白内障術後眼内炎の発症におけるアルミニウムの関与の検討

admin — Sat, 30 May 2015 15:22:40 +0000

《第48回日本眼炎症学会原著》あたらしい眼科32（5）：705.710，2015c白内障術後眼内炎の発症におけるアルミニウムの関与の検討山川直之片平晴己上田俊一郎水澤剛後藤浩東京医科大学臨床医学系眼科学分野InvolvementofAluminumintheOnsetofEndophthalmitispostCataractSurgeryNaoyukiYamakawa,HarukiKatahira,ShunichiroUeda,TsuyoshiMizusawaandHiroshiGotoDepartmentofOphthalmology,TokyoMedicalUnivresity目的：わが国で特定の眼内レンズを使用した白内障術後に，遅発性眼内炎が多発し，摘出された眼内レンズから微量のアルミニウムが検出され，眼内炎との関与が疑われた．そこで家兎硝子体内にアルミニウムを注入し，炎症反応の有無について検討した．方法：有色家兎の片眼にアルミニウムを，対照として僚眼にBSSPLUSRを硝子体内へ注入した．事前にアルミニウムで感作した家兎にも同様の処置を施した．経過を細隙灯顕微鏡検査，前房フレア測定，摘出眼球の病理組織学的検索によって検討した．結果：注入後1日目にはアルミニウム注入眼および対照眼ともに同程度のフィブリン析出とフレアの上昇を認めた．病理組織検索では隅角付近に存在する細胞の密度が高く観察されたが，対照と有意な差はなかった．アルミニウムで感作した家兎においてもとくに強い炎症反応は認められなかった．結論：家兎の眼内に微量のアルミニウムを懸濁液として注入しただけでは炎症反応は生じない．Objective：InJapan,delayed-onsetendophthalmitisoccurredatahighfrequencypostcataractsurgeryduetotheuseofaspecificbrandofintraocularlens（IOL）.TraceamountsofaluminumweredetectedintheextractedIOLs.Therefore,involvementofaluminuminendophthalmitiswassuspected.Inthisstudy,weexaminedwhetherornotintravitrealinjectionofaluminumintorabbiteyeselicitsaninflammatoryresponse.Methods：Usingcoloredrabbits,weperformedintravitrealinjectionofaluminumintooneeyeandBSSPLUSR（AlconLaboratories,Inc.FortWorth,TX）sterileintraocularirrigationsolutionintothefelloweyeasacontrol.Thesameprocedureswerealsoperformedinrabbitspreviouslysensitizedbyaluminum.Theclinicalcoursewasobservedbyslit-lampmicroscopyexamination,measurementofflareintheanteriorchamber,andhistopathologicalexaminationofenucleatedeyes.Results：Onday1afterinjection,thesamedegreesoffibrindepositionandflarewereobservedinthealuminum-injectedandcontroleyes.Histopathologicalexaminationshowedahigherdensityofcellsinthevicinityoftheangleinthealuminum-injectedeyes,buttherewasnosignificantdifferenceinthecontroleyes.Nostronginflammatoryresponsewasfoundinthealuminum-sensitizedrabbits.Conclusions：Intravitrealinjectionoftraceamountsofaluminumsuspensionaloneintorabbiteyesdoesnotelicitinflammatoryresponse.