JP2005230314A

JP2005230314A - 表皮ターンオーバーの測定方法

Info

Publication number: JP2005230314A
Application number: JP2004044137A
Authority: JP
Inventors: Noritoshi Maeda; 憲寿前田
Original assignee: Shiseido Co Ltd
Current assignee: Shiseido Co Ltd
Priority date: 2004-02-20
Filing date: 2004-02-20
Publication date: 2005-09-02

Abstract

【課題】極めて安全で簡単に表皮のターンオーバーに関する情報が得られる表皮のターンオーバー測定方法を提供する。
【解決手段】長波長紫外線（Ａ紫外線、ＵＶＡ）を皮膚に照射して人工的にメラニンを生成させ、前記長波長紫外線の照射部と非照射部とを比較した時の黒化の時間変化を測定することにより、表皮のターンオーバーの速度および／または時間を求める
【選択図】図１

Description

本発明は表皮ターンオーバーの測定方法に関し、さらに詳しくは表皮のターンオーバーを有害な化学物質（放射性物質等）を用いることなく、安全に表皮のターンオーバーの速度やその時間を簡単に求める方法に関する。

外界から体を守っている皮膚は、外界と接する硬い角層を形成する表皮と、その内側にある弾力と水分に富む真皮とからなっている。表皮のターンオーバーとは、表皮の新陳代謝、すなわち、表皮を構成している角化細胞が基底層で誕生してから、細胞分裂を繰り返して角層を形成する角層細胞に角化し、最後には垢として表面から剥がれ落ちる過程である。

基底層で分裂が始まってから角質層がはがれ落ちるまでの時間（速度）を、表皮のターンオーバー時間（速度）と呼んでいる。表皮のターンオーバーによって角層が絶えず新しい角層に入れ替わることで、物理的及び化学的に抵抗力をもつようになり、微生物や有害物の侵入を防ぐことができ、外界から体を守ることができる。また、体内からの水分の蒸散を抑制することによって、正常な生命活動を維持することができる。

このように、ターンオーバーは生体の維持防御に重要な役割を果たしている。
ターンオーバー能力が衰えると、紫外線などの影響で出来るメラニン色素も、古い細胞と共になくなっていくはずであるにもかかわらず、いつまでも生まれ変わらずに色素沈着してしまったり、古く汚れた細胞がたまってしまい、肌の透明感がなくなってしまう。また、古くなった細胞は水分も失われているため表面がカサカサになり肌あれとなったり、様々な肌の老化やトラブルを引き起こす原因となる。

ターンオーバー速度は、健康な皮膚ではほぼ一定している。細胞分裂を繰り返し、上へ上へと押し上げられ、角質に到達するまで約１４日、そして表層でバリアとして活躍し、生命力を失って垢としてはがれ落ちるまでに１４日、合計でおよそ２８日（４週間）で生まれ変わるといわれているが、これは、２０代の通常のサイクルであり、年齢とともに徐々に遅くなっていく。すなわち、３０代で約３０日、４０代で約３５日、５０代は約４０日、６０代では約４５日となるといわれている。

また、乾燥状態の部位や界面活性剤等の化学的刺激を受けた部位、アトピー性皮膚炎等の皮膚疾患部位の表皮では角化細胞の増殖と角化が乱れ、不完全な角層が形成され、バリア機能の低下が認められている。また、顔面等常に外界にさらされている部位では被覆部位に比べてターンオーバー速度が速いことが知られている。このように、皮膚の健康状態を知るうえでターンオーバー速度は重要な因子であり、従来から種々の測定方法が提案されている。

例えば、Ｗｅｉｎｓｔｅｉｎらは、放射性物質である［³Ｈ］ｔｈｙｍｉｄｉｎｅが増殖している細胞に取り込まれることを利用して、［³Ｈ］ｔｈｙｍｉｄｉｎｅをヒトの皮膚内に注射して表皮のターンオーバーを研究的に調べている（非特許文献１）。しかしこの方法は危険性が高く、汎用され得る方法ではない。

