特集●眼圧上昇はなぜ起こる?あたらしい眼科29(5):589~594,2012特集●眼圧上昇はなぜ起こる?あたらしい眼科29(5):589~594,2012原発開放隅角緑内障の眼圧上昇機序MechanismofIntraocularPressureElevationinPrimaryOpenAngleGlaucoma田原昭彦*はじめに緑内障ガイドラインによると,原発開放隅角緑内障は眼圧が正常範囲を超えて(22mmHg以上)上昇する原発開放隅角緑内障(狭義)と,常に眼圧が正常範囲内である正常眼圧緑内障とに分類される.このうち狭義の原発開放隅角緑内障では,房水の流出路,特に線維柱帯の房水流出抵抗が上昇するために房水の流出が妨げられて眼圧が上昇すると考えられている.一方,正常眼圧緑内障では発症に眼圧の関与は低いとされ,病態的にも狭義の原発開放隅角緑内障とは異なると考えられている.本稿では,まず正常眼での房水流出路について述べ,その後に狭義の原発開放隅角緑内障(以後,原発開放隅角緑内障)で「なぜ眼圧が上昇するか」について記述する.I房水流出路の正常構造房水の流出路には,経Schlemm管流出路と経ぶどう膜強膜流出路との2つの経路が存在する.ヒトでは,全流出量の80~95%が経Schlemm管流出路から,残りの5~20%が経ぶどう膜強膜流出路から流出すると考えられている.1.経Schlemm管流出路経Schlemm管流出路は線維柱帯とSchlemm管,それに続く集合管からなる房水の流出路である.a.線維柱帯の構造線維柱帯は形態的に前房側から,ぶどう膜網,角強膜網,傍Schlemm管結合組織の3つの部分に分けられる(図1).ぶどう膜網は,最も前房側に位置する2~3層の紐状の線維柱索が交錯する組織である.角強膜網は多層の板状の線維柱層板で構成される.線維柱索,線維柱層板は似た構造を示し,中央部に存在する細胞外マトリックスの表面を1層の扁平な線維柱帯細胞が覆う.ぶどう膜網,角強膜網には線維柱間隙とよばれる比較的大きな孔が存在する(図1).Schlemm管傍Schlemm管結合組織角強膜網ぶどう膜網****図1正常隅角のSchlemm管および線維柱帯の光学顕微鏡写真線維柱帯は,ぶどう膜網,角強膜網,傍Schlemm管結合組織で構成される.ぶどう膜網と角強膜網には線維柱間隙(*)が存在する.*AkihikoTawara:産業医科大学眼科学教室〔別刷請求先〕田原昭彦:〒807-8555北九州市八幡西区医生ケ丘1番1号産業医科大学眼科学教室0910-1810/12/\100/頁/JCOPY(9)589傍Schlemm管Schlemm管結合組織図2傍Schlemm管結合組織およびSchlemm管内壁の光学顕微鏡拡大写真傍Schlemm管結合組織は細胞が細胞外マトリックス中に包埋された構造を示す.Schlemm管の管腔は1層の内皮細胞で覆われ,その内壁には巨大空胞が存在する(矢印).傍Schlemm管結合組織はSchlemm管のすぐ前房側に存在する組織で,2~4層の線維柱帯細胞が細胞外マトリックス中に包埋された構造を示す.傍Schlemm管結合組織には線維柱間隙は存在しない.Schlemm管は1層の内皮細胞で被われている.傍Schlemm管結合組織に接する内壁には,内皮細胞の細胞壁がSchlemm管内に突出した巨大空胞が存在する.巨大空胞内は房水で満たされており,房水のSchlemm管への通路となる(図2).b.線維柱帯の細胞外マトリックス線維柱帯の細胞外マトリックスは線維成分と細胞外高分子とからなる.線維成分には線維性コラーゲンや弾性線維などがある.細胞外高分子は細胞や線維成分の間を満たすゲル状の無構造物質で,プロテオグリカン(グリコスアミノグリカンと蛋白質とが共有結合した物質)(図3),ヒアルロン酸,糖蛋白などがある.これらの細胞外マトリックスは細胞間隙で単独に存在するのではなく,集合し,接着して無定形物質を形成する.電子顕微鏡による観察で,線維柱帯の無定形物質には基底板,基底板様物質,細線維物質,細顆粒物質などが存在する1).c.房水流出抵抗ぶどう膜網および角強膜網では,房水は線維柱間隙を590あたらしい眼科Vol.29,No.5,2012線維柱間隙図3クプロメロニックブルーで染色したヒト正常角強膜網の線維柱層板の電子顕微鏡写真プロテオグリカンを示す高電子密度の染色物(矢じり)が,コラーゲン(矢印)および基底板(BL),基底板様物質(BL-L)に多数分布している.EL:弾性線維.通って抵抗を受けずに流れる.