歯科領域における半導体レーザーを用いたLow-Reactive Level Laser Therapyによる組織の治癒・再生の促進―基礎及び臨床研究のレビュー―

三上 理沙子; 水谷 幸嗣; 青木 章; 野田 昌宏; 江尻 健一郎; 和泉 雄一

doi:10.2530/jslsm.jslsm-40_0012

Abstract

1960年代以降，低出力レーザー照射（Low-reactive level laser/light therapy: LLLT）による生体賦活作用について基礎研究および臨床応用が進められてきた．中でも組織浸透性が高い近赤外から赤外領域の半導体レーザーを用いた研究は数多くなされており，歯科領域においてもin vitroでは歯肉線維芽細胞，骨芽細胞，歯根膜細胞，間葉系幹細胞などにおいて増殖，遊走，分化などが促進されることが示されており，in vivoにおいても口腔内の創傷治癒や骨形成を促進することが報告されている．現在，歯科治療においてより低侵襲で安全性の高い再生療法の術式が求められており，LLLTはその一助となることが期待されている．本総説ではこれまでに報告された半導体レーザーを用いたLLLTの基礎研究と臨床研究をレビューするとともに，口腔内の組織の治癒および再生へのLLLTの応用の可能性について検討していく．

1. はじめに

レーザーを用いた創傷治癒促進について，ハンガリーのMesterによるルビーレーザーを用いたマウスの増毛実験およびHe-Neレーザーによる難治性潰瘍の治療報告¹⁾を皮切りに，1960年代より基礎検討および臨床応用が積極的に行われてきた．これらレーザーの組織賦活的な効果は，低反応レーザー治療（Low-reactive level laser/light therapy: LLLT²⁾）あるいはPhotobiomodulation: PBM^3,4)と呼ばれ，現在歯科領域においても大きな注目を集めている．

超高齢社会を迎えている本邦において，健康寿命延伸のために口腔内の健康を維持し，全身の健康増進へ寄与することが求められている．歯科治療の際には，抜歯や歯周外科治療，インプラント治療など外科的な処置が日常的に行われるため，創傷治癒の促進が可能であればそのメリットは非常に大きいと考えられる．さらに高齢者では様々な全身疾患に罹患している患者も多く，より低侵襲な術式が求められておりLLLTへの期待は大きい．

そのような現状をふまえ，本稿では半導体レーザーを用いたLLLTによる口腔組織の治癒および再生の促進効果について，基礎研究を中心として概説していく．

2. 歯科医療における半導体レーザー

半導体レーザーとは，半導体素子に電流を流してレーザー発振をさせるシステムで，固体レーザーやガスレーザーなどに比べて小型・軽量であるという特徴がある．レーザー活性層材料はGaInN，AlGaInP，AlGaAs，InGaAs，InGaAsPなどがあり，使用する基盤により波長は広範囲に渡る．

歯科領域において半導体レーザーは，口内炎や象牙質過敏症などの鎮痛，消炎を目的とする低出力のソフトレーザーとして1980年代に導入された．高出力では軟組織の切開などに用いられている⁵⁾．医療応用されている半導体レーザーの波長は700–900 nmと近赤外領域にあり，組織透過性が高く深部組織まで作用が到達するという特徴がある．そのため，組織の賦活化を目的としたLLLTに関する多くの研究で半導体レーザーが用いられている．

3. In vitroでの基礎研究

3.1 半導体レーザーによるLLLTが細胞へ与える効果

歯周組織は歯肉，歯根膜，セメント質，歯槽骨という性質の異なる組織から構成されており，歯肉線維芽細胞，歯根膜細胞，骨芽細胞，セメント芽細胞，未分化間葉系幹細胞など多くの細胞が関わっている．再生治療の目的としては，1）歯槽骨や歯根膜を伴ったセメント質という硬組織の再生治療と2）軟組織である歯肉組織の再生治療の2つに大別される．半導体レーザーを用いたLLLTが各種の歯周組織細胞へ与える効果について，多くの基礎的検討がなされてきている．LLLTは細胞増殖や接着能，遊走能の促進に加え，一定条件下では他の細胞への分化も促進させることや，炎症反応を抑制することが知られている（Table 1）．

Table 1 In vitro studies on low-reactive level laser therapy (LLLT) using diode lasers