〔AtarashiiGanka（JournaloftheEye）32（5）：705.710,2015〕Keywords：眼内レンズ，眼内炎，アルミニウム，家兎，遅発性．intraocularlens,endophthalmitis,aluminium,rabbit,lateonset.はじめに2011年11月から2013年2月にかけ，特定の眼内レンズ（intoraocularlens：IOL）iSertRMicro（モデル251，255）およびAF-1iMics1（モデルNY-60）（いずれもHOYA社製）が挿入された白内障術後に，通常より高頻度に眼内炎が発症するという報告があった．すなわち，一般的には0.052％1）と報告されている白内障術後眼内炎が，これらのIOL挿入後には0.244％と，5倍近くの数字であることが判明した（メーカー算出のIOL挿入枚数から割り出した発症頻度）．その大多数が非感染性の眼内炎と思われる臨床症状を呈し，ステロイド治療によく反応したことから，toxicanteriorsegmentsyndrome（TASS）2）に類似した病態であることが推測された．しかし，発症のピークが術後1.2カ月と比較的遅い時期にみられた点は，通常のTASSとは異なっていた．この眼内炎の発症原因の一つとして，アルミニウムの関与〔別刷請求先〕山川直之：〒160-0023東京都新宿区西新宿6-7-1東京医科大学臨床医学系眼科学分野Reprintrequests：NaoyukiYamakawa,Ph.D.,DepartmentofOphthalmology,TokyoMedicalUnivresity,6-7-1Nishishinjuku,Shinjuku-ku,Tokyo160-0023,JAPAN0910-1810/15/\100/頁/JCOPY（95）705が推定された．その理由は，シンガポールにある同IOLの製造工場で，IOLを洗浄する治具の表面処理をアルマイトからテフロンコートに変更した時期と眼内炎発症の時期が一致した点，さらに患者から摘出されたIOL表面からアルミニウムの付着が確認されたことにある3）．洗浄用治具のテフロンコートへの変更は治具自体によるレンズの傷を防ぐ目的で行われたが，このテフロン樹脂が劣化によって.離し，母材であるアルミニウム合金が露出してIOL表面に付着したと考えられている．また，回収されたIOLに付着していたアルミニウムの量は，1枚あたり多くてもISOに定められている無機物付着量0.2μg以下であったとメーカーから厚生労働省や医薬品医療機器総合機構（PMDA）へ報告されている．以上の背景を踏まえ，本研究では家兎を用いアルミニウムが眼内に及ぼす影響について，硝子体内にアルミニウムの投与を行うことによって，炎症反応の有無を確認した．今回の実験ではアルミニウムがより長期間に眼内に滞留するよう，前房内ではなく，硝子体内への注入を行った．また，アルミニウムに感作された状態，すなわち，あらかじめアルミニウムを接種した家兎の硝子体内にアルミニウム投与を行い，同様に炎症反応が惹起されるか否かについて検討した．I実験材料および実験方法1.アルミニウム懸濁液（Al懸濁液）の作製アルミニウムは，実際にIOL洗浄治具に使用されていたものと同じA2017合金を使用し，無菌的にジルコニアセラミックスヤスリを用いて粉末状にした後，70μm（CellStrainer，BDFalcon）の篩をかけて粒子の大きさを一定に揃えた．その後，眼内灌流液0.0184％（BSSPLUSR，アル表1前眼部炎症症状の重症度判定基準症状判定基準重症度点数眼脂著明な眼脂中等度の眼脂わずかな眼脂なし3点2点1点0点結膜充血著明な充血中等度の充血軽度の充血なし3点2点1点0点角膜混濁混濁（虹彩透見不能）散在性またはびまん性の浮腫部分的な浮腫なし3点2点1点0点フィブリン析出前房全体を満たすフィブリン部分的に満たすフィブリンわずかなフィブリンなし3点2点1点0点コン）で2種類の濃度（0.4μg/100μl，4μg/50μl）に調整し，実験に使用した．2.実験動物有色家兎（ダッチラビット：体重1.5.2kg）雄8匹を実験に使用した．3.観察項目a.細隙灯顕微鏡検査硝子体注入前，硝子体注入後1,3,7,9,14,21,28,35,49,63日目に細隙灯顕微鏡による前眼部の観察を行い，表1のような重症度判定基準に従い，炎症の程度をスコア化して評価した．b.