———————————————————————- Page 11350あたらしい眼科Vol. 26,No. 10,2009(00)より確立されてきた5).EAE は,病的 T 細胞が主体となった中枢神経系自己免疫病とも定義づけることができる.これは,抗原となる脳脊髄蛋白の MBP や proteolipidツꀀ protein(PLP)を免疫した後に,所属リンパ節や脾細胞から T 細胞を回収して正常の同系マウスに投与すると,EAE が発症するためである.EAE の病態解明および治療の歴史は長く,インターフェロン(IFN)-b療法をはじめとしてかなりの数に及ぶ免疫制御療法が開発され,MS の治療に応用されてきた.II実験的自己免疫性脳脊髄炎の一分症 としての実験的視神経炎 1990 年代になって,EAE の作製過程で,脳脊髄中の蛋白である PLP をマウスに免疫することにより,約 17日目に視神経炎をひき起こすことが報告された6).ヒトMS と同様に,齧歯類でも脳脊髄炎と一緒に視神経炎が発症することが証明されたのである.組織病理所見では,視神経に好中球と単核球が浸潤しており,脱髄を伴うヒト視神経炎併発型 MS の視神経炎所見と類似していた6).マウス視神経炎の発症と相関して,血清中マウス抗体価が上昇していることから,液性免疫である B 細胞系も関与していることがうかがえる.一方 PLP と同様,脳脊髄中の蛋白である myelinツꀀ oli-godendrocyte glycoprotein(MOG)を BN ラットに免疫すると,脳脊髄炎のほかに 3 週間以内に 90%で視神経はじめに日本をはじめとするアジア諸国の多発性硬化症では,視神経炎と脊髄炎をきたすタイプが多く,このタイプは視神経脊髄炎型多発性硬化症(optic-spinal multiple sclerosis:OSMS)ともよばれている.また欧米では,OSMS の概念とまたがるような形で Devic 病,またはneuromyelitis optica(NMO)ともよばれている1).近年,NMO 患者から特異抗体である NMO-IgG が発見され,そのリガンドである抗原としてアクアポリン 4(AQP4)が同定された2,3).抗 AQP4 抗体陽性視神経炎は,重症化しやすく,通常の視神経炎に比べてステロイド大量療法に抵抗性である4).このように,臨床において重要な疾患の病態を解析し,新しい治療法を考案することは非常に重要である.そこで本稿では,現在まで作製されてきた実験的視神経炎を振り返ってみるのと同時に,臨床との類似点,相違点について論じていきたいと思う.I多発性硬化症と実験的自己免疫性脳脊髄炎多発性硬化症(multipleツꀀ sclerosis:MS)は自己免疫病の一種であり,その原因抗原は myelin basic protein(MBP)をはじめとする脳脊髄蛋白であることが知られている.MS は難治性であり,眼科領域では視神経炎も併発するため,MS の病態の解明および治療法の確立に動物モデルは欠かせない.実際 MS の動物モデルは,実験的自己免疫性脳脊髄炎(experimental autoimmune encephalomyelitis:EAE,用語解説に示す)として以前*Takeshi Kezuka:東京医科大学眼科学教室〔別刷請求先〕毛塚剛司:〒160-0023 東京都新宿区西新宿 6-7-1東京医科大学眼科学教室実験的自己免疫性視神経炎Experimental Autoimmune Optic Neuritis毛塚剛司*特集●多発性硬化症・視神経脊髄炎と抗アクアポリン4抗体 あたらしい眼科 26(10):1350 1354,20090910-1810/09/\100/頁/JCOPY1350ツꀀ (52)———————————————————————- Page 2あたらしい眼科Vol. 26,No. 10,20091351(53)しているため,MOG の免疫反応性は他の脳神経蛋白に比べて高いのかもしれない.これらのことより,MOGは,乏突起膠細胞のマーカーとなっており,脊髄に多いのも特徴の一つである.MOG の特徴を表 1 に示す.IV実験的視神経炎とヒト視神経脊髄炎 との相違マウス視神経炎をひき起こす原因抗原には,現在のところ AQP4 は含まれていない.ヒト NMO と非常によく似た病理形態を示す視神経炎を併発する EAE は MOGによるものである.神経内科領域では,脊髄で星状膠細胞(astrocyte)上に発現する AQP4 が標的になり星状膠細胞が死滅すると考えられている4,12,13).MOG は先ほど述べたように乏突起膠細胞上に発現しており,MOG をマウスに免疫することにより免疫学的機序から MOG を含有する乏突起膠細胞が壊され,炎症をひき起こすと考えられる.MOG 免疫によるマウス視神経炎は,視神経から視交叉に病変がわたるように,抗 AQP4 抗体陽性視神経炎との相関性が高い9).おそらく抗 AQP4 抗体陽性視神経炎では,星状膠細胞が抗 AQP4 抗体によりダメージを受けるのと同時に乏突起膠細胞もダメージを受け,MOG 抗原が視神経内に散布されると思われる.