皮膚の微小領域における細胞間脂質ラメラ構造の解析

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15760013
• 研究機関: (財)高輝度光科学研究センター
• 研究代表者: 太田 昇 財団法人 高輝度光科学研究センター, 利用研究促進部門II・生物・医学グループ, 協力研究員 (90353507)
• キーワード: 皮膚 / 角質層 / 細胞間脂質 / X線回折 / マイクロビーム / 放射光

研究概要

哺乳動物の最外層に位置する皮膚角質層には有害分子あるいは細菌などの侵入を防ぐバリア機能、および水分を角質中に保持することで乾燥から生体を守る水分保持機能がある。皮膚角質層を構成する角化細胞の隙間にある脂質は細胞間脂質と呼ばれ、脂質のシートが十数層積層したラメラ構造である。微小領域のラメラ構造の精密な構造解析が、機能を解明するために必要不可欠である。本年度はマウス皮膚固定ホルダーの開発、マイクロX線ビームなどの光学系の最適化および確認のための研究を行った。
X線源としては、SPring-8のBL40XUの放射光光源を用いた。このビームラインは、2枚の全反射ミラーによる集光で得られる密度の高いX線を用いることができる。このミラーの下流に必要な径のピンホールを置くことで高いフラックスのマイクロX線ビームを得た。マイクロX線ビームの直径を決める5μmピンホールの下流に、直径100μmのピンホールを試料前置くことで、バックグラウンドが押さえられた良質な散乱像を得ることが分かった。そして、直径5μmのマイクロX線ビームが得られているかを確かめるために、毛髪のキューティクルの散乱像を取得した。キューティクルは、毛髪の外側5μmの厚さであるうろこ状の構造であることが知られている。5μmに絞ったX線ビームならばキューティクル部分のみの散乱像が得られるはずである。結果として、キューティクルの散乱像と同定でき、かつ、キューティクルないにある構造の詳細を得ることが出来た。したがって、このようにマイクロビームの最適化が行え、かつ、試料ホルダー近傍で5μmのX線ビームが得られることが分かった。
皮膚のX線回折に向けて、マウス皮膚固定ホルダーの開発を行った。特に、皮膚中の細胞間脂質は水分量に対して構造の変化が大きいことが分かったので、±0.1%の精度で相対湿度をコントロールできる皮膚ホルダーの作成を行った。

研究成果

• [文献書誌] N.Ohta, S.Ban, H.Tanaka, S.Nakata, I.Hatta: "Swelling of intercellular lipid lamellar structure with short repeat distance in hairless mouse stratum corneum as studied by X-ray diffraction"Chemistry and Physics of Lipids. 123(1). 1-8 (2003)
• [文献書誌] T.Itoh, N.Ohta, T.Shichi, T.Yui, K.Takagi: "The Self-Assembling Properties of Stearate Ions in Hydrotalcite Clay Composites"Langmuir. 19(22). 9120-9126 (2003)
• [文献書誌] I.Hatta, N.Ohta, N.Yagi, T.Oka, K.Inoue: "Cell-membrane-complex structure in Hair Studied by Small-angle Micro-diffraction Technique Using High Flux Beamline"SPring-8 User Experiment Report. 2003A. 2003A0336 (2003)
• [文献書誌] I.Hatta, N.Ohta, S.Kato, T.Oka, K.Inoue, N.Yagi: "STUDY ON WATER UPTAKE INTO CELL MEMBRANE COMPLEX IN HAIR USING MICRO X-RAY BEAM"SPring-8 User Experiment Report. 2003B. 2003B0173 (2004)
• [文献書誌] N.Ohta, T.Oka, K.Inoue, N.Yagi, I.Hatta: "Study on intercellular lipid structure in hairless mouse skin using micro X-ray beam with high flux"SPring-8 User Experiment Report. 2003B. 2003B0175 (2004)