照射による棘融解等の皮膚傷害を抑制したことから、SCCA が

博 士 （ 理 学 ） 片 桐 千 華

学 位 論 文 題 名

表皮における外界への防御メカニズムに関する研究 学位論文内容の要旨

  皮 膚 は 外 界 に 接 す る 器 官 で あ り 、 大 き く 表 皮 、 真 皮 、 皮 下 組 織 に 分 類 さ れ る が 、 な か で も表 皮 最 上 層 に 位 置 す る 角 層 は 直 接 外 界 に 接 し 、 乾 燥 、 ウ イ ル ス の 進 入 、 機 械 的 刺 激 、 水 分 蒸 散 、UV 等 か ら 生 体 を 防 御 し て い る 。 本 研 究 で は （1） 角 層 に お け る バ リ ア 一 機 能 形 成 の 過 程 、(2)角層 の 乾 燥 防 御 シ ス テ ム 、 お よ び(3)パ リ ア 一 機 能 回 復 を 促 進 す る 薬 剤 の 検 討 、(4)表 皮 のUV防 御 メ カ ニズム について検討を行 った。

（1）角屠のパ リア一機能は角層間脂質（コレステロール、セラミト゛、脂肪酸）に依存している。本研究では   バ リ ア ― 形 成 に お ける 脂 質代 謝酵 素 の変 動を 検 証し た。 そ の結 果、de novoのコ レス テ ロ― ル生 合   成 酵 素 で あ るHMG CaA reductaseや ス フ イ ン コ ゛ シ ン 生 合 成 酵 素SPTaseは 懐 胎 過 程 後 期 で 活 性   が 低 下 す る が 、 糖 の 修 飾 に 関 与 す るp‑glucocerebrosidase、 硫 酸 の 修 飾 に 関 与 す るsteroid   sulfataseやcholesterol sulfatase等 修 飾 酵 素 は 懐 胎 過 程 後 期 で 活 性 の 亢 進 が 認 め ら れ た 。   ま た 、 修 飾 酵 素 は 気 層 暴 露 や ホ ル モ ン に よ っ て も 活 性 が 亢 進 し 、 懐 胎 期 間 後 期 に こ れ ら の酵 素   活性 の増加が角層のバ リア一機能を形成 することが明らかに なった。

（2）  乾 燥 環 境 や 湿 度 変 動 に よ る 皮 膚 乾 燥 の メ カ ニ ズ ム の 解 明 を 行 っ た 。 そ の 結 果 、 湿 度   の 変 動 が 大 き い 程 、 角 層 水 分 量 や 水 分 保 持 能 が 低 下 し て 皮 膚 状 態 を 悪 化 さ せ た 。 天 然 保 湿     因 子natural  moisturizing factors (NMF)は角 層 の水 分保 持 に重 要な 働 きを 担う が 、湿 度変 動     に よ っ てNMFの 主 成 分 で あ る ア ミ ノ 酸 量 の 低 下 や ア ミ ノ 酸 の 前駆 体で あ るフ ィラ グ リン の発 現     低 下 が 顕 著 に 生 じ る こ と が 明 ら か に な り 、 皮 膚 状 態 の 改 善 に は フ ィ ラ グ リ ン 発 現 の 亢 進が 必     要 であることが明ら かになった。

(3)皮 膚 症 状 の 改 善 に は バ リ ア ― 回 復 薬 剤 が 不 可 欠 で あ る が 、 本 研 究 よ り 特 定 の マ グ ネ シ ウ ム     イ オ ン や 、 カ ル シ ウ ム ノ マ グ ネ シ ウ ム イ オ ン の モ ル 比 が 重 要 で あ る ニ と が 明 ら か に な った 。 (4)セ ル ピ ンsquarhous cell carcinoma antigen (SCCA)はUVに よ っ て 表 皮 上 層 で 顕 著 に タ ンパ ク     お よ び 遺 伝 子 発 現 が 亢 進 し た 。 そ こ で 、SCCAの 過 剰 発 現 系 お よ びSCCAノ ッ ク ダ ウ ン 細 胞 系

′ を 確 立 し(siSCCA/HaCaT)、UVの 影 響 を 解 析 し た 結 果 、SCCAはUV誘 導 ア ポ 卜 ― シ ス に 対     す る 抵 抗 性 を 有 し て い る こ と が 明 ら か に な っ た 。SCCAと 相 互 作 用 す る 因 子 をAntibody Array     で 探 索 し た と こ ろ 、 活 性 型JNKと の 相 互 作 用 が 示 唆 さ れ た 。JNKは3種 の ア イ ソ ホ ー ム が 知 ら     れ て い る が 、 そ の 中 でJNK1の み が ケ ラ チ ノ サ イ 卜 でUV応 答 性 を 有 し て い た 。SCCA1はJNK1     の り ン 酸 化 活 性 を 特 異 的 に 阻 害 し 、JNK2―3、p38aお よ びERKl/2の 活 性 は 阻 害 し な か っ た 。     ま た 、SCCA1はJNK1と 相 互 作 用 し てUV照 射 後 に 核 移 行 す る こ と 、SiSCCA/HaCaTで はJNK     の 基 覧で あるc―Junのり ン 酸化 が増 加 して いる こ とを 見出 し た。 さら に 、SCCA卜 ラ ンス ジェ ニツ     ‑ 25―