Cell	Year Author	Irradiation protocol	Criteria	Major findings
HGFs	2000 Sakurai et al.¹⁷⁾	・830 nm ・0.95–6.32 J/cm² ・CW ・3–20 min	inflammatory markers	LLLT significantly inhibited PGE2 production in a dose-dependent manner through a reduction of COX-2 mRNA level
HGFs	2000 Takema et al.¹⁸⁾	・830 nm ・7.90 J/cm² ・CW ・10 min	inflammatory markers	The cultured medium of HGFs cells showed a marked elevation in PA activity by LPS, which was significantly inhibited by the laser irradiation in a dose-dependent manner. This effect was involved in the reduction of tPA mRNA levels
HGFs	2001 Almeida-Lopes et al.¹¹⁾	・670, 780, 692, 782 nm ・2 J/cm²	cell proliferation	The LLLT acts by improving the fibroblast proliferation and a smaller laser exposure time results in higher proliferation.
HGFs	2001 Nomura et al.¹⁶⁾	・830 nm ・3.95–7.90 J/cm² ・CW ・10 min	IL-1β production	The HGFs cultured medium showed a marked elevation of IL-1β production by LPS, which was significantly inhibited by laser irradiation in a dose-dependent manner. This inhibitory effect was involved in the reduction of IL-1 mRNA levels but not that of the IL-1β-converting enzyme.
HGFs	2004 Marques et al.⁵⁵⁾	・904 nm ・3 J/cm² ・24 s	protein synthesis, ultrastructual morphology	LLLT causes ultrastructual changes in cytoplasmic organelles of fibroblast, especially mitochondria and rough endoplasmic reticulum.
HGECs	2013 Ejiri et al.³²⁾	・904–910 nm ・5.7–56.7 J/cm² ・30 kHz ・1–10 min	cell proliferation and migration	LLLT promotes HGECs proliferation and migration in association with the activation of MAPK/ERK.
HPDL cells	1997 Ozawa et al.²³⁾	・830 nm ・3.95, 7.90 J/cm² ・CW ・10, 20 min	PA and PAI Assay, RT-PCR (tPA, PAI-1)	LLLT significantly inhibited PA activity in stretched PDL cells in a dose-dependent manner.
HPDLFs	2010 Mayahara et al.¹⁵⁾	・830 nm ・3.82 J/cm² ・CW ・10 min	inflammatory markers	LLLT significantly inhibited COX-2 and cPLA₂-a mRNA expression, which was increased in response to the application of a compressive force.
HPDLFs cell line	2013 Wu et al.¹³⁾	・660 nm ・1, 2, 4 J/cm², ・66, 132, 264 s	cell proliferation, cytotoxicity, osteogenic differentiation	LLLT enhanced the proliferation (2 J/cm²) and osteogenic differentiation (2, 4 J/cm²) of HPDLFs via cAMP regulation.
Rat primary calvarial osteoblastic cells	1998 Ozawa et al.⁹⁾	・830 nm ・3.82 J/cm² ・CW ・10 min	cell proliferation, ALP activity, bone nodule formation	LLLT at early stages of culture significantly stimulated cellular proliferation, ALP activity, and osteocalcin gene expression bone nodules development.
Murine osteoblastic cell line (MC3T3-E1)	2003 Hamajima et al.⁷⁾	・830 nm ・7.64 J/cm² ・CW ・20 min	bone formation	The increased expression of the osteoglycin gene by LLLT in the early proliferation stage of cultured osteoblastic cells may play an important role in the stimulation of bone formation in concert with matrix proteins and growth factors.
Rat osteoclast precursor cells	2006 Aihara et al.⁵⁶⁾	・810 nm ・9.33, 27.99, 55.98, 93.30 J/cm² ・CW ・1, 3, 6, 10 min	osteoclast formation	LLLT induce differentiation and activation of osteoclasts via RANK expression.
Rat primary rat calvarial osteoblastic cells	2007 Shimizu et al.¹⁰⁾	・830 nm ・3.82 J/cm² ・CW ・10 min	bone nodule formation, IGF-I and PGE₂ expression	LLLT have stimulatory effect on bone nodule formation, which is partly mediated by IGF-I expression.
Murine osteoblastic cell line (MC3T3), Human osteosarcoma cell line (MG63)	2007 Renno et al.⁸⁾	・670, 780, 830 nm ・0.5, 1, 5, 10 J/cm² ・CW	cell proliferation and differentiation	Osteoblast proliferation increased significantly after 830-nm laser irradiation (830 nm, 10 J/cm²) but decreased after 780-nm laser irradiation (at 1, 5, and 10 J/cm²). ALP activity in the osteoblasts was increased after LLLT (830 nm, 10 J/cm²). Osteosarcoma cell proliferation increased significantly after 670-nm (at 5 J/cm²) and 780-nm laser irradiation (at 1, 5, and 10 J/cm²).
Osteosarcoma cell line (MG63)	2012 Huang et al.⁵⁷⁾	・920 nm ・5, 10 J/cm² ・50–60 Hz ・2.5, 5 s	cell attachment, cell viability, inflammatory markers	LLLT is able to promote HPDLFs adhesion, viability, and proliferation and to reduce the expression of the LPS-induced inflammatory markers iNOS, TNF-α, and IL-1 and increase the expression of phospho-ERK.
Murine osteoblastic cell line (MC3T3)	2014 Migliario et al.⁶⁾	・980 nm ・1.57, 7.87, 15.74, 78.75 J/cm² ・CW ・1, 5, 10, 25, 50 s	cell proliferation, ROS generation	LLLT enhances cell proliferation via ROS production
Murine osteoblastic cell line (MC3T3-E1)	2017 Mikami et al.³⁵⁾	・405 nm ・1.9–16.9 J/cm² ・80 MHz ・1 min	cell proliferation and differentiation, extracellular calcification	LLLT enhances extracellular calcification of osteoblasts by upregulating proliferation and differentiation via TRPV1.
Mouse cementoblasts	2017 Bozkurt et al.⁵⁸⁾	・940 nm ・18 J/cm² ・CW ・60 s	cell proliferation and attachment, mineralization	LLLT modulates the behavior of cementoblasts inducing mineralized tissue-associated gene’s mRNA expressions and mineralization.
Human BMSCs	2012 Soleimani et al.²⁸⁾	・810 nm ・2, 3, 4, 6 J/cm² ・CW ・12, 24, 18, 36 s	cell proliferation and differentiation (neurons, osteoblasts)	LLLT enhances BMSCs differentiation into neurons and osteoblasts, and at the same time increases BMSCs proliferation (except for 6 J/cm²).
Mouse BMSCs	2013 Giannelli et al.⁵⁹⁾	・635 nm ・326 and 329 mJ/cm² ・CW ・10, 26 s	cell proliferation	LLLT stimulates the proliferative potential of MSCs, that is dependent on the activation of physiological process, including membrane ion channel activity and Notch-1 up-regulation
hMSCs and rMSCs from adipose tissues	2015 de Oliveira et al.²⁹⁾	・660 nm ・0.75, 1.5, 3, 9 J/cm² ・25, 50, 100, 300 s	cell adhesion, cell proliferation	LLLT on human and rat MSCs might upregulate VEGF mRNA expression and modulate cell adhesion and proliferation distinctively, although MSCs derived from human and rat showed different patterns of proliferation and adhesion in standard condition and nutritional deficiency on LLLT stimulation

HGF: human gingival fibroblast, CW: continuous wave, PGE₂: prostaglandin E₂, COX: cyclooxygenase, PA: plasminogen activator, PAI: PA inhibitor, LPS: lipopolysaccharide, IL: interleukin, HGEC: human gingival epithelial cell, MAPK: mitogen-activated protein kinase, ERK: extracellular signal-regulated protein kinase PDL: periodontal ligament, HPDL: human PDL, HPDLF: HPDL fibroblast, PLA2: phospholipase A₂, cAMP: cyclic adenosine monophosphate, ALP: alkaline phosphatase, IGF: insulin-like growth factor, iNOS: inducible nitric oxide synthase, TNF: tumor necrosis factor, ERK: extracellular signal-regulated kinase, ROS: reactive oxygen species, TRPV: transient receptor potential vanilloid, BMSC: bone marrow-derived stem cell, MSC: mesenchymal stem cell, hMSC: human MSC, rMSC: rat MSC,VEGF: vascular endothelial growth factor.

骨芽細胞において，LLLTは細胞増殖と分化を促進することがいくつかの報告により示されている^6-10)．Rennoら⁶⁾はマウス頭蓋骨由来骨芽細胞株（MC3T3）とヒト骨肉腫細胞株（MG63）を用いて，670，780，830 nmと3種の波長の半導体レーザーの単回照射の効果を検討している．その結果，MC3T3では830 nmの10 J/cm²照射において細胞増殖が有意に促進した一方で，780 nmの1.5，10 J/cm²では逆に減少し，MG63においては670 nmの5 J/cm²，780 nmの1.5，10 J/cm²で細胞増殖は有意に亢進したが，830 nmでは有意な変化はみられなかった．またMC3T3のALP活性は830 nmでの10 J/cm²照射で有意に上昇したが，MG63ではどの波長，エネルギー密度でも変化はなかった．この研究により，使用する細胞やレーザーの波長，出力によりその反応は異なるものの，半導体レーザーを用いたLLLTには骨芽細胞の増殖と分化を促進する効果があることが示された．

