天然保湿因子（NMF）とは…成分効果を解説
・天然保湿因子、NMF、Natural Moisturizing Factor
天然保湿因子とは、角質細胞中に遊離状態(∗1)で存在し水分を保持する(∗2)働きもつ水溶性低分子の総称(∗3)であり、「NMF：natural Moisturizing Factor」とも呼ばれます(∗4)。
∗1 化学における遊離とは、なんらかの化学種が結合していないフリーな状態にあること、結合が切れることを指します。
∗2 水分を保持するとは、水分をつかまえて離さないという意味です。
∗3 1959年にJacobiによってはじめて吸湿性のある水溶性物質が角質層中に存在し、これが保湿に関与していると報告されました（文献1:1959）。
∗4 「天然保湿因子」「NMF」という名称は、角質層に存在し水分を保持する働きもつ水溶性物質の総称であり、化粧品成分表示名称（特定の成分）ではありません。
ここでは化粧品に用いられる天然保湿因子の種類、組成、皮膚における生理機能および化粧品としての作用・効果を解説し、末尾に保湿剤として化粧品に配合される天然保湿因子の一覧を掲載しておきます。
天然保湿因子の種類および組成
角質層とは、以下の表皮構造図（顆粒層より上部のみ）をみてもらうとわかるように、
角質と細胞間脂質がレンガとモルタルの関係と同様の構造で構成された、0.01-0.02mmの皮膚最外層です。
天然保湿因子の一部は細胞間脂質にも存在しますが、大部分はこの角質層の角質細胞内に存在しており、天然保湿因子の組成は、以下の表のように、
| 成分 | 含量（%） |
|---|---|
| アミノ酸類 | 40.0 |
| ピロリドンカルボン酸（PCA） | 12.0 |
| 乳酸 | 12.0 |
| 尿素 | 7.0 |
| アンモニア、尿酸、グルコサミン、クレアチン | 1.5 |
| ナトリウム（Na⁺） | 5.0 |
| カリウム（K⁺） | 4.0 |
| カルシウム（Ca²⁺） | 1.5 |
| マグネシウム（Mg²⁺） | 1.5 |
| リン酸（PO₄³⁻） | 0.5 |
| 塩化物（Cl⁻） | 6.0 |
| クエン酸 | 0.5 |
| 糖、有機酸、ペプチド、未確認物質 | 8.5 |
これらの成分で構成されており（文献2:1985）、アミノ酸およびアミノ酸代謝産生物（PCAや尿素）が約60%を、多種のミネラル塩類が約18.5%を、有機酸が約12.5%占めています。
また、天然保湿因子の約40%を占めるアミノ酸の組成は、以下の表のように、
| アミノ酸の種類 | 含量（%） |
|---|---|
| アスパラギン + アスパラギン酸 | 1.09 |
| トレオニン | 0.64 |
| セリン | 20.13 |
| グルタミン + グルタミン酸 | 3.88 |
| プロリン | 6.09 |
| グリシン | 13.27 |
| アラニン | 9.87 |
| バリン | 3.61 |
| メチオニン | 0.41 |
| イソロイシン | 0.83 |
| ロイシン | 1.74 |
| フェニルアラニン | 0.78 |
| チロシン | 0.98 |
| リシン | 1.70 |
| ヒスチジン | 1.73 |
| アルギニン | 9.18 |
16種類のアミノ酸が含まれていることが知られています（文献3:1983）。
これらのアミノ酸は、以下の図をみてもらうとわかるように、
顆粒層に存在しているケラトヒアリンがフィラグリンと呼ばれるタンパク質となり、角質層に近づくとともにブレオマイシン水解酵素によって完全に加水分解され、角質層でアミノ酸となることが明らかにされており（文献3:1983;文献4:2002）、フィラグリンのアミノ酸組成と天然保湿因子を構成するアミノ酸組成は近似しています。
また、これらのアミノ酸の一部はさらに代謝を受け、アミノ酸の一種であるグルタミンはピロリドンカルボン酸（PCA）(∗5)に、アルギニンは尿素など、より保湿性の高い代謝産生物へと変換され、天然保湿因子として機能することが知られています（文献4:2002）。
∗5 PCAは、皮膚のpH（5.0-6.0）においてはほとんどがナトリウム塩の形で存在し、保水機能としてはPCA-Naの形で機能しています（文献5:2016）。
ただし、アトピー性皮膚炎などを有する皮膚においては、ブレオマイシン水解酵素の発現は顕著に低下し、その結果としてフィラグリンのアミノ酸変換率の低下が報告されており（文献6:2011）、また老人性乾皮症やアトピー性皮膚炎においては、角質細胞中のアミノ酸類が顕著に低下していることが報告されていることから（文献7:1989;文献8:1991）、アトピー性皮膚炎や加齢と乾燥皮膚（ドライスキン）の間には強い関わりが示唆されています。
天然保湿因子の皮膚における生理機能
直接外界に接する皮膚最外層である角質層は、以下の図のように、
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となっており、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（文献9:1990;文献10:2002）。