散布された MOG 抗原は,マクロファージによって貪食され,マクロファージ上で抗原提示を行い,T 細胞に抗原特異的な反応を起こさせることが予想される.一方,AQP4 が直接視神経を攻撃して炎症を起こさせるエビデンスはまだ証明されていない.Vマウス視神経炎がひき起こされる メカニズム マウス視神経炎では,発症メカニズムが完全に解明されているわけではない.現在まで支持されている学説を述べるに留めたい.EAE では病的 T 細胞が発症のトリガーになっていると述べたが,MOG 抗原ペプチドを認識する T 細胞受容体を遺伝子導入したマウスでは,視神経炎の自然発症率が 6%程度であった14).一方,B 細胞と深い関係にある Igツꀀ heavyツꀀ chain(IgH)を遺伝子導入したマウスに先ほどの遺伝子導入マウスと交雑したモデルでは,視神経炎の自然発症率が 60%近くに上昇し炎をひき起こすことが証明された7).同様にマウスにおいても MOG 抗原の部分ペプチドを免疫することにより視神経炎が発症し,その発症は EAE より早期に起こることが報告された8).MOG によるマウス EAE は,脳実質より脊髄,視神経および視交叉に多く炎症が起こり,ヒト NMO とよく似た病変部位となる8).マウス視神経炎は,ルクソール髄鞘染色を行うと,視神経の病変部位に沿って染色されない部位が認められる.実験的視神経炎の発症には,視神経炎マウスから得られた病的 T 細胞を注入することにより正常マウスに移入,つまり発症させることができる8).しかし,マウス視神経炎は,完全に T 細胞が発症のきっかけである可能性が高いが,発症そのものは B 細胞系,つまり液性因子が重要な役割を占めていると考えられている.T 細胞と B 細胞との関係,視神経炎の惹起抗原に対しては,つぎの項目で詳しく述べる.III実験的視神経炎を惹起する自己抗原炎症を起こすために中枢神経系で重要とされる蛋白自己抗原は,MBP,PLP,MOG などである9).中枢神経系のミエリン蛋白中の MBP の占める割合はおおよそ30%くらいで,PLP は 50%前後である10).MOG は,乏突起膠細胞(oligodendrocyte)やミエリン鞘の外表面に存在する.MOG の含有量は大変少なく,中枢神経系のミエリン蛋白中の 0.05%にしかすぎない10).この3つの蛋白抗原の免疫的重要性を確認するために MS 患者の末梢血を用いて解析を行った研究がある11).これによると,MS 患者の末梢血由来単核球の免疫反応性は,MBPに対しては 24 人中 5 人,PLP に対しては 24 人中 2 人,MOG に対しては 24 人中 12 人と MOG がとりわけ高率であった11).MBP や PLP は,ミエリン鞘にある内在性蛋白である一方,MOG は乏突起膠細胞の外表面に存在表 1実験的視神経炎を惹起するMOG蛋白の生化学的特徴・末梢神経系ではみられず,中枢神経系のみでみられる・ミエリン生成物の 0.05%にすぎない・ミエリン鞘と乏突起膠細胞表面にみられる・乏突起膠細胞の表面マーカーである・強い免疫原性をもつ———————————————————————- Page 31352あたらしい眼科Vol. 26,No. 10,2009(54)おける視神経炎の病理組織を図 1,2 に示す.視神経炎を高発症させたマウスから採取した脾細胞を培養し,その上清中のサイトカインを検索したところ,IL-17 が高値を示し,IFN-gもやや上昇していた.その一方,抑制性サイトカインとされる IL-10 の産生はあまり認められなかったことを確認している17).VI実験的視神経炎を用いた先進的治療近年では,難治性視神経炎のメカニズムの解析も行わた15).このことから,マウス視神経炎の発症には T 細胞だけではなく,B 細胞も重要な役割を担っているといえる.B 細胞は,活性化されプラズマ細胞となると抗体を産生するため,抗 MOG 抗体の存在も病態形成には欠かせない存在であると思われる.実際,抗 MOG 抗体そのものでも中枢神経系に直接作用させれば,ラットEAE を惹起することができるという報告もなされている9).T 細胞と B 細胞が協調し合うという視神経炎の動物モデルについては,他施設からも同様の報告がなされている.Oligodendrocyte 特異的蛋白(oligodendrocyte-speci cツꀀ protein:OSP)は中枢神経系のミエリン鞘に存在する蛋白質であるが,これをマウスに免疫することにより,視神経炎を併発した脳脊髄炎をひき起こすことがで きる16).OSP由来ペプチドであるOSP55-80とOSP179-207 が CD4 陽性 T 細胞を介した病変をひき起こす抗原部位であり,OSP に誘導された抗体の多くがOSP22-46 に対するものであることが証明されてい る16).