지구상에서 수소 원자 1,000,000 개당 약 155 개의 중수소 원자 (150ppm)*가 있다 (그림 1).
* ‘백만분율’은 ‘백만개 중’을 의미한다. 일반적으로 물 용액의 농도를 설명하는 데 사용된다. 1ppm은 1 밀리그램으로 물 1 리트당 1밀리그램.
사전적 개념 중수소(重水素, heavy hydrogen)
중수소(重水素, heavy hydrogen)는 첫 글자 한자인 무거울 중(重)에서 확인할 수 있듯이, 일반 수소에 비해서 무거운 수소라는 뜻으로 붙인 이름이다. 일반 수소가 양성자 1개로 이뤄진 원자핵을 가지는 것과 달리 중수소는 양성자 1개와 중성자 1개로 이뤄진 원자핵을 갖기 때문에, 일반 수소보다 약 2배 무거운 원자핵을 가지고 있다. 이렇듯 양성자 수는 같지만, 중성자의 수가 달라서 서로 다른 원자량을 갖는 원소를 동위원소라고 하는데, 수소와 중수소는 대표적인 동위원소 관계이다.
양성자 1개와 중성자 1개로 이뤄진 중수소 외에도 중성자 1개가 더 추가되어, 양성자 1개에 중성자 2개를 갖는 삼중수소도 역시 수소의 동위원소로 존재한다. 이들은 1H (수소), 2H (중수소), 3H (삼중수소)로 분류하거나 각각의 영문명을 고려하여 P (1H, protium), D (2H, deuterium), T (3H, tritium)이라고 구분하여 사용한다. 수소의 원자량은 1.007, 중수소의 원자량은 2.01409, 삼중수소는 3.1602의 원자량을 갖는다. 자연계에 존재하는 각 동위원소의 비율은 수소 99.984%, 중수소 0.0156%, 대기 중의 삼중수소는 수소원자 1018개당 삼중수소원자 1개의 비율로 구성되어 있어, 중수소 및 삼중수소는 매우 드물게 존재한다.
암 치료와 분자수소흡입요법
암 치료와 분자 수소흡입요법에 대해서 우리가 먼저 알아야 할 것이 있다. 수소의 동위 원소인 중수소(重水素, heavy hydrogen)에 대해서다. 인간이 마시는 모든 물에는 100만분의 150 (150ppm)의 중수소가 들어 있다. 이 중수소가 인체에서 어떤 이유로 축적이 되면 염증, 종양세포 등 비정상 세포의 성장인자 역활을 한다는 것이 생리학적으로 밝혀졌고 이와 관련한 많은 연구 보고에서 중수소 감소수가 노화를 늦추며, 종양세포 성장에 영향을 주어 종양을 사멸하는 생리학적 보고 사례가 계속 나오고 있다.
그런데 멸균 증류수를 이용한, 고분자전해질 방식의 수전 해로 분리되는 수소 기체에는 지구상에 존재하는 물속의 중수소 비율(평균 150 PPM)대비 15%~20% 정도(127ppm ~130ppm )로 낮기 때문에 장기간 분자 수소흡입요법으로 종양세포 성장을 억제하거나 멈출 수 있다는 것이다.
이는 중수소가 감소한 물을 일정한 프로그램에 의해 섭취한 동물, 인간 시험에서 확인된 사례를 근거로 분자 수소흡입요법이 항산화 기능을 넘어 암 치료의 새로운 지평을 열 수 있는 가능성을 보여주고 있다.
필자는 장기간의 분자 수소흡입으로 인해 인체에 축적된 중수소를 감소 시킴으로써 암을 예방하고, 이미 종양세포가 있는 환자들에게는 종양세포의 활성화를 멈추거나 사멸되는 생리학적 원리를 밝혀나갈 것이다.
중수소의 치료 관련 의학 생리학적 내용은 다음 “중수소수” 관련 항목에서 자세히 언급하고 여기서는 중수소 개념에 대해 독자들의 이해를 돕기 위해 간략하게 언급한다.
분자수소흡입요법 의학적 근거
2007년 5월 일본 의과대 오오타 시게오 교수는 “수소 가스 흡입이 산화스트레스 감소로 허혈/재관류로 인한 간 손상을 억제한다.” 임상 논문 발표 후 13년간 전 세계 많은 대학, 의료기관들이 수소흡입요법에 대한 연구가 발표되면서 수소의 효능에 사람들의 관심이 집중되었다.
