ユビキノンの基本情報・配合目的・安全性

ユビキノン

化粧品表示名 ユビキノン
医薬部外品表示名 ユビデカレノン
慣用名 コエンザイムQ10
INCI名 Ubiquinone
配合目的 抗酸化 など

1. 基本情報

1.1. 定義

以下の化学式で表されるp-ベンゾキノンの側鎖に10個のイソプレンユニット(C5ユニット)が直鎖状に結合したベンゾキノン誘導体(キノン誘導体)です[1]

ユビキノン

以下の化学構造式をみてもらうとわかりやすいと思いますが、

酸化型コエンザイムQnの構造

イソプレン側鎖の長さ(-n)の違いによってコエンザイムQn(ユビキノン-n)とよばれ、ユビキノンは側鎖に10個のイソプレンユニットを有することから、一般にコエンザイムQ10(ユビキノン-10)とよばれます[2a]

1.2. 物性・性状

ユビキノンの物性・性状は(∗1)

∗1 融点とは固体が液体になりはじめる温度のことです。

状態 結晶
融点(℃) 49
溶解性 多くの有機溶媒に易溶、水に不溶

このように報告されています[3a]

また、熱および光に対して不安定であり[3b]、一般に化粧品に配合する場合は安定性向上のために安定化技術が用いられます。

1.3. 分布

ユビキノンは、ヒトをはじめとするほとんどの高等動植物にミトコンドリア膜をはじめとするあらゆる生体膜中に存在し、さらには血漿リポタンパク質中に存在しています[4a][5a]

1.4. 生体における働き

1.4.1. ATP産生による細胞賦活

ユビキノンの生体における働きについては、まず前提知識として細胞内のATP産生メカニズムについて解説します。

動物は、植物が光合成によってつくった糖をグルコース(ブドウ糖)として体内に取り入れ、グルコースの化学結合に保持されているエネルギーを利用しています[6a]

グルコースからエネルギーを産生するメカニズムとしては、以下のATP産生メカニズム図をみてもらうとわかりやすいと思いますが、

細胞のATP産生メカニズム

グルコースが細胞内に輸送されると、細胞内では「解糖系」「クエン酸回路」「電子伝達」とよばれる分解過程のそれぞれで生体のエネルギー伝達物質であるATP(adenosine tri-phosphate:アデノシン三リン酸)を産生することが知られています[6b]

このATP産生過程の中でユビキノンは、以下の図をみてもらうとわかりやすいと思いますが、

ミトコンドリアにおける電子伝達系の構造

ミトコンドリア内膜における呼吸鎖複合体の働き

ミトコンドリア内膜に存在しており、同じくミトコンドリア内膜に存在する酵素である複合体ⅠによりNADHから、複合体ⅡによりFADH2からそれぞれ2個の電子を受け取り還元型のユビキノール(ubiquinol)となり、複合体Ⅲに電子を送達した後に再び酸化型のユビキノンに戻るといった電子伝達担体として機能することにより、細胞エネルギー代謝系を支えています[4b][7][8a]

ユビキノンが直接関与しているわけではありませんが、電子伝達系においてミトコンドリア内膜に存在する複合体Ⅰ,Ⅲ,Ⅳは、電子伝達を触媒すると同時にこれと共役して膜を介してプロトン(H+をポンプのように膜間腔に排出し、ATP合成酵素はこの排出されたプロトンの駆動力を利用してATPを産生します[4c][8b]

細胞内で産生されたこれらのATPは、体温維持(熱エネルギー)、筋収縮・細胞膜透過(物理的エネルギー)、物質の生合成(化学エネルギー)、神経活動(電気的エネルギー)などエネルギー依存的な生体反応過程に使用されています[8c]

1.4.2. 過酸化脂質の抑制およびビタミンEの還元による抗酸化

ユビキノンは抗酸化物質としての役割も有しており、還元型であるユビキノールがミトコンドリアにおいて紫外線照射による脂質の過酸化を抑制することが示されています[9]

また、トコフェロールアスコルビン酸とともに脂質のフリーラジカル酸化を抑制するうえで重要な抗酸化物質と位置づけられており、表皮や真皮、血漿などトコフェロール、アスコルビン酸およびユビキノールが共存している場合は、アスコルビン酸およびユビキノールがトコフェロールを還元する役割の担っているため、アスコルビン酸、次いでユビキノールがトコフェロールより先に減少することが知られています[5b][10]

