アスコルビン酸の基本情報・配合目的・安全性

アスコルビン酸

化粧品成分表示名称 アスコルビン酸
医薬部外品表示名称 アスコルビン酸、ビタミンC
慣用名称 ビタミンC
配合目的 酸化防止 など

1. 基本情報

1.1. 定義

水溶性ビタミンであるビタミンCの一種であり、以下の化学式で表される有機化合物です[1a][2a]

アスコルビン酸

1.2. 分布と歴史

壊血病は、ビタミンC(vitamin C)が欠乏することで発症し死に至る病気であり、今日のがんのように非常に恐れられた病気でしたが、18世紀中頃(1747年)にオレンジやレモンの摂取により壊血病の回復が証明され、その後1919年にはオレンジから抗壊血病因子を発見、翌年1920年にその因子が「ビタミンC」と命名され、それ以降は主にビタミンC欠乏やビタミンC代謝障害に関連する疾患とビタミンCの関係が研究されてきた歴史があります[3][4]

自然界においては動植物に広く分布し、動物では副腎などの臓器に、植物では果物(アセロラ、カムカム、レモン、イチゴ、みかん、ユズなど)、野菜類(ピーマン、キャベツ、トマト、いも)、緑茶などに多く含まれています[2b][5][6a]

1.3. 皮膚におけるアスコルビン酸の生理的活性

1.3.1. コラーゲンおよびムコ多糖類の生合成

コラーゲンおよびムコ多糖類の生合成に関しては、まず前提知識として真皮の構造、役割について解説します。

真皮については、以下の真皮構造図をみてもらうとわかりやすいと思いますが、

真皮の構造

表皮を下から支える真皮を構成する成分としては、細胞成分と線維性組織を形成する間質成分(細胞外マトリックス)に二分されますが、主成分である間質成分は大部分がコラーゲンからなる膠原線維とエラスチンからなる弾性繊維、およびこれらの間を埋める基質で占められており、細胞はその間に散在しています[7a][8a]

間質成分の大部分を占めるコラーゲンは、膠質状の太い繊維であり、その繊維内に水分を保持しながら皮膚の張り(組織の構造)を支えています[7b]

次に、基質は主に糖タンパク質(glycoprotein)プロテオグリカン(proteoglycan)およびグリコサミノグリカン(glycosaminoglycan)で構成されたゲル状物質であり、これらの分子が水分を保持し、コラーゲンやエラスチンと結合して繊維を安定化させることにより、皮膚は柔軟性を獲得しています[7c][8b]

プロテオグリカンは、軸タンパクにグリコサミノグリカンが多数結合した分子量10万-100万以上の巨大な分子であり、グリコサミノグリカンは酸性ムコ多糖類であるヒアルロン酸コンドロイチン硫酸を主成分とし、ヒアルロン酸は水分保持に関与し、コンドロイチン硫酸は繊維の支持や他の基質の保持に働いています[8c]

アスコルビン酸は、規則的なコラーゲン繊維の生合成に関与している酵素の働きを助ける補因子として作用していること[9][10a]、またグリコサミノグリカンの主要成分である酸性ムコ多糖類の生成に関与していることが知られています[11]

1.3.2. ビタミンEの還元による抗酸化

ビタミンEの還元による抗酸化に関しては、まず前提知識として細胞膜の構造、機能および過酸化脂質発生メカニズムについて解説します。

以下の細胞膜の構造図をみてもらうとわかりやすいと思いますが、

細胞膜の構造

細胞膜は、2層の膜リン脂質、グリコスフィンゴ脂質、コレステロールなどの脂質で構成された両親媒性脂質膜であり(∗1)、この細胞膜が細胞内部を保護し独立を保ちつつ、細胞外部との間で物質やエネルギーの出入りを調節する重要な役割を担っています[12]

∗1 両親媒性とは、親水性と親油性の両方を有している性質のことです。

一方で、皮膚に対する紫外線曝露によって産生される活性酸素種である一重項酸素(¹O₂)やヒドロキシルラジカル(HO)は、細胞膜と反応して過酸化脂質(lipid peroxide)を生成することが知られています[13a]

過酸化脂質の発生メカニズムは、以下の図をみてもらうとわかりやすいと思いますが、

過酸化脂質発生メカニズム(脂質過酸化反応)

まず、発生したヒドロキシルラジカル(HO)が脂質(LH)から電子を奪い、水素原子と結合して水(H₂O)と脂質ラジカル(L・)を生成することからはじまり、次に生成された脂質ラジカル(L・)は酸素分子(O₂)と速やかに反応して脂質ペルオキシルラジカル(LOO・)となります。