眼圧調整に関与する房水流出抵抗は,房水が傍Schlemm管結合組織およびSchlemm管内皮細胞を通過する際2),特に傍Schlemm管結合組織の細胞外マトリックスの間を通過するときに生じると考えられている3).2.経ぶどう膜強膜流出路経ぶどう膜強膜流出路は,隅角底(角膜後面と虹彩前面との接合部)から毛様体実質に入り,上毛様体腔,上脈絡膜腔を経て眼外に流出する房水の流路である.毛様体の前端から毛様体実質に入った房水は,組織液と混じりながら毛様体筋束間を通過して眼球の後方へ向かい,脈絡膜と強膜との間隙に達する.その後,強膜の実質,あるいは強膜を貫く血管や神経の周囲の間隙を通って強膜の外へ流出し,眼窩内の組織に吸収される.プロスタグランジン関連薬が毛様体の細胞外マトリックスの代謝を促進させることで眼圧を下降させるとの報告などから,経ぶどう膜強膜流出路の房水流出抵抗には毛様体筋束間の細胞外マトリックスが関与すると考えられている4,5).II原発開放隅角緑内障の眼圧上昇機序原発開放隅角緑内障の眼圧上昇が,線維柱帯での房水(10)流出抵抗の増大によることについては,ほぼ意見が一致している.しかし,その詳細な病態は不明であり,ここでは眼圧上昇の機序に関する説を紹介する.原発開放隅角緑内障の眼圧上昇機序に関する説は,大きく3つに分けられる.すなわち,①線維柱帯の細胞外マトリックスの異常,②線維柱帯細胞の異常,③線維柱帯の構造異常,である.1.細胞外マトリックスの異常前記のように,経Schlemm管流出路での房水流出抵抗には,傍Schlemm管結合組織の細胞外マトリックスが関与すると考えられている.原発開放隅角緑内障では線維柱帯の細胞外マトリックスが増加しており,そのために眼圧が上昇すると考えられる.a.細胞外マトリックス自体の増加原発開放隅角緑内障では,線維柱帯,特に傍Schlemm管結合組織にコラーゲン,弾性線維,長周期コラーゲン(long-spacingcollagen)などの線維成分や,基底板様物質,細顆粒物質などの無定型物質が多量に蓄積している(図4).これらの物質のなかでも,細顆粒物質(Rohenら6)が報告したsheath-derivedplaquematerialと同じ物質)が傍Schlemm管結合組織に蓄積することが原発開放隅角緑内障の眼圧上昇の主因とする考えがある6).また,原発開放隅角緑内障の線維柱帯では,正常に比べてグリコスアミノグリカンが増加している7),あるいはヒアルロン酸が減少し,コンドロイチン硫酸が増加しているとの報告8)があり,これらの細胞外高分子の異常が眼圧上昇に関与する可能性がある(図5).b.細胞外マトリックスの代謝に関与する物質の異常房水中のTGF(transforminggrowthfactor)-b2が,原発開放隅角緑内障眼では正常眼に比較して有意に増加していることが報告されている9,10)(図6).TGF-b2は細胞外マトリックスの蓄積を促す作用を有している.さらに,細胞外マトリックスを消化する酵素を抑制する物質(tissueinhibitorofmetalloproteinase:TIMP)が原発開放隅角緑内障では多い11).TGF-b2やTIMPが増加すると細胞外マトリックスが線維柱帯に蓄積し,房水流出抵抗が増大して眼圧上昇をきたす可能性がある.(11)***図4原発開放隅角緑内障眼の傍Schlemm管結合組織の電子顕微鏡写真細顆粒物質(sheath-derivedplaquematerial)(*)が蓄積している.Schlemm管前房図5抗ヘパラン硫酸系プロテオグリカン抗体で染色した,原発開放隅角緑内障眼の線維柱帯の光学顕微鏡写真線維柱帯にプロテオグリカンの存在を示す褐色の染色がみられる.量が多いか否かは不明.2.線維柱帯細胞の異常a.線維柱帯細胞の細胞骨格の異常原発開放隅角緑内障眼の線維柱帯細胞では,正常に比べてアクチン線維の量が少ない12).また,原発開放隅角緑内障では,Schlemm管の内皮細胞および傍Schlemm管結合組織の細胞のF-アクチンが絡み合って配列が乱れている13).このような収縮性蛋白の異常は,線維柱帯細胞の貪食能や細胞外マトリックスの産生,ホルモンなどに対する反応性に異常を生じ,緑内障の発症に関与する.あたらしい眼科Vol.29,No.5,2012591Schlemm管前房Schlemm管前房図6抗TGF.b2抗体で染色した,原発開放隅角緑内障眼の線維柱帯の光学顕微鏡写真線維柱帯にTGF-b2の存在を示す褐色の染色がみられる.