Abstract
腰背筋膜（LF）は特発性腰痛の原因の一つであると考えられている。 実際、LF内には侵害受容性の自由神経終末が存在することが組織学的に証明されており、さらに慢性腰痛患者では形態的な変化が見られるようである。 しかし、これらの特徴が痛みの病因とどのように関連しているのかは不明である。 筋膜を実験的に刺激して生体内で腰痛を誘発すると、後角ニューロンが興奮性を高めて反応することが示唆されている。 筋膜に関連した後角ニューロンの感作は、LFの微小損傷や炎症に関連している可能性がある。 腰痛において筋膜が重要な役割を果たしていることを示すデータがあるにもかかわらず、関係する神経生理学的動態をよりよく理解するためにはさらなる研究が必要です。
1. はじめに
MRI（磁気共鳴画像）で診断された椎間板の病変は、必ずしも腰痛の原因となるものではありません。 そのため、心理的要因、環境的要因、遺伝的要因、その他の形態的要因など、様々な予測因子が議論されている。 後者については、Panjabiが特発性腰痛の要因として、腰部結合組織の微小損傷を提唱している。 彼の仮説は傍脊椎結合組織のみを対象としたものであったが、他の著者は同様の微小損傷の候補として腰背筋膜(LF)も考慮すべきであると主張した。 近年、この新しい仮説に関連した研究が数多く発表されている。 これらの研究の中には、LFの潜在的な侵害受容能力を示唆するものもあるが、腰痛の理解と治療のためにこれらの指標が臨床的にどのような意味を持つかはまだ解明されていない。
2.調査方法 3つのテーマについて、最新の文献を徹底的に調査しました。 (1)LFの潜在的な侵害受容神経の組織学的証拠、(2)腰痛患者と健常者のLFの形態的違い、(3)実験的刺激に対するLFの侵害受容および侵害受容関連の反応。 2016年9月までにPubMed，ScienceDirect，Google Scholarに掲載された研究を対象とした。
3.結果と考察
3.1. 形態学的変化
LFに明らかな巨視的ヘルニアが存在するケースがいくつか報告されています。 しかし、これらの報告はすべて、そのような明らかな症例は、腰痛患者のごく少数を占める稀な例外である可能性が高いという点で一致している。 Dittrichは、腰の手術中にLFの後層と、その組織から採取した組織切片を調べた。 Dittrichは検査した患者の数については述べていないが、この組織には損傷や修復の兆候が頻繁に見られることを報告し、写真による記録でそれを裏付けている。 Bednarらは、腰痛患者24名の腰椎手術時に採取したLFの後層部のサンプルの組織学的検討を行った。 この患者は以前に腰椎の手術を受けていなかった。 組織サンプルの光・電子顕微鏡検査では、虚血や炎症過程を示唆する顕微鏡的変化が頻繁に見られた。
Langevinらは、慢性腰痛患者と年齢をマッチさせた健常対照者のLFの後層の機械的挙動を比較しました。 Langevinらは、慢性腰痛患者と年齢をマッチさせた健常対照者のLF後層の力学的挙動を比較しました。超音波記録を用いて、受動的な腰部屈伸運動中のLF後層内のせん断運動を調べました。 対照群と比較して、腰痛群では剪断歪みが約20％と有意に減少していた。 さらに、スクリーニングを受けた患者の多くは、この筋膜層の厚さが増加していましたが、その厚さの差は男性患者のみで有意であることがわかりました
3.2. 神経支配
さまざまな組織学的検査により、LFには無髄の末端神経が存在することが記録されています(表1)。 これらの神経には、CGRP染色が陽性であるような、おそらく侵害受容の可能性がある神経と、SP染色が陽性であるような、明らかに侵害受容能力がある神経が含まれています。 興味深いことに、異なる組織におけるCGRP陽性線維の分布と密度を調べた研究では、LFでは脊髄の筋肉よりも3倍高い密度であると報告されている。 さらに、ラットのLFの内層では、Complete Freund’s Adjuvantで誘発された慢性炎症後に、侵害受容線維の密度が増加することが判明しました。