一方、皮膚に蛍光染色であるダンシルクロライド（１−ジメチルアミノ−ナフタリン−５−スルホニルクロリド）を塗布した光学的な測定方法が知られており、この方法は角層の脱離速度に基づいて検出する技術である（例えば特許文献１，２）。すなわち、皮膚表面の角層のみを所定の蛍光色素で染色標識し、蛍光の消失日数より角層のターンオーバー速度を推定する方法である。蛍光試薬としてはこの他にテトラクロロサリシルアニリドやジニトロフェノール等が用いられる。
しかしながら、これらの蛍光試薬を皮膚に塗布すると、角層のみを特異的に染色することから、角層のターンオーバーは測定できるものの、表皮のターンオーバーは測定できない。また、これらの化合物は安全性に問題がある。

Weinstein GD et al, J Invest Dermatol 82, 623-628, 1984 特開昭６２−４４２２０号公報特開平６−３１５４８４号公報

このように、上記非特許文献１の測定方法では危険性が高いという問題点がある。また特許文献１，２に記載されたターンオーバーの測定方法は、角層のターンオーバーを測定する方法であり、表皮のターンオーバーを知ることはできないという問題がある。また、蛍光は徐々に退光していくので、精度の高い蛍光測定器を用いても、正確にターンオーバーを知ることはできない。
さらに、蛍光物質、放射性物質は人体に有害であり、このような有害物質を用いたターンオーバー速度測定方法は、広く一般に用いられるべき方法ではないという問題がある。

そこで本発明は、有害な物質を用いることなく、極めて安全に、かつ簡単に表皮のターンオーバーに関する情報が得られる表皮のターンオーバー測定方法を提供することを目的とする。

本発明による表皮のターンオーバー測定方法は、長波長紫外線を皮膚に照射して人工的にメラニンを生成させ、前記長波長紫外線の照射部と非照射部とを比較した時の黒化の時間変化を測定することにより、表皮のターンオーバーの速度および／または時間を求めることを特徴とする。ここで、長波長紫外線の非照射部とは、長波長紫外線の照射部と同一の部位における照射前の状態であってもよいし、あるいは長波長紫外線の照射部とは別の部位であってもよい。照射部と同一の部位の場合には、照射前後で比較することになる。照射部とは別の部位の場合には、照射部の近傍の部位（非照射部）と照射部とで比較することになる。

長波長紫外線（Ａ紫外線、ＵＶＡ）の照射により人工的に生成させたメラニンは、表皮のターンオーバーに従って、最終的には垢となって排泄される。完全に排泄された時間は未照射部位との皮膚色を肉眼観察や機器測定で知ることができる。

長波長紫外線の光源としては３２０〜４００ｎｍの波長域のいずれかにエネルギー分布のある蛍光ランプやキセノンランプ、紫外線シミュレーター、太陽光シミュレーター、分光放射計を用いることができる。

また、フィルターを用いて不必要な波長をカットして照射してもよい。
さらに、３００ｎｍから３５０ｎｍまでのフィルター越しに、太陽光を照射してもよい。

照射するエネルギー量は色素沈着を引き起こし、紅斑を引き起こさない量である９０Ｊ／ｃｍ²以下を用いるが、光源の特性や個人による皮膚感受性の相違から、通常は６〜４０Ｊ／ｃｍ²の範囲で適時選択するのが好ましい。

本発明の表皮のターンオーバー測定方法によれば、長波長紫外線を皮膚に照射して人工的に合成したメラニンの排泄速度や時間を調べて、表皮のターンオーバーの速度や時間を求めるので、極めて安全で簡単に精度よく表皮のターンオーバーに関する情報を得ることができる。

すなわち、人工的に生成させたメラニンは、表皮のターンオーバーにしたがって、最終的には垢となって排泄される。完全に排泄された時間は未照射部位との皮膚色を肉眼観察や機器測定で知ることができる。有害な化学物質（放射性物質等）を用いることなく、安全に表皮のターンオーバーの速度や時間を精度良く求めることができる。

また、長波長紫外線によって人工的に表皮にできた黒褐色のメラニンは、化学的にも物理的にも壊れることはないので、色が薄くなることはないという利点がある。また、長波長紫外線によって人工的にできた黒褐色のメラニンの生成部位は表皮の基底層の細胞であるという利点がある。さらに、日光浴によっても生体内で生じる反応であり、一般によく経験していることなので安全である。

