加水分解コラーゲンとは…成分効果と毒性を解説

保湿 抗老化成分
加水分解コラーゲン
[化粧品成分表示名称]
・加水分解コラーゲン

[医薬部外品表示名称]
・加水分解コラーゲン液、加水分解コラーゲン液(4)、加水分解コラーゲン末、コラーゲン・トリペプチド F

[慣用名]
・コラーゲンペプチド、コラーゲントリペプチド

アテロコラーゲン(水溶性コラーゲン)を加水分解して得られるコラーゲンペプチドまたはコラーゲントリペプチドです。

コラーゲンペプチドおよびコラーゲントリペプチドの解説の前に、前提知識として水溶性コラーゲンの構造を解説しておきます。

以下のアテロコラーゲンの構造図をみるとわかりやすいと思いますが、

アテロコラーゲンの構造図

生体内コラーゲン(不溶化コラーゲン)の分子両端の非らせん部であり、かつコラーゲン分子の主要な抗原部位(∗1)でもあるテロペプチドを、タンパク質分解酵素であるペプシンで分解処理することで、抗原性を低くした可溶化コラーゲン(アテロコラーゲン)として用いられています(文献2:2001)

∗1 抗原部位とはアレルギーを起こす部位のことをいいます。

またコラーゲンは、分子量10万のポリペプチドが3本寄り集まった三重らせん構造で構成されており、各ポリペプチドはアミノ酸組成として、

Gly(グリシン) – X(アミノ酸) – Y(アミノ酸)

このように3種のアミノ酸の繰り返し構造を持っています。

このアミノ酸の繰り返し構造は、3個ごとにグリシンが含まれているため、配列としては、

Gly – X – Y – Gly – X – Y – Gly – X – Y – Gly – X – Y – Gly – X – Y – 

となり、また人体においてはアミノ酸Xにプロリンが、アミノ酸Yにはヒドロキシプロリンが選択的に現れるため(文献3:2010)、強固で弾力性に富むコラーゲン繊維を形成しています。

このアテロコラーゲンは三重らせん構造がそのままで、分子量が約30万であるため、皮膚に浸透することはなく、主に皮表での保湿剤として使用されていますが、皮膚への吸着性や浸透性を向上させるために水溶性コラーゲンをさらに分解したのが、コラーゲンペプチドまたはコラーゲントリペプチドです。

以下のコラーゲンペプチドおよびコラーゲントリペプチドの構造図をみるとわかりやすいと思いますが、

コラーゲントリペプチドの構造図

コラーゲンペプチドは、三重らせん構造のポリペプチドをそれぞれ分解・切断したもので、アミノ酸組成は維持されたまま分子量400-25,000の範囲内で分布しています。

一方でコラーゲントリペプチドは、コラーゲンペプチドをさらにコラーゲンアミノ酸組成の最小ユニットである Gly – X – Y まで切断したもので、コラーゲンのアミノ酸組成を最小単位で維持したまま、分子量280のトリペプチドが多く分布しています。

コラーゲンペプチドは、アテロコラーゲンよりは分子量が小さくなっていますが、それでもまだ皮膚浸透性を有するほど分子量が小さくはなく、効果・作用としては水溶性コラーゲンと似ている一方で、コラーゲントリペプチドは皮膚浸透性を有するため、従来のコラーゲンおよびコラーゲンペプチドにはない皮膚内部での保湿作用や皮膚改善作用を示します。

ただし、化粧品成分表示一覧には、どちらも加水分解コラーゲンと記載されるため、製品販売媒体などに「浸透型コラーゲン」などの記載があれば、コラーゲントリペプチドであると考えられます(∗1)

∗1 「低分子コラーゲン」の記載だとコラーゲンペプチドの可能性もあります。

化粧品に配合される場合は、

これらの目的で、スキンケア化粧品、メイクアップ化粧品、ボディ&ハンドケア製品、洗顔料&洗顔石鹸、洗浄製品、ヘアケア製品、シート&マスク製品など様々な製品に使用されます(文献5:2001;文献6:2003)