ユビキノン自体は酸化型であり、抗酸化作用を示しませんが、動物組織中のコエンザイムQはその大部分が還元型(ユビキノール)として存在しています[2b]

1.5. 皮膚における浸透性

ユビキノンは、脂溶性ではあるものの、長いイソプレン側鎖を有しており、分子量も863と大きく、容易に皮膚から吸収されるとは言い難い成分であることが知られています[5c]

2020年にドイツのマルティン・ルター大学ハレ・ヴィッテンベルク応用皮膚薬局研究所および医学部皮膚科によって報告されたヒト皮膚に対するユビキノンの浸透性検証によると、

– in vitro : ヒト皮膚浸透性評価 –

女性乳房組織にユビキノン配合のマイクロエマルション製剤または親水性クリーム各20mgを角層表面に均一に適用し、切除し処理した培養皮膚サンプルを上部10μm(角質層)、後続の4つの20μm(表皮層)、下層の5つの40μm(真皮層)にスライスした後、各皮膚層からユビキノンを抽出したところ、親水性クリームに配合されたユビキノンの90%以上が表皮に浸透しており、一方でマイクロエマルションでは60%が表皮に浸透していた。

この結果から、マイクロエマルション製剤の浸透性は親油性成分である40%ペンチレングリコールに起因すると推測され、一方で親水性クリーム中の10%ラウリン酸エチルヘキシルはユビキノンの浸透促進剤として機能していると推測された。

このような検証結果が明らかにされており[11]、ユビキノンは基剤によって表皮まではある程度浸透すると考えられます。

このような背景から、一般にユビキノンはリポソーム化やナノ化など様々な皮膚浸透技術を用いて配合されています。

1.6. 化粧品以外の主な用途

ユビキノンの化粧品以外の主な用途としては、

分野 用途
医薬品 心筋細胞内のミトコンドリアに取り込まれ、虚血心筋に直接作用して低酸素状態での心筋エネルギー代謝を改善することから、基礎治療施行中の軽度・中度のうっ血性心不全症状の強心薬として用いられます[12][13]

これらの用途が報告されています。

2. 化粧品および医薬部外品としての配合目的

化粧品に配合される場合は、

  • グルタチオン減少抑制による抗酸化作用
  • 配合目的についての補足

主にこれらの目的で、スキンケア製品、マスク製品、化粧下地製品、日焼け止め製品、クレンジング製品、ハンドケア製品、ボディケア製品など様々な製品に汎用されています。

以下は、化粧品として配合される目的に対する根拠です。

2.1. グルタチオン減少抑制による抗酸化作用

グルタチオン減少抑制による抗酸化作用に関しては、まず前提知識として活性酸素種生成メカニズム、細胞内におけるグルタチオンの役割およびグルタチオンレダクターゼについて解説します。

活性酸素種(ROS:Reactive Oxygen Species)とは、酸素(O₂)が他の物質と反応しやすい状態に変化した反応性の高い酸素種の総称であり[14][15]、酸素から産生される活性酸素種の発生メカニズムは、以下のように、

酸素から産生される活性酸素発生メカニズム

酸化力を有する酸素(O₂)が、比較的容易に電子を受けてスーパーオキシド(superoxide:O₂⁻)を生成し、さらに酸化が進むと過酸化水素(H₂O₂)、ヒドロキシルラジカル(HO)を経て、最終的に水(H₂O)になるというものです[16a]

この一連の反応を酸化還元反応と呼んでおり、正常な酸化還元反応において発生したスーパーオキシド(superoxide:O₂⁻)は少量であり、通常は抗酸化酵素の一種であるスーパーオキシドジスムターゼ(superoxide dismutase:SOD)により速やかに分解・消去されます[16b]

一方で、紫外線の曝露など(∗2)によりスーパーオキシド(superoxide:O₂⁻)を含む活性酸素種の過剰な産生が知られており[17]、過剰に産生されたスーパーオキシドはスーパーオキシドジスムターゼ(superoxide dismutase:SOD)による分解・消去が追いつかず、以下の抗酸化メカニズムをみてもらうとわかるように、

