ケラチノサイト

ケラチノサイトとは

皮膚の最も外側にある表皮は、その大部分を占める「ケラチノサイト」と呼ばれる細胞で構成されています。これは「角化細胞」とも称され、ヒトの表皮では約9割を占めます。表皮の最も深い基底層に位置する細胞は、特に「基底ケラチノサイト」と呼ばれ、表皮の再生源となります。

機能

ケラチノサイトの主要な役割は、熱、紫外線、乾燥、病原体など、外部環境からの様々なダメージに対する強固な「バリア」を形成することです。物理的な保護に加え、病原体が侵入した際には、免疫細胞を呼び寄せるケモカインなどを産生し、免疫応答の開始にも関与します。

構造と角質化

皮膚のバリア機能は、ケラチノサイトが作り出すフィラグリンやケラチンといった構造タンパク質、酵素、脂質、抗菌ペプチドなど多様な物質によって維持されています。「角質化」または「角化」は、物理的なバリアである角質層を作り出す過程です。ケラチノサイトはこの過程でケラチンなどを大量に産生し、終末分化を遂げます。角質化した細胞は皮膚の最外層を形成し、絶えず剥がれ落ちて新しい細胞と置き換わります。

細胞分化の過程

表皮の再生は、基底層にある表皮幹細胞から始まります。幹細胞は分裂して自身を維持するとともに、増殖能を持つ子孫細胞（TA細胞）を生み出します。これらの細胞は連携し、表皮増殖単位として機能します。

分化が進むにつれて、ケラチノサイトは細胞分裂を停止し、表皮表面へと移動します。基底層から有棘層、顆粒層を経て、最終的に角質層の「角質細胞（コルネオサイト）」となります。角質細胞は分化を完了し、細胞核や細胞内小器官を失った最終形態です。新しい細胞に押し上げられることで、古くなった角質細胞は剥がれ落ちます（落屑）。この幹細胞から角質までのサイクル、いわゆる表皮のターンオーバーは、ヒトで約40〜56日です。

ケラチノサイトは分化の各段階で、特異的なケラチン（例: ケラチン1, 5, 10, 14）やインボルクリン、フィラグリンなど様々な分子を発現します。

細胞分化を調節する因子

ケラチノサイトの分化は、様々な因子によって調節されます。分化を促進する代表的なものとしては、表皮内の「カルシウム勾配」が挙げられます。基底層から表面へ向かうにつれてカルシウム濃度が上昇するこの勾配は、細胞内カルシウム濃度を変化させ、分化を誘導します。また、皮膚で合成される「ビタミンD3」も、カルシウム代謝や分化関連遺伝子の発現を介して、増殖と分化のバランスを制御します。カテプシンEなども分化促進に関与します。

一方、幹細胞の状態を維持し、分化を抑制する因子としては、転写因子p63やビタミンAとそのアナログ、上皮成長因子などが知られています。

他の細胞との連携

ケラチノサイトは、表皮のメラノサイトと協力して体を紫外線から守ります。メラノサイトが産生するメラニン色素は、ケラチノサイトに取り込まれ、細胞核の上に配置されて紫外線によるDNA損傷を防ぐ天然の保護機構となります。

創傷治癒への貢献

皮膚の創傷ができた際、ケラチノサイトは傷口を覆う「再上皮化」を担い、組織の修復に不可欠な働きをします。毛包由来のケラチノサイトが初期に関与した後、表皮由来の細胞が傷口を完全に覆います。また、大きな傷の治癒においては、ケラチノサイトが新しい毛包の形成に関わることもあります。

サンバーンセル

紫外線によって強いダメージを受けたケラチノサイトは、「サンバーンセル」と呼ばれる特徴的な形態を示します。これらは核が濃縮し、細胞質が変性した細胞で、紫外線誘導性のアポトーシス（細胞死）の一例と考えられています。

老化との関連

加齢に伴う皮膚の機能低下には、幹細胞の老化が影響していると考えられています。細胞内で発生する活性酸素種（ROS）は、表皮幹細胞の老化を促進する可能性があり、ROSを分解するSOD2酵素の機能低下は、ケラチノサイトの増殖停止や表皮の菲薄化、創傷治癒の遅れにつながることが示唆されています。

シバット小体

「シバット小体」は、特定の皮膚疾患の病変部に観察される変性したケラチノサイトです。アポトーシスを起こした基底ケラチノサイトが主体で、主にケラチンで構成され、免疫グロブリンが付着しています。扁平苔癬や円板状エリテマトーデスで典型的ですが、移植片対宿主病や薬疹、様々な炎症性皮膚疾患でも見られます。

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