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糖尿病網膜症の治療：網膜光凝固

2010年9月30日木曜日

1206あたらしい眼科Vol.27，No.9，20100910-1810/10/\100/頁/JC（O0P0Y）ともどちらの病態に対する網膜光凝固を行っているのかを明白にしたうえで施行する必要がある．ここでは，糖尿病網膜症に対する網膜光凝固と黄斑浮腫に対する光凝固という言葉で区別して話を進める．I糖尿病網膜症に対する網膜光凝固1.適応と実施基準1994年に糖尿病網膜症に対する光凝固の適応と実施基準が厚生省から示された2）（表1，2）．わが国における光凝固の適応の標準的なものと考えられるが，明らかなevidenceに立脚した基準ではない．それに対し，米国ではevidenceに基づき，ETDRS（EarlyTreatmentDiabeticRetinopathyStudy）分類での非常に重症な非はじめに1971年にはアルゴンレーザーが市販されるようになり，周辺部網膜への間接的な凝固による新生血管の退縮が報告され，汎網膜光凝固の有用性が示された1）．1973年にはわが国でも導入する施設が誕生してから，糖尿病網膜症による失明を阻止する治療として現在では日常診療に広く用いられるようになった．網膜光凝固術の目的は大きく二つあり，一つは新生血管の発生の予防とそれを消退または活動性を低下させることで，増殖前網膜症，増殖網膜症が対象となる．もう一つは細小血管や毛細血管瘤からの血漿成分の漏出を防止することで，おもに網膜浮腫，特に黄斑浮腫が対象となる．網膜静脈閉塞症に対する網膜光凝固にもいえることであるが，少なく（40）＊SatoshiKato：東京大学大学院医学系研究科外科学専攻眼科学・視覚矯正科学〔別刷請求先〕加藤聡：〒113-8655東京都文京区本郷7-3-1東京大学大学院医学系研究科外科学専攻眼科学・視覚矯正科学特集●糖尿病と糖尿病網膜症あたらしい眼科27（9）：1206.1210，2010糖尿病網膜症の治療：網膜光凝固TreatmentforDiabeticRetinopathy：RetinalPhotocoagulation加藤聡＊表1糖尿病網膜症の光凝固適用および実施基準1．単純網膜症では，黄斑浮腫の予防ないし治療，および，増殖化の予防が主要な目的である．具体的には，蛍光眼底造影で網膜血管に透過性亢進があり，特に黄斑またはその近接部位に透過性亢進があり，視力に影響しているときには積極的に光凝固が勧められる．眼底中間部に無血管領域があるときには，増殖前の状態である可能性が大きいので，この部位への光凝固を加える必要がある．2．増殖網膜症では，新生血管の退縮および新しい新生血管の発生予防が光凝固の主目的になる．新生血管そのものを直接凝固することは必要ではなく，蛍光眼底造影で発見される無血管領域を主対象とし，無血管領域が3象限以上に存在する場合などでは，汎網膜光凝固を実施する．虹彩ルベオーシスのある場合にも，増殖網膜症に準じた扱いをする．3．既に硝子体網膜間に癒着があり，牽引性網膜.離や硝子体出血が発症しているときには，光凝固のみではこれを治療しがたい．光凝固のみで糖尿病網膜症すべてを有効に治療できると過信してはならず，このような場合には，硝子体手術を前提として光凝固を実施する．以上の原則に基づいた光凝固の実施基準を表2に具体的にまとめた．（文献2より）（41）あたらしい眼科Vol.27，No.9，20101207法である選択的光凝固（病巣凝固）（網膜血管床閉塞領域のみを主として光凝固を行う）の概念はなく，ほとんどが網膜光凝固といえば汎網膜光凝固であり，欧米の適応がすぐにわが国に当てはまるとは限らない．網膜症の所見のみで言えば確実に光凝固を行うべき程度，考慮されるべき程度，非適応と分けられるが，さらには全身状態をはじめとする他の要因が考慮され，本来の網膜光凝固の適応が考えられるべきである．明らかなevidenceはないが，より早期の網膜光凝固を考慮すべき因子として表3に示す．2.網膜光凝固の手順a.網膜光凝固を行う前のインフォームド・コンセント網膜光凝固を施行する前に他の内眼手術と同様に十分増殖網膜症（網膜内最小血管異常，網膜出血，毛細血管瘤，数珠状静脈異常が明らかにある）以上に進行した病態での網膜光凝固術を推奨している3）．しかしながら，欧米ではわが国で多く取り入れられている光凝固術の手表2糖尿病網膜症の光凝固適応および実施基準病型検眼鏡所見蛍光造影所見光凝固対象部位備考単純網膜症・黄斑症は別項参照・びまん性網膜浮腫広範な血管拡張と透過性亢進後極部を除く病巣部位増殖前網膜症に移行しやすい増殖前網膜症・急性型軟性白斑の多発と血管異常（網膜内細小血管異常または静脈数珠状拡張）血管拡張と透過性亢進が目立つ病巣部位は網膜全体あるいは後極部黄斑を除く病巣部位軟性白斑のみが主要な所見の場合は光凝固非適応・慢性型白線化血管網膜内細小血管異常広範な血管閉塞血管閉塞域硝子体.離があれば増殖しにくい増殖網膜症・新生血管広範な血管閉塞新生血管からの蛍光漏出血管閉塞域（汎網膜光凝固）硝子体出血は何時でも起こり得る・線維増殖合併同上同上（増殖膜は除く）・硝子体牽引合併同上同上（網膜.離部は除く）硝子体手術を前提黄斑症・単純浮腫（びまん性）黄斑周囲のびまん性透過性亢進格子状光凝固黄斑症以外の周辺部位にも注意を払う黄斑牽引病変は手術適応・単純浮腫（限局性）毛細血管瘤病巣部位・.胞様黄斑浮腫.胞造影びまん性の蛍光漏出は格子状光凝固限局性の蛍光漏出は病巣凝固・輪状網膜症硬性白斑の異常血管血管異常黄斑から離れていれば不要・脂質沈着透過性亢進病巣および格子状凝固・虚血性黄斑症黄斑部血管閉塞非適応隅角および虹彩血管新生広範な血管閉塞循環遅延汎網膜光凝固隅角閉塞の程度により他の治療を併用糖尿病網膜症で光凝固を実施するにあたっては，事前に硝子体観察と蛍光眼底造影を行うことが望ましい．光凝固を実施するにあたっては，起こり得る合併症に関して患者に十分な説明を行う．また，どのような状態に対し，どのような光凝固を行ったかを，その後の経過を含めて内科主治医に連絡するのが望ましい．（文献2より）表3光凝固の適応の際に考慮すべき要因─早めのレーザーを考えるとき─血糖コントロール不良および変動が大きいコンプライアンスが不良（中断歴など）糖尿病以外に重大な全身疾患の合併インターフェロン治療予定がある蛍光眼底撮影施行が不可若年齢妊娠の希望もしくは妊婦白内障手術予定がある他眼の糖尿病網膜症の転帰が不良1208あたらしい眼科Vol.27，No.9，2010（42）基本的にはアーケード内の網膜毛細血管瘤から透過性が亢進している部分の光凝固を1回目の汎網膜光凝固時に同時に施行する．すでに新生血管が出現して，光凝固施行後に硝子体出血の合併症が危惧される症例では，後部硝子体.離が完成しているところや下方の網膜を1回目汎網膜光凝固時に照射する．各回の凝固の間隔は基本的には2週間程度であるが，黄斑浮腫が光凝固で悪化する可能性がある症例では3週間以上の間隔のゆっくり光凝固が推奨されている一方，逆に血管新生緑内障や虹彩隅角ルベオーシスがすでに出現しているようなときは3日おきに施行し，1週間以内で広域な汎網膜光凝固を完成させる必要がある．3.網膜光凝固の際に使用する前置レンズ網膜光凝固の際に使用する前置レンズは大きく接触型と非接触型に分けられるが，非接触型は角膜疾患の合併や内眼手術直後以外は使用することは少ない．接触型レンズは三面鏡型レンズと広視野倒像レンズに分けられ，近年では後者で網膜光凝固を行う術者が増えている．広視野倒像レンズでは像倍率が小さくなり，凝固径が大きくなる特徴がある．そのため，視野が広く，小瞳孔径例，白内障合併例，眼内レンズ眼では明らかに有利であるが，網膜光凝固装置の凝固径の設定を大きくした場合には，網膜面上よりも前眼部（角膜，水晶体）で径が小さくなる．すなわち単位面積当たりの照射エネルギーが強くなるため，前眼部への影響に注意する必要がある．広視野倒像レンズの添付文書には最大許容設定径が明記されており（表4），その値を遵守する必要がある．詳細な観察が必要とされる場合，大きな凝固斑が必要とされる場合などは躊躇なく三面鏡による網膜光凝固を行う．4.網膜光凝固の際の凝固条件の設定教科書には具体的な凝固条件が掲載されているが，光なインフォームド・コンセントが必要である．現在の網膜症の病態，それに対して期待される網膜光凝固の効果と治療の必要性，起こりうる合併症とそれに対する処置法，具体的な治療の方法について十分に説明する．最後に網膜光凝固に必要な医療費も具体的な額を説明しておく．学術的ではないが，手術により給付金が得られる生命保険に加入している場合は，網膜光凝固も該当し，患者の負担が軽減する可能性もあることまで言及する．すなわち，網膜光凝固を行うことによって，患者が治療に対して不満をもったり，それを契機に通院しなくなったりしないように心がける．b.汎網膜光凝固の範囲，凝固密度と凝固施行間隔汎網膜光凝固では施行する範囲により大きく二つに分けられる．一つは赤道部より後方でアーケード血管の外まで行う標準的な汎網膜光凝固と，赤道部より周辺まで行う広域汎網膜光凝固である．汎網膜光凝固というからにはすべて後者のように思えるが，少なくとも中等度の非増殖糖尿病網膜症に対する網膜光凝固の場合には，標準的な汎網膜光凝固で十分なこともある．逆に高度の乳頭新生血管，血管新生緑内障，虹彩隅角ルベオーシス，硝子体術前の場合は広域汎網膜光凝固が不可欠である．c.汎網膜光凝固の凝固密度汎網膜光凝固の凝固密度も病態により異なる．一般に各凝固斑は一凝固斑ずつあけることとされており，その凝固斑密度を求めると20％強となる．凝固斑は約10％程度拡大するを考え合わせても通常の光凝固密度は20％前後を目標としてよいと考えられる．しかし，前述したような広域汎網膜光凝固術の適応となる病態，特に血管新生緑内障や虹彩隅角ルベオーシスがすでに出現しているようなときは，凝固斑密度が50％程度となるように密に凝固する必要がある．もちろん，標準的な汎網膜光凝固の際にあまりに密に網膜光凝固を行うと，視野狭窄などの合併症が出現する可能性が高くなるのですべての例での過度に密な光凝固は慎まなければならない．d.汎網膜光凝固の凝固施行間隔汎網膜光凝固を施行するときにアーケードの外方の網膜を3～5分割して，1回につき300～800発の照射を行う．1回当たりの凝固数はすべての凝固する範囲やその密度により異なる．網膜光凝固の照射する順序として，表4広視野倒像レンズ使用の際の凝固装置上の最大許容設定凝固径SuperQuadR160200μmMainsterPRP165275μmTransEquatorR300μm（43）あたらしい眼科Vol.27，No.9，20101209固視が良ければ，さらに長い凝固時間で浮腫への凝固を行うこともある．d.波長波長を選択できる機種ばかりとは限らないが，糖尿病網膜症例の場合，少なからず白内障を合併している症例が多いので510～535nm（緑）よりも560～570nm前後（黄）の波長で行うほうが凝固しやすい．650nm前後（赤）の波長は白内障術前など中間透光体の混濁が強いときに用いるが疼痛が強い．e.凝固出力網膜光凝固の機種や使用頻度という光凝固装置の差異による影響，使用する前置レンズ，波長や凝固時間という設定条件，中間透光体の混濁や網膜浮腫の程度に影響されるため，具体的な数値を示すことは意味がなく，網膜面上に淡い混濁がみられる程度の凝固出力とする．5.網膜光凝固術後1カ月以内（できれば2週間以内）に視力検査，眼圧測定，眼底検査などの通常の眼科的検査を行う．術前に蛍光眼底撮影を施行している場合でも，網膜光凝固の効果が十分に現れているかを確認するために術後3カ月目に蛍光眼底撮影を再度施行し，不十分ならば追加を行う．〔注〕今まで述べてきた網膜光凝固の手順は従来からある網膜光凝固の機種を使用した場合を想定している．今までの網膜光凝固装置は単照射のものしかなかったが，近年新しく発売されたPASCALR（ThePatternScanningLaser,Opti-Medica社，カリフォルニア，米国）はあらかじめ設定したパターンで複数のスポット照射が行える．従来の光凝固装置に比べ，照射時間が約1/10程度のショートパルスであり，短時間で低侵襲な光凝固治療を行うことができ，結果として患者の痛みが軽減できる．凝固の設定条件が短時間，高出力である点が最も大きな違いであるが，それに伴い，凝固による侵襲が少なくなるために，1回の凝固により多数の凝固を行うことができ，汎網膜光凝固を今まで3.4回に分けて行っていたものが，2回程度で完成させることも可能になってきている．網膜血管床閉塞領域に対して光凝固を行う場合，従来はできる限り凝固径を大きくして，光凝固を行うことが効率的であったが，短時間・高出力凝固では，凝固密度を密にして（spacingを小さく設定して），より多数の凝固数で行うことが有効である．凝固装置の機種や透光体の状態により異なるので，あくまでも参考程度にするべきである．日常使用している機種での自分なりの基本的凝固条件を身につけるようにしたい．a.焦点方式以前の光凝固装置には焦点ずらし方式（defocus）と同焦点方式（parfocal）が選択できるようになっていたものがあるが，最新型の光凝固装置ではおのおの特長を取り入れた焦点方式が採用されてきている．元来の焦点ずらし方式では大きめの凝固斑が得にくいが前眼部への影響が少ないという利点があり，同焦点方式では大きめの凝固斑が得やすいものの前眼部への影響が大きいという特徴があった．そのようなことより，各社最新式の光凝固装置には焦点方式として大きめの凝固斑が得られるうえで前眼部への影響が少ないものが搭載されるようになってきた．それらのなかには網膜の手前に焦点を合わせると設定された凝固斑よりも小さい凝固斑がでることになる．すなわち最も瘢痕の出やすい焦点が，正しく網膜面上に合わされた焦点と等しくないことを理解しておく必要がある．このようなことを防ぐためには，スリットの倍率をある程度以上に拡大して網膜面上に確実に焦点を合わせて照射する習慣をつけるべきである．少なくとも網膜光凝固を行う前に，自分が使用する装置の焦点方式の特徴を調べておくことを忘れてはいけない．b.凝固径前述した理由により使用している前置レンズにより設定する凝固径が異なるため，少なくとも凝固径を議論する場合は網膜面上での凝固径でいう必要がある．小さな凝固径で多くの凝固数を照射したほうが疼痛が少なく，視野障害が少ない傾向があるという考え方もあるが，少なくとも血管新生緑内障や虹彩隅角ルベオーシスがすでに出現しているような症例や広範に網膜血管床閉塞領域が広がっている症例では凝固密度を密にする必要があり，網膜面上で400～500μm径になるように凝固したほうが効率的である．c.凝固時間一般的にはアーケード外では0.2～0.5秒，アーケード内では0.1～0.2秒といわれているが，中間透光体や網膜浮腫の状態により異なる．アーケード内でも患者の1210あたらしい眼科Vol.27，No.9，2010（44）上皮にごく淡い混濁が得られる程度を目標とする．また，凝固間隔は1.5凝固径おきに凝固することが肝要で，それ以上密に行うことは避ける．黄斑の中心部から500μm外側の浮腫の部分にのみ凝固を行うこととする．おわりに実践的な糖尿病網膜症に対する網膜光凝固法について述べた．