Osaka University

University of Tokushima

皮膚老化度の評価〜ヒト皮膚のin	 vivo計測〜
資生堂・阪大との共同研究	 
阪大基礎工・ヒト試験倫理委員会
承認	 NO. 21-1

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皮膚の老化
自然老化	  • 加齢が原因• 細胞の数や機能が低下 → コラーゲン産生量が減少	 

光老化	 

• 紫外線が原因• コラーゲン分解酵素を分泌 → コラーゲン分解量が増加	 

コラーゲン線維	 

紫外線	 

表皮層	 
真皮層	 

しわ	 

紫外線は皮膚老化を著しく加速、皮膚ガンのリスクも増大	 

ヒト皮膚老化のin vivo評価手段が望まれている！	 

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フェムト秒レーザーのリスク	 
装置：多光子顕微鏡（レーザー波長750nm）	 
サンプル：ヒト皮膚（ボランティア）の生検組織	 
評価手法：表皮におけるDNAダメージを蛍光抗体で定量評価	 
紫外線照射によるダメージ（MED）と比較	 

レーザー60mW@5µm-step → 0.6MED	 
レーザー2-35mW@1µm-step → 0.45MED	 	 MED（最小紅斑量)	 紫外線照射にて肉眼でわずかに紅斑反応、すなわち日焼けを引き起こす最小照射量	 

レーザーによるDNAダメージは日焼けよりも小さい	 ref) F. Fischer et al., ”Skin imaged by femtosecond laser irradiation: a risk
assessment for in vivo applications,” Proc. SPIE 6191, 619105 (2006).

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生体ダメージの抑制	 Ref.) Chen et al., Optical and Quantum
Electronics, 34, 1251–1266 (2002)

サンプル：	 タマネギの細胞壁	 
Ti:Sapphireレーザー(λ=800 nm)

Cr:Forsteriteレーザー(λ=1230 nm)
THG

SHG

照射パワー

50 mW

0.7-0.8秒照射後に細胞壁の破壊が観測される	 

照射パワー

120 mW

10分照射しても細胞壁に変化なし	 Osaka University

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Cr:Forsteriteレーザーの照射例	 
フェムト秒Cr:Forsteriteレーザー(パルス幅=100～140 fs)を組織に照射した例	 
サンプル	

対物レンズ
N.A.

照射パワー	

照射時間	

サンプルへの影響	

タマネギ切片の細胞壁[1]0.9120 mW
960 pJ/pulse

10分	

• 細胞壁の破壊は観測されず	

ゼブラフィッシュの胚 (in vivo)[2]0.9

100 mW909 pJ/pulse

12時間	

• 組織の破壊は観測されず• その後正常に幼魚に成長	

ハムスターの口腔部 (in vivo)[3]0.9

150 mW
1.3 nJ/pulse

3時間	

• 細胞の壊死などは確認されず	

Ref.)[1] I.-H . Chen et al., Optical and Quantum Electronics, 34, 1251–1266 (2002)[2] Chi-Kuang Sun et al., Structural Biology, 147, 19-30 (2004)[3] Shih-Peng Tai et al., Optics Express, 14, 6178-6187 (2006)

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ヒト皮膚に対するレーザーダメージ（パワー35mW）の評価
SHGイメージング前後における専門医（阪大医学部・室田浩之博士）による皮膚所見	 	 

平成20年度『偏光分解SHGイメージングによるシワの測定試験（阪大・基礎工倫理委員会承認No. 20-3 ）』より	 	 Osaka University

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計測部位と被験者" 皮膚計測部位	 

計測部位 – 頬
表皮が薄く、日頃からの紫外線露光部として，光老化の進行が比較的顕著．	 

" 被験者（同意取得済み）	  取得イメージ	 
男性	 

女性	 

20代	 

5	 2	 30代	 

2	 1	 

40代	 2	 2	 50代	 

2	 2	 60代	 

1	 

・深さ分解イメージ
皮膚表面より深さ10 µmずつ取得（イメージサイズ600µm×600µm）
・大面積イメージ
深さ約200 µmにて取得（イメージサイズ2.4mm*2.4mm）	 

阪大基礎工ヒト試験倫理委員会の承認(No.21-1) のもと，実験を行った	 Osaka University

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加齢による変化①

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女性（大面積SHGイメージング）	 

自然老化を明確に反映	 
単調減少

20代

30代

40代

50代

加齢による変化②

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男性（大面積SHGイメージング）	 

単調減少でない！

20代

30代

自然老化と光老化が混在している？	 
40代

単調減少でない！
50代

60代

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紫外線の影響①

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20代男性（大面積SHGイメージング）	 
顕著な日焼けなし	 

顕著な日焼け	 

若い間は光老化の影響が小さい	 

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紫外線の影響②

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50代男性（大面積イメージング）	 
顕著な日焼けなし	 

顕著な日焼け	 

加齢と共に光老化の影響が顕著になる	 

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紫外線の影響③

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50代女性（大面積SHGイメージング）	 

紫外線
曝露
履歴少（顕著な日焼け無し）	 

光老化が皮膚老化を加速	 

紫外線曝露
履歴多（顕著な日焼け無し）	 

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皮膚老化の定量評価-2次元フーリエ解析	 
20代男性	 

密FFT

60代男性	 FFT疎Osaka University

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皮膚老化の定量評価 – 結果	 ・各被験者の大面積イメージから，毛穴を除く64×64ピクセル領域を5ヵ所選択
・フーリエ変換 → 輝度値をフィッティング → 半値幅を算出

Spatial	 frequency	 [1/m ]

14000

N=5

光老化	 

12000
10000	 
自然老化

8000
6000
4000
2000
0A

B

C

20歳付近	 

DE

F

G

30

HI

40

JK50

L60