かかる表皮ターンオーバーの測定方法は有用な応用を含んでいる。例えば、表皮の増殖・角化の改善やバリア機能改善を目的とした化粧品、薬用化粧品や医薬品等のターンオーバーに対する評価に応用できる。また、皮膚の形態変化（しわ、毛孔や汗線周辺等）や各種皮膚疾患と角化亢進との関係を研究するために応用できる。さらに、皮膚の老化現象（しわ、しみ、くすみ）や皮膚疾患と角化亢進との関係を調べるためにも応用できる。

以下に、本発明の最良の実施の形態について説明する。
（１）長波長紫外線を皮膚に照射して即時型色素沈着が引き起こされるエネルギー量の測定
健常日本人７名（男性、年齢：２４〜４０歳）の前腕に、太陽紫外線シミュレーター（Solar light Company）を用いて長波長紫外線を４段階のエネルギー量（５．６，１１．２，１６．８，２２．０Ｊ／ｃｍ²）で照射した。照射の直前、直後、１５分後、３時間後、1日後、３日後、７日後、１４日後に皮膚の黒化の程度をＭｅｘａｍｅｔｅｒ（Courage and Khazaka Electronic）を用いて測定した。なお、皮膚の黒化の変化には、各測定時のＭｅｌａｎｉｎＩｎｄｅｘ（Ｍ）から直前のＭを差し引いたΔＭを用いた。

図１にＭｅｘａｍｅｔｅｒで測定して求めたΔＭの変動を示した。健常日本人７名すべてに、照射中から灰黒色になる即時黒化（Immediate Pigment Darkening；ＩＰＤ）が認められた。この黒化の程度は照射量に依存しており、用いた最小エネルギー量である５．６Ｊ／ｃｍ²でも認められ、数分〜数十分で灰黒色の即時黒化が消退した。

１６．８Ｊ／ｃｍ²以上のエネルギー量では、３時間後には灰黒色の黒化が消退して、黒褐色の色素沈着が残った（即時型色素沈着（Persistent Pigmentation；ＰＰ））。この色素沈着の程度は徐々に減少していくことから、色素細胞内でのチロシナーゼの生合成による新たなメラニンの産生（酵素的メラノジェネシス）の寄与が少ないことがわかっている。

（２）即時型色素沈着生成部位の検討
太陽紫外線シミュレーターを用いて、ヒト前腕内側に長波長紫外線（４０Ｊ／ｃｍ²）を照射した。本照射量は回折格子型分光放射計（ＭＳ−７０１、英弘精機株式会社）で測定した真夏の日中２〜３時間の長波長紫外線量に相当する。４０Ｊ／ｃｍ²の長波長紫外線を皮膚に照射すると、すぐに皮膚が黒くなるが、炎症を起こすことはなく色素沈着として残った。１日後の照射部位の皮膚組織とその近傍の照射していない正常皮膚を生検した。

凍結組織切片を作成して、メラニンの局在とその程度を測定するため、長波長紫外線を照射１日後に皮膚の組織像を光学顕微鏡で観察した。その結果、照射していない部位の皮膚では、表皮基底層の角化細胞に核上帽のメラニン（メラニンキャップ）が見られるにすぎなかったが、照射部位では表皮基底層の角化細胞や色素細胞で黒褐色のメラニンが帯状に増加し、一部は有棘層の角化細胞でも黒褐色になっていることがわかった。長波長紫外線を照射すると表皮基底層に新たにメラニンが合成することが確認された。

（３）表皮のターンオーバー時間測定方法
上記で求めたΔＭを用い、このΔＭが０となるのに要した時間をもって、表皮のターンオーバー時間とした。

以下に、本発明による表皮のターンオーバー測定の好適な実施例を詳細に説明する。なお、本実施例のプロトコールは倫理委員会で承認され、インフォームド・コンセントを得て実施した。