欧米では黄斑凝固を除けば，網膜光凝固といえば汎網膜光凝固のことである故か，蛍光眼底撮影なしに網膜光凝固の適応が議論されることがあり，選択的網膜光凝固（病巣凝固）を施行することもあるわれわれには違和感がある．網膜光凝固の適応にはまだグレーゾーンがあるものの，絶対的な適応と非適応があるので，その適応についてグレーゾーンが広いことを言い訳にして誤ることのないようにしなければならない．わが国では網膜専門医ではなく，多くの術者が網膜光凝固を行っている現状があり，最近の網膜光凝固装置や前置レンズの特徴を十分理解して，合併症が少なく，確実な効果が得られるような網膜光凝固を心がけるべきである．文献1）L’EsperanceFAJr：Clinicalhistoryofophthalmiclaser.OphthalmicLaser（2ndedition）,p3-7,CVMosby,StLouis,19832）清水弘一：分担研究報告書汎網膜光凝固治療による脈絡膜循環の変化と糖尿病血管新生緑内障のレーザー治療ならびに糖尿病網膜症の光凝固適応及び実施基準．平成6年度糖尿病調査研究報告書厚生省；346-349,19953）EarlyTreatmentDiabeticRetinopathyStudyResearchGroup：Earlyphotocoagulationfordiabeticretinopathy.ETDRSreportnumber9.Ophthalmology98：766-785,19914）大越貴志子：糖尿病黄斑浮腫の光凝固療法─低出力広間隔格子状光凝固─．眼紀52：104-111,2001II黄斑浮腫に対する光凝固黄斑浮腫は大きく分けて局所性浮腫とびまん性浮腫に分けられるが，実際には双方を合併している症例も多数ある．局所性黄斑浮腫では透過性の亢進した毛細血管瘤の直接凝固を行う．そのことにより黄斑部の浮腫を軽減させ，硬性白斑が中心窩に沈着することを防止するのを目的とする．びまん性黄斑浮腫では，格子状光凝固術の適応となるが，成績は局所性の症例に比し悪いうえに，凝固斑の拡大などの合併症があることより，比較的軽症なびまん性黄斑浮腫に対し，低出力広間隔格子状光凝固法4）が行われる以外は，最近ではトリアムシノロンのTenon.下注射（一部では硝子体内注射）や硝子体手術の適応とされてきている．1.直接凝固凝固条件は毛細血管瘤の大きさにもよるが，凝固径は50～100μmで，出力は毛細血管瘤がピンク色に変色する程度のパワー（約0.1～0.15W）で，凝固時間は0.1秒で行う．輪状白斑の中心にある毛細血管瘤が，浮腫の原因となっていることが多いが，蛍光眼底撮影の後期像での浮腫とその原因となっている毛細血管瘤を前期像でとらえ，効率的に毛細血管瘤を凝固するように行う．硬性白斑が中心窩にかかってから行っても効果が少ないため，中心窩にかかる前に施行する．もちろん，中心窩近くの毛細血管瘤には光凝固を行わない．2.格子状凝固大越らが考案した低出力広間隔格子状凝固がわが国では行われている．凝固条件として，凝固径は100μm以下，凝固時間は0.1秒，出力は0.06～0.15Wで，色素

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糖尿病網膜症の治療：全身管理の面から

2010年9月30日木曜日

0910-1810/10/\100/頁/JCOPY間にわたる早期腎症の進行経過およびRAS（レニン-アンジオテンシン系）遺伝子の多型性の縦断的分析結果では，軽症ではあっても高血圧を合併すること，そしてACE（angiotensinconvertingenzyme）遺伝子のD/D多型を有するもので腎症の進行がより速いことを明らかにしている2）．今日では腎症の進行と高血圧の合併，あるいは両者を結びつけるリスクファクターとしてRASはじめに糖尿病症例に対して早期から長期間にわたって接する内科医には，継続性があるとともに各病期においてインパクトのある患者指導と的確な治療介入が要求される．すなわち，糖尿病網膜症の進行抑止には，網膜症進行期に入ってからの眼科的治療よりも糖尿病自体の発症早期からの全身管理がより大きな意義を有する．高血糖はもちろん，低血糖も可及的に回避することで達成される厳格な血糖コントロールがその将来を決定する．また同時に高血圧や脂質異常症に対する適切な薬物介入もEBM（evidence-basedmedicine）からみて重要である．すなわち内科医は増殖網膜症や血管新生緑内障などから最悪のシナリオを経てロービジョンに至るハイリスク症例のみならず，すべての糖尿病患者に対して長期にわたる治療を行わねばならない．これには集学的アプローチから得られたEBMに基づく生活指導・薬物介入とともに，個々の症例に対してテーラーメイド医療を実践することが最も必要である．これが，「明日のQOV（qualityofvision）」低下を回避することに繋がる1）．I網膜症と腎症との関連性従来から網膜症の重症度は，同じく細小血管症である腎症の病期と正相関することが報告されている．筆者らの断面的調査結果でも，増殖網膜症期に至った例の多くが，顕性蛋白尿期あるいは微量アルブミン尿期のなかでもかなり進行したステージにある（図1）2）．また，10年（35）1201＊1MitsuyoshiNamba&KosukeKonishi：兵庫医科大学内科学糖尿病科＊2NoriyoKubo&KeisukeKosugi：大阪警察病院内科＊3TomohiroIkeda：兵庫医科大学眼科〔別刷請求先〕難波光義：〒663-8501西宮市武庫川町1-1兵庫医科大学内科学糖尿病科特集●糖尿病と糖尿病網膜症あたらしい眼科27（9）：1201.1205，2010糖尿病網膜症の治療：全身管理の面からManagementofDiabeticRetinopathy：ImportanceofMetabolicControlofMicro-andMacro-VascularComplications難波光義＊1小西康輔＊1久保典代＊2小杉圭右＊2池田誠宏＊3NDRSDRPDRNormoLowMicroHighMicroMacro411425207283892031（n＝244）38図1外来通院中の2型糖尿病症例における網膜症と腎症の重症度別合併頻度（文献2を基に作図）NDR：nodiabeticretinopathy，SDR：simpleDR,PDR：proliferativeDR，Normo：尿中アルブミン10mg/gCr未満，LowMicro：同10～20，HighMicro：同20～150，Macro：同150以上．1202あたらしい眼科Vol.27，No.9，2010（36）虚血のリスクが高まるのではないかと想像される．従来から起立性低血圧合併例など全眼虚血に陥りやすい例は増殖性変化のハイリスク例であり，このような自律神経障害例を含めて，高齢者，ヘビースモーカー，高血圧，脂質異常症合併例など，大血管障害ハイリスク例に対する配慮や介入策も当然必要となる．III厳格な血糖コントロールの重要性網膜症のみならず，すべての糖尿病合併症の発症進行には高血糖が関与するが，これがEBMとしてはじめて確立されたのがDCCT（TheDiabetesControlandComplicationsTrial）であった4）（図4A，B）．1型糖尿病に対し，約9年間にわたって平均HbA1Cで約1.5％の活性亢進が注目されており，すでにこの系の抑制薬であるACEI（angiotensinconvertingenzymeinhibitor）あるいはARB（angiotensinIIreceptorblocker）が腎症進行抑止薬としてその地歩を確立している．さらに増殖網膜症例の眼房水中のVEGF（vascularendothelialgrowthfactor）およびアンジオテンシンII濃度は有意に高値であるとされ，最近ではVEGF産生とRASとの関連性も注目されつつある（図2）．現在のところ，VEGF遺伝子多型と非増殖網膜症との関連性を疑わせる報告はあるが，増殖変化などのハイリスク性との直接的関連性を報告したものはない．今後RAS構成分子の遺伝子多型性を含めて，これらとの関係が明らかにされれば，ある種の多型性を有するハイリスク症例に対して，より選択的で効果的な介入策を講じる必要がある．現在の段階では，後述のように高血圧に対しては十分な薬物療法，とりわけRASを介した効果を有する薬物介入が第一次選択と考えられる．II網膜症と大血管障害との関連性筆者らの検討では，図3，4のように，網膜症の重症度と内頸動脈内中膜複合体IMT（intimamediathicknessofinternalcarotidartery）の肥厚度あるいは大動脈脈波伝播速度baPWV（brachial-anklepulsewavevelocity）との間に相関が認められた3）．この事実は網膜症が単に細小血管症としての側面のみならず，大血管障害の性格も併せ持つことを示している．すなわち，眼動脈など頭蓋内動脈の硬化性病変が血流障害を招き，全眼0.80.911.11.21.31.4NDRSDRPPDRPDRIMT（mm）図3過去3年間に筆者らの糖尿病科に教育入院あるいは血糖コントロール立て直しのために（網膜症治療のためではなく）入院した症例における網膜症の病期分類と内頸動脈内中膜複合体厚（IMT：intimamediathicknessofinternalcarotidartery）（文献3，21より）NDR：nodiabeticretinopathy（DR），SDR：simpleDR,PPDR：pre-proliferativeDR，PDR：proliferativeDR.1,0001,2001,4001,6001,8002,0002,200NDRSDRPPDRPDRbaPWV（cm/sec）図4図3の症例における網膜症の病期分類と大動脈脈波伝播速度（baPWV：brachial-anklepulsewavevelocity）（文献3，21より）高血糖VEGF産生亢進VEGF，PDGF遺伝子多型？酸化ストレスAGEsRAS活性？？図2高血糖とVEGFの産生亢進を結ぶメカニズムAGEs：advancedglycationendproducts，RAS：renin-angiotensinsystem，VEGF：vascularendotherialgrowthfactor，PGDF：platelet-derivedgrowthfactor．（37）あたらしい眼科Vol.27，No.9，20101203会値で6.5％以下とされている．DCCTに引き続いて実施されたEDIC（EpidemiologyofDiabetesControlandInterventionsandComplications）では，DCCTの期間中に従来療法群に属していた症例のうち強化療法群に転向した群とそのまま強化療法を継続した群とを7年間にわたって追跡したところ，後者のほうが前者よりも累積増悪率が62％も低かったことが明らかとなった7,8）（図6）．この事実は，厳格なコントロールを導入実施するのであれば，可及的速やかに導入すべきであり，その一方である期間継続した悪いコントロールはその後も年余にわたって合併症に悪影響を及ぼすことを示している．現在ではこの結果は，「legacyeffect（遺産効果）」あるいは，「metabolicmemory（代謝の記憶）」とよばれている（図6）．IV急激な血糖コントロールが網膜症に与える影響一方，DCCTの結果が報告されたときすでに，急激な血糖コントロールの改善が網膜症に与える悪影響に対する危惧も感じられていた．図5Bのように，すでに網膜症が存在する患者群に対する強化療法の介入においては，1～2年以内に一旦網膜症の増悪が観察されており，その後この危険性の分析結果が報告された9）．の改善をもたらすことが，網膜症のないものにおける新たな発症リスクを1/3程度，すでに網膜症を有するものにおける進行リスクを1/2に抑制することが明らかとなった．2型糖尿病の網膜症においても，UKPDS（UnitedKingdomProspectiveDiabetesStudy）5）やKumamotoStudy6）によって，厳格な血糖コントロールがその予後を改善することが明らかとなっている．特に後者の分析によって，わが国における目標HbA1Cは日本糖尿病学B：進展阻止効果試験期間（年）試験期間（年）01020304050600123456789従来療法群（n＝375）強化療法群（n＝342）p＜0.001従来療法群（n＝348）強化療法群（n＝354）p＜0.0011020304050600123456789A：発症阻止効果0発症率（％）進展率（％）図5DCCTの従来療法.強化療法両群における網膜症の累積発症抑制率（A）と進展抑制率（B）（文献4を基に作図）AHbA1C（%）111098760123456789DCCTDCCTendDCCTendEDIC1234567（年）従来療法群強化療法群DCCT期間中の従来療法群DCCT期間中の強化療法群0.40.30.20.11234567DCCT終了後の年数（EDIC）B網膜症の累積増悪率62%従来療法群から強化療法群に移行したもの0図6EDICによって明らかとなった，良好な血糖コントロールによって得られる「legacyeffect（遺産効果）」あるいは，「metabolicmemory（代謝の記憶）」（文献7，8より改変）■用語解説■DCCT：米国とカナダの両国において，約9年間にわたり1型糖尿病患者約1,400例に対して行われたメガスタディ．1日1～2回のインスリン注射を行い平均HbA1C約9.0％に維持された従来療法群と，血糖自己測定を併用して1日数回の頻回注射や持続注入ポンプを用いた治療を行い平均HbA1C7.5％に維持された強化療法群の2群において網膜症をはじめとする糖尿病合併症の発症/進行を比較した．EDIC：DCCTの終了後，従来/強化療法それぞれに対して，新たなゴールを設定して行われた延長研究．両群がともにHbA1C約8％前後に集約されたことで，過去のDCCT期間中の持ち越し効果が比較されることとなった．UKPDS：英国の2型糖尿病数千例を対象として10年以上にわたって行われた介入研究．治療は食事・運動療法と経口血糖降下薬，インスリンなどが広く比較された．KumamotoStudy：わが国の熊本大学を中心に行われた．インスリン治療2型糖尿病110例において，6年間にわたって，頻回注射群と従来注射群の合併症に与える影響が比較された．1204あたらしい眼科Vol.27，No.9，2010（38）ARBを第一次選択薬として用いることがコンセンサスとなっている．なかでも，カンデサルタン（ARB）が1型糖尿病における網膜症の発症を抑制する可能性や，2型糖尿病における非増殖網膜症では網膜症を改善する可能性が示されている15,16）．糖尿病患者の血圧管理目標値としては家庭血圧測定で，早朝起床時座位上腕測定で130/80mmHg以下とされている．さらに，脂質異常症の合併が硬性白斑や黄斑浮腫のリスクを高めるとの報告があり17,18），LDL（低比重リポ蛋白）-コレステロール低下作用の強いスタチンの硬性白斑に対する効果や中性脂肪低下作用のあるフィブラートの増殖網膜症に対する効果の報告もみられる19,20）．