∗2 皮膚において活性酸素種が発生する最大の要因は紫外線ですが、他にも排気ガスなどの環境汚染物質、タバコの副流煙などの有害化学物質なども外的要因となります。

酸素から発生する活性酸素種の抗酸化メカニズム

過酸化水素に変化した場合は、過酸化水素分解酵素であるカタラーゼ(catalase)、グルタチオンの存在下でグルタチオンペルオキシダーゼ(glutathione peroxidase)およびチオレドキシンの存在下でペルオキシレドキシン(peroxiredoxin)により水(H₂O)に分解されますが、紫外線の曝露時間やスーパーオキシドの発生量によっては過酸化水素を経てヒドロキシルラジカル(HO)まで変化することが知られています[18][19a]

発生したヒドロキシルラジカル(HO)は、酸化ストレス障害として過酸化脂質の発生、コラーゲン分解酵素であるMMP(Matrix metalloproteinase:マトリックスメタロプロテアーゼ)の発現増加によるコラーゲン減少、DNA障害や細胞死などを引き起こし、中長期的にこれらの酸化ストレス障害を繰り返すことで光老化を促進します[16c][20]

次に、グルタチオン(還元型グルタチオン)は紫外線などの酸化ストレスによって誘導され、グルタチオンペルオキシダーゼと共に過酸化水素(H₂O₂)を分解する抗酸化物質であり、自らの活性部位を還元することで酸化型グルタチオンに変化しますが、グルタチオンレダクターゼ(GSHレダクターゼ)とNADPH(nicotinamide adenine dinucleotide phosphate:還元型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸)により還元型グルタチオンに再還元され、細胞の抗酸化機構を調整する役割を担っています[19b]

このような背景から、紫外線の曝露時および曝露後に活性酸素種の産生を抑制することは、皮膚の酸化ストレス障害を抑制し、ひいては光老化、炎症および色素沈着などの抑制において非常に重要であると考えられます。

1999年にドイツのパウルガーソンウンナリサーチセンターによって報告されたユビキノンのグルタチオンに対する影響検証およびUVA照射後のヒト皮膚活性酸素に対する有用性検証によると、

– in vitro : グルタチオン減少抑制作用 –

表皮細胞を1mM過酸化水素に30分間処理した場合、処理しない表皮細胞と比較して約20%減少した。

次に、表皮細胞各濃度(5-50μM)のユビキノンを添加し、同様に過酸化水素で処理した場合は容量依存的にグルタチオン量を約10-20%増加させ、50μMユビキノンで事前処理した場合は過酸化水素で処理していない場合とほぼ同じ量を維持した。

– ヒト試験試験 –

細胞は低レベルの光子を放出していますが、UVAが照射されると光子レベルが大幅に増加し、時間とともに減少することが知られており、また放出される光子のレベルは皮膚の抗酸化状態を示していることから、抗酸化剤(抗酸化物質)が増加すると光子の増加が抑制され、放出される光子レベルが低下します。

被検者を18-25歳と60-72歳の2つの年齢グループに分け、それぞれの皮膚にUVAを照射し皮膚の光子レベルを測定したところ、高齢者グループで光子レベルは約33%増加したことから、皮膚の抗酸化物質のレベルが年齢とともに減少していることを示しています。

13名の被検者(43-55歳)の前腕に0.3%ユビキノンを含む製剤または製剤のみを1日2回7日間にわたって塗布した後で、各塗布部位にUVAを照射し、光子レベルを測定したところ、ユビキノン製剤の塗布部位では光子レベルが大幅に低下した。

この結果から、ユビキノンはUVA照射に対する皮膚の抗酸化剤として機能すると考えられます。

このような検証結果が明らかにされており[21a]、ユビキノンにグルタチオン減少抑制による抗酸化作用が認められています。

ユビキノンが表皮において抗酸化作用を発揮するためには、還元型のユビキノールに変換される必要がありますが、表皮には比較的高レベルのNADPHキノンレダクターゼ(NADPH:quinone reductase)があり、この酵素がユビキノンがユビキノールに変換していると考えられています[21b]

