網膜色素上皮
網膜色素上皮
網膜の断面。（右下に色素層が示されています。）
網膜神経細胞の平面図。（右下に色素層がラベル付けされています。）
詳細
識別子
ラテン網膜色素層、網膜色素変性部
メッシュD055213
TA98A15.2.04.008
TA26782
FMA58627
解剖学用語

網膜色素上皮層（RPE）は、網膜視細胞に栄養を与える神経感覚網膜のすぐ外側にある色素細胞層であり、その下にある脈絡膜と上にある網膜視細胞にしっかりと付着しています。[ 1 ] [ 2 ]

歴史

子牛の眼から解剖された脈絡膜。黒色の網膜色素上皮細胞（RPE）と虹彩色の青いタペタム（輝板）が見える。

網膜色素上皮細胞（RPE）は、18世紀と19世紀には、RPEが暗い色（多くの動物では黒、人間では茶色）であることから黒色色素（pigmentum nigrum）と呼ばれていました。また、動物の網膜色素上皮細胞（tapetum lucidum）では、RPEの領域に色素がないことから黒色タペタム（tapetum nigrum）と呼ばれていました。[ 3 ]

解剖学

網膜色素上皮細胞は、色素顆粒が密集した六角形の細胞の単層で構成されています。 [ 1 ]

外面から見ると、これらの細胞は滑らかで六角形をしています。断面を見ると、各細胞は、大きな楕円形の核を含む外側の無色素部分と、桿体間を一列に伸びる一連の直線状の糸状突起として伸びる内側の色素部分から構成されており、特に眼が光にさらされると、この傾向が顕著になります。

RPE細胞の大きさと形態は、解剖学的位置と年齢によって変化する。中心黄斑（高さ約12～18μm、幅約10μm）から周辺網膜に向かって、細胞は徐々に幅広、扁平化し、形状が不均一になる。加齢はRPE細胞数の減少と関連しており、特に中心部で顕著である。局所的な細胞喪失は、隣接する細胞の側方移動によって部分的に補われ、残存細胞は影響を受けた領域を覆うように拡大または伸長する。[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]

関数

RPEには、光吸収、上皮輸送、空間イオン緩衝、視覚サイクル、貪食、分泌、免疫調節など 、いくつかの機能があります[ 7 ] 。

  1. 光吸収：網膜色素上皮（RPE）は散乱光を吸収する役割を担っています。この役割は主に2つの理由から非常に重要です。1つ目は、光学系の品質を向上させること、2つ目は、光は放射線であり、レンズによって黄斑細胞に集光され、光酸化エネルギーが集中することです。メラノソームは散乱光を吸収し、光酸化ストレスを軽減します。網膜への高灌流は、酸素分圧の高い環境をもたらします。光と酸素の組み合わせは酸化ストレスを引き起こしますが、RPEにはそれに対処するための多くのメカニズムが備わっています。
  2. 上皮輸送：前述の通り、網膜色素上皮（RPE）は外側の血液網膜関門を構成しています。上皮は外側表面の間にタイトジャンクションを有し、網膜内層を全身の影響から隔離しています。これは、眼の免疫特権（バリア機能だけでなくシグナル伝達機能も担う）にとって重要であり、厳密に制御された環境下で物質を高度に選択的に輸送します。RPEは光受容体に栄養を供給し、イオン恒常性を制御し、水分と代謝物を排出します。
  3. イオンの空間的緩衝：網膜下腔の変化は速く、網膜色素上皮（RPE）による容量性補償を必要とする。[ 8 ]光伝達には多くの細胞が関与しており、補償が行われなければ、細胞は興奮性を失い、適切な伝達は不可能となる。通常のイオンの経上皮輸送はこれらの変化を迅速に補償するには遅すぎるため、基本的なイオンの経上皮輸送に加えて、電圧依存性イオンチャネルの活性に基づく多くの基礎メカニズムが存在する。[ 9 ]
  4. 視覚サイクル：視覚サイクルは視覚機能を維持するという重要な役割を担っており、そのため、暗闇や明暗といった様々な視覚ニーズに適応する必要があります。そのためには、レチナールの貯蔵と反応速度の適応といった機能的側面が関係します。基本的に、低光強度での視覚では視覚サイクルのターンオーバー率が低く、明るい環境ではターンオーバー率ははるかに高くなります。暗闇から明暗への急激な変化には、大量の11-シスレチナールが必要です。これは視覚サイクルから直接供給されるのではなく、視覚サイクルの輸送と反応の段階によって相互に結びついた、複数のレチナール結合タンパク質のレチナールプールから供給されます。
  5. 光受容体外節（POS）膜の貪食：POS膜は絶えず光酸化ストレスに晒され、それによって絶えず破壊を受けています。POS膜は末端が脱落することで絶えず再生され、RPEによって貪食・消化されます。
  6. 分泌：RPE は、一方では光受容体と密接に相互作用する上皮ですが、内皮細胞や免疫系の細胞など、上皮の血液側の細胞とも相互作用できる必要があります。近隣の組織と情報を伝えるために、RPE はさまざまな因子やシグナル伝達分子を分泌できます。ATP、fas リガンド (fas-L)、線維芽細胞増殖因子 (FGF-1、FGF-2、FGF-5)、形質転換増殖因子-β (TGF-β)、インスリン様増殖因子-1 (IGF-1)、毛様体神経栄養因子 (CNTF)、血小板由来増殖因子 (PDGF)、血管内皮増殖因子 (VEGF)、水晶体上皮由来増殖因子 (LEDGF)、インターロイキン ファミリーのメンバー、マトリックスメタロプロテアーゼの組織阻害剤 (TIMP)、および色素上皮由来因子 (PEDF) を分泌します。これらのシグナル伝達分子の多くは重要な生理病理学的役割を果たします。
  7. 眼の免疫特権：眼の内腔は、血流の免疫系から切り離された免疫特権空間です。この免疫特権は、網膜色素上皮（RPE）によって2つの方法で支えられています。第一に、網膜色素上皮は眼の内腔と血流を隔てる機械的かつ強固なバリアとして機能します。第二に、RPEは免疫系と通信することで、健康な眼では免疫反応を抑制し、逆に疾患のある眼では免疫系を活性化します。