おわりに今日まで糖尿病診療は，患者集団の統計データに基づいて合併症リスクを把握し，十把ひとからげの生活指導と内科的薬物介入を行ってきた．個々の患者さんに即したテーラーメイド医療の重要性が叫ばれる今日では，より集学的アプローチによってロービジョンハイリスク症例に対するEBMに基づく患者指導と適切な薬物介入を行うべきである．とりわけ糖尿病の発症当初から関与する内科医はより厳格な血糖・血圧・脂質管理を可及的早期から実践することが重要である21）．文献1）難波光義，大植孝徳，山本浩司ほか：内科医を中心としたチーム医療における網膜症ハイリスク患者の管理．眼紀49：989-992,19982）OueT,NambaM,NakajimaHetal：RiskfactorsfortheprogressionofmicroalbuminuriainJapanesetype2diabeticpatients─a10yearfollow-upstudy.DiabResClinPract46：47-52,19993）小西康輔，勝野朋幸，難波光義：上腕足首脈波伝導速度（baPWV），および平均頸動脈内膜中膜複合体厚（meanIMT）と糖尿病細小血管症の関係について．MedicalPostgraduate47：120-125,20094）TheDiabetesControlandComplicationsTrial（DCCT）ResearchGroup：Theeffectofintensivetreatmentofdiabetesonthedevelopmentandprogressionoflong-termcomplicationsininsulin-dependentdiabetesmellitus.NEnglJMed329：977-986,19935）UnitedKingdomProspectiveDiabetesStudy（UKPDS）Group：Intensiveblood-glucosecontrolwithsulphonyluわが国でもかなり以前から，急激な血糖コントロール，とりわけインスリン治療の導入がその引き金になるのでは？といった考えがあり，そのような症例報告や総説は枚挙にいとまがない10,11）．自験例を含めた私見も交えて，糖尿病症例を多く経験する内科・眼科両専門医のコンセンサスを表1にまとめた．その悪化機序としては，急激な血糖降下に伴う網膜血管の透過性亢進やスパズム，あるいは血小板凝集能亢進などによる網膜組織内の低酸素血症が関与すると想定されるが，いまだ明らかではない．確かに有症状/無症状を問わず，低血糖を経験するほどタイトコントロールが行われた例に好発する印象もあり，またインスリンなど低血糖誘発リスクの高い薬物介入を受けた例に起こりやすい感じもある．しかしながら，一切薬物を用いず，食事療法のみで治療を開始したにもかかわらず，急激な網膜症の進行をきたした例を筆者らも経験しているし，そのような症例報告も散見される12）．特に妊娠合併例ではより高率に網膜所見の増悪，とりわけ黄斑浮腫をきたしやすいので，頻回の網膜所見の観察が重要である13）．基本的には表1のようなハイリスク因子をもつ例に対しては可及的緩徐な血糖降下を行い，眼底所見をより綿密に観察していく心構えが重要と思われる．V高血圧・脂質異常症管理と網膜症糖尿病に合併する高血圧の治療が網膜症の進行防止に有効であることがEBMで認められている14）．特に薬物介入に際しては，前述の血管保護作用やVEGF産生抑制作用も期待できる抗RASのもの，すなわちACEIや表1急激な血糖コントロールが網膜症を悪化進行させるリスクのある要注意例1．それまで放置されていた例（糖尿病の管理状況が把握できない例）2．介入前のコントロールがきわめて不良な例3．介入後約3カ月間の血糖改善がHbA1Cで3.0％以上あるいは介入前値の30％以上低下させた例4．前増殖網膜症以上の合併例5．自律神経障害の合併により起立性低血圧がある例6．ヘビースモーカー例7．妊娠合併例（39）あたらしい眼科Vol.27，No.9，20101205complicationsinthediabetescontrolandcomplicationstrial.DiabetesCare23：1084-1091,200014）UnitedKingdomProspectiveDiabetesStudy（UKPDS）Group：Tightbloodpressurecontrolandriskofmacrovascularandmicrovascularcomplicationsintype2diabetes（UKPDS38）.BrMedJ317：703-713,199815）ChaturvediN,PortaM,KleinRetal：DIRECTProgrammeStudyGroup：Effectofcandesartanonprevention（DIRECT-Prevent1）andprogression（DIRECT-Protect1）ofretinopathyintype1diabetes.Arandomizedplacebo-controlledtrial.Lancet372：1394-1402,200816）SjolieAK,KleinR,PortaMetal：Effectofcandesartanonprogressionandregressionofretinopathyintype2diabetes（DIRECT-Protect2）：Arandomizedplacebocontrolledtrial.Lancet372：1389-1393,200817）MiljanovicB,GlynnRJ,NathanDMetal：Aprospectivestudyofserumlipidsandriskofdiabeticmacularedemaintype1diabetes.Diabetes53：2883-2892,200418）CohenRA,HennekensCH,ChristenWGetal：Determinantsofretinopathyprogressionintype1diabetesmellitus.AmJMed107：45-51,199919）鷹羽照子，西川憲清，三ヶ尻健一ほか：糖尿病網膜症における硬性白斑に対するアトルバスタチン投与の効果．眼紀57：295-300,200620）KeechAC,MitchellP,SummanenPAetal：Effectoffenofibrateontheneedforlasertreatmentfordiabeticretinopathy（FIELDstudy）：arandomizedcontrolledtrial.Lancet370：1687-1697,200721）難波光義，小西康輔，浜口朋也ほか：ロービジョンハイリスク症例への対応─内科医としての立場から─．眼紀58：403-406,2007reasorinsulincomparedwithconventionaltreatmentandriskofcomplicationsinpatientswithtype2diabetes（UKPDS33）.Lancet352：837-853,19986）OhkuboY,KishikawaH,ArakiEetal：IntensiveinsulintherapypreventstheprogressionofdiabeticmicrovascularcomplicationsinJapanesepatientswithnon-insulindependentdiabetesmellitus：Arandomizedprospective6-yearstudy.DiabetesResClinPract28：103-117,19957）Retinopathyandnephropathyinpatientswithtype1diabetesfouryearsafteratrialofintensivetherapy：TheDiabetesControlandComplicationsTrila/EpidemiologyofDiabetesInterventionsandComplicationsResearchGroup.NEnglJMed342：381-389,20008）WhiteNH,SunW,ClearyPAetal：Effectofpriorintensivetherapyintype1diabeteson10-yearprogressionofretinopathyintheDCCT/EDIC：Comparisonofadultsandadolescents.Diabetes59：1244-1253,20109）TheDiabetesControlandComplicationsTrial（DCCT）ResearchGroup：EarlyworseningofdiabeticretinopathyintheDiabetesControlandComplicationsTrial.ArchOphthalmol116：874-886,199810）垂井清一郎：長期間きわめて治療不完全であった糖尿病患者における急速な血糖調節に伴う網膜症の変動・悪化．糖尿病27：743-745,198411）福田全克：急激な血糖コントロールの網膜症に及ぼす影響─眼科の立場から─．DiabetesJournal20：13-17,199212）高綱陽子，中村洋介，山本修一：食事療法のみによる急激な血糖コントロール後に著しく増悪した糖尿病網膜症の1例．眼紀58：538-543,200713）TheDiabetesControlandComplicationsTrial（DCCT）ResearchGroup：Effectofpregnancyonmicrovascular

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糖尿病網膜症・黄斑症の病態：血流動態の面から

2010年9月30日木曜日

1194あたらしい眼科Vol.27，No.9，20100910-1810/10/\100/頁/JC（O0P0Y）予防」（疾病が発症した後，必要な治療を受け，機能の維持・回復を図ること）に留まることなく，「一次予防」（生活習慣を改善して健康を増進し，生活習慣病などを予防すること）に重点を置いた対策が強力に推進されている（厚生労働省・健康日本21）．予防医学の観点から糖尿病網膜症を考えるうえで，網膜症発症前からすでにひき起こされている網膜血管障害を鋭敏に捉え，それを診断・治療に生かすうえでは，非侵襲的かつ定量的に病変を捉えることのできる眼循環測定の果たす役割は大きいと考えられ得る．そこで本稿では，現在臨床に応用されている眼循環測定法を解説し，それを用いて行われた臨床研究の成果をまとめながら，糖尿病網膜症・黄斑症の病態を，眼血流動態の面から考えてみたい．I眼血流の評価法現在までに臨床応用されている眼血流動態を評価する方法について，その特徴を簡潔に述べる．1.網膜血流の評価a.レーザードップラー速度計（laserDopplervelocimeter：LDV）網膜動静脈の血管径と血流速度を測定して血流量の絶対値を算出できる，唯一の非侵襲的眼循環測定法である．絶対値を測定できるため，個体間すなわち正常者と糖尿病網膜症患者の結果を比較することも可能である1）．はじめにわが国の糖尿病人口は増加の一途をたどり，今後もさらに増えることが予想されている．糖尿病慢性合併症の一つである糖尿病網膜症はわが国における成人の失明原因の主因であり，社会経済的損失も計り知れず，その予防法と治療法の確立，特に網膜症発症早期から鋭敏に異常を検出する検査法の確立は，われわれ眼科医にとって急務である．糖尿病網膜症は腎症・神経症と並びいわゆる三大糖尿病細小血管合併症の一つであり，その病態は長期間にわたる高血糖や酸化ストレス，慢性炎症などによる網膜血管障害が本態である．壁細胞の消失，毛細血管瘤形成から始まる病理学的変化が生じれば，検眼鏡的にも網膜症を検出することができるようになり，蛍光眼底造影検査で無灌流領域・新生血管の有無を評価し，光凝固や薬物療法，場合によっては硝子体手術などの治療が行われる．しかしながら，未治療のまま増殖性変化や牽引性黄斑.離をきたした症例や，びまん性の黄斑浮腫症例などはいまだに難治であり，糖尿病人口の爆発的増加と相まって，糖尿病網膜症で失明に至る糖尿病患者数は，当分の間は増えこそすれ減りはしないと予想される．わが国の糖尿病患者の大部分を占める2型糖尿病は，生活習慣病の一つであり，現在国を挙げてその予防に取り組んでいるところである．国民総医療費の抑制という観点からも，従来の疾病予防の中心であった「二次予防」（健康診査などによる早期発見・早期治療）や「三次（28）＊TaijiNagaoka&AkitoshiYoshida：旭川医科大学眼科学教室〔別刷請求先〕長岡泰司：〒078-8510旭川市緑が丘東2条1丁目旭川医科大学眼科学教室特集●糖尿病と糖尿病網膜症あたらしい眼科27（9）：1194.1200，2010糖尿病網膜症・黄斑症の病態：血流動態の面からRoleofOcularCirculationinPathogenesisofDiabeticRetinopathyandMaculopathy長岡泰司＊吉田晃敏＊（29）あたらしい眼科Vol.27，No.9，201011953.眼動脈血流の評価a.超音波カラードップラー法（colorDopplerimaging：CDI）血流速度測定法として広く普及しているカラードップラー法を眼科に応用したもので，超音波BモードとPulseDoppler法を組み合わせて眼窩内深部の網膜動静脈の血管の血流動態を測定する．網膜中心動脈，短長後毛様動脈，眼動脈などの血流速度，さらに収縮期と拡張期の最高速度から血管抵抗指数などを求め，眼循環を大まかに評価することができる6）．b.レーザースペックル血流計（laserspeckleflowgraphy：LSFG）生体組織にレーザーを照射すると，移動する血球により散乱されたレーザー光に干渉が生じることによってスペックルパターンとよばれるランダムな模様が形成される．このスペックルパターンのぶれ（bluring）を求めることで，血流速度を解析することができる．視神経乳頭，脈絡膜の末梢血流速度，網膜内血流速度の測定が可能となっている7）．II糖尿病網膜症と血流1.網膜症の病期と眼循環糖尿病網膜症の病態生理を眼循環の観点から考えるうえで，網膜症の病期と眼循環との関係は非常に重要であり，欧米を中心にこれまで数多くの報告がなされてきたが，その報告の大部分は，他に全身合併症を有さない1型糖尿病患者を対象としており，罹病期間が短ければ網膜血流量は減少し，長くなるにつれて増加に転じるとされている8）が，反対に早期には網膜血流は増加しているという報告もある9）．おそらく，測定法の違いに加えて，以下に述べるとおり眼循環はさまざまな因子に影響されるため，対象のばらつきもその一因と考えられる．一方，日本人の糖尿病患者の大部分を占める2型糖尿病患者は，高血圧など他の全身合併症を有することが多く，これまで眼循環の詳しい検討がなされていなかった．最近筆者らの施設では，2型糖尿病患者を対象にしてLDV法を用いて網膜動脈血流量を測定し，網膜症のない，あるいは単純網膜症を有する糖尿病患者では正常対照群に比べ網膜動脈血流量が低下しており，網膜症発b.