爪真菌症に対するレーザー
Claudia Maria Duarte de Sá Guimarães, Taissa Vieira Machado Vila and Sergio Bittencourt-Sampaio Av. Nossa Sra. de Copacabana, 435, sala 903, Rio de Janeiro, Brazil 真菌細胞生物学研究室、カルロス・シャガス・フィーリョ生物物理学研究所、リオデジャネイロ連邦大学、リオデジャネイロ、ブラジル 組織学・発生学教室、UFRJ、ソウザ・マルケス医科大学、Av. Nossa Senhora de Copacabana 605/907, CEP 22050-902 Rio de Janeiro, RJ, Brazil
概要
爪真菌症は、爪甲または爪床に侵襲する一般的な真菌感染症であり、爪に影響する病理の約50％を占める (Ghannoum Microbiology 157:3232–42, 2011)。1990年代に新しい抗真菌薬が導入されて進歩がみられたにもかかわらず、多くの症例が臨床的治癒に至らず数十年にわたって遷延するため、その治療は依然として課題である (Sigurgeirsson J Europ Acad Dermatol Venerol 24:679–684, 2010)。症例の多くは皮膚糸状菌によって引き起こされる。しかし、近年では、抗真菌薬に反応しない非皮膚糸状菌（酵母および糸状菌）による爪真菌症の記録が漸増している (Ranawaka et al. Dermatol Online Journal 18(1):7, (2012); Hwang et al. Ann. Dermatol 24(2):175–180, 2012)。フォトバイオモジュレーションおよび光不活化に関する研究では、赤外線電磁スペクトル領域（870、930、1,064 nm）のレーザーを生化学的エネルギーとともに適用すると、微小循環が改善され、細胞代謝が刺激され、微生物の壁に作用して電荷を変化させ、ROS（活性酸素種；一重項酸素ラジカル、フリーラジカル）の形成を促進することで、真菌および細菌の増殖が抑制されることが示されている。この手法は、ドラッグデリバリーシステムにおいてフラクショナルCO2レーザーの爪への適用と組み合わせ、抗真菌薬および/または抗菌薬と併用して相乗的に作用させ、サブミリ秒1,064 nmレーザーの施術回数を減らすことができる。
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緒言
爪真菌症は、爪甲または爪床に侵襲する一般的な真菌感染症であり、爪に影響する病理の約50％を占める (Ghannoum et al. 2000)。1990年代に新しい抗真菌薬が導入されて進歩したにもかかわらず、多くの症例が臨床的治癒に至らず数十年にわたって遷延するため、その治療は依然として課題である (Sigurgeirsson 2010)。経口薬による臨床的治癒率は、最も楽観的な統計でも症例の50％強に達するにすぎず、外用治療の治癒率は20％に達しないと推定されている (Scher et al. 2007)。
爪真菌症は、高齢者における他の足部疾患を合併させ、社会的交流に影響を与え、公衆と直接接触する職業に支障を来し、免疫抑制患者では攻撃性を持ちうる真菌のリザーバーとなる可能性がある。高齢、糖尿病、多汗症、免疫抑制状態（血液由来腫瘍、HIV/AIDS）、末梢循環障害、爪の外傷（きつい靴、運動選手など）、足白癬、マニキュアやペディキュアによる外傷に加え、家族歴（おそらく感染伝播による）および爪乾癬などが素因と考えられている（図1）(Pariser et al. 2013)。
基本的概念
爪は、手指および足指の遠位端に位置する、硬い性状の角化した板である。爪となる構造の最初の徴候は、胎生期の第一半期の終わり頃に現れる。指先の表皮が増殖し始め、真皮に向かって曲線状に増殖する。次に、増殖板が分節に分かれて爪溝を形成する。この溝の最深部の細胞が爪母となり、上部の細胞が角化して爪板すなわち爪甲を形成する。爪母で有糸分裂が続くと、爪甲は指の背側表面に沿って移動する。この過程は手では足より先に生じる。したがって、手指甲は約32週に指先に達するが、足の爪が達するのは胎生期の約36週である。
爪の近位部は爪根と呼ばれ、そこに爪母があり、露出した爪甲に連続する。爪母細胞は角化し、体の他の部分とは異なり脱落しない。逆に緻密になり、爪甲の直線的な経路を移動し、その中に留まる。爪母にはメルケル細胞およびメラノサイトもみられる。この近位部の真皮には短い乳頭がある。爪母は真皮に強固に付着しているため、爪を抜去しても爪母全体を除去することはできない。爪根は小さな皮膚のひだ（近位爪郭）に覆われており、これが爪甲のごく一部を覆い、軟質ケラチンで形成された爪上皮を構成する。
