パルミチン酸アスコルビルリン酸3Naの基本情報・配合目的・安全性

パルミチン酸アスコルビルリン酸3Na

化粧品表示名 パルミチン酸アスコルビルリン酸3Na
慣用名 APPS
INCI名 Trisodium Ascorbyl Palmitate Phosphate
配合目的 美白抗シワ など

1. 基本情報

1.1. 定義

以下の化学式で表されるアスコルビン酸の2位のヒドロキシ基(-OH)をリン酸エステル化、6位のヒドロキシ基(-OH)パルミチン酸によりエステル化したエステルのトリナトリウム塩ビタミンC誘導体です[1][2a]

パルミチン酸アスコルビルリン酸3Na

1.2. 物性・性状

パルミチン酸アスコルビルリン酸3Naの物性・性状は、

状態 溶解性
粉末 水に可溶

このように報告されています[2b]

1.3. ビタミンC誘導体としての特徴

アスコルビン酸(ビタミンC)は、皮膚において抗酸化作用、メラニンの産生抑制、コラーゲンやムコ多糖類の合成など優れた機能を有していますが、一方で水溶液では熱および光に不安定であることから、化粧品においては多くの場合、安定化したビタミンC誘導体の形で用いられることが知られています[3][4]

パルミチン酸アスコルビルリン酸3Naは、親水性のビタミンC誘導体であるアスコルビルリン酸Naパルミチン酸を付加することにより親油性を兼ね備えた両親媒性(∗1)のビタミンC誘導体であり、熱や自動酸化に対して耐性をもち、皮膚においてはエステラーゼによってアスコルビン酸に変換され、アスコルビン酸として効果を発揮するといったアスコルビルリン酸Naの特徴に加えて、真皮まで到達する皮膚浸透性の高さを特徴としていることから[2c][5a]、「高浸透型ビタミンC誘導体」とよばれています。

∗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。

2004年に昭和電工研究開発センターによって報告されたパルミチン酸アスコルビルリン酸3Na(APPS)の経皮浸透性と体内でのビタミンCへの変換率検証によると、

– ex vivo:アスコルビン酸動態評価 –

ボランティアより提供をうけたヒト皮膚小片の表皮側に濃度0.5%のAPPSまたはAPS(∗2)を投与し、4時間経過時点で皮膚片を取り出し、表皮および真皮中のアスコルビン酸濃度を測定したところ、用いた皮膚片によって皮膚透過量にはかなりの差異がみられたが、いずれの試験によっても以下のグラフのように、

∗2 APSはアスコルビルリン酸Naの慣用名です。

パルミチン酸アスコルビルリン酸3Naによる皮膚浸透アスコルビン酸の含有量

APPSはAPSを投与した皮膚と比較して顕著に高い皮膚内アスコルビン酸含有量を示した。

また、APSが真皮内のアスコルビン酸含有量をほとんど増加させないのに対して、APPSは真皮アスコルビン酸の含有量増加を実現していることが示された。

このような検証結果が明らかにされており[2d]、パルミチン酸アスコルビルリン酸3Naに皮膚内におけるアスコルビン酸への変換と表皮から真皮までの経皮浸透性が確認されています。

このように、パルミチン酸アスコルビルリン酸3Naは皮膚浸透性に優れたビタミンC誘導体ではありますが、一方で処方された製品内では徐々に加水分解されたり、低温時は水への溶解性が低下、高温時は変色や変臭の発生、低温時および高温時の両方において沈殿物の析出が促進されるといった溶液中における長期安定性を保つことが困難であることも知られています[6]

このような物性に対する対処法として、安定性を高める処方の導入、パウダー製品に配合する方法あるいは製品そのものにあらかじめ配合するのではなく、パルミチン酸アスコルビルリン酸3Naの粉末を製品に同梱し、使用直前に製品と粉末を混ぜて使用するといった処方設計が用いられています。

2. 化粧品としての配合目的

化粧品に配合される場合は、

  • チロシナーゼ活性阻害による美白作用
  • コラーゲン合成促進による抗シワ作用

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、洗顔料、クレンジング製品など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. チロシナーゼ活性阻害による美白作用

チロシナーゼ活性阻害による美白作用に関しては、まず前提知識としてメラニン色素生合成のメカニズムおよびチロシナーゼ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[7a][8][9a]

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[7b][9b]

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[7c][9c]

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[7d]

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[7e]

このような背景から、チロシナーゼの活性を阻害することは色素沈着の抑制において重要なアプローチのひとつであると考えられています。

2004年に昭和電工研究開発センターによって報告されたパルミチン酸アスコルビルリン酸3Na(APPS)のメラニンに対する影響検証によると、

– in vitro : チロシナーゼ活性阻害作用 –

B16マウスメラノーマ細胞抽出液またはヒトメラノーマ細胞抽出液にAPPSを0.1,0.25,0.5mM添加してドーパを基質として反応させ、各チロシナーゼ活性を測定したところ、以下のグラフのように、