さらに脂質ペルオキシルラジカル(LOO・)は、他の脂質(LH)と反応して水素を引き抜き、自らは過酸化脂質(脂質ヒドロペルオキシド)となり、同時に新たに脂質ラジカル(L・)が生成されるため、脂質過酸化反応が連鎖的に繰り返されるというものになっており[12b]、このような連鎖的反応によって生成された過酸化脂質は、皮膚に対して炎症、浮腫、壊死、色素沈着などを起こすことが知られています[14]

過酸化脂質はこのようなメカニズムで産生されますが、通常、生体内では産生された脂質ペルオキシルラジカル(LOO・)が脂質(LH)と反応するより先に細胞膜に存在するビタミンEと反応し、ビタミンE自身がビタミンEラジカルとなることにより脂質ペルオキシルラジカル(LOO・)を非ラジカル産物に変化させ、結果として脂質過酸化反応を停止させるという抗酸化メカニズムが機能しています[15][16]

このビタミンEの抗酸化メカニズムにおいて、アスコルビン酸は自身が酸化されることで酸化されたビタミンEを還元し(酸化されていない状態に戻し)、ビタミンEの抗酸化能を再び発揮させることから(∗2)、ビタミンEとアスコルビン酸との共同によって効率よく抗酸化能を発揮すると考えられています[17][18a][10b]

∗2 ビタミンEを還元して酸化されたアスコルビン酸(ビタミンCラジカル)は安定であり、そのまま尿中に排泄されます[18b]

1.3.3. ドーパキノンおよび酸化メラニンの還元による色素沈着抑制

ドーパキノンおよび酸化メラニンの還元による色素沈着抑制に関しては、まず前提知識としてメラニン色素生合成のメカニズムについて解説します。

以下のメラニン生合成のメカニズム図をみてもらうとわかりやすいと思うのですが、

メラニン生合成のメカニズム図

皮膚が紫外線に曝露されると、細胞や組織内では様々な活性酸素が発生するとともに、様々なメラノサイト活性化因子(情報伝達物質)がケラチノサイトから分泌され、これらが直接またはメラノサイト側で発現するメラノサイト活性化因子受容体を介して、メラノサイトの増殖やメラノサイトでのメラニン生合成を促進させることが知られています[19a][20][21a]

また、メラノサイト内でのメラニン生合成は、メラニンを貯蔵する細胞小器官であるメラノソームで行われ、生合成経路としてはアミノ酸の一種かつ出発物質であるチロシンに酸化酵素であるチロシナーゼが働きかけることでドーパに変換され、さらにドーパにも働きかけることでドーパキノンへと変換されます[19b][21b]

ドーパキノンは、システイン存在下の経路では黄色-赤色のフェオメラニン(pheomelanin)へ、それ以外はチロシナーゼ関連タンパク質2(tyrosinaserelated protein-2:TRP-2)やチロシナーゼ関連タンパク質1(tyrosinaserelated protein-1:TRP-1)の働きかけにより茶褐色-黒色のユウメラニン(eumelanin)へと変換(酸化・重合)されることが明らかにされています[19c][21c]

そして、毎日生成されるメラニン色素は、メラノソーム内で増えていき、一定量に達すると樹枝状に伸びているデンドライト(メラノサイトの突起)を通して、周辺の表皮細胞に送り込まれ、ターンオーバーとともに皮膚表面に押し上げられ、最終的には角片とともに垢となって落屑(排泄)されるというサイクルを繰り返します[19d]

正常な皮膚においてはメラニンの排泄と生成のバランスが保持される一方で、紫外線の曝露、加齢、ホルモンバランスの乱れ、皮膚の炎症などによりメラニン色素の生成と排泄の代謝サイクルが崩れると、その結果としてメラニン色素が過剰に表皮内に蓄積されてしまい、色素沈着が起こることが知られています[19e]

このメラニン生合成プロセスの初期において、ドーパはチロシナーゼによって酸化されドーパキノンへと変換されますが、アスコルビン酸の存在下ではアスコルビン酸が酸化されることでドーパキノンはドーパに再還元されるため、アスコルビン酸が残存する限りドーパキノンからその先への反応は進まず、メラニンが生じないことが明らかにされています[22a]

また、アスコルビン酸は酸化型メラニン(黒化メラニン)に直接作用して還元メラニンに変換する(黒化メラニンの色素を薄くする)作用を有することも知られています[22b]

