金属インプラントにおける毒性作用の病態生理学

Pathophysiology of the Toxic Effects in Metallic Implants.

抄録

インプラントは現代の医療において非常に重要な役割を果たし、あらゆる医療専門分野においていくつかのニーズに対応している。インプラントから高濃度で放出される必須金属と非必須金属の両方は、生物学的機能を損ない、身体の複数のシステムを含む毒性をもたらす可能性がある。さらに、毒性情報は通常、食事からの摂取や職業的／環境的曝露に基づくものであるが、生体内のインプラント環境やその組成は異なるか未知であるため、個々のインプラントの毒性影響について詳しく説明する必要がある。免疫学的反応、組織破壊や過剰成長、その他の有害反応のリスクなど、生体適合性の問題を評価するために、FDAはいくつかの臨床的および非臨床的評価ツールを助言している。米国デバイス・放射線衛生センター(CDRH)の生体適合性ガイドラインでは、金属インプラントによる生体適合性のエンドポイントとして、細胞毒性、感作性、急性・慢性全身毒性、発熱性、遺伝毒性、発がん性、移植、血液適合性、生殖異常、発達毒性、生分解性が挙げられている。ハプテンとして作用する金属イオンへの暴露は、局所的および全身的な過敏反応を引き起こす可能性があり、一般的にはタイプIV（遅延型過敏症）反応であると考えられている。現在、インプラントに関連した過敏症の評価ツールのほとんどは皮膚感作に基づいており、全身性の過敏症を引き起こす患者特有の免疫反応を理解する上で、さらなる研究の余地がある。

Implants play a very crucial role in modern era of medicine and address several needs in all the medical specialties. Both essential and nonessential metals released from implants at high concentrations can impair biological functions and result in toxicity involving multiple systems of the body. Furthermore, the toxicity information is typically based on exposure through dietary intake and/or occupational/environmental exposure but, since the in vivo implant environment and its composition is different or unknown, individual implants toxic effects needs to be elaborated. Several clinical and nonclinical assessment tools are advised by FDA to evaluate biocompatibility issues, such as risk of immunological response, tissue destruction or overgrowth, and other adverse reactions. The Center for Devices and Radiological Health (CDRH) Biocompatibility Guidelines state that biocompatibility end points caused by metallic implants includes cytotoxicity, sensitization, acute and chronic systemic toxicity, pyrogenicity, genotoxicity, carcinogenicity, implantation, hemocompatibility, reproductive abnormalities, developmental toxicity and biodegradation. Exposure to metal ions which acts as haptens can lead to both local and systemic hypersensitivity reactions which are generally believed to be a Type IV (delayed hypersensitivity) response. Currently, most assessment tools of implant associated hypersensitivity are based on skin sensitization which provides further scopes for research in understanding patient specific immune response causing systemic hypersensitivity.