膜構成脂質；シグナル分子の前駆体

🧠 生体膜biological membrane生体膜（biological membrane）biological membrane（生体膜）は「リン脂質・スフィンゴ脂質sphingolipidスフィンゴ脂質（sphingolipid）sphingolipid（スフィンゴ脂質）・コレステロールの海に、タンパク質が浮かぶモザイク」で読む。 脂質の頭部（親水性hydrophilic親水性（hydrophilic）hydrophilic（親水性）、hydrophilic）と尾部（疎水性、hydrophobic）の組み合わせで、二重層bilayer二重層（bilayer）bilayer（二重層）・ミセルmicelleミセル（micelle）micelle（ミセル）・六方晶系hexagonal phase六方晶系（hexagonal phase）hexagonal phase（六方晶系）などの構造が自己組織化self-assembly自己組織化（self-assembly）self-assembly（自己組織化）される。膜脂質の一部（PIP₂・アラキドン酸arachidonic acidアラキドン酸（arachidonic acid）arachidonic acid（アラキドン酸）を含むリン脂質）はシグナル伝達分子signaling moleculeシグナル伝達分子（signaling molecule）signaling molecule（シグナル伝達分子）の前駆体でもあり、代謝酵素metabolic enzyme (metabolizing enzyme)代謝酵素（metabolic enzyme (metabolizing enzyme)）metabolic enzyme (metabolizing enzyme)（代謝酵素）の欠損はリソソーム蓄積症lysosomal storage diseaseリソソーム蓄積症（lysosomal storage disease）lysosomal storage disease（リソソーム蓄積症）を起こす。

膜の3成分

生体膜biological membrane生体膜（biological membrane）biological membrane（生体膜）は脂質・タンパク質・糖質の3成分からなる。

リン脂質

グリセロール-3-リン酸の2つの水酸基hydroxyl group水酸基（hydroxyl group）hydroxyl group（水酸基）が脂肪酸でエステル化esterificationエステル化（esterification）esterification（エステル化）（疎水性の尾）され、リン酸がアルコールでエステル化esterificationエステル化（esterification）esterification（エステル化）（親水性hydrophilic親水性（hydrophilic）hydrophilic（親水性）の頭）される。

💡 エーテル脂質ether lipidエーテル脂質（ether lipid）ether lipid（エーテル脂質）（プラズマローゲン plasmalogen）は心臓・脳に多い。 通常のエステル結合ester bondエステル結合（ester bond）ester bond（エステル結合）の代わりにエーテル結合ether bondエーテル結合（ether bond）ether bond（エーテル結合）をもつ特殊なリン脂質で、心臓のPCの30–40%、脳の全リン脂質の30%、ミエリンmyelinミエリン（myelin）myelin（ミエリン）のPEの70%を占める。抗酸化的役割antioxidant role抗酸化的役割（antioxidant role）antioxidant role（抗酸化的役割）や、膜融合membrane fusion膜融合（membrane fusion）membrane fusion（膜融合）に関わる逆六方晶系inverted hexagonal phase逆六方晶系（inverted hexagonal phase）inverted hexagonal phase（逆六方晶系）構造を作りやすい3D形状が示唆されている。

スフィンゴ脂質

セラミドceramideセラミド（ceramide）ceramide（セラミド）を基本骨格とする。

💡 糖脂質glycolipid糖脂質（glycolipid）glycolipid（糖脂質）の主な役割は細胞間認識intercellular recognition細胞間認識（intercellular recognition）intercellular recognition（細胞間認識）。 グリコスフィンゴ脂質glycosphingolipidグリコスフィンゴ脂質（glycosphingolipid）glycosphingolipid（グリコスフィンゴ脂質）は細胞-細胞認識cell recognition細胞認識（cell recognition）cell recognition（細胞認識）・情報伝達signal transduction情報伝達（signal transduction）signal transduction（情報伝達）に働く（血液型抗原blood group antigen血液型抗原（blood group antigen）blood group antigen（血液型抗原）もこの一種）。

脂質の自己組織化と膜構造モデル

リン脂質・スフィンゴ脂質sphingolipidスフィンゴ脂質（sphingolipid）sphingolipid（スフィンゴ脂質）は両親媒性amphipathic両親媒性（amphipathic）amphipathic（両親媒性）で、形と濃度に応じてミセルmicelleミセル（micelle）micelle（ミセル）・逆ミセルinverted micelle逆ミセル（inverted micelle）inverted micelle（逆ミセル）・二重層bilayer二重層（bilayer）bilayer（二重層）・六方晶系hexagonal phase六方晶系（hexagonal phase）hexagonal phase（六方晶系）・リポソームliposomeリポソーム（liposome）liposome（リポソーム）を自発的に形成する。流動モザイクモデルfluid mosaic model流動モザイクモデル（fluid mosaic model）fluid mosaic model（流動モザイクモデル）では、タンパク質がリン脂質二重層phospholipid bilayerリン脂質二重層（phospholipid bilayer）phospholipid bilayer（リン脂質二重層）に埋め込まれ、側方拡散lateral diffusion側方拡散（lateral diffusion）lateral diffusion（側方拡散）できる。

