発生学 · 19.3
眼:水晶体・角膜・脈絡膜・強膜・硝子体
Eye — Lens, cornea, choroid, sclera & vitreous
🧠 眼杯optic cup 眼杯(optic cup)optic cup(眼杯) 外側の構造は「表面外胚葉surface ectoderm表面外胚葉(surface ectoderm)surface ectoderm(表面外胚葉)」と「眼周囲間葉periocular mesenchyme眼周囲間葉(periocular mesenchyme)periocular mesenchyme(眼周囲間葉)」の組合せで整理する。 水晶体lens 水晶体(lens)lens(水晶体) と角膜上皮 corneal epithelium 角膜上皮(corneal epithelium) corneal epithelium(角膜上皮) は表面外胚葉 surface ectoderm表面外胚葉(surface ectoderm) surface ectoderm(表面外胚葉)、角膜実質corneal stroma角膜実質(corneal stroma)corneal stroma(角膜実質)・内皮、脈絡膜choroid脈絡膜(choroid)choroid(脈絡膜)、強膜sclera 強膜(sclera)sclera(強膜) は眼周囲間葉 periocular mesenchyme 眼周囲間葉(periocular mesenchyme) periocular mesenchyme(眼周囲間葉) が関与する。ただし眼周囲間葉 periocular mesenchyme 眼周囲間葉(periocular mesenchyme) periocular mesenchyme(眼周囲間葉) は神経堤細胞 neural crest cells 神経堤細胞(neural crest cells) neural crest cells(神経堤細胞) と中胚葉由来前駆細胞の両方から成り、角膜実質corneal stroma角膜実質(corneal stroma)corneal stroma(角膜実質)・内皮をどちらに帰属させるかは動物種で結論 conclusion 結論(conclusion) conclusion(結論) が割れている(強膜sclera 強膜(sclera)sclera(強膜) も「大部分が神経堤由来」という書き方にとどまる)。神経堤neural crest 神経堤(neural crest)neural crest(神経堤) だけに還元しない。硝子体vitreous body 硝子体(vitreous body)vitreous body(硝子体) では胎生眼内血管系が一時的に発達し、その退縮不全がPFVを生じる。123
水晶体の形成
眼胞optic vesicle 眼胞(optic vesicle)optic vesicle(眼胞) が表面外胚葉 surface ectoderm 表面外胚葉(surface ectoderm) surface ectoderm(表面外胚葉) に接触すると、そこに水晶体板lens placode水晶体板(lens placode)lens placode(水晶体板)が誘導される(19-1-optic-vesicle-cupの一次誘導 primary induction 一次誘導(primary induction) primary induction(一次誘導) の例)。水晶体板lens placode 水晶体板(lens placode)lens placode(水晶体板) は陥入して水晶体胞lens vesicle水晶体胞(lens vesicle)lens vesicle(水晶体胞)となり、表面外胚葉surface ectoderm 表面外胚葉(surface ectoderm)surface ectoderm(表面外胚葉) から完全に分離する。分離後の表面外胚葉 surface ectoderm 表面外胚葉(surface ectoderm) surface ectoderm(表面外胚葉) は角膜上皮 corneal epithelium 角膜上皮(corneal epithelium) corneal epithelium(角膜上皮) へ進む。1
flowchart TD
A["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='surface ectoderm'>表面外胚葉</span>:<span class='jp-term jp-term-diagram' title='lens placode'>水晶体板</span>(<span class='jp-term jp-term-diagram' title='optic vesicle'>眼胞</span>からの誘導)"]
A --> B["陥入し<span class='jp-term jp-term-diagram' title='surface ectoderm'>表面外胚葉</span>から分離:<span class='jp-term jp-term-diagram' title='lens vesicle'>水晶体胞</span>"]
