プラズマローゲン型リゾリン脂質代謝系を基軸とした皮膚の恒常性と疾患調節の作用機序の解明
徳島大学大学院社会産業理工学研究部（生物資源産業学域）

山本圭

Epidermal lipids play important roles in skin homeostasis and diseases. We herein report that lysoplasmalogen (P-LPE),
preferentially produced by group IIF secreted phospholipase A2 (sPLA2-IIF; an “epidermal sPLA2”) that is expressed in the
suprabasal epidermis, promotes epidermal hyperplasia. In both mice and humans, the expression of sPLA2-IIF is increased ininflamed skin in correlation with that of several inflammatory markers such as S100A9 and TNF. Pla2g2f -/- mice had a fragile
stratum corneum and were strikingly protected against psoriasis, atopic dermatitis. Conversely, global and keratinocytespecific Pla2g2f-transgenic mice developed psoriasis-like epidermal hyperplasia spontaneously. Primary keratinocytes fromPla2g2f -/- mice showed defective differentiation and activation. sPLA2-IIF was induced by calcium or Th17 cytokines (IL17A and IL-22) in keratinocytes and preferentially hydrolyzed ethanolamine plasmalogen secreted from keratinocytes togive rise to P-LPE. Treatment with P-LPE restored defective activation of Pla2g2f -/- keratinocytes both in vitro and in vivo,
while forcible degradation of P-LPE by topical application of recombinant lysophospholipase D from Thermocrispum,a lysoplasmalogen-specific hydrolase, prevented psoriasis and atopic dermatitis by in wild-type skin. Moreover, P-LPE
markedly facilitated upward proliferation and differentiation of human primary keratinocytes in three-dimensional culture.
Diagnostically, the increase of several P-LPE species, but not other lysophospholipids, was readily detectable in the tapestripped stratum cormeum obtained from psoriatic and atopic skins. Overall, our results highlight P-LPE as a previously
unrecognized bioactive lysophospholipid and point to the sPLA2-IIF/P-LPE axis as a novel drug or biomarker target forpsoriasis and atopic dermatitis and possibly other epidermal-hyperplasic diseases.

1. 緒で、表皮角化細胞の間隙に分泌される表皮リン脂質代謝酵

言素（sPLA 2 -IIF）がプラズマローゲン型リゾホスファチジル

皮膚、とりわけ表皮は体内の生命環境と非生命環境とのエタノールアミン（リゾプラズマローゲン：P-LPE）を産間の境界バリアの役目をもち、体内からの水分の蒸発、体生し、この P-LPE が表皮角化細胞の分化に寄与すること、液の漏出あるいは病原体などの侵入から体を守っている。

さらに表皮肥厚性疾患を惹起する新規リゾリン脂質である

表皮角質層は表皮角化細胞（ケラチノサイト）の周囲をセラ

ことを報告した 3）（図１）。しかし表皮における P-LPE のミドやコレステロールからなる角質細胞間脂質により満た機能については未だ未解明な部分が多い。そこで本研究でされているために物理的・化学的刺激に対して非常に安定

は P-LPE の分子メカニズムを詳細に解析することを目的であり、また脂肪酸などにより表皮は酸性に保たれている。

とした。

しかし、一旦ケラチノサイトの分化および増殖のサイクル

2. 方が壊れると皮膚のバリアが乱れ、魚鱗癬などの重篤な角質不全疾患を呈する他に、乾癬やアトピー性皮膚炎などの慢法

2 . 1. ヒト表皮角化初代培養細胞

性炎症性皮膚疾患につながり、その克服が望まれている。

実験には不死化ヒト表皮角化細胞株 NHEK/SVTERT 3 - 5

栄養素として摂取された脂肪酸はグリセロール骨格に結（Evercyte）を用いた。細胞の継代は正常ヒト表皮角化細胞合した形でリン脂質や中性脂肪に蓄えられ、必要時に脂質増殖用培地 HuMedia-KG 2（クラボウ）を用いて 37 ℃、7 %分解酵素群によって遊離される。我々は、リン脂質分解