1.4. 化粧品以外の主な用途

アスコルビン酸の化粧品以外の主な用途としては、

分野 用途
食品 果物などに存在するビタミンCは壊れやすいため、喪失したビタミンCを補う(強化)目的で果実飲料類、果物類の缶詰、ジャムなどに、また純粋にビタミンC強化目的で粉末飲料、菓子類、乳製品などに用いられます。ほかにもビタミンCは酸化されやすい性質があるため、ほかの食品原料と一緒にあるときはその食品原料より先に酸化されて食品原料の酸化を防ぐ働きをすることから、酸化防止剤として食肉製品、果汁、果物の缶詰、塩漬けの魚介類、魚肉練製品、菓子類などに使用されています[6b]
医薬品 ビタミンC欠乏症、毛細血管出血、肝斑・雀卵斑・炎症後の色素沈着、光線過敏性皮膚炎などを対象とした治療薬として、またビタミンCの補給として用いられています[23]。さらに安定・安定化、緩衝、矯味、抗酸化目的の医薬品添加剤として経口剤、各種注射、外用剤、耳鼻科用剤、口中用剤などに用いられています[24]

これらの用途が報告されています。

2. 化粧品としての配合目的

化粧品に配合される場合は、

  • 酸化防止
  • 効果・作用についての補足

主にこれらの目的で、メイクアップ化粧品、化粧下地製品、スキンケア化粧品、日焼け止め製品、シート&マスク製品、ボディ&ハンドケア製品、洗顔料、洗顔石鹸、ボディソープ製品、シャンプー製品、コンディショナー製品、入浴剤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. 酸化防止

酸化防止に関しては、まず前提知識として酸化(自動酸化)について解説します。

自動酸化とは、空気中の酸素との接触により常温で起こる酸化反応のことをいいます。

化粧品に用いられている油脂・ロウ類およびその誘導体、界面活性剤、香料、ビタミンなどは、空気中の酸素を吸収して徐々に酸化・変質する、いわゆる酸敗(∗3)の現象を呈すことが知られており[25a]、酸敗は不快なにおいや変色などの原因となり、化粧品の安定性を損なうだけでなく、酸敗によって生じる過酸化物は代表的な皮膚刺激物質であり、人体に悪影響を及ぼすことが知られています[26]

∗3 酸敗(さんぱい)とは、酸化して種々の酸化物を生じ、すっぱくなることをいいます。

アスコルビン酸は、水に溶けやすく水溶液では熱および光に不安定であり、酸化の連鎖反応の途中で生成するラジカルと反応して自らが酸化型アスコルビン酸となり、この酸化型アスコルビン酸が共鳴によって安定化されることによって酸化の連鎖反応を防ぐという抗酸化作用を有していることから[27]、製品自体の酸化防止目的で様々な化粧品に汎用されています[1b][28]

とくに、同様に酸化防止目的で用いられるビタミンEの一種であるトコフェロールの酸化防止作用を著しく増強するための相乗剤として、一般にアスコルビン酸が併用されています[25b]

2.2. 効果・作用についての補足

2.2.1. 誘導体化したアスコルビン酸の効果

誘導体化したアスコルビン酸の効果に関しては、まず前提知識として誘導体について解説します。

誘導体とは、ある化合物の効能効果を高めるために分子の一部を変化させてできる化合物のことをいいます[29]

アスコルビン酸は、皮膚においてコラーゲンやムコ多糖類の合成、抗酸化、酸化物の還元による色素沈着抑制などの活性を発揮することが知られていますが、一方で水溶液では熱および光に不安定であり、ラジカルと反応して自らが酸化型アスコルビン酸となることから、一般に製品に長期間安定して配合することは困難であり、そのうえ水溶性であることから皮膚浸透性が低く、皮膚に浸透して効果を発揮しにくいことが知られています。

このような背景から、皮膚に対するアスコルビン酸の機能発揮を目的としてアスコルビン酸をそのまま化粧品に配合することはほとんどなく、国内においては1960年代からアスコルビン酸の一部を化学修飾して安定性、皮膚浸透性、効果性を改良したビタミンC誘導体が次々と開発されてきた歴史があり、皮膚に対してアスコルビン酸の効果を発揮させる目的においてはビタミンC誘導体が汎用されています[30a]

ビタミンC誘導体の多くは、皮膚に浸透し、皮膚に存在する酵素による分解・代謝を通じてアスコルビン酸となり、アスコルビン酸としての効果を発揮するため、ビタミンCの前駆体という意味で「プロビタミンC」(∗4)と呼ばれます[31]

∗4 近年のビタミンC誘導体の中には、ビタミンC誘導体そのままで、ビタミンC誘導体としての作用・効果を発揮するように開発されたものもあり、厳密にはプロビタミンCと呼べないものもありますが、便宜上、ビタミンC誘導体はまとめてプロビタミンCと呼ばれます。