天然保湿因子の大部分は角質細胞内に存在し、その60%をアミノ酸およびその代謝産生物が占めており、このアミノ酸類およびアミノ酸代謝産物が角質層水分保持の要となっています（文献4:2002）。
とくにアミノ酸代謝産物であるPCAのナトリウム塩と乳酸のナトリウム塩(∗6)は、分子そのものの水分保持力が高く、またともに有機酸でもあり、塩の形をとることで水分保持にともなう角質層の柔軟持続性を有していると考えられています（文献2:1985）。
∗6 乳酸はアミノ酸代謝産物ではありません。
次に、ミネラル塩は生体において極めて重要な恒常性維持の役割を担っており、天然保湿因子においても約18.5%を占め、たとえば夏から冬にかけてはナトリウム（Na⁺）、カリウム（K⁺）および塩化物などの有意な減少がみられ、またカリウム（K⁺）は角質層の水和状態(∗7)、柔軟性およびpHと有意に相関することが明らかにされています（文献11:2004）。
∗7 水和（hydration）とは、ある化学種へ水分子が付加する現象であり、イオン性化合物や水素結合性化合物が水に溶解し、静電相互作用や水素結合することによって起こります。
最後に有機酸については、天然保湿因子において乳酸が12%、クエン酸が0.5%を占めており、主に角質柔軟化の役割を担っているほか（文献2:1985）、乳酸はナトリウム塩の形やカリウムとのイオンペアとして寄与することで保湿剤として重要な役割を果たしていることが示唆されています（文献4:2002;文献12:2004）。
このような背景から、天然保湿因子は主にアミノ酸類、アミノ酸代謝産生物および有機酸塩が水分保持を、ミネラル塩が恒常性維持を、有機酸が角質層の柔軟化を担うことで角質層を健常に保っていると考えられます。
化粧品における天然保湿因子の作用・効果
化粧品における天然保湿因子の作用・効果は、主に、
- 角質水分量増加による保湿作用
これらの目的で、スキンケア化粧品、ボディ&ハンドケア製品、メイクアップ化粧品、シャンプー製品、ヘアトリートメント製品、ボディソープ製品、アウトバストリートメント製品、クレンジング製品、洗顔料など様々な製品に汎用されています。
アミノ酸類は水溶性低分子の両性イオン化合物であり、一般的に電荷を有した物質は角質層の水和などが大きな要因となり経皮吸収されにくく（文献13:1993）、その透過率は電荷を持たない物質と比較して1/1000といわれています（文献14:1984）
ただし、数時間ではほとんど経皮吸収しませんが、24時間以降に経皮吸収量が増大していく試験データがあり（文献15:1996）、保湿即効性はほとんどありませんが、保湿持続性は高いと考えられます(∗8)。
∗8 アミノ酸の種類によって経皮吸収挙動が異なるため、詳細は各アミノ酸記事を参考にしてください。
また、このアミノ酸の経皮吸収挙動は、角質層が健常である場合のものであり、皮膚炎などを有している場合やバリア機能が低下している場合はアミノ酸の経皮吸収時間は大幅に短縮されることが明らかになっています（文献14:1996）。
∗∗∗
参考文献：
- O Jacobi（1959）「About the mechanism of moisuture regulation in the horney layer of the skin」Proceedings of the Scientific Section of the Toilet Goods Association(31),22-24.
- 尾沢 達也, 他（1985）「皮膚保湿における保湿剤の役割」皮膚(27)(2),276-288.
- I Horii, et al（1983）「Histidine-rich protein as a possible origin of free amino acids of stratum corneum」Normal and Abnormal Epidermal Differentiation: Current Problems in Dermatology(11),301-315.
- 朝田 康夫（2002）「皮膚と水分の関係」美容皮膚科学事典,90-103.
- 日光ケミカルズ（2016）「アミノ酸およびペプチド」パーソナルケアハンドブックⅠ,402-403.
- Y Kamata, et al（2011）「Bleomycin hydrolase is regulated biphasically in a differentiation- and cytokine-dependent manner: Relevance to atopic dermatitis」Journal Biological Chemistry(286),8204-8212.
- I Horii, et al（1989）「Stratum corneum hydration and amino acid content in xerotic skin」British Journal of Dermatology(121)(5),587-592.
- M Watanabe, et al（1991）「Functional analyses of the superficial stratum corneum in atopic xerosis」Archives of Dermatology(127)(11),1689-1692.
