糖尿病患者における網膜神経節細胞の機能変化

admin — Sun, 30 Jan 2011 15:25:43 +0000

0910-1810/11/\100/頁/JCOPY（103）103《第15回日本糖尿病眼学会原著》あたらしい眼科28（1）：103.107，2011cはじめに糖尿病による網膜機能の変化については，ヒト1）や動物モデル2）を用いた多くの研究がある．糖尿病では長期間の高血糖状態が持続し，ポリオール経路3,4）を代表とする糖代謝異常をきたすため，網膜内では神経伝達物質の過剰な蓄積がみられ5），網膜細胞レベルで起こるアポトーシスにより網膜機能障害が発症する6）．糖尿病患者の網膜機能を評価するため，Yonemuraら7）やShiraoとKawasaki8）は糖尿病網膜症患者から網膜電図（electroretinogram：ERG）を記録し，律動様小波（oscillatorypotential，以下OP波）の異常を報告した．その後，網膜症のみられない糖尿病患者においても，初期の網膜機能変化の指標としてOP波の変化が検討されている9～11）．一方，実験的な糖尿病モデルラットにおいては，OP波の異常に加え網膜神経節細胞（retinalganglioncell：RGC）由来と考えられる暗所閾値電位（scotopicthresholdresponse：STR）の異常もみられる12～14）．Buiら14）は，ストレプトゾトシン（streptozotocin：STZ）糖尿病ラットのSTR陽性成分（以下p-STR）の振幅低下からRGC機能障害を報告し，筆者ら15）もまた，STZラットを用いてp-STRがOP波より先に低下し，これを糖尿病によるRGCの脆弱性を示唆する変化として報告した．RGCを由来とする他のERG成分として，1999年Viswa〔別刷請求先〕神前賢一：〒105-8461東京都港区西新橋3-25-8東京慈恵会医科大学眼科学講座Reprintrequests：KenichiKohzaki,M.D.,DepartmentofOphthalmology,JikeiUniversitySchoolofMedicine,3-25-8Nishi-Shimbashi,Minato-ku,Tokyo105-8461,JAPAN糖尿病患者における網膜神経節細胞の機能変化神前賢一竹内智一常岡寛東京慈恵会医科大学眼科学講座AlterationofRetinalGanglionCellFunctioninDiabetesPatientsKenichiKohzaki,TomoichiTakeuchiandHiroshiTsuneokaDepartmentofOphthalmology,JikeiUniversitySchoolofMedicine目的：網膜症を認めないか単純網膜症を有する糖尿病患者において，網膜神経節細胞の機能を電気生理学的に検討した．対象：網膜症を認めないか単純網膜症を有する糖尿病患者7例13眼に対して網膜電図を記録し，photopicnegativeresponse（PhNR）の振幅と潜時を計測し，ヘモグロビンA1C値，網膜症の程度，糖尿病罹病期間との関係を評価した．結果：糖尿病患者におけるPhNRの平均振幅は36.6±3.8μVであり，正常者の42.2±2.5μVと比較して減少傾向がみられた．潜時は，正常者の69.8±0.9msと比較して糖尿病患者では75.7±0.9msと有意に延長がみられた（p＜0.0001）．また，罹病期間とPhNR振幅において負の相関を認めた（p＝0.044）．結論：糖尿病では，罹病期間に比例して網膜神経節細胞の機能障害が起きている可能性が示唆された．Purpose：Weevaluatedtheretinalganglioncellfunctionindiabetespatientswithnoretinopathyandwithnon-preproliferativeretinopathy.Methods：Werecoredelectroretinogramsin13eyesof7diabetespatients.Wemeasuredthephotopicnegativeresponse（PhNR）amplitudeandimplicittime；wealsoevaluatedtherelationbetweenPhNRandhemoglobinA1Cvalue,stageofretinopathyanddurationofdiabetes.Results：ThemeanPhNRamplitudeinthesediabetespatientswas36.6±3.8μV,whichtendedtodecreaseincomparisonwithcontrols（42.2±2.5μV）.Theimplicittimewassignificantlyprolongedinthediabetespatients（75.7±0.9ms）ascomparedwiththecontrols（69.8±0.9ms,p＜0.0001）.Inaddition,therelationbetweendurationofdiabetesandthePhNRamplitudeshowednegativecorrelation（p＝0.044）.Conclusion：Itissuggestedthat,regardingretinalfunctionindiabetes,theoccurrenceofretinalganglioncelldysfunctionisproportionaltothedurationofdiabetes.〔AtarashiiGanka（JournaloftheEye）28（1）：103.107,2011〕Keywords：糖尿病，網膜電図，神経節細胞，錐体陰性反応，罹病期間．diabetesmellitus,electroretinogram,retinalganglioncell,photopicnegativeresponse,durationofdiabetes.104あたらしい眼科Vol.28，No.1，2011（104）nathanら16）は，photopicnegativeresponse（PhNR）を緑内障患者で測定し，その機能評価を検討している．PhNRは錐体b波に続く陰性波であり，その低下が緑内障患者のHumphrey静的視野検査の結果と相関することが近年報告された17）．糖尿病は，緑内障のリスクファクターでもあり18～20），糖尿病患者に対する共焦点レーザー走査眼底観察装置（scanninglaserpolarimetry，GDxVCC：以下GDx）21,22）や光干渉断層計（opticalcoherencetomography：OCT）23,24）を用いた研究から網膜神経線維層の欠損や菲薄化が報告されている．筆者らは，糖尿病によるRGCの機能障害を評価するため，検眼鏡的に網膜症を認めないか単純網膜症を有する糖尿病患者のERGを記録し，PhNRと糖尿病の罹病期間を中心に，ヘモグロビンA1C（HbA1C）値や網膜症の程度との関係，さらに錐体a波，b波，OP波の変化も検討したので報告する．I対象および方法東京慈恵会医科大学附属病院眼科において，検眼鏡的に網膜症を認めないか単純網膜症（福田分類A1～A2）の糖尿病患者7例13眼（A0：10眼，A1：2眼，A2：1眼）を対象とした（表1）．男性は6例11眼，女性は1例2眼，平均年齢は59±3歳（52～74歳）であった．糖尿病の状態は，平均HbA1C値が8.2±0.4％（6.2～9.5％），平均糖尿病罹病期間は5.9±1.4年（2～13年）であった．比較対照は，全身疾患および眼疾患を認めない正常者12例21眼とした．男性は6例12眼，女性は6例9眼，平均年齢53±3歳（38～68歳）であった．ERGは，ガンツフェルド全視野刺激装置を使用し，30cd/m2の白色背景光下で10分間の明順応の後，Burian-Allenコンタクトレンズ電極を挿入し，3.93cd・s/m2の白色刺激で錐体ERGを記録した．得られた波形から，錐体a波，錐体b波，OP波，PhNRの振幅および潜時を計測し，糖尿病罹病期間，HbA1C値，網膜症の程度との関係を評価した．錐体a波は，基線から最初の陰性波の頂点までをa波振幅とし，刺激開始後からその頂点までを潜時と計測した（図1A）．錐体b波は，a波頂点から最初の陽性波頂点までをb波振幅とし，a波同様にその潜時も計測した（図1B）．OP波は，得られた錐体ERGの波形を100～200Hzのバンドパスフィルタで処理し，3番目の小波の振幅および刺激開始からその頂点までの時間を潜時として計測した（図1C）．PhNRは，錐体b波に続く陰性波のうち，2番目の陰性波の頂点を基線から計測し振幅とした．また，刺激開始からその頂点までの時間を潜時とした（図1D）．II統計学的解析糖尿病患者と正常者の振幅および潜時の比較検討については，unpairedt-test（Prism,ver.5.01，GraphPadSoftwareInc.，SanDiego，CA）を行い，p＜0.05を有意差ありとした．同様に，糖尿病患者の各振幅および潜時とパラメータとの相関については，その相関係数を算出し，p＜0.05を有意差ありとした．III結果1.錐体a波糖尿病患者の平均振幅は，43.5±3.3μVであり，正常者の48.5±3.1μVと比較して低下傾向がみられたものの有意差は認めなかった．