水分蒸散抑制および水分保持による保湿作用 [コラーゲントリペプチド]

水分蒸散抑制および水分保持による保湿作用に関しては、コラーゲントリペプチドの作用になりますが、前述したようにコラーゲントリペプチドの分子量は280のトリペプチドが多く分布しており、皮膚浸透性が認められています。

ただし、一方で、分子量の大きなペプチドも混合されており、この分子量の大きなもの(皮膚浸透しないもの)は、皮膚表面で水溶性コラーゲンと同様の保湿作用を示すと考えられています。

2001年に宮城化学工業および一丸ファルコスによって報告されたコラーゲントリペプチドの角層水分量および表皮水分蒸散への影響検証によると、

トリペプチドを含有し、分子量の小さい成分と大きい成分が混合したコラーゲントリペプチドにも保湿作用が認められるかを検討した。

まず3人の男性被検者の前腕屈側部に界面活性剤を1時間閉塞塗布し、肌荒れモデルをつくり、そこにコラーゲントリペプチド配合化粧水または対照として無添加化粧水0.5mLを肌荒れ直後から2回塗布した。

界面活性剤処理直後と2回目の塗布から2時間後に角層水分含有量を、界面活性剤処理直後における測定値を100として変化率を測定したところ、以下のグラフのように、

コラーゲントリペプチド塗布による角層水分含有量の変化

コラーゲントリペプチド配合化粧水は対照化粧水と比較して有意に角層水分含有量を増加させることが確認された。

この結果、コラーゲントリペプチドは、荒れ肌において低下しがちな角層水分含有量を維持・増加させることで肌を保護する保湿効果が認められた。

またコラーゲントリペプチド溶液の連続塗布による経表皮水分蒸散量(TEWL)の変化を測定した。

男性被検者の前腕屈側部に界面活性剤溶液を1時間閉塞塗布し、肌荒れモデルをつくり、そこにコラーゲントリペプチド配合化粧水または対照無添加化粧水0.5mLを1日2回、約1ヶ月にわたって塗布し、その間の経表皮水分蒸散量を測定したところ、以下のグラフにように、

コラーゲントリペプチドの表皮水分蒸散改善効果

対照化粧水では、肌荒れ後に化粧水を塗布してもTEWLが悪化する傾向にあり、約1ヶ月後にほぼ元の状態に戻ったが、コラーゲントリペプチド配合化粧水では肌荒れ後の化粧水塗布により肌荒れを食い止め、早期に100%まで回復すると同時にさらに塗布し続けることで試験前よりもTEWL値が改善された。

この結果により、コラーゲントリペプチドは、肌荒れ改善により経表皮水分蒸散量を抑制することが認められた。

このような検証結果が明らかにされており(文献5:2001)、加水分解コラーゲン(コラーゲントリペプチドのみ)に水分蒸散抑制および水分保持による保湿作用が認められています。

コラーゲン産生促進による抗老化作用 [コラーゲントリペプチド]

コラーゲン産生促進による抗老化作用に関しては、コラーゲントリペプチドの作用になりますが、まず前提知識として皮膚におけるコラーゲンの役割を解説します。

以下の皮膚の構造図をみてもらうとわかるように、

皮膚の構造と皮膚の主要成分図

コラーゲンは、真皮において線維芽細胞から合成され、水分を多量に保持したヒアルロン酸コンドロイチン硫酸などのムコ多糖類(グリコサミノグルカン)を維持・保護・支持し、内部にたっぷりと水分を抱えながら皮膚のハリを支える膠質状の性質を持つ枠組みとして規則的に配列しています(文献4:2002)

ただし、加齢や過剰な紫外線によってコラーゲンの産生量が低減することで、その働きが衰えてくることが知られており、コラーゲン産生を促進することはハリのある若々しい肌を維持するために重要であると考えられています。

