遺伝子の発現調節

動物実験によるグルコシルセラミドの給餌でいくつかの遺伝子の発現がマイクロアレイを用いた網羅的解析により確認されています。

• ケラチン合成に関する遺伝子
• 角質細胞の密着結合に関する遺伝子
• 角質細胞の周辺帯の形成に関する遺伝子

これにより食事性グルコシルセラミドがセラミド合成系以外の複数の遺伝子の発現調節にも影響することが示されました。

現在、グルコシルセラミドの遺伝子発現調節への作用機序についての研究が行われています。

また、これら遺伝子の発現により皮膚組織のセラミド合成を促進することで、セラミド量の低下が原因とされる乾燥肌、アトピー性皮膚炎、乾癬等の皮膚病の予防や治療に役立つと考えられています。

グルコシルセラミド（GlcCer）は、スフィンゴ脂質の一種で、細胞膜や皮膚のバリア機能に重要な役割を果たしています。
グルコシルセラミドは、食事から摂取することもできますが、その効果や作用機序についてはまだ十分に解明されていません。
最近の研究では、食事性グルコシルセラミドが、皮膚や内臓のセラミド合成に関与する遺伝子の発現を調節することが示されています。
これは、食事性グルコシルセラミドが、セラミド合成酵素やセラミド分解酵素の活性を変化させることで、セラミドの代謝を制御する可能性を示唆しています。

培養細胞を用いた研究-1

培養細胞、３次元ヒト皮膚モデル細胞を用いた研究からグルコシルセラミドの代謝産物であるスフィンゴイド塩基がセラミド合成系へ影響を与えているのに加え、細胞内代謝に影響を与えているペルオキシゾーム増殖剤応答受容体の発現に関与するmRNA および 長鎖脂肪酸の合成にも影響を与えている炭素鎖伸長酵素の発現に関与するmRNAも増加しているという結果が得られています。

これにより角化細胞（ケラチノサイト）の分化が促進され、ダメージを受けた皮膚の回復が早くなるのではないかと考えられています。

グルコシルセラミドは、スフィンゴ糖脂質の一種で、セラミドとグルコースが結合した構造を持ちます。この分子は、動物や植物、微生物などのさまざまな生物において、細胞膜の成分やシグナル伝達の役割を担っています。特に皮膚の角層では、セラミドの前駆体として、表皮透過バリアの形成に関与しています。

培養細胞を用いた研究では、グルコシルセラミドの代謝産物であるスフィンゴイド塩基が、セラミド合成系に影響を与えることが示されています。
スフィンゴイド塩基は、セラミド合成酵素の発現や活性を調節することで、セラミドの量や種類を変化させる可能性があります。
また、スフィンゴイド塩基は、細胞内代謝に影響を与えるペルオキシゾーム増殖剤応答受容体（PPAR）や炭素鎖伸長酵素（ELOVL）の発現も増加させることが報告されています。
これらの因子は、皮膚バリア機能に関係する脂質の合成や分解に重要な役割を果たしていると考えられています。

グルコシルセラミドの培養細胞を用いた研究は、皮膚バリア機能の分子機序の解明に貢献しています。
ただし、培養細胞では皮膚全体の構造や機能を再現することは難しいため、動物実験や臨床試験などのさらなる研究が必要です。

【角化細胞（ケラチノサイト）】

表皮の大部分を占める細胞で、角化という特殊な分化を示す細胞です。
分化、分裂を繰り返しながら表層（表皮）に向かい最終的には角質として剥がれ落ち表皮の新陳代謝を担っています。

培養細胞の応用と役割

培養細胞は、生命現象の解析や物質の生産など、幅広い応用領域で重要な役割を果たしています。これらの細胞は、多細胞生物から取り出され、体外で増殖や維持が可能です。さまざまな種類の培養細胞が存在し、それぞれに特定の培養条件や培地の組成が求められます。

角化細胞の培養と研究の有用性

特に、角化細胞（ケラチノサイト）は、皮膚や粘膜などで見られ、バリア機能や免疫応答などに重要な役割を果たしています。このような角化細胞を培養することは、皮膚疾患の研究や創傷治癒において非常に有用です。培養細胞を用いた実験や解析は、生物学的なメカニズムの解明や治療法の開発につながる可能性があります。

培養細胞研究の制約と展望

ただし、培養細胞を用いた研究には制約もあります。培養細胞は体内の環境を再現することは難しく、実際の組織や臓器の複雑な構造や機能を完全に再現することはできません。そのため、動物実験や臨床試験など、より実際の状態に近い環境での研究も必要とされています。それにもかかわらず、培養細胞を用いた研究は、私たちの生命科学の理解を深めるために重要な手法となっています。