CO 2 条件下でおこなった。三次元培養は、角化細胞分化専

酵素の一群であるホスホリパーゼ A 2（PLA 2）群の網羅的用培地CnT-PR-3D：CnT-Prime 3D Barrier（CELLnTEC）

欠損マウスの表現型解析に脂質質量分析（リピドミクス）に 懸 濁 し た 細 胞 を 2 . 0 × 105 cells/well に な る よ う に 24を用いることで、各 PLA 2 により動員される疾患固有のwell セルカルチャーインサートに播種し、翌日、セルカル

脂質代謝とその生物学的意義を解明してきた

1 , 2）。その中Elucidat ion of mecha n ism of sk i nhomeostasis and disease regulation byplasmalogen-type lysophospholipid pathway

チャーインサート内の培地を除去した後、気相培養をおこなった。siRNA による抑制実験では、三次元化する前日に Lipofectamine RNAiMAX Reagent（Thermo）を用いてsiRNA を導入した細胞を用いた。三次元培養開始から 3 日

Kei Yamamoto

後、終濃度 10 ng/mL の TNF-α、IL- 1 β、IL- 22、IL- 17 A、Division of Bioscience and Bioindustry,
Graduate School of Technology, Industrial
a n d S o c i a l S c i e n c e s , To k u s h i m a
University

IL- 17 F、IL- 6（PEPROTECH）、あるいは 10 nM P-LPEを加え、48 時間培養した。

− 162 −

プラズマローゲン型リゾリン脂質代謝系を基軸とした皮膚の恒常性と疾患調節の作用機序の解明

図 1 sPLA 2-IIF/p-LPE 経路は皮膚バリアを構築するマスターレギュレーターである

2 . 2 . 創傷治癒モデルに再びカルシポトリオールを塗布して翌日に解析した。阻実験には C 57 BL/ 6 背景の野生型マウスおよび sPLA 2 -害剤および LyPls-PLD 4）は後述に従って塗布した。ビデオを使用した。バリカンを用いてマカメラを用いて 30 分間マウスを撮影し、前肢および後肢

ウス背部の体毛を剃り、露出させた皮膚に 5 mm 生検トレによる耳介の掻痒回数を測定した。耳介厚の測定およびパンを用いて穿孔し、経時的に穿孔径を測定した。また、回収した耳介から mRNA を抽出し定量的 PCR 法を用いて

sPLA 2 -IIF 遺伝子欠損マウスの患部に 10 nM P-LPE（5 %sPLA 2 -IIF ならびにアトピー性皮膚炎に関わる遺伝子をエタノール / 生理食塩水）を添加し、遺伝子欠損による表測定して評価した。

IIF 遺伝子欠損マウス

3）

現型の回復を評価した。

2 . 5 . 角質脂質を用いたリピドミクス解析
2 . 3 . 乾癬モデル

マウス耳介から 1 検体につきテープ約 0 . 7 cm × 0 . 7 cm、Balb/c 背 景 の 野 生 型 マ ウ ス お よ び sPLA 2 -IIF 遺 伝 子

5 枚分の角質を採取した。ヒトの場合は健常者、アトピ欠損マウス 3）の耳介に 5 % イミキモド（ベセルナクリーム、ー性皮膚炎患者、乾癬皮膚炎患者から 1 検体につきテー

持田製薬）を 5 日間連続して塗布して乾癬モデルを作成し

プ約 2 . 5 cm × 6 cm、5 枚分の角質を採取した。裁断したた。阻害剤およびリゾプラズマローゲン特異的ホスホリパ

テープから総脂質を抽出し、質量分析装置（4000 QTrap,

ーゼ D（LyPls-PLD） は後述に従って塗布した。耳介厚Sciex）を用いて分析した 3）。内部標準としてd 7-LPE（18 : 1）、の測定を行うとともに、回収した耳介から mRNA を抽出

d 5 -EPA を用い、各測定値はサンプルの総蛋白量を用いし定量的 PCR 法を用いて sPLA 2 -IIF ならびに乾癬に関わて補正した。

4）る遺伝子を測定して評価した。

3. 結

果

Balb/c 背景の野生型マウスおよび sPLA 2 -IIF 遺伝子欠3 . 1. ヒト表皮角化初代培養細胞における sPLA 2 IIF/P-LPE 経路の役割