実験的視神経炎は,病的細胞からのサイトカイン産生による分類でも解析が進められている.Bettelli らはインターロイキン(IL)-17 および IFN-g産生CD4陽性T細胞が発症に関わっていると述べている15).IL-17 を産生する Th17 細胞は,EAE や Behcet 病などのぶどう膜炎の動物モデルである実験的自己免疫性ぶどう膜網膜炎(experimentalツꀀ autoimmuneツꀀ uveoretinitis)の発症に深く関与する Th1 細胞や,アレルギー疾患に深く関与する Th2 細胞とも異なる性質をもっており,自己免疫疾患の発症に重要なサイトカインと考えられている.今まで知られてきたTh1-Th2バランス理論ではなく,Th17 という新しく発見されたメカニズムが働き,T 細胞と IgH 産生に関与する B 細胞と中枢神経病変を生じる抗原が相互に作用して,マウス脳脊髄炎および視神経炎を形成し,ヒト MNO のモデルとなりうると考えられている.筆者らも高発症モデルとして,マウスに MOG ペプチドを免疫する際に dimethyl sulfoxide(DMSO)を混和させることによって,視神経炎の発症率を 80 90%まで引き上げることを報告している17).この動物モデルに図 1マウス正常眼の組織所見視神経には炎症細胞はない.図 2 MOGペプチドを強化免疫したマウス視神経の病理組織所見 視神経に強い細胞浸潤を認める.網膜に細胞浸潤はない.———————————————————————- Page 4あたらしい眼科Vol. 26,No. 10,20091353(55)神経炎の治療戦略ははじまったばかりで,超えなければならないハードルもいくつかある.それは,免疫抑制物質や免疫調節細胞による制御は,抗 AQP4 抗体陽性視神経炎の特徴でもある T 細胞と B 細胞のどちらも行わなければならないのである.言い換えれば,細胞性免疫だけではなく,液性免疫も制御しなければならないことになる.現在臨床で行われている抗 AQP4 抗体陽性視神経炎の治療は,ステロイド大量点滴療法で T 細胞とB 細胞を抑制させる一方,産生されてしまった AQP4抗体自体を血漿交換療法で除去しており,理にかなった方法ともいえる.しかし,この方法は疾患特異的ではなく,より患者に負担をかけない免疫治療の開発が望まれている.おわりに抗 AQP4 抗体陽性視神経炎に代表される難治性視神経炎の発症メカニズム解析は,臨床的にも,動物を用いた実験モデルでもここ数年で多くの進歩を遂げている.いくつかの研究成果は,ヒト視神経炎のさらなる病態解析および治療に応用可能なレベルにまで達しつつある.動物モデルを用いて難治性視神経炎の細胞治療や遺伝子治療,生物製剤などの先進的な治療がうまく行えるようになれば,ヒト視神経炎においても急激な発症から短期間で失明させてしまうことが回避できるようになるかもしれない.現在行われているステロイド大量療法と血漿交換療法に代わる,患者にとってやさしい治療の開発のために,実験的視神経炎が研究室レベルからベッドサイドへと応用されることを期待したい.れ,治療への応用レベルにまで到達しつつある.当然のことながら,治療の開発研究には動物モデルが必須であり,現に視神経炎の動物モデルを用いて遺伝子治療を行う試みもなされている.Guy ら18,19)は,抗酸化作用をもつヒトカタラーゼ遺伝子含有アデノウイルスベクターをマウスの眼内に注入することにより,マウス視神経炎併発脳脊髄炎を抑制することに成功している.さらに,カタラーゼとともに,extracellular superoxide dismutase(ECSOD)の両遺伝子を導入したアデノウイルスベクターを眼内注入した群では 72%で脱髄化が抑制されたと報告されている20,21).抗酸化作用を有する SOD2 による遺伝子治療により,ミトコンドリア関連酸化ストレスを抑え,マウス視神経脳脊髄炎モデルを寛解させたという報告もみられる22).筆 者 ら も ACAID(anteriorツꀀ chamber-associated immuneツꀀ deviation;前房関連免疫偏位)という免疫制御システムを用いて視神経炎が抑制可能か否か検討している23).眼内には,ACAID という特異な免疫制御機構が存在し,眼内を免疫寛容の状態に保っている24).元から存在する眼内免疫制御機構をうまく応用して治療を試みようという取り組みである.マウス視神経炎の発症には,先ほど述べた MOG ペプチド免疫の際に DMSO を混和させ,マウス視神経炎の発症率が 80 90%まで上昇することを確認した23).前房内に MOG ペプチドを注入し,1 週間経過後に MOG ペプチドの強化免疫を行い,2 週間後に耳介内に MOG ペプチドを注入して遅延型過敏反応を測定した.すると MOG ペプチドに対する遅延型過敏反応が抑制され,ACAID が成立した.同時に視神経の状態を病理組織学的に検討したところ,陽性対照群が 100%視神経炎を生じていたのに対し,前房注入群では陽性対照群と比較して有意に抑制されていた.眼内免 疫 制 御 シ ス テ ム は,transforming growth factor(TGF)-bや神経ペプチドなどの免疫抑制物質が重要な役割を演じており,神経ペプチドの一種である CGRPを抗原提示細胞であるマクロファージや樹状細胞に作用させることにより免疫制御細胞を作製することができる.