日本ヒシが肌に効く？研究でわかった再生・老化予防への可能性

発酵Trapa japonica抽出物の皮膚科学的応用に関する研究

概要と植物としての特徴

ヒシ（Trapa japonica、和名：日本ヒシ）は、東アジアに自生する浮葉性の水生植物です。硬い殻に包まれた果実を実らせ、デンプンやポリフェノールなどの植物性機能成分（ファイトケミカル）を多く含んでいます。

古来より、食用や伝統医学（漢方、アーユルヴェーダ）で利用されてきたこの植物ですが、近年では皮膚の老化や炎症、再生に対する作用が注目され、皮膚科学（皮膚の医学的研究）における利用が進んでいます。

抽出方法と製剤化

皮膚に関する研究の多くは、ヒシの果皮（果実の外皮）または果実全体から得られるエキス（抽出物）を対象としています。以下のような方法で抽出されます：

  • 熱水抽出（Hot-water extraction）：お湯を使って成分を取り出す方法
  • メタノール抽出（Methanolic extraction）：有機溶媒であるメタノールを用いた抽出法
  • 溶媒分画（Solvent partitioning）：メチレン塩化物（MC）、酢酸エチル（EA）、n-ブタノール（nB）、水などで段階的に成分を分ける方法

また、これらの抽出物は微生物（バチルス属 Bacillus subtilis および Bacillus methylotrophicus）を使った発酵処理を経ることで、生物活性（皮膚に対する効果）が著しく高まることが明らかになっています。発酵は37℃で72時間行われます。

抗酸化作用と細胞保護効果

ヒシの果皮から得られた粗抽出物や発酵エタノール抽出物は、以下のような抗酸化・細胞保護効果を持つことが確認されています：

  • フリーラジカル除去活性（Radical scavenging activity）：老化や炎症の原因となる不安定な分子（フリーラジカル）を無害化
  • 抗酸化能の向上（Antioxidant capacity）
  • 酸化ストレスからの細胞保護（t-ブチルヒドロペルオキシド：t-BHP による細胞障害に対する防御）

これらの効果は、細胞の生存率向上、活性酸素種（ROS：Reactive Oxygen Species）の抑制、ミトコンドリア膜電位の維持によるアポトーシス（プログラムされた細胞死）防止と関連しています。

創傷治癒とコラーゲン調節作用

試験管内実験（In Vitro）における細胞モデル

発酵ヒシ抽出物（FTJ）は、以下の細胞に対し有益な作用を示しました：

  • ヒト真皮線維芽細胞（HDFs）およびヒト角化細胞（HaCaT細胞）の増殖と移動促進
  • I型プロコラーゲンの合成増加（ELISA法により測定）
  • 細胞周期の進行促進（S期およびG2/M期の細胞増加）

これらの効果は、TGF-β1/GSK-3β/β-カテニン経路（TGF-β1: Transforming Growth Factor-beta 1、GSK-3β: Glycogen Synthase Kinase 3β、β-カテニン: β-catenin）を活性化することで実現されていると考えられています。

補足：TGF-β1は傷の修復やコラーゲン合成を促すサイトカインです。GSK-3βの抑制によりβ-カテニンが安定し、細胞の増殖関連遺伝子が活性化されます。

人工皮膚モデル（Ex Vivo）

水に溶ける抽出分画を使った処理により：

  • 皮膚層の厚みが増加
  • 真皮マトリックス（皮膚の構造を支える成分）の形成が改善

しわの予防・改善効果を裏付ける証拠とされています。

抗老化作用（Anti-Aging Effects）

ペプチドの同定と臨床試験

発酵抽出物から単離された三つのアミノ酸からなる合成ペプチド（PEP）が臨床試験に用いられました。

  • 対象者：41〜57歳の女性22名
  • 使用方法：0.5% PEP配合のアイクリームを1日2回、8週間使用

結果：

  • 目元のしわが統計的に有意に改善（5項目すべて）
  • 副作用は報告されず
  • コラーゲン関連遺伝子の発現が増加
  • 炎症刺激（TNF-α）を受けた細胞におけるMMP-1およびMMP-9のmRNAが減少

補足：MMP（Matrix Metalloproteinases：マトリックスメタロプロテアーゼ）は、コラーゲンなどの細胞外マトリックスを分解する酵素です。これらの活性を抑えることで、肌の老化を防ぐことが期待されます。