走査レーザー検眼鏡（SLO）を用いたフルオレセイン蛍光眼底造影検査（FA）SLOを用いてFAを行うと，白血球もしくは血小板と考えられる蛍光点が観察される．これをデジタル画像に取り込んで解析し，蛍光点の移動速度を測定し，中心窩近傍の網膜毛細血管レベルでの血流速度を定量的に測定できる2）．c.ScanninglaserDopplerflowmeter（Heidelbergretinaflowmeter：HRF）SLOとlaserDopplerflowmeter（LDF）を組み合わせ，網膜および視神経乳頭の組織血流を測定することのできる装置である．視神経乳頭および黄斑領域の網膜組織血流を評価できる．d.内視現象を用いた方法（ブルーフィールドシミュレーション：BF）内視現象とは，青い空を見上げた際に無数の細かい透明な点が見える現象で，これを利用して黄斑周囲毛細血管を流れる白血球を内視させ，この内視白血球像をコンピュータでシミュレートし，被検者自身が内視像と一致させることにより，毛細血管の血流速度計測が客観的に可能であるe.網膜血管解析装置（retinalvesselanalyzer：RVA）網膜血管の血管径を連続して計測できる唯一の測定機器である．眼底カメラから取り込んだ網膜血管像を画像処理して血管径を算出する．15分まで連続して血管径を測定し，網膜血管の動的反応を捉えることができる3）．2.脈絡膜血流の評価a.レーザードップラー血流計（laserDopplerflowmeter：LDF）おもに視神経あるいは中心窩の脈絡膜の毛細血管の組織血流量を測定できる4）．b.拍動性眼血流計（pulsatileocularbloodflowmeter：POBF）眼球の拍動による脈波を測定・解析し，全眼球血流量を算出する．大部分は脈絡膜全体の血流量を反映すると考えられる5）．1196あたらしい眼科Vol.27，No.9，2010（30）andComplicationsTrial），2型糖尿病患者を対象としたUKPDS（UnitedKingdomProspectiveDiabetesStudy）などの大規模臨床試験の結果から，糖尿病罹病期間以外では，血糖コントロールが最も強いリスクファクターであることが示されている．眼循環の観点から考えると，血糖コントロールの良し悪しが網膜循環に影響を与え，それが網膜症発症・進展に関与している可能性がある．これについては，LDV法を用いて多くの検討がなされている．まず，網膜症のみられない1型糖尿病患者ではHbA1Cと網膜血流量の間には負の相関関係が認められ，血糖コントロールが悪いと網膜血流量はより低下している13）．さらに最近では，HbA1Cが平均7.5％程度の比較的血糖コントロールが良好な1型糖尿病患者では，正常対照群との網膜血流量は変わらないが，体位変換に伴う全身血圧の変化に対する網膜血管の収縮反応（網膜血流自己調節機構）が早期に障害されていることが報告されている14）．急激な血糖コントロールにより網膜症が悪化することが報告されているが，その詳しいメカニズムはわかっていない．Grunwaldらは，厳格な血糖コントロールを行った1型糖尿病患者を対象にしてコントロール開始後の網膜血流変化と網膜症の進行の有無について検討し，コントロール開始5日後に網膜血流量が増加した群では網膜症が進行し，反対に網膜血流量が低下した群では網膜症前・発症早期からの網膜血流低下は1型・2型糖尿病に共通の病態であることを明らかにした10）（図1）．この研究では，血中のLDL値と網膜血流が負の相関関係にあり，重回帰分析でも有意な関連を認めた．LDLそのものの直接作用により網膜血管を障害・収縮させる作用があるとされ，この結果はLDLによる血管障害の可能性を示唆している．2型糖尿病患者では半数近くが脂質異常を合併しており，厳格な血糖コントロールに加えて，網膜循環改善作用をもつシンバスタチン11）などを使った適切な脂質のコントロールも糖尿病による網膜血管障害を予防するうえで重要と考えられる．糖尿病網膜症早期の網膜血流減少の機序については，白血球の血管内皮への接着が関与するという報告もあるが，血流には影響しないという報告もあり，結果は一致していない．糖尿病ラットでの検討では糖尿病発症早期から強力な血管収縮物質エンドセリン-1が増加しており，これが血流低下に関与すると考えられる12）．一方，網膜症の進行に従って網膜血流が増加に転じるとされているが，糖尿病網膜で産生が増加する血管内皮増殖因子（VEGF）が網膜血流を増加させており，血流低下による組織低酸素に反応して網膜でのVEGF産生が増え，その結果として網膜血流が増加に転じるものと推測される13）（図2）．2.血糖コントロールの影響1型糖尿病を対象としたDCCT（DiabetesControl中心窩脈絡膜血流↓網膜血流↓網膜組織低酸素VEGFなど血管増殖因子↑網膜症発症・進展黄斑浮腫酸化ストレス亢進血管収縮物質（ET-1）増加血管拡張物質（NO）低下図22型糖尿病患者の網膜症・黄斑浮腫の発症・進展における眼循環動態（仮説）（n＝79）健常人網膜動脈血流量（μl/min）12111098765網膜症なし（n＝160）単純網膜症（n＝49）11.49.39.6図12型糖尿病患者の網膜血流LDV法を用いた測定による．（文献10より改変）（31）あたらしい眼科Vol.27，No.9，20101197る22）．このように，内服薬による網膜症治療の効果判定にも網膜循環の評価は有用であると考えられる．最近，多施設ランダム化比較試験による内服薬による糖尿病網膜症抑制の可能性を示す興味深い報告が相ついでなされている．DIRECT（DiabeticRetinopathyCandesartanTrials）研究ではアンジオテンシンI受容体阻害薬（ARB）カンデサルタンが1型糖尿病網膜症の発症を抑制すること23），FIELD研究ではフェノフィブラートが2型糖尿病網膜症のレーザー治療の必要性を減らすことが明らかとなった24）．これら臨床結果の具体的な奏効機序は明らかではないが，網膜血管への保護的効果がその一因である可能性も考えられる．特にARBに関しては，糖尿病網膜症への有効性について，基礎研究で多くの検討がなされている．複数のARBが用いられているが，糖尿病ラットでは，ARBは網膜血流障害と血管内皮機能を改善させうること25），白血球の網膜血管内皮への接着を抑制すること26），さらに糖尿病マウスでは，網膜の炎症反応を抑制することが報告されている27）．筆者らの検討では，正常人ではARBによる網膜循環への影響は認めなかった28）が，レニン-アンジオテンシン系は糖尿病状態で亢進するため，今後は糖尿病患者におけるARBの網膜循環への影響を検討する必要がある．さらに筆者らは網膜摘出血管を用いた実験から，シンバスタチン29）や赤ワイン含有ポリフェノールのレスベラトロール30）は網膜血管拡張作用を有することも見いだしており，これら「網膜血管保護作用」を有する内服薬の網膜循環への影響を糖尿病患者で評価し，今後の臨床研究を発展させたいと考えている．III糖尿病黄斑症と血流黄斑浮腫は重篤な視力障害をひき起こすが，その発生機序は明らかではない．VFA（videofluoresceinangiography）法を用いた検討では，黄斑浮腫では傍中心窩の網膜毛細血管血流は低下し，それは中心窩網膜厚と負の相関があり，この部位の網膜毛細血管の血流障害が黄斑浮腫の発症に関与すると考えられている31）．筆者らもLDF法を用いて糖尿病患者の中心窩の脈絡膜血流について検討し，網膜症のない病期からすでに低下し，黄斑浮腫が生じるとさらに低症の進行がみられなかったと報告した15）．網膜血流の変化を評価することでその後の網膜症の進展がある程度予知しうる可能性を示したものであり重要な知見である．最近の報告では，血糖コントロール開始5日後に眼血流が増加し，これは血中エンドセリン-1の減少に関連するとされている16）．短時間での血糖値の変動と眼循環との関連については，1型糖尿病患者においては，グルコースクランプにより血糖を徐々に上げていくと，低下していた網膜血流が増加し，正常人と同じレベルに戻るが，インスリン投与により急激に血糖を降下させると網膜血流が減少するとの報告もある17）．さらに，糖尿病患者では急激な血糖増加あるいは朝食後の経時的な血糖変動の網膜血流への影響はみられないが，一方で高血糖時にはフリッカー刺激に対する網膜血流増加反応が減弱しているという報告もある18）．実際，糖尿病患者では血糖値の変動が大きいほど網膜症の発症頻度が増加するとの報告もあり，HbA1C値による血糖コントロール評価に加えて，血糖値の短期的な変動が網膜循環動態にどのように影響しているか，今後検討されねばならない．3.喫煙の影響喫煙は高血圧，高脂血症，肥満などと並び代表的な糖尿病細小血管障害の危険因子であると考えられている．喫煙の眼循環への影響に関しては，喫煙により酸素吸入に対する網膜血管の反応性が減弱すると報告されている．糖尿病患者では喫煙により網膜血流の自己調節機構が障害され，それが糖尿病網膜症の発症・進展に影響を与える可能性がある19）．4.内服薬による網膜循環への影響網膜症発症前に網膜血流が低下しており，これが網膜症の発症・進展に関与しているならば，網膜血流を改善させる治療薬が有効であると考えられる．これまでアスピリン内服20）あるいはビタミンE大量投与21）により，糖尿病患者の低下していた網膜血流を正常化したと報告されている．新しい糖尿病治療薬として期待されながらも現在開発が中止されているPKC-b阻害薬ruboxistaurinの内服でも網膜循環を改善させると報告されてい1198あたらしい眼科Vol.27，No.9，2010（32）な循環動態の変化が関与しているかはわからないが，適切な光凝固により黄斑部の脈絡膜循環を改善しうると考えている．2.硝子体手術糖尿病網膜症や黄斑浮腫に対して施行される硝子体手術の眼循環への影響も考慮されねばならない．Kadonosonoらは.胞様黄斑浮腫（CME）を有する糖尿病患者に対する硝子体手術を施行しSLOによるFAで黄斑部毛細血管血流速度を測定し，術後6カ月で約20％増加すると報告した37）．一方，HRFを用いた検討では，術後浮腫が消失した症例では黄斑血流が低下したとの報告もある38）．さらに増殖糖尿病網膜症（PDR）症例に対する硝子体手術の眼循環への影響については，前田らがLSFGを用いてPDR眼に対する硝子体術後に網膜中心動脈の血流速度が増加すると報告した39）が，CDIを用いた検討では，眼動脈や網膜中心動脈では反対に減少するとの報告がある40）．以上述べたように，硝子体手術の眼循環に及ぼす影響については，測定部位，測定方法，対象とする症例にばらつきがあり，一定の見解が得られていない．おわりに本稿で紹介した糖尿病患者の網膜循環動態を検討した報告は，いずれも単施設・少数例での検討であり，エビデンスとしての質は決して高いとはいえない．今後は，多施設ランダム化比較試験による多数例での臨床試験が必要である．そのためには，誰もが手軽に，そして信頼性と再現性をもった非侵襲的眼循環測定法の開発が必要不可欠である．しかしながら，本稿で述べたように，これまでの眼循環測定装置にはそれぞれに長所・短所があり，眼循環測定のgoldenstandardは確立されていないのが現状である．近年の眼科領域での画像解析装置の進歩には目を見張るものがあり，このテクノロジーを応用した新しい網膜循環測定装置の開発も行われており，その登場が待たれるところである．下していることを報告した32）（図3）．これより，黄斑浮腫の発生に中心窩近傍の脈絡膜の循環障害も関与していると考えられる．増殖糖尿病網膜症でも中心窩脈絡膜血流は低下していることが報告され33），糖尿病網膜症のすべての病期において中心窩脈絡膜血流は低下すると考えられている．IV糖尿病網膜症・黄斑症の治療と血流1.網膜光凝固現在糖尿病網膜症の増殖性変化を抑制する唯一の治療法は光凝固術であるが，その網膜循環への影響も検討されており，LDVを用いた検討では汎網膜光凝固後に網膜動脈血流量が約50％も低下した34）．光凝固後の網膜血流低下に関してはその後同様の報告がなされており，特に光凝固を行った領域に限局して血流量が低下する35）．その機序としては，光凝固による網膜酸素分圧の上昇により網膜血管が収縮するという，一種の網膜血流自己調節機構が働くためと考えられている．また，PRP（汎網膜光凝固）施行後には，高酸素負荷に対する網膜循環の反応性は改善しており，適切な光凝固により減弱した網膜血管の反応性を改善することが可能であると考えられている34）．筆者らはPRPの脈絡膜循環への影響についても検討を行ったところ，前述のように中心窩脈絡膜血流は糖尿病早期から低下するが，PRPによりこの部位の血流は増加することが明らかとなった36）．全症例にPRP後の黄斑浮腫が生じなかったため黄斑浮腫の成因にこのよう（n＝36）健常人20100中心窩脈絡膜血流量（a.u.）網膜症なし（n＝33）非増殖網膜症黄斑浮腫なし（n＝20）非増殖網膜症黄斑浮腫あり（n＝17）図32型糖尿病患者における中心窩脈絡膜血流LDF法を用いた測定による．