ヒト歯根膜線維芽細胞（HPDLFs）およびヒト歯肉線維芽細胞（HGFs）に対するLLLTの効果としては，細胞増殖^11-13)や遊走¹⁴⁾，一定条件下での骨芽細胞分化の促進¹¹⁾，炎症反応の抑制^15-18)などが知られている．Almeida-Lopesら¹¹⁾はヒト歯肉線維芽細胞を用いて，低栄養培養下ではLLLTの細胞増殖への効果が増強されることや，より短い照射時間の方が効果的であることを示した．また，LLLTによる細胞増殖促進効果は1–2日持続することが示されており，それ以上の期間培養を続ける際は，単回照射よりも複数回照射の方が有効である可能性が示唆されている^19,20)．LLLTによる細胞増殖，遊走促進作用に関わる因子としてはbFGF，IGF，VEGFなどの成長因子やタイプIコラーゲンなどが報告されている^21,22)．一方で，LPS添加や機械的ストレスなどにより炎症を惹起した状況でのLLLTは，Interleukin (IL)-1β, 6, 8, Cyclooxygenase (COX)-2, cytosolic phospholipase A (cPLA) 2-α, Prostaglandin E₂ (PGE₂), Plasminogen activator (PA), Tumor necrosis factor (TNF)-α, inducible nitric oxide synthase (iNOS) などの炎症マーカーの発現を減少させることが報告されている^15,16,23)．

近年では，生体外で培養した間葉系幹細胞（Mesenchymal stem cells: MSCs）や胚性幹細胞（embryonic stem cell：ES細胞），人工多能性幹細胞（induced pluripotent stem cells：iPS細胞）などを病変部に移植し組織再生を期待する細胞治療の発達が目覚ましく，歯周組織再生療法への応用も期待されている^24-26)．それに伴い，間葉系幹細胞（Mesenchymal stem cells: MSCs）に対するLLLTの効果にも注目が集まっており，様々な検討が行われている²⁷⁾．

Soleimaniら²⁸⁾は骨髄由来MSCsに810 nmの半導体レーザーによるLLLTを2–6 J/cm²で行ったところ，神経細胞および骨芽細胞への分化促進を認め，MSCsの増殖自体も促進したことを報告した．また細胞治療の臨床応用にあたっては，効率的な増殖および生体内での遊走能や生着性の高いMSCsの作製が課題となっている．そのような背景から，de Oliveiraら²⁹⁾は細胞移植が必要になるような，虚血状態の組織を想定した低栄養条件培養下でのMSCsの挙動を検討した．低栄養条件下で培養したヒトMSCsおよびラットMSCsに波長660 nmの半導体レーザーを用いてLLLTを行ったところ，Vascular endothelial growth factor（VEGF），VEGFレセプタータイプ2（VEGFR2）のmRNA発現が上昇し，細胞接着および増殖が促進されたことを報告した．これらの研究を含め，LLLTはMSCsの増殖促進を含め，様々な細胞のポテンシャルに対し促進的に働くことが数多くの研究で示されてきており，細胞治療への応用が期待される．

LLLTが細胞に作用するメカニズムとしては，光子が細胞膜を通過し，ミトコンドリア内のチトクロームCオキシダーゼやフラビンタンパクなどに吸収され，ミトコンドリア内の呼吸鎖におけるシグナル伝達に作用し，細胞の増殖や分化に関する核内のDNAやRNAの転写に変化を引き起こすと考えられている^30,31)．しかしその詳細はまだ不明な点が多く，今後の研究による解明が待たれている．

以上のようにin vitroでの研究では，660–940 nmの赤色及び近赤外領域の半導体レーザーを用いて0.5～10数J/cm²程度のエネルギー密度で照射することが多いが，照射回数や照射時間，繰り返しパルス数など各研究で異なっており，至適パラメーターに関してまだ統一見解は得られておらず，今後の検討が必要である．

3.2 高繰り返し半導体レーザーによるLLLTのヒト歯肉上皮細胞への効果

Ejiriら³²⁾は，主波長904–910 nm（パルス波，ピークパワー45 W）と第二波長650 nm（連続波）の混合波長を発振する高繰り返し半導体レーザー（Lumix 2, Fisioline社）を用いて，ヒト歯肉上皮細胞（HGECs）に対し出力94.4 mW/cm²，30 kHzで1–10分間，総エネルギー密度5.7–56.7 J/cm²で照射を行った．

レーザー照射24時間後のHGECsは，照射時間に応じてその増殖が有意に（1.48–1.68倍）促進されることがWST-8 assayにより示された．最も細胞増殖が促進された照射条件は5分間照射（28.3 J/cm²）であったが，10分間照射（56.7 J/cm²）までは細胞に傷害を与えなかった（Fig.1a）．［³H］チミジン取り込み法によっても同様に，1分間照射（5.7 J/cm²）および5分間照射（28.3 J/cm²）はそれぞれ細胞増殖を有意に（1.13–1.32倍）促進することが示された．レーザー照射が細胞遊走能へ及ぼす効果については，一層の膜状に培養した細胞に2 mm幅の無細胞帯を作製し，レーザー照射後の無細胞帯の減少率を観察したところ（In vitro wound healing assay），5分間照射（28.3 J/cm²）群では照射24時間後の無細胞帯幅が有意に減少していることが明らかとなった（Fig.1b, c）．また，ウェスタンブロット法を用いて，Mitogen-activated protein kinase/Extracellular signal-regulated kinase（MAPK/ERK）経路及びStress-activated protein kinases/Jun amino-terminal kinase（SAPK/JNK）経路を検討した結果，レーザー照射後5–120分後において，p28及びJNKのリン酸化は認められなかったが，ERKのリン酸化が認められ，MAPK/ERK経路の活性化が示唆された（Fig.1d）．

Fig.1

Effect of high-frequency low-level diode laser irradiation on human gingival epithelium cells (HGECs).

(a) Laser irradiation (904–910 nm, 30 Hz) significantly enhanced cell proliferation in an irradiation-time-dependent manner from 1 to 10 min of irradiation (5.7–56.7 J/cm²). (b) Effect of high-frequency low-level diode laser irradiation on HGEC migration. A scratch “wound” was made by a silicone tip in the center of a confluent monolayer culture, 1 or 5 min of laser irradiation was applied, and cells were further incubated for 24 h. After incubation, cell layers were fixed and stained with crystal violet solution. Photomicrographs indicate accelerated migration of the cells from the border of the original scratched zone. (c) Measurement of wound widths indicates that wound closure was promoted in the irradiation-time-dependent manner, and 5 min irradiation (28.3 J/cm²) significantly accelerated in vitro wound healing. (d) Phosphorylation of the MAPK family after high-frequency low-level diode laser irradiation in HGECs. Phosphorylation of ERK was induced 5, 15, 60, and 120 min after irradiation, and p38 MAPK and JNK were not phosphorylated. M: molecular weight marker, NC: negative control, PC: positive control, C: nonirradiated control. Data are presented as the mean ± SD. *: P < 0.05 (Dunnett test). [Modified pictures and legend from Ejiri K. et al. High-frequency low-level diode laser irradiation promotes proliferation and migration of primary cultured human gingival epithelial cells. Lasers Med Sci. 2014; 29: 1339-1347. © copyright (2014) Springer.]³²⁾