糖尿病患者の平均潜時については，正常者と比較して有意な延長がみられた（糖尿病：16.4±0.5，正常者：14.8±0.3ms，p＝0.0106）．糖尿病患者の錐体a波とHbA1C値，網膜症の程度，糖尿病罹病期間との関係は，その振幅において罹病期間と負の相関（p＝0.0155，r2＝0.4265）を認めたが，その他に有意な相関はみられなかった（図2A，B）．表1糖尿病患者の背景症例性別年齢（歳）分類（型）罹病期間（年）HbA1C（％）網膜症（右・左）視力（右・左）1女性662138.0A0・A00.9・0.62男性56238.1A0・A01.5・1.53男性52289.5A2・A11.2・1.24男性52268.9A0・A01.2・1.25男性54226.2A1・─1.5・─6男性74248.8A0・A00.7・1.07男性62257.9A0・A01.5・1.5HbA1C：ヘモグロビンA1C値，網膜症：福田分類で評価，視力：ERG記録時の矯正視力．症例5の左眼は，外傷により失明．a波b波OP波ABPhNRCD図1ERG波形の計測方法縦矢印は各波形の振幅，横矢印は各波形の潜時の計測方法を示す．A：錐体a波，B：錐体b波，C：OP波，D：PhNR．（105）あたらしい眼科Vol.28，No.1，20111052.錐体b波糖尿病患者の平均振幅は，89.0±6.3μVであり，正常者の103.9±6.1μVと比較して減少傾向がみられたが有意ではなかった．平均潜時においては，正常者の33.2±0.5msと比較して糖尿病患者では35.5±0.7msと有意に延長がみられた（p＝0.0084）．糖尿病患者の錐体b波とHbA1C値，網膜症の程度，糖尿病罹病期間との関係は，潜時において罹病期間と負の相関（p＝0.0099，r2＝0.4684）を認めたが，その他に有意な相関はみられなかった（図2C，D）．3.OP波糖尿病患者の平均振幅は，16.7±3.1μVであり，正常者の24.4±2.3μVと比較して有意に減少がみられた（p＝0.0484）．平均潜時においては，正常者の32.6±0.4msと比較して糖尿病患者では34.4±0.6msと有意な延長がみられた（p＝0.012）．糖尿病患者のOP波とHbA1C値，網膜症の程度，糖尿病罹病期間との関係は，潜時において罹病期間と負の相関（p＝0.0191，r2＝0.4062）を認めたが，その他に有意な相関はみられなかった（図3A，B）．4.PhNR糖尿病患者の平均振幅は，36.6±3.8μVであり，正常者の42.2±2.5μVと比較して減少傾向がみられたが有意ではなかった．平均潜時においては，正常者の69.8±0.9msと比較して糖尿病患者では75.7±0.9msと有意に延長がみられた（p＜0.0001）．糖尿病患者のPhNRとHbA1C値，網膜症の程度，糖尿病罹病期間との関係は，振幅において罹病期間と負の相関（p＝0.044，r2＝0.5654）を認めたが，その他に有意な相関はみられなかった（図3C，D）．IV考按糖尿病の網膜におけるRGCの脆弱性は，1998年にBarberら6）により報告されている．この報告でSTZ糖尿病ラットにおけるRGCは，糖尿病発症後7.5カ月で約10％減少し，TUNEL（TdT-mediateddUTP-biotinnickendlabeling）染色によるアポトーシス細胞の検出は，糖尿病発症後4週目から有意な増加を認めている．さらに，ヒトドナー眼の網膜の検討において，糖尿病患者のTUNEL陽性細胞数は，非糖尿病患者の約2.5倍認められる．このように糖尿病によるRGC障害は，ヒトにおいても比較的早期から起きている可能性が考えられる．しかし，ヒトでは糖尿病の発症時期を特定することがむずかしく，長期的な変化に注意を置くべきと考え今回の検討を試みた．今回の検討で糖尿病患者のPhNRは，振幅低下や潜時延長がみられ（図4），罹病期間とPhNR振幅との間に負の相関（図3C）がみられた．このことから，長期間の高血糖や不安定な血糖の状態がRGCの機能障害をひき起こしている可能性が示唆された．GDx21,22）やOCT23,24）を用いた網膜神経線維層の解析でも，網膜症を認めない糖尿病患者の神経線維層は正常者と比較して菲薄化を示し，網膜症の進行に伴い有意に菲薄化することが報告されておりRGCの減少が推察される．PhNRの潜時については，罹病期間との明らかな相関がみられなかったが，平均潜時に有意な延長がみられた．これはb波による影響，つまりb波の潜時延長やb波と罹病024681012146040200504030201000246810121485807570654540353025CDABPhNR潜時（ms）OP波潜時（ms）PhNR振幅（μV）OP波振幅（μV）糖尿病罹病期間（年）図3OPおよびPhNRと糖尿病罹病期間の関係A：OP振幅は正常者と比較して全体的に低下がみられるが，罹病期間との関係はみられない．