（文献32より改変）（33）あたらしい眼科Vol.27，No.9，20101199607,199016）Fuchsjager-MayrlG,Kautzky-WillerA,KissBetal：Ocularhyperperfusionfollowingonsetofintensifiedinsulintherapyisinverselycorrelatedwithplasmaendothelin-1intypeIdiabetes.Diabetologia45：883-889,200217）BursellSE,ClermontAC,KinsleyBTetal：Retinalbloodflowchangesinpatientswithinsulin-dependentdiabetesmellitusandnodiabeticretinopathy.InvestOphthalmolVisSci37：886-897,199618）MandeckaA,DawczynskiJ,BlumMetal：Influenceofflickeringlightontheretinalvesselsindiabeticpatients.DiabetesCare30：3048-3052,200719）MorgadoPB,ChenHC,PatelVetal：Theacuteeffectofsmokingonretinalbloodflowinsubjectswithandwithoutdiabetes.Ophthalmology101：1220-1226,199420）FekeGT,YoshidaA,OgasawaraHetal：Retinalbloodflowincreasesfollowingshort-termaspirinusageintypeIdiabeticswithnoorminimalretinopathy.OphthalmicRes28：108-116,199621）BursellSE,ClermontAC,AielloLPetal：High-dosevitaminEsupplementationnormalizesretinalbloodflowandcreatinineclearanceinpatientswithtype1diabetes.DiabetesCare22：1245-1251,199922）AielloLP,ClermontA,AroraVetal：InhibitionofPKCbetabyoraladministrationofruboxistauriniswelltoleratedandamelioratesdiabetes-inducedretinalhemodynamicabnormalitiesinpatients.InvestOphthalmolVisSci47：86-92,200623）ChaturvediN,PortaM,KleinRetal：Effectofcandesartanonprevention（DIRECT-Prevent1）andprogression（DIRECT-Protect1）ofretinopathyintype1diabetes：randomised,placebo-controlledtrials.Lancet372：1394-1402,200824）KeechAC,MitchellP,SummanenPAetal：Effectoffenofibrateontheneedforlasertreatmentfordiabeticretinopathy（FIELDstudy）：arandomisedcontrolledtrial.Lancet370：1687-1697,200725）HorioN,ClermontAC,AbikoAetal：AngiotensinAT（1）receptorantagonismnormalizesretinalbloodflowandacetylcholine-inducedvasodilatationinnormotensivediabeticrats.Diabetologia47：113-123,200426）MoriF,HikichiT,NagaokaTetal：Inhibitoryeffectoflosartan,anAT1angiotensinreceptorantagonist,onincreasedleucocyteentrapmentinretinalmicrocirculationofdiabeticrats.BrJOphthalmol86：1172-1174,200227）KuriharaT,OzawaY,NagaiNetal：Angiotensintype1receptorsignaling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糖尿病網膜症・黄斑症の分子病態：血管症の特性から

2010年9月30日木曜日

0910-1810/10/\100/頁/JCOPYintercellularadhesionmolecule（ICAM）-1の発現誘導を促進することで炎症細胞のリクルートや血管内皮への接着を促進する（図1）．このように，VEGFの炎症性サイトカインとしての生物活性は，VEGFがそもそも血管透過性因子（vascularpermeabilityfactor：VPF）として発見（1983年）された経緯からも納得できるが，糖尿病網膜症でみられる浮腫性・滲出性病変を説明しうる重要な性質なのである．したがって糖尿病網膜症は炎症性疾患と捉えられ，従来のレーザー網膜光凝固術や硝子体手術に加えて，黄斑浮腫による視力低下例に対してはじめに―VEGFを中心とした分子病態と抗VEGF療法の登場―糖尿病網膜症の進行期（増殖期）に合併する血管新生は難治病態であり，その病態解明は中途失明の撲滅のために急務であった．糖尿病網膜症に限らず，病理的血管新生をきたす疾患に関する研究の大きな突破口は，血管内皮細胞の分裂・増殖に中心的な役割を担う血管内皮増殖因子（VEGF）が1989年に報告されたことによる．血管内皮細胞には，VEGF受容体VEGFR-1とVEGFR-2が発現しており，血管内皮細胞の分裂を担うシグナルはVEGFR-2を介する．VEGFR-1はマクロファージ系の炎症細胞にも発現しておりVEGFは白血球走化因子として機能し炎症細胞をリクルートする．さらにVEGFは，血管内皮細胞のVEGFR-2を介して強力な走化因子monocytechemotacticprotein（MCP）-1や接着分子（19）1185＊SusumuIshida：北海道大学大学院医学研究科眼科学分野〔別刷請求先〕石田晋：〒060-8648札幌市北区北14条西5丁目北海道大学大学院医学研究科眼科学分野特集●糖尿病と糖尿病網膜症あたらしい眼科27（9）：1185.1193，2010糖尿病網膜症・黄斑症の分子病態：血管症の特性からMolecularPathogenesisofDiabeticRetinopathyandMaculopathy：VascularComplications石田晋＊CCR2MCP-1VEGFR-2血管内皮細胞CD18ICAM-1VEGFR-1炎症細胞内皮細胞分裂白血球浸潤炎症血管新生VEGF図1VEGFによる炎症性血管新生AT1-RAT2-RAngIV（3-8）AminopeptidaseNAngIII（2-8）AminopeptidaseAChymaseACE2ACEReninAngII（1-8）AngI（1-10）AngiotensinogenAng-（1-7）InactivefragmentBradykininProrenin血圧上昇血管収縮細胞増殖炎症血管新生血圧降下血管拡張細胞増殖抑制アポトーシス図2レニン.アンジオテンシン系（RAS）1186あたらしい眼科Vol.27，No.9，2010（20）を集めた．細胞生物学的手法が大きく進歩を遂げた1990年代には，網膜血管新生疾患におけるVEGF研究は飛躍的に展開した．そしてついに2004年にはVEGF分子を標的とした新薬が網膜症に臨床応用され，糖尿病黄斑浮腫に対する第II相臨床試験では浮腫の軽減と視力の向上をもたらした2）．一方，VEGF研究とは独立して白血球・炎症との関連を解析する一連の研究により，糖尿病網膜症における網膜浮腫は白血球が関与する炎症の結果であることが指摘されるようになった3,4）．そして最近では，VEGFが白血球を誘導して網膜の炎症を惹起させる炎症性サイトカインとして捉えられるようになり4,5），VEGFによる血管透過性亢進もその一部は炎症であると考えられるようになった．まずここで，糖尿病網膜症の3大病態の分子細胞メカニズムについて，「炎症」という観点から各論を概説する．1.網膜浮腫のメカニズム糖尿病患者の眼内VEGF濃度は，増殖期ほどではないが単純期からも上昇している．VEGFは低酸素によって誘導されることは周知であるが，黄斑浮腫をきたす単純期には低酸素を示唆する所見は血管造影上も病理組織学的にも認められない．糖尿病網膜症における低酸素以外の誘導因子の一つとして，持続する高血糖によって生成される最終糖化産物（advancedglycationendproduct）が網膜グリア細胞でVEGF発現を誘導することが確認されている6）．では，VEGFはどのようにして糖尿病網膜症の血管透過性を亢進させるのであろうか？VEGFは血管内皮VEGF阻害薬や抗炎症ステロイド薬がオフラベルながら臨床応用されているのである．さらに，早期から積極的に行える安全かつ有効な治療戦略として，生活習慣病における臓器障害の鍵因子レニン-アンジオテンシン系（RAS）（図2）への介入が考えられる．筆者らは網膜症動物モデルにおいてRAS活性化の下流でVEGFなど主要な炎症関連分子が誘導されることを明らかにしてきたが，実際に海外の大規模臨床試験の結果から，RAS抑制薬の網膜症への適応拡大は有望視されている．近年の細胞生物学的研究の進歩によりさまざまなサイトカインの網膜症病態への関与が示唆されているが，紙面の限られた本稿では，VEGFやRAS関連分子を中心に臨床応用に直結する分子病態に絞って解説したい．I網膜症の3大血管病態における分子細胞メカニズム糖尿病網膜症のおもな病態は浮腫・虚血・血管新生の3つであり，すべて血管障害に起因する．各病態は臨床病期の単純期・前増殖期・増殖期に対応しており，浮腫・虚血・血管新生という順序で進行し，この順序が逆転することは臨床経験上ありえない．眼底所見ではまったく独立した3つの病態が，なぜ常に順を追って出現するのか？規則正しい進行の順序は偶然の結果ではなく，必然的な何らかのメカニズムが存在するはずである．また，これら3つの病態に対するもっと根元的な疑問がある．なぜ血漿成分が漏出するのか？なぜ血管が閉塞・消失するのか？なぜ血管は虚血網膜内でなく硝子体へ向かうのか？これらの問いに対して，最近の細胞生物学的研究から少なくとも答えの一部が得られるようになった．近年の細胞生物学的研究の進歩は，血管新生の責任分子がVEGFであることを明らかにしたが，VEGFはそもそもVPFとしてすでに報告されていた分子と同一であることが判明した．すなわちこのサイトカインは，血管内皮細胞を分裂させるだけでなく，血管透過性を亢進させる．単純期の網膜浮腫にはVPFとして，増殖期の網膜血管新生にはVEGFとして関与する1）ため，網膜症の初期から後期まで病態を進行させる分子として注目正常糖尿病図3ストレプトゾトシン誘導糖尿病モデル糖尿病網膜では，網膜血管に白血球接着（矢印）が認められる．（21）あたらしい眼科Vol.27，No.9，20101187る前に白血球が網膜血管に接着する（図4）．内皮細胞ICAM-1と結合する白血球の接着分子CD18を中和抗体で阻害して白血球の接着を抑制すると無血管野形成が軽度となったなどの実験結果から，白血球が網膜血管へ接着することが血管内皮細胞のアポトーシスをひき起こし無血管野形成に関与することがわかった9）．糖尿病動物モデルにおいても，網膜血管に接着した白血球が血管内皮細胞にアポトーシスを誘導し，これが透過性亢進の原因の一つとなることが示されている10）．さらに，CD18欠損マウスおよびICAM-1欠損マウスを用いた糖尿病モデルを長期観察すると，糖尿病野生型マウスと比較して網膜毛細血管の内皮細胞消失が著明に抑制された11）．これらのことから白血球を介するメカニズムは，糖尿病網膜症が単純期から前増殖期へと増悪する過程において継続的に働いていると考えられる．網膜浮腫と網膜虚血は，血管造影上はまったく異なる所見を示すが，細胞生物学的に捉えれば，同一のメカニズムを共有しながら進んでいく一連の現象であるのかもしれない．3.網膜血管新生のメカニズム網膜血管新生は網膜虚血により誘導される．すなわち，正常網膜発生における生理的血管新生も，増殖糖尿病網膜症や虚血網膜症モデルでみられる病理的血管新生細胞における接着分子ICAM-1の発現を誘導することが知られている4,5）．糖尿病患者の剖検眼7）でも糖尿病モデル動物（図3）でも網膜血管におけるICAM-1発現が亢進しており，網膜へ白血球が浸潤していることが指摘されている．白血球がICAM-1を介して血管内皮細胞に接着すると，タイトジャンクション構成蛋白の変化をひき起こし，血管透過性の亢進につながると考えられている．このように，VEGFは網膜において白血球を伴う炎症性サイトカインとして機能し，透過性亢進の一役を担っていると考えられる．2.網膜虚血のメカニズム糖尿病網膜症において網膜血管が消失する機序については，適切な動物モデルがないことから不明な点が多く残されている．少なくとも糖尿病患者の剖検眼網膜では，血管内皮細胞アポトーシスが進行していることがわかっている8）．網膜虚血の病態モデルとしては，未熟児網膜症を模倣した虚血網膜症モデルがある．虚血網膜症モデルにおける無血管野形成は，網膜血管内皮細胞のアポトーシスによる血管退縮であることがわかっている．さらに，この血管内皮細胞アポトーシスに白血球が関与するメカニズムが最近になってわかってきた．すなわち，虚血網膜症モデルにみられる血管退縮の過程では，経時的にICAM-1発現が上昇し，無血管野が形成され図4虚血網膜症モデル（血管退縮期）血管退縮に先行して白血球接着（矢印）が認められる．1188あたらしい眼科Vol.27，No.9，2010（22）炎症性疾患と理解されるようになった．糖尿病では網膜血管への白血球接着が早期から亢進しており，白血球接着は網膜血管の透過性亢進4）や網膜病理的血管新生12）のトリガーとなる重要な病態である．最近，生活習慣病における臓器障害でRASが亢進しており，血管新生・炎症などの多様な作用を有することが注目されている．1.RASに関する基礎知識RASは，生物が海から陸へと進化する過程で塩分と水を体内に保持するために発達した循環ホルモンシステムであるが，臓器局所では細胞の分化・増殖，炎症，線維化など組織修復やホメオスタシス維持などの役割を担ってきたと考えられる．前者は循環RAS，後者は組織も，虚血に陥った網膜細胞から低酸素誘導されるVEGFにより推進される．生理的・病理的網膜血管新生は両者とも網膜虚血により誘導されるにもかかわらず，根本的な相違点がある．前者では，新生血管は網膜内を無血管野（正しい方向）へ秩序正しく進展する．これに対し，後者では，新生血管は虚血網膜を補.せずに網膜から硝子体（誤った方向）へ侵入してしまう．なぜ網膜血管が硝子体へ向かうのであろうか？動物モデルの観察から，病理的網膜血管新生では生理的血管新生と異なり血管新生先端部の血管に白血球が接着していることが明らかになった（図5）12）．また，増殖糖尿病網膜症患者から摘出した線維血管組織に白血球の浸潤がみられることは以前より指摘されていた．動物実験の結果から病理的網膜血管新生は，マクロファージ系炎症細胞に依存して進行することが明らかとなり12），虚血とともに炎症の性質を併せもつと考えられるようになってきた．マクロファージはVEGFを産生することが知られている．これらのことから病理的血管新生とは，VEGFによって誘導された炎症細胞がさらにVEGFを分泌しながら硝子体に遊走することにより，網膜血管新生を網膜内ではなく硝子体へと方向転換させた悪循環の結果であると考えられる．II網膜症病態におけるRASの関与以上のように，網膜における浮腫・虚血・血管新生などの病態形成は白血球接着などの炎症メカニズムによって促進されることが明らかになり4,9,12），糖尿病網膜症は生理的血管新生病理的血管新生図5虚血網膜症モデル（血管新生期）病理的血管新生では，血管新生に先行・随伴して白血球接着（矢印）が認められるが，生理的血管新生では認められない．血圧調整高血圧AngIIAngIACEReninAngiotensinogen（全身性）循環RASリモデリング臓器障害AngIIAngIIAngIACEChymaseActivatedproreninAngiotensinogen（臓器局所）組織RAS図6循環RASと組織RAS（23）あたらしい眼科Vol.27，No.9，20101189convertingenzyme（ACE）などによってアンジオテンシン（Ang）に変換される．AngはRASの主要なエフェクター分子であり，7回膜貫通型受容体であるアンジオテンシン1型受容体（AT1-R），AT2-Rに結合して多彩な作用を発揮する．AT1-Rは血管平滑筋，心臓，腎臓，脳，眼などに発現している．