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| IH：免疫組織化学的分析。 FNE：遊離神経終末。 PGP 9,5：神経構造の普遍的なマーカー。 TH：交感神経細胞のマーカー。 CGRP：推定侵害受容線維のマーカー。 SP：明確な侵害受容性線維（サブスタンスPを含む）のマーカー。 TRPV1：transient receptor potential receptor subtype V1（侵害受容器の膜に存在する主要な受容体分子の一つ）の新規マーカー。 小神経の終末の同定については言及されていない。 棘上靭帯、棘間靭帯、腸腰靭帯に関する研究はこの表には含まれていません。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3.3. 実験的in vivo研究
いくつかの試験では、in vivo条件下で侵害受容反応を誘発するために、LFの後層や他の筋膜に有害な刺激を加えています。
Pedersenらは、鋭利な時計屋の鉗子を用いて、脱力した猫のLFを機械的に挟み、背筋（ほとんどの場合、同側）、ハムストリングと臀筋（同側の脚）の痙攣収縮を誘発することができました。 筋組織をつまんだ場合と比べて、筋膜をつまんだ場合の方が、より顕著な反応が観察された。 また、田口らが最近行った実験では、ラットのLFの後層をつまんで化学物質（高張食塩水）で刺激すると、脊髄後角のかなりの数の神経細胞に明確な反応が起こることが明らかになった。 高張食塩水はVI型求心性神経に有効な刺激であると考えられることから、著者らは今回の結果をLFの侵害受容機能の証拠と解釈した。 さらに、この研究では、局所の筋組織に慢性的な炎症を起こすと、後角ニューロンが3倍に増加し、そのニューロンがLFの後層を刺激すると反応することも示された。 別の試験では、田口らがラットの硬膜をつまんでみたところ、組織の損傷や侵害刺激によって誘発される神経活性化のマーカーであるc-FOSの発現が脊髄後角で増加していることを発見した。 確認された核の数は、L2からL4のセグメントで最も多く、L3でピークに達した。
田口氏らの研究以外にも、高張食塩水で筋膜を刺激したときの侵害受容反応を調べた研究が2件あります。 Gibsonらはラットを用いた動物実験で、下肢に遅発性筋肉痛（DOMS）を誘発した後、注射による痛みの感受性の変化を調べました。 高張性食塩水を筋膜に注射するとかなりの痛みが生じたが、この物質を筋肉自体や対側の運動していない筋肉に注射した場合には、同様の反応は見られなかった。 DOMSの痛みの主な原因は微小損傷と炎症であると考えられているため、この観察結果は筋膜がこれらのプロセスに対して高い侵害受容性を持っていることを示している。 Gibsonらのデータは下肢で収集されたものであるが、炎症や微小障害を引き起こす過剰な負荷は、LFでも疼痛反応を引き起こすと推察される。 この仮説は、最近の2つの研究によって裏付けられている。 Schilderらはヒトを対象とした試験で、高張食塩水でLFを化学的に刺激すると、関連する筋肉組織に注射するよりも、より長く（約15分対約10分）、より強い痛みを感じる傾向があることを示した。 興味深いことに、筋膜に注射した場合のみ、腰痛患者がよく報告する感情的な痛みの表現（例：苦しい、重い、死ぬほど痛い）が誘発された。 高張生理食塩水ではないが、Deisingらは神経成長因子を腰部の脊柱起立筋の筋膜に注射した。
電気刺激に関しては、利用可能な証拠から、LFはこの刺激経路にも反応することが示唆されています。 肘関節屈筋に遅発性筋痛を誘発した後、筋膜の痛みの閾値は、その下にある筋組織の痛みの閾値よりも有意に低下する。 Gibsonらの研究と同様に、これは炎症過程の存在、すなわち微小損傷に対する結合組織の実質的な侵害受容反応を示しているのかもしれない。 上肢の組織に加えて、LFも電気刺激によって痛覚を生じ、筋肉組織と比較してより顕著であるように見える。 LFの電気的な痛みの閾値（mA）は、脊柱起立筋（）のそれよりもかなり低いことが示された。 さらに、化学的刺激に関する所見と同様に、腰の筋膜組織を制御して電気的に刺激すると、腰の筋肉を刺激した場合よりも強い痛みの反応が見られました。