以上より，高繰り返し半導体レーザーによるLLLTはヒト歯肉上皮細胞において増殖と遊走を促進し，その効果にはMAPK/ERK経路が関与しており，レーザー照射が歯肉の創傷治癒を促進する可能性が示唆されている．

従来，LLLTの研究では連続波（Continuous wave: CW）の光源が用いられることが多かったが，近年高繰り返しおよびピークパワーの高い短パルス発振のレーザーが開発されてきており，その有効性がいくつかの論文により検討されている^32-37)．短パルス繰り返しレーザーではbiostimulativeな作用のみならず，機械的な刺激が加わることが知られており³⁸⁾，CWと比較してより高い賦活効果を持つ可能性が示唆されている³⁵⁾．

3.3 青色半導体レーザーによる骨芽細胞への効果

半導体レーザーを用いたLLLTの研究の多くでは600–900 nmの近赤外および赤外領域波長の光源が用いられてきたが，近年，青色などより波長の短い光源を用いたLLLTにも細胞賦活効果があることが示されてきている³⁹⁾．Wangら⁴⁰⁾はhuman adipose-derived stem cells（hASCs）を用いて，青色（410–430 nm），緑色（525–555 nm），近赤外（660 nm），赤外（810 nm）波長の光源によるLLLTの効果を比較したところ，青色，緑色は近赤外，赤外と比較して骨芽細胞分化を有意に高く促進したと報告している．

そこでMikamiら³⁵⁾は，超高繰り返し超短パルス波の青色レーザー（80 MHz，ピークパワー5 kW）によるLLLTの有効性をin vitroにて検討した．

実験では波長810 nmで発振したレーザーを，非線形光学結晶を用いて第2高調波を発生させ，波長405 nmへと調整した青色レーザーを光源として用い，マウス由来骨芽細胞様細胞株（MC3T3-E1）へ，出力31.3–281.3 mW/cm² にて1分間照射（1.9–16.9 J/cm²）を行いその効果を検討した．

その結果，WST-8 assayおよびCell counting assayにより，青色レーザーの細胞増殖促進効果は照射3日後において5.6–9.4 J/cm²までは出力依存的に増加し，13.1 J/cm²以上の出力では逆に急激に細胞増殖を有意に抑制することが判明した（Fig.2a）．さらにIn vitro wound healing assay により，1.9 J/cm²と5.6 J/cm²の出力でLLLTを行った群ではレーザー照射後1日後と2日後において創の閉鎖を有意に促進することが示された．レーザー照射後7日目のALP活性は1.9，5.6，9.4 J/cm²のLLLTにより有意に促進され，その効果は5.6 J/cm²の出力において最大であった（Fig.2b）．またALP染色において，1.9 J/cm²と5.6 J/cm²で照射した群は，非照射群と比較してより広い面積が染色された（Fig.2c）．また骨芽細胞分化マーカーのmRNA発現をリアルタイムPCR法にて測定したところ，骨芽細胞分化に関わる転写因子であるrunt-related transcription factor 2（Runx2）およびosterix（Osx）と，骨芽細胞分化の初期マーカーであるAlpの発現がレーザー照射後3日目または7日目で有意に亢進していた．さらに培養開始から2，4，6，9，11日目の計5回，それぞれ5.6 J/cm²の出力で照射を行った群では，照射後3週目において非照射群と比較して細胞外基質の石灰化が有意に促進されていることがアリザリン染色により示された（Fig.2d）．

Fig.2

Effect of low-level ultrahigh-frequency (UHF) and ultrashort-pulse (USP) blue laser irradiation on osteoblasts.

(a) Cell proliferation following low-level laser therapy (LLLT) with a 405nm UHF-USP blue laser at different energy densities. On day 3 following LLLT, significant energy-density dependent (up to 9.4 J/cm²) enhancement of MC3T3-E1 cell proliferation was noted. Energy densities higher than this significantly inhibited proliferation. (b) ALP activity was significantly higher on day 7 following LLLT, and an energy density of 5.6 J/cm² had the largest effect. (c) Representative photography of ALP staining of control and LLLT-treated cells. (d) Osteoblast calcification following five successive sessions of LLLT with a 405 nm UHF-USP blue laser. Alizarin Red S was used to stain MC3T3-E1 cells 3 weeks after the final LLLT session. Representative photography of Alizarin Red S staining of control and LLLT-treated cells. Extracellular calcification was promoted by LLLT. (e) Effect of a TRPV1 inhibitor on LLLT-induced cell proliferation. WST-8 assay showed that capsazepine (CPZ) pretreatment significantly inhibited induction of cell proliferation by LLLT with a 405 nm UHF-USP blue laser at 9.4 J/cm². (f) Effect of a TRPV1 inhibitor on LLLT-induced alkaline ALP activity. CPZ pretreatment significantly inhibited the promotion of ALP activity induced by LLLT with a 405 nm UHF-USP blue laser at 5.6 J/cm². Data are presented as the mean ± SD. *: P < 0.05 and **: P < 0.01 (Tukey-Kramer test). [Modified pictures and legend from Mikami R. et al. Low-level ultrahigh-frequency and ultrashort-pulse blue laser irradiation enhances osteoblast extracellular calcification by upregulating proliferation and differentiation via transient receptor potential vanilloid 1. Lasers Surg Med. 2018; 50: 340-352. © copyright (2018) John Wiley & Sons A/S.]³⁵⁾

一方，近年LLLTのシグナル伝達において，細胞膜上のイオンチャネルであるtransient recepteor potential（TRP）が関与していることが示されてきている．特に青色および緑色光源のLLLTでは，TRPチャネルを介して細胞膜内外のCa²⁺濃度勾配に変化が生まれることにより，核内にシグナルが入り細胞増殖や分化が起こることが示唆されている^40,41)．

そのため本研究では，LLLTによる生体刺激効果とTRP vanilloid 1（TRPV1）の関連を明らかにするべく，対照群と照射群でTRPV1発現に差がないことを確認した後，TRPV1選択的阻害薬であるcapsazepine（CPZ）を用いた阻害実験を行った．その結果，CPZの添加により，LLLTにより促進された細胞増殖の82%が抑制され（Fig.2e），同様にALP活性についても，CPZを添加するとLLLT群において促進されたALP活性の64%が抑制されることが分かった（Fig.2f）．

