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結論

水素吸入は運動療法との併用で、治療初期の膝の症状を改善する可能性があるが、その効果は持続しなかった。

研究の背景と目的

変形性膝関節症（KOA）は、膝の軟骨がすり減ることで痛みや機能障害を引き起こし、高齢者の生活の質を大きく低下させる病気である。 現在、運動療法が中心的な治療法の一つとされているが 、高齢者では身体機能の低下などから、運動だけでは十分な改善が見られないことも少なくない。
一方、水素分子には、体内の有害な活性酸素を減らす「抗酸化作用」や、炎症を抑える「抗炎症作用」があることが知られている。 動物実験レベルでは、水素が変形性関節症による軟骨の損傷を抑える可能性が示唆されてきたが 、実際に人間でその効果を検証した臨床研究はこれまでなかった。
そこで本研究は、高齢の変形性膝関節症患者を対象に、自宅で行う運動療法に水素吸入を組み合わせることで、症状や身体機能がより改善するのかを明らかにすることを目的とした。

研究方法

• 対象者: 中国の介護付き有料老人ホームに入居する65歳以上の変形性膝関節症患者121名。 平均年齢は81.2歳で、約8割が女性であった。
  • 選定基準：Kellgren-Lawrence（KL）分類という重症度分類でグレード2または3、6ヶ月以上罹患しており、直近1週間の膝の痛みが一定以上ある、などの条件を満たす患者が選ばれた。
  • 除外基準：重度の精神疾患や認知機能障害、他の重篤な全身疾患がある患者などは除外された。
• 介入方法: 参加者全員が、膝関節のエクササイズと健康教育からなる12週間の自宅運動プログラム（HBE）に取り組んだ。 参加者はランダムに2つのグループに分けられた。
  • 水素群（61名）: 自宅運動プログラムに加え、最初の2週間、水素・酸素混合ガスの吸入を行った。
    • 水素の濃度: 約67%（水素：2.0 L/min、酸素：1.0 L/min）
    • 流量: 3.0 L/min
    • 頻度: 毎日
    • 期間: 2週間
    • 実施時間: 1日60分間
  • 対照群（60名）: 自宅運動プログラムのみを行い、水素吸入は行わなかった。
• 評価方法:
  • 主要評価項目: 変形性膝関節症の症状（痛み、こわばり、身体機能）を評価する国際的な指標である「WOMACスコア」の変化を測定した。
  • 副次評価項目: 炎症マーカー（hs-CRPなど）、身体機能テスト（椅子立ち上がりテスト、TUGテスト）、生活の質（SF-36）、有害事象の発生などを評価した。

研究結果

• 主要な結果:
  • 12週時点でのWOMAC合計スコアは、水素群と対照群の間で統計的に意味のある差は見られなかった（p=0.140）。
  • しかし、吸入直後の2週時点では、水素群の方が対照群よりもWOMAC合計スコア（p=0.024）および機能スコア（p=0.014）が有意に大きく改善していた。
  • 生活の質（SF-36）や身体機能テスト（椅子立ち上がりテスト、TUGテスト）、炎症マーカーの数値については、12週時点で両グループ間に有意な差はなかった。
  • 有害事象として、水素群で頭痛2名、鼻腔の乾燥1名が報告されたが、いずれも軽度で自然に回復した。 両グループ間で有害事象の発生率に有意な差はなかった。
• 考察:
  • 本研究の結果から、水素吸入は運動療法と組み合わせることで、治療の初期段階（最初の2週間）においては症状や身体機能の改善を促進する可能性が示された。
  • しかし、その効果は持続せず、12週後には運動療法のみの効果との差がなくなった。 研究者らは、2週間という吸入期間が、臨床的に意味のある持続的な効果をもたらすには短すぎた可能性を指摘している。
  • 今後の研究では、より長期間の吸入や、膝関節への直接注入など、異なる投与方法や期間での効果を検証する必要があると述べている。
• 研究の限界:
  • 研究者も参加者もどちらのグループに属しているか分かってしまう「オープンラベル試験」であったため、特に自己申告に基づく評価に思い込み（バイアス）が影響した可能性がある。
  • 対照群は偽の吸入（プラセボ吸入）を行っておらず、厳密な比較ができていない。
  • 対象者が特定の施設の入居者に限られていたため、この結果が全ての高齢者に当てはまるかは不明である。

Appendix（用語解説）

• 変形性膝関節症（KOA）: 膝の関節にある軟骨が加齢などですり減り、骨が変形することで、痛みや腫れ、動かしにくさなどが生じる病気。
• ランダム化比較試験（RCT）: 研究対象者をくじ引きのようにランダムに複数のグループに分け、それぞれの治療法の効果を公平に比較するための、科学的信頼性が高い研究デザイン。
• WOMAC（ウーマック）スコア: 変形性関節症の症状を評価するために世界的に使われている質問票。「痛み」「こわばり」「日常生活での身体機能」の3つの項目について点数化し、点数が高いほど症状が重いことを示す。
• オープンラベル試験: 研究者も参加者も、誰がどの治療を受けているかを知った上で行われる臨床試験。
• 評価者盲検化: 治療効果を評価する担当者だけが、参加者がどのグループに属しているかを知らないようにする方法。評価の客観性を高めるために用いられる。
• p値: 統計学で用いられる指標で、結果が偶然起こった可能性の大きを示す。一般的にこの値が0.05より小さいと、「偶然とは考えにくく、統計的に意味のある差（有意差）がある」と判断される。
• 抗酸化作用: 体内で過剰に発生すると細胞を傷つけ、老化や病気の原因となる「活性酸素」の働きを抑えたり、取り除いたりする作用。
• 抗炎症作用: 体の組織が傷ついた際に起こる赤み、熱、腫れ、痛みといった「炎症」反応を和らげる作用。

論文情報

タイトル

Hydrogen-oxygen mixture inhalation as an adjunctive treatment to home-based exercise in older patients with knee osteoarthritis: an open-label, blinded-endpoint, randomized controlled trial（論文タイトル： 高齢の変形性膝関節症患者における自宅運動療法の補助療法としての水素・酸素混合ガス吸入：オープンラベル、評価者盲検化、ランダム化比較試験）

引用元

Wang, C., Yan, M., Li, Y., Han, L., Wang, H., Jia, S., Liu, X., Liu, Y., Wu, F., & Wang, B. (2025). Hydrogen-oxygen mixture inhalation as an adjunctive treatment to home-based exercise in older patients with knee osteoarthritis: an open-label, blinded-endpoint, randomized controlled trial. Frontiers in pharmacology, 16, 1505922. https://doi.org/10.3389/fphar.2025.1505922

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