量が多いか否かは不明.b.線維柱帯細胞の減少原発開放隅角緑内障の線維柱帯では,同年代の正常眼に比較してぶどう膜網,角強膜網の細胞数が減少している(図7).線維柱帯細胞の減少が原発開放隅角緑内障の眼圧上昇の原因となる14).つまり,線維柱層板を覆う線維柱帯細胞が消失すると,残った線維柱帯細胞が伸展して露出した線維柱層板を覆う.その結果,ぶどう膜網,角強膜網に線維柱間隙にも延びる線維柱帯細胞の層(膜)が形成される.また,角強膜網では露出した線維柱層板が互いに癒着する.さらに傍Schlemm管結合組織の前房側での房水流出に有効な表面積が減少する.このような変化が重なって房水流出路が狭くなり眼圧が上昇する15).原発開放隅角緑内障患者では抗酸化物質であるグルタチオンが減少している16).酸化ストレスは線維柱帯細胞の細胞骨格の再編成を誘発することで,細胞と細胞外マトリックスとの接着を脆弱化させる.その結果,線維柱帯細胞が減少することが報告されており17),酸化ストレスが原発開放隅角緑内障の線維柱帯細胞の減少,ひいては眼圧上昇に関係している可能性がある.原発開放隅角緑内障患者でミオシリン遺伝子の異常が報告されている18,19).Sohnら20)は,異常なミオシリン蛋白が線維柱帯細胞の機能障害を起こし,線維柱帯の構造変化をきたして房水の流出を障害する可能性を示して592あたらしい眼科Vol.29,No.5,2012****Schlemm管強膜岬前房図7原発開放隅角緑内障眼の線維柱帯の光学顕微鏡写真線維柱帯細胞の数が少なく,強膜岬は肥大している前房側の線維柱層板(線維柱索)が肥厚している(*).いる20)(図8).しかし,後にSohnら自身21)が「ミオシリン遺伝子そのものが開放隅角緑内障に関与することはない」と述べているように,ミオシリン蛋白と原発開放隅角緑内障の眼圧上昇との関係は不明である.3.線維柱帯の構造異常a.傍Schlemm管結合組織が厚い正常に発達した隅角では毛様体筋の前端は隅角底に存在する.また,Schlemm管は隅角底より内側に位置する.原発開放隅角緑内障では,毛様体筋は隅角底にわずかに露出しているか,まったく隅角底に達していない.さらに,Schlemm管の一部が隅角底よりも周辺側に位置する22).4~40歳で発症する発達緑内障・晩発型では,隅角の発育が未熟で,毛様体の前面は隅角底に出ていない.さらに,線維柱帯の発育も悪く,房水流出抵抗のおもな存在部位である傍Schlemm管結合組織が厚く存在する.そのために房水流出抵抗が増大して緑内障が発症すると考えられる23).同様に,原発開放隅角緑内障で毛様体筋の前端が隅角底に達していないのは隅角の発育が未熟なためで,房水流出路の発達が不完全なことが眼圧上昇の原因となる可能性がある22).b.強膜岬の肥大原発開放隅角緑内障では,ぶどう膜網が変性し,毛様体に硝子化が生じて強膜岬は肥大している(図7).さら(12)Schlemm管前房Schlemm管前房図8抗ミオシリン蛋白抗体で染色した,原発開放隅角緑内障眼の線維柱帯の蛍光顕微鏡写真線維柱帯にミオシリン蛋白を示す蛍光がみられる.量が多いか否かは不明.に虹彩根部は萎縮している.このような変化は隅角組織の加齢現象が異常に進行したもので,経ぶどう膜強膜流出路からの房水流出を障害する.異常な加齢変化は線維柱帯にも生じていて,経Schlemm管流出路からの房水流出も障害される.この両流出経路からの房水流出障害のために緑内障が発症するとの考えがある24).c.線維柱層板の異常原発開放隅角緑内障では,角強膜網の線維柱層板およびぶどう膜網の線維柱索の肥厚や硝子様変性,さらに線維柱帯細胞の基底板の肥厚がみられる(図9)25).線維柱層板が肥厚することにより,線維柱間隙が狭小化あるいは消失して眼圧が上昇する可能性がある25).おわりに原発開放隅角緑内障は不可逆性の視機能障害をきたす眼疾患で,日常診療で遭遇する機会も多い.そのため,病態解明に向けた多くの研究がなされてきた.しかし,眼圧上昇の機序を含め,その本態はいまだ不明である.研究の手法の一つとして,緑内障患者からの摘出標本を調べることが行われてきた.しかし,進行例からの標本が多く,高眼圧などによる二次的な変化との区別が困難である.また,単なる加齢性の変化との鑑別がむずかしいことも,病態解明が進まない原因の一つと思われ(13)***▲▲▲図9原発開放隅角緑内障眼の角強膜網線維柱層板の電子顕微鏡写真線維柱層板を覆う線維柱帯細胞が一部欠損しており(矢印),基底板が肥厚している(*).