以上より，青色レーザーを用いた低出力照射は骨芽細胞の増殖と分化を促進し，細胞外基質の石灰化を促進することが明らかとなった．それらの効果はいずれもTRPV1を介している可能性が示唆されている．TRPチャネルは温度，機械刺激，浸透圧や化学物質など様々な刺激で活性化され，セカンドメッセンジャーであるCa²⁺の流入を制御することにより細胞内の様々な反応を引き起こすことが知られている．今後はLLLTのシグナル伝達においてTRPチャネルがどのような役割を果たしているのか，詳細な検討が期待される．

4. In vivoでの基礎研究

4.1 半導体レーザーによるLLLTが骨再生に与える効果

半導体レーザーによるLLLTが組織再生に与える効果については，現在までにin vivoにおいても軟組織，硬組織問わず多くの研究がなされているが，本項では特に骨の再生に焦点をあてて概説する（Table 2）．

Table 2 In vivo studies on low-reactive level laser therapy (LLLT) using diode lasers

Animal, Model	Year Author	Irradiation protocol	Grouping	Assessment	Major findings
Rat, calvarial defects	2001 Mezawa et al.⁴²⁾	・830 nm ・0.11, 0.28 W/sec ・CW ・10 min ・daily for 1–6 weeks	1) Control 2) non-irradiation 3) LLLT (0.11W/sec) 4) LLLT (0.28 W/sec)	histomorphometric analysis	LLLT groups showed significantly higher new bone formation compared with the control group.
Rabbit, mid-tibial fracture	2007 Liu et al.⁴⁴⁾	・830 nm ・40 J/cm² ・CW ・50 s ・daily for 4 weeks	1) LLLT 2) Control	radiographic measurements, evaluation of tibial bone volume, histological analysis, measurements of BMD by micro-CT	The fractures in the LLLT group showed less callus thickness than those in control group 3 weeks after treatment. The average tibial volume of LLLT group was higher than control group. The BMD as ascertained using a grey scale showed darker coloration in the LLLT group than in the control group.
Rat, surgical defect in fumur	2008 Gerbi et al.⁶⁰⁾	・830 nm ・40 J/cm² ・CW ・every other day for 15 days	1) Control 2) LLLT 3) Bone grafts 4) Bone grafts + LLLT	histological analysis	The use of infrared laser light was effective for accelerating healing of bone defects filled with organic bovine bone graft, as evidenced by increased collagen deposition, faster cortical repair, and earlier development of haversian systems.
Rat, critical bone defects in the parietal bone	2012 Rosa et al.⁶¹⁾	・780 nm ・120 J/cm² ・CW ・80 s ・single irradiation	1) LLLT 2) rhBMP-2 3) LLLT + rhBMP-2 4) rhBMP-2/monoolein gel 5) LLLT + rhBMP-2/monoolein gel 6) Control	histomorphometric analysis	LLLT + pure BMP-2 groups showed higher amounts of newly formed bone than LLLT alone or rhBMP-2 alone groups.
Rat, femoral osteotomy	2013 Borbosa et al.⁶²⁾	・660–690 nm/790–830 nm ・140 J/cm² ・CW ・50 s ・3 times/weeks for 7, 14, 21 days	1) Control 2) LLLT (660–690 nm) 3) LLLT (790–830 nm)	Optical densitometry	Optical density showed a significant increase in the degree of mineralization in both LLLT groups after 7 days. After 14 days, only the group treated with laser therapy in the infrared spectrum showed higher bone density. No differences were observed between groups after 21 days.
Rabbit, calvarial defects	2015 Fekrazad et al.⁴³⁾	・810 nm ・4 J/cm² ・CW ・20 s ・every other day for 3 weeks	1) Control 2) LLLT 3) MSCs/bone grafts 4) MSCs/bone grafts + LLLT	histologic and histomorphometric evaluation	The histological evaluation showed a statistically significant increase in new bone formation of LLLT group relative to the control and the other two experimental groups. Inflammation was significantly reduced in LLLT group compared to the control defects and the other two experimental groups.
Rat, tooth extraction (streptozotocin-induced DM models)	2012 Park et al.⁴⁷⁾	・980 nm ・13.95 J/cm² ・CW ・60 s ・daily for 3, 5, 7, and 14 days after extraction	1) Control (normal rats) 2) LLLT (normal rats) 3) Control (DM rats) 4) LLLT (DM rats)	histological analysis, mRNA expression (Ocn, Col 1, Runx2)	Groups 2 (normal rats with LLLT) and 4 (DM rats with LLLT) showed faster initial healing and more new alveolar bone formation than group 1 (normal rats without LLLT) and group 3 (DM rats without LLLT), respectively.
Rat, tooth extraction	2015 Park et al.⁶³⁾	・980 nm ・13.95, 27.9, 69.75 J/cm² ・CW ・1, 2, 5 min ・daily for 3 or 7 days	1) Control 2) LLLT (1 min) 3) LLLT (2 min) 4) LLLT (5 min)	mRNA expression and protein expression of osteogenic and growth factor	Laser irradiation for 5 min caused the highest expressions of osteogenic and growth factor genes and proteins. LLLT had positive effects on the early stages of bone healing of extraction sockets in rats, which were irradiation time-dependent.
Rat, tooth extraction	2016 Noda et al.³⁷⁾	・904–910 nm ・61.2 J/cm2 ・30 kHz ・1 min ・daily for 3 or 7 days	1) Contorl 2) LLLT	measurements of BMC, BV and BMD by micro-CT, histomorphometric analysis, mRNA expression of osteogenic markers, immunohisto-chemistryl	LLLT significantly reduced the un-epithelialized areas of the extracted sites. BMC, BV and BMD of LLLT groups significantly increased. mRNA expression of Ocn and PCNA-positive cell numbers were significantly higher in LLLT groups.
Rabbit, dental implant placement	2015 Massotti et al.⁴⁵⁾	・830 nm ・5, 10, 20 J/cm² ・every 48 h for 13 days after the extraction	1) Control 2) LLLT (5 J/cm²) 3) LLLT (10 J/cm²) 4) LLLT (20 J/cm²)	histological analysis	Histomorphometric evaluation showed significantly higher bone-to-implant contact and significantly more collagen fibers in LLLT at 20 J/cm² group.
Rat, tooth movement	2000 Kawasaki et al.⁶⁴⁾	・830 nm ・35.3 W/cm² ・CW ・3 min at 3 point ・daily for 12 days	1) Control 2) LLLT	measurement of tooth movement, cell proliferation identification of osteoclasts	In LLLT groups, the amount of tooth movement was significantly greater. The amount of bone formation and rate of cellular proliferation in the tension side and the number of osteoclasts in the pressure side were all significantly increased in the LLLT groups.
Rat, tooth movement	2010 Marque-zan et al.⁶⁵⁾	・830 nm ・6,000 J/cm² ・CW ・3 min at 3 points ・twice or 7 times	1) Control 2) LLLT (2 times) 3) LLLT (7 times)	measurement of tooth movement, identification of osteoclasts and immature collagen	The tested LLLT protocols were unable to accelerate tooth movement. Even though the number of osteoclasts increased when LLLT was applied daily, the repair at the tension zone was inhibited.
Rat, rapid maxillary expansion	1997 Saito et al.⁴⁶⁾	・830 nm ・35.3 J/sec/cm² ・CW ・3, 10 min ・3, 7 days or single irradiation	1) Intact 2) Control 3) LLLT (7-day) 4) LLLT (3-day) 5) LLLT (single irradiation)	histomorphometric and histologic evaluation	LLLT can accelerate bone regeneration in a midpalatal suture during rapid palatal expansion and that this effect is dependent not only on the total laser irradiation dosage but also on the timing and frequency of irradiation.
Mouse, cutaneous incisions, followed by an abdominal muscle incision and suture	2013 Fukuda et al.⁶⁶⁾	・780 nm ・10 J/cm² ・CW ・20 s ・once, twice or three times (12, 36, 60 h after surgery)	1) Control 2) Sham surgery 3) i) LLLT (once) ii) LLLT (twice) iii) LLLT (3 times)	evaluation the modulation of proinflammatory (IL-6, TNF-α, IFN-γ) and anti-inflammatory cytokines (TGF-β1) by ELISA	The low-level laser application decreased the TNF-α and IFN-γ release in vivo of spleen mononuclear cells in mice, especially after two exposure sessions. However, there was no modulation of the IL-6 and TGF-β1 release.
Rat, cutaneous wound healing	2016 Solmaz et al.⁶⁷⁾	・635 nm ・1, 3 J/cm² ・26, 78 s ・single irradiation	1) Control 2) LLLT (1 J/cm²) 3) LLLT (3 J/cm²)	bioelectrical impedance measurements, morphological and histological examinations	LLLT had more evidence especially for the first days of healing process. On day 7, 3 J/cm² laser-irradiated tissues had significantly smaller wound areas compared to non-irradiated wounds.

