特集●ぶどう膜炎の研究最前線2013あたらしい眼科30(3):289.294,2013特集●ぶどう膜炎の研究最前線2013あたらしい眼科30(3):289.294,2013実験的ぶどう膜炎AnimalModelsofEndogenousUveitis竹内大*はじめに内因性ぶどう膜炎には,眼だけに炎症を生じる特発性ぶどう膜炎からBehcet病,サルコイドーシス,Vogt小柳-原田病のように全身疾患に伴って発症するぶどう膜炎があり,その臨床所見もさまざまである.しかし,ぶどう膜炎の発症に至るそのプロセスには共通する要因の関与が示唆される.疾患の発症機序および病態の解明,さらには新たな検査,治療法の確立に動物モデルは不可欠であり,ぶどう膜炎においても然りである.現在,種々のぶどう膜炎動物モデルがあるが,最も広く用いられているものに実験的自己免疫性ぶどう膜網膜炎(experimentalautoimmuneuveoretinitis:EAU)があり,本稿ではEAUを中心にこれまで明らかになっているぶどう膜炎の病態について述べていきたい.IEAUの歴史穿孔性眼外傷後,受傷眼,非受傷眼の両眼にぶどう膜炎が生じる(交感性眼炎)ことから,眼内にはぶどう膜炎を誘発する抗原物質が存在することをElschnigが1910年に提唱した1).その後50年以上が経過した1960年代に入って,網膜の抽出蛋白を感受性の高い動物に接種することにより,ぶどう膜網膜炎を特異的に発症させることに成功し2),ぶどう膜網膜炎惹起能を有する自己抗原が網膜に存在することが証明された.最初に同定された網膜自己抗原は網膜視細胞層に局在するS抗原であり,このS抗原を感受性の高い動物に摂取して発症させた実験的ぶどう膜炎がEAUの初期のモデルであった3).しかしS抗原では,分子生物学的および免疫学的な解析に優れ,遺伝子操作がより簡便なマウスにEAUを発症させることはできなかったため,モデル動物としてはおもにラットが用いられていた.マウスがEAUのモデル動物として使用され始めたのは,新たな網膜自己抗原として光受容体間レチノイド結合蛋白(interphotoreceptorretinoid-bindingprotein:IRBP)が同定されてからである4).現在はIRBPまたはその部分ペプチドを用いてマウスに発症させたEAUが主流であるが,これらのほか,ロドプシン,リカバリン,フォスデュシン,RPE(retinalpigmentepithelium)-65などが網膜自己抗原として同定されている.IIEAUの発症メカニズムS抗原やIRBPを直接摂取してもEAUを惹起させることはできず,免疫強化薬である結核死菌を含んだ完全フロインドアジュバンド(completeFreund’sadjuvant:CFA)に乳化させて免疫する必要がある.CFAによりマクロファージ,樹状細胞などの抗原提示細胞(antigen-presentingcells:APC)や好中球,NKT(naturalkillerT)細胞が免疫局所に集積し,活性化する(図1).活性化したこれらの細胞からIL(interleukin)1,IL-6,TNF(tumornecrosisfactor)aなどの炎症性サイトカイン,NKT細胞からはさらにIFN(interferon)gが産生され,APCはプロフェッショナルAPC(Pro*MasaruTakeuchi:防衛医科大学校眼科学教室〔別刷請求先〕竹内大:〒359-0042所沢市並木3-2防衛医科大学校眼科学教室0910-1810/13/\100/頁/JCOPY(3)289MφTIL-1IL-6TNFαNeuTTTTTTBIgMIgGPIRBP+CFANeu所属リンパ節ProAPC活性化分化・増殖IRBPペプチドMHC複合体IRBPEAUNKTNKTIFN-γB免疫局所MφTIL-1IL-6TNFαNeuTTTTTTBIgMIgGPIRBP+CFANeu所属リンパ節ProAPC活性化分化・増殖IRBPペプチドMHC複合体IRBPEAUNKTNKTIFN-γB免疫局所APC)となる.抗原にIRBPを用いれば,これらのProAPCはIRBPを取り込み,リンパ管を介して免疫局所の所属リンパ節に遊走する.所属リンパ節に入ったProAPCは,細胞内に取り込んだIRBPをペプチドに分解後(processing),主組織適合抗原(majorhistocompatibilityantigen:MHC)クラスII分子とともに細胞表面に提示し(presentation),このIRBPペプチド-MHCクラスII分子複合体を認識できるT細胞受容体をもったCD4+T細胞はIRBPペプチド-MHCクラスII分子複合体と結合することにより活性化し,分化,増殖する.