セラミド合成酵素発現に関する研究-1

グルコシルセラミド混合飼料を摂取したマウスの皮膚バリア機能の向上効果が皮膚からの水分蒸散量の低下から得られていますが、同時にセラミド合成酵素の発現に関与するmRNA量も２倍近くに増加したという結果も得られています。

そこからヒト表皮細胞を用いた実験にて、培養中にグルコシルセラミドの分解産物であるスフィンゴイド塩基を加えたところセラミド合成酵素のmRNA量の増加を確認することができました。

このことから経口摂取したグルコシルセラミドが消化管内でスフィンゴイド塩基にまで分解・吸収されることによって表皮における細胞間脂質の合成原料として用いられるだけでなく、セラミド合成酵素の発現に関与しセラミド合成を増加させる可能性が示唆されています。

【セラミド合成酵素】

セラミドを合成する酵素であり、これまでに６つのアイソフォーム（CerS1-6）が同定されています。

ヘアレスマウスを用いた研究-1

マグネシウム欠乏飼料（HR-AD）を給餌することでアトピー性皮膚炎を誘発させてたヘアレスマウスにグルコシルセラミド混合飼料を与えたところ、通常飼料摂取のマウスに比べ回復時期が早まるという結果が得られたことからグルコシルセラミドの摂取が皮膚バリア機能を向上させる可能性が示されています。

【経表皮水分蒸散量】

皮膚バリアの回復指標として用いられています。
経表皮水分蒸散量は肌の角層を通して蒸発する水分量のことを言い、バリア機能が低下した皮膚からは水分の発散が多くなることから、測定値の低下がバリア機能の向上・回復を意味しています。

接触性皮膚炎モデルマウスを用いた研究の結果から、グルコシルセラミドの摂取により炎症性サイトカインの生成を抑制することができると考えられます。
このことは皮膚炎の症状緩和のみならず、サイトカインの異常亢進が引き起こすアレルギー疾患の緩和にも効果が期待されることになります。

さらなる研究としてグルコシルセラミドの投与により、アクアポリン-3の発現を増加させる作用が確認されています。
アクアポリン-3は細胞内に水分子を取り込む機能を持つことから、皮膚のバリア機能の改善効果が期待されます。

● 接触性皮膚炎のモデルマウスを用いた研究

　オキザゾロンを耳に塗布したモデルマウスにグルコシルセラミドを経口摂取させたところ、炎症部の肥厚化や水分含有量の低下、リンパ節重量の増加、肥満細胞・好中球の浸潤が軽減し、投与量を増加させたところ、軽減効果が更に増加したという報告がされています。

これら炎症作用の軽減効果はグルコシルセラミドの投与により、炎症性サイトカインの過剰発現が抑制されているためであると考えられています。

植物由来のグルコシルセラミドが吸収されにくいという研究報告があるなか、グルコシルセラミドがもたらす生理効果も多数報告されています。

● 接触性皮膚炎のモデルマウスを用いた研究

　接触性皮膚炎を誘発する1-フルオロ-2,4-ジニトロベンゼン（DNFB）を耳に塗布したモデルマウスにグルコシルセラミドを経口摂取させたところ、本来誘発される炎症部の肥厚化や白血球の浸潤が軽減するという報告がされています。

食事成分としてのグルコシルセラミドの有用性は様々な研究から示唆されていますが、実際には食事成分として摂取したグルコシルセラミドは消化管ではほとんど吸収されないという研究報告もあります。

これはグルコシルセラミドが代謝の過程で変化する分子構造的な問題と代謝に用いられる酵素活性の低さによるものと考えられています。

食事成分として摂取されたスフィンゴ脂質が様々な生理活性を持つことが多くの研究から報告されています。
植物性のスフィンゴイド脂質であるグルコシルセラミドには動物性のものに比べ種類も多く、その有用性も多岐にわたっています。

既に多くの報告がされている皮膚バリア機能改善効果の他、皮膚炎軽減効果、遺伝子発現への影響、大腸炎への影響等の研究結果を通してグルコシルセラミドの腸管吸収の重要性と活性亢進についての報告がされています。

ここまで、植物由来グルコシルセラミドの経口摂取による機能性の検討がされてきました。
グルコシルセラミドの代謝産物であるスフィンゴイド塩基が小腸または大腸にて吸収、作用することで肌の保湿効果、免疫強化、抗腫瘍効果など多くの機能性を示すことが明らかになってきています。

植物性グルコシルセラミドの構成セラミド組成は動物由来スフィンゴイド塩基と比較しても複雑で、種や組織による多様性が見られるため今後の研究でさらなる物理的性質や機能性が確認されると考えられています。