マウスの網膜に対する光の有害性の波長依存性
奥野勉*1

海津 幸子*2 谷

戸正樹*3大平明

弘*2

強い光（可視光）への眼のばく露は，網膜の障害を引き起こす．実際，適切な遮光をせずに溶接アークまたは太陽を見た場合に，多くの網膜障害が発生している．光による網膜障害を防止するための基礎データとして，さまざまな条件下における光の有害性の強さ（ハザード）を知る必要がある．本研究では，マウスを使用し，網膜に対する光の有害性の波長による違いを調べた．中心波長約 420，440，460，500，540，580 nm，半値幅約 20nm，網膜における照射量 170 J/cm2 または 500 J/cm2 の光をマウスの眼に照射した．照射後 14 日目に網膜電図を測定した．その後，眼球を摘出してパラフィン切片を作製，HE 染色を行った．網膜電図の a 波と b 波の振幅，および，切片における網膜外顆粒層の厚さを指標として，網膜の障害を評価した．波長 540 nm および 580 nmの光を照射した場合には，指標の変化は見られなかった．一方，波長 500 nm よりも短い波長の光を照射した場
合には，網膜電図の a 波と b 波が減弱，網膜外顆粒層の厚さが減少する傾向が見られた．その傾向は，波長が短いほど強く，また，照射量が多い方が強かった．本研究の結果は，マウスの網膜に対する光の有害性は，いわゆるブルーライトの波長域（約 400 nm から約 500 nm）において強いこと，さらに，その波長域の中では，波長が短いほど強いことを示している．

キーワード: 光，網膜障害，マウス，ブルーライト

1

はじめに実験動物部門の承認を受けている．

強い光（可視光）への眼のばく露は，網膜の障害を引2き起こす．実際，適切な遮光をせずに溶接アーク（文献方法1）の引用文献を参照）または太陽（文献 2）の引用文献を実験には，6 週齢の ICR 系（Crl:CD1）雄マウス（チ参照）を見た場合に，多くの網膜障害が発生している．

ャールスリバー）を使用した．飼育は，明期 12 時間（7:00

光による網膜障害では，通常，視力低下，霧視，暗点なAM - 19:00 PM），暗期 12 時間（19:00 PM - 7:00 AM）

どの症状が，ばく露の直後または数時間以内に現れる．の周期および室温 23～24℃の条件下で行った．波長と照その後，症状は，数週間の間に徐々に改善するが，最終射量の各条件について，6 匹ずつ使用した．ケタミン/キ的に残る場合も多い 3-7）．したがって，患者は，長期間シラジン混合液（120 mg/6mg/kg）を腹腔内投与し，全にわたって不都合を強いられる可能性がある．
光による網膜の障害の研究は，ラットまたはマウス等身麻酔下で，左眼に光を照射した（写真 1）．右眼は，医療用粘着テープを用いて閉瞼して光が当たらないようにのげっ歯類を用いて，広く行われているが，そのほとんし，対照眼とした．照射後 14 日目に，LED のフラッシ

どは，メカニズムの解明を目的とした定性的な研究であュ光（メイヨー）を刺激とし，網膜電図（ERG）を記録る．これらの研究では，波長やばく露量などの光の条件した（LS-W，メイヨー）．そのデータから，a 波と b 波を正確に把握または制御していないため，有害性の強さの振幅を求めた（図 1）．その後，ケタミン/キシラジンに関するデータは，ほとんど得られていない．

混合液（120 mg/6mg/kg）による麻酔下で頸椎脱臼法にACGIH（American Conference of Governmentalより安楽死させた．眼球を摘出し，4％パラホルムアル

Industrial Hygienists）は，光による網膜障害の発生をデヒド，2％塩化亜鉛，2％トリクロロ酢酸，20％イソプ防止するための許容基準を発表している 8)．しかし，光の網膜に対する有害性の定量的データとしては，基本的に，Ham らのサルのデータ 9)しかなく，ACGIH の許容基準は，この少ないデータを元に決められている．許容基準を信頼性の高いものにするため，光の有害性に関する定量的データをさらに蓄積する必要がある．
一般に，光の生体影響は，その波長とともに変化するが，光の網膜に対する障害作用も，同じであると考えられる．本研究では，マウスの眼にさまざまな波長の光を照射し，その影響を比較することによって，網膜に対する光の有害性の波長依存性を求めた．
なお，本実験は，島根大学総合科学研究支援センター*1 人間工学・リスク管理研究グループ

