先天性赤緑色盲

先天性赤緑色盲
その他の名前	ダルトン症、赤緑色覚異常
赤緑色盲の検出に使用できる石原テストの例。正常な色覚を持つ人は、オレンジ色の背景に緑色の「74」が見えるはずです。赤緑色盲の人は、緑と赤の色合いが区別がつかないほど似ているため、「21」という数字が見えたり、数字がまったく見えなかったりすることがあります。
専門	眼科
症状	赤緑軸に沿った色の区別が減少
通常の発症	先天性
間隔	生涯
原因	遺伝性（通常はX連鎖性）[1]
診断方法	色覚検査[1]
鑑別診断	後天性赤緑色盲
処理	なし
薬	なし
頻度	男性2～9%、女性<1%

先天性赤緑色盲は遺伝性疾患であり、色覚異常の大半の根本原因となっている。色覚に軽度から中等度の影響がある以外、顕著な症状はない。^{[1]これは、網膜の}錐体細胞にある感光性色素で、色覚を司る赤色および/または緑色のオプシンタンパク質の機能の変異によって引き起こされる。^{[1]関連するオプシンの}遺伝子がX染色体上にあるため、男性は女性よりも赤緑色盲を受け継ぐ可能性が高い。^[1]先天性赤緑色盲のスクリーニングは、通常、石原式または類似の色覚検査で行われる。^[1]これは生涯にわたる疾患であり、治療法や治療法は知られていない。^[1]

このタイプの色覚異常は、歴史的には、先天性の赤緑色覚異常を持ち、これを初めて科学的に研究したジョン・ドルトンにちなんで、ダルトン症と呼ばれることもあります。他の言語では、ダルトン症は現在でも赤緑色覚異常を表すのに使われていますが、口語的には色覚異常全般を指すこともあります。

先天性赤緑色盲の唯一の顕著な症状は、色覚異常（色盲または色覚異常）です。赤緑色盲の人は、赤緑軸に沿った色識別力が低下します（または、まったく識別できません）。これには、通常、次の色が混同されます。^[要出典]

• シアンとグレー
• ローズピンクとグレー
• 青と紫
• 黄色とネオングリーン
• 赤、緑、オレンジ、茶色
• 黒と赤（プロタン）

先天性赤緑色覚異常は4つのグループに分類されます: ^[要出典]

• 第一色覚
• 第1色覚異常
• 2色覚
• 2型異常

これらの各グループは、接頭辞と接尾辞で構成されています。接頭辞は影響を受ける錐体 (フォトプシン) を示し、ギリシャ語の語彙素「第 1」( prot- ) または「第 2」( deuter- ) はそれぞれ L オプシンと M オプシンを指します。接尾辞は色覚の次元を示します。

• 二色性には接尾辞「-anopia」（ギリシャ語で「視力がない」という意味）が付く。
• 異常な三色型には、接尾辞anomaly (ギリシャ語で「不規則な」という意味) が付きます。

正常な色覚の次元は3 色型です。これは、3 つの異なる錐体クラスを持つ視覚システム、つまり 3 次元の色域を指します。2 色型色覚には 2 つの異なる錐体クラスしかないため、2 次元の色域です。赤緑 2 色型色覚の場合、赤緑反対色チャネルを表す次元が失われます。異常 3 色型色覚も 3 色型ですが、少なくとも 1 つの錐体細胞のスペクトル感度が変化しているため、色域のサイズや形状が異なります。先天性の赤緑色盲の場合、赤緑次元のダイナミック レンジは正常な色覚と比較して小さくなります。^{[引用が必要]}

欠陥の次元は強度/重症度と関連しているが、臨床的には重症度を経験的に軽度、中等度、強度（または強度）と定義する方がはるかに簡単である。異常な三色型色覚は、正常な色覚と区別がつかない（軽度）から二色型色覚と区別がつかない（強度）まで、その重症度はさまざまである。したがって、異常な三色型色覚と二色型色覚の鑑別診断は困難である。^{[2]臨床診断の例としては、}強度二色型色覚があり、これは二色性異常または二色性盲のいずれかに相当する可能性がある。^[要出典]

先天性赤緑色盲には、障害を受ける錐体細胞の種類によって2つのタイプがある。^[要出典]

• プロタン: (男性の 2%):長波長に敏感な錐体細胞のL オプシンが欠如しているか、異常なL オプシンを持っています。
• デュータン: (男性の 6%):中波長に敏感な錐体細胞のM オプシンが欠如しているか、異常なM オプシンを持っています。

