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角膜実質細胞（角膜線維芽細胞）は、角膜実質に存在する特殊な線維芽細胞である。角膜厚の約85～90％を占めるこの角膜層は、非常に規則的なコラーゲン層と細胞外マトリックス成分から構成されている。角膜実質細胞は、角膜の透明性の維持、角膜の創傷治癒、角膜成分の合成において主要な役割を果たす。正常な角膜では、角膜実質細胞は休眠状態にあり、何らかの損傷や炎症の後に活動を開始する。損傷部位の下にある一部の角膜実質細胞は、たとえ軽度であっても、損傷直後にアポトーシスを起こす。 [1]正確に調整された治癒過程のいかなる不具合も角膜を曇らせる可能性がある一方、角膜実質細胞の過度のアポトーシスは、円錐角膜などの変性角膜疾患の病理学的過程の一部である可能性があり、これらの考慮から、これらの細胞の機能に関する継続的な研究が促進されている。
起源と機能
角膜実質細胞は、発生的に頭蓋神経堤細胞集団から派生し、そこから移動して間葉に定着する。一部の種では、神経堤からの移動は2つの波に分かれ、最初の波で角膜内皮細胞が生まれ、2番目の波で上皮から分泌された細胞のない間質原基に侵入する。他の種では、両方の集団が1つの移動波から発生する。間質に定着すると、角膜実質細胞は異なるタイプ（I、V、VI）のコラーゲン分子とケラタン硫酸の合成を開始する。出生後に目が開く瞬間までに、角膜実質細胞の増殖はほぼ終了し、そのほとんどは静止状態にある。[2]
眼の発達の終わりまでに、角膜には相互接続された角膜実質細胞ネットワークが確立され、隣接する細胞の樹状突起が互いに接触する。[3]静止状態の角膜実質細胞は、主に水晶体での役割で知られる、いわゆるクリスタリンを合成する。水晶体クリスタリンと同様に、角膜クリスタリンは透明性と最適な屈折を維持するのに役立つと考えられている。[4]それらはまた、角膜の抗酸化防御の一部である。[5]ヒト角膜実質細胞によって発現されるクリスタリンは、ALDH1A1、ALDH3A1、[6] ALDH2、およびTKTである。異なる種には異なるクリスタリンのセットが典型的である。[7]角膜実質細胞によって生成されるケラタン硫酸は、最適な角膜水分補給を維持するのに役立つと考えられている。[8]その合成の遺伝的破壊は、黄斑角膜ジストロフィーを引き起こす。[9]
ある研究によると、ヒトの角質細胞の平均密度は 1 mm 3あたり約 20,500 個、つまり 1 mm 2の断面では 9,600 個です。最も高い密度は角質細胞の上部 10% で観察されます。角質細胞の数は加齢とともに減少し、年間約 0.45% の割合で減少します。[10]
角膜が損傷すると、一部の角膜実質細胞は、IL1αやTNF-αなどの上層から分泌されるシグナル伝達分子によってアポトーシスを起こします。他の隣接する角膜実質細胞は、同じ分子の作用を受けて活性化し、増殖し、組織の再構築を引き起こすマトリックスメタロプロテアーゼの合成を開始します。これらの活性化細胞は、さまざまな情報源で「活性角膜実質細胞」または「線維芽細胞」と呼ばれたり、「修復表現型」を呈すると言われています。より重度の損傷の後、または治癒過程の進行段階では、多くの角膜実質細胞が、ECM成分を活発に分泌する筋線維芽細胞に変化します。この変化は、 TGF-βによって引き起こされると考えられています。角膜上皮の基底膜が修復されるとすぐに、間質へのTGFβの流入が大幅に減少し、筋線維芽細胞が消失します。その後、残りの活性化角膜実質細胞は、しばらくの間、細胞外マトリックスの再形成を続け、IL1-αを分泌して「修復表現型」を維持します。[1]
角膜実質細胞のアポトーシスは、静止状態でも活動状態でも、特別な注目を集めるプロセスです。健康な角膜ではプログラム細胞 死はまれですが、最上層の損傷の直後、損傷部位の真下の角膜実質細胞がアポトーシスを起こします。 [11]ある仮説では、このような急速な反応は、眼の免疫系の限界により免疫細胞が損傷部位に到達するまでに数時間かかるため、感染が角膜に広がるのを阻止する必要があるためだと説明されています。 [12]通常、角膜実質細胞の不足は、隣接する細胞の有糸分裂によって徐々に補充されます。 [2]アポトーシスは、角膜切開術やレーザー手術などの眼科手術後に観察され、[13]術後合併症の発症に関与している可能性があります。
臨床的意義
角膜実質細胞は、さまざまな角膜疾患において役割を果たしている可能性がある。比較研究によると、角膜実質細胞の機能は、角膜ジストロフィーの最も一般的な形態である円錐角膜において、正常とは大きく異なる。円錐角膜では、角膜実質細胞は上皮損傷から遠く離れた場所でアポトーシスを起こすことが示されており、角膜実質細胞の過剰なアポトーシスが円錐角膜の主要な病理学的イベントであるという仮説が存在する。[15]ある研究によると、患者の角膜実質細胞はアルコール脱水素酵素サブフォームの1つのレベルが低下しており、[14]別の研究によると、スーパーオキシドジスムターゼ3の 分泌が大幅に減少している。[16]
参照
参考文献
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外部リンク
- ナイジェル・ブルックス - 研究者