タイトジャンクションが角層形成に及ぼす影響の解明
岐阜大学大学院医学系研究科皮膚科学

岩田浩明

The tight junction (TJ) is an intercellular junction complex that seals adjacent epithelial cells and plays a crucial role inepithelial barrier function. TJs consist of several proteins, including those of the transmembrane claudin family, occludin andthe scaffold zonula occludens (ZO) family. The distribution of TJs is distinct among stratified squamous epithelia, such as
between skin and oral buccal mucosa. However, how TJs are associated with stratum corneum have not been elucidated. Weshow that epithelial turnover and proliferation dictate TJ distribution in the squamous epithelia. Human samples and mouse
pharmacological models revealed that slower epithelial turnover/proliferation led to the confinement of TJs in the uppermost
part of squamous epithelia. In contrast, TJs were dispersedly distributed in faster cell turnover/proliferation conditions.
Cell culture experiments and mathematical modeling corroborated the TJ arrangements. These findings demonstrate that TJ
formation is dependent on epithelial cell dynamics. the confinement of ZO-1 within a single layer of squamous epithelia isindicative of slow epithelial proliferation and turnover rates. Our findings do not fully elucidate the functional significanceof ZO-1 distribution, but our study does suggest that ZO-1 reflects the proliferation and turnover of epithelia,Our study
implicates that TJ expression can be a therapeutic output of diseased epithelia.

１．緒

言

皮膚（重層扁平上皮）は、基底層から角層へと角化する過程でバリア構造を形成する。物理的な皮膚バリアには、角層バリアとタイトジャンクション（TJ）バリアの二つが存在する 1）。明確に機序を分けることは困難だが、主に角層は Out-in バリア（外的刺激を防御）、顆粒層 TJ は主にIn-out バリア（水分保持）として重要である 2）。正常な角層は規則正しい網かご構造（Basket weave）を形成するが、表皮の炎症はコンパクト角層となる 3 , 4）。コンパクト角層

図 1 テープストリッピングで採取した角層のコルネオデスモソーム（CDS）の染色は一見強固に思えるが、柔軟性に乏しく亀裂が多数生じて結果的にバリア機能は低下する。
皮膚は重層扁平上皮であり、TJ は顆粒層に限局して形

Basket weave 角層は細胞接着構造であるコルネオデス成される 1 , 2）。常に上方への角化が生じる重層扁平上皮にモソーム（CDS）が規則的な 6 角形構造を形成する 7）。そおいて、特定の部位に TJ を維持することは常に TJ も代謝して CDS はカリクレインにより分解され角層が脱落する。

されていることが明らかになっている。皮膚と異なり、粘一方、コンパクト角層では CDS は 6 角形を維持するが全膜では上皮のターンオーバー速度が数倍早いことが知ら体に分布する（図 1）。Basket weave 角層で辺縁に CDS がれている 5）。粘膜では角層形成がされないが、TJ の形成残存する理由は長らく不明であった。しかし、TJ 様構造に関する知見はほとんどない。われわれは、粘膜では皮が角層の細胞辺縁に存在し、カリクレインによる CDS の膚と異なり複数層にわたり TJ 構成タンパクの一つである分解を防ぐためと考えられている 4 , 7）。

6）

ZO- 1 の発現が認められることを報告してきたが 、なぜ本研究では、上皮のターンオーバー速度が TJ 形成に及皮膚と異なる発現となりバリア機能は保持されているかなぼす影響を解明するとともに、TJ が Basket weave 角層のど不明な点が残されたままである。

形成・維持に必要不可欠な存在であるという仮説を検証するこことを目的とする。

２．方The association with tight junction andstratum corneum formation
Hiroaki IwataGifu University Graduate School of
Medicine, Department of Dermatology法

2. 1.
正常口腔粘膜と正常皮膚における TJ の形成の違いを顕微鏡的観察を行う。

− 86 −

タイトジャンクションが角層形成に及ぼす影響の解明

2. 2.

るように観察されていることが分かる。しかし、それぞれTJ の形成にターンオーバー速度の影響を評価する。

拡大を上げて観察すると上下の接点となる部位は多くはコ

正常口腔粘膜、口腔扁平苔癬、正常皮膚、乾癬病変部とルネオデスモソームと思われる構造が観察される。
４種類の条件の上皮では、ターンオーバー速度が異なる４つの組織における TJ 形成を上皮のターンオーバー速度ことが知られており、基底細胞の分裂細胞数の違いに起因の違いに着目して評価する。

する（図 3）。基底細胞の分裂細胞数を Ki- 67 染色で比較す

2 . 3 . 正常ヒトおよびマウス皮膚、炎症皮膚の詳細
な TJ および角層観察

ると、正常粘膜と乾癬皮膚で分裂細胞数が多く、正常皮膚TJ 関連タンパクの発現量、分布を免疫染色にて超解像

裂細胞数の違いが上皮のターンオーバー速度の違い、さら度技術を用いて縦断面・水平面を詳細観察する。マウスはに上皮の厚みの違いに関与していることが示唆される。と口腔扁平苔癬の組織で少ないことが観察される。この分耳介皮膚が比較的 Basket weave 構造を明瞭に観察できる

粘膜における TJ を ZO- 1 に着目して評価すると、皮膚ため、同部位で正常とイミキモド乾癬モデルマウスの TJとは異なり ZO- 1 の重層化が観察される。同様の所見は、と角層の構造およびタンパク発現を詳細に観察する。

乾癬病変部皮膚でも同様の変化が観察することができる（図 4、5）。ZO- 1 の分布について、蛍光強度を基準に定量

2 . 4 . 培養細胞条件による TJ 形成条件の確立と変異細胞の樹立
三次元培養ではコンパクト角層になるため、培養条件を化すると正常粘膜と乾癬病変部では上皮の外側 1 / 2 - 1 / 3に発現するが、正常皮膚と口腔扁平苔癬では 1 / 5 程度に留まる違いが明らかになった。