主要なAngの作用はAT1受容体を介しており，循環血液量を増RASとよばれる（図6）．飢餓の時代に塩分保持など生命維持に必須の役割を担ってきたRASは，皮肉にも飽食の現在では生活習慣病の進行因子となっている．RASはアンジオテンシノーゲンを基質とする酵素カスケードである．アンジオテンシノーゲンから酵素レニンがアンジオテンシンI（angiotensinI：AngI）を産生し，さらにAngIがアンジオテンシン変換酵素angiotensin-AT1-RNegativecontrolAT1-RNegativecontrolA,B：増殖糖尿病網膜症新生血管組織C,D：マウス網膜（切片）E,F,G：マウス網膜（wholemount）Scalebar＝25μmScalebar＝80μm図7網膜血管，新生血管におけるAT1.Rの発現増殖糖尿病網膜症患者から摘出した線維血管組織の新生血管（A）やマウス網膜の血管内皮細胞（C,F）にAT1-R（黒矢印）が発現していた．B,D：Negativecontrol．E：血管内皮細胞マーカーPECAM-1染色．G：PECAM-1（E）とAT1-R（F）の重ね合わせ．1190あたらしい眼科Vol.27，No.9，2010（24）点も多い．2.網膜症の血管病態におけるRASの関与眼局所においてもRAS関連分子は網膜や毛様体などに発現しており13），興味深いことに増殖糖尿病網膜症14）や糖尿病黄斑浮腫15）の硝子体中でAngは糖尿病網膜症の病態形成に重要なVEGFと相関して上昇することし，血管平滑筋を収縮させ血圧を上昇させるほか，細胞増殖作用，炎症作用などを示す．AT2-Rは心筋，子宮筋，網膜などに分布し，血圧降下作用，アポトーシス促進作用などを有し，AT1-Rの作用と拮抗するが不明のRT-PCRNormalDMNormalDMWesternblottingNormalAngiotensinogenAT1-RAT2-Rb-actinAngiotensinIIAT1-RAT2-Ra-tubulinDMAngII/a-tubulin2.01.51.00.50†NormalDMAT1-R/a-tubulin2.01.51.00.50†NormalDMAT2-R/a-tubulin2.01.51.00.50†図8糖尿病網膜におけるRAS分子の発現誘導STZによる高血糖誘導後2カ月の時点で，網膜におけるAngII，AT1-R，AT2-Rの発現はmRNA，蛋白レベルいずれも亢進しており，組織RASが活性化されている．†：p＜0.05．0.5NormalVehicleNormalABCDE5Leukocytecounts（cells/retina）TelmisartanDM＋Telmisartan（5mg/kg）PosteriorretinaPeripheralretinaDM＋VehicleValsartanDM＋Valsartan（10mg/kg）PD123319DM＋PD123319（20mg/kg）13020100DM10220（mg/kg）＊＊††＊＊図9AT1.R阻害による網膜血管白血球接着の抑制糖尿病マウスにAT1-R拮抗薬telmisartan（C）またはvalsartan（D）を投与すると，Vehicle投与群（B）と比べて網膜血管への白血球接着（白矢印）は有意に抑制された．AT2-R拮抗薬PD123319（E）の投与では，抑制効果はみられなかった．†：p＜0.05，＊：p＜0.01，＊＊：p＜0.001．あたらしい眼科Vol.27，No.9，20101191が示された．AngはVEGF・VEGF受容体・接着分子・走化因子・サイトカインなどの血管新生・炎症関連分子を誘導し，血管新生に関与する．たとえば，Angは培養網膜血管内皮細胞においてAT1-Rを介し，VEGFR-2の発現を増加させ，VEGFによる血管新生作用を促進する16）．そこで筆者らは，増殖糖尿病網膜症患者から摘出した線維血管組織の新生血管やマウス網膜の血管内皮細胞にAT1-Rが発現していることを示した（図7）17）．さらに糖尿病網膜症とRASの関係を明らかにするために，ストレプトゾトシン（streptozotocin：STZ）誘導糖尿病モデルを用いて検討を行った．これはSTZにより膵臓のb細胞が特異的に破壊されるために高血糖が誘導される1型糖尿病モデルである．高血糖誘導後2カ月の時点では，網膜におけるAng，AT1-R，AT2-Rの発現はいずれも亢進しており，RASが活性化されていることがわかった（図8）18）．ここにAT1-R拮抗薬（ARB；telmisartanまたはvalsartan）を投与すると，高血糖により亢進していた網膜血管への接着白血球数は有意に抑制され（図9）18），さらに網膜におけるVEGFやICAM-1の発現も有意に抑制された（図10）18）．しかし，AT2-R拮抗薬（PD123319）の投与では，網膜血管への接着白血球数は抑制されず，VEGFやICAM-1の発現も変化がみられなかった18）．これらのことから，糖尿病網膜症ではRASが活性化されており，AT1-Rを介するシグナルが病態に大きく関与している可能性が示唆された．3.糖尿病網膜症に対するRAS抑制薬介入試験の結果実際に臨床では，EURODIABControlledTrialofLisinoprilinInsulin-DependentDiabetesMellitus（EUCLID）により，高血圧のない1型糖尿病患者に対するアンジオテンシン変換酵素（ACE）阻害薬（lisinopril）がプラセボ群と比較して糖尿病網膜症の進行を50％抑制することが報告されている19）．また，UKProspectiveDiabetesStudy（UKPDS）ではACE阻害薬（captopril）やb遮断薬（atenolol）による厳格な血圧コントロールによって糖尿病網膜症の発症・進行が有意に抑制されたため20），高血圧は糖尿病網膜症の発症・進行のリスクファクターとみなされている．このようにRASの抑制は，糖尿病網膜症のリスクファクターである高血圧の改善のみならず，血圧に依存しない網膜症の進行メカニズムを制御することが示唆されている．さ（25）VehicleNormal＊＊＊NSTelmisartanICAM-1expression（ng/mgtotalretinalprotein）ValsartanDM121086420VehicleNormal†††NSTelmisartanVEGFexpression（pg/mgtotalretinalprotein）ValsartanDM403020100VehicleNormalb-actinVEGFICAM-1164120TelmisartanValsartanDMRT-PCRELISA図10AT1.R阻害による網膜ICAM.1，VEGFの発現抑制AT1-R拮抗薬（telmisartanまたはvalsartan）を投与すると，網膜におけるVEGFやICAM-1の発現は，mRNA，蛋白レベルいずれも有意に抑制されることから，糖尿病網膜症の病態責任分子はRASの下流で制御されていることがわかる．＊：p＜0.01，†：p＜0.05．1192あたらしい眼科Vol.27，No.9，2010らずその全身背景をも是正する予防医学的な側面ももった新しい治療戦略の一つと考えられる．文献1）IshidaS,ShinodaK,KawashimaSetal：CoexpressionofVEGFreceptorsVEGF-R2andneuropilin-1inproliferativediabeticretinopathy.InvestOphthalmolVisSci41：1649-1656,20002）CunninghamETJr,AdamisAP,AltaweelMetal；MacugenDiabeticRetinopathyStudyGroup：AphaseIIrandomizeddouble-maskedtrialofpegaptanib,ananti-vascularendothelialgrowthfactoraptamer,fordiabeticmacularedema.Ophthalmology112：1747-1757,20053）MiyamotoK,KhosrofS,BursellSEetal：Preventionofleukostasisandvascularleakageinstreptozotocininduceddiabeticretinopathyviaintercellularadhesionmolecule-1inhibition.ProcNatlAcadSciUSA96：10836-10841,19994）IshidaS,UsuiT,YamashiroKetal：VEGF164isproinflammatoryinthediabeticretina.InvestOphthalmolVisSci44：2155-2162,20035）MiyamotoK,KhosrofS,BursellSEetal：Vascularendothelialgrowthfactor（VEGF）-inducedretinalvascularpermeabilityismediatedbyintercellularadhesionmolecule-1（ICAM-1）.AmJPathol156：1733-1739,20006）LuM,KurokiM,AmanoSetal：Advancedglycationendproductsincreaseretinalvascularendothelialgrowthfactorexpression.JClinInvest101：1219-1224,19987）McLeodDS,LeferDJ,MergesCetal：Enhancedexpressionofintracellularadhesionmolecule-1andP-selectininthediabetichumanretinaandchoroid.AmJPathol147：642-653,19958）MizutaniM,KernTS,LorenziM：Accelerateddeathofretinalmicrovascularcellsinhumanandexperimentaldiabeticretinopathy.JClinInvest97：2883-2890,19969）IshidaS,YamashiroK,UsuiTetal：Leukocytesmediateretinalvascularremodelingduringdevelopmentandvaso-obliterationindisease.NatMed9：781-788,200310）JoussenAM,PoulakiV,MitsiadesNetal：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糖尿病網膜症の分子病態学：代謝異常を中心に

2010年9月30日木曜日

0910-1810/10/\100/頁/JCOPY体高分子の長期変化の蓄積が原因と考えられており，そのほかに遺伝因子，血管因子，サイトカインや高血圧，脂質異常症といった他の危険因子が関与していると報告されている．細胞内での急性変化としては①ポリオール経路の亢進，②プロテインキナーゼC（PKC）活性化，あるいは③活性酸素種（reactiveoxygenspecies：ROS）の増加などによる酸化ストレスの亢進，などがある．また，長期変化の蓄積としては，④非酵素的糖化後期反応生成物（advancedglycationendproducts：AGEs）の蓄積が提唱されている（図1）．はじめに糖尿病研究の急速な進歩にもかかわらず，糖尿病患者は増え続けており，糖尿病網膜症などの慢性血管合併症に苦しむ患者も後を絶たない．これまでの研究により，高血糖に長期間曝露されることにより網膜症，腎症，神経障害などの糖尿病特有の細小血管合併症が発症すること，糖尿病発症早期から血糖コントロールを改善することにより細小血管合併症の発症・進展を阻止できることが明らかになった．しかしながら，高血糖による細小血管合併症の詳細な発症機序には不明な点も多く，この機序解明は新たな合併症治療薬の開発ともつながることから，精力的な研究が進められている．現在の糖尿病網膜症の治療には，血糖，血圧，血清脂質などの管理といった内科的治療と，網膜光凝固療法や硝子体手術などの眼科的治療が行われている．いずれも有効な治療法であるが，進行した網膜症ではその効果は限定的である．網膜症発症機序が明らかにされれば，網膜症の直接的な治療薬剤の開発につながることが期待できる．ここでは，糖尿病網膜症の発症メカニズムについて，おもに全身的な代謝異常の側面からこれまでの知見について述べたい．I高血糖による代謝異常高血糖による糖尿病合併症発症は，ブドウ糖の過剰な流入によって起こる細胞内での急性変化のくり返しや生（9）1175＊EiichiAraki,HideoGoto&TakeshiNishikawa：熊本大学大学院生命科学研究部代謝内科学分野〔別刷請求先〕荒木栄一：〒860-8556熊本市本荘1-1-1熊本大学大学院生命科学研究部代謝内科学分野特集●糖尿病と糖尿病網膜症あたらしい眼科27（9）：1175.1184，2010糖尿病網膜症の分子病態：代謝異常を中心にMolecularMechanismsofDiabeticRetinopathy：ImpactofMetabolicDisordersonRetinopathy荒木栄一＊後藤秀生＊西川武志＊糖尿病合併症生体高分子での長期変化の蓄積ポリオール経路亢進PKC活性化酸化ストレス亢進（ミトコンドリア由来活性酸素）高血糖糖化蛋白他の危険因子（血圧，脂質異常症など）細胞内での急性変化のくり返し遺伝因子図1高血糖による合併症発症の機序高血糖による細胞内での急性変化と長期変化の蓄積，さらには他の遺伝因子や危険因子により糖尿病合併症が発症してくると報告されている．1176あたらしい眼科Vol.27，No.9，2010（10）ル経路の代謝が亢進することとなる．この経路が亢進することによって，いくつかの細胞障害機序が考えられている．アルドース還元酵素によるソルビトールの蓄積がソルビトール脱水素酵素によるソルビトールのフルクトースへの変換を上回ると，細胞内への蓄積が促進されることとなる．ソルビトールなどのポリオールは高い極性をもつため，これが細胞膜に働くと，細胞外へのソルビトール拡散を阻害しソルビトールは細胞膜を通過しにくくなり，細胞内浸透圧の上昇，水分貯留，浮腫状態をひき起こすといわれている．ソルビトールの蓄積はミオイノシトール（環状の糖アルコールであるイノシトールの9種ある立体異性体の1つで，細胞内に多量に存在する）の細胞内への取り込みを減少させる．ミオイノシトールはリン脂質の1つであるホスファチジルイノシトールの前駆体であり，ホスファチジルイノシトールはジアシルグリセロールを介し，PKCを活性化させ，細胞膜のNa＋/K＋ATPaseを活性化させることから，ミオイノシトールの取り込み減以下におもな高血糖による代謝異常について概説する．1.ポリオール代謝経路の亢進ポリオール代謝経路は糖代謝経路の副経路として知られている．