クマウスは

照射による棘融解等の皮膚傷害を抑制したことから、SCCA が

活性の阻 害を介してUV 誘導アポトーシスを抑制し、UV による皮膚傷害を防御する新しいメカニズムが 明らかになった。

‑ 26ー

学位論文審査の要旨

学 位 論 文 題 名

表皮における外界への防御メカニズムに関する研究

本 研 究 は 、表 皮 に おけ る 外 界へ の 防 御を 明 ら かに し た もの で 、 以 下の 4 点 に要 約 さ れ る 。

1 ．角眉のバリアー機能は角層間脂質（コレステロ叫、セラミド、脂肪酸）に依存している。

   バ リ ア ー 形成 に お け る脂 質 代 謝酵 素 の 変動 を 検 証し た 結 果、 de novo のコ レ ス テ    ロ ール生合 成律速酵 素であ る HMG CoA reductase やスフ アンコ゛シン生合成律速酵素   SPTase は 懐 胎 過 程 後 期 で 活 性 が 低 下 す る が 、 糖 の 修 飾 に 関 与 す る     D − glucocerebrosidase 、 硫 酸 の 修 飾 に 関 与 す る steroid sulfatase や   cholesterol sulfatase 等 修 飾 酵 素 は 懐 胎 過 程 後 期 で 活 性 の 亢 進 が 認 め ら れ    た。 ま た 、 修飾 酵 素 は気 層 暴 露や ホ ル モン に よ って も 活 性が亢 進し、懐 胎期間 後    期 に こ れ ら の 酵 素 活 性 の 増 加 が 角 層 の バ リ ア ー 機 能 を 形 成 す る こ と が 明 ら    か に ナ ょ っ た 。 さ ら に こ れ ら の 酵 素 活性 は ホ ルモ ン や 気層 暴 露 によ っ て 制 御を      受けていることが明らかになった。

2 ． 乾 燥 環 境 や 湿 度 変 動 に よ る 皮 膚 乾 燥 の メ カ ニ ズ ム の 解 明 を 行 っ た結 果 、 湿 度    の 変 動 が 大 き い 程 、 角 眉 水 分 量 や 水 分 保 持 能 が 低 下 し て 皮 膚 状 態 を 悪 化 さ せ    た 。 天 然 保 湿 因 子 natural moisturizing factors (NMF) は 角 眉 の 水 分 保 持    に 重 要 な 働 き を 担 う が 、 湿 度 変 動 に よ っ て NMF の 主 成 分 で あ る ア ミ ノ 酸 量 の    低 下 や ア ミ ノ 酸 の 前 駆 体 で あ る フ ア ラ グ リ ン の 発 現 低 下 が 顕 著 に 生 じ る こ    と が 明 ら か に た り 、 皮 膚 状 態 の 改 善 に は フ ィ ラ グ リ ン 発 現 の 亢 進 が 必 要 で あ      ることが明らかになった。

三 生

靖 秋

則

二

九 道

和 英

昌

池 澤

口 川

山

菊 矢

坂 及

畠

授

授

授

授

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教

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教

教

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査

査

査

査

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主

副

副

副

副

3 ．皮膚症状の改善にはバリアー回復薬剤が不可欠であるが、本研究より特定の      マグネシウムイオンや、カルシウムノマグネシウムイオンのモル比が重要で      あることが明らかになった。

4 ．セルピン SCCA (squamous cell carcinoma antigen) の機能を解析した。 UV      照射によって、表皮上層において SCCA のタンパクおよび遺伝子発現が顕著      に亢進した。そこで、SCCA の過剰発現系およびSCCA ノックダウン細胞系を    確立 し (siSCCA/HaCaT) 、 UV の影響を解 析した結果、 SCCA は UV 誘導アポト    ーシスに対する抵抗性を有していることが明らかにをった。SCCA と相互作    用す る因子をAntibody Array で探索したところ、活性型JNK との相互作用      が示唆された。 JNK は3 種のアイソホームが知られているが、その中でJNK1      のみがケラチノサイトで UV 応答性を有していた。SCCA1 はJNK1 のりン酸化    活性を特異的に阻害し、JNK2 −3 、p38 ・およぴERKl/2 の活性は阻害しなかっ      た。また 、 SCCA1 はJNK1 と 相互作用し て UV 照射後に 核移行する こと、

    siSCCA/HaCaT では JNK の基質であるc ―Jun のりン酸化が増加していること      を見出した。さらに、 SCCA トランスジェニックマウス(Tg SCCA) を作製し検    討し た結果、Tg SCCA では UV 照射による棘融解等の皮膚傷害を抑制した。

   以上 の結果より 、 SCCA がJNK1 活性の阻 害を介して UV 誘導アポトーシスを      抑制し、UV による皮膚傷害を防御するという新しいメカニズムが明らかに    された。

   これを要するに、著者は、表皮における外界への防御機構を解析し、表皮に

おける防御の分子機構に新しい知見を加えた。よって、著者は、北海道大学博

士 （ 理 学 ） の 学 位 を 授 与 さ せ る 資 格 あ る も の と 認 め る 。