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Imaging mass spectrometry visualizes ceramides and the pathogenesis of dorfman-chanarin syndrome due to ceramide metabolic abnormality in the skin.

Published date 2012 Nov 15

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Imaging mass spectrometry visualizes ceramides and the pathogenesis of dorfman-chanarin syndrome due to ceramide metabolic abnormality in the skin.

画像診断質量分析は、皮膚でセラミド代謝性異常によりセラミドとdorfmanchanarin症候群の病因を視覚化する。

Published date

2012-11-15

Author

Naoko Goto-Inoue, Takahiro Hayasaka, Nobuhiro Zaima, Kimiko Nakajima, Walter M Holleran, Shigetoshi Sano, Yoshikazu Uchida, Mitsutoshi Setou

Affiliation

Department of Cell Biology and Anatomy, Hamamatsu University School of Medicine, 1-20-1 Handayama, Higashi-ku, Hamamatsu, Shizuoka, Japan.

Abstract

Imaging mass spectrometry (IMS) is a useful cutting edge technology used to investigate the distribution of biomolecules such as drugs and metabolites, as well as to identify molecular species in tissues and cells without labeling. To protect against excess water loss that is essential for survival in a terrestrial environment, mammalian skin possesses a competent permeability barrier in the stratum corneum (SC), the outermost layer of the epidermis. The key lipids constituting this barrier in the SC are the ceramides (Cers) comprising of a heterogeneous molecular species. Alterations in Cer composition have been reported in several skin diseases that display abnormalities in the epidermal permeability barrier function. Not only the amounts of different Cers, but also their localizations are critical for the barrier function. We have employed our new imaging system, capable of high-lateral-resolution IMS with an atmospheric-pressure ionization source, to directly visualize the distribution of Cers. Moreover, we show an ichthyotic disease pathogenesis due to abnormal Cer metabolism in Dorfman-Chanarin syndrome, a neutral lipid storage disorder with ichthyosis in human skin, demonstrating that IMS is a novel diagnostic approach for assessing lipid abnormalities in clinical setting, as well as for investigating physiological roles of lipids in cells/tissues.

 

画像診断質量分析(IMS)は、標識なしで組織と細胞で分子種を確認するのと同様に、生体分子(例えば薬と代謝物)の分布を調査するのに用いられる役立つ最新技術である。
地上の環境で生存にとって不可欠である過剰な水喪失から保護するために、哺乳類の皮膚は、角質層(SC)(表皮の最も外部の層)で、要求にかなう透過障害を所有する。
SCでこのバリアを構成しているキー脂質は、異種起源分子種の成り立っているセラミド(Cers)である。
Cer組成の変更は、表皮性透過障害機能で異常を示すいくつかの皮膚病で報告された。
異なるCersの量だけでなく、しかし、また、それらの局在は、バリア機能のために決定的である。
直接Cersの分布を視覚化するために、我々は新しい画像処理システム(気圧イオン化関係者による高い方位分解能IMSができる)を使用した。
さらに、我々は、IMSが臨床設定で脂質異常を評価するための、ならびに細胞/組織で脂質の生理的役割を調査するための新しい診断アプローチであることを証明して、ドルフマン-キャナリン症候群(魚鱗癬がヒトの皮膚にある中性脂肪貯蔵障害)で、異常なCer代謝により魚鱗癬疾病病因を示す。


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