コレステロールの基本情報・配合目的・安全性

コレステロール

化粧品表示名 コレステロール
医薬部外品表示名 コレステロール
INCI名 Cholesterol
配合目的 乳化安定化エモリエント安定化(未分類) など

1. 基本情報

1.1. 定義

以下の化学式で表される、コレステン(cholestene)骨格の3位にヒドロキシ基(-OH)をもつ環状アルコールです[1][2]

コレステロール

コレステロールは、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、

コレステロールの構造

基本的な骨格として3つの六員環(A-C)と1つの五員環(D)がつながった炭素数17(C17)の4縮合環構造で構成されたステロイド構造を基本骨格としています[3][4a]

その上で、ステロイド骨格の3位にヒドロキシ基(-OH)をもつことからステロール(ステロイドアルコール)骨格でもあり[4b]、また17位に側鎖としてアルキル基(疎水基)を有し炭素数27で構成されたコレスタン骨格でもあり[5]、さらにコレスタン骨格に二重結合を1つもつコレステン骨格でもあります。

このような背景から、コレステロールはステロール(∗1)の一種でもあり、かつステロイドの一種ともいえます。

∗1 動物に含まれるステロールは動物ステロールと総称され、主な動物ステロールとしてコレステロールがあります。また植物に含まれているステロールは植物ステロール(フィトステロール)と総称され、主なフィトステロールとしてシトステロール(sitosterol)、カンペステロール(campesterol)、スチグマステロール(stigmasterol)などがあります。

1.2. 物性

コレステロールの物性は、

融点(℃) 溶解性
148.5 水に不溶、エタノールに可溶、エーテルに易溶

このように報告されています[6a][7]

1.3. 分布

コレステロールは、自然界においてすべての動物に分布し、遊離体または高級脂肪酸のエステルとして脳、神経組織、副腎、血中、細胞膜などに存在しています[6b][8][9a]

1.4. 皮膚におけるコレステロールの役割

1.4.1. 角質層における役割

皮膚におけるコレステロールの役割については、まず前提知識として皮膚最外層である角質層の構造と役割について解説します。

以下の表皮最外層である角質層の構造をみてもらうとわかりやすいと思いますが、

角質層の構造

水分を保持する働きもつ天然保湿因子を含む角質と角質の間を細胞間脂質で満たした、レンガとモルタルの関係と同様の構造になっており、この構造が保持されることによって外界からの物理的あるいは化学的影響から身体を守り、かつ体内の水分が体外へ過剰に蒸散していくのを防ぐとともに一定の水分を保持する役割を担っています[10][11]

この角質層の構造において細胞間脂質は主に、

細胞間脂質構成成分 割合(%)
セラミド 50
遊離脂肪酸 20
コレステロール 15
コレステロールエステル 10
糖脂質 5

このような脂質組成で構成されており[12]、またこれら細胞間脂質は以下の図をみるとわかりやすいと思いますが、

細胞間脂質におけるラメラ液晶構造の仕組み(詳細版)

疎水層(脂質)と親水層(水分)を繰り返すラメラ液晶構造を形成していることを大きな特徴とし、脂質が結合水(∗2)を挟み込むことで水分を保持し、角質細胞間に層状のラメラ液晶構造を形成することにより、皮膚内の過剰な水分蒸散の抑制および一定の水分保持、外的刺激から皮膚を防御するといったバリア機能を発揮すると考えられています。

∗2 結合水とは、たんぱく質分子や親液コロイド粒子などの成分物質と強く結合している水分であり、純粋な水であれば0℃で凍るところ、角層中の水のうち33%は-40℃まで冷却しても凍らないのは、角層内に存在する水のうち約⅓が結合水であることに由来しています[13]

この細胞間脂質のラメラ液晶構造においてコレステロールは、主要成分のひとつとして膜の柔軟性を高める役割を担っていることが報告されています[14]

1.4.2. 皮表脂質における役割

皮膚における役割については、まず前提知識として皮膚表面に存在する皮表脂質の構造と役割について解説します。

ヒトの皮膚表面はうすい脂質膜である皮表脂質(skin surface lipids)で覆われており、この皮表脂質は表皮細胞(角化細胞)の分化過程で産生されるコレステロール、コレステロールエステルなどの表皮脂質と皮脂腺由来の皮脂が皮膚表面で混ざったもののことをいいます[15a]

皮表脂質の成分組成は、ヒトによって含有量が異なり、また同じヒトであっても日によって変動がありますが、

由来 成分 含量範囲(%)
表皮細胞 コレステロールエステル 1.5 – 2.6
コレステロール 1.2 – 2.3
皮脂腺 スクワレン 10.1 – 13.9
ワックス 22.6 – 29.5
トリグリセリド 19.5 – 49.4
ジグリセリド 2.3 – 4.3
遊離脂肪酸 7.9 – 39.0