爪甲の下にある表皮は、他の解剖学的部位と異なり、全身の皮膚に存在するケラトヒアリン顆粒を含む細胞を欠き、マルピーギ層のみを有する。この場合、爪甲が角質層の機能を果たしている。爪床の近位部には非常に厚い表皮があり、爪半月として知られる乳白色の像を生じる。爪半月は母指で最も明瞭であり、他の指にも現れることがある (Montagna and Parakkal 1974)。爪の産生と成長に関与する細胞（爪母）はそこに位置する。柱状（基底）細胞の層の上に、6～10層の多面体形細胞と3～12層の扁平細胞が認められる。白色調はこの厚さに由来し、毛細血管内の血液を間接的に透視できないためと考えられている (Bloom 1977; Weiss 1977; Montagna and Parakkal 1974; Snell 1985)。ただし、爪半月が常に爪母の位置と一致するわけではない (Montagna and Parakkal 1974)。
爪甲には、含硫アミノ酸を非常に多く含む種類のケラチン（硬ケラチン）があり、これが構造的安定性と耐薬品性を説明する。この部位の細胞は厚い細胞膜を持ち、互いに強固に付着しており、内部には60～80 Åの厚い複屈折性トノフィブリルが多量に存在し、緻密な無定形物質に囲まれている (Weiss 1977)。爪甲表面には、高齢者では非常に明瞭な縦溝があるが、若年者には稀である (Montagna and Parakkal 1974)。厚く緻密ではあるものの、爪は毛髪と同様に、一般的な皮膚の角質層よりも水を透過しやすい。
爪甲の下（爪床）では、真皮は指骨の骨膜上にある。この部分では、真皮乳頭が爪の長軸に沿った縦方向で平行な隆起を形成する。血管分布が豊富であり、爪甲を通して観察されるピンク色の不透明な色調を与えている。側縁は皮膚のひだである側方爪郭に囲まれ、爪甲が載る爪床から分かれている。指の表皮と爪床の遠位端が連続する部位は爪下皮と呼ばれ、そこから爪の遊離縁が出てくる。
手指甲は週に0.5～1.2 mm成長するが、足の爪はより緩徐である (Snell 1985)。概日リズム（昼間は夜間より、夏は冬より成長が大きい）、年齢層（70歳以降で成長が大幅に低下）、ホルモン因子（妊娠中に促進、甲状腺機能低下症で遅延など）、栄養状態、外傷など、さまざまな状態がこの成長に影響を与えうる。
病因と疫学
爪真菌症の多くは皮膚糸状菌によって引き起こされる。これらは土壌（土壌好性）、動物（動物好性）、またはヒト（ヒト好性）にみられる微生物である。ヒト好性種としては、トリコフィトン属、ミクロスポルム属、エピデルモフィトン属がある。皮膚糸状菌は角化組織（角質層、毛髪、爪）に侵入できるため、ケラチン好性微生物と呼ばれる。非皮膚糸状菌は角質溶解能を持たないため、細胞間セメント内にみられるか、皮膚糸状菌、外傷、または他の爪疾患によってあらかじめ破壊されたケラチンに定着する (Pariser et al. 2013; Hwang et al. 2012)。糸状の非皮膚糸状菌は熱帯地域で多くみられ（例：フザリウム属、アスペルギルス属）、酵母（特にカンジダ属）も同様である。非皮膚糸状菌は発生率が増加しており、抗真菌薬に反応しないことが多いため、治療がより困難と考えられている（図2）(Ranawaka et al. 2012; Hwang et al. 2012)。
米国の大規模研究では、症例の59％から皮膚糸状菌が、約20％から非皮膚糸状菌および酵母が分離された。トリコフィトン・ルブルムおよびトリコフィトン・メンタグロフィテスが最も高頻度に認められた皮膚糸状菌であり、トリコフィトン・トンスランス、ミクロスポルム・カニス、エピデルモフィトン・フロッコスムは皮膚糸状菌の0.8％を占めた。分離された非皮膚糸状菌のうち、アクレモニウム属、フザリウム属、スコプラリオプシス属がそれぞれ29.5％、34.1％、20％の頻度で注目に値する。酵母のうち、カンジダ・パラプシローシスが培養の66.7％、カンジダ・アルビカンスが16.7％を占めた (Ghannoum et al. 2000)。
2001年にリオデジャネイロで実施された研究では、2,271人が評価され、直接鏡検および培養により400人（手指甲264例、足の爪136例）と診断された。この研究では、足の爪の爪真菌症の46.5％に皮膚糸状菌、女性の手指甲の49％にカンジダ、4.5％に新興真菌（非皮膚糸状菌および他の微生物）が認められた。爪真菌症を引き起こしうる非皮膚糸状菌として、スコプラリオプシス・ブレビカウリス、フザリウム属、アクレモニウム属、アスペルギルス属、シタリジウム属、オニココラ・カナデンシスが同定された (Araujo et al. 2003)。スリランカで行われた研究では、非皮膚糸状菌による爪真菌症が45.8％、カンジダ属が34.1％、皮膚糸状菌が20％に記録された。この病原体の多様性は、土壌との接触、裸足の習慣、手を水に頻繁に浸けること、高温多湿な気候に起因するとされた。最も高頻度に認められた非皮膚糸状菌は、アスペルギルス・ニガー、アスペルギルス・フラブス、フザリウム属であった。爪真菌症は76％の症例で爪囲炎を伴っていた。非皮膚糸状菌は、インドでは爪真菌症の22％、マレーシアでは35.5％、タイでは51.6％、パキスタンでは68％を占めた (Ranawaka et al. 2012)。
