ラットにおける末梢神経損傷の神経再生に対する生分解性神経誘導導管内の大面積照射低レベルレーザー効果

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Injury.2011 Aug;42(8):803-13. S0020-1383(11)00069-6. doi: 10.1016/j.injury.2011.02.005.Epub 2011-03-11.

ラットにおける末梢神経損傷の神経再生に対する生分解性神経誘導導管内の大面積照射低レベルレーザー効果

Large-area irradiated low-level laser effect in a biodegradable nerve guide conduit on neural regeneration of peripheral nerve injury in rats.

Chiung-Chyi Shen
Yi-Chin Yang
Bai-Shuan Liu

PMID: 21397226 DOI: 10.1016/j.injury.2011.02.005.

抄録

本研究では、先の研究で開発したゲニピン架橋ゼラチンにβ-リン酸三カルシウムセラミック粒子（ゲニピン-ゼラチン-リン酸三カルシウム、GGT）を付加した生分解性複合材料を神経誘導導管として使用した。本研究の目的は、大面積照射したリン化アルミニウム-ガリウム-インジウムリン酸アルミニウム(AlGaInP)ダイオードレーザー(660nm)がラットの神経ガイド導管GGTを架橋した後に切断された坐骨神経の神経再生に及ぼす影響を分析することであった。動物を2つのグループに分け、第1グループはシャム照射した対照群、第2グループは低レベルレーザー（LLLL）治療を受けたラットを用いた。20個のAlGaInPレーザーダイオード（出力、50mW）を搭載した小型マルチクラスターレーザー装置を、創傷閉鎖直後の傷ついた末梢神経に経皮的に照射し、これを21日間連続して毎日5分間繰り返した。移植後8週間後の歩行軌跡解析では、レーザー照射群は偽照射対照群に比べて坐骨機能指数（SFI）スコアが有意に高く（P＜0.05）、外反母趾の拡がりが良好であることが示された。電気生理学的測定では、複合筋活動電位（CMAP）の平均ピーク振幅、神経伝導速度ともに、レーザー照射群の方が偽照射群よりも高かった。両群は実験期間中に有意な差が認められた（P<0.005）。また、組織形態評価の結果、レーザー照射群の再生神経組織の定性観察および定量分析は、偽照射群よりもレーザー照射群の方が優れていることが明らかになった。このように、運動機能、電気生理学的および組織形態学的評価は、LLL療法は、ラットのGGT神経ガイド導管を橋渡しした後、対応する分断された末梢神経の神経修復を加速することができることを実証している。

This study used a biodegradable composite containing genipin-cross-linked gelatin annexed with β-tricalcium phosphate ceramic particles (genipin-gelatin-tricalcium phosphate, GGT), developed in a previous study, as a nerve guide conduit. The aim of this study was to analyse the influence of a large-area irradiated aluminium-gallium-indium phosphide (AlGaInP) diode laser (660 nm) on the neural regeneration of the transected sciatic nerve after bridging the GGT nerve guide conduit in rats. The animals were divided into two groups: group 1 comprised sham-irradiated controls and group 2 rats underwent low-level laser (LLL) therapy. A compact multi-cluster laser system with 20 AlGaInP laser diodes (output power, 50mW) was applied transcutaneously to the injured peripheral nerve immediately after closing the wound, which was repeated daily for 5 min for 21 consecutive days. Eight weeks after implantation, walking track analysis showed a significantly higher sciatic function index (SFI) score (P<0.05) and better toe spreading development in the laser-treated group than in the sham-irradiated control group. For electrophysiological measurement, both the mean peak amplitude and nerve conduction velocity of compound muscle action potentials (CMAPs) were higher in the laser-treated group than in the sham-irradiated group. The two groups were found to be significantly different during the experimental period (P<0.005). Histomorphometric assessments revealed that the qualitative observation and quantitative analysis of the regenerated nerve tissue in the laser-treated group were superior to those of the sham-irradiated group. Thus, the motor functional, electrophysiologic and histomorphometric assessments demonstrate that LLL therapy can accelerate neural repair of the corresponding transected peripheral nerve after bridging the GGT nerve guide conduit in rats.