写真 1 マウスへの光の照射*2 島根大学医学部眼科学講座*3 松江赤十字病院眼科– 67 –

労働安全衛生総合研究所特別研究報告

JNIOSH-SRR-NO. 44 (2014)

ロピルアルコールを含む固定液で 24 時間固定（室温、Health）を用いて測定した．測定位置は，視神経乳頭を暗所）した．パラフィン切片を作製，HE 染色を行った．

中心に上下方向に，0.25 mm，0.75 mm，1.25 mm，1.75

切片における網膜外顆粒層（ONL）の厚さ（写真 2）を，mm，2.25 mm の位置と周辺部，合計 12 か所である（写蛍光顕微鏡システム（VB-G25，キーエンス）およびソ真 3）．
ERG の a 波は，視細胞の受容器電位，b 波は，網膜内フトウェア（Image J 1.32，National Institute ofのグリア細胞であるミュラー細胞が発生する電位である．
網膜が障害を受けると，その程度に応じて，ERG の a

電圧波と b 波の振幅が減衰する。一方，ONL は，網膜の断面において，視細胞の細胞体が存在する層である。視細胞が障害を受けると，その程度に応じて，ONL の厚さが減少する．したがって，ERG の波の振幅と ONL の厚時刻

b波

a波さは，網膜障害の指標と考えることができる．
光源としては，キセノンランプ光源装置（MAX-303，朝日分光）に，照射する光の波長に対応するバンドパスフィルター（朝日分光）を装着して使用した．光源装置の光出力を，光ファイバーとロッドレンズを通して，マ図 1 網膜電図（説明図）

ウスに照射した．照射光の中心波長は，約 420 nm，440nm，460 nm，500 nm，540 nm，580 nm，半値幅は約20 nm である．マウスへ光を照射する直前に，測定器（本体：IL1400A，International Light Technologies，シリコンフォトダイオードセンサー：SEL033, InternationalLight Technologies）を用いて，マウスの眼の位置における光の放射照度を測定した．得られた放射照度とその外顆粒層

網膜色素上皮層

a波の振幅 (対照に対する割合, % )

140

内顆粒層

120100**440 nm

420 nm**

440 nm

420 nm**80
6040200580 nm

写真 2 網膜の断面（説明図）

540 nm

500 nm

460 nmb波の振幅 (対照に対する割合, % )140120100**

80
6040200580 nm

下側540 nm

500 nm

460 nm

対照眼に対して *: p<0.05, **: p<0.01

上側(paired-t 検定)．

視神経

誤差棒は標準偏差を表す．

乳頭
写真 3 外顆粒層の厚さの測定位置（矢印）

図 2 網膜電図の結果（照射量 170 J/cm2）– 68 –

マウスの網膜に対する光の有害性の波長依存性

a波の振幅 (対照に対する割合, % )140120
100**

80***

60***

40200580nm

540nm

500nm

460nm

440nm

420nm

b波の振幅 (対照に対する割合, % )140120*

100**

80***

60***

40200580nm

540nm

500nm

460nm

440nm

420nm

対 照眼 に対して *: p<0.05, **: p<0.01,***: p<0.001 (paired-t 検定)
誤差棒は標準偏差を表す．
図 3 網膜電図の結果（照射量 500 J/cm2）

波長におけるマウスの眼の透過率 10)の積を，網膜がばく露される放射照度（網膜放射照度）とした．網膜放射照度と照射時間の積が，網膜への照射量（radiantexposure）となる．そこで，網膜照射量が，170 J/cm2または 500 J/cm2 となるように，照射時間を決定した．
500 J/cm2 は，本実験系で実現できるほぼ最大の網膜照射量である．
光の測定器は，波長ごとの感度の較正を行った後，その有効期間内に使用した．
3結果

図 2，図 3 に ERG の結果を，図 4 に ONL の厚さの測定の結果を示す．
波長 540 nm または 580 nm の光を眼に照射した場合，170 J/cm2 および 500 J/cm2 のどちらの照射量においても，ERG，ONL のすべての指標について，対照眼と比較して有意な差は見られなかった．波長 500 nm の光を照射した場合，照射量 500 J/cm2 において，ERG の b波の振幅が，対照眼と比較して有意に減弱していたが，他の条件と指標では，有意な差は見られなかった．
波長 460 nm 以下の光を照射した場合，ERG の a 波とb 波の振幅が，170 J/cm2 および 500 J/cm2 のどちらの照図 4 外顆粒層の厚さの測定の結果