• 非対称性: 二重層bilayer二重層（bilayer）bilayer（二重層）の内葉・外葉で脂質組成が異なる。
• 局在差: カルジオリピンcardiolipinカルジオリピン（cardiolipin）cardiolipin（カルジオリピン）は主にミトコンドリア・細菌に存在。
• 流動性fluidity流動性（fluidity）fluidity（流動性）の因子: 温度、脂肪酸の飽和/不飽和度saturation/unsaturation不飽和度（saturation/unsaturation）saturation/unsaturation（不飽和度）、コレステロール含量。液晶相liquid crystalline phase液晶相（liquid crystalline phase）liquid crystalline phase（液晶相）・液体秩序相liquid-ordered phase液体秩序相（liquid-ordered phase）liquid-ordered phase（液体秩序相）・液体無秩序相liquid-disordered phase液体無秩序相（liquid-disordered phase）liquid-disordered phase（液体無秩序相）など複数の相状態をとる。
• 脂質ラフトlipid raft脂質ラフト（lipid raft）lipid raft（脂質ラフト）: 膜の水平方向の脂質組成も不均一で、厚み・曲率curvature曲率（curvature）curvature（曲率）・流動性fluidity流動性（fluidity）fluidity（流動性）の異なる領域を作る。

シグナル伝達の前駆体としての膜脂質

膜のリン脂質は、単なる構造成分でなくシグナル分子の前駆体プールでもある。代表がPIP₂（phosphatidylinositol-4,5-bisphosphate）で、ホスホリパーゼCphospholipase CホスホリパーゼC（phospholipase C）phospholipase C（ホスホリパーゼC）（phospholipase C）によりIP₃（イノシトール三リン酸、inositol trisphosphate）とDAG（ジアシルグリセロールdiacylglycerol (DAG)ジアシルグリセロール（diacylglycerol (DAG)）diacylglycerol (DAG)（ジアシルグリセロール）、diacylglycerol）に切断され、細胞内Ca²⁺放出（intracellular Ca²⁺ release）とPKC（プロテインキナーゼprotein kinaseプロテインキナーゼ（protein kinase）protein kinase（プロテインキナーゼ）C、protein kinase C）活性化の2次メッセンジャーになる。また膜リン脂質membrane phospholipid膜リン脂質（membrane phospholipid）membrane phospholipid（膜リン脂質）から遊離されるアラキドン酸arachidonic acidアラキドン酸（arachidonic acid）arachidonic acid（アラキドン酸）は、エイコサノイドeicosanoidエイコサノイド（eicosanoid）eicosanoid（エイコサノイド）（eicosanoid：プロスタグランジン・トロンボキサンthromboxaneトロンボキサン（thromboxane）thromboxane（トロンボキサン）・ロイコトリエンleukotrieneロイコトリエン（leukotriene）leukotriene（ロイコトリエン））の前駆体になる（06-02-eicosanoids-prostaglandins-thromboxane-and-leukotrienes-cyclooxygenase）。

医学的に重要な特殊脂質構造

ミエリン鞘myelin sheathミエリン鞘（myelin sheath）myelin sheath（ミエリン鞘）は神経軸索nerve axon神経軸索（nerve axon）nerve axon（神経軸索）を包むグリア細胞neurogliaグリア細胞（neuroglia）neuroglia（グリア細胞）膜の特殊化specialization特殊化（specialization）specialization（特殊化）で、電気絶縁体electrical insulator電気絶縁体（electrical insulator）electrical insulator（電気絶縁体）として神経伝導速度nerve conduction velocity神経伝導速度（nerve conduction velocity）nerve conduction velocity（神経伝導速度）を上げる（ランビエ絞輪node of Ranvierランビエ絞輪（node of Ranvier）node of Ranvier（ランビエ絞輪） nodes of Ranvier間のみでイオン電流ionic currentイオン電流（ionic current）ionic current（イオン電流）が生じる）。

• 組成：約40%水、乾燥重量の70–85%が脂質（ガラクトセレブロシド・スフィンゴミエリンsphingomyelinスフィンゴミエリン（sphingomyelin）sphingomyelin（スフィンゴミエリン）・コレステロールが主体）という、非常に高い脂質含量。
• タンパク質はCNS（中枢神経系、central nervous system）とPNS（末梢神経系peripheral nervous system (PNS)末梢神経系（peripheral nervous system (PNS)）peripheral nervous system (PNS)（末梢神経系）、peripheral nervous system）で異なる（CNS：プロテオリピドタンパクPLPプロテオリピドタンパク（PLP）PLP（プロテオリピドタンパク）50%・ミエリンmyelinミエリン（myelin）myelin（ミエリン）塩基性タンパク（myelin basic protein、MBP）30%・MAG（myelin-associated glycoprotein）・MOG（myelin oligodendrocyte glycoprotein）／PNS：P0（protein zero）・PMP22（peripheral myelin protein 22）・MBP）。
• 出生後最初の2年間で急速に形成され、脳の構造発達structural development構造発達（structural development）structural development（構造発達）とともに脂質の代謝回転turnover代謝回転（turnover）turnover（代謝回転）が非常に高い。