- 田村 健夫, 他（1990）「表皮」香粧品科学 理論と実際 第4版,30-33.
- 朝田 康夫（2002）「角質層のメカニズム」美容皮膚科学事典,22-28.
- N Nakagawa, et al（2004）「Relationship Between NMF (Lactate and Potassium) Content and the Physical Properties of the Stratum Corneum in Healthy Subjects」Journal of Investigative Dermatology(122)(3),755–763.
- 中川 典昭（2004）「イオンペア（乳酸,カリウム）の角層物性に対する重要性」Fragrance Journal(32)(9),47-52.
- M Sznitowska, et al（1993）「In vitro permeation of human skin by multipolar ions」International Journal of Pharmaceutics(99)(1),43-49.
- J Swarbrick, et al（1984）「Drug Permeation Through Human Skin Ⅱ: Permeability of Ionizable Compounds」Journal of Pharmaceutical Sciences(73)(10),1352–1355.
- 川崎 由明, 他（1996）「In vitroによるアミノ酸のヒト皮膚での経皮吸収挙動の解析」日本化粧品技術者会誌(30)(1),55-61.
保湿剤として化粧品に配合される天然保湿因子一覧
天然保湿因子の組成の解説では有機酸に関して塩になっていない状態で記載していますが、有機酸が角層柔軟化として機能するのは、塩の形となってからであるため、天然保湿因子一覧では、有機酸は塩の形で掲載しています。
- 数字 A-Z ア-ンの順番に並べてあります。
- 知りたい天然保湿因子がある場合は「目的の行(ア行カ行など)」をクリックすると便利です。
- DL-アラニン
- 角質層水分量増加による保湿作用目的で配合される成分、DL-アラニンの効果や安全性について解説します。
- → DL-アラニン記事を読む
- DL-ピロリドンカルボン酸ナトリウム液
-
- 水分量増加および柔軟持続性向上による保湿作用、きしみ感改善による毛髪保護作用目的で化粧品に配合される成分、DL-ピロリドンカルボン酸ナトリウム液の効果や安全性について解説します。
- → DL-ピロリドンカルボン酸ナトリウム液記事を読む
- L-アスパラギン酸
- 角質層水分量増加による保湿作用目的で配合される成分、L-アスパラギン酸の効果や安全性について解説します。
- → L-アスパラギン酸記事を読む
- L-アラニン
- 角質層水分量増加による保湿作用目的で配合される成分、L-アラニンの効果や安全性について解説します。
- → L-アラニン記事を読む
- L-アルギニン
-
- 角質層水分量増加による保湿作用、塩基性によるpH調整、ケン化または中和反応によるセッケン合成作用、パサつき抑制による毛髪修復作用目的で化粧品に配合される成分、L-アルギニンの効果や安全性について解説します。
- → L-アルギニン記事を読む
- L-イソロイシン
- 角質層水分量増加による保湿作用目的で配合される成分、L-イソロイシンの効果や安全性について解説します。
- → L-イソロイシン記事を読む
- L-スレオニン
- 角質層水分量増加による保湿作用目的で配合される成分、L-スレオニンの効果や安全性について解説します。
- → L-スレオニン記事を読む
- L-セリン
- 角質層水分量増加による保湿作用目的で配合される成分、L-セリンの効果や安全性について解説します。
- → L-セリン記事を読む
- L-チロシン
- 角質層水分量増加による保湿作用目的で配合される成分、L-チロシンの効果や安全性について解説します。
- → L-チロシン記事を読む
- L-バリン
- 角質層水分量増加による保湿作用目的で配合される成分、L-バリンの効果や安全性について解説します。
- → L-バリン記事を読む
- L-ヒスチジン
-
- 角質層水分量増加による保湿作用、パサつき抑制による毛髪修復作用目的で化粧品に配合される成分、L-ヒスチジンの効果や安全性について解説します。
- → L-ヒスチジン記事を読む
- L-フェニルアラニン
- 角質層水分量増加による保湿作用目的で配合される成分、L-フェニルアラニンの効果や安全性について解説します。
- → L-フェニルアラニン記事を読む
- L-プロリン
- 角質層水分量増加による保湿作用目的で配合される成分、L-プロリンの効果や安全性について解説します。
- → L-プロリン記事を読む
- L-リジン液
-
- 角質層水分量増加による保湿作用、角質層ケラチンのカルボニル化抑制による角質層透明度保持作用目的で配合される成分、L-リジン液の効果や安全性について解説します。