また,IRBPを認識するIg(immunoglobulin)M受容体をもったB細胞は免疫局所で活性化し,所属リンパ節で活性化したIRBP反応性CD4+T細胞から産生されるサイトカインにより抗IRBP-IgG産生細胞へと形質転換する.活性化したIRBP反応性CD4+T細胞は,さらにリンパ管を通って眼に遊走し,ぶどう膜網膜炎を惹起する.IIIEAUの眼所見および疾患感受性ラットとマウスでは,ともに後眼部に強い炎症を呈するが,ラットは前房内フィブリン析出,虹彩後癒着,後房蓄膿(マウス,ラットでは水晶体が厚いため,前房が浅く,後房が深い)を呈する激しい前眼部炎症を伴うの290あたらしい眼科Vol.30,No.3,2013図1IRBPの免疫によるEAUの発症メカニズムに対して(図2),マウスの前眼部炎症は軽度である.一方,マウスでは硝子体混濁,視神経乳頭の発赤・腫脹,網膜血管炎,網膜滲出斑,網膜出血,漿液性網膜.離などの後眼部所見が観察されるが,ラットでは強い前眼部炎症のため観察困難である.病理組織学的には,ともに硝子体内浸潤細胞,網膜血管周囲炎,網膜層内浸潤細胞,肉芽腫形成,漿液性網膜.離,脈絡膜の肥厚などの所見を呈する(図2).Behcet病やHLA(humanleucocyteantigen)-B27関連急性前部ぶどう膜炎,Vogt-小柳-原田病とHLAのハプロタイプとの間に関連がみられるように,ラット,マウスのMHCハプロタイプとバックグラウンドによりEAUの感受性が異なる.ラットのなかで最も感受性が高いのはLewisラットであり5),F344ラットなどはEAU抵抗性である.マウスにおいはB10RIIIマウスが最もEAU感受性であり,続いてB10A,B57BL/6の順である6,7).これらのマウス間ではIRBP反応性CD4+T細胞が認識するIRBP内のアミノ酸配列(T細胞抗原決定領域)が異なることも知られている.IVEAUからみたぶどう膜炎の発症に働く免疫系異常免疫系は,自然免疫と獲得免疫に分けられ,その特徴(4)図2EAUの眼所見上:ラットにおける前眼部炎症.フィブリン析出,虹彩後癒着,後房蓄膿がみられる.下:正常マウス(左),EAUを発症しているマウス(右)の後眼部病理組織所見.硝子体,網膜,および脈絡膜内に浸潤細胞,網膜血管周囲炎,網膜層構造の破壊,視細胞層の菲薄化がみられる.を表1に示す.病原体が上皮障壁を突破し体内に侵入すると,白血球や好中球,マクロファージなどの細胞による自然免疫が働き,炎症反応が起こる.この自然免疫により病原体の侵入は阻止されるが,自然免疫だけでは排除できない場合,獲得免疫が発動する.獲得免疫はT細胞による細胞性免疫と抗体や補体による体液性免疫からなる抗原特異的な免疫反応であり,自然免疫とは表1に示すような違いがある.EAUはCFAによる自然免疫の活性化,および網膜抗原に特異的な獲得免疫により惹起されるため,免疫異常がその要因の一つと考えられている内因性ぶどう膜炎では,何らかの刺激により自然免疫が活性化し,ぶどう膜炎の発症をきたす獲得免疫異常が働いたためと考えられる.一方,網膜抗原に反応性のCD4+T細胞をinvitroで活性化させ,このCD4+T細胞のみを摂取してもEAUを発症させることができること8),しかしEAUを発症している動物の血清,また(5)表1自然免疫と獲得免疫自然免疫獲得免疫非特異的抗原認識特異的抗原認識マクロファージ,樹状細胞,好中球T細胞,B細胞Toll様受容体T細胞受容体,IgM受容体非特異的抗原認識特異的抗原認識即最大効果を発揮最大効果まで時間がかかるメモリー機能はないメモリー機能があるすべての生物にある脊椎動物のみ外来抗原により活性化自然免疫により活性化は抗IRBP抗体などの網膜抗原に対する抗体を移入してもEAUの発症はみられないことから,ぶどう膜炎の発症には網膜自己抗原反応性CD4+T細胞を主体とした獲得免疫異常の関与が強く示唆されている.あたらしい眼科Vol.30,No.3,2013291転写因子APCS抗原IRBPILSTAT1STAT4T-betRORγtRORαSTAT3IRF4SMADFoxp3CD4+TcellSTAT6GATA3IRF4-12IFN-γIL-4IL-1βIL-6TGFβTGFβサイトカインTh1Th2Th17TregIL-2,IFN-γ,TNFIL-4,IL-5,IL-10,IL-13ITNFαL-17,IL-21,IL-22IL-10,TGFβぶどう膜炎の発症図3EAUとT細胞サブセット活性化したCD4+T細胞は,その環境における種々のサイトカインにより機能が異なる少なくとも5つの細胞に分化する.VEAUとT細胞サブセット抗原を認識し,活性化したCD4+T細胞は分化増殖するが,この分化にはその環境における種々のサイトカインが関与し,その作用により異なる転写因子が働く(図3).IL-12およびIFN-gが作用すればSTAT(SignalTransducerandActivatorofTranscription)1,STAT4,T-betなどの転写因子が働きヘルパーT(Th)1細胞へ分化するのに対して,IL-4が作用すればSTAT6,GATA3,IRF4(interferonregulatoryfactor4)などの転写因子によりTh2細胞へと分化する.IL-1bまたはIL-6とTGF(transforminggrowthfactor)bが作用すればROR(retinoic-acid-relatedorphanreceptor)gt,RORa,STAT3,IRF4によりTh17細胞に分化し,TGFbだけが作用すればSMAD,Foxp3によりFoxp3+制御性T細胞(Treg細胞)へと分化する.これらのT細胞はその産生するサイトカインにより機能が異なり,CFAを用いた網膜抗原の強化免疫ではTh1細胞とTh17細胞の分化が誘導されること9,10),また網膜抗原に特異的なマウスのCD4+T細胞をTh1細胞またはTh17細胞に分化させて移入するとEAUが発症することから,Th1細胞およびTh17細胞がぶどう膜炎におけるエフェクターT細胞と考えられている.一方,Th2細胞,Treg細胞の移入,またはTh2細胞,Treg細胞が産生するIL-10,TGFbによりEAUの発症は抑制されることから,そのヒトぶどう膜炎治療への応用が期待されている11.15).VIぶどう膜炎の発症を抑制する免疫機構「なぜ,正常な状態ではぶどう膜炎は発症しないのか?」それにはまず血液眼関門の存在,そして所属リンパ節がないことがあげられる.このような解剖学的特殊性により,S抗原やIRBPのような網膜自己抗原は全身の免疫機構から隔絶され,それらに反応するT細胞に認識されにくい(immunologicalignorance)16).しかし近年,このような受動的メカニズム以外にも,眼内にはその透明性を維持するためにぶどう膜炎を含めた炎症を能動的に抑制するメカニズムがあり,特異な免疫機構により守られた免疫特権部位(immuneprivilege)であることが明らかになった.このような眼の免疫特権は,「眼に特異な免疫機構」17)と「全身性の免疫制御機構」14,18.21)により維持され,眼における特異な免疫機構には上記の292あたらしい眼科Vol.30,No.3,2013(6)自己抗原を認識網膜抗原を認識Foxp3陽性網膜抗原を認識しない骨髄幹細胞自己抗原を認識網膜抗原を認識Foxp3陽性網膜抗原を認識しない骨髄幹細胞アポトーシス成熟T細胞Foxp3+CD25+CD4+制御性T細胞図4胸腺でのT細胞の分化胸腺に入った骨髄幹細胞は,T細胞への分化の過程でT細胞受容体を発現する.胸腺内で網膜抗原を含め自己抗原を認識するT細胞受容体をもったT細胞は細胞死(アポトーシス)に陥り,自己抗原を認識しないT細胞受容体をもったT細胞,または自己抗原を認識してもFoxp3陽性のT細胞はアポトーシスに陥ることなく最後まで分化成熟し,末梢に出ていく.immunologicalignoranceのほか,房水中の免疫抑制物質,免疫調節機能をもつ眼組織細胞,前房関連免疫偏位(ACAID)とよばれる特異な免疫反応が知られており,全身性の免疫調節機構には,胸腺におけるぶどう膜炎を含めた臓器特異的自己免疫病を発症させるT細胞の削除,および臓器特異的自己免疫病を抑制するFoxp3+制御性T細胞の存在などがある.眼における特異な免疫機構に関しては,他項で詳しく述べられているため,本項では全身性の免疫調節機構について概説する.T細胞の前駆細胞は骨髄幹細胞であり,胸腺でT細胞に分化する.胸腺内ではAireとよばれる転写因子によりS抗原やIRBPなどの網膜抗原をはじめあらゆる臓器特異的自己抗原が発現していることが近年明らかになった22,23).これらの自己抗原を認識するT細胞受容体をもったT前駆細胞は分化の段階でアポトーシス(細胞死)に陥る(ネガティブセレクション)(図4).自己抗原を認識しないT細胞受容体をもったT前駆細胞のみが成熟T細胞まで分化し(ポジティブセレクション),胸腺から再び末梢に出ていくことができる.転写因子Aireを遺伝子操作により欠損させたAireノックアウトマウスでは,多臓器に自己免疫病が自然発症し,眼にはぶどう膜網膜炎が生じることが報告されている18).