病理学

アルビノの眼では、この層の細胞には色素が含まれていません。RPEの機能不全は、加齢黄斑変性症[ 10 ] [ 11 ]および網膜色素変性症で認められます。RPEは糖尿病網膜症にも関与しています。ガードナー症候群は、FAP（家族性腺腫性ポリープ）、骨および軟部組織腫瘍、網膜色素上皮肥大、埋伏歯を特徴とします。[ 12 ]

RPE細胞培養

RPE細胞培養の合流した単層は、モザイク状または玉石状の模様に似ています。個々の細胞レベルでは、その形態は典型的には多角形または六角形、円柱状、類上皮様と表現されます。[ 13 ]電子顕微鏡写真では、頂端微絨毛を持つ細胞（走査型電子顕微鏡）は、頂端微絨毛、基底陥入、メラニン色素、細胞間のタイトジャンクション、そして様々な細胞小器官（透過型電子顕微鏡）など、明確な構造的特徴を示します。[ 14 ]

RPE-脈絡膜器官培養の使用は 1920 年代に遡り、初期の細胞培養法と並行して開発され、後に静的システムから灌流システムへと進化しました。生体内条件を模倣しているにもかかわらず、これらの組織片は死後時間と組織保存によって制限されます。RPE 培養は 1920 年代に最初にニワトリ胚組織から確立され、その後両生類や他の動物に拡大され、1960 年代にはイーグル培地などの改良された培地によって大きな進歩が達成されました。1970 年代以降、胎児と成人の両方のヒト RPE 培養が広く使用されていますが、倫理的およびドナー関連の制約により、再生可能な代替手段として多能性幹細胞由来 RPE (iPSC-RPE) の使用が促進されました。成豚 RPE などのヒト以外のソースも、黄斑がないなどの種特異的な違いがあるにもかかわらず使用されています。 1970年代には、初代細胞に加えて不死化RPE細胞株が登場し、ARPE-19とD407は最初のヒト細胞株の一つであり、新しいヒトおよび動物由来の細胞株とともに現在も研究の中心となっています。[ 15 ]

RPEの培養法は、1920年代の導入以来、継続的に改良されてきました。培養パラメータは多岐にわたりますが、RPE微小環境における酸素分圧についてはほとんど注目されていません。酸素は細胞挙動の重要な決定要因であるため、RPE細胞の生理学的範囲（約70～90 mmHg）からの逸脱は、実験結果に大きな変化をもたらす可能性があります。この問題は、2022年にMazyar Yazdani（オスロ大学病院）がRPE培養における酸素分圧の制御不能について文献で報告したことで初めて注目されました。[ 15 ]