筆者らは,CGRP を作用させた免疫制御細胞を用いてマウス実験的視神経炎を軽減させる試みを行い,一定の効果を上げることができた25).しかし,まだ実験的視 語解説実験的自己免疫性脳脊髄炎(EAE):多発性硬化症(MS)の動物モデルとして開発された.脳脊髄蛋白であるmyelinツꀀ basicツꀀ protein(MBP),proteolipidツꀀ protein(PLP),myelin oligodendrocyte glycoprotein(MOG)などを足蹠にアジュバントとともに免疫することにより,MS と同様に歩行困難になり,重症の場合には死に至る.———————————————————————- Page 51354あたらしい眼科Vol. 26,No. 10,2009(56)expression in periventricular organs. Neuroscience 94:239-250, 1999 14) Bettelliツꀀ E,ツꀀ Paganyツꀀ M,ツꀀ Weinerツꀀ HLツꀀ etツꀀ al:Myelinツꀀ oligoden-drocyte glycoprotein-speci c T cell receptor transgenic mice develop spontaneous autoimmune optic neuritis. J Exp Med 197:1073-1081, 2003 15) Bettelli E, Baeten D, Jager A et al:Myelin oligodendro-cyte glycoprotein-speci c T and B cells cooperate to induce a Devic-like disease in mice. J Clin Invest 116:2393-2402, 2006 16) Kaushansky N, Zhong MC, Rosho NK et al:Epitope speci city of autoreactive T and B cells associated with experimental autoimmune encephalomyelitis and optic neuritis induced by oligodendrocyte-speci c protein in SJL/J mice. J Immunol 177:7364-7376, 2006 17) 毛塚剛司,松永芳径,臼井嘉彦ほか:実験的自己免疫性視神経炎モデルの開発.第 46 回日本神経眼科学会総会,新潟,2008 18) Guy J, Qi X, Hauswirth WW:Adeno-associated viral-mediatedツꀀ catalaseツꀀ expressionツꀀ suppressesツꀀ opticツꀀ neuritisツꀀ in experimental allergic encephalomyelitis. Proc Natl Acad Sci USA 95:13847-13852, 1998 19) Guy J, Qi X, Wang H et al:Adenoviral therapy with cata-lase suppress experimental optic neuritis. Arch Ophthal-mol 117:1533-1539, 1999 20) Qi X, Hauswirth WW, Guy J:Dual gene therapy with extracellular superoxide dismutase and catalase attenu-lates experimental optic neuritis. Mol Vis 13:1-11, 2007 21) Qi X, Sun L, Lewin AS et al:Long-term suppression of neurodegeneration in chronic experimental optic neuri-tis:antioxidant gene therapy. Invest Ophthalmol Vis Sci 48:5360-5370, 2007 22) Qi X, Lewin AS, Sun L et al:Suppression of mitochondri-alツꀀ oxidativeツꀀ stressツꀀ providesツꀀ long-termツꀀ neuroprotectionツꀀ in experimental optic neuritis. Invest Ophthalmol Vis Sci 48:681-691, 2007 23) Matsunaga Y, Kezuka T, Usui Y et al:Immune privilege ameliorates murine experimental autoimmune optic neuri-tis induced with myelin/oligodendrocyte glycoprotein. ARVO, 2008 24) Streilein JW:Ocular immune privilege:Therapeutic opportunities from an experiment of nature. Nat Rev Immunol 3:879-889, 2003 25) 松田隆作,毛塚剛司,臼井嘉彦ほか:CGRP 遺伝子導入免疫制御細胞による実験的自己免疫性視神経炎の抑制.