このように報告されており[16]、皮脂腺由来の脂質が約95%、表皮細胞由来の脂質が約5%で構成されています。

この皮表脂質は、皮膚を外部環境や異物から保護する皮膚保護作用や体内からの水分漏出を防ぎ皮膚の水分量を保持するエモリエント作用など種々のバリア機構の働きをすることが知られているほか、皮膚表面をなめらかに保つ柔軟作用、何らかの影響によりアルカリ性となった皮膚を弱酸性に戻すアルカリ中和能などの役割を担っています[15b]

皮表脂質において表皮細胞由来のコレステロール類は、量的には少ないものの水分保持能への関与が大きいことが示唆されています[15c]

1.5. 化粧品以外の主な用途

コレステロールの化粧品以外の主な用途としては、

分野 用途
医薬品 賦形、基剤、界面活性剤目的の医薬品添加剤として経口剤、外用剤などに用いられています[17]

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、

  • 乳化安定化
  • エモリエント効果
  • リポソームの安定化

主にこれらの目的で、スキンケア製品、ボディ&ハンドケア製品、メイクアップ製品、化粧下地製品、日焼け止め製品、マスク製品、洗顔料、クレンジング製品、シャンプー製品、コンディショナー製品、トリートメント製品、アウトバストリートメント製品、洗顔石鹸、ボディソープ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. 乳化安定化

乳化安定化に関しては、コレステロールは親油性乳化性能を有しており、親水性乳化剤と併用し、親水性乳化物(O/W型エマルション)に配合することによってその界面膜において乳化剤と極性結合を生じ、界面錯化合物を形成して乳化物の安定化に極めて強力に作用することから、乳化の安定性を高める目的でクリーム系製品、乳液、メイクアップ製品、ヘアケア製品などに汎用されています[18][19a]

2.2. エモリエント効果

エモリエント効果に関しては、コレステロールは皮膚角層の細胞間脂質にも遊離状態およびエステルとして存在しており、皮膚親和性および皮膚浸透性がよく、皮膚に柔軟性や滑らかさを付与するエモリエント性を有していることから[19b][20][21]、各種クリーム、乳液、メイクアップ製品、ヘアケア製品などに汎用されています。

2.3. リポソームの安定化

リポソームの安定化に関しては、まず前提知識として細胞膜の構造、細胞膜におけるコレステロールの役割およびリポソーム技術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います。

また、この細胞膜は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を出入りさせる役割を担っており、その中でコレステロールは細胞膜の流動性や柔軟性を調節する役割を担っています[9b]

リン脂質のような親水性と疎水性の両方を含む両親媒性分子は、水溶液中において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することが知られています。

このリポソーム形成現象は、1960年代にBanghamによって見いだされ[22]、医療分野においては、そのままでは皮膚に浸透しない成分を脂質二重膜の親水性部分および/または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:ドラッグ輸送技術)とよばれる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[23][24]

このリポソームの安定性の保持には、コレステロールが深く関与しており、1996年にクラシエ(旧鐘紡)によって報告された角質細胞間脂質を用いたリポソームの脂質組成と内容物漏出性の関係検証によると、

– in vitro:リポソームの脂質組成と内容物漏出性の関係 –

皮膚モデルとしてリポソームを利用する場合、リン脂質を用いるよりも角質細胞間脂質を用いたほうが、より実際に近い物性を評価できると考え、角質細胞間脂質を用いて調整したリポソームからの内包物質の漏出挙動を、脂質組成を変化させて調べた。

リポソームを構成する各脂質の組成比を単独で変化させ、漏出を測定していくと、コレステロール減少群にのみ顕著な漏出が観察され、脂肪酸減少群、セラミド減少群ではほとんど漏出は観察されなかった。