長周期コラーゲンもみられる(矢じり).る.一方,培養線維柱帯細胞や培養線維柱帯組織を使用した研究も数多くなされているが,その結果を直接生体での現象と関連づけるには限界がある.最近,正常眼圧緑内障の動物モデルが作製された26).今後,原発開放隅角緑内障の動物モデルが作製されれば,invitroとinvivoとが結びつき,原発開放隅角緑内障の病態解明が急速に進展することが期待される.文献1)TawaraA,VarnerHH,HollyfieldJG:Distributionandcharacterizationofsulfatedproteoglycansinthehumantrabeculartissue.InvestOphthalmolVisSci30:22152231,19892)OverbyD,GongH,QiuGetal:Themechanismofincreasingoutflowfacilityduringwashoutinthebovineeye.InvestOphthalmolVisSci43:3455-3464,20023)EthierCR,KammRD,PalaszewskiBAetal:Calculationsofflowresistanceinthejuxtacanalicularmeshwork.InvestOphthalmolVisSci27:1741-1750,19864)WeinrebRN,KashiwagiK,KashiwagiFetal:Prostaglandinsincreasematrixmetalloproteinasereleasefromhumanciliarysmoothmusclecells.InvestOphthalmolVisSci38:2772-2780,19975)OhDJ,MartinJL,WilliamsAJetal:Analysisofexpressionofmatrixmetalloproteinasesandtissueinhibitorsofmetalloproteinasesinhumanciliarybodyafterlatanoprost.InvestOphthalmolVisSci47:953-963,20066)RohenJW,Lutjen-DrecollE,FlugelCetal:Ultrastructureofthetrabecularmeshworkinuntreatedcasesofpriあたらしい眼科Vol.29,No.5,2012593maryopen-angleglaucoma(POAG).ExpEyeRes56:683-692,19937)瀬川雄三:緑内障前房隅角の微細構造─原発開放隅角緑内障の病理を中心にして─.日眼会誌79:1665-1686,19758)KnepperPA,GoossensW,HvizdMetal:Glycosaminoglycansofthehumantrabecularmeshworkinprimaryopen-angleglaucoma.InvestOphthalmolVisSci37:1360-1367,19969)TripathiRC,LiJ,ChanWFetal:AqueoushumoringlaucomatouseyescontainsanincreasedlevelofTGF-beta2.ExpEyeRes59:723-727,199410)InataniM,TaniharaH,KatsutaHetal:Transforminggrowthfactor-beta2levelsinaqueoushumorofglaucomatouseyes.GraefesArchClinExpOphthalmol239:109-113,200111)MaattaM,TervahartialaT,HarjuMetal:Matrixmetalloproteinasesandtheirtissueinhibitorsinaqueoushumorofpatientswithprimaryopen-angleglaucoma,exfoliationsyndrome,andexfoliationglaucoma.JGlaucoma14:64-69,200512)TripathiRC,TripathiBJ:Contractileproteinalterationintrabecularendotheliuminprimaryopen-angleglaucoma.ExpEyeRes31:721