フザリウム属は植物病原体として注目されており、まれに動物やヒトに感染する。土壌、植物の地下部および地上部、有機基質、水中にみられ、バイオフィルム構造の一部を構成する。ヒトでは、表在性感染症（角膜炎や爪真菌症など）、局所浸潤性疾患、または播種性感染症を引き起こす。後者は、重度の免疫抑制患者（重度で長期の好中球減少および/または重度のT細胞免疫不全）や、血液疾患、主に急性白血病の患者に侵襲する。さらに、免疫能のある個人にアレルギー性副鼻腔炎を、これらの真菌が産生する毒素で汚染された食品の摂取によりヒトや動物にマイコトキシン症を引き起こすことがある。知られている50種のうち12種が感染症を引き起こしうる、また既存の爪真菌症が播種性フザリウム症の感染源となりうる (Nucci et al. 2007)。
バイオフィルム
バイオフィルムは17世紀以来、多くの系で記載されてきた。ほとんどの細菌は、すべての自立した水生生態系においてバイオフィルムとして増殖することを好み、これらの定着性細菌細胞は、浮遊性の対応細胞（懸濁液中の細胞）とは大きく異なる (Costerton et al. 1995)。バイオフィルムの定義は、生物学の進歩およびこの主題に関する研究の進展と並行して、年月をかけて変化してきた。現在使用されている定義はDonlan and Costerton (2002)によって提唱され、バイオフィルムを、細胞が基質または互いに接着し、自ら産生する細胞外高分子物質のマトリックスに埋め込まれ、増殖速度および遺伝子転写に関して表現型が変化した微生物群集と記述している（図3）(Donlan and Costerton 2002)。
真菌では、表面に定着してバイオフィルムを形成する能力が、1990年代から2000年代初頭にカンジダ・アルビカンスおよびサッカロミセス・セレビシエで初めて実証された (Hawser and Douglas 1994; Reynolds and Fink 2001)。しかし、真菌バイオフィルムの重要性に対する認識の高まりは、他のカンジダ属種によるバイオフィルム形成を記述する論文数の増加からうかがえる (Bizerra et al. 2008; Lattif et al. 2010; Silva et al. 2011)。その他にも、ヒトに日和見感染症や肺炎を引き起こす酵母、例えばマラセチア・パキデルマティス (Cannizzo et al. 2007)、ロドトルラ属 (Nunes et al. 2013)、トリコスポロン・アサヒ (Di Bonaventura et al. 2006)、ブラストシゾミセス (D’Antonio et al. 2004)、ニューモシスチス属 (Cushion et al. 2009)、クリプトコッカス・ネオフォルマンス (Martinez and Casadevall 2007) で報告されている。さらに、アスペルギルス・フミガーツス (Mowat et al. 2009) やフザリウム属 (Imamura et al. 2008)、ヒストプラズマ・カプスラーツム (Pitangui et al. 2012)、パラコクシジオイデス・ブラジリエンシス (Sardi et al. 2014)、コクシジオイデス・イミチス (Davis et al. 2002) などの地方性真菌症を引き起こす真菌、ならびにムコール類などの接合菌 (Singh et al. 2011) を含む複数の糸状菌でも、バイオフィルム形成能が実証されている。
皮膚科におけるバイオフィルム
爪感染症へのバイオフィルムの関与は現在も議論されているが、尋常性ざ瘡、あせも、アトピー性皮膚炎、創傷など、他の皮膚科感染症への関与は、特に細菌バイオフィルムに関して広く受け入れられている (Vlassova et al. 2011)。
爪真菌症におけるバイオフィルム
爪感染症の経過中、真菌要素が細胞外マトリックスに埋め込まれた厚いバイオマスの形成が観察される (Burkhart et al. 2002)。真菌の爪甲への強固な接着、パーシスター細胞の存在、感染症の根絶の困難さなどの複数の要因は、バイオフィルムが爪真菌症の病因における重要な因子であることを示唆している (Nusbaum et al. 2012)。この仮説を補強するものとして、爪真菌症の主要な原因菌である皮膚糸状菌トリコフィトン属が、in vitroでバイオフィルムを形成する能力が実証された (Costa-Orlandi et al. 2014)。最近では、カンジダ・アルビカンスおよびフザリウム・オキシスポルムを用いてヒト爪片にバイオフィルムを形成するモデルが確立され (Vila et al. 2014)、爪真菌症の病因へのバイオフィルムの関与を解明し、新規分子および新規治療の抗バイオフィルム活性を検証する助けとなる可能性がある（図4）。
バイオフィルムに関連する抗真菌薬耐性
バイオフィルムの定義によれば、その構造を構成する細胞は表現型が変化しており、遺伝子発現、増殖速度、そして主に抗真菌薬に対する感受性において浮遊性細胞と異なる。バイオフィルムとして増殖したカンジダ属細胞における抗真菌薬耐性の増加は、浮遊型と比較して医学的に最も重要な行動変化である (Ramage et al. 2002)。細胞密度、薬剤標的の変化、薬剤排出ポンプの発現、細胞外マトリックス、持続性細胞の存在など、バイオフィルムの抗真菌薬耐性の増大を説明する複数の機序が提唱されている (Kuhn et al. 2002a; Lattif et al. 2011; Mukherjee and Chandra 2004; Perumal et al. 2007; Ramage et al. 2002, 2012)。