前房フレア測定興和社製FM-600（マニュアル測定モード）を使用し，硝子体注入前，硝子体注入後1,3,7,9,14,21,28,35,49,63日目にフレア値を測定した．c.病理組織学的検索硝子体注入後63日目にペントバルビタールナトリウム注射液（ソムノペンチルR，共立製薬）の静脈内投与により家兎を安楽死させ，眼球を摘出した．眼球に割を加え，10％中性緩衝ホルマリン液内に静置し，48時間以上固定した．その後は型どおり細切後，上昇エタノール系列で脱水した．パラフィンで包埋後，薄切切片を作製しヘマトキシリン・エオジン染色により光学顕微鏡による観察を行った．4.実験方法実験（1）：Al懸濁液硝子体注入家兎は0.4％塩酸オキシブプロカイン点眼液（べノキシールR，参天製薬），トロピカミド・塩酸フェニレフリン点眼液（ミドリンPR，参天製薬），レボフロキサシン点眼液（クラビットR0.5％，参天製薬）の点眼後，ペントバルビタールナトリウム（ソムノペンチルR，共立製薬）約30mg/kgとキシラジン塩酸塩（セラクタールR，バイエル製薬）約5mg/kg，および滅菌蒸留水の混合液を腹腔内に注射して全身麻酔を行った．16倍希釈のポビドンヨード液（イソジンR液10％，明治製菓）を用いて洗眼し，手術用顕微鏡下に角膜輪部から30G針で前房水を採取の後，毛様体扁平部から27G針で家兎の片眼にAl懸濁液（右眼：0.4μg/100μlまたは4μg/50μl）を硝子体内へ注入した．対照として僚眼にBSSPLUSR（左眼：100μlまたは50μl）を硝子体内へ注入した．表2Al注入処置後の点眼スケジュール硝子体注入後1.7日目8.21日目22.35日目36.63日目散瞳薬○○..ステロイド○…抗菌薬○…NSAIDs○○○.○：点眼（2回/日），.：点眼なし．706あたらしい眼科Vol.32，No.5，2015（96）注入翌日から表2に示したタイムスケジュールで点眼を行っムフェナックナトリウム点眼液（ブロナックR0.1％，千寿製た．点眼薬には散瞳薬としてトロピカミド・塩酸フェニレフ薬）を使用した．リン点眼液（ミドリンPR，参天製薬），ステロイド薬として実験（2）：アルミニウム感作した家兎に対するAl懸濁液デキサメタゾン点眼液（D・E・X0.1％，日東メディック）硝子体注入抗菌薬としてレボフロキサシン点眼液（クラビットR0.5％，(，)Al懸濁液（4mg/ml）と完全フロインドアジュバンド参天製薬），非ステロイド性抗炎症薬（NSAIDs）としてブロ（DIFCO）を1：1の割合で乳化混和し，家兎の背部の皮下にab注入前日目日目日目日目日目日目日目日目日目日目0：BSSPLUS.■：BSSPLUS.■：Al懸濁液■：Al懸濁液50μl100μl4μg/50μl0.4μg/100μl重傷度点数3注入前日目日目日目日目日目日目日目日目日目日目0：BSSPLUS.■：BSSPLUS.■：Al懸濁液■：Al懸濁液50μl100μl4μg/50μl0.4μg/100μl3重傷度点数2211図1実験（1）における前眼部炎症の推移a：角膜混濁，b：フィブリン析出．各値は2例の平均値を示す．散瞳薬，NSAIDs，ステロイド，抗菌薬処置前1日目3日目7日目9日目日目日目日目日目日目日目：BSSPLUS.：BSSPLUS.：Al懸濁液：Al懸濁液50μl100μl4μg/50μl0.4μg/100μlPhotoncount/ms50.040.030.020.010.00.0散瞳薬，NSAIDsNSAIDs点眼なし60.0図2実験（1）における前房フレア値の推移各値は2例の平均値を示す．aabb図3実験（1）における隅角付近の病理組織染色（代表例，63日目）a：Al懸濁液（4μg），b：BSSPLUSR．（97）あたらしい眼科Vol.32，No.5，2015707注射してAlによる感作を行った．この免疫操作の1カ月後に実験（1）と同様，アルミニウムを硝子体内へ注入した．その後の点眼も実験（1）と同様に行った．II実験結果実験（1）のAl懸濁液硝子体注入後には眼脂，結膜充血，角膜混濁，前房内のフィブリン析出などの症状が認められa3た．角膜混濁とフィブリン析出をスコア化した推移を図1に示す．角膜混濁は，Al懸濁液注入および対照のいずれも非常に軽微な所見であった（図1a）．フィブリンの析出は，Al懸濁液注入および対照のいずれも注入後3日目まで一過性にみられたが，両者の間に明らかな差はみられなかった（図1b）．図2に前房フレア値の推移を示す．