ポリオール経路ではグルコースはアルドース還元酵素（aldosereductase：AR）によりソルビトールに代謝され，アルドース還元酵素は還元型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸（NADPH）を補酵素としてグルコースをソルビトール（ポリオールの一種）に変換する．ソルビトールはNAD＋を補酵素としてソルビトール脱水素酵素（sorbitoldehydrogenese：SDH）によりフルクトースに変換される（図2）．網膜などの細胞ではインスリンに依存しないグルコース取り込みが行われるため，血糖値に応じて細胞内のグルコースは増加することとなる．通常はグルコースはほとんどが解糖系で処理されるが，細胞内のグルコース濃度が上昇すると，アルドース還元酵素を介するポリオー…………………………………………………………………………………………….1,3………………………………………………………………………………….6…………….TCA……………………..3……NADHNAD+FADH2FADH+H+H+H+O2O2–e-O2H2Oee-CoQCyt.ce-ADPATP………………………………………………………………..図2細胞内代謝異常と糖尿病合併症発症仮説（11）あたらしい眼科Vol.27，No.9，20101177DAGによるPKC活性化機構以外にもangiotensinIIやPG（プロスタグランジン）E2，VEGF（血管内皮増殖因子）などの因子がPKCを活性化したり8），高濃度グルコースやAGEs付加の細胞培養下においてROSが生成され，それがPKCを活性化するという報告もある7）．PKCが活性化すると，網膜血管においてendothelin-1（ET-1）の発現が誘導され，血流低下，血流異常が起きる機序が想定されている4）．網膜の虚血では，おもに脈管形成，血管新生に関わる糖蛋白であるVEGFが増加し，血管透過性亢進や新生血管誘導作用を示す．PKC-b活性を抑制するとVEGFによるこれらの作用を阻害もしくは抑制することが動物実験などにより報告されており9），VEGF発現の上流シグナルとしてもPKCの関与が示唆される．3.酸化ストレスの増加酸化ストレスはROSの過剰産生や局所における活性酸素種の消去が障害された状態である．このような状況は，酸化物質が過剰に産生されて還元しきれなかった場合と，抗酸化物質の産生が不足している状態で生じるといえる．抗酸化物質とはsuperoxidedismutase（SOD），カタラーゼなどの酵素，SH基を含むグルタチオンなどのアミノ酸，フラボノイドやビタミンC，Eなどの還元物質の総称である．ROSは生体の構成成分である蛋白質，脂質，糖質と反応し断裂，変性させるとともに，過酸化物を産生することで反応を拡大させる．さらにDNAとも反応し修飾する．これらの反応の結果，細胞や遺伝子が障害され，各種疾患が誘発される．高血糖に曝露されることにより代謝異常がひき起こされた状態においては，正常と比して酸化ストレスが多く生じると考えられる．糖尿病合併症を有する患者において，ROSが増加しているとする報告は，これまでにいくつかなされている．ROSは代謝が速く，そのものの測定は非常に困難であるため，活性酸素により生じた生体内産物が酸化ストレスマーカーとして測定されている．糖尿病合併症を有する患者と酸化ストレスマーカーとの関連を調べた研究では，DNA酸化的障害産物（8-ハイドロキシデオキシグアノシン：8-OHdG）の増加が網膜症などの重症度少は神経細胞膜のNa＋/K＋ATPaseの活性の低下を招き，細胞内部のNa＋濃度が上昇し神経の伝導障害が起こるとされている1）．また，アミノ酸であるL-アルギニン（L-Arg）からL-シトルリン（L-Cit）とNO（一酸化窒素）を合成する代謝反応に関与する酵素としてNOS（亜酸化窒素）が知られるが，その補酵素としてカルモジュリンやNADPHが働いているため，NADPHの低下によりNOの合成が低下し，神経組織の血流低下，還流障害をひき起こす可能性もある．これらAGEsは組織内の蛋白質を架橋し沈着することで障害を起こすとされる．また，AGE受容体（receptorforAGE：RAGE）を介する情報伝達の異常による血管細胞障害を惹起したり，AGEsの生成過程で生じる多くの酸化ストレスの関与も示されている2,3）．2.プロテインキナーゼC（PKC）の活性化PKCファミリーはセリンスレオニンキナーゼの1つで，多くのアイソフォームがあり，構造や活性化機構の異なるいくつかのグループに分けられるが，ジアシルグリセロール（DAG）により活性化を受けるものが多く存在する．網膜由来血管内皮細胞の培養実験において，高濃度グルコース存在下でPKC活性化が亢進するとの報告があるが，このPKCの活性化亢進と並行し，細胞内のDAGの増加が報告されている4）．高血糖に伴うジアシルグリセロールの産生経路は通常のホスホリパーゼによる経路と異なる．細胞内のグルコース増加により解糖系経路において，グリセルアルデヒド3-リン酸（G3P）が増加する．ポリオール経路におけるソルビトールからフルクトースへの代謝の過程でNAD＋からNADHへの変換が亢進しNADH/NAD＋比が増加するが，本来G3Pからピルビン酸への代謝の過程でNAD＋からNADHへの変換が必要であるため，解糖系の進行が障害される．このためG3Pからジヒドロキシアセトンリン酸の産生増加を経て，a-グリセロール3-リン酸の産生が過剰となり，それがパルミチン酸などの脂肪酸と反応することによりジアシルグリセロールの過剰産生が起こるとされる（図2）5.7）．1178あたらしい眼科Vol.27，No.9，2010（12）キシダーゼ（glutathioneperoxidase：GSHPx）による触媒反応により細胞内で発生した過酸化水素（H2O2）と反応しこれを還元して水に変えている．このため還元型グルタチオンの減少により過酸化水素は増加し，細胞内の酸化ストレスが増加する（図4）13,14）．さらに，糖尿病ではNADPHの産生系であるペントースリン酸経路の異常がみられ，そのためNADPHが減少することもさらに上述の酸化ストレスの消去系であるグルタチオンサイクルの障害を促進することとなり，酸化ストレスは増加する（図4）1,15）．c.アマドリ化合物および非酵素的糖化後期反応生成物（AGEs）糖尿病状態ではAGEs生成が亢進するが，その過程で多くの酸化ストレスを生じることも示されている．AGEsの中間産物であるアマドリ化合物が自動酸化によりスーパーオキサイドを生じるとする報告がある．また，抗酸化酵素であるカタラーゼ，GSHPx，SODなどは細胞内でAGE化され活性低下することで酸化ストレスが増加するという報告がある（図4）16）．さらに血管内皮細胞表面のAGE受容体（receptorforAGE：RAGE）を介し，細胞外で生成されたAGEが細胞内に取り込まれNADPHオキシダーゼを活性化させることにより活性酸素産生を誘導することも報告されている．d.プロテインキナーゼC（PKC）の活性化PKCの活性化はホスホリパーゼA2（PLA2）の活性化を誘導し，アラキドン酸カスケードを促進することでPGへの代謝亢進により活性酸素が産生増加するとの報告がある．また，活性酸素を産生する酵素であるNADPHオキシダーゼがPKC活性化を介して活性化され酸化ストレスを増加させることも報告されている（図4）17）．e.ミトコンドリア由来活性酸素ミトコンドリアは真核細胞の細胞内小器官の1つであり，酸化的リン酸化を行うことで生命維持に必要なエネルギー源であるATP（アデノシン三リン酸）産生を行っている．好気的生物が呼吸して取り入れている酸素の95％以上は生体の中のミトコンドリア電子伝達系で酸化され，水にまで還元される．しかし常に3.5％は水や水酸化物まで還元されない中間体であるROSへと代と一致することが示されている10）．筆者らの研究室においても，2型糖尿病患者において，網膜症のない患者に比べて単純網膜症，前増殖/増殖網膜症を有する患者のほうが尿中8-OHdG排泄量が有意に多いことなどを報告した（図3）11）．このように酸化ストレスが網膜症発症に関与することは十分考えられるが，どの程度進展に関与しているかは明らかではない．酸化ストレス増加の原因としては，以下のような報告がある．a.グルコースの自動酸化高濃度グルコース下ではFe3＋やCu2＋などの遷移金属の存在下に，グルコース自体が非酵素的に自動酸化されスーパーオキサイドを生成するとする報告がある12）．この反応はグルコースからのエネジオールの生成速度が律速であると考えられる．b.グルタチオンサイクル障害高血糖状態においては前述のようにポリオール経路が亢進する．アルドース還元酵素は補酵素として細胞内のNADPHを消費するが，これが過剰となれば，同様にNADPHを消費するグルタチオン還元酵素（glutathionereductase：GR）の活性が阻害され，酸化型グルタチオン（GSSG）の蓄積と還元型グルタチオン（GSH）の減少を起こす．還元型グルタチオンは，グルタチオンペルオNormal尿中8-OHdG（ng/mgcreatinine）200150100500Simplep＜0.05p＜0.01網膜症の重症度Pre/Proliferative図32型糖尿病患者における尿中8.OHdGと糖尿病網膜症との関連8-ハイドロキシデオキシグアノシン（8-OHdG）は酸化によるDNA障害指標である．8-OHdGは糖尿病網膜症の進展した患者で増加していた．（文献11より改変）（13）あたらしい眼科Vol.27，No.9，201011791）ミトコンドリアでの活性酸素産生過程ミトコンドリアはその重要な働きの1つとして酸化的リン酸化を行っている．酸化的リン酸化はTCA（クエン酸）サイクルなどにより供給されたNADH（ニコチンアミドアデニンジヌクオレチド）およびFADH2（還元型フラビンアデニンジヌクレオチド）を基質として，複合体I〔NADH-CoQ（ユビキノン）還元酵素〕，複合体（コハク酸-CoQ還元酵素），複合体（CoQ-シトクロムc還元酵素），複合体IV（シトクロムc酸化酵素）という4つの複合酵素群（ミトコンドリア電子伝達系）に電子を順次受け渡し，このときの酸化還元エネルギー差を利用して水素イオンの電気化学的ポテンシャル差をエネルギー源として複合体V（ATP合成酵素）がATPを合成する一連の反応経路である（図4）．謝される．生理的条件下では生体の消去系システムによって酸素代謝の副産物であるROSは通常は水まで還元され，生体にとって必ずしも有害なものではないが，ROSの産生と，抗酸化物質のバランスが崩れると，酸化ストレス負荷の状態となる．これまでに筆者らの研究室では西川らが，糖尿病において解糖系が亢進した結果，ミトコンドリア電子伝達系への電子の流れが増加し活性酸素の増加をひき起こすことを証明した18）．また，ミトコンドリア由来活性酸素を抑制すると高グルコースによるソルビトール蓄積，膜分画PKCの活性化，細胞内AGE増加のいずれもが抑制されることも報告しており18），ミトコンドリア由来活性酸素が高グルコースによる代謝異常のなかでも大きな影響をもつ可能性が示唆されている．グルコースソルビトールフルクトースグルコース6リン酸ジヒドロキシアセトンリン酸a-グリセロールリン酸グルタチオンサイクルプロスタグランジン合成系NAD（P）Hオキシダーゼグルタチオンサイクルペントースリン酸経路1,3ジホスホグリセリン酸ジアシルグリセロールプロテインキナーゼC活性化フルクトース6リン酸ピルビン酸TCAサイクルグリセルアルデヒド3リン酸ミトコンドリア電子伝達系NADHNADHNADHNADNADGSSGGSSGGSHGSHNADPNADPNAD（P）HNAD（P）HNAD＋FADH2FADH2OH2O2H2O2H2O2H2OH2OO2ADPATPⅠⅡⅢⅣⅤポリオール経路ジアシルグリセロール経路CoQCytc解糖系糖化SOD細胞内糖化蛋白糖化蛋白メチルグリオキサールO2－O2－O2－O2－ee－H＋e－H＋e－H＋H＋図4糖尿病における活性酸素の産生細胞内に取り込まれたグルコースは解糖系でピルビン酸まで代謝され，ミトコンドリアに送られる．この過程においてポリオール経路におけるグルタチオンサイクル障害，糖化蛋白蓄積増加，プロテインキナーゼC（PKC）活性化，ミトコンドリア由来活性酸素，により活性酸素が発生する．（文献4より改変）1180あたらしい眼科Vol.27，No.9，2010（14）物にはcopper/zincSOD（Cu/ZnSOD），extracellularSOD（ECSOD），MnSODの3種類が報告されている．Cu/ZnSODは細胞質に大量に存在している．ECSODは細胞外の血清，リンパ液など種々の体液に存在し，肺，膵，甲状腺などの組織にも微量ながら存在する．MnSODはMnを活性中心とし，サイトゾールで合成されるが，ミトコンドリア外膜への結合に必要なシグナルペプチドを有しており，シグナルペプチドの働きによりミトコンドリアに取り込まれ，ミトコンドリア内での活性酸素の消去に働く．細胞質内のスーパーオキシドは，細胞質型のSODであるCu/ZnSODによって過酸化水素に代謝され，その後GSHPx，catalase，peroxiredoxinによって水分子まで代謝される．これに対し，ミトコンドリア内のスーパーオキシドはミトコンドリア型のSODであるMnSODによって過酸化水素に代謝され，さらにGSHPx，peroxiredoxinIIIによって水分子まで代謝される．このよ酸化的リン酸化では生命維持に必要なエネルギー源であるATPを産生しているが，その過程において，生理的条件下においても常に副産物として複合体I，およびユビキノンと複合体IIIの間の2カ所で細胞を障害するスーパーオキシドが産生されることが知られる．2）ミトコンドリア由来活性酸素の抑制効果筆者らの研究室においては，高血糖によるPKCの活性化，糖化蛋白の蓄積増加，ポリオール経路へのグルコース流入増加のいずれもが，ミトコンドリア由来ROSを抑制することができる複合体II阻害薬添加，またはUCP（褐色脂肪組織）-1，MnSOD（マンガンスーパーオキサイドディスムターゼ）の細胞への過剰発現により正常化することを示している18）．活性酸素除去作用のあるSODの一種でありミトコンドリア内で発現するMnSODの重要性が示唆される．SODはCu（銅），Zn（亜鉛），Mn（マンガン）などの金属原子を反応中心としたメタロプロテインで，哺乳動H2O2H2OH2O2H2OO2－O2－NADP＋GSHreductaseGSH（reducedform）GSH（oxidisedform）GSH（reducedform）GSH（oxidisedform）Trx（reducedform）Trx（oxidisedform）Trx2（reducedform）Trx2（oxidisedform）GSHPxCatalasePeroxiredoxinTrxreductaseGSHreductaseGSHPxPeroxiredoxinⅢTrxreductase2Cu/ZnSODMnSODCytosolMitochondria－－＋＋NADPHNADP＋NADPHNADP＋NADPHNADP＋NADPHΔyp30-60mVΔym150-180mV図5細胞内でのROS消去系細胞質内のスーパーオキシド（O2.）