●連載209監修=岩田和雄山本哲也209.正常眼圧緑内障モデルマウスを野呂隆彦東京慈恵会医科大学眼科学教室東京都医学総合研究所視覚病態プロジェクト用いた神経保護治療研究緑内障治療においては,既存の眼圧下降療法に加えて,神経保護作用を有する治療法の確立が望まれている.ポリアミンの一種であるCspermidineは強い抗酸化作用をもち,神経保護効果が確認されている.そこで,正常眼圧緑内障モデルマウスにCspermidineを経口投与し,影響を調べたので紹介する.C●緑内障における神経保護治療緑内障治療においては,既存の眼圧下降療法に加えて,神経保護作用を有する治療法の確立が望まれている.以前筆者らは視神経損傷モデルマウスにおいて,ポリアミンの一種であるCspermidineが視神経保護ならびに軸索再生効果を有することを報告した1).Spermidineは大豆やチーズなどの食品に多く含まれ,日常的に経口摂取が可能なことから機能性食品としても有用視され,近年ではオートファジーやミトコンドリアに作用することによる保護効果が報告され話題となっている2).本研究ではより慢性的な疾患モデルに対する神経保護効果を検討するため,正常眼圧緑内障モデルマウスにおいてspermidineを飲み水に混ぜ,毎日経口投与することによる効果を調べた3).CWTEAAC1KOcontrolcontrolspermidineGCL図1SpermidineがEAAC1ノックアウトマウスの網膜神経節細胞数と網膜内層厚に与える効果8週およびC12週齢のCEAAC1ノックアウトマウス(KO)と野生型マウス(WT)の網膜切片のヘマトキシリン・エオジン染色.Spermidine投与群では網膜神経節細胞数と網膜内層厚の減少が有意に抑制された.GCL:ganglioncelllayer,IRL:innernuclearlayer.スケールバー:50Cμm,GCL拡大図C100Cμm.(文献C2より改変)C(95)0910-1810/17/\100/頁/JCOPY●EAAC1KOマウスExcitatoryCaminoCacidCcarrierC1(EAAC1)ノックアウトマウス(以下,KOマウス)は,眼圧が上昇せずに網膜神経節細胞(retinalCganglionCcell:RGC)死を誘発することから,正常眼圧緑内障様モデル動物として活用されている.本モデルではグルタミン酸輸送体の欠損によるグルタミン酸毒性だけではなく,網膜内の酸化ストレスによりCRGCのアポトーシスが誘導され,細胞死に至ると考えられている4).C●Spermidineの網膜に対する保護作用Spermidineはポリアミンの一種で,通常はおもに脳EAAC1KOWTEAAC1KO+spermidineGCL(nV/deg2)12weeks8weeksIRLIRL二次核成分(%)***120100GCLGCL806040200図2EAAC1ノックアウトマウスにおけるSpermidineによる正常眼圧緑内障様症状の軽症化上:多局所網膜電位の二次核成分のC3Dイメージ.下:二次核成分の定量的解析.投与群では網膜機能が維持されていた.**p<0.01,*p<0.05.WT:野生型マウス,EAAC1KO:EAAC1ノックアウトマウス.(文献C2より改変)あたらしい眼科Vol.34,No.11,2017C1579WTEAAC1KOEAAC1KO+spermidineaWTcontrolcontrolEAAC1KOspermidineGCLtonometer(CicareCTonoLab)にてC5~C12週齢まで計測したが,Cspermidine投与による有意な眼圧変動は認められなかった.CINLONL●網膜における酸化ストレスの抑制Spermidineの投与による網膜の酸化ストレスの抑制bc4-HNEintensity(fold)***150はCEAAC1KOマウスの網膜における酸化ストレスをおnal(4-HNE)を用いた免疫染色法およびウエスタンブ4-HNEintensityintheGCL(%)controlcontrolspermidine150100250ロット法によって評価した.これにより,spermidine200100もにCRGCにおいて抑制することがわかった(図3).500Spermidine投与群では,網膜神経節細胞死に加えて,controlcontrolspermidinecontrolcontrolspermidine視機能障害の進行も抑制されていた.免疫組織学的検討などから,この保護効果はCRGCにおける酸化ストレスWTEAAC1KOactinWTEAAC1KO図3EAAC1ノックアウトマウスにおけるSpermidineによる酸化ストレスの抑制a:マウス網膜におけるC4-HNEの免疫染色像.スケールバー:100Cμm.Cb:aの定量的解析.投与群ではCGCLにおける酸化ストレスが抑制されていた.Cc:ウエスタンブロットによる網膜内C4-HNEの評価.Cd:cの定量的解析.