それぞれ赤盲と緑盲と呼ばれることが多いが、第 1 色盲と第 2 色盲は、特に第 3 色盲と比較すると、非常によく似た表現型 (色覚) を示す。この症状は、赤と緑が混乱の指標となる色であるから、あるいは「赤」と「緑」の錐体が影響を受けるからではなく、赤緑反対プロセスチャネルが影響を受けるため、赤緑色盲と呼ばれる。2 色覚では、どちらの錐体 (LWS または MWS) が欠損しているかに関係なく、そのチャネルは同様に非活性化される。異常な 3 色覚では、どちらの錐体が効果的にもう一方の錐体に向かって移動しているかに関係なく、そのチャネルは同様に影響を受ける。^{[引用が必要]}

最も顕著な違いは、赤が赤紫色に暗く見えるというスコテリスロース効果です。これが、赤紫色に赤が黒と混同されることが多いのに対し、赤紫色に混同されない理由です。赤紫色の視感度関数は長波長で狭くなり、赤が暗くなります。これは、赤錐体（通常はスペクトルの赤側をカバー）が短波長にシフトするか、または欠落しているためです。^[要出典]

色覚検査ではこの 2 つを区別するのは難しいですが、アノマロスコープを使用すると最も確実に区別できます。この装置は、黄色の基準と知覚的に一致させるために混合する必要がある赤と緑の光の割合を測定します。プロタンは色正常者よりも赤が多く、デュータンは緑が多くなります。^{[引用が必要]}

先天性赤緑色盲のメカニズムは、錐体細胞の機能、具体的には光子を「キャッチ」して光を化学信号に変換する光色素であるフォトプシンの発現に関連しています。一般的な人間は、それぞれOPN1SW、OPN1MW 、またはOPN1LWという異なる遺伝子によって発現される S-オプシン、M-オプシン、および L-オプシンの 3 つの異なるフォトプシンを持っています。OPN1MW と OPN1LW は、X 染色体の q 腕の端にある位置Xq28 の遺伝子クラスターに（遺伝子座制御領域遺伝子とともに）直列に並んでいます。^[4] OPN1SW は、この症状とは無関係で、別の染色体上にあります。クラスター内の遺伝子を次の表にまとめます。

3000万～4000万年前の重複イベントから区別すると、^[7] 2つのオプシンは高度に相同（非常に類似）であり、わずか19の二形性部位（異なるアミノ酸）を持ち、^[8]したがって96％類似しています。^[9]比較すると、これらのオプシン遺伝子のどちらも、 OPN1SW（SWSフォトプシンをコードし、染色体7に位置する）または「RHO」（ロドプシンをコードし、染色体3に位置する）と40％の相同性しかありません。^[9]

2 つの遺伝子は 19 個の二形性部位 (異なるアミノ酸) を共有していますが、そのうち 7 個だけが遺伝子間の機能的な違い、つまりオプシンのスペクトル感度の調整につながります。^[8]これらの 7 つの機能的に二形性のある部位は、オプシンをより高い (赤方偏移) またはより低い (青方偏移) 波長に調整します。OPN1MW 遺伝子の典型的な (最も一般的な) 対立遺伝子は、これらの二形性部位のすべてで青方偏移しています。同様に、OPN1LW 遺伝子の典型的な対立遺伝子は、これらの二形性部位のすべてで赤方偏移しています。言い換えれば、正常な色覚に寄与する各遺伝子の最も一般的な対立遺伝子は、新しい点突然変異がない限り、スペクトル内で可能な限り離れています (約 30 nm) 。^[要出典]

減数分裂中、同じタイプの染色体間で相同組換えが発生し、遺伝子の一部が交換されることがあります。交換される部分は一般的に同等（同じ遺伝子を持つ）であり、このプロセスは等価相同組換えと呼ばれます。 [ ^6] 不等 相同組換えは、染色体の交換部分が同等でない場合、つまり同じ場所で切断されない場合に発生します。この組換えは、OPN1LW 遺伝子と OPN1MW 遺伝子が隣接しており、96% 類似しているため、この遺伝子座で頻繁に発生します。^{[引用が必要]}

不均等な組み換えが遺伝子間の切断（青い線で表示）を伴って起こると、染色体の 1 つから遺伝子が本質的に欠失することがあります。この遺伝子欠失により、1 型または 2 型色覚（先天性赤緑色覚異常）が発生します。^{[引用が必要]}

遺伝子の途中（例えばエクソン間）で不均等な組み換えが起こると、OPN1LW/OPN1MW遺伝子のそれぞれの一部を含むキメラ遺伝子が作られる可能性がある。^[要出典]