検討して Basket weave 角層が形成される条件を確立する。

４．考正 常 と 異 常 の 違 い を RNASeq で 網 羅 解 析 を 行 い Basket

角層バリアはコンパクトであればより強固なイメージがweave 角層形成に重要な遺伝子の候補を探求する。

３．結察

ある。実際に、電子顕微鏡での観察結果ではコルネオデス

果モソームの結合がより多く残存している可能性がある。し電子顕微鏡観察では、Basketweave 角層（図 2 左）とコ

かし、Basket weave 角層と比べて角層間脂質が減少する

ンパクト角層（図 2 右）は弱拡大では角層の重なりが異なため保湿機能の低下につながり、さらに物理的刺激に対す

図 2 Basketweave 角層（左）とコンパクト角層（右）の電子顕微鏡像図 3 正常粘膜、口腔扁平苔癬、正常皮膚、乾癬組織におけるKi-67 染色− 87 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

図 4 粘膜における ZO-1 の分布

図 5 皮膚における ZO-1 の分布

ZO- 1 の分布で評価したところ、ターンオーバー速度が相る柔軟性が乏しくなることが考えられる。
皮膚と粘膜で上皮最外層の構造は大きく異なる。皮膚対的に速い条件（正常粘膜と乾癬病変部）では ZO- 1 が重には角層が形成されるが、粘膜では通常角層は認めない。

層化して観察されるが、ターンオーバー速度が相対的に遅今回の研究では、その理由の一つとして表皮のターンオい条件（口腔扁平苔癬と正常皮膚）では、ZO- 1 は限局性ーバー速度の違いにあると考えた。TJ の構成成分の一つに発現していることが分かる。この結果は、直接的ではな− 88 −

タイトジャンクションが角層形成に及ぼす影響の解明

いが細胞増殖速度の促進が TJ の分布に影響を及ぼしていることが示唆された。TJ はバリア機能として重要であり、皮膚では顆粒層 2 層目に限局して形成される 2 , 8）。粘膜や乾癬病変部では TJ が顆粒層に限局して形成されることはないため、バリア機能が正常に機能しているか疑問が生じる。この点に関しては、われわれは先行研究で物質の透過性を角層側から表皮内、真皮側から角層側に向かう両方向のバリア機能を評価した 6）。正常な皮膚とは異なり、粘膜では基底層側の数層をトレーサーは貫通するが、角層へ向かうにつれて、トレーサーは徐々に減衰していくことが観察された（図 6）。このことより、皮膚における顆粒層における限局的なバリア機能とは異なり、粘膜において TJ のバリア機能は複数層で維持されていると考えられた。粘膜
同様に細胞増殖が亢進している皮膚疾患の代表である乾癬

図 6 マウス頬粘膜にビオチントレーサー（赤）を投与して、粘膜内の通過を観察。ZO-1（緑）で標識。

でも同様の所見が得られたことは、乾癬皮膚においても正常皮膚と同等とは言えないが一定程度バリア機能は保持さweave structure in the stratum corneum is anれていることが推察された。本研究は今後、三次元培養皮

important factor for maintaining the physiological膚を用いることで、増殖因子やインヒビターを添加するこ

properties of human skin as studied usingとで表皮ターンオーバー速度をコントロールするモデルがreconstructed human epidermis and tape stripping of作成できる可能性があると考えている。

human cheek skin. Br J Dermatol 182, 364‒372（2020）.

本研究では、TJ が角層形成に及ぼす影響までは解明が4） Kishibe, M. Physiological and pathological roles

進んでいない。粘膜では角層は形成されず、乾癬病変部皮of kallikrein-related peptidases in the epidermis. J
Dermatol Sci 95, 50‒55（2019）.

膚ではコンパクト角層となるが、このように正常皮膚と明らかに角層形成が異なる理由として TJ の形成が影響して

5） Lehman, J. S., Tollefson, M. M. & Gibson, L. E.

いる可能性は十分考えられる。今後は、角層形成に及ぼすLichen planus. International Journal of Dermatology 48,影響についてもさらに解明を進めていく予定である。

682‒694（2009）.
6） Imafuku, K. et al. Zonula occludens-1 demonstrates

謝辞

a unique appearance in buccal mucosa over severallayers. Cell Tissue Res 384, 691‒702（2021）.

9）

本研究成果の一部は、Cell Prolif. 56 : e 13441 , 2023 . にて報告した。本研究の遂行に当たり多大なご支援を頂きま7） Igawa, S. et al. Incomplete KLK7 Secretion

した公益財団法人コーセーコスメトロジー研究財団に深くand Upregulated LEKTI Expression Underlie御礼申し上げます。

Hyperkeratotic Stratum Corneum in Atopic Dermatitis.
J Invest Dermatol 137, 449‒456（2017）.

（引用文献）

8） Yoshida, K. et al. Functional tight junction barrier
localizes in the second layer of the stratum granulosum1） Otani, T. & Furuse, M. Tight Junction Structure andof human epidermis. J Dermatol Sci 71, 89‒99（2013）.

Function Revisited. Trends Cell Biol 30, 805‒817（2020）．
2） Yokouchi, M. et al. Epidermal tight junction barrier9） Imafuku, K. et al. Zonula occludens-1 distributionfunction is altered by skin inflammation, but not by

and barrier functions are affected by epithelial

filaggrin-deficient stratum corneum. J Dermatol Sci 77,

proliferation and turnover rates. Cell Prolif 56, e13441

28–36（2015）.

（2023）.

3） Goto, H., Tada, A., Ibe, A. & Kitajima, Y. Basket-− 89 −