参照

参考文献

パブリックドメインこの記事には、グレイの解剖学（1918年）第20版の1016ページからパブリックドメインのテキストが組み込まれています。

  1. ^ a bカシン, B. & ソロモン, S. (2001).眼科用語辞典. フロリダ州ゲインズビル: トライアド出版. ISBN 0-937404-63-2。
  2. ^ Boyer, MM; Poulsen, GL; Nork, TM (2000). 「黄斑低蛍光に対する神経感覚網膜と網膜色素上皮の相対的寄与」Arch Ophthalmol . 118 (1): 27– 31. doi : 10.1001/archopht.118.1.27 . PMID 10636410 . 
  3. ^ Coscas, Gabriel & Felice Cardillo Piccolino (1998).網膜色素上皮と黄斑疾患. Springer. ISBN 0-7923-5144-4。
  4. ^ Gao, H.; Hollyfield, JG (1992年1月). 「ヒト網膜の老化：ニューロンと網膜色素上皮細胞の差異的減少」. Investigative Ophthalmology & Visual Science . 33 (1): 1– 17. ISSN 0146-0404 . PMID 1730530 .  
  5. ^ Dorey, CK; Wu, G.; Ebenstein, D.; Garsd, A.; Weiter, JJ (1989年8月). 「加齢網膜における細胞損失．リポフスチン蓄積および黄斑変性との関係」. Investigative Ophthalmology & Visual Science . 30 (8): 1691– 1699. ISSN 0146-0404 . PMID 2759786 .  
  6. ^ワーウィック、ロジャー（1976年）『ユージン・ウルフの眼と眼窩の解剖学』（第7版）フィラデルフィア：WBサンダース社
  7. ^ Strauss, O (2005). 「視覚機能における網膜色素上皮」. Physiol Rev. 85 ( 3): 845–81 . Bibcode : 2005PhyRv..85..845S . doi : 10.1152/physrev.00021.2004 . PMID 15987797 . 
  8. ^ Steinberg, RH; Linsenmeier, RA; Griff, ER (1983). 「網膜色素上皮における3つの光誘発反応」. Vision Res . 23 (11): 1315–23 . doi : 10.1016/0042-6989(83)90107-4 . PMID 6606894 . 
  9. ^ Baylor, D (1996). 「光子がどのように視覚を始動させるか」 . Proc Natl Acad Sci USA . 93 (2): 560–65 . Bibcode : 1996PNAS...93..560B . doi : 10.1073/pnas.93.2.560 . PMC 40091. PMID 8570595 .  
  10. ^ Naik, Gautam (2014年10月14日). 「幹細胞は眼疾患に潜在的な効果を示す」 .ウォール・ストリート・ジャーナル.
  11. ^ Regalado, Antonio (2014年10月15日). 「幹細胞、眼の安全性試験に合格」 . MIT Technology Review. 2016年1月17日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2015年3月19日閲覧。
  12. ^ 「UpToDate」 . www.uptodate.com .
  13. ^ Fronk, Aaron H; Vargis, Elizabeth (2016-01-01). 「網膜色素上皮細胞の培養法：現行プロトコルと今後の推奨事項のレビュー」 . Journal of Tissue Engineering . 7 2041731416650838. doi : 10.1177/2041731416650838 . ISSN 2041-7314 . PMC 4959307. PMID 27493715 .   
  14. ^ Fernandez-Godino, Rosario; Garland, Donita L.; Pierce, Eric A. (2016年7月). 「マウスRPE初代細胞の単離、培養および特性評価」. Nature Protocols . 11 (7): 1206– 1218. doi : 10.1038/nprot.2016.065 . ISSN 1750-2799 . PMC 6432639. PMID 27281648 .   
  15. ^ a b Yazdani, Mazyar (2022-05-04). 「網膜色素上皮細胞培養における制御不能な酸素レベル：我々は明白な事実を見逃していたのか？」Current Eye Research . 47 (5): 651– 660. doi : 10.1080/02713683.2022.2050264 . ISSN 0271-3683 . PMID 35243933 .  

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