- → L-リジン液記事を読む
- L-ロイシン
- 角質層水分量増加による保湿作用目的で配合される成分、L-ロイシンの効果や安全性について解説します。
- → L-ロイシン記事を読む
- PCA-Na
-
- 水分量増加および柔軟持続性向上による保湿作用、きしみ感改善による毛髪保護作用目的で化粧品に配合される成分、PCA-Naの効果や安全性について解説します。
- → PCA-Na記事を読む
- アスパラギン酸
- 角質層水分量増加による保湿作用目的で配合される成分、アスパラギン酸の効果や安全性について解説します。
- → アスパラギン酸記事を読む
- アラニン
- 角質層水分量増加による保湿作用目的で配合される成分、アラニンの効果や安全性について解説します。
- → アラニン記事を読む
- アルギニン
-
- 角質層水分量増加による保湿作用、塩基性によるpH調整、ケン化または中和反応によるセッケン合成作用、パサつき抑制による毛髪修復作用目的で化粧品に配合される成分、アルギニンの効果や安全性について解説します。
- → アルギニン記事を読む
- イソロイシン
- 角質層水分量増加による保湿作用目的で配合される成分、イソロイシンの効果や安全性について解説します。
- → イソロイシン記事を読む
- 塩酸L-ヒスチジン
-
- 角質層水分量増加による保湿作用、パサつき抑制による毛髪修復作用目的で配合される成分、塩酸L-ヒスチジンの効果や安全性について解説します。
- → 塩酸L-ヒスチジン記事を読む
- 塩酸リジン
-
- 角質層水分量増加による保湿作用、角質層ケラチンのカルボニル化抑制による角質層透明度保持作用目的で配合される成分、塩酸リジンの効果や安全性について解説します。
- → 塩酸リジン記事を読む
- グリシン
-
- 角質層の水分量増加による保湿作用、メラニン生成抑制による色素沈着抑制作用目的で化粧品に配合される成分、グリシンの効果や安全性について解説します。
- → グリシン記事を読む
- グルタミン
- 角質層水分量増加による保湿作用目的で配合される成分、グルタミンの効果や安全性について解説します。
- → グルタミン記事を読む
- グルタミン酸
- 角質層水分量増加による保湿作用目的で配合される成分、グルタミン酸の効果や安全性について解説します。
- → グルタミン酸記事を読む
- セリン
- 角質層水分量増加による保湿作用目的で配合される成分、セリンの効果や安全性について解説します。
- → セリン記事を読む
- チロシン
- 角質層水分量増加による保湿作用目的で配合される成分、チロシンの効果や安全性について解説します。
- → チロシン記事を読む
- トレオニン
- 角質層水分量増加による保湿作用目的で配合される成分、トレオニンの効果や安全性について解説します。
- → トレオニン記事を読む
- 乳酸Na
- 水分量増加および柔軟持続性向上による保湿作用目的で化粧品に配合される成分、乳酸Naの効果や安全性ついて解説します。
- → 乳酸Na記事を読む
- 乳酸ナトリウム液
- 水分量増加および柔軟持続性向上による保湿作用目的で化粧品に配合される成分、乳酸ナトリウム液の効果や安全性ついて解説します。
- → 乳酸ナトリウム液記事を読む
- 尿素
-
- 水分量増加および柔軟持続性向上による保湿作用、浸透による染毛促進目的で化粧品に配合される成分、尿素の効果や安全性について解説します。
- → 尿素記事を読む
- バリン
- 角質層水分量増加による保湿作用目的で配合される成分、バリンの効果や安全性について解説します。
- → バリン記事を読む
- ヒスチジン
-
- 角質層水分量増加による保湿作用、パサつき抑制による毛髪修復作用目的で化粧品に配合される成分、ヒスチジンの効果や安全性について解説します。
- → ヒスチジン記事を読む
- ヒスチジンHCl
-
- 角質層水分量増加による保湿作用、パサつき抑制による毛髪修復作用目的で配合される成分、ヒスチジンHClの効果や安全性について解説します。
- → ヒスチジンHCl記事を読む
- フェニルアラニン
- 角質層水分量増加による保湿作用目的で配合される成分、フェニルアラニンの効果や安全性について解説します。
- → フェニルアラニン記事を読む
- プロリン
- 角質層水分量増加による保湿作用目的で配合される成分、プロリンの効果や安全性について解説します。
- → プロリン記事を読む
- リシン
-
- 角質層水分量増加による保湿作用、角質層ケラチンのカルボニル化抑制による角質層透明度保持作用目的で配合される成分、リシンの効果や安全性について解説します。
- → リシン記事を読む
- リシンHCl
-
- 角質層水分量増加による保湿作用、角質層ケラチンのカルボニル化抑制による角質層透明度保持作用目的で配合される成分、リシンHClの効果や安全性について解説します。
- → リシンHCl記事を読む
- ロイシン
- 角質層水分量増加による保湿作用目的で配合される成分、ロイシンの効果や安全性について解説します。
- → ロイシン記事を読む