注入後1日目には前房穿刺と硝子体注入操作によって生じたと考えられるフレb3：BSSPLUS.50μl■：BSSPLUS.100μl注入前日目日目日目日目日目日目日目日目日目日目0：BSSPLUS.■：BSSPLUS.■：Al懸濁液■：Al懸濁液50μl100μl4μg/50μl0.4μg/100μl重傷度点数重傷度点数22■：Al懸濁液4μg/50μl■：Al懸濁液0.4μg/100μl11日目日目0図4実験（2）における前眼部炎症の推移a：角膜混濁，b：フィブリン析出．各値は2例の平均値を示す．散瞳薬，NSAIDs，ステロイド，抗菌薬：BSSPLUS.：Al懸濁液：Al懸濁液100μl4μg/50μl0.4μg/100μl散瞳薬，NSAIDsNSAIDs点眼なしPhotoncount/ms60.050.040.030.020.010.0：BSSPLUS.50μl0.0図5実験（2）における前房フレア値の推移各値は2例の平均値を示す．aabb図6実験（2）における隅角付近の病理組織像（ヘマトキシリン・エオジン染色，63日目）a：Al懸濁液（4μg），b：BSSPLUSR．両者の間にとくに有意差は認められない．708あたらしい眼科Vol.32，No.5，2015（98）ア値の上昇がみられたが，とくにAl懸濁液注入によって強い炎症が惹起されることはなかった．図3に注入63日目における隅角付近の病理組織像の代表例を示す．Al懸濁液注入（図3a）および対照（図3b）のいずれも，線維柱帯付近に存在する細胞の密度が高く観察されたが，正常眼と比較して有意な差ではなく両者の間にも明らかな差は認められなかった．実験（2）のアルミニウム感作した家兎に対するAl懸濁液硝子体注入では，前眼部症状として眼脂，結膜充血，角膜混濁，前房内のフィブリン析出などの症状が同様に観察された．角膜混濁も実験（1）と同様に軽微な症状であった（図4a）．また，フィブリンの析出は実験（1）の結果と同様，注入操作に伴う一過性の反応がみられるのみで，アルミニウムによる感作の影響は確認されなかった（図4b）．前房フレア値の推移では，注入後1日目に一過性の上昇がみられるのみで，アルミニウムに感作された家兎の硝子体にアルミニウムを注入しても，とくに強い炎症反応は認められなかった（図5）．病理組織学的にも実験（1）と同様，Al懸濁液注入（図6a）および対照（図6b）との間に明らかな差はみられなかった．III考按生体に対するアルミニウムの毒性4,5）については歯科用インプラント材料の分野で報告があり，培養細胞を直接アルミニウム板の表面で培養すると生存率が著しく低下することが報告されている．また，眼に対する影響については，IOL表面に付着した微量のアルミニウムを含む金属が眼内にあっても炎症反応がみられなかったとする報告6）があり，実験的に家兎前房内にアルミニウム粉末を投与した報告7）では，1眼あたり20μgのアルミニウムを投与すると結膜浮腫，フレアの出現，虹彩血管拡張，フィブリン析出などの炎症反応が生じたという．今回の実験で，家兎の眼内（有硝子体眼の硝子体中）に微量のアルミニウム懸濁液を投与したのみでは，有意な炎症反応は惹起されないことが明らかとなった．また，家兎がアルミニウムに確実に感作されたかについては確認していないが，アルミニウムを事前に免疫した家兎の眼内にアルミニウム懸濁液を投与しても，とくに強い炎症反応は惹起されなかった．その理由の一つとして，微量のアルミニウムが眼内（前房や硝子体）に存在しても，房水循環などにより眼外に速やかに排出されることでとくに問題は生じないものと考えられた．しかし，実際の眼内炎では眼内レンズとともにアルミニウムは水晶体.内に長期間留まって水晶体上皮細胞やマクローファージなどの免疫担当細胞との反応を起こす可能性やアルミニウム自身に起こる何らかの変性によって引き起こされる反応，さらに患者自身のアルミニウムに対する反応性の違いなども考えられる．こうしたアルミニウムの曝露される状況の違いによって，今回は炎症反応が生じなかったものと考えられた．これまで遅発性の眼内炎でTASS様の症状を生じた事例としては，MemoryLensRを用いた白内障手術における報告8）がある．その原因の一つとしてレンズを研磨する酸化アルミニウムの可能性が推測されているが，明らかな病因の特定には至っていない．アルミニウムはインフルエンザ9），三種混合，B型肝炎，HPVなどのさまざまなワクチンに添加されるアジュバントの原料である．