CW: continuous wave, BMD: bone mineral density, BMP: bone morphogenic protein, rhBMP: recombinant human BMP, MSC: mesenchymal stem cell, DM: diabetes mellitus, Ocn: osteocalcin, Runx2: runt-related transcription factor 2, Col 1: Collagen type 1, BMC: bone mineral content, BV: bone volume, PCNA: proliferating cell nuclear antigen, IL: interleukin, TNF: tumor necrosis factor, IFN: interferon, TGF: transforming growth factor, ELISA: enzyme-linked immune sorbent assay.

LLLTは骨代謝を促進することが知られており，Mezawaら⁴²⁾は2001年に頭蓋骨骨欠損モデルを用い，830 nmの半導体レーザーによるLLLTが新生骨形成を促進したことを報告した．Fekrazadら⁴³⁾は810 nmの半導体レーザーによるLLLTと骨補填材およびMSCsを併用した再生療法について頭蓋骨骨欠損モデルを用いて検討をしている．ウサギ頭蓋骨に直径6 mmの欠損を実験的に作成し，欠損部へのLLLT，あるいは骨補填材をscaffoldとしたMSCsの填入，およびその両者を行った．LLLT群では，4 J/cm²のエネルギー密度で2日に一回3週間，照射を行った．3週後における組織学的評価の結果，LLLT単独群では他群と比較し新生骨量が有意に多く，MSCs填入群と比較すると炎症所見が有意に少なかった．整形外科領域では骨折治癒の促進を想定した研究がなされてきたおり，Liuら⁴⁴⁾はウサギ脛骨を用いて実験的骨折モデルを作成し，骨折部周囲に波長830 nmの半導体レーザーを40 J/cm²のエネルギー密度で1日1回，4週間照射したところ，術後4週において照射群では仮骨形成量の増加とともに骨折部の癒合が促進したことを報告した．これらの結果より，LLLTは骨欠損モデルおよび骨折モデルにおいて骨形成を促進することが示され，MSCsや補填材などの再生材料を填入した場合と比較して，炎症の少ない，より低侵襲な介入で骨形成を促進する術式であることが示唆された．

半導体レーザーによるLLLTが歯科用インプラント埋入後の骨結合（osseointegration）に与える効果についても検討されており，Massottiら⁴⁵⁾はウサギの下顎切歯を抜歯後，歯科用インプラントを即時埋入し，波長830 nm半導体レーザーによるLLLTを13日間48時間ごとに7回行った．組織学的評価により，20 J/cm²で照射した群は他の群と比較しBone-to-implant contact（BIC）およびコラーゲン線維面積が有意に大きく，LLLTはインプラント埋入後の骨形成を促進することが示唆された．

また，Saitoら⁴⁶⁾はラットを用いて，歯科矯正治療時の正中口蓋縫合拡大時の骨添加に対するLLLTの効果を検討している．波長830 nmの半導体レーザーを用い，実験的に拡大させている口蓋正中縫合部に35.3 J/sec/cm²で照射時間および照射期間を変えてLLLTを行ったところ，非照射群と比較して照射群の骨形成量は，照射量依存的に増大しており，特に拡大前期の複数回照射が有効であることを示した．

このように骨再生における半導体レーザーを用いたLLLTの有効性が示されてきているが，至適波長や照射条件などの系統的な検討がなされていない．また成長因子や骨補填材などの既存の再生療法との相互作用について検討している研究は現状では非常に少ないが，歯周外科治療やインプラント治療への臨床応用を考えると非常に興味深い分野であり，今後の検討が期待されている．

4.2 半導体レーザーによるLLLTが抜歯窩の治癒に与える効果

Nodaら³⁷⁾は高繰り返し短パルス半導体レーザーによるLLLTをラット抜歯窩モデルに応用し，その創傷治癒促進効果について検討を行った．ラットの上顎左右側第一臼歯を抜歯し，右側をレーザー照射側，左側を非照射側（コントロール側）とした．主波長904–910 nm（パルス波，ピークパワー45 W）と第二波長650 nm（連続波）の混合波長を発振する高パルス発振の半導体レーザー（Lumix 2，Fisoline社）を用い，抜歯直後に1分間のレーザー照射（0.28 W，30 kHz，61.2 J/cm²）を行い，その後24時間毎に3回あるいは5回の術後照射を行った．

その結果，抜歯窩の軟組織の治癒については，抜歯直後，3，7日後における抜歯窩の未上皮化部の面積を評価したところ，抜歯後7日では，コントロール側と比較し，レーザー照射側における未上皮化部の面積は有意に減少し，上皮化の促進が観察され，より良好な治癒が認められた（Fig.3a, b）．抜歯後7日において，マイクロCTを用いて骨塩量（BMC），骨量（BV），骨密度（BMD）を計測したところ，BMC，BV，BMDは全てレーザー照射側で有意に増加していた（Fig.3c, d）．抜歯後3日での骨形成関連マーカーのmRNA発現をreal time PCR法にて定量したところ，レーザー照射側でOcnが有意に増加し，Runx2，Alpの増加傾向が認められた（Fig.3e）．さらに，抜歯後3日の抜歯窩内の細胞増殖について評価するため，抗PCNA（Proliferating cell nuclear antigen）抗体を用いた免疫染色を行ったところ，単位面積当たりのPCNA陽性細胞数は，レーザー照射側で有意に増加していた．

Fig.3

Effect of high-frequency pulsed low-level diode laser irradiation on tooth extraction socket in rats.

