ラットの放射線網膜症モデルにおける炎症の役割

リウマチおよび免疫学 生命科学 免疫学 眼科学 医学
放射線網膜症 ミクログリア 炎症 マクロファージ 血液網膜関門 微小血管障害 低酸素 網膜色素上皮

放射線網膜疾患に関する研究報告

放射線網膜疾患(Radiation Retinopathy、RR)は、眼科腫瘍治療において放射線治療(例えば組み込み近接放射線治療やプロトンビーム療法)を使用した後の一般的な副作用です。RRは、遅延性で徐々に進行する微小血管障害、虚血、黄斑浮腫を特徴とし、最終的には視力喪失、新生血管緑内障、極端な場合には眼球摘出につながる可能性があります。抗血管内皮増殖因子(VEGF)薬剤、ステロイド剤、レーザー光凝固療法がRRに対してある程度の治療効果を示すものの、その効果は限定的であり、RRにおける網膜炎症の役割と微小血管障害への寄与についてはまだ完全には理解されていません。本研究の目的は、放射線治療後の細胞およびうっ血イベントの時間的経過を実験的に探ることにあります。

研究の発信源

本論文は、セシル・ルボン、デニ・マレーズ、ニコラ・リンベール、マノン・ビレ、ギャブリエル・ラマサミー、ジェレミー・ヴィラレ、フレデリック・プーズーレ、アレクサンドル・マテ、フランシーヌ・ベアール=コーエンらによって共同執筆されました。これらの著者は、フランス、パリのセンター・ド・ルシェルシュ・デ・コルデリエ、インスティテュート・キュリー、ユニヴェルシテ・パリ・サクレー、ソルボンヌ大学など、様々な研究機関に所属しています。論文は2024年の『Journal of Neuroinflammation』に掲載されました。

研究の背景

RRは主に眼腫瘍治療後に発症し、例えば脈絡膜悪性黒色腫の治療のために組み込み近接放射線治療やプロトンビーム療法を受けた後に起こります。典型的なRRは放射線治療後6ヶ月から3年、時には更に遅れて発症し、徐々に進行する血管障害を主な特徴とします。臨床症状には網膜出血、新生血管緑内障などがあり、重度の視力障害につながる可能性があります。RRの発症と重症度は、累積放射線量、線量分布、および被爆範囲と密接に関係しています。現在、RRに対する治療法は限られており、主にVEGF阻害剤とレーザー光凝固療法に依存していますが、根治的な治療ではありません。したがってRRは未だ満たされていない医療ニーズです。

研究方法

RRの発症原因を解明するため、研究チームはラットモデルを確立し、45 Gyのエックス線照射後1週間、1ヶ月、6ヶ月における細胞およびうっ血イベントの経過を分析しました。

  1. 動物モデルの構築: 6週齢の雄性Long-Evansラットを実験対象として使用しました。すべての実験手順は視覚および眼科研究協会(ARVO)の声明に従って実施されました。実験動物に45 GyのX線を照射した後、1週間、1ヶ月、6ヶ月経過した時点でそれぞれサンプルを採取し分析を行いました。

  2. 網膜の虚血と血管検出:
    Hypoxyprobe-1キットを使用して網膜の潅流状態と虚血状態を検出しました。ラットは安楽死前3時間に試薬を注射され、その後眼球を摘出し、免疫蛍光染色法により虚血領域と血管状態を検出しました。

  3. フラット化した網膜およびRPEサンプル: 安楽死後の網膜および網膜色素上皮(RPE)をフラット化し、さまざまな抗体で標識して細胞と血管の分析を行いました。

  4. 凍結切片とウェスタンブロッティング: 10μmの凍結切片を作製し、細胞死とGFAP(グリア繊維酸性タンパク質)の発現を検出しました。結果の統計分析にはPrism 8ソフトウェアを使用しました。

研究結果

  1. モデルの構築と外観変化: 3回の15 Gy X線照射で総線量45 Gyを与え、RRラットモデルを確立しました。眼周囲に軽度の脱毛と皮膚の色素沈着が観察されましたが、網膜には顕著な早期損傷は見られませんでした。

  2. 網膜の虚血と血管状態:
    Pimonidazole染色により、6ヶ月後のラット網膜で顕著な虚血状態が確認され、小血管の数が大幅に減少していました。これはRR患者と同様の慢性的な網膜虚血と血管障害を示しています。

  3. 細胞死: TUNELテクニックを用いて、放射線による網膜細胞死が照射後1週間から検出され、その後数ヶ月間持続していることが分かりました。主に外核層(ONL)での細胞死が観察され、放射線による持続的なストレスを示唆しています。

  4. グリア細胞の活性化と血管損傷:
    GFAPにより、放射線照射後すぐに網膜のグリア細胞が活性化し、徐々に網膜内層に浸潤していることが確認されました。ウェスタンブロッティングでさらに検証したところ、GFAPの発現は1週間から6ヶ月まで有意に上昇していました。同時に、Iba1染色により、6ヶ月後にはミクログリア細胞が全網膜に侵入し、血管と密接に接触していることが分かりました。

  5. 外側網膜血液関門(BRB)の破壊: RPEの構造は照射後1ヶ月から顕著な変化が見られ、細胞の形態と大きさの変化、F-actinの骨格の再構築、ZO-1(ゾヌラオクルデンス-1)発現の減少、RPE層のジグザグ状の配列と細胞間の開口部が観察され、放射線によるBRBの漏出を示しています。

研究の結論

本研究は、RPEと網膜への放射線損傷、特に内側および外側BRBの完全性への影響を強調しています。また、RR進行におけるなる持続的な炎症機構の重要性を示しています。このラットモデルの研究を通じて、RR患者の臨床観察との関連性が高いことが分かり、RRの病理メカニズムをさらに研究するのに役立ちます。今後の研究では、放射線後の有害な炎症に対処するため、脈絡膜/網膜の炎症メディエーターをさらに探求する必要があり、それにより不可逆的な網膜損傷を防ぐことができるでしょう。