4.結論
げっ歯類とヒトのLFは、侵害受容性求心性神経が密集しています。 さらに、LFを化学的に刺激すると、重度の、特に長期にわたる感作過程が誘発されることが示されている。
形態学的変化に関しては、Langevinらの超音波検査で、慢性腰痛患者のLFでは健常対照者と比較して、せん断ひずみの伝達が減少していることが示されました。 この変化は、DittrichやBednarらが提唱した病因と同じように、過去の損傷や炎症によって引き起こされた組織の癒着によって説明されるのが妥当であると思われる。 これに加えて、不動や運動不足は、層間のヒアルロン酸のチキソトロピー性の挙動により、せん断ひずみの減少を引き起こす可能性のある別の要因である。 したがって、組織の変化は、腰痛患者の日常的な腰部動作の減少の結果である可能性が十分にある。
いくつかのin vivoの研究によると、神経系はLFの機械的、化学的、電気的な刺激に対して後角ニューロンが特に強く、長く感作して反応するようである。
これらの知見を総合すると、LFは、椎間板のような疑わしい構造物以外にも、腰部疾患患者の潜在的な疼痛発生源であることが示唆されます。 筋膜を介した腰痛感のメカニズムには3つの異なるものがある。 (1) 筋膜の侵害受容神経終末を刺激する微小損傷は、直接腰痛を引き起こす可能性がある。(2) 微小損傷、不動、慢性的な過負荷などの後に組織が再構築されると、プロプリオセプティブ・シグナリングが損なわれ、それ自体がワイド・ダイナミック・レンジ・ニューロンの活動依存性感作によって痛みの閾値を低下させる可能性がある。
本レビューでは、特発性腰痛における腰部筋膜の役割に注目しました。 数多くの研究が、この大規模なサブグループの患者におけるLFの重要な役割を示唆しているが、特定の疾患における関連性については議論の余地がある。 Kuslichらは、腰痛患者の椎間板手術において、進行性の局所麻酔を使用し、連続する各組織層を機械的に刺激した。 圧迫された神経根を機械的に刺激すると強い放散性の腰痛症状が生じるが、LFの後層を同じように刺激しても大多数の患者で同様の反応が得られず、放散性のない局所の痛みは193人中32人にしか生じなかった。 一方で、LFのたるみ（磁気共鳴画像で確認される傍矢状面の膨らみ）は、隣接する腰椎セグメントの疾患と相関があることが示されている。
とはいえ、特発性腰痛患者に前述のような筋膜関連の病因がどのくらいの頻度で現れるのかという疑問は、今後の調査にとって重要かつ困難な背景となります。 この問題が明らかになれば、腰痛の治療や予防に大きく貢献することが期待される。 将来的には、腰痛患者のLFの高解像度超音波検査やMRI検査だけでなく、組織学的検査（私たちの研究室からの図3の例を参照）を行うことができます。
Conflicts of Interest
著者は、この論文の発表に関して利益相反がないことを宣言します。
Acknowledgments
著者は、Thomas W. Findley、Frieder Krause、Heike Jaeger、Freddy Sichtingによるこの論文の開始時の有益な指導とサポートに感謝します。 Robert SchleipはEuropean Rolfing Associationの支援を受けています。 また、Werner KlinglerとともにVerein zur Förderung der Faszienforschung e.V.の支援を受けています
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