耐性におけるバイオフィルム細胞外マトリックスの役割
ほとんどのバイオフィルムでは、微生物集団は全質量の10％に相当し、細胞外マトリックス（ECM）が90％を占める。マトリックスは、細胞を表面に接着させ、バイオフィルムの結合性を維持し、細胞を拘束して近接させることで、細胞間情報伝達およびシグナル分子の拡散を可能にする、さまざまな生体高分子の集合体からなる (Flemming and Wingender 2010)。
ECMは、定義上、宿主免疫や抗真菌薬などの環境要因から細胞を保護する (Seneviratne et al. 2008)。カンジダ・アルビカンスのECMの主要な構成要素の1つとして記述されているβ-1,3-グルカンは、アゾール系、エキノキャンディン系、ピリミジン系、ポリエン系薬を捕捉する (Nett et al. 2010a, b; Vediyappan et al. 2010)。これは「薬剤スポンジ」として作用し、カンジダ・アルビカンスのバイオフィルムの耐性増大に寄与する (Nett et al. 2010a, b)。この主題に関して発表された最新の研究では、β-1,3-グルカンに加えて、マンナン-グルカンからなる多糖複合体（実際にはカンジダ・アルビカンスのバイオフィルムECMで最も豊富な多糖）もフルコナゾール（およびおそらく他の薬剤）に結合し、耐性に寄与することが示唆されている (Zarnowski et al. 2014)。この研究は、ECMのほとんどの多糖が薬剤捕捉因子として作用し、バイオフィルムの抗真菌薬耐性に寄与する可能性を強調している。
多糖に加えて、カンジダ・アルビカンスのバイオフィルムECMに存在する細胞外DNAも、非アゾール系薬への耐性に役割を持つと考えられる。DNaseの添加は、ポリエン系薬およびエキノキャンディン系薬の抗バイオフィルム活性を増強するが、アゾール系薬の活性は増強しない (Martins et al. 2009, 2012)。
利用可能な抗真菌薬に対するバイオフィルムの低い感受性に関連する耐性機序は完全には解明されていないが、複数の研究により、カンジダ・アルビカンス、カンジダ・パラプシローシス、カンジダ・トロピカリスのバイオフィルムが、フルコナゾール、ナイスタチン、テルビナフィン、アムホテリシンB、ボリコナゾール、ラブコナゾールなど、市販されているさまざまな抗真菌薬による治療に耐性であることが示されている (Ferreira et al. 2009; Kuhn et al. 2002b)。さらに、フザリウム属のバイオフィルムを用いたin vitro研究でも、市販の抗真菌薬であるアムホテリシンB、ボリコナゾール、イトラコナゾール、フルコナゾールに対する低い感受性が強調されている (Mukherjee et al. 2012; Zhang et al. 2012)。
カンジダ属のバイオフィルム
カンジダ属のバイオフィルムのin vitroでの発達（非生体表面上）は、4つの連続した段階で教育的に記述できる。(1) 付着：初期段階であり、懸濁し循環している酵母（浮遊性細胞）が表面に付着する。(2) 中間段階：バイオフィルムの発達に関する。(3) 成熟段階：高分子マトリックスが、表面に付着したすべての細胞層を三次元構造内に完全に浸潤させる。(4) 分散：最表層の細胞がバイオフィルムから離れ、表面周辺の領域に定着する (Chandra et al. 2001; Ramage et al. 2005; Seneviratne et al. 2008)。発達の終わりには、バイオフィルムは、高分子細胞外マトリックスに浸された酵母、菌糸、仮性菌糸の形態の細胞の緻密なネットワークからなり、細胞間には水チャネルがある。これにより、環境からの栄養素がバイオマスを通って下層へ拡散しやすくなり、老廃物の排出も可能になる (Chandra et al. 2001; Ramage et al. 2001, 2005)。
in vivoモデルで形成されたカンジダ属のバイオフィルムも同じ形成順序に従うようにみえる (Andes et al. 2004)。ただし、in vitro系で増殖させたバイオフィルムよりも、これらのバイオフィルムでは成熟がより速く、最終的な厚さが大きい。
バイオフィルムの最終的な構造は多様であり、形成される基質、ならびに使用される培地（in vitro）、糖の濃度と種類、血清タンパク質の存在、pH、温度などの増殖条件に一部依存する (Kumamoto 2002; Seneviratne et al. 2008)。
フザリウム属のバイオフィルム