損マウス 3）の耳介に 80 nM カルシポトリオール（MC 903、

表皮角化細胞株 NHEK/SVTERT 3 - 5 を高密度の濃度でCayman）を連続 3 日間かつ 3 週繰り返して塗布し、4 週目

トランスウェルに播種し、三次元化専用培地の CnT-PR-

2 . 4 . アトピー性皮膚炎モデル− 163 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 28, 2020

3 D を用いて、気相培養をおこなった。その結果、細胞のトの活性化が抑制され、病態が有意に改善した 3）。sPLA 2 -著しい三次元化の亢進および分化マーカー KRT 1 の誘導IIF は乾癬の表皮肥厚部に発現していることから、sPLA 2 -が認められるものの基底層の KRT 14 の発現には変化は

IIF の酵素反応産物である P-LPE は表皮角質に局在するなく、細胞の三次元化が適切におこなわれていることがことが想定される。そこで、Balb/c マウスの耳介にイミ示された。この条件下において sPLA 2 -IIF の発現は細胞キモドを塗布し、塗布 5 日目の表皮角質のリピドミクスの三次元化に伴って増加した。表皮細胞の PLA 2 G 2 F を解析をおこなった。その結果、P-LPE 群がイミキモドをノックダウンすると細胞の三次元増殖および分化マーカ

塗布した表皮角質で増加し、そのうち LPE（P- 18 : 0）はー KRT 1 の発現増加が抑制されたが、KRT 14 の発現に

7 . 0 pmol/cm 2 で あ っ た。 さ ら に sPLA 2 -IIF 欠 損 マ ウ ス

は影響がなかった。さらに、三次元化した表皮角化細胞にの角質では野生型で増加した P-LPE 群は有意に低下した。

Th 17 応答性のサイトカインを含む 6 種類のサイトカイン

以上の結果から、P-LPE が表皮角質層に局在し病態に応（TNF-α, IL- 1 β, IL- 22 , IL- 17 A, IL- 17 F, IL- 6；各 10 ng/

じた変化が認められたことから、P-LPE は乾癬のバイオmL）を添加して乾癬を誘導させると、細胞活性化マーカ

マーカーとして期待できることが示唆された。

ー S 100 A 9 とともに sPLA 2 -IIF の発現が著しく増加した。

リゾプラズマローゲン特異的ホスホリパーゼ D（LyPls-

この S 100 A 9 の発現増加は PLA 2 G 2 F のノックダウン

PLD）は P-LPE を特異的に分解しプラズマローゲン型リゾにより抑制された。一方、乾癬は JAK/STAT 3 経 路 を 介

ホスファチジン酸（P-LPA）を産生する放線菌由来の酵素

し て 惹 起 さ れ る こ と が 知 ら れ て い る。 本 実 験 モ デ ル

である 4）。精製した組換 LyPls-PLD を乾癬を惹起させたにおいてサイトカイン添加によるSTAT3 リン酸化の亢進はマウス耳介に外用塗布すると P-LPE の低下を伴って、表PLA2G2Fのノックダウンにより消失した。さらにsPLA 2 -皮の肥厚および炎症マーカー TNF の発現が低下した。こIIFノックダウン細胞にP-LPEを添加すると細胞活性化マーの低下のレベルはデキサメサゾンによる表皮の肥厚抑制とカー S100A9 の発現が増加し、ノックダウンによる影響を同程度であった。すなわち sPLA 2 -IIF/P-LPE 経路は乾癬

レスキューした。以上の結果から、sPLA 2 -IIF/P-LPE 経に寄与すること、この経路はデキサメサゾンに代わる新規路は表皮角化細胞の活性化に寄与することが示された。

創薬ターゲットになる可能性があることが示唆された。

3 . 2 . 創傷治癒におけるsPLA 2 -IIF/P-LPE 経路の役割

3.4. アトピー性皮膚炎におけるsPLA 2 -IIF/P-LPE
経路の役割

sPLA 2 -IIF/P-LPE 経路はケラチノサイトを活性化し、アトピー性皮膚炎は、好酸球や Th 2 細胞の増多、高 IgE皮膚バリアの形成に寄与する重要な役割をもつことが示唆血症などの症状が認められる表皮肥厚性疾患であり、皮膚されていることから、皮膚創傷治癒に関与することが想定の肥厚に加え痒みが特徴で、掻くことによりさらにバリアされる。バリカンを用いてマウス背部の毛を剃り、背部皮機能が低下するという悪循環に陥ってしまう。胸腺間質性