アルミニウムが有するアジュバントとしてのメカニズムについては不明な点が多いとされてきたが，近年になってアルミニウムのアジュバントが直接マクロファージなどに作用してプロスタグランジンEを産生させ，Th2タイプの免疫反応を誘導10）したり，NALP3インフラマゾームを介して自然免疫を活性化するとの報告11）がみられる．なかでも好中球の遊走とその細胞死を誘導し，その細胞から放出される網状のDNA自体がアジュバントとなり，自然免疫を活性化することが明らかとなっている12）．白内障手術では術中に水晶体上皮細胞が生体の免疫系に曝露され，さらには手術操作に伴い炎症細胞の局所への浸潤という眼内環境の変化が生じる．したがって白内障手術の際に，本来ならば眼内にあるはずのないアルミニウムがIOLに付着して眼内に持ち込まれ，マクロファージや水晶体上皮細胞などに直接作用して遅発性の眼内炎を生じた可能性は否定できない．今後，こうようなアルミニウムが有する免疫系への作用について，白内障手術という特殊な環境における影響を考慮した検討が必要と考えられる．利益相反：利益相反公表基準に該当なし文献1）MonsonMC,MamalisN,OlsonRJ：Toxicanteriorsegmentinflammationfollowingcataractsurgery.JCataractRefractSurg18：184-189,19922）OshikaT,HatanoH,KuwayamaYetal：IncidenceofendophthalmitisaftercataractsurgeryinJapan.ActaOphthalmolScand85：848-851,20073）大鹿哲郎：HOYA社眼内レンズ挿入後の眼内炎症lateonsetTASSについて．IOL&RS28：177-179,20144）岡崎義光，SethumadhavanRao，麻尾茂夫ほか：相対細胞増殖率に及ぼすTi,Al,V濃度の影響．日本金属学会誌9：890-896,19965）岡崎義光，勝田真一，古木裕子ほか：相対細胞増殖率に及ぼすAl酸化皮膜の影響．日本金属学会誌9：897-901,1996（99）あたらしい眼科Vol.32，No.5，20157096）MathysKC,CohenKL,BagnellCR：Identificationofunknownintraocularmaterialaftercataractsurgery：evaluationofapotentialcauseoftoxicanteriorsegmentsyndrome.JCataractRefractSurg34：465-469,20087）CalogeroD,BuchenSY,TarverMEetal：Evaluationofintraocularreactivitytometallicandethyleneoxidecontaminantsofmedicaldevicesinarabbitmodel.Ophthalmology119：e36-e42,20128）JehanFS,MamalisN,SpencerTSetal：Postoperativesterileendophthalmitis（TASS）associatedwiththememorylens.JCataractRefractSurg26：1773-1777,20009）多田善一：H5N1インフルエンザワクチン．医学のあゆみ234：185-189,201010）KurodaE,IshiiKJ,UematsuSetal：SilicacrystalsandaluminumsaltsregulatetheproductionofprostaglandininmacrophagesviaNALP3inflammasome-independentmechanisms.Immunity34：514-526,201111）EisenbarthSC,ColegioOR,O’ConnorWetal：CrucialrolefortheNalp3inflammasomeintheimmunostimulatorypropertiesofaluminiumadjuvants.Nature453：11221126,200812）MarichalT,OhataK,BedoretDetal：DNAreleasedfromdyinghostcellsmediatesaluminumadjuvantactivity.NatMed17：996-1002,2011＊＊＊710あたらしい眼科Vol.32，No.5，2015（100）

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