B --> C["後壁の細胞が伸長:<span class='jp-term jp-term-diagram' title='primary lens fibers'>一次水晶体線維</span>→ <span class='jp-term jp-term-diagram' title='lens'>水晶体</span>核"]
B --> D["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='carotid wall'>前壁</span>:<span class='jp-term jp-term-diagram' title='lens epithelium'>水晶体上皮</span>として存続、<span class='jp-term jp-term-diagram' title='equator (equatorial zone)'>赤道部</span>で分裂を続け二次<span class='jp-term jp-term-diagram' title='lens fibers'>水晶体線維</span>を追加"]
水晶体lens 水晶体(lens)lens(水晶体) は生涯にわたり、前壁carotid wall 前壁(carotid wall)carotid wall(前壁) の上皮が赤道部 equator (equatorial zone) 赤道部(equator (equatorial zone)) equator (equatorial zone)(赤道部) で分裂・伸長して新しい線維を追加し続けるため、水晶体lens 水晶体(lens)lens(水晶体) 核の外側に同心円状 concentric 同心円状(concentric) concentric(同心円状) の層が加わっていく。
角膜の形成
角膜は2つの起源から作られる複合構造。
| 層 | 由来 |
|---|---|
| 角膜上皮corneal epithelium角膜上皮(corneal epithelium)corneal epithelium(角膜上皮) | 表面外胚葉surface ectoderm表面外胚葉(surface ectoderm)surface ectoderm(表面外胚葉) |
| 角膜実質corneal stroma角膜実質(corneal stroma)corneal stroma(角膜実質)・内皮 | 眼杯optic cup 眼杯(optic cup)optic cup(眼杯) 周囲へ遊走する間葉(眼周囲間葉periocular mesenchyme眼周囲間葉(periocular mesenchyme)periocular mesenchyme(眼周囲間葉))2 |
水晶体胞lens vesicle 水晶体胞(lens vesicle)lens vesicle(水晶体胞) が表面外胚葉 surface ectoderm 表面外胚葉(surface ectoderm) surface ectoderm(表面外胚葉) から分離すると、原始的な角膜上皮 corneal epithelium 角膜上皮(corneal epithelium) corneal epithelium(角膜上皮) がまず無細胞性の一次実質を分泌する。そこへ眼周囲間葉 periocular mesenchyme 眼周囲間葉(periocular mesenchyme) periocular mesenchyme(眼周囲間葉) が2波に分かれて遊走し、第1波が間葉上皮転換 mesenchymal-epithelial transition 間葉上皮転換(mesenchymal-epithelial transition) mesenchymal-epithelial transition(間葉上皮転換) を経て角膜内皮 corneal endothelium 角膜内皮(corneal endothelium) corneal endothelium(角膜内皮) の単層を、第2波が一次実質へ侵入して角膜実質細胞 keratocyte 角膜実質細胞(keratocyte) keratocyte(角膜実質細胞) (ケラトサイトkeratocyteケラトサイト(keratocyte)keratocyte(ケラトサイト))を作る(ただしマウスでは眼周囲間葉 periocular mesenchyme 眼周囲間葉(periocular mesenchyme) periocular mesenchyme(眼周囲間葉) の流入はE11.5の1回のみと報告されている)。2
⚠️ 「角膜実質corneal stroma角膜実質(corneal stroma)corneal stroma(角膜実質)・内皮は神経堤由来」と一本化しない。 鳥類birds 鳥類(birds)birds(鳥類) の標識実験では実質・内皮とも神経堤細胞 neural crest cells 神経堤細胞(neural crest cells) neural crest cells(神経堤細胞) のみに由来するが、マウスの系譜 lineage 系譜(lineage) lineage(系譜) 追跡(Wnt1-Cre/αGSU-Cre)では神経堤neural crest 神経堤(neural crest)neural crest(神経堤) と中胚葉の混合に由来するとされ、角膜内皮corneal endothelium 角膜内皮(corneal endothelium)corneal endothelium(角膜内皮) の由来は現在も論争が残る——総説自身が「今後の研究で明らかにすべき」と書いている24。鳥類birds 鳥類(birds)birds(鳥類) とマウスで結論 conclusion 結論(conclusion) conclusion(結論) が分かれている以上、どの動物種の実験の話かを添えずに一方へ寄せて覚えない。