第 113回日本眼科学会総会,東京,2009文献 1) Wingerchuk DM, Lennon VA, Pittock SJ et al:Revised diagnostic criteria for neuromyelitis optica. Neurology 66:1485-1489, 2006 2) Lennon VA, Kryzer TJ, Pittock SJ et al:IgG marker of optic-spinal multiple sclerosis binds to the aquaporin-4 water channel. J Exp Med 202:473-477, 2005 3) Lennonツꀀ VL,ツꀀ Wingerchukツꀀ DM,ツꀀ Kryzerツꀀ TJツꀀ etツꀀ al:Aツꀀ serum autoantibody marker of neuromyelitis optica:distinction from multiple sclerosis. Lancet 364:2106-2112, 2004 4) 中尾雄三,山本肇,有村英子ほか:抗アクアポリン 4 抗体陽性視神経炎の臨床的特徴.神経眼科 25:327-342, 2008 5) Stevens DB, Chen K, Seitz RS et al:Oligodendrocyte-speci c protein peptides induce experimental autoimmune encephalomyelitis in SJL/J mice. J Immunol 162:7501, 1999 6) Potter NT, Bigazzi PE:Acute optic neuritis associated with immunization with the CNS myelin proteolipid pro-tein. Invest Ophthalmol Vis Sci 33:1717-1722, 1992 7) Storchツꀀ MK,ツꀀ Ste erlツꀀ A,ツꀀ Brehmツꀀ Uツꀀ etツꀀ al:Autoimmunityツꀀ to myelin oligodendrocyte glycoprotein in rats mimics the spectrum of multiple sclerosis pathology. Brain Pathol 8:681-694, 1998 8) Shao H, Huang Z, Sun SL et al:Myelin/oligodendrocyte glycoprotein-speci c T cells induce severe optic neuritis in the C57Bl/6 mouse. Invest Ophthal Vis Sci 45:4060-4065, 2004 9) Bernard CCA, Johns TG, Slavin A et al:Myelin oligoden-drocyteツꀀ glycoprotein:aツꀀ novelツꀀ candidateツꀀ autoantigenツꀀ mul-tiple sclerosis. J Mol Med 75:77-88, 1997 10) Ben-Nun A, Mendel I, Bakimer R et al:The autoimmune reactivity to myelin oligodendrocyte glycoplotein(MOG)in multiple sclerosis is potentially pathogenic:e ect of copolymer 1 on MOG-induced disease. J Neurol 243:S14-S22, 1996 11) Rosbo NK, Milo R, Lees MB et al:Reactivity to myelin antigens in multiple sclerosis. J Clin Invest 92:2602-2608, 1993 12) Nagelhus EA, Veruki ML, Torp R et al:Aquaporin-4 water channel protein in the rat retina and optic nerve:poralized expression in Muller cells andツꀀ brous astrocytes. J Neurosci 18:2506-2519, 1998 13) Venero JL, Vizuete ML, Ilundain AA et al:Detailed local-ization of aquaporin-4 RNA in the CNS:preferential