2001年に宮城化学工業および一丸ファルコスによって報告されたコラーゲントリペプチドによるコラーゲン産生量への影響検証によると、

コラーゲントリペプチドに皮膚浸透性があることから、コラーゲン産生に対する関与について検討した。

in vitro試験においてヒト正常線維芽細胞を3日間培養し、コラーゲントリペプチドの有無およびアスコルビン酸の存在の有無によってⅠ型コラーゲンの分泌量に変化がみられるかを測定したところ、以下のグラフのように、

コラーゲントリペプチドによるヒト線維芽細胞のコラーゲン産生量への影響(アスコルビン酸なし)

コラーゲントリペプチドによるヒト線維芽細胞のコラーゲン産生量への影響(アスコルビン酸あり)

コラーゲントリペプチドの単独添加によってコラーゲン産生能が上昇するだけでなく、コラーゲントリペプチドとアスコルビン酸を併用することでコラーゲン産生をさらに増強することが明らかになった。

このような検証結果が明らかにされており(文献5:2001)、加水分解コラーゲン(コラーゲントリペプチドのみ)にコラーゲン産生促進による抗老化作用が認められています。

また加水分解コラーゲン(コラーゲントリペプチドのみ)に皮膚に浸透しやすいビタミンC誘導体(∗2)を併用することでコラーゲン産生促進作用が顕著に増強することも認められています(文献5:2001)

∗2 アスコルビン酸(ビタミンC)は水溶性で皮膚に浸透しないため、アスコルビン酸を油溶性の膜で包み込んで皮膚に浸透させ、皮膚内で膜を分解してアスコルビン酸の効能を発揮させる、ビタミンC誘導体の形で併用する必要があります。

ヒアルロン酸産生促進による抗老化作用 [コラーゲントリペプチド]

ヒアルロン酸産生促進による抗老化作用に関しては、まず前提知識として皮膚におけるヒアルロン酸の役割を解説します。

以下の皮膚の構造図をみてもらうとわかるように、

皮膚の構造と皮膚の主要成分図

皮膚は大きく表皮と真皮に分かれており、表皮は主に紫外線や細菌・アレルゲン・ウィルスなどの外的刺激から皮膚を守る働きと水分を保持する働きを担っており、真皮はプロテオグリカン(ヒアルロン酸およびコンドロイチン硫酸含む)・コラーゲン・エラスチンで構成された細胞外マトリックスを形成し、水分保持と同時に皮膚のハリ・弾力性に深く関与しています。

ヒアルロン酸は、真皮の中で広く分布するゲル状の高分子多糖体として知られており、線維芽細胞によって産生され、規則的に配列したコラーゲンとエラスチンの繊維間を充たし、水分を大量に保持することで、皮膚に弾力性と柔軟性を与えています(文献7:2002)

ただし、加齢や過剰な紫外線によってヒアルロン酸の産生量が低減することで、その働きが衰えてくることが知られており、ヒアルロン酸産生を促進することはハリのある若々しい肌を維持するために重要であると考えられています。

2004年にゼライスによって報告されたコラーゲントリペプチドによるヒアルロン酸産生量への影響検証によると、

in vitro試験において正常ヒト線維芽細胞を3日間培養し、コラーゲントリペプチド10μg/mLを添加した上で24時間後のヒアルロン酸産生量を、比較対照として精製水およびヒアルロン酸産生促進効果が知られているアセチルグルコサミン0.1mMを同様に添加してそれぞれ測定したところ、以下のグラフのように、

 コラーゲントリペプチドのヒアルロン酸産生促進効果

コラーゲントリペプチドの添加により、対照の精製水の約1.5倍、陽性対照のアセチルグルコサミンと比較しても同等以上のヒアルロン酸産生が認められた。

このような検証結果が明らかにされており(文献6:2003)、加水分解コラーゲン(コラーゲントリペプチドのみ)にヒアルロン酸産生促進による抗老化作用が認められています。

実際の配合製品数および配合量に関しては、海外の2002年-2004年と2016-2017年の比較調査結果になりますが、以下のように報告されています。

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)を表しており、またリンスオフ製品というのは、洗い流し製品(シャンプー、洗顔料、クレンジングなど)を指します。