この結果は、これら脂質混合物が形成するラメラ膜の相転移をコレステロールが抑制し、安定化していることを示すものである。

またこれらのリポソームに界面活性剤を添加した場合の漏出挙動も同様に、コレステロール減少群にのみ界面活性剤濃度から顕著な漏出が観察された。

これらのことから、コレステロールが実際の角質層で形成されるラメラ膜の安定性に重要な影響を与えていることが推察される。

このような検証結果が明らかにされており[25]、コレステロールにリポソームの安定化作用が認められています。

リポソーム安定化目的でコレステロールが用いられる場合は、水添レシチンを乳化剤として併用したリポソームが汎用されています。

3. 混合原料としての配合目的

コレステロールは、混合原料が開発されており、コレステロール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 Composite-PC
構成成分 水添レシチンコレステロール
特徴 皮膚に対して保湿およびバリア機能向上効果を発揮し、あらゆる油剤を乳化できる、細胞膜と同じ構造をもつ天然系乳化剤
原料名 Composite-C3
構成成分 水添レシチンコレステロールセラミドNGセラミドNP、セラミドAP
特徴 皮膚に対して保湿およびバリア機能向上効果を発揮し、あらゆる油剤を乳化できる、細胞間脂質成分のみで構成された天然系乳化剤
原料名 Composite-C4
構成成分 水添レシチンコレステロールセラミドNGセラミドNPセラミドAG、セラミドAP
特徴 皮膚に対して保湿およびバリア機能向上効果を発揮し、あらゆる油剤を乳化できる、細胞間脂質成分のみで構成された天然系乳化剤
原料名 SK-INFLUX V MB
構成成分 セラミドNP、セラミドAP、セラミドEOP、フィトスフィンゴシンコレステロールラウロイルラクチレートNaカルボマーキサンタンガム
特徴 ヒト皮膚同一型脂質の混合物
原料名 MOISTURECUBE
構成成分 グリセリンスクワラン水添レシチンコレステロールPEG-60水添ヒマシ油
特徴 肌中の細胞間脂質を補い、潤いを保持する細胞間脂質構造に類似した液晶ゲル製剤
原料名 CERASOME9041
構成成分 水添レシチンコレステロールセラミド2セラミド3オレイン酸パルミチン酸エタノール、アスコルビン酸Na、EDTA
特徴 細胞間脂質に近い成分で構成されたリポソーム原料
原料名 EMACOL SPA-335
構成成分 DPGイソステアリン酸、ジグルコシル没食子酸、ラノリン脂肪酸、コレステロール、水添リゾレシチン、エタノール
特徴 内部補修感に優れ、トリートメントのノリを向上させるシャンプー添加剤

4. 配合製品数および配合量範囲

実際の配合製品数および配合量に関しては、海外の1984年および2002-2004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。

コレステロールの配合製品数と配合量の調査結果(1984年および2002-2004年)

5. 安全性評価

コレステロールの現時点での安全性は、

  • 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:ほとんどなし-軽度
  • 眼刺激性:ほとんどなし-最小限
  • 皮膚感作性(アレルギー性):ほとんどなし
  • 光毒性(光刺激性):ほとんどなし
  • 光感作性: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

Cosmetic Ingredient Reviewの安全性データ[26a]によると、

  • [ヒト試験] 23名の被検者に1.4%コレステロールを含む保湿基剤を72時間閉塞パッチ適用し、パッチ除去0および24時間後にPII(Primary Irritation Index:皮膚一次刺激性指数)0.0-4.0のスケールで皮膚刺激性を評価したところ、PIIは0時間後で0.31、24時間後で0.22であり、この試験製剤は軽度の皮膚刺激剤であった(Cosmetic Toiletry and Fragrance Association,1982)
  • [ヒト試験] 25名の被検者に1.4%コレストロールを含む保湿基剤を72時間閉塞パッチ適用し、パッチ除去0および24時間後にPII(Primary Irritation Index:皮膚一次刺激性指数)0.0-4.0のスケールで皮膚刺激性を評価したところ、PIIは0時間後で0.24、24時間後で0.28であり、この試験製剤は軽度の皮膚刺激剤であった(Cosmetic Toiletry and Fragrance Association,1982)
  • [ヒト試験] 26名の被検者に1.4%コレステロールを含む保湿基剤を72時間閉塞パッチ適用し、パッチ除去0および24時間後にPII(Primary Irritation Index:皮膚一次刺激性指数)0.0-4.0のスケールで皮膚刺激性を評価したところ、PIIは0時間後で0.17、24時間後で0.23であり、この試験製剤は軽度の皮膚刺激剤であった(Cosmetic Toiletry and Fragrance Association,1982)
  • [ヒト試験] 8名の被検者3グループ(合計24名)にそれぞれ1.4%コレステロールを含む製剤を3週間にわたって合計15回、24時間閉塞パッチ適用し、CII(Cumulative Irritation Index:皮膚累積刺激性指数)0.0-60.0のスケールで皮膚累積刺激性を評価したところ、CIIはそれぞれ1.4,1.1および1.0であり、この製剤は共通して最小限の皮膚累積刺激剤に分類された(Cosmetic Toiletry and Fragrance Association,1980)
  • [ヒト試験] 87名の被検者に1.7%コレステロールを含む保湿クリームを3週間にわたって合計15回、24時間閉塞パッチ適用し、パッチ除去後に皮膚累積刺激性を評価したところ、3名の被検者にほとんど知覚できない紅斑がみられ、この製剤は最小限の皮膚累積刺激剤に分類された(Cosmetic Toiletry and Fragrance Association,1979)

