フェリル ロリト¹, 立花 克郎¹, 近藤 隆², 小川 良平², 趙 慶利², 山口 和記¹, 小川 皓一¹, 遠藤 日富美¹, 入江 豊¹, 原田 慶美¹

Loreto B. FERIL Jr¹, Katsuro TACHIBANA¹, Takashi KONDO², Ryohei OGAWA², Qing-li ZHAO², Kazuki YAMAGUCH¹, Koichi OGAWA¹, Hitomi ENDO¹, Yutaka IRIE¹, Yoshimi HARADA¹

¹福岡大学医学部解剖学講座, ²富山大学医学部放射線基礎医学講座

¹Department of Anatomy, Fukuoka University School of Medicine, ²Department of Radiological Sciences, Graduate School of Medicine and Pharmaceutical Sciences, University of Toyama

キーワード : ultrasound, hypotonia, apoptosis, sonomechanical effect

序論：軽度の非致死的低浸透圧（146 mOsm）溶液により，低強度（0.08‐0.11 W/cm²）の超音波が浮遊細胞の殺作用を増強することが示されている．目的：本研究において，我々は浮遊細胞の低浸透圧誘導性細胞膨張が直接的に超音波を介した細胞殺作用に関係しているのかどうか，および同様の作用が循環する細胞または接着している細胞にも認められるかどうかを明らかにすることを目指した．方法：軽度低浸透圧下にU937細胞を異なる時間にわたり超音波処理し，粒子径分布分析装置を用いてリアルタイムに細胞のサイズをモニターした．接着細胞に対する効果を検討するために，HeLa 細胞をin vivoシミュレーション装置で低浸透圧下にて超音波処理した．結果：細胞殺作用は低浸透圧誘発性の細胞膨張に直接比例して（最大2倍以上の）増強を認めた．PI染色より，同様の膜損傷が低浸透圧処理したHeLa細胞に認められた．In vivoシミュレーション用循環システムでも同様の低浸透圧誘発性の超音波殺作用が認められた．結論：これらの結果から軽度の低浸透圧は癌の治療，特に白血病の治療において超音波の作用を増強する可能性がある．このような作用の増強が細胞膨張に関係していることを示すこの結果は，今後の低浸透圧治療下の超音波処置の適切なタイミングを検討する上で有用と思われる．

Introduction: It has been shown that killing of suspended cells by low-intensity ultrasound (0.08-0.11 W/cm²) can be enhanced by a mild non-lethal hypotonic (146 mOsm) medium. Purpose: In this study we wished to determine whether hypotonia-induced cell swelling of suspension cells was directly related to enhancement of ultrasound-mediated cell killing, and to verify whether similar effects could be observed on circulating and attached cells. Methods: U937 cells under mild hypotonia were exposed to ultrasound for different times with real-time monitoring of cell size using a particle-size-distribution analyzer. To study the effect on attached cells, HeLa cells were exposed to ultrasound while under hypotonia in an in vivo-simulated set-up. Results: The result showed that the enhanced cell killing (up to more than twice) was directly proportional to hypotonia-induced cell swelling. Similar membrane damage based on PI staining could be observed on HeLa cell streated with hypotonia. An in vivo-simulated circulating system also showed similar findings for hypotonia enhanced ultrasound cell killing. Conclusion: These findings showed that mild hypotonia can be used to augment the effect of ultrasound in the treatment of cancers, particularly leukemia. The results showing that such enhancement is related to cell swelling could guide us toward proper timing of sonication while under hypotonic treatment.