2.2. 配合目的についての補足

ユビキノンは、抗酸化作用に加えて抗シワ作用なども報告されていますが、国内の化粧品配合上限濃度は0.03%であり、また0.03%以下濃度におけるヒト皮膚での抗老化・抗酸化における有用性試験がみつからない(存在しないあるいは探しきれていない)ことから、現時点ではとくに抗シワ作用に関しては保留とし、国内の配合条件に合った有用性試験データがみつかり次第追補します。

3. 混合原料としての配合目的

ユビキノンは、混合原料が開発されており、ユビキノンと以下の成分が併用されている場合は、混合原料として配合されている可能性が考えられます。

原料名 Phytopresome Q10
構成成分 水添レシチンフィトステロールズユビキノン
特徴 皮膚で保湿効果およびバリア機能向上効果を発揮する安定なCoQ10含有リポソーム液
原料名 Phytopresome Lipo-Q
構成成分 水添レシチンフィトステロールズ、チオクト酸、ユビキノン
特徴 保湿効果およびバリア機能向上効果を付与し、抗酸化・美白・美肌効果を効率化する安定なα-リポ酸およびCoQ10含有リポソーム液
原料名 ROVISOME Q10 NG
構成成分 グリセリンレシチンユビキノン
特徴 CoQ10をカプセル化し、安定性と浸透性を高めることにより抗酸化作用を通して皮膚の老化にアプローチする
原料名 Nano Lipobelle H-EQ10
構成成分 グリセリンエタノールレシチン酢酸トコフェロールトリ(カプリル酸/カプリン酸)グリセリルユビキノン
特徴 ビタミンEとコエンザイムQ10を有効成分とし、レシチンでナノ化した乳化基剤
原料名 3D Perfect Q10
構成成分 ユビキノングリセリンスクワラン、オクチルドデセス-20
特徴 水や油への分散性、安定性および角層への浸透性を高めたコエンザイムQ10含有ジェル

4. 配合製品数および配合量範囲

ユビキノンは医薬品成分であり、化粧品に配合する場合は以下の配合範囲内においてのみ使用されます。

種類 最大配合量(g/100g)
粘膜に使用されることがない化粧品のうち洗い流すもの 0.03
粘膜に使用されることがない化粧品のうち洗い流さないもの 0.03
粘膜に使用されることがある化粧品 配合不可

実際の配合製品数および配合量に関しては、海外の2019-2022年の調査結果になりますが、以下のように報告されています(∗3)

∗3 以下表におけるリーブオン製品は、付けっ放し製品(スキンケア製品やメイクアップ製品など)を指し、またリンスオフ製品は、洗い流し製品(シャンプー、ヘアコンディショナー、ボディソープ、洗顔料、クレンジングなど)を指します。

ユビキノンの配合製品数と配合量の調査結果(2019-2022年)

5. 安全性評価

ユビキノンの現時点での安全性は、

  • 外原規2021規格の基準を満たした成分が収載される医薬部外品原料規格2021に収載
  • 2004年からの使用実績
  • 皮膚刺激性:ほとんどなし
  • 眼刺激性:詳細不明
  • 皮膚感作性(アレルギー性):ほとんどなし

このような結果となっており、化粧品配合量および通常使用下において、一般に安全性に問題のない成分であると考えられます。

以下は、この結論にいたった根拠です。

5.1. 皮膚刺激性および皮膚感作性(アレルギー性)

Cosmetic Ingredient Reviewの安全性データ[22]によると、

– 健常皮膚を有する場合 –

  • [ヒト試験] 30名の被検者に1%ユビキノンを含む製剤を48時間適用し、パッチ除去30分および24時間後に皮膚刺激性を評価したところ、この試験製剤は皮膚刺激剤ではなかった(Anonymous,2020)
  • [動物試験] 10匹のモルモットに1.25%(誘導期間)および6.5%(チャレンジ期間)ユビキノンを対象にMaximization皮膚感作性試験をOECD406テストガイドラインに基づいて実施したところ、この試験物質は皮膚刺激剤および皮膚感作剤ではなかった(Anonymous,2020)