光老化（Photoaging）への効果

紫外線B波（UVB）による皮膚障害モデル

メタノール抽出物および溶媒分画（EA、nB）を使用した試験では、UVBによって誘導される以下の老化関連因子が抑制されました：

  • 11β-HSD1（11β-ヒドロキシステロイド脱水素酵素1）の発現抑制：皮膚で活性型コルチゾールを増加させる酵素
  • MMP-1、MMP-3、MMP-9の抑制：コラーゲン分解酵素
  • 炎症性サイトカイン（IL-6、IL-8）の低下

3D再構築皮膚モデルでは：

  • 表皮の厚みが回復
  • 細胞増殖マーカー（PCNA）陽性細胞の増加
  • MMP-1の分泌が減少

抗炎症作用と活性酸素の抑制

UVBにさらされた角化細胞（HaCaT細胞）を用いた実験では、すべてのヒシ抽出物（MeOH、EA、nB）が：

  • 細胞内のROS（活性酸素種）を低下させ
  • TNF-α、IL-1α、IL-1βといった炎症性サイトカインの発現を抑制
  • COX-2、iNOS、PGE2（いずれも炎症を引き起こす分子）を抑制
  • 抗酸化酵素カタラーゼの発現を回復

特にメタノール抽出物とEA、nB分画で効果が顕著でした。

発毛促進効果（副次的発見）

毛包乳頭細胞（髪の毛の根元にある細胞）の試験では、FTJにより以下が確認されました：

  • 細胞の増殖促進
  • Akt/ERK/GSK-3β経路の活性化：細胞増殖と再生に関与する経路
  • VEGF（血管内皮成長因子）の増加と新しい血管の形成
  • 5α-還元酵素I型の抑制：男性型脱毛症の原因酵素

これらは頭皮の健康や薄毛対策への応用可能性を示唆していますが、本研究の主眼ではありません。

ポリフェノール含有量と有効成分

T. japonica（日本ヒシ）の果皮には、他の種（例：T. natans）よりも高いポリフェノール量が含まれており、以下の化合物が特定されています：

化合物名 含有量（g/100g 乾燥果皮）
ユゲニイン（Eugeniin） 1.80
トラペイン（Trapain） 1.49
ノボタニンD（Nobotanin D） 0.80

これらの化合物は抗酸化作用や酵素阻害活性と関連し、皮膚への有用性の根拠となります。

安全性

すべての研究において：

  • 細胞毒性は10 μg/mL以下では認められず
  • 0.5% PEP配合アイクリームの臨床使用において、皮膚刺激や副作用の報告なし
  • 人工皮膚モデルでも良好な耐性

課題と今後の展望

  • 有効成分の同定が未完了：ペプチドやポリフェノールが関与していますが、HPLC（高速液体クロマトグラフィー）、MS（質量分析）、NMR（核磁気共鳴）などによる正確な同定が必要です。
  • 標準化の課題：植物由来成分はロットごとのばらつきがあり、製品化には品質管理体制の確立が求められます。
  • 長期効果の不明確さ：現在の臨床試験は8週間程度に限定されており、慢性的な安全性と有効性の評価が今後の課題です。

総合的な結論

発酵処理されたTrapa japonica（日本ヒシ）の果皮・果実抽出物は、以下のような多面的な皮膚効果を有しています：

  • コラーゲン合成の促進
  • MMPの抑制によるコラーゲン分解の抑止
  • 抗酸化酵素の発現回復
  • 光老化・炎症経路の抑制
  • 創傷治癒と皮膚再生の促進

これらの効果は、発酵によって生理活性が高められたことに起因しており、吸収性や有効性が向上していると考えられます。

試験管レベル（in vitro）、皮膚モデル（ex vivo）、そして人を対象とした臨床試験のすべてで良好な結果が得られており、抗老化スキンケアや炎症を抑える機能性化粧品（コスメシューティカル）への応用が期待されています。

今後は、

  • 有効成分の科学的な特定
  • 長期使用における安全性評価
  • 製品化に向けた標準化技術の確立

が求められます。

このように、ヒシは古くからの食用植物でありながら、現代の科学によってその美容・皮膚健康への可能性が改めて注目されている植物です。日々のスキンケアに自然由来の力を取り入れたい方にとって、有望な成分と言えるでしょう。

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