⚠️ 脱髄疾患demyelinating disease脱髄疾患（demyelinating disease）demyelinating disease（脱髄疾患）は多発性硬化症multiple sclerosis多発性硬化症（multiple sclerosis）multiple sclerosis（多発性硬化症）・ビタミンB12欠乏などで起こる。 遺伝性・代謝性・感染性・自己免疫性の障害でミエリンmyelinミエリン（myelin）myelin（ミエリン）成分が壊れると、特徴的な神経症状を呈する。

脂質蓄積症

生理的な脂質代謝lipid metabolism脂質代謝（lipid metabolism）lipid metabolism（脂質代謝）回転では、リソソーム加水分解酵素lysosomal hydrolaseリソソーム加水分解酵素（lysosomal hydrolase）lysosomal hydrolase（リソソーム加水分解酵素）がスフィンゴ脂質sphingolipidスフィンゴ脂質（sphingolipid）sphingolipid（スフィンゴ脂質）を分解する。これらの酵素いずれかが遺伝的に欠損すると、基質脂質がリソソームに蓄積し、封入体inclusion body封入体（inclusion body）inclusion body（封入体）を形成して細胞障害cell injury細胞障害（cell injury）cell injury（細胞障害）・細胞死を招く。

⭐ 肝脾腫と神経症状はこの疾患群disease group疾患群（disease group）disease group（疾患群）に共通。 高い貪食活性をもつ組織（肝・脾）が腫大し、スフィンゴ脂質sphingolipidスフィンゴ脂質（sphingolipid）sphingolipid（スフィンゴ脂質）含量が高くまた脂質代謝lipid metabolism脂質代謝（lipid metabolism）lipid metabolism（脂質代謝）回転の速い神経系（特に発達初期）が強く障害される。代表例：Tay-Sachs病（ヘキソサミニダーゼAhexosaminidase AヘキソサミニダーゼA（hexosaminidase A）hexosaminidase A（ヘキソサミニダーゼA） hexosaminidase A欠損）、Gaucher病Gaucher diseaseGaucher病（Gaucher disease）Gaucher disease（Gaucher病）（グルコセレブロシダーゼglucocerebrosidaseグルコセレブロシダーゼ（glucocerebrosidase）glucocerebrosidase（グルコセレブロシダーゼ）欠損）、Niemann-Pick病（スフィンゴミエリナーゼ sphingomyelinase欠損）。

まとめ

• 膜は脂質（リン脂質・スフィンゴ脂質sphingolipidスフィンゴ脂質（sphingolipid）sphingolipid（スフィンゴ脂質）・コレステロール）・タンパク質・糖質からなり、流動モザイクモデルfluid mosaic model流動モザイクモデル（fluid mosaic model）fluid mosaic model（流動モザイクモデル）で理解する。
• リン脂質は両親媒性amphipathic両親媒性（amphipathic）amphipathic（両親媒性）で自己組織化self-assembly自己組織化（self-assembly）self-assembly（自己組織化）し二重層bilayer二重層（bilayer）bilayer（二重層）・ミセルmicelleミセル（micelle）micelle（ミセル）等を作る。エーテル脂質ether lipidエーテル脂質（ether lipid）ether lipid（エーテル脂質）（プラズマローゲン）は心・脳に多い。
• スフィンゴ脂質sphingolipidスフィンゴ脂質（sphingolipid）sphingolipid（スフィンゴ脂質）（糖脂質glycolipid糖脂質（glycolipid）glycolipid（糖脂質））は細胞間認識intercellular recognition細胞間認識（intercellular recognition）intercellular recognition（細胞間認識）に働く。ミエリンmyelinミエリン（myelin）myelin（ミエリン）は脂質含量が非常に高い特殊膜構造。
• PIP₂→IP₃/DAG、膜リン脂質membrane phospholipid膜リン脂質（membrane phospholipid）membrane phospholipid（膜リン脂質）→アラキドン酸arachidonic acidアラキドン酸（arachidonic acid）arachidonic acid（アラキドン酸）→エイコサノイドeicosanoidエイコサノイド（eicosanoid）eicosanoid（エイコサノイド）と、膜脂質はシグナル分子の前駆体でもある。
• リソソーム酵素欠損によるスフィンゴ脂質sphingolipidスフィンゴ脂質（sphingolipid）sphingolipid（スフィンゴ脂質）蓄積症は肝脾腫と神経症状を特徴とする。