同様な抑制効果が認められた.WT:野生型マウス,EAAC1KO:EAAC1ノックアウトマウス.GCL:ganglionCcellClayer,CIRL:innerCnuclearClayer,ONL:outernuclearlayer.**p<0.01,*p<0.05.(文献C2より改変)や網膜内のグリア細胞に蓄積されており,強い抗酸化作用をもつが5),細胞障害時など内因性のものが枯渇した場合,内服などによる外因性のCspermidineが保護効果をもつことが知られている6).本検討ではCspermidineをC5~12週齢まで経口投与することにより,EAAC1KOマウスのCRGC死と網膜内層厚の菲薄化を抑制可能であることがわかった(図1).C●網膜機能における効果Spermidineの組織学的な網膜保護効果が機能的にも有効であるかを,多局所網膜電図を用いて評価した.これは,マウスの網膜機能を同一眼において非侵襲的かつ経時的に観察する方法で,本検討ではおもに網膜内層の機能を反映するとされる二次核成分を評価対象とした7).その結果,12週齢の野生型マウスの網膜機能と比べ,通常の飲み水を与えたCEAAC1KOマウスでは網膜機能が低下していたが,spermidine投与群ではその網膜機能が維持されていた(図2).C●眼圧に対する効果Spermidine投与における眼圧の変化をCrebound1580あたらしい眼科Vol.34,No.11,2017の抑制によることが推察され,経過中に眼圧の下降作用は認められなかった.以上の結果より,spermidineは眼圧非依存的な神経保護効果を有し,緑内障治療に有用な可能性が示唆された.近年では緑内障や視神経炎など,さまざまな視神経疾患に酸化ストレスが関与することが報告されている8).また,9月号でとりあげたように視神経軸索の再生効果もあることから,多くの食品に含まれるCspermidineはこうした疾患の予防や治療に有用な可能性がある9).文献1)NoroCT,CNamekataCK,CKimuraCACetCal:SpermidineCpro-motesretinalganglioncellsurvivalandopticnerveregen-erationCinCadultCmiceCfollowingCopticCnerveCinjury.CCellCDeathandDisease6:e1720,C20152)EisenbergCT,CAbdellatifCM,CSchroederCSCetCal:Cardiopro-tectionCandClifespanCextensionCbyCtheCnaturalCpolyamineCspermidine.NatMedC22:1428-1438,C20163)NoroT,NamekataK,AzuchiYetal:Spermidineamelio-ratesneurodegenerationinamousemodelofnormalten-sionCglaucoma.CInvestCOphthalmolCVisCSciC56:5012-5019,C20154)HaradaCT,CHaradaCC,CNakamuraCKCetCal:TheCpotentialCroleofglutamatetransportersinthepathogenesisofnor-maltensionglaucoma.JClinInvestC117:1763-1770,C20075)EisenbergCT,CKnauerCH,CSchauerCACetCal:InductionCofCautophagyCbyCspermidineCpromotesClongevity.CNatCCellCBiolC11:1305-1314,C20096)SkatchkovSN,Woodbury-FarinaMA,EatonM:TheroleofCgliaCinCstress:polyaminesCandCbrainCdisorders.CPsychi-atrCClinNorthAmC37:653-678,C20147)BearseMAJr,SutterEE,SimDetal:Glaucomatousdys-functionrevealedinhigherordercomponentsoftheelec-troretinogram.VisSciAppC1:105-107,C19968)KimuraA,NamekataK,GuoXetal:Targetingoxidativestressfortreatmentofglaucomaandopticneuritis.COxidMedCellLongevC2017:ArticleID28172529)野呂隆彦:網膜神経節細胞保護と軸索再生.あたらしい眼科34:1283-1284,C2017C(96)