光ストレス網膜モデルにおけるビルベリー抽出物の神経保護効果

Neuroprotective effect of bilberry extract in a murine model of photo-stressed retina.

• Hideto Osada
• Tomohiro Okamoto
• Hirohiko Kawashima
• Eriko Toda
• Seiji Miyake
• Norihiro Nagai
• Saori Kobayashi
• Kazuo Tsubota
• Yoko Ozawa

抄録

光への過度の曝露は、加齢黄斑変性症や網膜色素変性症などの網膜疾患の変性および失明を促進する。しかし、光誘発性網膜変性症の根底にあるメカニズムは完全には解明されておらず、一般化可能な予防的介入は提案されていない。ビルベリーエキスは、抗酸化物質を豊富に含むサプリメントであり、眼症状を改善する。しかし、光ストレスを受けた網膜への効果は明らかにされていない。本研究では、ビルベリー抽出物の光ストレスに対する神経保護効果をマウス網膜で検討した。光ストレスを受けたマウスの網膜にビルベリー抽出物を経口投与したところ、桿体および円錐体のそれぞれの光受容体機能を示すスコトピックおよびフォトトピックエレクトロレチノグラムによって記録された光誘発性視覚機能障害は、ビルベリー抽出物を胃管から経口投与することによって減少した（体重750mg/kg）。また、ビルベリー抽出物は、光受容体細胞層の光誘発性アポトーシスおよびロッドおよびコーン光受容体の外側セグメントの短縮を抑制した。リアルタイム逆転写酵素ポリメラーゼ連鎖反応によって測定された光誘起活性酸素種（ROS）、酸化的および小胞体（ER）ストレスマーカーのレベルは、ビルベリー抽出物処理によって減少した。また、抗酸化物質として知られるN-アセチル-L-システインによる活性酸素の減少もERストレスを抑制した。活性化転写因子4の発現の免疫組織化学的解析により、網膜ではERストレスの存在が、少なくとも一部ではミュラーグリア細胞では存在することが示された。また、網膜色素上皮における光誘起タイトジャンクションの破壊も、ビルベリー抽出物によって抑制され、酸化ストレスマーカーを抑制したが、ERストレスマーカーは抑制されなかった。これらの結果から、ビルベリー抽出物は、光誘起アポトーシスや視覚機能障害を減衰させる可能性が高く、少なくとも一部では、活性酸素の減少と、それに続く網膜のERストレスの減衰を介していることが示唆された。この研究は、光ストレスのメカニズムを理解するのに役立ち、網膜の光損傷を予防するためにビルベリー抽出物を使用した新たな有用な治療法の開発に貢献することができます。

Excessive exposure to light promotes degenerative and blinding retinal diseases such as age-related macular degeneration and retinitis pigmentosa. However, the underlying mechanisms of photo-induced retinal degeneration are not fully understood, and a generalizable preventive intervention has not been proposed. Bilberry extract is an antioxidant-rich supplement that ameliorates ocular symptoms. However, its effects on photo-stressed retinas have not been clarified. In this study, we examined the neuroprotective effects of bilberry extract against photo-stress in murine retinas. Light-induced visual function impairment recorded by scotopic and phototopic electroretinograms showing respective rod and cone photoreceptor function was attenuated by oral administration of bilberry extract through a stomach tube in Balb/c mice (750 mg/kg body weight). Bilberry extract also suppressed photo-induced apoptosis in the photoreceptor cell layer and shortening of the outer segments of rod and cone photoreceptors. Levels of photo-induced reactive oxygen species (ROS), oxidative and endoplasmic reticulum (ER) stress markers, as measured by real-time reverse transcriptase polymerase chain reaction, were reduced by bilberry extract treatment. Reduction of ROS by N-acetyl-L-cysteine, a well-known antioxidant also suppressed ER stress. Immunohistochemical analysis of activating transcription factor 4 expression showed the presence of ER stress in the retina, and at least in part, in Müller glial cells. The photo-induced disruption of tight junctions in the retinal pigment epithelium was also attenuated by bilberry extract, repressing an oxidative stress marker, although ER stress markers were not repressed. Our results suggest that bilberry extract attenuates photo-induced apoptosis and visual dysfunction most likely, and at least in part, through ROS reduction, and subsequent ER stress attenuation in the retina. This study can help understand the mechanisms of photo-stress and contribute to developing a new, potentially useful therapeutic approach using bilberry extract for preventing retinal photo-damage.