한때는 ‘수소 수 정수기’ 제조사들이 수소 수를 마시면 체내 과다한 활성산소종을 환원시킨다고 홍보한 적이 있었다. 하지만 대다수 과학자와 한국 정부 식약처, 방송에서는 한번 기체화된 수소는 다시 물과 용해가 되지 않기 때문에 수소 수에는 수소가 아예 없고 있어도 원래 있었던 극소량으로 그냥 물을 마시는 것과 같다는 사실을 발표했다. 이런 과학적인 상식이 차츰 알려지고 또 일본 의과대 오오타 시게오 교수 등 임상시험들이 대부분 수소가스를 이용하였었다는 사실이 알려지면서 몇 년 전부터 수소 가스 흡입이 치료에 주목을 받게 되었다.
2016년 11월 분자 수소흡입 치료가 일본 후생 노동성의 선진 의료 B로 승인되면서 일본은 분자 수소흡입요법을 병원에서 도입하는 사례가 늘어나고 있다.
중국도 2020년 3월13일 수소발생장치를 폐렴 치료 의료기기로 승인이 나면서 병원에 도입하는 사례가 늘어나고 있다.
또한 자연 치유센터, 가정에서도 쉽고 간편하게 이용할 수 있는 장치들이 등장하고 있고, 최근 일본, 미국, 중국에서는 다양한 병증에 대한 분자수소흡입요법 연구들이 속속 발표되고 있다. 특히 분자 수소흡입요법은 부작용이 전혀 없는 치료이며, 많이 흡입할수록 치료 효과가 상승한다.
일반적으로 치료 효과가 있는 의약품은 반드시 부작용이 있는 것이 상식이지만, 수소흡입은 부작용이 없는 것이 특징이다. 의약품은 특정 장기에, 특정 작용이 있는 것이 종래의 상식이었지만, 수소흡입은 거의 모든 장기에 많은 기능의 치료 효과를 발휘한다. 즉, 심각한 질병에서 건강한 정상인까지…. 심각한 질병에 대한 의약품은 건강 증진에는 사용하지 않는다. 또 건강 기능식품은 심각한 질병을 치료하는 데는 효과가 없다. 하지만
수소흡입은 심각한 질병 치료에서 건강한 사람들의 건강 관리와 코로나 19 바이러스 예방까지, 그 이용이 광범위한 것이 특징이다.
수소 의학의 발전: 부작용 없음, 논문 수는 약 1,500 (2020.5.15 기준) 여 편
PBM요법: 각종 질환별 논문 요약
암 치료
PBM요법이 암 치료에 어떤 영향이 미치는지에 대한 많은 연구와 임상 보고가 있다. PBM요법은 화학 항암 치료, 방사선 치료에서 나타난 다양한 부작용을 완화 내지 방지함으로써 암 치료에서의 고통이나 치료 도중 생활의 질을 높일 수 있다. 하지만 최근 PBM요법은 항암 부작용 관리와 항암재활의 기능을 넘어 암 치료의 표준치료로 등극해야 한다고 주장하는 의사, 학자들이 늘어나고 있다 (René‐Jean Bensadoun, et. al.).
PBM요법은 순환과 흡수의 균형을 유지하여 체내 암세포 성장 환경을 바꿈으로써 암세포 성장을 늦추거나, 멈추는 역할을 할 수 있고, 이것이 결과적으로 부작용 없이 암세포를 정상 세포로 변환하는 결정적인 역할을 한다는 것이다. 그 외 암 치료에서 PBM 요법의 특징은 화학 항암 치료 합병증 중 구강 점막 치료이다. Photobiomodulation 요법으로 구강 점막 치료에 대한 약 20건의 무작위 임상 시험에서 대단히 좋은 성과를 보였다 (Oberoi 등 2014 , Silva 외 2015 , Soto 외 2015 , Ferreira 외 2016).
본 연구는 유방암 관련 림프부종 관리에 있어 LLLT (PBM)의 효과를 입증했다.
George David Baxter, et. al.
Lasers Surg Med
2018년 5월 30일
[논문 보기]
연구 결과, PBMT가 유방암 환자에게서 2급 이상의 급성 방사선염 발병을 막는 효과적인 도구임을 보여준다.
Jolien Robijns, et. al.
Lasers Surg Med
2018년 2월 10일
[논문 보기]
에너지 선량이 높은 광자변조(1.0J 대 0.25J)는 방사선 요법으로 인한 구강 점막염의 더 나은 제어와 관련이 있다.
Cizelene do Carmo Faleiros V. Guedes, et. al.
International Journal of Dentistry
2017년 11월 15일
[논문 보기]
PBM 요법은 치료 기준을 높이고 환자의 삶의 질을 향상시킬 수 있다.
Luis Santana-Blank, et. al.
Photomed Laser Surg.
2016년 2월 18일
[논문보기]
PBM은 사용된 파장에 따라 PMN과 각질세포의 redox 상태에 서로 다른 영향을 미치며 임상 환경에서 다중 파장 프로토콜의 유효성 검사를 유도한다.
