UPOAOモデルによる網膜動脈閉塞の新たな知見

網膜動脈閉塞（RAO）は、網膜動脈の血流が突然止まる深刻な目の病気だよ。この血流の欠如が網膜にダメージを与えて、視力の問題を引き起こすんだ。RAOに苦しんでる人たちは、視力が見づらくなることが多くて、中には完全に視力を失う人もいるんだ。視力の問題に加えて、RAOを抱える人たちは心臓や脳の問題を経験する可能性も高いんだ。もし血流が早く回復されなければ、網膜は90分以内に酸素や栄養素が不足して死んでしまうことがあるんだ。

今のところ、RAOに対する既存の治療法、例えば目のマッサージや高圧酸素療法はあまり効果がないんだ。血流を効果的に回復させることができる治療法に血栓溶解療法があるんだけど、これには迅速な対応が必要で、通常は発症から4.5時間以内に行わなければならない。でも、血流を回復させることが時には逆効果になることもあって、虚血再灌流損傷（IRI）という状態を引き起こして、網膜に炎症やダメージをもたらすことがあるんだ。

RAOを研究してより良い治療法を見つけるためには、この状態をよく模倣する信頼できる動物モデルが必要なんだ。血流が減ったことによる網膜のダメージとその後の回復の影響を調べるために、さまざまな動物モデルが開発されてきたんだ。これらのモデルは、血管内閉塞モデルと血管外閉塞モデルの二つに分けられるよ。

血管内モデルは血管内の血流をブロックする方法で、血管外モデルは血管の外から血流を遮断する方法だ。よく使われるモデルには、中心網膜動脈を直接ブロックする方法や、頸動脈を遮断する方法があるんだ。それぞれのモデルには利点と欠点があるよ。例えば、いくつかの方法では高度な技術を必要とするし、他の方法では視神経に追加的なダメージを与えたり、RAOの状態を十分に模倣できなかったりすることがあるんだ。

こうした課題を考えると、RAOの急性の影響を効果的にシミュレーションできるよりシンプルな動物モデルが必要だね。この研究では、片側の翼口蓋眼動脈閉塞（UPOAO）モデルという新しいマウスモデルを開発することを目指したんだ。これにより、網膜虚血とその後の血流回復の影響を研究することができるんだ。

#UPOAOモデルの作成

実験には8週齢のオスのマウスを使って、メスのホルモンの影響を避けたんだ。手術のためにマウスを麻酔下に置いて、体温を安定させるようにしたよ。首のあたりに慎重に切開して、手術に必要な血管を分離したんだ。

特別なシリコンワイヤーを挿入して、網膜への血流を遮断したんだ。このシリコンワイヤーはプラグみたいに働いて、血液が目に届かないようにするんだ。ワイヤーを設置したら、虚血が起こるのを待つために一定の時間を置くよ。その後、ワイヤーを外して血流を回復させるんだ。手術全体はマウスへのダメージを最小限にして、正確な結果を得るために慎重に行われるんだ。

#ダメージの評価

モデルが完成したら、網膜のダメージの兆候を探したよ。網膜の血管を可視化するために染料を注入して、特別な顕微鏡で目を調べたんだ。これで、血流がうまく遮断されて回復されたかを確認できたよ。

次に、虚血と再灌流の異なる期間が網膜に与える影響を調査したんだ。例えば、30分と60分の二つの虚血時間をテストして、その後3日または7日の再灌流期間を設けたよ。生存している網膜神経節細胞（RGC）の数を見たり、視覚機能を電気網膜図（ERG）で測定したりしてダメージを評価したんだ。

結果は、30分の虚血後にはあまりダメージが見られなかったけど、60分の虚血後にはRGCが著しく減少し、視覚機能も低下したことが分かったよ。これから、長い虚血の時間が網膜により深刻なダメージをもたらすことが分かって、UPOAOモデルがRAOの影響をうまく表していることが確認できたんだ。

#網膜構造の変化

網膜の構造変化をさらに評価するために、光干渉断層撮影（OCT）を使ったよ。この非侵襲的な技術を使って、網膜の厚さを測定したんだ。我々のモデルでは、再灌流後3日目と7日目に網膜の厚さを測定したよ。

3日後には小さな変化があったけど、7日後には著しい薄化が見られたんだ。この薄化は特に網膜の内層に関係していて、ここにRGCがあるんだ。さらに、網膜の断面を染色して構造を分析する組織学的技術も使ったよ。この分析で、我々のOCTの結果を確認できて、内側の網膜層が時間の経過とともにより多くのダメージを受けていることが分かったんだ。