– 皮膚炎を有する場合 –

  • [ヒト試験] 湿疹または敏感な皮膚を有する20名の被検者(湿疹6名、敏感な皮膚14名)に1%ユビキノンを含む製剤を48時間適用し、パッチ除去30分および24時間後に皮膚刺激性を評価したところ、この試験製剤は皮膚刺激剤ではなかった(Anonymous,2020)

このように記載されており、試験データをみるかぎり共通して皮膚刺激および皮膚感作なしと報告されているため、一般に皮膚刺激性および皮膚感作性はほとんどないと考えられます。

5.2. 眼刺激性

試験結果や安全性データがみあたらないため、現時点ではデータ不足により詳細不明です。

6. 参考文献

  1. 日本化粧品工業連合会(2013)「ユビキノン」日本化粧品成分表示名称事典 第3版,1012.
  2. ab岡本 正志・Aikkarach Kettawan(2005)「コエンザイムQ10の医学的・健康科学的効果」Fragrance Journal(33)(8),28-34.
  3. ab大木 道則, 他(1989)「ユビキノン10」化学大辞典,2402.
  4. abc紀氏 健雄(2005)「生化学からみたCoenzyme Qの作用メカニズム」Fragrance Journal(33)(8),21-27.
  5. abc山本 順寛(2020)「コエンザイムQ10と皮膚」機能性化粧品と薬剤デリバリー<普及版>,229-235.
  6. ab二井 將光(2017)「植物から動物へ。糖を変換してATPエネルギー生産」生命を支えるATPエネルギー メカニズムから医療への応用まで,31-68.
  7. 三谷 芙美子(2013)「呼吸鎖と酸化的リン酸化」イラストレイテッド ハーパー・生化学 原書29版,137-149.
  8. abc松浦 達也(2015)「ATP産生」コエンザイムQ10の基礎と応用,11-24.
  9. A. Mellors & A.L. Tappel(1966)「The Inhibition of Mitochondrial Peroxidation by Ubiquinone and Ubiquinol」Journal of Biological Chemistry(241)(19),4353-4356. DOI:10.1016/S0021-9258(18)99728-0.
  10. 山本 順寛(2015)「抗酸化作用」コエンザイムQ10の基礎と応用,25-40.
  11. E.N. Tessema, et al(2020)「Investigation of ex vivo Skin Penetration of Coenzyme Q10 from Microemulsions and Hydrophilic Cream」Skin Pharmacology and Physiology(33)(6),293-299. PMID:33212439.
  12. 浦部 晶夫, 他(2021)「ユビデカレノン」今日の治療薬2021:解説と便覧,701.
  13. 鈴木 小夜(2021)「強心薬」今日のOTC薬 改訂第5版:解説と便覧,487-493.
  14. 朝田 康夫(2002)「活性酸素とは何か」美容皮膚科学事典,153-154.
  15. 河野 雅弘, 他(2019)「活性酸素種とは」抗酸化の科学,XⅢ-XⅣ.
  16. abc小澤 俊彦(2019)「活性酸素種および活性窒素種の発生系」抗酸化の科学,123-138.
  17. 荒金 久美(1998)「光と皮膚」ファルマシア(34)(1),30-33. DOI:10.14894/faruawpsj.34.1_30.
  18. 岡田 富雄(1996)「天然抗酸化剤」皮膚の老化と活性酸素・フリーラジカル,106-125.
  19. ab小澤 俊彦(2019)「酸化ストレス障害を制御する抗酸化酵素の性質と機能」抗酸化の科学,173-183.
  20. 花田 勝美(1996)「活性酸素・フリーラジカルは皮膚でどのようにつくられるか」皮膚の老化と活性酸素・フリーラジカル,15-35.
  21. abU. Hoppe, et al(1999)「Coenzyme Q10, a cutaneous antioxidant and energizer」BioFactores(9)(2-4),371-378. PMID:10416055.
  22. W.F. Bergfeld, et al(2022)「Safety Assessment of Ubiquinone Ingredients as Used in Cosmetics(∗4)」, 2022年6月26日アクセス.
    ∗4 PCPCのアカウントをもっていない場合はCIRをクリックし、表示されたページ中のアルファベットをどれかひとつクリックすれば、あとはアカウントなしでも上記レポートをクリックしてダウンロードが可能になります。

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