加水分解コラーゲンの配合製品数と配合量の調査結果(2002年-2004年および2016-2017年)

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加水分解コラーゲンの安全性(刺激性・アレルギー)について

加水分解コラーゲン(コラーゲンペプチドおよびコラーゲントリペプチド)の現時点での安全性は、

  • 外原規2006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2006に収載
  • 10年以上の使用実績
  • 皮膚刺激性:ほとんどなし
  • 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・光感作性:ほとんどなし

これらの結果から、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。

皮膚刺激性について

Cosmetic Ingredient Reviewの安全性試験データ(文献1:2017)によると、

  • [in vitro試験] 正常ヒト表皮角化細胞によって再構築された3次元培養表皮モデルを用いてウシ由来加水分解コラーゲン(分子量2,000以下)25,50,75,100または125μLを処理し、皮膚刺激性を評価したところ、非刺激性と判断された(Active Concepts,2010)
  • [in vitro試験] 正常ヒト表皮角化細胞によって再構築された3次元培養表皮モデルを用いてウシ由来55%または100%加水分解コラーゲンを処理し、皮膚刺激性を評価したところ、非刺激性と判断された(Active Concepts,2014)
  • [ヒト試験] 60人の被検者(健常皮膚50人、アレルギー皮膚10人)の左前腕に30%または50%ウシ由来加水分解コラーゲン(分子量400以下)水溶液0.5mLを24時間閉塞パッチ適用し、皮膚刺激性を評価したところ、無刺激であった(Anonymous,2017)
  • [ヒト試験] 60人の被検者(健常皮膚50人、アレルギー皮膚10人)の左前腕に30%ブタ由来加水分解コラーゲン(分子量1,000以下または2,000以下)水溶液0.5mLを24時間閉塞パッチ適用し、皮膚刺激性を評価したところ、無刺激であった(Anonymous,2017)
  • [ヒト試験] 21人の健常な皮膚を有する被検者の背中に30%魚由来加水分解コラーゲン(分子量400以下)水溶液0.03gを24時間閉塞パッチ適用し、皮膚刺激性を評価したところ、無刺激であった(Anonymous,2017)
  • [ヒト試験] 20人の健常な皮膚を有する被検者に20%魚由来加水分解コラーゲン(分子量400以下)水溶液0.03gを24時間閉塞パッチ適用し、皮膚刺激性を評価したところ、1人の被検者にわずかな紅斑が観察されたが、他の被検者はいずれも無刺激であった(Anonymous,2017)

宮城化学工業および一丸ファルコスの安全性データ(文献2:2001)によると、

  • [動物試験] 3匹のモルモットを用いてコラーゲントリペプチドの皮膚刺激性を評価したところ、刺激性は認められなかった

と記載されています。

試験データをみるかぎり、コラーゲンペプチドおよびコラーゲントリペプチドは共通して皮膚刺激なしと報告されているため、一般的にコラーゲンペプチドおよびコラーゲントリペプチドのどちらも皮膚刺激性はほとんどないと考えられます。

眼刺激性について

Cosmetic Ingredient Reviewの安全性試験データ(文献1:2017)によると、

  • [in vitro試験] 正常ヒト表皮角化細胞によって再構築された3次元培養角膜モデルを用いてウシ由来加水分解コラーゲン(分子量2,000以下)25,50,75,100または125μLを処理し、眼粘膜刺激性を評価したところ、最小限の眼刺激性と判断された(Active Concepts,2010)
  • [in vitro試験] 畜牛の眼球から摘出した角膜を用いて、角膜表面に魚由来加水分解コラーゲン(分子量400以下)を処理し、角膜の濁度ならびに透過性の変化量を定量的に測定(BCOP法)したところ、非刺激性と判断された(Anonymous,2017)
  • [in vitro試験] 正常ヒト表皮角化細胞によって再構築された3次元培養角膜モデルを用いて55%または100%ウシ由来加水分解コラーゲンを処理し、眼粘膜刺激性を評価したところ、非刺激性と判断された(Active Concepts,2014)