パルミチン酸アスコルビルリン酸3Naのチロシナーゼ活性阻害作用

APPSの添加は、濃度依存的なチロシナーゼ活性の抑制作用を示した。

このような検証結果が明らかにされており[2e]、パルミチン酸アスコルビルリン酸3Naにチロシナーゼ活性阻害作用が認められています。

次に、2015年に昭和電工事業開発センター応用化学品研究所によって報告されたパルミチン酸アスコルビルリン酸3Na(APPS)のメラニンに対する影響検証によると、

– in vitro : メラニン生成抑制作用 –

3次元培養皮膚モデルに1%APPSおよび1%コウジ酸を投与し、2週間培養した後に生成したメラニンを定量し、未投与の皮膚モデルのメラニン量と比較したところ、以下のグラフのように、

3次元培養皮膚モデルを用いたAPPSのメラニン合成抑制作用

1%APPSを投与した皮膚モデルのメラニン量は、未投与皮膚モデルの約70%にとどまった。

このような検証結果が明らかにされており[5b]、パルミチン酸アスコルビルリン酸3Naにメラニン生成抑制作用が認められています。

パルミチン酸アスコルビルリン酸3Naの美白作用を対象としたヒト使用試験はみつかっていませんが、

  • 表皮および真皮に対して高い浸透性とアスコルビン酸含有量の増加が確認されている
  • 3次元ヒト皮膚モデルに対してチロシナーゼ活性阻害作用が認められている
  • アスコルビルリン酸Na(∗3)ではヒト使用試験データが報告されている

∗3 パルミチン酸アスコルビルリン酸3Naからパルミチン酸を除いた水溶性のビタミンC誘導体です。

これらの根拠から、パルミチン酸アスコルビルリン酸3Naに同様の美白作用が発揮されると考えられます(ヒト試験データはみつかりしだい追補します)

2.2. コラーゲン合成促進による抗シワ作用

コラーゲン合成促進による抗シワ作用に関しては、まず前提知識として真皮の構造、真皮におけるコラーゲンの構造と役割および線維芽細胞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成分)に二分され、以下の表のように、

分類 構成成分
間質成分 膠原線維 コラーゲン
弾性繊維 エラスチン
基質 糖タンパク質、プロテオグリカン、グリコサミノグリカン
細胞成分 線維芽細胞

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、細胞成分としてはこれらを産生する線維芽細胞がその間に散在しています[10a][11]

コラーゲンは、以下の図のように、

コラーゲンの構造

3本のペプチド鎖が3重らせん構造を成しており、各ペプチド鎖はアミノ酸組成として、

(グリシン – アミノ酸X – アミノ酸Y)n

3個ごとにグリシンを含む繰り返し構造をもち、アミノ酸Xとアミノ酸Yにはプロリンおよびヒドロキシプロリンが約21%を、アラニンが約11%を占めることが知られています[12][13][14][15]

間質成分の大部分を占めるコラーゲンはⅠ型コラーゲン(80-85%)とⅢ型コラーゲン(10-15%)が一定の割合で会合(∗4)することによって構成された膠質状繊維であり[16]、Ⅰ型コラーゲンは皮膚や骨に最も豊富に存在し、強靭性や弾力をもたせたり、組織の構造を支える働きが、Ⅲ型コラーゲンは細い繊維からなり、しなやかさや柔軟性をもたらす働きがあり、それぞれ皮膚のハリを支えています[10b][17]

∗4 会合とは、同種の分子またはイオンが比較的弱い力で数個結合し、一つの分子またはイオンのようにふるまうことをいいます。

また、細胞成分として線維芽細胞(fibroblast)は、真皮に分散しており、コラーゲン繊維や弾性繊維、ムコ多糖を産生する細胞であることから、必要に応じて線維芽細胞が活発に働きこれらの物質が順調につくられていることが、皮膚の張りや弾力を維持する上で重要です[10c]

一方で、紫外線を浴びる頻度に比例して、間質成分への影響が大きくなり、シワの形成促進、色素沈着の増加など老化現象が徐々に進行することが知られています[18]

コラーゲンにおいては、UVA曝露によりコラーゲン合成能の減少が報告されており[19]、このような長期紫外線暴露後の細胞外マトリックス成分の産生・分解系バランスの崩れが光老化の原因であると考えられています[20]