B：OP潜時は正常者と比較して変化はみられない．C：PhNR振幅は罹病期間に対して負の相関がみられる．D：PhNR潜時は正常者と比較して延長傾向がみられるが，罹病期間との関係はみられない．横軸：糖尿病罹病期間，縦軸：振幅または潜時，点線：正常者の平均値．糖尿病罹病期間（年）80604020024681012141501209060301817161502468101214403836343230ABCDb波潜時（ms）a波潜時（ms）b波振幅（μV）a波振幅（μV）図2錐体a波およびb波と糖尿病罹病期間との関係A：a波振幅は罹病期間に対して負の相関がみられる．B：a波潜時は罹病期間に対して短縮傾向がみられる．C：b波振幅は罹病期間に対して軽度の減少がみられる．D：b波潜時は罹病期間に対して負の相関がみられる．横軸：糖尿病罹病期間，縦軸：振幅または潜時，点線：正常者の平均値．106あたらしい眼科Vol.28，No.1，2011（106）期間との間の負の相関がみられ，糖尿病25）や血糖状態26）による双極細胞の障害を考慮する必要があり，PhNRの潜時延長はb波の変化による影響8）も否定できない．また，過去の報告10,27）でも網膜症のない糖尿病患者で，PhNR潜時の有意な延長は報告されていない．しかし，正常者の平均潜時と比較すると，b波潜時は6.9％であるのに対しPhNRは8.4％の延長がみられ，RGC機能の障害が存在する可能性が考えられる．以上のことから，糖尿病患者の網膜機能は，網膜症を認めないか初期の網膜症であっても，罹病期間に比例してRGCの機能障害が起きている可能性が示唆された．糖尿病患者のERG変化として広く知られている成分にOP波があげられる8,10,28,29）．このOP波とRGCとの関係について，パターンERGを用いた研究がされている．パターンERGはPhNRと同様にRGC機能を反映し，OP波に比べ糖尿病罹病期間に対してより鋭敏29）で，有用な指標30）である．同様にOP波とPhNRを比較した研究で，Chenら27）はPhNRの鋭敏性を報告している．一方で，Kizawaら10）はOP波の鋭敏性を報告し，PhNRの低下はシグナル入力の減少であるとしている．今回の検討では，すべてのERG成分に平均潜時の延長がみられることから，視細胞へのシグナル伝達である光伝達経路の障害15,31）や長期間の糖尿病状態による視細胞の障害32）および網膜脈絡膜の循環障害による低酸素状態33）も関与し，全体の潜時延長を招いた可能性が考えられる．正確な糖尿病罹病期間を把握することは困難であり，糖尿病の診断基準を満たさない場合でも網膜症が発症する34）ことが知られているため，PhNRを用いた網膜機能の評価は，糖尿病の早期発見につながる可能性があり，今後さらに症例数を増やし，GDxやOCTによる神経線維層の評価を加えて糖尿病とRGCとの関係を検討したいと考える．文献1）TzekovR,ArdenGB：Theelectroretinogramindiabeticretinopathy.SurvOphthalmol44：53-60,19992）PhippsJA,FletcherEL,VingrysAJ：Paired-flashidentificationofrodandconedysfunctioninthediabeticrat.InvestOphthalmolVisSci45：4592-4600,20043）Ino-UeM,ZhangL,NakaHetal：Polyolmetabolismofretrogradeaxonaltransportindiabeticratlargeopticnervefiber.InvestOphthalmolVisSci41：4055-4058,20004）LorenziM：Thepolyolpathwayasamechanismfordiabeticretinopathy：attractive,elusive,andresilient.ExpDiabetesRes2007：61038,20075）LiethE,LaNoueKF,AntonettiDAetal：Diabetesreducesglutamateoxidationandglutaminesynthesisintheretina.ThePennStateRetinaResearchGroup.ExpEyeRes70：723-730,20006）BarberAJ,LiethE,KhinSAetal：Neuralapoptosisintheretinaduringexperimentalandhumandiabetes.Earlyonsetandeffectofinsulin.JClinInvest102：783-791,19987）YonemuraD,AokiT,TsuzukiK：Electroretinogramindiabeticretinopathy.ArchOphthalmol68：19-24,19628）ShiraoY,KawasakiK：Electricalresponsesfromdiabeticretina.ProgRetinEyeRes17：59-76,19989）金子宗義：HbA1C値が良好で検眼鏡的眼底所見が正常なインスリン非依存性糖尿病患者の暗所閾値電位．日眼会誌105：463-469,200110）KizawaJ,MachidaS,KobayashiTetal：Changesofoscillatorypotentialsandphotopicnegativeresponseinpatientswithearlydiabeticretinopathy.JpnJOphthalmol50：367-373,200611）LuuCD,SzentalJA,LeeSYetal：Correlationbetweenretinaloscillatorypotentialsandretinalvascularcaliberintype2diabetes.InvestOphthalmolVisSci51：482-486,201012）AylwardGW：Thescotopicthresholdresponseindiabeticretinopathy.Eye3（Pt5）：626-637,198913）金子宗義，菅原岳史，田澤豊：ストレプトゾトシン誘発初期糖尿病ラットの網膜内層電位．日眼会誌104：775-778,200014）BuiBV,LoeligerM,ThomasMetal：Investigatingstructuralandbiochemicalcorrelatesofganglioncelldysfunctioninstreptozotocin-induceddiabeticrats.ExpEyeRes88：1076-1083,200915）KohzakiK,VingrysAJ,BuiBV：Earlyinnerretinaldysfunctioninstreptozotocin-induceddiabeticrats.Invest図4糖尿病患者のPhNR代表的な糖尿病患者のERG波形を示す．正常波形と比較して小さい症例（A）や潜時の延長症例（B）がみられる．横軸：潜時，縦軸：振幅，点線は基線，太線は糖尿病患者の錐体ERG波形，細線は正常者の錐体ERG波形．0255075100025507510012080400－40－80潜時（ms）振幅（μV）A：正常者B：糖尿病PhNRPhNR（107）あたらしい眼科Vol.28，No.1，2011107OphthalmolVisSci49：3595-3604,200816）ViswanathanS,FrishmanLJ,RobsonJGetal：Thephotopicnegativeresponseofthemacaqueelectroretinogram：reductionbyexperimentalglaucoma.InvestOphthalmolVisSci40：1124-1136,199917）MachidaS,GotohY,TobaYetal：Correlationbetweenphotopicnegativeresponseandretinalnervefiberlayerthicknessandopticdisctopographyinglaucomatouseyes.InvestOphthalmolVisSci49：2201-2207,200818）NakamuraM,KanamoriA,NegiA：Diabetesmellitusasariskfactorforglaucomatousopticneuropathy.Ophthalmologica219：1-10,200519）ChopraV,VarmaR,FrancisBAetal：Type2diabetesmellitusandtheriskofopen-angleglaucomatheLosAngelesLatinoEyeStudy.Ophthalmology115：227-232e1,200820）ColemanAL,MigliorS：Riskfact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