💡 角膜の透明性は、コラーゲン・グリコサミノグリカンglycosaminoglycan (GAG)グリコサミノグリカン(glycosaminoglycan (GAG))glycosaminoglycan (GAG)(グリコサミノグリカン)・プロテオグリカンproteoglycan プロテオグリカン(proteoglycan)proteoglycan(プロテオグリカン) が規則正しく配列することで得られる。 免疫抑制薬immunosuppressant 免疫抑制薬(immunosuppressant)immunosuppressant(免疫抑制薬) なしでも角膜移植 corneal transplantation (keratoplasty) 角膜移植(corneal transplantation (keratoplasty)) corneal transplantation (keratoplasty)(角膜移植) の成功率が高いのは、①健常な角膜が無血管avascular無血管(avascular)avascular(無血管)でマクロファージなどの抗原提示細胞 antigen-presenting cell (APC) 抗原提示細胞(antigen-presenting cell (APC)) antigen-presenting cell (APC)(抗原提示細胞) を欠くこと、②上皮・実質・内皮がMHCクラスIIを発現せずクラスIも低発現で抗原提示が最小限にとどまること、③内皮が免疫抑制因子を恒常的に発現すること、が重なるからである。⚠️ 免疫特権immune privilege 免疫特権(immune privilege)immune privilege(免疫特権) は「相対的」であって絶対ではない——外傷・炎症・感染で角膜が血管新生を起こすと抗原提示が増え、拒絶のリスクが上がる。5
脈絡膜・強膜の形成
眼杯optic cup 眼杯(optic cup)optic cup(眼杯) を取り囲む間葉(神経堤neural crest 神経堤(neural crest)neural crest(神経堤) を主成分 main component 主成分(main component) main component(主成分) とし、中胚葉性血管前駆細胞も含む)は、内外2層に分化する。
| 層 | 分化する構造 |
|---|---|
| 内層inner layer 内層(inner layer)inner layer(内層) (血管に富む) | 脈絡膜choroid 脈絡膜(choroid)choroid(脈絡膜) ——網膜への酸素・栄養供給4 |
| 外層outer layer 外層(outer layer)outer layer(外層) (線維性) | 強膜sclera 強膜(sclera)sclera(強膜) ——眼球の形を保つ線維性の外殻 outer shell (outer layer)外殻(outer shell (outer layer)) outer shell (outer layer)(外殻)、角膜の実質と連続する。大部分が神経堤由来とされる2 |
脈絡膜choroid 脈絡膜(choroid)choroid(脈絡膜) の間質細胞 stromal cell 間質細胞(stromal cell) stromal cell(間質細胞) と、網膜・脈絡膜choroid 脈絡膜(choroid)choroid(脈絡膜) の血管を覆う周皮細胞 pericyte 周皮細胞(pericyte) pericyte(周皮細胞) は神経堤 neural crest 神経堤(neural crest) neural crest(神経堤) に由来する。⚠️ ただし脈絡膜 choroid 脈絡膜(choroid) choroid(脈絡膜) のメラノサイト melanocyte メラノサイト(melanocyte) melanocyte(メラノサイト) は「眼の中で神経堤細胞 neural crest cells 神経堤細胞(neural crest cells) neural crest cells(神経堤細胞) から分化する」のではない——他の部位で分化を終えてから、妊娠後期third trimester 妊娠後期(third trimester)third trimester(妊娠後期) になって脈絡膜 choroid 脈絡膜(choroid) choroid(脈絡膜) へ遊走してくる4。神経堤由来であることと、その場で分化することは別である。
硝子体の形成
