使用することが可能です。 In vivoトランスジェニック技術は.標的細胞の分離・培養の必要性がなく.時間もかからないため.より実用的である。 より安全で臨床応用が期待できるのは.遺伝子銃技術とマイクロインプラント技術である。
2.3 幹細胞移植 ESC（表皮幹細胞）.骨髄MSC（間葉系幹細胞）.胚性幹細胞を創傷修復に臨床応用する報告が増えている。MSCは.糖尿病性潰瘍や下肢静脈瘤性潰瘍などの難治創の治癒促進に用いられ.胚性幹細胞の分化誘導や完全機能型組織工学的皮膚の構築に向けて研究が続けられている。 理論的には.表皮組織に分化する可能性のある細胞であれば.組織修復のために移植することが可能である。 筋原性幹細胞で修復した傷の治癒率は.対照群に比べ有意に高いことが実験により明らかになっています。 治癒困難な創傷の治療に幹細胞を用いることは.創傷修復の臨床管理に大きな影響を与えるが.幹細胞の同定技術.分離.培養.調節技術.倫理（胚性幹細胞は生きた胚組織の破壊につながる）などに多くの問題があり.今後の検討が必要である。
2.4 酸素療法の応用 2003年にCordilbらが局所酸素療法が創傷治癒を促進することを初めて報告した。 その後の基礎研究で.血管切開後の局所低酸素症は創傷治癒を制限し感染の可能性を高める重要な要因であることが示唆された。 高圧酸素療法による治療は.組織内の酸素分圧を高め.線維芽細胞の増殖.コラーゲンの遊離.肉芽組織の生成を促進し.上皮の成長を促進させる。 細菌のさまざまな代謝反応を阻害し.特定の細菌.特に創傷部の嫌気性細菌感染に対して直接的な殺菌・抗菌作用を示す。 Allenらは.創傷部の組織内の酸素分圧を15mmHgから100mmHgに上昇させると殺菌作用が3〜4倍になることを見出した。 高気圧酸素治療の早期使用は.局所血流を促進し.浮腫を軽減し.損傷組織の虚血と低酸素状態を改善し.感染に対する抵抗力を高めるので.難しい傷の修復と治癒を早め.従来の治療による傷で予想される瘢痕組織の残存量を少なくすることができる。 この方法は.治癒率を高め.病気の経過を短縮し.患者の痛みを軽減するだけでなく.安全で効果的.かつ非侵襲的であり.創傷浮腫を直接かつ迅速に除去し.局所低酸素状態を改善し.創傷治癒を促進することも可能です。 他の治療方法と組み合わせることで.半分の労力で使用することができます。
2.5 負圧外傷治療法 負圧外傷治療法は.専用の負圧ポンプに接続したドレナージチューブを外傷面に設置し.ガーゼやポリウレタンスポンジで包み.透明フィルムで外傷面を閉じ.負圧ポンプで外傷面に負圧環境を作るものである。 従来の受動的なドレナージ手段に比べ.陰圧外傷療法はより積極的なドレナージ手段であり.傷口に均一に圧力を伝えることができ.組織の破片がドレナージチューブを塞ぐのを防ぐことができます。 陰圧外傷は.創傷からの滲出液の吸引.組織浮腫の軽減.肉芽組織の成長促進.創傷湿潤の維持など.さまざまなメカニズムで治癒を促進します。 Braakenburgらは.陰圧創傷治療の効果がいくつかの最新の創傷被覆材に匹敵し.特に糖尿病の難治性創傷において患者の痛みと医療行為を軽減することを示しました。 そのため.陰圧創傷治療は.治癒が困難な創傷に対する効率的で費用対効果の高い治療法として期待されています。
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