Katia Rupel, et. al.
Oxid Med Cell Longev.
2018년 11월 11일
[논문보기]
점막염에 권장되는 파라미터를 사용하여 780 nm(70 mW, 4 J/cm2)의 근적외선 레이저가 가장 안전한 것으로 입증되었으며 세포 생존력 감소, 세포 사멸 유도, 종양 세포의 이동 능력 감소로 이어졌다.
Tatiana Dias Schalch, et. al.
Lasers Med Sci.
2018년 9월 19일
[논문보기]
LLLT/PBM은 구강 점막염, 방사선피부염과 림프부종에 효과가 있는 것으로 판명되어진다.
Rene-Jean Bensadoun
Curr Opin Oncol.
2018년 6월
[논문보기]
이 논평은 경구 점막염의 관리에서 PBM 요법의 설정을 명확히 하려고 한다. 제안된 선량 범위는 효능 데이터와 PBM 안전에 대한 우리의 현재 이해의 균형을 맞춘다. PBM의 분자적 기초와 그것의 악성 변형과의 논쟁적인 관계에 대한 문헌이 간략하게 제시되어 있다.
Sharon Elad, et. al.
Support Care Cancer
2018년 5월 22일
[논문보기]
연구 결과, 인간 표피 각질세포의 분화 과정에서 유도 되는 것으로 알려진 유전자는 상향 조절된 반면 세포독성 및 면역반응과 관련된 유전자는 레이저 그룹에서 하향 조절된 것으로 나타났다. 이러한 결과는 PBM 요법과 관련된 구강 점막염의 낮은 발병률이 각질세포 분화에 관련된 유전자의 활성화와 상관관계가 있을 수 있음을 나타낸다.
Heliton S. Antunes, et. at.
Lasers Med Sci.
2017년 8월 24일
[논문보기]
이 사례보고서는 구강 점막염, 이각장애, 구강건조 관리에 있어 PBM 요법의 효과를 확인시켜 준다.
Marwan El. Mobadder, et. al.
Dent J (Basel).
2018년 11월
[논문보기]
연구 결과, 더 높은 에너지 밀도에서 685 nm PBM이 자궁경부암에서 전도된 방사선량을 감소시켜 암 방사선 요법과 관련된 부작용을 예방할 수 있음을 나타냈다.
Gholamreza Esmaeeli Djavid, et. al.
J Biophotonics.
2017년 5월 2일
[논문보기]
근적외선의 생물학적 함의를 더 잘 이해하면 치료 효과를 향상시키거나 기존보다 높은 파장대역을 이용한 PBM의 새로운 방법을 개발하는데 도움이 될 수 있을 것이다.
Shang-Ru Tsai & Michael R. Hamblin
J Photochem Photobiol B.
2017년 4월 13일
[논문보기]
LLLT(PBM)는 유방암 관련 림프부종 여성을 위한 효과적인 치료 방법으로 간주될 수 있다.
G. David Baxter , et. al.
BMC Cancer. 2017 Dec; 17(1):833
2017년 12월
[논문보기]
저강도 레이저 조사는 630-905 nm의 파장 범위에서 가시광선을 이용한 광선 요법의 한 형태이다. 저강도 레이저 조사는 세포 수준에서 쌍방향 선량과 파장 효과로 인해 광범위한 의료 분야에서 주목할 만한 결과를 보여주었다.
N E Kiro, M R Hamblin & H Abrahamse
Tumour Biol.
2017년 6월
[논문보기]
시술 후, 통증 점수 50% 감소 및 평균 삶의 질 증가가 관찰되었다.
Maximilian Andreas Storz, et. al.
Photodermatol Photoimmunol Photomed.
2017년 1월
[논문보기]
검토 결과, LLLT는 유방암 치료관련 부작용 관리에 유망한 선택지임을 시사한다.
Jolien Robijns, et. al.
Lasers Med Sci.
2016년 8월 19일
[논문보기]
PBM요법과 광역학요법을 결합함으로써 Docetaxel 의약품은 쥐의 유방암 성장과 전이를 효율적으로 억제했다.
WenTing Li, et. al.
Biomaterials.
2016년 8월 12일
[논문보기]
본 연구는 유방암 관련 림프부종 관리에 있어 LLLT(PBM)의 효과를 입증했다.
George David Baxter, et. al.
Lasers Surg Med.
2018년 5월 30일
[논문보기]
연구 결과, PBMT가 유방암 환자에게서 2급 이상의 급성 방사선염 발병을 막는 효과적인 도구임을 보여준다.
Jolien Robijns, et. al.
