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視神経乳頭の剥離は、網膜の光受容細胞が再生されるプロセスです。光感受性オプシンを含む視神経乳頭の外側部分の構造は、10 日ごとに完全に再生されます。
光受容体
網膜には、桿体細胞と錐体細胞という2 種類の光受容体があります。明所視を司る錐体細胞は約 600 万～ 700 万個あり、網膜の中心にある黄斑に集中しています。また、錐体細胞よりも感度が高く、暗所視を司る桿体細胞は約 1 億 2000 万個あります。
脊椎動物の光受容器は3つの部分に分かれています。
ディスク
光感受性の外節は一連の独立した膜状のディスクから構成されている。[1]
桿体では、これらのディスクは表面膜と直接つながっていませんが（最近形成された基底ディスクのいくつかは表面と連続性を保ちますが）、錐体の感光膜は表面膜と連続しています。外節（OS）ディスクには、高感度の光検出のためにロドプシンが密集しています。[2]これらのディスクは10日に1回完全に交換され、この継続的な更新は、視力のある動物の生涯を通じて続きます。
オプシンは合成された後、細胞膜に融合し、細胞膜が陥入して内部で円板が芽生え、密集した外節円板の積み重ねが形成されます。オプシンの翻訳から円板の形成までにかかる時間はわずか数時間です。
脱皮
視神経乳頭の剥離は1967年にRWヤングによって初めて説明されました。[3]視神経乳頭は遠位部への移動とともに成熟し、老化した視神経乳頭は遠位端で剥離し、隣接する網膜色素上皮（RPE）細胞に取り込まれて分解されます。[2]
初期の研究では、錐体は桿体のように錐体脱落を起こさず、分子構成物質を個別に置き換えることで再生する可能性があることが示されました。[3]しかし、他の研究では、少なくとも一部の哺乳類の錐体は、正常な進行中のプロセスとして円板を脱落させることが示されています。[4]
毎日、外節の長さの約10分の1が失われ、10日後には外節全体が入れ替わる。各ステップには制御因子が関与している。ディスクの組み立ては主に遺伝的に制御されているが、ディスクの脱落とそれに続くRPEの貪食は、光や温度などの環境因子によって制御されているようだ。[5]
脱落のタイミングは、神経調節物質、すなわちドーパミンとメラトニンに応じて概日リズムに従います。メラトニンは夜間に光受容体によって合成され、光とドーパミンによって阻害されるため、錐体ディスクの脱落を引き起こします。ドーパミンの生成は光によって刺激され、暗闇とメラトニンによって阻害されるため、錐体ディスクの脱落を引き起こします。重要なのは、桿体ディスクは日中に脱落し、錐体ディスクは夜間に脱落することです。[6]
機構
伝統的な理論
外節椎間板脱落のメカニズム全体における不明な点の 1 つは、椎間板の剥離を具体的に何が引き起こすのか、また椎間板が外節からどのように運ばれ、RPE 細胞によって貪食されるのかということです。
いくつかの研究では、椎間板の剥離がRPE細胞による貪食に先行し、桿体外節の活動的なプロセスが椎間板を切断することを示唆している。[3] [4]しかし、他の研究では、椎間板の剥離中にRPE細胞のプロセスがOSに侵入することが観察された。これらのプロセスは、貪食中にマクロファージによって形成されるプロセスと構造的に類似しており、偽足と呼ばれている。この研究では、これらの偽足が貪食の細胞小器官であり、椎間板の剥離に直接的な役割を果たしている可能性があることが示唆された。[7]
最近の研究
2007 年の論文では、ロドプシン欠損マウスは OSS を発症しないという最近の証拠に基づいた 3 番目の理論が提示されています。[8] [9]コーネル大学の研究者は、ロドプシン自体が光伝達受容体としての役割に加えて、OS の生合成にも役割を果たしているという仮説を立てました。[2]ロドプシンが OS の発達に関与する分子基盤は不明ですが、新たな証拠から、ロドプシンの細胞質 C 末端テールには、桿体細胞体の合成部位から OS への輸送のための「アドレス シグナル」があることが示唆されています。[10] [11]
参考文献
- ^ Besharse, JC, & Pfenninger, KH (1980). 「網膜光受容体における膜アセンブリ: I. ディスクアセンブリとの関係における細胞質小胞のフリーズフラクチャー分析」、The Journal of Cell Biology、87、451-463。
- ^ abc Chuang, J., Zhao, Y., & Sung, C. (2007). 「SARA 制御小胞標的化は哺乳類桿体における光感知器官の形成の基礎となる」、Cell、130、535-547。
- ^ abc Young, RW (1967). 「光受容体外節の再生」.細胞生物学ジャーナル. 33 (1): 61–72. doi :10.1083/jcb.33.1.61. PMC 2107286. PMID 6033942 .
- ^ ab Anderson, DH, Fisher, SK, & Steinberg, RH (1978). 「哺乳類の錐体：ディスクの脱落、貪食、および再生」、Investigative Ophthalmology & Visual Science、17(2)、117-33。
- ^ Nguyen-Legros, J., & Hicks, D. (2000). 「光受容体外節の再生と網膜色素上皮による貪食」、International Review of Cytology、196、245-313。
- ^ LaVail, MM (1980). 「ラットの桿体外節ディスク脱落の概日性」、Investigative Ophthalmology & Vision Science、19(4)、407-411。
- ^ Besharse, Joseph C.; Spratt, Gwendolyn; Forestner, Donna M. (1986年9月8日). 「桿体光受容体による光誘発性およびカイニン酸誘発性のディスク脱落：細胞外カルシウムに対する感受性の違い」比較神経学ジャーナル. 251 (2): 185–197. doi :10.1002/cne.902510205.
- ^ Humphries, MM, Rancourt, D., Farrar, GJ, Kenna, P., Hazel, M., Bush, RA, et al. (1997). 「ロドプシン遺伝子の標的破壊によりマウスに誘発される網膜症」Nat. Genet., 15, 216-219.
- ^ Lem, J., Krasnoperova, NV, Calvert, PD, Kosaras, B., Cameron, DA, Nicolo, M., et al. (1999). 「ロドプシンノックアウトマウスの形態学的、生理学的、生化学的変化」、Proc. Natl. Acad. Sci. USA、96、736-741。
- ^ Tai, AW, Chuang, J.-Z., Bode, C., Wolfrum, U., & Sung, C.-H. (1999). 「ロドプシンのカルボキシ末端細胞質尾部は、ダイニン軽鎖 Tctex-1 に結合することにより、細胞質ダイニンの膜受容体として機能する」、Cell、95、779-791。
- ^ Deretic, D., Williams, AH, Ransom, N., Morel, V., Hargrave, PA, & Arendt, A. (2005). 「網膜疾患を引き起こす変異部位であるロドプシン C 末端は、ADP リボシル化因子 4 (ARF4) に結合することで輸送を制御する」、Proc. Natl. Acad. Sci. USA、102、3301-3306。