-724,198013)ReadAT,ChanDW,EthierCR:Actinstructureintheoutflowtractofnormalandglaucomatouseyes.ExpEyeRes84:214-226,200714)AlvaradoJ,MurphyC,JusterR:Trabecularmeshworkcellularityinprimaryopen-angleglaucomaandnonglaucomatousnormals.Ophthalmology91:564-579,198415)AlvaradoJA,MurphyCG:Outflowobstructioninpigmentaryandprimaryopenangleglaucoma.ArchOphthalmol110:1769-1778,199216)GherghelD,GriffithsHR,HiltonEJetal:Systemicreductioninglutathionelevelsoccursinpatientswithprimaryopen-angleglaucoma.InvestOphthalmolVisSci46:877883,200517)ZhouL,LiY,YueBY:Oxidativestressaffectscytoskeletalstructureandcell-matrixinteractionsincellsfromanoculartissue:thetrabecularmeshwork.JCellPhysiol180:182-189,199918)StoneEM,FingertJH,AlwardWLMetal:Identificationofagenethatcausesprimaryopenangleglaucoma.Science275:668-670,199719)BruttiniM,LongoI,FrezzottiPetal:Mutationsinthemyocilingeneinfamilieswithprimaryopen-angleglaucomaandjuvenileopen-angleglaucoma.ArchOphthalmol121:1034-1038,200320)SohnS,http://www.atagan.jp/wp-admin/post-new.phpHurW,JoeMKetal:Expressionofwild-typeandtruncatedmyocilinsintrabecularmeshworkcells:theirsubcellularlocalizationsandcytotoxicities.InvestOphthalmolVisSci43:3680-3685,200221)SohnS,HurW,ChoiYRetal:LittleevidenceforassociationoftheglaucomageneMYOCwithopen-angleglaucoma.BrJOphthalmol94:639-642,201022)生井浩,岩城忍:狭隅角緑内障の成因に関する組織学的研究.日眼会誌63:2412-2428,195923)TawaraA,InomataH:Developmentalimmaturityofthetrabecularmeshworkinjuvenileglaucoma.AmJOphthalmol98:82-97,198424)FineBS,YanoffM,StoneRA:Aclinicopathologicstudyoffourcasesofprimaryopen-angleglaucomacomparedtonormaleyes.AmJOphthalmol91:88-105,198125)TengCC,KatzinHM,ChiHH:Primarydegenerationinthevicinityofthechamberangle.Asanetiologicfactorinwide-angleglaucoma.PartII.AmJOphthalmol43:193203,195726)HaradaT,HaradaC,NakamuraKetal:Thepotentialroleofglutamatetransportersinthepathogenesisofnormaltensionglaucoma.JClinInvest117:1763-1770,2007594あたらしい眼科Vol.29,No.5,2012(14)