Lasers Surg Med
2018년 2월 10일
[논문보기]
생체 내 시험관 내 및 광열 치료법에 따르면 광열 세포독성은 Met-IR-782가 MCF7 이종 이식 종양의 성장을 효율적으로 억제할 수 있음을 나타냈다.
Yang Wu, et. al.
Laser Med Sci.
2018년 6월 9일
[논문보기]
실험 결과, 시험관내와 체내 모두에서 근적외선 조사에 의해 성장하는 유방암 MCF-7 세포의 고효율 억제를 보여주었다.
Shi-Wei Du, et. al.
Biomacromolecules.
2017년 12월 19일
[논문보기]
방사선 치료 전에 적용된 PBM 요법은 유방 보존 수술로 치료된 유방암 환자의 방사선 유도 피부 독성의 발생과 후속 발생을 줄이는 데 효과적일 수 있다.
Iosif Strouthos, et. al.
Strahlenther Onkol.
2017년 2월 27일
[논문보기]
연구 결과, 1J-35,7J/cm2 치료가 급성 염증을 유발하는 ROS 생성에 의해 세포독성 효과를 생성할 수 있었으므로 광역학 치료와 관련된 최고의 에너지 선량으로 사용될 수 있음을 시사한다.
Maria Carla Petrellis, et. al.
J Photochem Photobiol B.
2017년 9월 18일
[논문보기]
PBM요법 가이드
레이저 장치의 사용은 안전하게 사용할 수 있도록 교육을 받아야 할 만큼 전문가의 영역이며 의사가 해야 한다.
하지만 저 레벨 레이저나 LED를 이용한 PBM 요법은 가정에서 또는 개인적인 사용이 용이하며 더 넓은 범위의 병증을 치료할 수 있다는 장점이 있다.
PBM 요법, 관리가 필요한 환자 입장에서 어떤 방법의 PBM 치료가 바람직한지에 대해 살펴보자.
전신 PBM 요법
PBM 요법은 특정 부위의 상처와 국소의 염증, 통증 치료를 제외하고 노화, 만성질환이나 복합적인 질환은 반드시 전신 PBM요법을 권장한다. 전신 PBM요법은 머리에서 발 끝까지, 전신을 탈의하고 치료기기 챔버에 누워서 15분~20분간 전신에 입체적으로 특정 파장 대역의 광원에 노출함으로써 치료가 이루어진다.
노화, 만성질환과 복합적 질환은 그에 딱 맞는 약물이나 치료수단이 현실적으로 없다. 이러한 만성 질환들 대부분이 혈액순환 문제, 림프순환, 호르몬 불균형 등 인체 순환 문제로 인한 세포재생 과정에 문제가 일어난 것이기 때문에 특정한 약물이나 특정 기능, 부분 치료로는 효과를 기대하기 어려운 것이다.
인체 조직은 모두 연결되어 있고, 혈액은 1분에 전신을 1회 순환한다. 또한 림프액 순환은 물론이고 호르몬은 실시간으로 세포와 신호를 주고받는다. 인체가 내장 따로 팔다리 따로, 피부 따로 분리된 것이 아니다. 모두 연결되어 있기 때문에 만성질환은 반드시 전신을 다스리는 것이 치료의 근본이자, 완전한 치료로 나아가는 것이다.
예를 들면 얼굴 피부를 좋게 하기 위해 얼굴에 마사지하고 다양한 기능성 화장품을 바르고, 레이저로 얼굴에 있는 검은 색소를 제거하여도, 뱃 속에 있는 장이 좋지 않거나 혈액순환이 좋지 않으면 얼굴 피부는 마찬가지일 것이다. 따라서 피부를 좋게 하려면 먼저 장 환경을 다스리고, 혈액순환을 좋게 하면서 관리해 나간다면 얼굴 피부는 매우 좋아지고 오래 지속할 것이다.
문제가 드러난 곳만 바라보는 인간의 착시 현상 때문에 우리는 이런 착오를 일으키는 것이다.
병원의 약물 처방이나 수술은 병증이 있는 부위나 기능에만 국한하고, 이러한 프로그램으로 치료 프로세스가 의료법 규칙으로 정해져 운영되다 보니 전체를 다스리는 요법, 또는 운동요법, 음식 요법, 마인드 요법 등은 병원의 치료 수단이 되지 못했었다.
본 매거진은 앞으로 전신PBM 요법에 대한 다양한 치료 사례와 해외 정보, PBM 전문가들의 눈문이나 의견을 통해 독자들에게 가이드 역활을 충실히 해나갈 것이다.
국소 PBM 요법
국소PBM 요법이란 복부, 유방, 허리, 얼굴, 구강, 비강 등 상처, 염증, 통증, 국소 순환을 위해 일정 크기의 국소용 PBM조사기 또는 치료기로 인체의 특정 부위에 조사하여 치료가 이루어지는 것을 말한다.