眼杯optic cup 眼杯(optic cup)optic cup(眼杯) 内層 inner layer 内層(inner layer) inner layer(内層) (19-2-retina-iris-ciliary-body)と水晶体 lens 水晶体(lens) lens(水晶体) の間には、硝子体動脈hyaloid artery 硝子体動脈(hyaloid artery)hyaloid artery(硝子体動脈) (19-1-optic-vesicle-cup)を含む胎生期embryonic period 胎生期(embryonic period)embryonic period(胎生期) の血管性一次硝子体 primary vitreous一次硝子体(primary vitreous) primary vitreous(一次硝子体)が形成される。その後、無血管性avascular 無血管性(avascular)avascular(無血管性) の二次硝子体secondary vitreous二次硝子体(secondary vitreous)secondary vitreous(二次硝子体)が増加し、硝子体動脈hyaloid artery 硝子体動脈(hyaloid artery)hyaloid artery(硝子体動脈) を含む胎生眼内血管系は退縮して、成人の硝子体 vitreous body 硝子体(vitreous body) vitreous body(硝子体) はほぼ無血管 avascular無血管(avascular) avascular(無血管)・透明なゲル状になる。
⚠️ 胎生眼内血管系が正常に退縮せず遺残すると、現在は遺残胎児血管系persistent fetal vasculature (PFV)遺残胎児血管系(persistent fetal vasculature (PFV))persistent fetal vasculature (PFV)(遺残胎児血管系)(persistent fetal vasculature; PFV)と呼ばれる病態を生じる。旧称は遺残硝子体過形成症 persistent hyperplastic primary vitreous, PHPV 遺残硝子体過形成症(persistent hyperplastic primary vitreous, PHPV) persistent hyperplastic primary vitreous, PHPV(遺残硝子体過形成症) (PHPV)である(19-4-clinical)。3
まとめ
- 水晶体lens 水晶体(lens)lens(水晶体) は表面外胚葉由来 surface ectoderm derivatives 表面外胚葉由来(surface ectoderm derivatives) surface ectoderm derivatives(表面外胚葉由来) の水晶体板 lens placode 水晶体板(lens placode) lens placode(水晶体板) が水晶体胞 lens vesicle 水晶体胞(lens vesicle) lens vesicle(水晶体胞) として分離し、後壁が一次水晶体線維 primary lens fibers一次水晶体線維(primary lens fibers) primary lens fibers(一次水晶体線維)、前壁carotid wall 前壁(carotid wall)carotid wall(前壁) の上皮が生涯にわたり二次線維を追加する。
- 角膜は上皮(表面外胚葉surface ectoderm表面外胚葉(surface ectoderm)surface ectoderm(表面外胚葉))と実質・内皮(眼周囲間葉periocular mesenchyme眼周囲間葉(periocular mesenchyme)periocular mesenchyme(眼周囲間葉))の複合構造で、実質・内皮の由来は鳥類 birds 鳥類(birds) birds(鳥類) では神経堤 neural crest 神経堤(neural crest) neural crest(神経堤) のみ、マウスでは神経堤 neural crest 神経堤(neural crest) neural crest(神経堤) と中胚葉の混合とされ論争が残る。
- 角膜内皮corneal endothelium 角膜内皮(corneal endothelium)corneal endothelium(角膜内皮) は眼周囲間葉 periocular mesenchyme 眼周囲間葉(periocular mesenchyme) periocular mesenchyme(眼周囲間葉) の第1波が間葉上皮転換 mesenchymal-epithelial transition 間葉上皮転換(mesenchymal-epithelial transition) mesenchymal-epithelial transition(間葉上皮転換) で作る単層、角膜実質細胞keratocyte 角膜実質細胞(keratocyte)keratocyte(角膜実質細胞) は第2波が一次実質へ侵入して作る。
- 角膜移植corneal transplantation (keratoplasty) 角膜移植(corneal transplantation (keratoplasty))corneal transplantation (keratoplasty)(角膜移植) の成績がよいのは無血管性 avascular無血管性(avascular) avascular(無血管性)・抗原提示細胞antigen-presenting cell (APC) 抗原提示細胞(antigen-presenting cell (APC))antigen-presenting cell (APC)(抗原提示細胞) の欠如・MHC低発現・内皮の免疫抑制因子が重なるためで、免疫特権immune privilege 免疫特権(immune privilege)immune privilege(免疫特権) は相対的なものにすぎない(血管新生が起これば拒絶リスクが上がる)。