キメラ遺伝子には、OPN1MW 遺伝子と OPN1LW 遺伝子のそれぞれの典型的な対立遺伝子から提供されたエクソンが含まれています。遺伝子間の類似性により、これらのキメラは常に機能しますが、スペクトル調整、つまりスペクトル感度の変化が発生します。キメラのスペクトル感度は、典型的な対立遺伝子のピーク (530 ~ 560 nm) の間のどこかにあります。これらのキメラ対立遺伝子は、M* または L* のいずれかのアスタリスクで示されます。キメラ遺伝子が M* または L* として記述されるかどうかは、スペクトル内で典型的な M または L 対立遺伝子に近いかどうかに基づくのではなく、発現している他の遺伝子の反対に基づいています。つまり、同じキメラ遺伝子が、遺伝子クラスター内の他の遺伝子に応じて M* または L* とラベル付けされる可能性があります。

以下の表には、スペクトルチューニングに寄与する7つの二形性部位とそのエクソン、および典型的なOPN1MWとOPN1LWエクソン間のスペクトルシフト（全体）が含まれています。^[6]

遺伝子重複は不等相同組み換えの結果の 1 つです。OPN1LWまたはOPN1MWのいずれかが重複する可能性がありますが、後者の方がはるかに一般的です。X 染色体の 5% のみが複数の OPN1LW 遺伝子を含みますが、55% が複数の OPN1MW 遺伝子を含み、その数は 4 つに及ぶこともあります^。[7]重複遺伝子は数字の接尾辞で呼ばれることもあり、2 番目の位置にある OPN1MW 遺伝子はOPN1MW2と呼ばれます。重複遺伝子は常に連続しており、遺伝子の異なる対立遺伝子で構成される場合がありますが、重複シリーズの最初の遺伝子のみが発現します。^[要出典]

青錐体単色覚は、先天性赤緑色盲（全色盲を含む）よりもはるかに強い症状を示しますが、メカニズムは非常に似ています。ほとんどの場合、不等相同組み合わせが最初に発生して、単一の L/M オプシン遺伝子を持つ遺伝子型が生成されます。次に、その遺伝子はナンセンス変異を経験して完全に不活性化する必要があります。

先天性とは、出生時から色覚異常があることを意味しますが、通常は遺伝的、受け継がれた色覚異常を表すために使用されます。これは、出生時には存在せず、加齢、事故、投薬などによって引き起こされる後天性色覚異常とは対照的です。 ^[10]

影響を受けるオプシン遺伝子 ( OPN1LWおよびOPN1MW ) は X 染色体上にあるため、伴性遺伝子であり、したがって男性と女性に不均衡に影響します。色盲の対立遺伝子は劣性遺伝子であるため、色盲はX 連鎖劣性遺伝に従います。男性は X 染色体を 1 つだけ (核型 XY )、女性は 2 つ (核型 XX) 持っています。男性は各遺伝子の対立遺伝子を 1 つしか持っていないため、それが欠損しているかキメラである場合、男性は色盲になります。女性は各遺伝子の対立遺伝子を 2 つ (各染色体に 1 つ) 持っているため、1 つの対立遺伝子だけが変異すると、優性の正常な対立遺伝子が変異した劣性対立遺伝子を「上書き」し、女性は正常な色覚を持ちます。ただし、女性が 2 つの変異した対立遺伝子を持っている場合、彼女は依然として色盲です。このため、色覚異常の有病率は不均衡となり、男性の約 8% に色覚異常が見られ、女性の約 0.5% に色覚異常が見られます(0.08² = 0.0064 = 0.64%)。

表から得られる結論としては、次のようなものがある。^[要出典]

• 男性は父親から色覚異常を受け継ぐことはできません。
• 色覚異常の女性は、色覚異常の父親を持たなければなりません。
• 女性が色覚異常になるには、両親から色覚異常の対立遺伝子を受け継ぐ必要があります。
• 色盲のメスからは色盲のオスしか生まれません。
• 保因者の女性は色覚異常の父親を持つことが多いため、色覚異常の男性は母方の祖父（または曽祖父）が色覚異常であることが多い。このように、色覚異常は「一世代を飛ばす」と言われることが多い。

パネットの四角形とこのセクションでは、各染色体には影響を受ける遺伝子が 1 つだけあると想定しています。また、影響を受ける染色体を 2 つ持つ女性も同様に影響を受けると想定しています。^{[引用が必要]}

右の表は、考えられる対立遺伝子/染色体の組み合わせと、それらの相互作用が個人にどのように現れるかを示しています。一部の組み合わせの正確な表現型は、影響を受ける遺伝子が異常な対立遺伝子を表すか、または欠損しているかによって異なります。たとえば、X _{M*L* Y の男性は、両方の遺伝子が欠損しているか機能していない場合は}青錐体単色覚になる可能性がありますが、両方の遺伝子が異常な場合はほぼ正常な色覚になる可能性があります。