국소용 PBM 치료기기는 국소용이기 때문에 크기가 대체로 작은 것이 특징이다. 하지만 좀 더 넓은 면적에 근접 조사가 가능한 제품이라면 좀 더 다목적으로 이용할 수 있고 치료 효과도 좀 더 높일 수 있을 것이다.
여기서 중요한 것은 근적외선이라는 이름으로 판매되고 있는 치료기기 제품 중 배터리 충전용으로 된 제품은 치료 효과에 도달할 만큼의 출력과 강도를 낼 수 없기 때문에 PBM 치료기라고 할 수 없는 점 주의가 필요할 것이다.
코로나 -19 치료와 예방 PBM요법
최근 1년간 전 세계를 팬데믹으로 몰아넣은 코로나-19 바이러스 치료에 PBM요법의 임상 연구들이 속속 발표되고 있다. 우선 미국국립보건원 의학 도서관 등에 실린 논문, 기사들을 살펴보자
COVID-19 바이러스 질병 치료 및 예방에서 광 생물 조절 요법의 잠재적 역할
역력이 취약한 사람들에게 치명적이며 최소한 몸을 매우 쇠약하게 만드는 결과를 가져온다. 노인들은 입원과 사망을 포함하여 바이러스의 악영향을 받을 위험이 가장 크다는 것이 분명하다. 위험에 처한 다른 사람들은 심혈관 질환 및 대사 질환과 같은 동반 질환을 가진 사람들과 과도하게 흥분되는 면역 반응을 가진 사람들이다. (중략)
잠재적인 치료 옵션은 광 생물 조절 (PBM) 요법이다. PBM요법은 수년에 걸쳐 염증 상태, 통증, 조직 치유 및 세포 에너지에 대한 안전하고 효과적이며 비침습적이며 쉽게 배치할 수 있는 보조 치료 옵션인 것으로 나타났다. 우리는 또한 최근에 장내 미생물 군유 전체를 변화시키는 PBM의 효과를 입증했다. PBM 요법은 노인 및 동반 질환 환자와 같이 COVID-19에 가장 취약한 사람들을 위한 잠재적인 치료법으로 고려할 가치가 있다.
PBM(광 생물 조절) 요법으로 치료받은 폐 손상을 입은 최초의 미국 코로나바이러스 질환
본 기사에서는 미국 코로나 확진 환자가 폐 부상으로 PBM 요법을 받은 사례가 소개되었다. 미국에서 처음으로 PBM요법으로 치료를 받은 이 환자는 57세 흑인으로 짧은 호흡과 산소 부족의 증상을 가지고 있었다. 이 환자는 PBM요법 후 호흡 지수, 방사선 소견과 산소가 개선된 것을 경험하였다. 하지만 전문가들은 아직 PBM요법의 효용성에 대해서 더 많은 연구가 있어야 할 것이라고 밝혔다. 이 환자에 대한 연구 기록은 미국 National Institute of Heath에서 자세히 읽어볼 수 있다.
COVID-19의 보조 치료로서 PBM(광 생물 조절)의 긍정적 효과 : 체계적인 검토
우리의 연구 발견은 PBM요법이 폐 염증을 줄이고 손상된 조직의 재생을 촉진하는 데 도움이 될 수 있음을 보여 주었다. PBM요법은 영향을 받은 장기를 재활시키기 위해 간접적으로 산소화를 증가시킬 수 있다. 따라서 이와 관련하여 근적외선 레이저 또는 발광 다이오드 (LED) 가 권장된다.
COVID-19 관리에서 가능한 새로운 접근 방식으로서의 광 생물 조절 및 항바이러스 광역학 요법
COVID-19 관리를 위한 가장 중요한 방법은 산소 공급 및 손상된 조직의 빠른 재활, 항바이러스 효과, 그리고 마지막으로 염증 물질을 줄여 사이토 카인 폭풍을 줄이거나 제어하는 것이다. PBM요법은 부작용 및 약물 상호 작용 없이 이러한 모든 메커니즘에서 보조 요법 또는 대체 요법으로 사용될 수 있다.