ビタミンC誘導体については、ビタミンC誘導体レポートページに詳しい効果およびビタミンC誘導体一覧を記載しています。

2.2.2. リポソーム化したアスコルビン酸の効果

リポソーム化したアスコルビン酸の効果に関しては、まず前提知識として細胞膜の構造およびリポソームについて解説します。

細胞膜とは、細胞の内外を隔てる生体膜であり、以下の図をみてもらうとわかるように、

細胞膜の構造

親水性のリン酸基(頭部)と疎水性の脂肪酸鎖(テール部分)をもつリン脂質が二層に連なった脂質二重層で構成されており、ほぼ全ての生物で細胞膜の基本構造として存在しています。

リン脂質のような両親媒性分子は、水溶液中に存在すると親水性のリン酸基は水溶液側に向かって動くため外側に位置し、また疎水性の脂肪酸鎖は水溶液から自ら離れて内側に向くように自然に自己集合して、以下の図のように、

リポソームの構造

脂質二分子膜を形成し、さらにリポソームとよばれる閉じた球状の閉鎖小胞を形成します。

このリポソーム形成現象は、1965年にBanghamによってはじめて報告され[32]、医療分野においては皮膚に浸透しない成分を脂質二重膜の親水性部分や脂肪酸鎖部分に充填・内包することで、安定性を保持したまま皮膚内へ浸透させるDDS(drug derivery system:薬物輸送技術)として医療技術に応用されており、現在では化粧品においてもその技術が応用されています[33][34]

ただし、リポソームの形成により皮膚に対して内包成分に薬効が認められる場合は、医薬品または医薬部外品として扱われることから[35]、化粧品においては化粧品としての効果にとどまると考えられます。

このようなリポソーム技術を用いることによって化粧品に配合されたアスコルビン酸は、そのままのビタミンCという意味で「ピュアビタミンC」とよばれており、また一般的にピュアビタミンCは5%-25%と高配合であることから、化粧品成分表示一覧では最初のほうに記載されます。

リポソームのような皮膚浸透技術を用いたアスコルビン酸は、皮膚内でアスコルビン酸としての効果を発揮すると考えられますが、浸透性および使用試験データがみあたらない(みつけられていない)ため、現時点では補足にとどめ、みつかりしだい再編集します。

3. 配合製品数および配合量範囲

配合製品数および配合量に関しては、海外の2000-2001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。

アスコルビン酸の配合製品数と配合量の調査結果(2000-2001年)

4. 安全性評価

アスコルビン酸の現時点での安全性は、

  • 食品添加物の指定添加物リストに収載
  • 医療上汎用性があり有効性および安全性の基準を満たした成分が収載される日本薬局方に収載
  • 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
  • 40年以上の使用実績
  • 皮膚刺激性:濃度10%以下においてほとんどなし
  • 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、一般的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。

4.1. 皮膚刺激性

Cosmetic Ingredient Reviewの安全性試験データ[36a]によると、

  • [ヒト試験] 被検者に10%アスコルビン酸を含むスキンケア製品を4日間連続で閉塞パッチ適用し、対照としてアスコルビン酸を含まないスキンケア製品を適用したところ、対照製品の皮膚一次刺激スコアは0.38であり、10%アスコルビン酸を含むスキンケア製品の皮膚一次刺激スコアは0.40であった。10%アスコルビン酸を含むスキンケア製品は最小限の皮膚刺激性であり、許容範囲であると考えられた(Cosmetic Toiletry and Fragrance Association,1998)

このように記載されており、試験データをみるかぎり対照とほぼ同じ皮膚刺激スコアが報告されているため、一般に濃度10%以下において皮膚刺激性はほとんどないと考えられます。

ただし、皮膚浸透技術を用いた処方やイオン導入、マイクロニードルなどデバイスの利用により皮膚のアスコルビン酸濃度が高濃度になる場合は、刺激を引き起こす可能性があると報告されています[30b]

4.2. 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は不明です。

4.3. 皮膚感作性(アレルギー性)

Cosmetic Ingredient Reviewの安全性試験データ[36b]によると、

  • [ヒト試験] 29人の被検者に10%アスコルビン酸を含むフェイシャルトリートメント0.1mLを対象にHRIPT(皮膚刺激&感作試験)を実施したところ、この使用条件下では接触感作反応を示す可能性は低いと結論付けられた(KGL Inc,1998)
  • [ヒト試験] 103人の被検者に5%アスコルビン酸を含むクリームを対象にHRIPT(皮膚刺激&感作試験)を実施したところ、5%アスコルビン酸を含むクリームは皮膚感作を誘発しなかった(Hamison Research Laboratories Inc,2000)

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感作なしと報告されているため、一般に皮膚感作性はほとんどないと考えられます。

5. 参考文献

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