実施例１
健常日本人１０名（男性、年齢：２６〜４２歳、平均年齢３５．１±５．７（標準偏差））の前腕に、太陽紫外線シミュレーター（Solar light Company）を用いて長波長紫外線を炎症を起こさず黒化が持続するエネルギー量（２２．０Ｊ／ｃｍ²）で照射した。照射の直前、1日後、３日後、７日後、１４日後、２１日後に皮膚の黒化の程度をＭｅｘａｍｅｔｅｒＭＸ１６（Courage and Khazaka Electronic）を用いて測定した。皮膚の黒化の変化には、各測定時のＭｅｌａｎｉｎＩｎｄｅｘ（Ｍ）から直前のＭを差し引いたΔＭを用いた。Ｍ値の経時変化を検出し、ΔＭが０となるのに要した時間をもって、表皮のターンオーバー時間とした。

本例で求められた表皮のターンオーバー時間は４０．８±１６．５日（平均値±標準偏差）あり、放射性物質を利用して測定した文献値（３９−４８ｄａｙｓ（Bergstresser PR and Taylor JR，Br J Dermatol 96, 503-509, 1977；Weinstein GD et al, J Invest Dermatol 82,623-628, 1984）と近似していた。

実施例２
健常日本人６名（男性、年齢：２６〜５１歳、平均年齢３７．３±１１．３（標準偏差））の前腕に、太陽紫外線シミュレーター（Solar light Company）を用いて長波長紫外線を黒化が持続するエネルギー量（４０．０Ｊ／ｃｍ²）で照射した。照射の直前、１４日後、２１日後、２８日後、３５日後に皮膚の黒化の程度をＭｅｘａｍｅｔｅｒＭＸ１６を用いて測定した。皮膚の黒化の変化には、各測定時のＭｅｌａｎｉｎＩｎｄｅｘ（Ｍ）から直前のＭを差し引いたΔＭを用いた。Ｍ値の経時変化を検出し、ΔＭが０となるのに要した時間をもって、表皮のターンオーバー時間とした。また、炎症が起きていないことを調べるために、照射直前と照射１日後の皮膚の紅斑（ＥｒｙｔｈｅｍａＩｎｄｅｘ（Ｅ）と皮膚表面からの水分蒸散量（経表皮水分蒸散量：trans-epidermal water loss;ＴＥＷＬ）をＭｅｘａｍｅｔｅｒＭＸ１６とＴｅｗａｍｅｔｅｒＴＭ−２１０（Courage and Khazaka Electronic）でそれぞれ測定した。皮膚の紅斑の変化には、１日後のＥｒｙｔｈｅｍａＩｎｄｅｘ（Ｅ）から直前のＥを差し引いたΔＥを用いた。経表皮水分蒸散量の変化には、１日後のＴＥＷＬから直前のＴＥＷＬを差し引いたΔＴＥＷＬを用いた。照射部位と近接の未照射部位との間の有意差は対応のないｔ検定で行なった。

各被験者のΔＭの経時変化を図２に示した。本例で求められた表皮のターンオーバー時間は３６．２±６．２日（平均値±標準偏差）であった。また、各被験者の紅斑の変化を表１に、ＴＥＷＬの変化を図３に示した。照射部位の紅斑やＴＥＷＬは未照射部位の紅斑やＴＥＷＬと有意差はなく(順にP=0.2126、P=0.7003)、照射部位のターンオーバー速度が炎症によって未照射部位に比べて速まることはないと考えられた。また、副作用はまったくなかった。以上の知見から、本発明の方法を用いることにより、極めて安全で簡単に正常な表皮のターンオーバー時間を測定できることがわかった。

長波長紫外線を男性の上腕内側に照射して生じる皮膚の黒化の経日変化を示すグラフである。長波長紫外線を男性の上腕内側に照射して生じる皮膚の黒化の経日変化を示すグラフである。長波長紫外線照射部位と未照射部位のＴＥＷＬの変化を示すグラフである。

Claims

長波長紫外線を皮膚に照射して人工的にメラニンを生成させ、前記長波長紫外線の照射部と非照射部とを比較した時の黒化の時間変化を測定することにより、表皮のターンオーバーの速度および／または時間を求めることを特徴とする表皮ターンオーバーの測定方法。
長波長紫外線の照射強度が６〜４０Ｊ／ｃｍ²であることを特徴とする請求項１に記載の表皮ターンオーバーの測定方法。