フザリウム属は土壌腐生菌であり、植物およびヒトの重要な病原体である。フザリウム症の臨床形態は宿主の免疫状態に依存する。免疫能のある個人では、角膜炎および爪真菌症が最も一般的な感染症である。免疫抑制患者では、播種性フザリウム症が2番目に多い糸状菌感染症であり、特に高用量コルチコステロイドで治療されている患者や重度の好中球減少患者に侵襲し、死亡率は最大100％に達する (Nucci and Anaissie 2007)。フザリウム属は微生物角膜炎の重要な原因菌であり、主にコンタクトレンズの使用に関連する最近のアウトブレイクでは、バイオフィルム形成が関与因子として示唆されている (Mukherjee et al. 2012)。フザリウム属は爪真菌症の原因菌としても一般的に分離される (de Araújo et al. 2003; Morales-Cardona et al. 2014)。爪内では、真菌細胞が厚い真菌バイオマスを形成し、真菌要素が細胞外マトリックスに埋め込まれる (Burkhart et al. 2002)。この挙動は、爪真菌症の病因へのバイオフィルムの関与を示唆している (Nusbaum et al. 2012)。北半球では、皮膚糸状菌、特にトリコフィトン・メンタグロフィテスおよびトリコフィトン・ルブルムによる爪真菌症がより多くみられる (Ghannoum et al. 2000)。しかし、ブラジルのように温暖で湿度の高い国では、非皮膚糸状菌である糸状菌（フザリウム属など）や酵母（カンジダ属など）がこれらの感染症の原因菌となる頻度は非常に大きい (de Araújo et al. 2003; Morales-Cardona et al. 2014)。これらのデータは、ほとんどの皮膚糸状菌が爪真菌症の治療に一般的に使用されるテルビナフィンやアゾール系薬（ケトコナゾール、クロトリマゾール、フルコナゾール）に感受性である一方、フザリウム属は利用可能な抗真菌薬に耐性であることが多いため、極めて重要である (Bueno et al. 2010; Ortoneda et al. 2004)。
診断
爪真菌症の診断では、爪ユニット（爪甲、爪床、爪周囲組織）の病変の関与を調べる。皮膚糸状菌は手指甲よりも足の爪に侵襲し、手指甲ではカンジダ属による感染症がより多くみられる。身体診察では、関与するすべての爪ユニットを記録し、爪甲剥離、爪甲下の物質、爪下角質増殖、色調変化（白色、黄色、または褐色）、爪甲破壊の程度など、爪真菌症の臨床徴候を注意深く観察する必要がある（図5）(Pariser et al. 2013)。
臨床的評価
臨床的評価は、年齢、性別、血管疾患、糖尿病、高血圧の有無、感染爪数、感染期間、既往治療歴、爪真菌症の種類、爪の関与率、爪の厚さ、デルマトフィトーマの有無、爪母の関与、側方のみの関与などの情報収集から始まる (Ghannoum et al. 2000; Scher et al. 2007)。ブラジルでは、爪真菌症の家族歴、およびマニキュア時に甘皮を除去する習慣も考慮する必要がある。これらは細菌と真菌の混合感染による爪の病変を生じやすくする。間擦疹部位の診察は、真菌のリザーバーの同定と治療に役立つ。糖尿病、メタボリックシンドローム、末梢循環障害、免疫不全の家族歴がある個人は、多職種チームで治療すべきである。治療困難な慢性感染症を有する20～30歳の若年者は、小児期の爪の汚染、汚染された親族との浴室やロッカールームの使用、伝統的治療に耐性の真菌のため、家族性の爪真菌症について調べるべきである。
臨床病型の同定は、各症例に適した治療アプローチを選択するために重要である (Scher et al. 2007)。白黄色または橙褐色の斑点は、使用薬剤に反応しない真菌、例えば非皮膚糸状菌によって生じることがある。褐色斑は第5趾に多く、爪メラノーマと鑑別する必要がある（これら2つの病理が同時に生じることもある）。慢性爪真菌症患者は、培養が陰性であっても、活動性感染症を示す徴候について診察すべきである：
- ダーモスコピーで皮膚糸状菌による感染症と整合する、爪甲の10％を超える変化
- 爪甲における白色、黄色、橙色、または褐色の斑点の存在
- 碎屑を伴う側方の爪甲剥離
- 爪甲または爪床の側方角質増殖（図6）(Ortiz et al. 2014)
黒色爪を引き起こしうる真菌には、シタリジウム、スコプラリオプシス、アスペルギルス、フザリウム、トリコフィトン・ルブルム、トリコフィトン・メンタグロフィテス、トリコフィトン・スーダネンセ、カンジダ・アルビカンス、カンジダ・トロピカリス、カーブラリアなどがある (Finch et al. 2012)。
鑑別診断
- 刺激性接触 — マニキュア液、アクリル、付け爪
- 爪の外傷 — 運動選手、打撲
- 乾癬 — 真菌による続発性感染
- 扁平苔癬
- 腫瘍 — 爪下
- 細菌感染症 — グラム陽性菌
臨床分類
- 遠位・側方爪下爪真菌症 — カンジダと細菌による混合感染、皮膚糸状菌
- 近位爪下爪真菌症 — 爪の基部に侵襲し、フザリウム属の真菌によって引き起こされることがある
- 白色表在性爪真菌症 — トリコフィトン・メンタグロフィテス
- エンドニックス型爪真菌症 — 皮膚糸状菌
- 全爪真菌症 — 皮膚糸状菌および非皮膚糸状菌との混合感染 (Pariser et al. 2013; Hwang et al. 2012; Carney et al. 2011)
予後因子
爪真菌症は、予後を不良にする因子の影響を受ける。これらは爪感染症を悪化させるように作用する。その特徴は以下の通りである：
宿主 — 末梢循環障害、糖尿病、免疫抑制（図7および図8）
爪 — 2 mmを超える角質増殖、側方病変、デルマトフィトーマ（バイオフィルム）、爪甲の50％を超える関与、爪の緩徐な成長、全栄養障害型爪真菌症、爪母の関与、重度の爪甲剥離
微生物 — 糸状の非皮膚糸状菌、酵母、混合感染 (Carney et al. 2011)