• Y : 男性のみの染色体（色覚異常には影響しない）
• X : X 染色体には、存在する対立遺伝子を示す 2 つの下付き文字があります。
  • M : 正常なMオプシンアレル
  • L : 正常なLオプシンアレル
  • M*: キメラ（または欠損）Mオプシンアレル
  • L*: キメラ（または欠損）Lオプシン対立遺伝子

異常三色型視力のヘテロ接合性を持つ女性（すなわち保因者）は、四色型視力を持つ可能性がある。^{[6]これらの女性は、} OPN1MWまたはOPN1LW遺伝子のいずれかの対立遺伝子を 2 つ持っており、したがって正常オプシンと異常オプシンの両方を発現する。女性の発達中に各光受容細胞で 1 つの X 染色体がランダムに不活性化されるため、これらの正常オプシンと異常オプシンは独自の錐体細胞に分離され、これらの細胞は異なるスペクトル感度を持っているため、機能的には異なる錐体クラスとして機能することができる。したがって、この理論上の女性は、420 ​​nm（S 錐体）、530 nm（M 錐体）、560 nm（L 錐体）でピーク感度を持つ錐体と、530 nm と 560 nm の間にある 4 番目の（異常）錐体（M* 錐体または L* 錐体）を持つことになる。^{[11] [12] [13]}

女性が第1色覚と第2色覚の両方のヘテロ接合性である場合、彼女は5色型である可能性があります。第1色覚または第2色覚のいずれかの保因者である女性が、明らかに4色型であり、任意の光と一致させるために4つのスペクトル光の混合を必要とする程度は非常に多様です。ジェイムソンら[ ^14]は、適切で十分に感度の高い機器を使用すれば、赤緑色覚異常（すなわち、ヘテロ接合性第1色覚またはヘテロ接合性第2色覚）の女性保因者は、多かれ少なかれ4色型であることが実証できることを示しました。

男性の異常な三色型色覚の発生率は約6%で、これは異常なMオプシンまたはLオプシン対立遺伝子の発生率と等しいはずなので、ハーディ・ワインベルグ原理に基づくと、影響を受けていない色覚異常の女性保因者（したがって潜在的な四色型色覚者）の有病率は11.3%（つまり94% × 6% × 2）となります。 [ ^15]そのような女性の1人は、ほとんどの人ができない色を識別できるため、真性または機能的な四色型色覚者であると広く報告されています。^{[12] [13]}

先天性赤緑色盲の診断は、通常、心理物理学的検査によって推測されます。これらの色覚検査は、被験者の遺伝子型ではなく色覚表現型を検出するため、先天性赤緑色盲と後天性赤緑色盲を区別することはできません。しかし、色覚と遺伝子型は、特に後天性色盲が除外されている場合、高い相関関係にあります。^[16]石原色覚検査は、赤緑色覚異常を検出するために最もよく使用され、一般に最もよく知られている検査です。^[17]

心理物理学的検査が望ましくない場合は、代わりに網膜電図（ERG）を使用することができる。ERGは、網膜からの電気的反応を光の波長の関数として測定する。錐体細胞のスペクトル感度の形状により、錐体感度のピーク波長はERGから推定することができる。ピーク波長は遺伝子型と高い相関関係にある。^[16]

遺伝子型はOPN1MW遺伝子とOPN1LW遺伝子の配列を決定することで直接評価できる。遺伝子型と表現型（色覚）の相関関係はよく知られているため、遺伝子検査は不完全な情報しか提供できない可能性のある心理物理学的色覚検査を補完する有用な検査となり得る。^[18]

色覚異常の遺伝子治療は近年大きく進歩しましたが、先天性赤緑色覚異常に対する FDA 承認の治療法は今のところなく、治療法も存在しません。症状を緩和する色覚異常用メガネや、日常の作業を支援するスマートフォン アプリの使用による症状の管理は可能です。 ^{[引用が必要]}

先天性赤緑色覚異常は、特にヨーロッパ系の人々に多く見られ、男性の8%、女性の0.4%が先天性赤緑色覚異常を呈しています。^{[19]女性の有病率が低いのは、上で説明したように、先天性赤緑色覚異常の}X連鎖遺伝に関係しています。興味深いことに、ダルトンの最初の論文でも、この8%という数字がすでに出ています。^[20]

...注目すべきことに、私がかつてこの主題について説明した 25 人の生徒のうち、2 人が私に同意したことがわかりました...

— ジョン・ドルトン『色彩の視覚に関する驚くべき事実：観察付き』（1798年）

他の民族では、先天性の赤緑色覚異常の有病率は一般的に低くなります。次の表は、さまざまな地域で実施されたいくつかの研究をまとめたものです。

• 色覚異常者のリスト
• 赤緑の色空間
• 四色型色覚