このような背景から、紫外線曝露によって合成量が減少するコラーゲンの合成を促進することは、紫外線曝露による光老化の抑制に重要であると考えられます。

2004年に昭和電工研究開発センターによって報告されたパルミチン酸アスコルビルリン酸3Na(APPS)の真皮コラーゲンに対する影響検証および目尻のシワに対する有効性検証によると、

– in vitro : コラーゲン合成促進作用 –

ヒト皮膚線維芽細胞を培養し、コンフルエント状態になったところでAPPS、APSを1,3,10μM含む培地に交換し、さらに3日培養した後に培養上清のⅠ型コラーゲンを定量したところ、以下のグラフのように、

APPSによるヒト線維芽細胞のコラーゲン合成促進作用

APPS、APSを添加した場合、濃度依存的にⅠ型コラーゲンが増加し、とくにAPPSにおいては効果が顕著であった。

– ヒト使用試験:シワ改善作用 –

健常な皮膚を有する21名の被検者の半顔に1%APPS配合美容液を1日2回8週間にわたって塗布し、もう一方の半顔は無塗布とした。

使用前、4および8週間後に日本香粧品学会が示た化粧品の抗シワ製品評価ガイドラインを参考にして目視によるシワグレードのスコア化、レプリカによる画像解析を行い、シワの改善効果を評価したところ、以下のグラフのように、

APPSのシワ改善効果

APPSを塗布した部位は、シワスコアにおいて8週目に、総シワ平均深さにおいて4週目以降で有意(p<0.01)にシワの改善が認められた。

このような検証結果が明らかにされており[2f]、パルミチン酸アスコルビルリン酸3Naにコラーゲン合成促進による抗シワ作用が認められています。

3. 安全性評価

パルミチン酸アスコルビルリン酸3Naの現時点での安全性は、

  • 2005年からの使用実績
  • 皮膚刺激性:ほとんどなし(データなし)
  • 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(データなし)

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。

3.1. 皮膚刺激性および皮膚感作性(アレルギー性)

2005年からの使用実績がある中で重大な皮膚刺激および皮膚感作の報告がみあたらないため、化粧品配合量および通常使用下において、一般に皮膚刺激および皮膚感作性(アレルギー性)はほとんどないと考えられますが、詳細な安全性試験データがみあたらず、データ不足のため詳細は不明です。

3.2. 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。

4. 参考文献

  1. 日本化粧品工業連合会(2013)「パルミチン酸アスコルビルリン酸3Na」日本化粧品成分表示名称事典 第3版,774.
  2. abcdef加藤 詠子, 他(2004)「第ニ世代プロビタミンC」Fragrance Journal(32)(2),55-60.
  3. 石神 昭人(2011)「美容とビタミンC」ビタミンCの事典,189-203.
  4. 田村 健夫・廣田 博(2001)「ビタミン類」香粧品科学 理論と実際 第4版,242-245.
  5. ab加藤 詠子, 他(2015)「親油性を付与した水溶性ビタミンC誘導体:パルミチン酸アスコルビルリン酸(APPS)」Fragrance Journal(43)(9),51-56.
  6. 株式会社ファンケル(2008)「L-アスコルビン酸-2-リン酸-6-脂肪酸凍結乾燥製剤及び化粧料」特開2008-106035.
  7. abcde朝田 康夫(2002)「メラニンができるメカニズム」美容皮膚科学事典,170-175.
  8. 日光ケミカルズ株式会社(2016)「美白剤」パーソナルケアハンドブックⅠ,534-550.
  9. abc田中 浩(2019)「美白製品とその作用」日本香粧品学会誌(43)(1),39-43. DOI:10.11469/koshohin.43.39.
  10. abc朝田 康夫(2002)「真皮のしくみと働き」美容皮膚科学事典,28-33.
  11. 清水 宏(2018)「真皮」あたらしい皮膚科学 第3版,13-20.
  12. 服部 俊治・桑葉 くみ子(2020)「化粧品とコラーゲン」コラーゲンの製造と応用展開Ⅱ,143-166.
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  15. 株式会社成和化成(2007)「魚鱗由来加水分解コラーゲン」特開2007-326869.
  16. D.R. Keene, et al(1987)「Type Ⅲ collagen can be present on banded collagen fibrils regardless of fibril diameter」Journal of Cell Biology(105)(5),2393-2402. DOI:10.1083/jcb.105.5.2393.
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  18. 朝田 康夫(2002)「急性と慢性の皮膚障害とは」美容皮膚科学事典,195.
  19. H. Tanaka, et al(1993)「The effect of reactive oxygen species on the biosynthesis of collagen and glycosaminoglycans in cultured human dermal fibroblasts」Archives of Dermatological Research(285)(6),352–355. DOI:10.1007/bf00371836.
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