臨床的に、皮膚糸状菌、糸状の非皮膚糸状菌、または酵母による爪真菌症を同定または鑑別することは不可能である (Ranawaka et al. 2012)。試料採取は無菌器具を用い、遊離縁の一部を切った後に擦過する。白色表在性爪真菌症が疑われる場合は爪甲を擦過し、病変が爪母により近い場合は爪甲および爪床の試料を採取する。検体は爪をアルコールで清拭した後に採取し、無菌容器に入れて搬送する。この検体の一部は直接鏡検に、別の一部はサブロー寒天培地での培養に使用される。直接鏡検は非特異的ではあるものの、乾癬や扁平苔癬などの他の疾患との鑑別に役立つ。ただし、他の炎症性疾患に続発する細菌および/または真菌感染が生じることはある。非皮膚糸状菌や細菌を検索する必要がある場合は、適切な培地で培養できるよう検査室に伝えることが重要である。
培養は3～4週間で爪真菌症を診断するゴールドスタンダードと考えられる方法であるが、症例の15％で偽陰性を示すことがある (Pariser et al. 2013; Liu et al. 2000)。非皮膚糸状菌または酵母が分離された場合、環境または局所細菌叢からの汚染とみなされることがある。これらの病原体の診断に関する推奨は、培養で皮膚糸状菌が発育せず、連続する2回の試料で同じ微生物が5コロニー発育することに基づいている (Araujo et al. 2003; Ranawaka et al. 2012)。
核酸増幅（PCR）技術を用いた検査は、皮膚糸状菌の診断の質と速度を最短4時間まで改善する機会を提供している。皮膚糸状菌の種および亜種を同定し、非皮膚糸状菌やカンジダ属と区別でき、検査に生菌を必要としない (Liu et al. 2000)。
治療
外用および全身治療
爪真菌症の治療は、長期のモニタリングの必要性、全身薬の副作用、治療対象部位への薬剤送達の困難さなど、複数の課題に直面している (Vural et al. 2008)。爪真菌症の伝統的な治療は、対症療法、化学的または機械的デブリードマン (Chiacchio et al. 2004)、ならびに全身薬または外用薬の使用からなる。米国規制当局である食品医薬品局（FDA）が臨床転帰評価のために定める「完全治癒」の定義は、直接鏡検および培養の陰性化、ならびに爪の外観が完全に正常になることである (Pariser et al. 2013)。
治療法の選択は、臨床病型、疾患の重症度、ならびに治療費用と期間に依存する。使用される全身薬であるテルビナフィン、イトラコナゾール、フルコナゾールは重大な有害作用と関連しており、肝障害および/または腎障害のある患者への処方を困難にしている。外用薬はより安全であるが無効である。臨床現場では、長期感染症、または爪甲、爪床、爪母の重度の変化を伴う慢性爪真菌症患者がみられる。Pariserら (2013) の研究では、8％シクロピロックス外用を48週間行った場合の治癒率は5.5～8.5％である。したがって単独療法として推奨されない。全身薬による治療の治癒率は、使用薬剤、用量、投与期間に応じて14％から54％の範囲である。
光およびレーザーによる治療
組織や生体への光の適用は、使用パラメータに応じて刺激応答と抑制応答の両方を生じうる。これらの効果を記述する用語には、生体刺激、低出力レーザー（または光）療法（LLLT）、低強度レーザー療法、低パワーレーザー療法、コールドレーザー、ソフトレーザー、光生体刺激、フォトバイオモジュレーションなどがある。最も使用されている用語は低出力レーザー療法（LLLT）であり、米国国立医学図書館の統制語彙シソーラスであるMedical Subject Headings（MeSH）でも頻繁に言及される。2014年9月の北米光線療法協会および世界レーザー療法協会の会議では、これを最もよく表す用語はフォトバイオモジュレーションであるとのコンセンサスが得られ、米国国立医学図書館のMeSHセクションへの収載が提案された (Anders et al. 2015)。
光増感剤を使用しない紫外線による細菌および真菌の光損傷は、1900年代初頭に226～328 nmの波長を放射するランプ（UVC + UVB）を用いて実証された。原核生物および真核生物の病原体に対する殺菌活性が2002年に観察されたが、ヒト細胞に対する光発がん作用のため使用は中止された (Bornstein et al. 2009a)。それ以来、病原体を光不活化するため、光と光増感剤の使用、およびレーザーの使用の両方を目的として、電磁スペクトルの近赤外線（NIR）領域の他の波長が研究されてきた (Vural et al. 2008; Kosarev et al. 2010)。
抗菌目的の光およびレーザー研究は、物理化学、微生物学、臨床診療などの分野で並行して進められてきた。電磁スペクトル全域にわたる研究により特定の波長の挙動が解明されつつあり、トリコフィトン・ルブルムや細菌の培養にレーザーを用いた一部の試験では特定の微生物の光抑制が示されているが、臨床状態を模倣したin vitro研究や、より広範なサンプルを用いた臨床研究は依然として不足している。困難さの1つは、爪真菌症の多様な臨床病型、およびバイオフィルムを形成する混合感染の組み合わせである (Meral et al. 2003; Vural et al. 2008; Knappe et al. 2004; Pasquini 2003; Landsman et al. 2010)。