COVID-19 치료를 위한 광역학 요법 (PBMT)
지금까지 COVID-19 대유행에 대한 신뢰할 수 있는 치료법은 없었다. 광 생물 조절 (PBM) 및 광역학 치료에서 비침습성 저 레벨 레이저의 기본 메커니즘은 비세포 독성 수준의 활성산소종 (ROS) 의 일시적인 방출이 면역의 긍정적인 조절로 이어질 미토콘드리아 호흡 사슬을 자극하는 것이다. 이전 연구에서 COVID-19 관리를 위한 가장 중요한 전략은 산소화 및 손상된 조직의 빠른 재활, 항바이러스 효과, 그리고 마지막으로 염증성 물질을 감소시켜 사이토 카인 폭풍을 감소 또는 제어하는 것이라고 언급했다. PBM은 부작용 및 약물 상호 작용없이 이러한 모든 메커니즘에서 보조 요법 또는 대체 요법으로 사용될 수 있다.
COVID-19의 보조 치료로서 광 생물 조절 가능한 긍정적 효과
폐부종, 호중구 침윤 및 염증성 사이토 카인 방출은 코로나 바이러스의 병리학적 징후다. 광 생물 조절 (PBM) 의 항염증 효과는 많은 이전 연구에서 확인되었다. 따라서 본 검토 연구는 PBM이 급성 폐 염증 또는 급성 호흡곤란 증후군(ARDS)에 미치는 직접적인 영향을 평가하고 손상된 조직의 재생을 가속하기 위해 수행되었다.
전망
아직 코로나 치료법으로 PBM요법을 논하기엔 더 많은 연구가 진행되어야 하겠지만 분명한 것은 위 연구 논문에서 PBM요법이 코로나로 고통받고 있는 이들에게 기존 병원들에서 행해져 온 치료 방식과는 다른 치료법이 될 가능성을 제시했다는 것이다.
PBM요법과 후술하는 분자수소흡입요법을 병행한다면 예방은 물론, 사이토카인 폭풍, 브레인 포그 등 치료 중 부작용을 줄일 수 있을 것으로 보인다. 아울러 치료 기간을 단축할 수 있는지에 대한 임상 연구가 절실해 보인다.
한편, 미국, 유럽에서 많이 알려진 전신 PBM요법과 분자수소요법이 최근 한국에서도 알려지면서 이 서비스를 연구하고 시행하는 병원이 생기는 중이다. 이화병원, 해성병원 암센터 부설 연구소, 뉴서울 성모요양병원, 엔하임 요양병원에서 서비스를 받을 수 있다고 한다.
종양학에서 광 생물 조절 요법의 안전성 및 효능: 체계적인 검토
City of Hope2 종합 암 센터, Duarte, CA, USA. Cedars-Sinai Health System, 로스앤젤레스, CA, 미국 Centre de Haute Energie, 프랑스 René-Jean Bensadoun, Centre de Haute Energie, 2020 년 10월 26일
요약
암 환자에서 광 생물 변조 요법 (PBMT)의 안전성과 효능을 다루는 현재 문헌에 대한 체계적인 검토를 수행했다. 이 체계적인 검토에서는 PRISMA (Systematic Review and Meta-Analyses) 가이드라인을 사용했다. 세포증식/분화, 종양 성장, 재발률 및/또는 전체 생존에 대한 PBMT의 효과를 조사한 시험관 내, 생체 내 및 임상 연구가 포함되었다. Medline/PubMed, EMBASE 및 SCOPUS 데이터베이스는 2020년 4월까지 검색되었다. 총 67개의 연구가 포함 기준을 충족했으며 43개의 in vitro, 15개의 in vivo, 9개의 임상 연구가 확인되었다. 다양한 범위의 암 세포주에 대한 PBMT의 효과를 조사한 시험관 내 연구는 상충하는 결과를 보여주었다. 이는 사용된 매개 변수의 차이와 PBM 응용 프로그램의 사용 빈도 때문일 수 있었다. 추적 기간에 있는 생체 내 연구 및 임상 시험에서 PBMT가 특정 암 치료 관련 합병증의 예방 및 치료에 있어 안전하게 사용할 수 있고 합병증 관리에 도움이 된다는 것이 입증되었다.
대부분의 동물 연구에서 뒷받침되는 현재의 인간 연구는 두경부암 (HNC)을 포함하여 현재 권장되는 임상 매개 변수를 사용하여 PBMT의 안전성을 보여준다. 심지어 증가하는 주요 문헌은 PBMT가 안전하고 효과적이며 환자의 전체 생존에 도움이 될 수도 있음을 나타낸다. 그런데도, 종양학에서 PBM 사용에 관한 나머지 질문에 대한 이해를 높이고 추가 설명을 제공하기 위해 지속적인 연구 가 필요하다. (중략)
결론
PBM (정의에 따라 적색 또는 NIR 스펙트럼) 요법은 암 치료 관련 부작용 관리에 안전하고 성공적으로 보인다. 따라서, PBM은 특정 종양학 목적에 대한 표준 치료의 일부로 간주하여야 한다. 임상의는 임상 환경에서 적절한 승인된 PBM 매개 변수를 사용하여 지침 권장 사항에 따라 PBM을 처방할 수 있어야 한다.