膚に 5 mm の生検パンチで円形の創傷を作成し経時的に観リンパ球新生因子（TSLP）はケラチノサイト由来のアトピ察した。創傷面積の測定を行い創傷閉鎖の動態を元の創傷

ー性皮膚炎の病態を形成する最も重要なケモカインの一つ

面積に対する割合として評価した。その結果、野生型マウとして位置付けられ、ビタミン D 受容体アナログのカルシ

スの創傷部は経時的に改善され創傷から 3 日目にそのほとポトリオール（MC 903）の反復塗布により TSLP が誘導さんどが閉じたが、sPLA 2 -IIF 遺伝子欠損マウスの創傷閉れアトピー性皮膚炎モデルが成立する。Balb/c マウスに鎖速度は野生型マウスと比較して有意に遅延した。さらに

アトピー性皮膚炎モデルを適用すると耳介の肥厚、Tslp、

sPLA 2 -IIF 遺伝子欠損マウスの創傷部に 10 nM P-LPE を

Tnf、S 100 A 9、Il 31 の発現の亢進とともに、sPLA 2 -IIF

塗布すると創傷閉鎖の遅延が有意に回復した。以上の結果が増加した。野生型マウスの掻痒行動は 30 分あたり 22 . 8

から、sPLA 2 -IIF/P-LPE 経路はケラチノサイトの分化に回であったが、sPLA 2 -IIF 欠損マウスでは有意に低下し寄与し創傷治癒を促進することが明らかとなった。

6 . 6 回であった。sPLA 2 -IIF 欠損マウスに P-LPE を塗布
すると掻痒行動が有意に増加した。免疫抑制剤のタクロリ

3 . 3 . 乾癬におけるsPLA 2 -IIF/P-LPE 経路の役割

ムス（FK 506）を耳介に塗布すると、マウスの掻痒行動が乾癬は Th 17 応答を介する表皮肥厚性疾患であり、表皮濃度依存的に低下し、0 . 01 ％ FK 506 の塗布で sPLA 2 -IIF

角化細胞の異常増殖と異常角化や毛細管の拡張、T 細胞や欠損マウスと同じレベルになった。この結果は、アトピー

好中球などの浸潤を特徴とする。マウスの皮膚にイミキモ性皮膚炎のモデルにおいて、sPLA 2 -IIF の阻害が FK 506

ドを連続塗布することによりヒト乾癬と類似した皮膚炎がの効果と匹敵するほどの抑制効果をもつことを示唆して誘導される。乾癬モデルを sPLA 2 -IIF 欠損マウスに施行いる。上述の LyPls-PLD を MC 903 反復塗布アトピー性

すると、野生型と比較して表皮の肥厚およびケラチノサイ

皮膚炎モデルに塗布すると表皮角質の P-LPE 低下を伴っ− 164 −

プラズマローゲン型リゾリン脂質代謝系を基軸とした皮膚の恒常性と疾患調節の作用機序の解明て掻痒行動が有意に低下した。以上の結果から、sPLA 2 -欠損および過剰発現マウスを用いて、本酵素の免疫抑制機

IIF/P-LPE 経路がアトピー性皮膚炎の掻痒に寄与するこ能の普遍性について検証すると sPLA 2 -IID はリンパ組織と、タクロリムスに代わる新規創薬ターゲットになる可能の脂質バランスを構成的に免疫抑制の方向にシフトさせる性があることが示唆された。

ことにより、リンパ節炎症（急性炎症）、接触性皮膚炎
（Th 1
応答）
、乾癬（Th 17 応答）の各炎症病態を改善する。一方

3 . 5 . ヒト慢 性 皮 膚炎 症 疾 患に おける sPLA 2 -IIF/
P-LPE 経路の役割

で、抗腫瘍免疫を抑制して皮膚癌を促進する。このことは、

ヒト角質検体を用いて P-LPE 量を測定した結果、健常

作用は病態に応じて体に良い方向にも悪い方向にも作用

人の角質では P-LPE が 0 . 84 pmol/mg、アトピー性皮膚炎

し得ることを示唆している 10）。ω 6 脂肪酸のアラキドン酸の検体では P-LPE が 3 . 54 pmol/mg の量で検出され、健常代謝産物である 12（S）- ヒドロキシヘプタデカトリエン酸