レーザーと皮膚の相互作用
レーザーが皮膚に作用する範囲と強度は、含水量や血流によって決まる組織構造に依存する。これらは吸収、散乱、反射、熱伝導率、熱容量、密度に影響し、これらはさらにレーザービームのパラメータ（エネルギー強度と波長）に影響される。組織内でのレーザー照射時間に応じて、異なるエネルギー密度により3種類の相互作用が生じる：光化学効果（10秒～1000秒；10−3～1 W/cm2）、光熱効果（1 ms～100秒；1～106 W/cm2）、ならびに光イオン化および光機械効果（10 ps～100 ns；108～1012 W/cm2）。光熱効果および光化学効果は、光イオン化および光機械効果に使用されるものより少ないエネルギーと長いパルスで得られる。これらの物理的パラメータは、利用可能なレーザー機器の種類とその目的を分類するために重要である。このように、同じ波長であっても、機器のエネルギーおよび短パルスまたは長パルスを生成する能力に応じて、異なる臨床状態に適応となりうる (Knappe et al. 2004)。
レーザー照射領域の温度上昇とその分布は、組織に吸収されたエネルギーと組織の熱的性質に依存する。到達温度に応じて異なる効果が生じる。温度が45 ℃に達しても、不可逆的な組織損傷は生じない。45～50 ℃では酵素の変化と浮腫が生じる。60 ℃を超えて数秒間持続すると組織タンパク質の変性凝固が生じ、90～100 ℃では細胞原形質の気化が起こる（CO2レーザーの場合など）(Knappe et al. 2004)。
現在、波長が電磁スペクトルの近赤外線（NIR）領域にあるレーザーの効果に関する研究が行われている。700～1,400 nmのレーザーには、光ビームの分散がほとんどなく真皮深層まで浸透する共通の能力がある。870 nmおよび930 nmのダイオードレーザーシステムを用いた研究では、in vitroにおいて生理的温度で黄色ブドウ球菌、大腸菌、カンジダ・アルビカンス、トリコフィトン・ルブルムの光不活化が実証された。これは膜電位を低下させ、活性酸素種（ROS）の生成を増加させることによるもので、ヒト細胞への有害作用はなかった。
Landsmanら (2010) が、Bornsteinらの先行研究に基づいて実施した870 nmおよび930 nmダイオードレーザーの臨床研究では、180日間追跡した爪真菌症の63％で改善が得られた。治療された爪が3 mm成長し、30％の症例で過ヨウ素酸シッフ（PAS）染色陰性の培養が得られた (Landsman et al. 2010; Bornstein 2009; Bornstein et al. 2009)。照射は2分間の適用を2回行い、赤外線温度計による温度測定を伴った。
1,064 nm Nd:YAGレーザー
1,064 nm Nd:YAGレーザーは、コラーゲンリモデリング (Dang et al. 2005; Koh et al. 2010; Dayan et al. 2003a, b; Schmults et al. 2004; Tan et al. 2004)、化膿性肉芽腫および須部偽毛包炎の治療 (Ross et al. 2002)、血管新生の刺激 (Kipshidze et al. 2001)、ならびに可視光および近赤外光を用いたフォトバイオモジュレーションで認められるような抗菌・抗真菌薬として使用されてきた (Guffey et al. 2014)。
あらかじめ滅菌し、その後カンジダ・アルビカンスおよびフザリウム・オキシスポルムのバイオフィルムで汚染した爪を照射することにより、Nd:YAGレーザーの有効性を研究する新しいin vitroモデルが作成された。電子顕微鏡によるコロニー評価では、カンジダ・アルビカンスのバイオフィルムの50％、フザリウム・オキシスポルムのバイオフィルムの100％が抑制された。後者の微生物の壁には穴が存在し、内容物が空になっていたことから、真菌壁の損傷が示された。試験では、研究対象のカンジダ・アルビカンスおよびフザリウム・オキシスポルムのコロニー生存率の低下が示された (Vila et al. 2014)。
Nd:YAGレーザーは、全身薬が禁忌となる場合、例えば循環障害、糖尿病、外傷などで爪の成長が遅い場合に使用される。1,064 nm Nd:YAGレーザーは、エネルギーの散逸や分散が少なく皮膚深層まで浸透する能力を特徴とする電磁スペクトル領域に属する。ヘモグロビンと水が既知の標的発色団であり、メラニンへの親和性は低い。このため、高い皮膚光線型（IV、V、VI型）でも安全に使用できる。
Dayanら (2003b) は、Nd:YAGレーザーがコラーゲン線維の形成を刺激し、微小循環を改善すると報告している (Bornstein 2009; Dayan et al. 2003a, b)。1,064 nm Nd:YAGレーザーは、非熱効果により四肢の血管再生を促進する。臨床的には、爪の成長が刺激され、その構造と血管分布が改善するため、爪の成長が遅い場合や爪甲層裂症に使用される。
