水晶体は本来無色透明であり,可視光線を正確に網膜に投射する役割を担っている.しかし,いくつかの種類の生物では加齢とともに着色することが知られている.特に知られているのはヒトとリスの水晶体である.ヒトの場合,生後から6〜7歳頃まではjuicy
lens といわれるほど水分含量も多く,無色透明ないし淡黄色であるが,この時期を過ぎる頃から徐々に着色が始まる.一般に加齢とともに着色が進み,水晶体を透過する可視光線の波長にも変化が生じ,網膜に到達する波長に変化が生じ,色覚も変化しているはずであるが,非常にゆっくりと着色が進行するので,その変化に対する自覚はない.しかし,加齢白内障などで高齢者が白内障手術を受け,無色透明な眼内レンズを移植されると,手術前と色の見え方が違うことを綛験し,初めて水晶体の着色を知らされることになる.これらの点を考慮して,手術前後で見え方に違いを生じないように黄色に着色した眼内レンズの移植も行われている.
ここで簡単に加齢による水晶体の光特性について触れる.加齢とともに可視光(360〜820nm)の短波長領域の透過が悪くなり,
400〜450 nmでは50歳で幼児の50%, 75歳で10%に透過率が低下し,さらに中波長域である500nm付近の透過性も著しく減少する.このことは,高齢者では青色系統の波長が網膜に届きにくく,黄色,あるいは褐色系が強調されて見えるという結果になる.この現象は幼児期からゆっくりと進むので,あくまでも本人に色の変化に対する自覚はない.
水晶体の着色は,加齢に加えて紫外線が当たることによるとされているが,正確にはわかっていない.太陽光による紫外線(10〜400
nm)は,通常,可視光に近い長い波長の紫外線A波(320〜400
nm), B波(280〜320 nm), C波(200〜280 nm)に分類される.C波より波長の短い紫外線は地球上に到達しないとされ,それ以外は涙液,角膜,房水で吸収された後,ある程度水晶体に到達し,ここまででほとんどが吸収され,網膜への到達を防いで網膜を紫外線から防御している.着色は,このうちの水晶体へ到達したわずかな紫外線B波によるところが大きいといわれている.
着色が軽度なうちは澄明で光を通すが,極度に着色が進行した場合,また,着色の進行に伴って蛋白質の変性が生じた場合などは光透過性を失い,白内障と診断されることになる.この着色には大きく分けて二通りあり,淡黄色に着色していく場合と,茶褐色に着色していく場合である.どちらもアミノ酸であるトリプトファン(Trp)の変化に起因している.トリプトファンは,生体では三つの経路で代謝される.それらは,インドール酢酸経路,セロトニン経路,そしてキヌレニン経路であり,水晶体の着色はキヌレニン経路に由来しているとの説が支持されている.この経路は図1に示すように,トリプトファンがインドールアミンー2,3-デオキシゲナーゼによってN−ホルミルキヌレニンになり,次にキヌレニンーホルムアミダーゼによってキヌレニンとなり,キヌレニンーヒドロキシラーゼによって3-ヒドロキシキヌレニン(3-OHKyn)になる糺 この3-OHKynが糖化した3−ヒドロキシキヌレニンー0-β口−グルコシド(3-HKG)が紫外線による光酸化を受けて強い黄色の着色物質になると考えられている.また3-OHKynは蛋白質のシステイン(Cys),リジン(Lys),ヒスチジン巾is)残基や還元型グルタチオン(GSH)に強固に結合して蛋白質の変性を促し(図3)气不溶化へと導く.特に核白内障ではこの現象が顕著に現れる.すなわち,黄色の着色物質は,遊離した単独の化合物と,蛋白質と結合した化合物の2種類が存在し,その割合は表1に示す通りであるヤ 次に茶褐色に着色する場合であるが,これは褐色白内障(Brunescent
cataract)とも呼ばれる白内障で,高度に硬化した茶褐色を呈する水晶体核が特徴である.この着色物質は,3-OHKynがキヌレニントランスアミナーゼによってキサンツレン酸(XaA)に変化したものにやはりグルコースが結合したキサンツレン酸-8-0-βゴ)−グルコシド(XA80G)に由来するといわれている。
さて,着色物質は,高濃度に蓄積すると可視光線の透過に影響が出るばかりでなく,白内障の原因にもなるが,実は網膜への近紫外線の防御フィルターとしての役割を果たしている.近紫外線は網膜の光障害を引き起こすことから,水晶体までで近紫外線を吸収することによって網膜を守っている.表2に示すようにヒトの主な紫外線フィルターは3-HKGであり,動物種によって異なった物質がフィルターとしての役割を担っている6).ヒトの場合,この3-HKGが加齢とともに減少する一方で,脱アミノ化を起こし,前述のようにクリスタリンと結合するようになり,より着色が進行する。
このように水晶体の着色物質は,網膜を保護する役割を担っている一方で,白内障の原因にもなりうるという諸刃の剣でもある.水晶体では高濃度のアスコルビン酸や還元型グルタチオンによって,光酸化反応を防御しているが,加齢などによりこの機能が低下すると水晶体が混濁し,白内障を発症することになることから,水晶体に過度な紫外線が当たることを避け,常に還元状態を維持し続けることが,水晶体の透明性維持に重要である.