と記載されています。

試験データをみるかぎり、非刺激性または最小限の眼刺激性と報告されているため、一般的に眼刺激性は非刺激または最小限の眼刺激が起こる可能性があると考えられます。

皮膚感作性(アレルギー性)について

Cosmetic Ingredient Reviewの安全性試験データ(文献1:2017)によると、

  • [ヒト試験] 50人の被検者に20%魚由来加水分解コラーゲン(分子量400以下)水溶液のHRIPT(皮膚刺激&皮膚感作試験)を実施したところ、いずれの被検者にも皮膚感作は認められなかった(Anonymous,2017)

宮城化学工業および一丸ファルコスの安全性データ(文献2:2001)によると、

  • [動物試験] 12匹のモルモットを用いてコラーゲントリペプチドの接触皮膚アレルギー性試験を評価したところ、刺激性は認められなかった
  • [ヒト試験] アレルギーを有する15人の患者にコラーゲントリペプチドに対する皮膚プリックテスト(試料を皮膚に1滴たらし、検査用の針を皮膚の表面に押し当てて皮膚反応を観察するテスト)を実施したところ、陰性であった
  • [ヒト試験] アレルギーを有する10人の患者にコラーゲントリペプチドに対する皮内テストを実施したところ、陰性であった

と記載されています。

試験データをみるかぎり、コラーゲンペプチドおよびコラーゲントリペプチドは共通して皮膚感作性なしと報告されており、また10年以上の使用実績の中で重要な皮膚感作の報告もないため、一般的にコラーゲンペプチドおよびコラーゲントリペプチドのどちらも皮膚感作性はほとんどないと考えられます。

光毒性および光感作性について

Cosmetic Ingredient Reviewの安全性試験データ(文献1:2017)によると、

  • [動物試験] モルモットまたはウサギを用いた2%までの加水分解コラーゲンに対する光毒性試験において光毒性は認められなかった(Elder RL,1985)
  • [ヒト試験] 0.5%までの加水分解コラーゲンに対する光毒性および光感作試験において光毒性および光感作は認められず、また紫外線照射の後に10%加水分解コラーゲン水溶液(分子量1500以下)を塗布したところ、紫外線による紅斑は減少した(Elder RL,1985)

宮城化学工業および一丸ファルコスの安全性データ(文献2:2001)によると、

  • [動物試験] 5匹のモルモットを用いてコラーゲントリペプチドの光毒性試験を評価したところ、陰性であった

と記載されています。

試験データをみるかぎり、コラーゲンペプチドおよびコラーゲントリペプチドは共通して光毒性なしと報告されており、また10年以上の使用実績の中で重要な光毒性の報告もないため、一般的にコラーゲンペプチドおよびコラーゲントリペプチドのどちらも光毒性はほとんどないと考えられます。

∗∗∗

加水分解コラーゲンは保湿成分、抗老化成分にカテゴライズされています。

成分一覧は以下からお読みください。

参考:保湿成分 抗老化成分

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文献一覧:

  1. Cosmetic Ingredient Review(2017)「Safety Assessment of Skin and Connective Tissue-Derived Proteins and Peptides as Used in Cosmetics」Final Report.
  2. 伊藤 博, 他(2001)「コラーゲンの安全性確保について」Fragarance Journal(29)(11),47-51.
  3. 奥山 健二, 他(2010)「コラーゲンの分子構造・高次構造」高分子論文集(67)(4),229-247.
  4. 朝田 康夫(2002)「真皮の構造は」美容皮膚科学事典,30.
  5. 熊谷 素子, 他(2001)「国産豚皮由来コラーゲン・トリペプチドの機能性・安全性と化粧品への応用」Fragarance Journal(29)(11),65-71.
  6. 菊田 達也(2003)「高機能性コラーゲン・トリペプチド(魚由来)の開発」Fragrance Journal(31)(11),61-67.
  7. 朝田 康夫(2002)「真皮の変性と加齢の関係は」美容皮膚科学事典,132-133.

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