ヒアルロン酸ナトリウムはin vitroでヒト角膜上皮細胞の移動を促進する

背景

ヒアルロン酸（HA）としても知られるヒアルロン酸ナトリウムは、角膜を含む多くの組織の細胞外マトリックスに存在する天然由来のグリコサミノグリカンである。HAはその潤滑作用と保護作用のために眼科で広く使用されてきた。近年、角膜創傷治癒促進におけるHAの潜在的役割に対する関心が高まっている。この論文では、in vitroにおけるヒト角膜上皮細胞の移動に対するヒアルロン酸ナトリウムの効果を調べた研究の結果について述べる。

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図1.角膜上皮

方法

この研究はJournal of Ophthalmologyに掲載され、ヒト角膜上皮の遊走に対する異なる濃度のヒアルロン酸ナトリウムの効果を以下の方法で評価した。

• 材料研究者らは、年齢の異なる32人のドナーから得た角膜上皮細胞の単層を用いた。この角膜上皮に傷をつけ、細胞の移動過程を経時的に観察した。
• 培養：ヒト角膜上皮細胞はすべて、(1)ただの培養液、(2)ヒドロキシプロピルメチルセルロース濃縮培地、(3)ヒアルロン酸ナトリウム濃縮培地の3つの培養条件で培養した。[2]
• 測定：各症例の移動上皮細胞を4、8、12、16日目に測定した。

結果

• 研究の結果、角膜上皮細胞の移動はヒアルロン酸ナトリウム存在下で有意に増加した。
• この効果は用量依存的であり、ヒアルロン酸ナトリウムの濃度が高いほど細胞の移動が大きくなった。
• 研究者らはまた、ヒアルロン酸ナトリウムの効果は時間依存的であり、投与24時間後に最大の効果が観察されることも見出した。

以下の棒グラフは、異なる培養条件における細胞移動領域を詳細に示している。注：標準培地（コントロール）、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（Occucoat）、ヒアルロン酸ナトリウム（Healon）。[2]

図2.異なる培養条件におけるヒト角膜上皮細胞シートの移動平均面積

考察

角膜上皮細胞の移動に対するヒアルロン酸ナトリウムの作用機序は完全には解明されていない。しかしながら、いくつかの説が提唱されている。

一つの説は、ヒアルロン酸ナトリウムが細胞の移動を支持する物理的足場を提供するというものである。HA分子は大きく複雑であり、細胞移動の基質となる繊維のネットワークを作ることができる。

もう一つの理論は、HAナトリウムが細胞遊走を促進する成長因子とサイトカインの産生を刺激するというものである。HAは細胞表面レセプターに結合し、上皮成長因子(EGF)や線維芽細胞成長因子(FGF)のような、細胞移動を促進することが知られている成長因子の産生につながるシグナル伝達経路を活性化することが示されている。

応用

この研究結果は、眼科におけるヒアルロン酸ナトリウムの使用に重要な意味を持つ。

角膜上皮細胞の移動は、角膜の創傷治癒過程における重要なステップである。コンタクトレンズの装用、外傷、手術などによる角膜の傷は、視力を損ない、感染症のリスクを増大させる上皮欠損につながる可能性がある。ヒアルロン酸ナトリウムによる角膜上皮細胞の遊走促進は、治癒プロセスを促進し、合併症のリスクを減少させる可能性がある。

角膜創傷治癒における役割に加え、ヒアルロン酸ナトリウムは眼科において他の治療用途があることが示されている。そのひとつが、ドライアイ症候群の治療における潤滑剤および保護剤として使用されることである。医療グレードのヒアルロン酸ナトリウムを使えば、充血、目のかゆみ、目のかすみ、その他のドライアイ症候群の症状から解放される。もうひとつは、白内障手術やその他の眼内手術における粘弾性剤としての役割である。ヒアルロン酸ナトリウムは、白内障手術で使用される一般的な眼科用粘弾性装置（OVD）である。また、角膜移植や網膜付着手術においてもOVDとして作用する。

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結論

一言で言えば、この研究結果は、ヒアルロン酸ナトリウムがin vitroでヒト角膜上皮細胞の移動を促進することを示唆している。この効果の作用機序は完全には解明されていないが、HA分子が提供する物理的足場と成長因子シグナル伝達経路の活性化が関与している可能性がある。これらの知見は、眼科におけるヒアルロン酸ナトリウムの使用、特に角膜損傷の治療と角膜創傷治癒の促進に重要な意味を持つ。角膜上皮細胞の移動に対するヒアルロン酸ナトリウムの作用機序を完全に理解し、臨床での使用を最適化するためには、さらなる研究が必要である。

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参考文献

[1] Sophia Masterton, Mark Ahearne, 角膜上皮のメカノバイオロジー,Experimental Eye Research, Volume 177, 2018, https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0014483518302082

[2] Gomes JA, Amankwah R, Powell-Richards A, Dua HS.Sodium hyaluronate (hyaluronic acid) promotes migration of human corneal epithelial cells in vitro.Br J Ophthalmol.2004 Jun;88(6):821-5. doi: 10.1136/bjo.2003.027573.pmid: 15148219; pmcid: pmc1772195.