- 眼杯optic cup 眼杯(optic cup)optic cup(眼杯) 周囲間葉は内層 inner layer 内層(inner layer) inner layer(内層) (脈絡膜choroid脈絡膜(choroid)choroid(脈絡膜)、血管性)と外層 outer layer 外層(outer layer) outer layer(外層) (強膜sclera強膜(sclera)sclera(強膜)、線維性)に分化する。脈絡膜choroid 脈絡膜(choroid)choroid(脈絡膜) のメラノサイト melanocyte メラノサイト(melanocyte) melanocyte(メラノサイト) は眼の外で分化してから遊走してくる。
- 胎生期embryonic period 胎生期(embryonic period)embryonic period(胎生期) の血管性一次硝子体 primary vitreous 一次硝子体(primary vitreous) primary vitreous(一次硝子体) に続いて無血管性 avascular 無血管性(avascular) avascular(無血管性) 二次硝子体 secondary vitreous 二次硝子体(secondary vitreous) secondary vitreous(二次硝子体) が増加し、胎生眼内血管系は退縮する。
- 胎生眼内血管系の退縮不全はPFV(旧称PHPV)の原因となる。
出典
- 1.Eye development(Current Topics in Developmental Biology・2010)水晶体と角膜上皮は表面外胚葉に由来し、眼周囲間葉が角膜へ移入して実質を形成する閲覧 2026-08-22
- 2.Corneal development: Role of the periocular mesenchyme and bi-directional signaling(Experimental Eye Research・2020)PMC全文(PMC7942814)を閲覧した。眼周囲間葉が神経堤細胞と中胚葉由来前駆細胞から成ること、鳥類を中心とした標識実験では神経堤由来の眼周囲間葉が角膜内皮・角膜実質・強膜の大部分・線維柱帯・毛様体筋を生じるとされてきたこと、これに対しマウスの系譜追跡(Wnt1-Cre/αGSU-Cre)では鳥類と異なり角膜実質細胞と内皮細胞が神経堤と中胚葉の混合に由来すると考えられること、水晶体が表面外胚葉から分離したあと原始角膜上皮が無細胞性の一次実質を分泌し、続く2波の眼周囲間葉の遊走のうち第1波が間葉上皮転換を経て角膜内皮の単層を、第2波が一次実質へ侵入して角膜実質細胞(ケラトサイト)を形成すること、マウスでは眼周囲間葉の流入がE11.5の1回のみであることを確認した閲覧 2026-08-22
- 3.Diagnostic and Management Strategies in Patients with Persistent Fetal Vasculature: Current Insights(Clinical Ophthalmology・2020)遺残胎児血管系は胎生硝子体血管系の子宮内退縮不全により生じる閲覧 2026-08-22
- 4.Molecular and Cellular Regulations in the Development of the Choroidal Circulation System(International Journal of Molecular Sciences・2023)全文を閲覧した。脈絡膜が網膜へ酸素・栄養を供給する血管に富む組織であること、網膜・脈絡膜の血管を覆う周皮細胞と脈絡膜の間質細胞が神経堤細胞に由来すること、一方で脈絡膜のメラノサイトは眼の領域で神経堤細胞から分化するのではなく他の部位で分化してから妊娠後期(ヒトで27 GW)に脈絡膜へ遊走してくること、角膜内皮の由来については鳥類胚では神経堤由来とされたのに対し系譜標識マウスでは神経堤と中胚葉の双方に由来するとされ論争が残ることを確認した閲覧 2026-08-22
- 5.Overview of Corneal Transplantation for the Nonophthalmologist(Transplantation Direct・2023)PMC全文(PMC9835895)を閲覧した。コラーゲン・グリコサミノグリカン・プロテオグリカンといった構成成分の規則的な配列が角膜の透明性に寄与すること、免疫抑制薬を用いなくても角膜移植の成功率が高いのは角膜の「相対的な」免疫特権と内因性の能動的免疫抑制によること、健常な角膜が無血管でマクロファージなどの抗原提示細胞を欠き、上皮細胞・角膜実質細胞・内皮細胞がMHCクラスIIを発現せずクラスIも低発現にとどまるため抗原提示が最小限であること、同時に内皮が種々の免疫抑制因子を恒常的に発現すること、外傷・炎症・感染による角膜の血管新生が抗原提示と拒絶リスクを高めることを確認した閲覧 2026-09-07