射量においても，有意に減弱しており，特に，照射量 500– 69 –

労働安全衛生総合研究所特別研究報告ットが，ヒトの良いモデルとなりうることが考えられる．

6

これらのげっ歯類を用い，光の網膜に対する有害性を定5

量的に調べることは，信頼性の高い許容基準を確立する上で，非常に有用であると考えられる。

4関数値

JNIOSH-SRR-NO. 44 (2014)

3参1)

2

文

献

arc welding of mild steel. Ann. Occup. Hyg. 2010; 54:

10300

考

Okuno T, Ojima J, Saito H. Blue-light hazard from CO2293-298.

400500600
波長 (nm)

7002)

800

Okuno T. Hazards of solar blue light. Appl. Opt. 2008;
47: 2988-2992.

3)

Knudtzon K. The prognosis of scotoma helieclipticum.
Follow-up examination of 47 patients injured on 9th

図 5 無水晶体眼障害関数

July 1945. Acta Ophthalmol. 1948; 26: 469-494.
4)

J/cm2 においては，波長が短いほど，振幅の減弱が大きHatfield EM. Eye injuries and the solar eclipse. Resultsof a survey. Sight-saving Rev. 1970; 40 (Summer):い傾向が見られた．また，ONL の厚さは，照射量 500

79-85.

J/cm2 において，有意に減少しており，特に，波長 420 nm5)

Atmaca LS, Idil A, Can D. Early and late visualprognosis in solar retinopathy. Graefe’s Arch. Clin. Exp.の場合には，それが最も顕著であった．また，視神経乳頭に近いほど，大きく減少していた．一方，照射量 170

Ophthalmol. 1995; 233: 801-804.

J/cm2 においては，対照眼と比較して有意な差は見られ

6)

Solar retinopathy. A study from Nepal and from
Germany.

なかった．
4

7)

Rai N, Thuladar L, Brandt F, Arden GB, Berninger TA.

考察

Solar retinopathy. A study from Nepal and from

本研究の結果は，マウスの網膜に対する光の有害性は，Germany. Doc. Ophthalmol. 1998; 95(2): 99-108.

いわゆるブルーライトの波長域（約 400 nm から約 5008)nm）において強いことを示し，さらに，その波長域の中ACGIH. Light and near infrared radiation. TLVs andBEIs, Cincinnati: ACGIH; 2013: CD-ROM.

9)では，波長が短いほど強い傾向を示唆している．

Ham WT, Jr., Mueller HA. The photopathology andnature of the blue light and near-UV retinal lesions

我々は，ラットについても，同様な実験を行い，同様な結果を得ている 11)．一方，ACGIH8)は，無水晶体眼のproduced by lasers and other optical sources. Wolbarsht

場合の光の網膜に対する有害性を評価するため，有害性

ML, ed. Laser applications in medicine and biology,の波長依存性を表す関数（無水晶体眼障害関数，図 5）

Volume 4. New York: Plenum Press; 1989: 191-246.

を，Ham らのサルのデータ 9)を元に定義している．本研

10)Henriksso JT, Bergmanson JPG, Walsh JE. Ultraviolet

究で得られたマウスの網膜に対する光の有害性の波長依

radiation transmittance of the mouse eye and its

存性は，この関数が表す波長依存性の傾向とよく一致しindividual media components. Exp. Eye Res. 2010; 90:382-387.ている．これらの事実から，マウス，ラット，サルでは，
11)

光による急性網膜障害のメカニズムが同じである可能性

海津幸子，奥野勉，谷戸正樹，大平明弘．可視光によるラが考えられる．今後は，ヒトを含めた他の動物をも対象

ット網膜障害の波長依存性．第 30 回日本光医学・光生物とし，そのメカニズムについて，詳細に調べることが望学会抄録集．2008：33．

まれる．
現在のところ，光の網膜に対する有害性に関し，許容基準の基礎となる定量的なデータが少ない．これまでの結果から，光による急性網膜障害について，マウスとラ– 70 –