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非刺激-軽度の皮膚刺激が報告されているため、一般に皮膚刺激性は非刺激-軽度の皮膚刺激を引き起こす可能性があると考えられます。

5.2. 眼刺激性

Cosmetic Ingredient Reviewの安全性データ[26b]によると、

  • [動物試験] 6匹のウサギの片眼に5%コレステロールを含むコーン油0.1mLを点眼し、眼はすすがず、Draize法に基づいて眼刺激スコア0-110のスケールで眼刺激性を評価したところ、点眼1日後で眼刺激スコアは0であり、この試験製剤は非刺激剤であった(Cosmetic Toiletry and Fragrance Association,1977)
  • [動物試験] 6匹のウサギの片眼に5%コレステロールを含むコーン油0.1mLを点眼し、眼はすすがず、Draize法に基づいて眼刺激スコア0-110のスケールで眼刺激性を評価したところ、点眼1および2日後で眼刺激スコアはそれぞれ1および0であり、この試験製剤は最小限の眼刺激剤であった(Cosmetic Toiletry and Fragrance Association,1977)
  • [動物試験] 9匹のウサギの片眼に6%コレステロールを含むフェイスクリーム0.1mLを適用し、3匹は適用30秒後に眼をすすぎ、残りの6匹は眼をすすがず、適用1,2,3,4および7日後に眼刺激性を評価したところ、非洗眼群のうち2匹にわずかな角膜紅斑がみられ、5匹に結膜の赤みが観察された。3-7日後にはこれらの刺激は消失した。洗眼群のうち2匹は1日後に結膜の赤みが観察された。この試験製剤はわずかな眼刺激剤であると結論付けられた(Toxicological Resources,1973)

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非刺激-最小限の眼刺激が報告されているため、一般に眼刺激性は非刺激-最小限の眼刺激を引き起こす可能性があると考えられます。

5.3. 皮膚感作性(アレルギー性)

Cosmetic Ingredient Reviewの安全性データ[26c]によると、

  • [ヒト試験] 87名の被検者に1.7%コレステロールを含む保湿製剤を対象にHRIPT(皮膚刺激性&皮膚感作性試験)を実施したところ、この試験物質は皮膚感作剤ではなかった(Cosmetic Toiletry and Fragrance Association,1979)
  • [ヒト試験] 25名の被検者に1.4%コレステロールを含む保湿製剤を対象にmaximization皮膚感作性試験を実施したところ、いずれの被検者においても皮膚反応は観察されず、この試験物質は皮膚感作剤ではなかった(Cosmetic Toiletry and Fragrance Association,1980)
  • [ヒト試験] 25名の被検者に1.4%コレステロールを含む保湿製剤を対象にmaximization皮膚感作性試験を実施したところ、いずれの被検者においても皮膚反応は観察されず、この試験物質は皮膚感作剤ではなかった(Cosmetic Toiletry and Fragrance Association,1983)

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。

5.4. 光毒性(光刺激性)および光感作性

Cosmetic Ingredient Reviewの安全性データ[26d]によると、

  • [ヒト試験] 10名の被検者に1.4%コレステロールを含む保湿製剤を6時間閉塞パッチ適用した後にUVAを照射し、照射後に光刺激性を評価したところ、いずれの被検者においても光刺激反応はなく、この試験物質は光刺激剤ではなかった(Cosmetic Toiletry and Fragrance Association,1979)
  • [ヒト試験] 10名の被検者に1.4%コレステロールを含む保湿製剤を6時間閉塞パッチ適用した後にUVAを照射し、照射後に光刺激性を評価したところ、いずれの被検者においても光刺激反応はなく、この試験物質は光刺激剤ではなかった(Cosmetic Toiletry and Fragrance Association,1983)
  • [ヒト試験] 45名の被検者に6%コレステロールを含むフェイスクリームを対象に光感作性試験をともなうHRIPT(皮膚刺激性&皮膚感作性試験)を閉塞パッチにて実施したところ、いずれの被検者においても皮膚反応はなく、この試験物質は光感作剤ではなかった(Research Testing Laboratories,1974)
  • [ヒト試験] 25名の被検者に1.4%コレステロールを含む保湿製剤を対象に光感作性試験をともなうHRIPT(皮膚刺激性&皮膚感作性試験)を実施したところ、いずれの被検者においても皮膚反応はなく、この試験物質は光感作剤ではなかった(Cosmetic Toiletry and Fragrance Association,1979)

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光刺激および光感作なしと報告されているため、一般に光毒性(光刺激性)および光感作性はほとんどないと考えられます。

6. 参考文献

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