人と比較してアトピー性皮膚炎の患者で有意に高値であ（12 -HHT）は表皮角化細胞の遊走を制御することで皮膚バった。一方、乾癬検体の P-LPE は健常人と比較して若干リア機能を制御することが報告されている 11）。

ω 3 脂肪酸代謝物動員酵素としての sPLA 2 -IID の免疫抑制増加していたが、無疹部と皮疹部には差がなかった。こ

本研究では、sPLA 2 -IIF が表皮顆粒層から角質層にかのことは乾癬の病態において無疹部と皮疹部の区別なけて分泌され、角質細胞の細胞間隙に P-LPE を動員する

く P-LPE が増加しており、乾癬の素地がある皮膚ではことにより、皮膚バリアの恒常性維持に重要な役割をもつ

P-LPE が多いことを示している。この結果は、マウスをことを示した。この P-LPE が過剰に産生すると表皮角化用いた実験によって提唱された乾癬およびアトピー性皮細胞が活性化され、Th 17 応答性の乾癬や環境因子の暴露

膚炎における sPLA 2 -IIF/P-LPE 経路がヒトにも存在する

による過剰な Th 2 型免疫応答性のアレルギー性皮膚疾患

ことを示唆している。まだ例数が少ないため測定検体をにつながる。すなわち角質に局在する sPLA 2 -IIF/P-LPE

増やす必要があるが、P-LPE が慢性皮膚炎症疾患のバイ経路は外来からの攻撃を守る役割を担う皮膚バリアを構築

オマーカーとして、またテープストリッピングを用いたするマスターレギュレーターであることが示唆された（図P-LPE の検出法が P-LPE を標的とした軽微侵襲測定法と1）。またこの sPLA 2 -IIF/P-LPE 経路は角質に局在するこして活用できる可能性がある。

とから、本経路を標的とした軽微侵襲性診断法としての医4. 考

療応用が期待できる。

察

このように表皮に局在する脂質代謝酵素は、特徴的な基

体表全体を覆う皮膚は、外界からの病原菌、アレルゲン、

質特異性ならびに産生されるリゾリン脂質分子種の違いに

環境物質の侵入ならびに体内からの水分の蒸散を防ぐ物質

より、厳密に生命現象を制御している。最近のリピドミク

透過性バリアを形成するとともに、外界から侵入した異物

ス解析技術の急速な進歩が、これまで想定されなかった未5）に対する免疫応答が始まる場でもある 。皮膚は他の臓器

知の脂質代謝経路を紐解き、それぞれの脂質代謝酵素が生には見られないユニークな脂質分子を多く含み、また皮膚体内の異なる局面で固有の脂質代謝を動かし、多彩な生命だけに発現している脂質代謝酵素が多数存在する。このこ現象に関わることが明らかになりつつある。今後は、ヒトとは、皮膚は新しい機能性脂質を探索するための宝の山で疾患との関連性を含めて解明することで、新たなバイオマ

あり、脂質を標的とすることで皮膚疾患の新しい診断法のーカーや創薬への展開が期待される。

開発や創薬が可能であることを示唆している。
リン脂質代謝酵素のうち、表皮角化細胞に発現している（引用文献）

細胞内酵素 PNPLA 1（カルシウム非依存性ホスホリパー

1） Murakami, M., Yamamoto, K., Miki, Y., Murase,

ゼ A 2 の一つ）
はアシルセラミドの生合成を通じて角質バリ

R., Sato, H., and Taketomi, Y. The roles of secretedアの形成に必須の役割を担う 6）。体毛に発現する細胞外型

phospholipase A 2 gene family in immunology. Adv.

ホスファチジン酸ホスホリパーゼ A 1 α（PA-PLA 1 α）は 2 -Immunol. 132, 91-134（2016）．

アシル型のリゾホスファチジン酸を産生し、リゾホスファ

2） Murakami, M., Miki, Y., Sato, H., Murase, R.,

チジン酸受容体（LPA 6）を介して、体毛の形成に重要な機

Taketomi, Y., and Yamamoto, K. Group IID, IIE, IIF

能をもつ 7）。また体毛に発現する sPLA 2 -IIE は高度不飽和and III secreted phospholipase A2s. Biochim. Biophys.

