Skin lamellar structure of sphingomyelin in epidermis and its effect on skin penetration of compounds

• Project/Area Number: 18K06604
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 47020:Pharmaceutical analytical chemistry and physicochemistry-related
• Research Institution: Josai University
• Principal Investigator: Tokudome Yoshihiro 城西大学, 薬学部, 教授 (70409390)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2020: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2019: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2018: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
• Keywords: スフィンゴミエリン / セラミド / バリア機能 / 高輝度X線 / 皮膚透過 / 放射光X線 / コラーゲン / 皮膚 / 経皮吸収 / 皮膚疾患 / アトピー性皮膚炎 / 表皮 / 皮膚ラメラ構造 / 皮膚浸透

Outline of Final Research Achievements

The content of sphingomyelin in the stratum corneum of SMS KO mice was found to be decreased. Ceramide in the stratum corneum was also decreased. Transepidermal water loss (TEWL) was higher in KO mice. The skin permeability of water-soluble compounds was increased in KO mice. On the other hand, the liposoluble compounds did not change. X-ray structural analysis of the stratum corneum also showed different structures between KO mice and wild-type mice. These results suggest that sphingoyelin affects the barrier function.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

アトピー性皮膚炎患者の角層中セラミド（Cer）は減少している。そのCerの前駆物質のスフィンゴミエリン（SM）については多くの報告がない。今回はSMを合成する酵素を欠損したマウスを用いて、バリア機能に関わる評価を行うことで、SMとバリア機能の関係の一端の解明を目指して検討を行った。角層中のSM、Cerの減少によって、水溶性化合物の皮膚透過性は激的に増加した。また。角層の結晶構造をX線回折法で観察した。角層中SM、Cerが減少すると角層ラメラ構造の結晶性は向上した。結晶性の向上は皮膚ラメラ構造中に「ひずみ」を引き起こすことで、水溶性化合物jに対するバリアが不安定化することを想定した。

Research Products

• [Presentation] 皮膚の炎症反応に対するスフィンゴミエリン合成酵素2欠損の影響 (2021)
  • Author(s): 矢口 真帆、渡辺 研、山下 匡、岡崎 俊朗、徳留 嘉寛
  • Organizer: 日本薬学会第141年会
• [Presentation] 正常ヒト表皮ケラチノサイトの脂質代謝に対するスフィンゴミエリン合成酵素の影響 (2020)
  • Author(s): 小澤 史歩、鹿毛 まどか、徳留 嘉寛
  • Organizer: 日本薬学会第140年会
• [Presentation] 表皮特異的スフィンゴミエリン合成酵素1欠損マウスは皮膚バリア機能が低下する (2020)
  • Author(s): 鈴木 紗歩、渡辺 研、岡崎 俊朗、徳留 嘉寛
  • Organizer: 日本薬学会第140年会
• [Presentation] 表皮中のスフィンゴミエリン合成酵素1欠損によりアシルセラミドを減少させ、皮膚バリア機能を低下させる (2020)
  • Author(s): 林 圭祐、渡辺 研、岡崎 俊朗、徳留 嘉寛
  • Organizer: 日本薬学会第140年会
• [Presentation] スフィンゴミエリン合成酵素2欠損マウスはコラーゲンの分解を促進することでシワを形成する (2019)
  • Author(s): 平沼 健永, 渡辺 研, 山下 匡, 岡崎 俊朗, 徳留 嘉寛
  • Organizer: 日本薬学会第139年会
• [Presentation] 表皮中のスフィンゴミエリン合成酵素 1 の欠損は角層のセラミド量を減少させ、バリア機能を低下させる (2019)
  • Author(s): 林 圭祐, 渡辺 研, 岡崎 俊朗, 徳留 嘉寛
  • Organizer: 日本薬学会第139年会
• [Presentation] 温度変化放射光 X 線回折による角層ラメラの相転移と微細構造に対するスフィンゴミエリン合成酵素 2 の影響 (2019)
  • Author(s): 本間 希, 八田 一郎, 渡辺 研, 山下 匡, 岡崎 俊朗, 徳留 嘉寛
  • Organizer: 日本薬学会第139年会
• [Presentation] スフィンゴミエリン合成酵素 2 欠損マウスの皮膚透過性に対する皮膚温度の影響 (2019)
  • Author(s): 鈴木 紗歩, 本間 希, 渡辺 研, 山下 匡, 岡崎 俊朗, 徳留 嘉寛
  • Organizer: 日本薬学会第139年会
• [Presentation] スフィンゴミエリン合成酵素2 の角層の相転移と微細構造に対する役割 (2018)
  • Author(s): 本間 希、八田 一郎、渡辺 研、山下 匡、岡崎 俊朗、徳留 嘉寛
  • Organizer: 第62回日本薬学会関東支部大会
• [Presentation] 真皮中コラーゲンに及ぼすスフィンゴミエリン合成酵素2 の影響 (2018)
  • Author(s): 平沼 健永、渡辺 研、山下 匡、岡崎 俊朗、徳留 嘉寛
  • Organizer: 第62回日本薬学会関東支部大会
• [Remarks] 城西大学薬学部皮膚生理学研究室
  • URL: https://www.josai.ac.jp/~tokudome/