はCu/ZnSODによって過酸化水素（H2O2）に代謝され，その後glutathioneperoxidase（GSHPx），catalase，peroxiredoxinによって水分子まで代謝される．一方，ミトコンドリア内のO2.はMnSODによってH2O2に代謝され，さらにGSHPx，peroxiredoxinIIIによって水分子まで代謝される．（15）あたらしい眼科Vol.27，No.9，20101181うに細胞質とミトコンドリアでは異なる酵素系によってROSが消去されている（図5）．酸化ストレスが血管内皮細胞に加わるとDNA鎖の切断が起こり，その修復のためにNADを器質として，poly（ADP-ribose）polymeraseが活性化される，その結果NADが欠乏し，ATP産生が抑制され，血管内皮細胞障害が促進されるとされている19）．また，酸化ストレスはミトコンドリアDNAを障害することが知られている．核のDNAのクロマチン構造は酸化ストレスに対する抵抗性をもつが，ミトコンドリアDNAはヒストンに保護されず，活性酸素による障害を受けやすい．このことは糖尿病モデル動物や2型糖尿病患者における報告からも裏付けられている．ミトコンドリアDNAの障害がミトコンドリアの機能障害やATP産生障害を惹起し細胞障害を誘導することで網膜症などの合併症に関与する可能性が示唆される．最近筆者らはMnSODを血管内皮特異的に過剰発現する遺伝子改変マウス（eMnSOD-Tgマウス）を作製し，これを薬剤により糖尿病化することで網膜症の影響を解析した．糖尿病網膜症の発症や進展に重要な役割をもつVEGFおよび，細胞外基質構成成分の1つであり，腎症や網膜症に共通した組織学的変化としてその増加が報告されているfibronectinのmRNAが，正常対照糖尿病マウスの網膜では発現上昇するのに対し，eMnSOD-Tgマウスでは糖尿病導入後にもこのような変化を認めなかった（図6）20）．この結果より，血管内皮細胞におけるMnSODの発現増加はミトコンドリアにおける酸化ストレスを抑制すると考えられ，その作用は糖尿病網膜症の病態に大きな影響をもつ可能性が示唆されている．残念ながら，ミトコンドリア由来ROSがVEGFやfibronectinの発現に関与する詳細なメカニズムはまだ解明できていない．これまでの報告では当研究室の研究結果に一致して，酸化ストレスが糖尿病によるVEGF21）やfibronectin22）の発現増加23）に関連することが報告されている．また，糖尿病ラットにおいて，網膜での周皮細胞の喪失（pericyteloss）24），網膜でのVEGF濃度の増加，脂質の過酸化25）などの糖尿病による網膜血管の機能不全が抗酸化薬により抑制されたことや，同様にfibronectin発現増加への関与が示唆されるtransforminggrowthfactor-b（TGF-b）の発現増加が抗酸化薬により抑制されたことも報告されている26）．しかし，低酸素状態で誘導されるとされ，VEGFプロモーターに結合しVEGF発現に関与するとされるhypoxia-inducibleCont12p＜0.011086420p＜0.01p＜0.05eMnSOD-TgConteMnSOD-Tg非糖尿病群糖尿病群ACont12p＜0.011086420p＜0.01p＜0.01eMnSOD-TgConteMnSOD-Tg非糖尿病群糖尿病群BVEGF/betaactinmRNAratiofibronectin/betaactinmRNAratio図6コントロールおよびeMnSOD.TgマウスにおけるVEGF（A）およびfibronectin（B）のmRNAの発現eMnSOD-Tgマウスとコントロールのマウスに対し薬剤の腹腔内注射により糖尿病を導入した．網膜組織でのVEGF（A）およびfibronectin（B）mRNAの発現をリアルタイムRT-PCR法を使用し評価した．データは平均±標準誤差で表した．糖尿病群のeMnSOD-Tgマウスではコントロールに比し，VEGF，fibronectinのmRNA発現は抑制された．（文献20より改変）1182あたらしい眼科Vol.27，No.9，2010factor-1（HIF-1）27），signaltransducerandactivatoroftranscriptionfactor3（STAT3）21），activatingtranscriptionfactor4（ATF4）28）などの転写因子と酸化ストレスとの関係や糖尿病網膜症との関連は十分にはわかっていない．今後ミトコンドリア由来ROS産生とこれら転写因子との関係を明らかにすることが重要だと考えられる．4.蛋白質の非酵素的糖化後期反応生成物（AGEs）の増加グルコースのアルデヒド基は蛋白質のアミノ基と反応するが，この反応には酵素が介在せず非酵素的糖化とよばれる．グルコースのアルデヒド基は蛋白質のリジン残基と結合するが，アマドリ反応（転位反応）により水素原子が転位し，より安定的な構造であるアマドリ化合物に変わる．このアマドリ化合物が分子間反応や，遷移金属などを触媒とした酸化反応を受け，不可逆的構造であるAGEsが生じるとされている（図2）．また，フルクトースは強力に細胞内蛋白を糖化することが知られるが，これはグルコースの数倍強い反応を示すことが知られている．それに加え，ポリオール代謝経路の亢進により生成するフルクトースの濃度上昇により，酵素的リン酸化反応によるフルクトースのフルクトース3-リン酸（F3P）への変換が促進され，さらに3-デオキシグルコソン（3DG）やメチルグリオキサールの生成が促進され，これらがAGEsの前駆体となることが知られている．II糖尿病網膜症の病態と代謝異常これまで述べたように糖尿病網膜症の病態には高血糖によるさまざまな代謝異常が影響していると考えられる．それぞれの代謝異常が組み合わさり網膜症の病態は進展すると考えられるが，なかでも筆者らの研究室ではミトコンドリア由来ROSなどの酸化ストレスを中心とした網膜症発症，進展の仮説を提唱している．この仮説を含めた網膜症の病態と臨床所見の関係について図7に示した．それぞれの代謝異常が網膜の細小血管損傷や，細胞や組織の障害，血流低下，血液還流異常などを惹起し，網膜の毛細血管の変形や閉塞，組織の虚血や酸素不足，網（16）（出血）結合組織性増殖膜（牽引性網膜.離）びまん性網膜浮腫静脈形態異常病態眼底所見国際（Davis）分類周皮細胞壊死血流障害内皮細胞増殖基底膜肥厚血流障害点状，斑状出血硬性白斑網膜浮腫軟性白斑増殖前網膜症単純網膜症増殖網膜症血管透過性亢進血管閉塞血管変形異常血管眼内増殖促進高血糖ポリオール経路亢進PKC活性化糖化蛋白TGF-bFibronectincollagenⅣApoptosisVEGF微小血管瘤無血管領域新生血管MnSOD酸化ストレス図7高血糖による代謝異常と網膜症の病態酸化ストレスを中心とした網膜症の病態の仮説を示した．さまざまな代謝異常などにより，網膜の血管，組織の障害が起こり，網膜症は進展していくと考えられる．これらに対し，ミトコンドリア由来ROS産生の抑制により一定の病態抑制効果が期待できると予想される．あたらしい眼科Vol.27，No.9，20101183膜血管発育の未熟性といった病態を現す．血管壁の脆弱化は血液成分漏出や点状・しみ状の小出血をひき起こしたり，さらに網膜に無血流領域や微小血管瘤が出現し，これらの酸素不足の領域に血液を供給するために新生血管が発生するなどの症状を示す．ここで形成された新生血管は脆弱であり，容易に出血することに加え，硝子体内部や隅角などに形成されれば，硝子体混濁による視力低下や閉塞隅角緑内障の原因となり，網膜上の新生血管からの出血は網膜に線維増殖膜を形成し，硝子体牽引による網膜.離を起こし，失明の原因となりうる．これらのさまざまな症状の発現に対して，筆者らの研究室では相対的低酸素を用いた糖尿病網膜症モデルによる動物実験において，血管内皮特異的なMnSOD発現誘導を行い，ミトコンドリア由来ROS産生を抑制することにより，微小血管瘤の減少や無血管領域の縮小などの病態抑制効果を示した．しかしこれまで述べてきた高血糖によるさまざまな代謝異常やROSのみならず，各種のサイトカインや液性因子など他の因子も網膜症の病態に複雑に影響していると考えられ，これらの因子の相互関係を明らかにすることが正確な病態解明に必要である．おわりに本稿においては糖尿病網膜症の病態における代謝異常について主なものを述べたが，現時点ではまだ，網膜症発症におけるそれぞれの代謝異常の関連や影響の程度など不明な点は多い．また，現時点では実地臨床において糖尿病患者に対して酸化ストレスを抑制することにより糖尿病網膜症発症を抑制することは十分可能とはなっていない．今後，酸化ストレスのみならず，糖尿病に関連する代謝異常や各種因子の研究により網膜症発症のメカニズムの解明が進展し，効果的な発症予防や治療につながることが期待される．文献1）黒木昌寿ほか：糖尿病細小血管症─成因解明と進展阻止．糖尿病学2000（小坂樹徳編），p128-136，診断と治療社，20002）VlassaraH：TheAGE-receptorinthepathogenesisofdiabeticcomplications.DiabetesMetabResRev17：436-443,20013）VlassaraH,PalaceMR：Diabetesandadvancedglycationendproducts.JInternMed251：87-101,20024）KoyaD,KingGL：ProteinkinaseCactivationandthedevelopmentofdiabeticcomplications.Diabetes47：859-866,19985）西尾善彦，柏木厚典：糖尿病における血管内皮細胞障害形成の分子機構．日本臨牀59：2451-2459,20016）YamagishiS,UeharaK,OtsukiSetal：DifferentialinfluenceofincreasedpolyolpathwayonproteinkinaseCexpressionsbetweenendoneuralandepineuraltissuesindiabeticmice.JNeurochem87：497-507,20037）WhitesideCI,DlugoszJA：MesangialcellproteinkinaseCisozymeactivationinthediabeticmilieu.AmJPhysiolRenalPhysiol282：F975-980,20028）XiaP,AielloLP,IshiiHetal：Characterizationofvascularendotherialcellgrowthfactor’seffectontheactivationofproteinkinaseC,itsisoforms,andendothelialcellgrowth.JClinInvest98：2018-2026,19969）KoyaD,JirousekMR,LinYWetal：CharacterizationofproteinkinaseCbetaisoformactivationonthegeneexpressionoftransforminggrowthfactor-beta,extracellularmatrixcomponents,andprostanoidsintheglomeruliofdiabeticrats.JClinInvest100：115-126,199710）SuzukiS,HinokioY,KomatuKetal：OxidativedamagetomitochondrialDNAanditsrelationshiptodiabeticcomplications.DiabetesResClinPract45：161-168,199911）NishikawaT,SasaharaT,KiritoshiSetal：Evaluationofurinary8-hydroxydeoxy-guanosineasanovelbiomarkerofmacrovascularcomplicationsintype2diabetes.DiabetesCare26：1507-1512,200312）HuntJV,SmithCC,WolffSP：AutoxidativeglycosylationandpossibleinvolvementofperoxidesandfreeradicalsinLDLmodificationbyglucose.Diabetes39：1420-1424,199013）荒木栄一，西川武志：酸化ストレス．日本臨牀66（増刊号9）：99-104,200814）WilliamsonJR,ChangK,FrangosMetal：Hyperglycemicpseudohypoxiaanddiabeticcomplications.Diabetes42：801-813,199315）中村二郎：アルドース還元酵素阻害薬．ビオクリニカ16：1302-1307,200116）OokawaraT,KawamuraN,KitagawaYetal：SitespechicandrandomfragmentationofCu,Zn-superoxidedismutasebyglycationreaction.Implicationofreactiveoxygenspecies.JBiolChem267：18505-18510,l99217）InoguchiT,LiP,UmedaFetal：HighglucoselevelandfreefattyacidstimulatereactiveoxygenspeciesproductionthroughproteinkinaseC-dependentactivationofNAD（P）Hoxidaseinculturedvascularcells.Diabetes49：1939-1945,200018）NishikawaT,EdelsteinD,DuXLetal：Normalizingmitochondrialsuperoxideproductionblocksthreepathwaysof（17）1184あたらしい眼科Vol.27，No.9，2010hyperglycaemicdamage.Nature404：787-790,200019）HammesHP,DuX,EdelsteinDetal：Benfotiamineblocksthreemajorpathwaysofhyperglycemiadamageandpreventsexperimentalnephropathy.NatMed9：294-299,200320）GotoH,NishikawaT,SonodaKetal：EndothelialMnSODoverexpressionpreventsretinalVEGFexpressionindiabeticmice.BiochemBiophysResCommun366：814-820,200821）CaldwellRB,BartoliM,BehzadianMAetal：Vascularendothelialgrowthfactoranddiabeticretinopathy：pathoph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