#網膜細胞への影響

私たちの調査では、特定の網膜細胞のタイプも調査したよ。これには双極細胞、光受容体、水平方向細胞、アマクリン細胞が含まれるんだ。7日間の再灌流後には双極細胞が大幅に減少していることが分かったよ。でも、光受容体は比較的強靭で、同じ期間中はほとんど安定していたんだ。

水平方向細胞とコリン作動性アマクリン細胞も再灌流後3日と7日で顕著な細胞損失が見られたから、これらの細胞も網膜虚血とその後の血流回復の影響を受けていることを示しているんだ。

#転写産物解析

これらのプロセス中に網膜で起こる分子変化を深く理解するために、転写産物解析を行ったよ。この解析は、網膜が虚血と再灌流中にどのように異なる遺伝子が発現するかを理解するのに役立つんだ。

網膜サンプルを集めてRNAを配列決定して、異なる時間点でオンまたはオフになった遺伝子を特定したんだ。虚血の初期段階では、免疫反応に関連する多くの遺伝子が上昇していることが分かって、虚血の初期段階でかなりの免疫反応が起こっていることを示唆しているんだ。

再灌流期間が進むにつれて、酸化ストレスや炎症に関連する遺伝子がより顕著になっていくのを観察したよ。これは重要で、酸化ストレスがさまざまな状態、特にRAOにおける細胞ダメージに寄与することが知られているからなんだ。

再灌流後7日間で転写産物解析の結果、免疫調節や炎症関連の経路に変化が見られたんだ。これは、網膜が虚血イベントを経験するにつれて、免疫反応がより活発になり、網膜組織にさらなるダメージを引き起こす可能性があることを示唆しているよ。

#免疫細胞の役割

免疫反応は網膜虚血によるダメージにおいて重要な役割を果たすんだ。我々の研究結果は、虚血後に網膜に浸潤する白血球（好中球の一種）の数が増加することを示しているよ。閉塞から1日後には、これらの白血球が網膜組織にたくさん見られたんで、これは血流から移動してきた可能性が高いんだ。

さらに、網膜の主要な免疫細胞であるミクログリア細胞の活性化も調べたよ。再灌流後3日と7日で、活性化したミクログリアの数が大幅に増加したんだ。これは、常駐するミクログリア細胞と浸潤してきた白血球の両方が、回復期に網膜ダメージに寄与していることを示しているよ。

#他のモデルとの比較

我々のUPOAOモデルの独自性を評価するために、高眼圧（HIOP）モデルや片側頸動脈閉塞（UCCAO）モデルなどの他の一般的なモデルと比較したんだ。どちらのモデルも虚血による網膜ダメージのInsightを提供するけど、特徴が違うんだ。

HIOPモデルは主に原発性隅角閉塞緑内障に使われていて、UPOAOモデルに似た影響を示すけど、外側の網膜層にダメージを与えることがあって、我々のモデルでは見られなかったんだ。UCCAOモデルは主に慢性的な網膜低灌流を表していて、RAO患者に見られる急性虚血イベントをUPOAOモデルほどうまく模倣できないんだ。

我々の転写産物解析では、UPOAOモデルが他のモデルと比べてリピッド代謝や炎症反応において異なる遺伝子発現の特性を持っていることが明らかになったんだ。これらの違いは、各モデルが独自のメカニズムで作用し、網膜の損傷や回復の異なる側面を強調していることを示唆しているね。

#結論

要するに、我々は網膜動脈閉塞とその網膜への影響を研究するために、UPOAOモデルという新しいマウスモデルを成功裏に開発したんだ。このモデルはRAO患者に見られる急性虚血イベントを模倣していて、研究者が関連する病理生理学的プロセスを調査するのを可能にするんだ。

実験を通じて、虚血と再灌流の持続時間が網膜の構造や機能にどのように影響を与えるかを観察して、網膜症における免疫反応の重要な役割を強調したよ。この研究から得られた知見は、RAOの病理を理解するのに役立ち、虚血損傷から網膜を保護するための将来の治療戦略を見出す道を開くかもしれないね。

このモデルは、RAOや関連する眼疾患の潜在的な治療法を特定するためのさらなる研究のための効果的なプラットフォームを提供し、最終的にはこの病気に苦しむ患者の視覚的結果を改善することを目指しているんだ。