皮肤障壁メカニズムの分析

皮の障壁について

皮膚バリアは、物理的、化学的、微生物的、免疫バリアの4つの高度に相互接続された層で構成されており、皮膚が構造的完全性を維持し、外部からの攻撃から保護し、バリアと免疫恒常性を迅速に回復します。

図1-皮膚バリアの分類と主なコンポーネント

01物理的な障壁

表皮の最外層である角質層 (SC) は、経皮水分喪失 (TEWL) 、外部免疫原および微生物の侵入を防ぐ物理的バリア構造を維持するための鍵です。SCは「レンガとモルタル」構造を持ち、タンパク質が豊富な角膜細胞 (インボリクリン、ロリクリン、ケラチンの中間フィラメントなどに囲まれた成熟/熟成ケラチノサイトで構成されるレンガを表す) が脂質が豊富な細胞外マトリックスまたは脂質層 (セラミドで構成されるモルタルを表し、フリー脂肪酸とコレステロール)。

図2-角質層の「レンガとモルタル」構造

フィラグリン (FLG) は細胞内ケラチンに結合してSCの外層の平坦化を促進し、架橋FLGはTEWLを最小限に抑え、アレルゲンや毒素の浸透を防ぎます。

セラミド、遊離脂肪酸、およびコレステロールは、細胞間ラメラ構造に3:1:1の比率で配置され、脂質の3次元ラメラ組織化を保証し、水和および保護機能を発揮します。異常な脂質組成は、TEWLとアレルゲン浸透の増加につながります。

タイトジャンクション (TJ) は、溶質とTEWLの細胞外輸送を制限します。TJ機能はバリアの他のコンポーネントにも関連しており、マウスclaudin-1 (主要なTJタンパク質) ノックアウトモデルもFLG発現の減少、脂質破壊、および炎症反応の増加を示しています。

02微生物バリア

共生微生物と細菌 (ブドウ球菌、コリネバクテリウム、プロピオニバクテリウムなど) で構成される多様な微生物叢層が皮膚表面にコロニーを形成し、他の潜在的な病原性微生物の空間と栄養素を制限する微生物バリアを形成します。

図3-微生物の多様性、炎症、バリア修復の微妙なバランス

共生微生物はケラチノサイトにシグナルを送り、免疫調節、ケラチノサイト活性化、皮膚バリア機能に関与するデフェンシン、S100、LL-37などの抗菌ペプチド (AMP) を生成するように誘導します。

表皮ブドウ球菌は、TJをアップレギュレートし、物理的障壁を維持し、TLR-2受容体感作を通じて共生生物を認識し、宿主が免疫および炎症反応を引き起こすのを防ぐことができます。

黄色ブドウ球菌は、T細胞を刺激して炎症反応を媒介し、皮膚バリアとセリンプロテアーゼを損傷し、免疫系を活性化し、IL-4、IL-13、IL-22の分泌を刺激します。

03化学バリア

化学バリアは、AMP、脂質、天然保湿因子 (NMF) 、酸性pHを維持する化合物など、さまざまな種類の皮膚細胞によって生成される一連の保護分子で構成されています。

図4化学物質が工業用ブドウ球菌の金のコロニー形成を破壊した

脂質は、肝細胞、ケラチノサイト、および共生微生物に由来し、TEWL、紫外線、酸化、および病原体からSCを保護します。

バリア保湿は、主に脂質と皮膚表面吸湿剤によって達成されます。FLGはプロテアーゼによって分解されて大量のL-ヒスチジンを放出し、真皮からSCに水分を吸収するNMFを生成します。

酸性の外膜は、皮膚のpHを4〜6に維持し、体内の抗菌環境を維持し、バリアの完全性を維持し、細菌の不均衡を防ぎます。皮膚のpHの増加は、SCの脂質二重層構造を破壊し、バリア透過性を増加させます。

04免疫バリア

免疫バリアは、皮膚樹状細胞 (DC) 、常在T細胞、およびケラチノサイトで構成されています。免疫細胞は、バリアの破壊を認識し、共生微生物と通信し、免疫経路を開始することにより、皮膚バリアの恒常性を維持します。

図5-ヒト皮膚の免疫細胞の種類

自然細胞と適応細胞の両方のタイプの居住免疫細胞と動員免疫細胞が一緒になって皮膚免疫バリアを構成します自然免疫細胞は継続的に外部環境をサンプリングし、バリア損傷因子へのシグナル伝達応答を選択的に開始します。DC、T細胞、ケラチノサイトなどの常駐細胞はすべて、バリア損傷に対するシグナル伝達応答を開始できます。

自然および適応免疫反応、ならびに共生生物との競争は、潜在的な病原性生物の成長を防ぎ、炎症を誘発します。

FLGタンパク質とTJタンパク質をそれぞれコードする遺伝子の変異は、SC構造を弱め、TJ透過性を高め、IL-4やIL-13などのサイトカインの発現を誘発する可能性があります。サイトカインは、FLG発現を阻害し、TJを破壊することにより、障壁をさらに損傷します。

バリアの損傷と修理

4つのタイプのバリア機能は、外部環境の侵入に抵抗するための皮膚のための強固な防御線を構築するために互いに絡み合っています。

皮膚が外部刺激 (身体的損傷、刺激性化学成分など) を受けると、かゆみや刺すような不快感を伴う乾燥、落血、発赤などを示し、耐性が低下し、敏感になり、アレルギーを起こしやすくなります。私たちはそれを「損傷した皮膚バリア」と呼んでいます

図6-健康で損傷した皮膚バリアの水和

皮膚バリアの管理は、「修復」と「保護」の2つの側面から行うことができます。まず、保湿/抗炎症/脂質成分を使用して皮膚バリアを修復および強化します。第二に、過度の洗浄を避け、皮膚バリアを安定させ、より粘り強い姿勢で外部環境の刺激と侵入に抵抗するためのUV曝露と劣った化粧品。
皮膚バリアの構造と機能を深く理解することで、皮膚の問題をより科学的に予防および管理することができます。