(a) Gross pathology of the high-frequency pulsed low-level laser-irradiated (904–910 nm, 30 Hz, 61.2 J/cm²) and unirradiated control tooth extraction sockets on days 0, 3, and 7 after extraction and (b) measurement of unepithelialized areas in the extraction sites. Advanced epithelialization was clearly observed on the irradiated extraction sockets via microscopic observation. Likewise, on day 7, images revealed faster wound closure in laser-treated sites than in control sites, and the areas in laser-treated sites were significantly smaller than those in control sites. (c) Representative 3D micro-CT images constructed by bone morphometric software in laser-irradiated sites (B, D) and unirradiated control sites (A, C) on day 7 after tooth extraction. The laser-irradiated socket shows higher density of new bone formation than the unirradiated control. (d) Bone morphometric analysis of bone mineral content (BMC), bone volumes (BV), and bone mineral density (BMD) using micro-CT in tooth extraction sockets in laser-treated sites and unirradiated control sites on day 7 after extraction. LLLT significantly improved both the quality and quantity of newly formed bone in laser sites compared with control sites. (e) mRNA expression of Col-1, Alp, Runx2, Ocn, and Bmp-2 genes measured by real-time PCR in the high-frequency pulsed low-level laser-irradiated and unirradiated control tooth extraction sockets on day 3 after extraction. On day 3, mRNA expression of Ocn in laser-treated sites was significantly higher than that in unirradiated control sites. The genes/Gapdh values were calculated, and the value of the control sites was set to 1. Data are presented as the mean ± SE. *: P < 0.05 (paired t-test). [Modified pictures and legend from Noda M. et al. High-frequency pulsed low-level diode laser therapy accelerates wound healing of tooth extraction socket: an in vivo study. Lasers Surg Med. 2016; 48: 955-964. © copyright (2016) John Wiley & Sons A/S.]³⁷⁾

この研究により，高パルス発振の低出力半導体レーザー照射が抜歯窩の創傷治癒において細胞の増殖および分化を活性化することにより，上皮化および骨形成を促進し，抜歯窩の早期創傷治癒を増進することが判明し，これらの結果は，LLLTが歯周およびインプラント周囲再生治療における骨形成促進のための有効なツールとなる可能性を示唆している．

一方で，Parkら⁴⁷⁾は糖尿病モデルマウスの抜歯窩の治癒に対するLLLTの効果を検討している．ラットを健常群とストレプトゾトシン投与により誘導された糖尿病モデル群に分けて抜歯を行い，波長980 nmの半導体レーザーによるLLLTを約14 J/cm²のエネルギー密度で1日1回，14日間行ったところ，どちらのマウスにおいてもLLLT群では非照射群と比較して早期の新生骨形成を認め，骨代謝マーカー（Runx2, Col type 1, Ocn）mRNAnの有意に高い発現を示した．

一般的に糖尿病患者は易感染性であり，創傷治癒も遅延しやすいことが知られているが，Parkら⁴⁷⁾の研究は糖尿病モデルにおいてもLLLTは骨代謝マーカーを増加させ，抜歯窩の治癒を促進する可能性を示した．日常臨床において糖尿病患者の抜歯などを行う機会も多く，抗菌薬の術前投与などの対策をとることが多いが，LLLTのような非侵襲的な手段により抜歯窩治癒を促進することができれば術後感染のリスクを減らすことができるだけでなく，不快症状も軽減させることができ，臨床的メリットは大きいと考えられる．

5. 臨床研究

半導体レーザーによるLLLTが口腔内の軟組織および硬組織の治癒に与える効果について，いくつかの臨床研究が行われている（Table 3）．

Table 3 clinical studies on low-reactive level laser therapy (LLLT) using diode lasers

Intervention	Year Author	Irradiation protocol	Study design	Grouping	Observ. period	Main findings
Gingivectomy/gingigiva-plasty	2008 Ozcelik et al.⁴⁸⁾	・588 nm ・4.0 J/cm² ・CW ・5 min ・daily for 7 days	・split-mouth design ・20 patients	1) surgery 2) surgery + LLLT	15 days	LLLT-applied sites had significantly lower unepithelized areas compared with the control sites on the post-operative 3rd, 7th and 15th day
Coronally advanced flap	2011 Ozturan et al.⁶⁸⁾	・588 nm ・4.0 J/cm² ・CW ・5 min ・daily for 7 days	・split-mouth design ・10 patients	1) CAF 2) CAF + LLLT	1 year	Statistically significant differences were observed between test and control sites in the gingival recession depth, gingival recession width and width of the keratinized tissue and clinical attachment level measurements after 1 year. The test group presented greater complete root coverage compared with the control group after treatment.
Connective tissue graft removal for CTG (donor sites)	2015 Dias et al.⁴⁹⁾	・660 nm ・15 J/cm² ・CW ・20 s ・every other day for 7 days	・RCT ・32 patients	1) connective tissue removal + LLLT 2) connective tissue removal	90 days	The test group presented statistically significant smaller wounds on palatine mucosa after connective tissue removal for root coverage techniques at days 14 and 45.
CTG	2015 Fernandes-Dias et al.⁵¹⁾	・660 nm ・15 J/cm² ・CW ・20 s ・every other day for 7 days	・RCT ・40 patients	1) CTG 2) CTG + LLLT (recipient sites)	6 months	Although the test group presented more complete root coverage rate than the control group, LLLT protocol didn’t enhanced the clinical outcome (recession depth, probing depth, clinical attachment level, thickness of gingival tissue and width of gingival tissue).
FGG	2017 Heidari et al.⁵⁰⁾	・660 nm ・4 J/cm² ・CW ・32 s ・0, 1, 2, 4 and 7 days	・RCT ・split-mouth design ・12 patients	1) FGG + LLLT 2) FGG (donor sites and recipient sites)	45 days	After 21 days, the test group showed significantly higher rate of epithelialization at the donor site.
Individual canine retraction	2012 Doshi-Mehta et al.⁶⁹⁾	・810 nm ・8 J/each point ・CW ・10 or 30 s	・split-mouth design ・20 patients	1) LLLT + canine retraction 2) canine retraction	95 days	An average increase of 30% in the rate of tooth movement was observed with the low-intensity laser therapy. Pain scores on the experimental sides were significantly lower compared with the control sides.
Rapid maxillary expansion procedures	2012 Cepera et al.⁵²⁾	・780 nm ・10 J/cm² ・10 s ・LLLT was performed on 5 stages	・RCT ・27patients	1) rapid maxillary expansion + LLLT 2) rapid maxillary expansion	4.5 months	From the evaluation of bone density, the results showed that the laser improved the opening of the midpalatal suture and accelerated the bone regeneration process
Tooth extraction	2011 Mozzati et al.³⁴⁾	・904 nm ・180 J/cm² ・30 kHz ・15 min ・0, 3, 5 days	・split-mouth design ・10 patients	1) tooth extraction + LLLT 2) tooth extraction	7 days	LLLT prevented the increase of IL-1b, IL-6, IL-10, and COX-2, and induced an insignificant increase in collagen at 7 days after extraction, versus levels on day of extraction. Patients reported less pain at the site treated with LLLT than at the control site.
Tooth extraction	2015 Romão et al.⁵³⁾	・808 nm ・75 J/cm² ・CW ・30 s ・8 times in 15 days	・RCT ・20 patients	1) tooth extraction + LLLT 2) tooth extraction	40 days	The relative bone volume was significantly higher in the LLLT group. More homogeneous trabecular configuration represented by thin and close trabeculae was shown in LLLT group.
Periodontal regeneration therapy	2009 Abo-Elsaad et al.⁵⁴⁾	・830 nm ・16 J/cm² ・CW ・60 s ・0, 3, 5, 7 days postoperatively	・split-mouth design ・20 patients	1) Periodontal regenerative therapy (bioactive glass) + LLLT 2) Periodontal regenerative therapy	6 months	At 3 months there was a statistically significant difference between the laser and non-laser sites in clinical probing pocket depths, clinical attachment levels and standardized periapical radiograph. However, at 6 months, no difference was observed.