しかし,S抗原やIRBPの免疫によりEAUが惹起され,ま(7)たぶどう膜炎患者ではこれらの網膜抗原に対するT細胞の反応性が亢進していることから24,25),このメカニズムは完全ではなく,一部の自己抗原反応性T細胞はネガティブセレクションを回避し,成熟T細胞となって末梢に存在している.一方,このような自己抗原反応性のT細胞受容体をもつ細胞においても,先述した制御性T細胞への分化を促す転写因子Foxp3を発現している細胞群は,アポトーシスを回避し,Foxp3+CD25+CD4+制御性T細胞となって同じく末梢に出ていくことが知られている.胸腺で産生されるこれらの制御性T細胞は内在性Treg(naturallyoccurringretulatoryTcell:nTreg),先述した末梢のCD4+T細胞が抗原認識後,制御性T細胞に分化したものは誘導性Treg(inducedretulatoryTcell:iTreg)とよばれている.このTregを除去したマウスにおいてもぶどう膜網膜炎が自然発症し20),EAUを発症させたマウスにTregを移入するとEAUが抑制される14).おわりに実験的ぶどう膜炎と比較して,ヒトぶどう膜炎は慢性の経過を辿り,再発を繰り返す.また,S抗原やIRBPなどの網膜自己抗原に対する免疫反応の亢進がBehcet病などのぶどう膜炎患者で認められているが,これらの網膜抗原に対する免疫反応がぶどう膜炎の原因なのか,または二次的な反応なのかは不明である.しかし,実験的ぶどう膜炎の研究により新たな知見が生まれ,ヒトぶどう膜炎の病態解明の礎となっていることはいうまでもない.TNFaのように,EAUにおけるその病態への関与,抗TNFa抗体のEAU抑制効果から臨床応用されたinfliximabは,それまでの治療に抵抗性であったぶどう膜炎に対しても有効であり,これまでのところ良好な治療成績が得られている.TNFa以外にも,EAUの発症に関与するIL-1,IL-2,IL-6,IL-17,そしてT細胞の副刺激分子であるCTLA(cytotoxicTlymphocyteantigen)-4などの分子を標的としたぶどう膜炎の抗体治療が進行中である.今後の課題として,新たな分子の関与を解明することは必要であるが,これまでの研究の多くは,個々の分子に注目し,その発現を抗体でブロックする,もしくは促あたらしい眼科Vol.30,No.3,2013293進する,または遺伝子操作することにより実験的ぶどう膜炎への直接的な関与を検討したものであった.免疫系には1つの分子の機能異常を代償するメカニズムがあることから,分子間の相互作用を網羅的に解析し,免疫系全体のフレームシフトがぶどう膜炎の病態にどのような影響を及ぼすか検討することも重要である.最後ではあるが,実験的ぶどう膜炎推進派の筆者個人としては,実験的ぶどう膜炎を用いた基礎研究にてぶどう膜炎に対する知見を積み重ねていくことが,ヒトぶどう膜炎のより効果的な診断法および治療法の確立に不可欠であると考える.文献1)ElschnigA:Studien,zursympatischenOphthalmia.AlbrechtvonGraefesArchKlinExpophthalmol76:509546,19102)WackerWB,LiptonMM:Experimentalallergicuveitis:homologousretinaasuveitogenicantigen.Nature206:253-254,19653)deKozakY,SakaiJ,ThillayeBetal:Santigen-inducedexperimentalautoimmuneuveo-retinitisinrats.CurrEyeRes1:327-337,19814)GeryI,WiggertB,RedmondTMetal:Uveoretinitisandpinealitisinducedbyimmunizationwithinterphotoreceptorretinoid-bindingprotein.InvestOphthalmolVisSci27:1296-1300,19865)CaspiRR,SilverPB,ChanCCetal:GeneticsusceptibilitytoexperimentalautoimmuneuveoretinitisintheratisassociatedwithanelevatedTh1response.JImmunol157:2668-2675,19966)CaspiRR,ChanCC,FujinoYetal:Geneticfactorsinsusceptibilityandresistancetoexperimentalautoimmuneuveoretinitis.CurrEyeRes11(Suppl):