종양 반응에 미치는 영향에 관한 PBM의 안전성과 암 치료 관련 독성 관리에서 환자에 대한 PBM의 이점이 생체 내 연구 및 임상 시험에서 입증되었다. 적절하게 문서화되지 않았거나 증거 부족으로 인해 지침이 없는 애플리케이션에 대해서는 경계해야 한다. 따라서 악성 세포 보호 또는 종양 성장 향상에 대한 PBM의 효과에 관한 연구가 여전히 필요하다. (중략) 암 치료에서 PBM의 입증된 가치를 기반으로, 현대 종양학의 다양한 치료에서 일어나는 부작용에 대해 PBMT의 영향을 밝히기 위한 지속적인 연구가 진행되어야 할 것이다.
암 치료의 부작용에 대한 PBM (Photobiomodulation 광 생물 변조) 요법
프랑스 니스, Center de Haute Energie1, 방사선 종양학과. 벨기에 하셀트 대학교 의학 및 생명 과학부 종양학과.
Photobiomodulation, Photomedicine, and Laser Surgery Volume 38, Number 6, 2020
Photobiomodulation therapy (PBMT)는 저 레벨 레이저 (LLLT) 장치에서 방출되는 특정 스펙트럼의 광원을 사용, 인체 조직에 깊이 침투, 작용하는 매개 변수에 따라 세포 수준에서 광 물리적, 광 화학적 효과를 유도하는 과정을 말하는 것이다. 열에너지를 생성하지 않는 발광 다이오드(LED)는 일정한 파장의 효과를 가진다. Photobiomodulation (PBM) 은 염증 감소, 통증 감소 및 상처 치유와 같은 주요 기능을 가지고 있는 것으로 알려져 있다.
분자 메커니즘
PBM이 전자 수송을 촉진하여 아데노신 삼인산 (ATP) 생산을 유도하는 막 통과 양성자를 증가시키기 때문에 미토콘드리아 호흡 사슬의 사이토크롬 C 산화 효소에 작용한다. ATP는 살아있는 세포의 보편적인 에너지원이며 모든 생물학적 운동에 꼭 있어야 한다. ATP 증가만으로도 세포 신진대사 기능을 강화하게 되고 생체활동의 능률을 향상할 수 있는 것으로 나타났다. 또한, 적색 또는 NIR 빛의 흡수는 일시적인 활성산소종 (ROS) 을 유발하여 염증, 세균등을 공격함과 동시 산화 스트레스가 조직적으로 감소했다.
결과적으로 낮은 수준의 ROS가 작용하면 면역이 활성화되고 나아가 세포에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 보인다. ROS는 핵인자 카파 B (NF-κB)를 포함하는 전사인자를 활성화하기 때문에 자극 및 보호 유전자의 상향조절이 발생한다. 이러한 보호 유전자는 조직 복구에 관여하는 섬유아 세포 성장인자 계열에 속하는 성장 인자를 생성한다. (중략)
PBM요법의 가장 높은 효과 중 하나는 뇌, 복부지방, 상처, 폐, 척수, 관절 및 근육에 이르는 다양한 조직에 대한 염증의 전반적인 감소다. 염증을 줄이는 것 외에도 PBM요법을 통한 진통 효과는 ATP 증가/산화 스트레스 감소에 높은 작용이 유발된다.
PBM의 상대적 높은 전력 밀도 (> 300mW/cm 2)는 통상 수용체에 의해 흡수될 때 A 및 C 신경통 섬유에 억제 효과가 있다. 이것은 복합 활동 전위의 진폭을 감소시키고, 신경전도 속도를 늦추고, 신경성 염증을 억제한다.
PBM을 이용한 암 환자의 완화치료
PBM에 의한 “빛”은 암 치료를 위해 수 년 동안 연구되고 이용되어 왔다. 특히 CT, RT 및/또는 조혈 모세포 이식을 받는 환자의 구강 점막염(OM) 관리에서 PBM이 염증, 궤양, 통증, 부종, 섬유증, 근육 및 신경 손상을 조절하는 것이 증명되었다. PBM에 의해 조절되는 모든 조건(예: 염증, 궤양, 통증, 부종, 섬유화, 근육 및 신경학적 부상)은 암 치료를 받고 있는 환자의 CT/RT에 의한 합병증의 생성에 관여하는 것으로 생각된다. 예를 들어, PBM이 구강 점막염의 동물 모델에서 COX-2 발현을 감소시키고 염증 조직에서 중성구 수를 감소시킨다는 것이 입증되었다. 또한, 과도한 섬유화 반응은 CT/RT의 만성 후유증에서 급성 산화 손상과 관련이 있으며 이것은 세포 손상, 허혈, 그리고 지속적인 염증 반응을 초래했고, 섬유화로 이어진다. 임상 및 실험실 연구에 따르면 PBM은 섬유화를 상당히 예방하고 염증을 줄일 수 있다.