CW: continuous wave, CAF: coronally advanced flap, RCT: randomized controlled trial, CTG: connective tissue graft technique, FGG: free gingival graft technique, N/A: not applicable, IL: interleukin, COX: cyclooxygenase.

軟組織に関して，Ozcelikら⁴⁸⁾は，歯肉切除術もしくは歯肉整形術が必要な患者20人を，スプリットマウスデザインで術後にLLLTを行う群と行わない群に分けて比較を行ったところ，術後3日，7日，15日において，LLLTを行った群では上皮化していない創部面積が有意に少なかったことを報告した．また，歯周軟組織における頻度の高い問題として，強いブラッシング圧や矯正治療による歯の移動に伴い歯肉の退縮を起こすことがあり，それに伴い知覚過敏や審美障害が問題となることが多い．そのため口蓋部から歯肉組織を採取し歯肉退縮部に移植する術式（遊離歯肉移植術：Free gingival tissue graft technique（FGG）あるいは結合組織移植術：Connective tissue graft technique（CTG））がしばしば行われるが，その際，歯肉組織を採取した部位（donor site）の疼痛や治癒の遅延が問題となることがある．そこでDiasら⁴⁹⁾やHeidariら^49,50)は，結合組織を採取後の口蓋のDonor siteの創部へLLLTを応用したところ，創部の上皮化が亢進し創傷の治癒が促進したことを報告した．一方でFernandes-Diasら⁵¹⁾は，歯肉移植を行ったRecipient siteへのLLLTの効果を検討したところ，歯肉退縮量や角化歯肉の厚みなどの臨床パラメーターに有意な差はなく，その効果は限定的としながらも，完全被覆を達成した割合はLLLT群で有意に多かったことを報告した．

硬組織に対する応用では，Ceperaら⁵²⁾は，矯正治療時に上顎歯列弓の急速拡大が必要な患者27人をLLLT併用群と非併用群にわけ，正中縫合の拡大と骨添加を，エックス線画像を用いて評価した．その結果，LLLT群ではコントロール群と比較して有意に正中縫合の拡大が促進され，さらに拡大終了後の骨添加はLLLT群の方が早い傾向が見られ，LLLTにより骨代謝が活性化されていることが示唆された．抜歯窩に対するLLLTの効果も検討されており，Mozzatiら³⁴⁾は抜歯が必要な10人の健常被検者に対しスプリットマウスデザインで抜歯およびLLLTを行った後，術直後と術後7日に抜歯窩部の軟組織を採取し，炎症性サイトカイン，成長因子，骨代謝関連マーカーの定量を行った．その結果，非照射群では，術直後と比較して術後7日目の炎症性サイトカイン（IL-1b, IL-6, IL-10, COX-2）の有意な上昇が見られたのに対して，照射群ではそれらの有意な上昇は認めなかった．Romãoら⁵³⁾は，抜歯が必要な20名をLLLT群と非照射群にわけ，抜歯後40日目の抜歯窩の骨添加をマイクロCTを用いて評価したところ，LLLT群の方が有意に骨量が多いことを明らかにした．

歯周組織再生療法への応用については，AboElsaadら⁵⁴⁾が検討を行っている．20人の患者に対し，垂直性骨欠損への生体活性ガラスを填入しLLLTを併用したところ，術後3か月でのポケット深さ，アタッチメントレベル，エックス線写真上での骨レベルがLLLTを行わなかった群と比較して有意に改善したことを報告した．

このように口腔内の軟組織および硬組織の再生という観点において，半導体レーザーによるLLLTは創傷治癒の促進や炎症反応の抑制，骨代謝の促進などの効果をもつことが示されつつあるが，使用するレーザーの波長や出力，発振状態のみならず，どのようなスケジュールで照射するかなどを含め，今後さらなる検討が必要である．

また，現状では歯周組織再生療法への有効性を評価した研究がほとんど行われていないが，LLLTの臨床応用への可能性を考えると，細胞治療における移植細胞の賦活化を目的とした応用を含め，歯周組織再生療法の際の補助療法としての応用が期待されるため，今後その適性を検討する研究が待たれる．

6. 今後の展望

これまで見てきたようにLLLTは非侵襲的で術式も簡便ながら，口腔内の創傷の治癒能力を高め，治癒期間を短縮し，不快症状を軽減させることができる非常に有用な治療法と思われる．しかし，LLLTが生体に対しどのようなメカニズムで作用するのかという点については，具体的なシグナル伝達経路などを含め未だ不明な点が多い．LLLTに関する研究では，使用するレーザーの波長や発振状態，繰り返しパルス数，出力，照射時間，照射回数など関与するパラメーターが多いため，系統的に比較検討することが難しいが，今後詳細な検討が行われることにより，そのメカニズムがさらに解明されることが期待される．また臨床応用に際しては，最適な照射プロトコルの確立が求められる．

さらに今後は，細胞療法を含めた歯周組織再生療法の際の補助療法として応用されることで，既存の治療法よりもさらによい臨床成績を生み出す術式となる可能性が示唆されている．しかし現状では十分な科学的根拠が不足しており，さらなる基礎研究および臨床研究が必要であり，LLLTの分野においてもトランスレーショナルリサーチが広く行われてゆくことが期待される．

謝辞

本研究にご協力を賜りました当分野のWalter H. Meinzer先生に感謝を申し上げます．

利益相反の開示

利益相反なし．

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