デルマトフィトーマ（バイオフィルムに保護され、経口抗真菌療法に抵抗する付着性真菌膿瘍）が存在する場合、化学的および/または外科的デブリードマンが推奨される。40％尿素を用いるか、CO2レーザーで爪をトリミングすることができる。
サブミリ秒Nd:YAGレーザーは爪の治療に使用できる。機器によっては5 mmまたは6 mmのスポットで使用でき、これにより治療領域内でレーザーが良好に分散し、ガウス曲線（スポット中心にエネルギーを集中させる）が減少してトップハット型プロファイルが形成され、小さなスポットよりも少ないジュールで深く浸透する。
臨床研究のサンプルは小さいものの、Nd:YAGレーザーによる治療は単独で、または他の治療と組み合わせて使用できる代替法となりうる (Sá Guimarães 2014)。現在、一部のネオジム添加イットリウム・アルミニウム・ガーネット（Nd:YAG）レーザー機器が、爪の一時的な白色化に対して承認されている：Pinpointe Footlaser（Nuvolase）、GenesisPlus（Cutera）、Q-Clear（Light Age）、CoolTouch VARIA（CoolTouch）、Joule ClearSense（Sciton）(Ortiz et al. 2014; Kimura et al. 2012; Hochman et al. 2011)。Joule ClearSenseチップ（Sciton機器）は6 mmスポットを照射し、5～6 J/cm2の出力、0.3 msのパルス幅、4.0 Hz、ハンドピースに内蔵された赤外線温度計によるリアルタイム温度制御を特徴とする。同心円状に繰り返し適用し、42～44 ℃に到達するまで行う。最初は週1回、計3回施行し、その後は爪の関与の程度と臨床的改善に応じて1～3か月間隔で、治療した爪が完全に成長するまで追跡する（図9）。
再発予防には、2％ミコナゾール含有抗真菌パウダーを足および靴に長期的に使用することが有効である (Warshaw et al. 2005)。この方法は、通常トリコフィトン・ルブルムまたはトリコフィトン・メンタグロフィテス（趾間型）によって引き起こされるモカシン型足白癬を治療および予防する。
10,600 nm CO2レーザー
CO2レーザーは水を主な発色団とする。連続モードでは、爪床を温存しながら爪甲を切断できるよう、平行なポイントで（連続モードで3または4 W、足部に対して垂直に切断を制御して）使用される。角質増殖した爪を切断すると、培養検体の採取と外科的デブリードマンが容易になる。
フラクショナルCO2レーザーをドラッグデリバリー手段として実験的に使用する方法は、Haedersdalら (2010) によって記述された。この実験では、ポルフィリン前駆体であるメチル5-アミノレブリン酸（MAL）が試験薬として使用された。3 mmレーザーによって皮内経路が形成され、試験領域内でMALが拡散することにより、毛包内のポルフィリン濃度が増加し、皮膚深層への有意な吸収が観察された (Haedersdal et al. 2010)。
フラクショナルCO2レーザーは、フザリウム属による爪真菌症の治療に使用できる。爪甲および爪上皮全体に（12 W、1,000 μm間隔、700 μsパルス幅、5スタック；Smartxide, Deka laser）適用し、続いてテトラサイクリン含有クリームと外用アムホテリシンBを適用する（夜間は密封包帯）(Lurati et al. 2011)。その後、爪が完全に成長するまで10 vol過酸化水素水で朝に塗布する (Garcez et al. 2010)。アムホテリシンBの適用により、病変部に褐色の色素沈着が生じ、そこには脱水様の碎屑が存在する。この色調はNd:YAGレーザー適用時の補助的な発色団となり、これらの領域に熱がより集中する。
結論
Andersら (2015) は、フォトバイオモジュレーション療法を「レーザー、LED、ブロードバンド光を含む非電離形態の光源を可視光および赤外線領域で使用する光線療法の一形態」であると示唆している。これは内因性発色団が関与する非熱的プロセスであり、複数の生物学的スケールで光物理的および光化学的事象を促進する。この療法は、疼痛や炎症の軽減、免疫調節、創傷治癒および組織再生の促進に適用される (Anders et al. 2015)。Meralら (2003)、Ortizら (2014)、Vilaら (2014)、Vuralら (2008) は、フォトバイオモジュレーションで使用される光およびレーザーが細菌および真菌の増殖を抑制できることを報告した。研究は始まったばかりであり、さまざまな起源のバイオフィルムによって引き起こされる感染症に対する新しい解決策をもたらすことは確かである。
要点
- 経口薬による臨床的治癒率は症例の50％強に達するにすぎない一方、外用治療の治癒率は20％に達しない。
- 非皮膚糸状菌は発生率が増加しており、治療がより困難と考えられている。
- 爪真菌症の主要な原因菌について、バイオフィルム形成がin vitroで実証された。
- Nd:YAGレーザーはコラーゲン線維の形成を刺激し、微小循環を改善し、抗菌・抗真菌薬として作用する。
- フラクショナルCO2レーザーはドラッグデリバリーに使用できる。
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