脂肪酸をもつリゾホスファチジルエタノールアミン（LPE）

Acta, 1864, 6, 803-818（2019）．

8）の産生を介して体毛形成に寄与している 。一方、リンパ3） Yamamoto, K., Miki, Y., Sato, M., Taketomi, Y.,

組織の樹状細胞に高発現している sPLA 2 -IID は、抗炎症

Nishito, Y., Taya, C., Muramatsu, K., Ikeda, K.,

性の ω 3 脂肪酸代謝物を構成的に動員することで接触性皮Nakanishi, H., Taguchi, R., Kambe, N., Kabashima, K.,

9）

膚炎における Th 1 免疫応答を抑制する 。sPLA 2 -IID のLambeau, G., Gelb, M.H., and Murakami, M. The role

− 165 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 28, 2020of group IIF secreted phospholipase A2 in epidermal8） Yamamoto, K., Miki, Y., Sato, H., Nishito, Y., Gelb,

homeostasis and hyperplasia. J. Exp. Med. 212, 1901-

M.H., Taketomi, Y., Murakami, M. Expression and1919（2015）．

function of group IIE phospholipase A2 in mouse skin.

4） Matsumoto Y, Kashiwabara N, Oyama T, Murayama

J. Biol. Chem. 291, 15602-15613（2016）．

K, Matsumoto H, Sakasegawa SI, Sugimori D.

9） Miki, Y., Yamamoto, K., Taketomi, Y., Sato, H., Shimo,

Molecular cloning, heterologous expression, andK., Kobayashi, T., Ishikawa, Y., Ishii, T., Nakanishi, H.,

enzymatic characterization of lysoplasmalogen-specific

Ikeda, K., Taguchi, R., Kabashima, K., Arita, M., Arai,

phospholipase D from Thermocrispum sp. FEBS Open

H., Lambeau, G., Bollinger, J.M., Hara, S., Gelb, M.H.,

Bio. 6, 1113-1130（2016）．

Murakami, M. Lymphoid tissue phospholipase A 25） Dainichi T, Kitoh A, Otsuka A, Nakajima S, Nomura

group IID resolves contact hypersensitivity by driving

T, Kaplan DH, Kabashima K. The epithelial immune

anti-inflammatory lipid mediators. J. Exp. Med. 2 1 0,

microenvironment（EIME）in atopic dermatitis andpsoriasis. Nat Immunol. 19, 1286-1298（2018）．

1217-1234（2013）．
10）Miki, Y., Kidoguchi, Y., Sato, M., Taketomi, Y.,

6） PNPLA1 has a crucial role in skin barrier function

Taya, C., Muramatsu, K., Gelb, M.H., Yamamoto, K.,

by directing acylceramide biosynthesis. Hirabayashi

Murakami, M. Dual roles of group IID phospholipase

T, Anjo T, Kaneko A, Senoo Y, Shibata A, Takama H,

A 2 in inflammation and cancer. J. Biol. Chem. 2 9 1 ,Yokoyama K, Nishito Y, Ono T, Taya C, Muramatsu K,

15588 - 15601（2016）．

Fukami K, Muñoz-Garcia A, Brash AR, Ikeda K, Arita

11）Liu M, Saeki K, Matsunobu T, Okuno T, Koga T,

M, Akiyama M, Murakami M. Nat Commun. 8, 14609

Sugimoto Y, Yokoyama C, Nakamizo S, Kabashima（2017）．

K , Na r u m iy a S , S h i m i z u T, Yoko m i z o T. 1 2 -7） Inoue A, Arima N, Ishiguro J, et al. LPA-producing

Hydroxyheptadecatrienoic acid promotes epidermal

enzyme PA-PLA（1）alpha regulates hair follicle

wound healing by accelerating keratinocyte migration

development by modulating EGFR signalling. EMBO J.

via the BLT 2 receptor. J Exp Med. 2 1 1 , 1 0 6 3 -1 0 7 830, 4248-4260（2011）．

（2014）．

− 166 −