81-86,19927)CaspiRR,GrubbsBG,ChanCCetal:Geneticcontrolofsusceptibilitytoexperimentalautoimmuneuveoretinitisinthemousemodel.ConcomitantregulationbyMHCandnon-MHCgenes.JImmunol148:2384-2389,19928)CaspiRR,RobergeFG,McAllisterCGetal:Tcelllinesmediatingexperimentalautoimmuneuveoretinitis(EAU)intherat.JImmunol136:928-933,19869)LugerD,SilverPB,TangJetal:EitheraTh17oraTh1effectorresponsecandriveautoimmunity:conditionsofdiseaseinductionaffectdominanteffectorcategory.JExpMed205:799-810,200810)YoshimuraT,SonodaKH,MiyazakiYetal:DifferentialrolesforIFN-gammaandIL-17inexperimentalautoimmuneuveoretinitis.IntImmunol20:209-214,200811)RizzoLV,XuH,ChanCCetal:IL-10hasaprotectiveroleinexperimentalautoimmuneuveoretinitis.IntImmunol10:807-814,199812)KezukaT,TakeuchiM,KeinoHetal:Peritonealexudatecellstreatedwithcalcitoningene-relatedpeptidesuppressmurineexperimentalautoimmuneuveoretinitisviaIL-10.JImmunol173:1454-1462,200413)KeinoH,TakeuchiM,SuzukiJetal:IdentificationofTh2-typesuppressorTcellsamonginvivoexpandedocularTcellsinmicewithexperimentalautoimmuneuveoretinitis.ClinExpImmunol124:1-8,200114)KeinoH,TakeuchiM,UsuiYetal:SupplementationofCD4+CD25+regulatoryTcellssuppressesexperimentalautoimmuneuveoretinitis.BrJOphthalmol91:105-110,200715)ZhangL,MaJ,TakeuchiMetal:SuppressionofexperimentalautoimmuneuveoretinitisbyinducingdifferentiationofregulatoryTcellsviaactivationofarylhydrocarbonreceptor.InvestOphthalmolVisSci51:2109-2117,201016)MedawarPB:Immunitytohomologousgraftedskin;thefateofskinhomograftstransplantedtothebrain,tosubcutaneoustissue,andtotheanteriorchamberoftheeye.BrJExpPathol29:58-69,194817)StreileinJW:Ocularimmuneprivilege:theeyetakesadimbutpracticalviewofimmunityandinflammation.JLeukocBiol74:179-185,200318)AndersonMS,VenanziES,KleinLetal:Projectionofanimmunologicalselfshadowwithinthethymusbytheaireprotein.Science298:1395-1401,200219)DeVossJ,HouY,JohannesKetal:Spontaneousautoimmunitypreventedbythymicexpressionofasingleself-antigen.JExpMed2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