암 환자에서 PBM의 안정성
PBM의 체외(In vitro) 연구 결과는 악성 세포에 따라 다양한 결과를 보였으나, 임상(In vivo) 연구에서는 암세포에 대한 잠재적 보호 작용과 암 성장 촉진에 관한 나쁜 영향은 없었다. 하지만 아직 강력한 데이터가 부족하다. 향후 연구는 PBM이 항암제, 방사선 치료 또는 면역 항종양 치료의 효과를 향상시킴으로써 PBM의 잠재적인 유익한 효과에 대한 방향을 제시 할 필요가 있다. 따라서 PBM에 대한 숙주-종양 반응의 메커니즘에 대한 더 많은 통찰력을 얻고 종양 치료 결과에 대한 PBM 효과를 설명하기 위한 추가 조사가 반드시 필요하다.
향후 방향
비록 PBM이 모든 연구에서 좋은 결과를 나타내지는 못했지만 CT/RT 부작용 완화 그리고 특정 암 치료에 유망하다는 결론이다. 이러한 다양한 결과는 투여된 선량과 같은 요인에 의해 변수가 있는 것으로 추정되며 적절한 용량에서 유익한 효과를 기대할 수 있지만 아주 낮거나 높은 고용량의 PBM은 효과를 기대할 수 없다. PBM 프로토콜은 합병증 위험이 있는 장기의 해부학적 구조에 따라 적절한 매개변수를 사용하여 관리해야 한다. 제안된 매개변수는 주로 구강점막염 (일반적으로 633-685nm 또는 780- 830nm) 관리를 위해 PBM을 사용하는 연구에서 파생된 증거를 기반으로 한다.
그러나 PBM 사용에 대한 다른 (암 치료) 적응증에 대한 시험은 더 넓은 범위의 파장 (590-1064nm)이 치유, 염증 및 통증 감소에 효과가 있음을 시사한다. 암 치료의 각 합병증에 대한 최적의 PBM 매개 변수를 더 잘 정의하기 위해 향후 조사를 더 많이 수행할 필요가 있다. 또한, 이상적인 시기 (예방 대 치료)와 PBM 투여 빈도, 그리고 암 치료 완료 후 PBM을 얼마나 더 사용해야 하는지도 결정해야 한다.
결론
우리는 PBM (광 생물조절), 광 의학이 연구자와 임상의 사이에서 학제 간 연구를 촉진하여 PBMT를 간소화하고 단순화하여 암 환자를 위한 더 많은 지원 치료를 제공할 수 있기를 바란다.
암 치료와 항암부작용 관리에 PBM요법의 유효성
2021년 3월 현재 암 치료, 부작용 관련 PBM 요법의 유효성에 대한 연구 논문은 전 세계적으로 약 100여 편으로 파악되고 있다.
구글에서 “PBM요법과 항암 부작용 관리” 키워드를 영문으로 검색하면 많은 연구 논문들을 추적, 확인이 가능하다.
수술과 방사선요법 (RT), 화학요법 (CT), 조형 방사 선 요법 (CRT Dimensional Radiation Therapy), 표적 항암요법, 또는 면역 항암요법을 통해 다양하게 일어나는 부작용은 다음과 같다. 오심과 구토 증상, 탈모. 손톱, 피부 변색, 피부 건조, 가려움, 변색, 구강 상피세포의 염증, 점막 손상으로 음식 섭취가 곤란, 내장 점막 손상. 신경계 손상, 말초 신경증으로 손끝, 발끝이 저리고 무감각해지는 증상, 가렵거나 바늘로 찌르는 고통 동반, 골수 기능 저하, 백혈구 감소로 인해 세균 감염, 빈혈, 적혈구 생성 저하로 무기력, 피곤, 어지럼증 등을 동반한 빈혈 발생, 혈소판 감소로 출혈 증상이 발생함, 신장, 방광 이상, 신장 손상, 생식기능 이상, 정자 활동 감소. 생리불순, 무월경 등이다. 이러한 부작용 때문에 많은 암 환우들이 고통을 겪고, 또 다른 만성질환 발생과 다른 부위에 전이되는 위험을 초래한다.
PBM요법과 항암 재활에 관한 최근 논문 2편을 소개한다. 다음 소개되는 주요 내용은 2020년 6월 22일 의학 생명공학 전문지인 미국 Mary Ann Liebert에 게재된 논문 내용을 요약한 것이다.