紫外線及び化学合成化合物のヘアレスラット皮膚に対する障害作用及びその防御城西大学

薬学部城西大学生命科学研究センター谷覺The protection of the skin from ultraviolet rays is the urgent issue, because the harmful sun's rays increase recently.
However, there is no good and simple method for the evaluation of effects of ultraviolet rays on the skin. Then, I improved an
animal model using the hairless rats, that were breeding in Life Science Research Center, Josai University.
After irradiation with ultraviolet rays on the back of hairless rats, the skin was turned to reddish like sunburn withpassage of days. The skin color was recorded with a digital camera, and analyzed as the density by the NIH image software,
after the images were changed to gray. The skin color increased during 3 days, and after 4 days the skin was gradually
recovered from the lesion. Therefore, the degree of skin lesion was evaluated by measuring the skin color at 3rd day after
irradiation with ultraviolet rays.
Using this method I investigated the fundamental study on hairless rat skin lesion induced by ultraviolet lay. In conclusion
the skin lesion of hairless rat were different in each rat and the part of the back. Therefore, it is possible to evaluate theprotective or accelerated effect of the chemical against ultraviolet ray by comparing the right and left skin lesion after one
side treatment by the chemical. However, in cases of general administration of the chemical, we must statistically evaluate theresults with enough amount of rats.

１

緒るのではないかと考えた。先ず化粧品は皮膚に直接塗布し言て用いることから、皮膚に対する刺激性や毒性などの作用近年、大気圏におけるオゾン層の破壊による紫外線の増が観察できると考えられる。しかし、この分野では既に多加が心配されるなか、紫外線が皮膚に多大の障害を及ぼすくの知見が得られているので、紫外線からの防御を中心と可能性が示唆され、サンスクリーン効果を持つ化粧品の開して検討することを試みた。その為にはヘアレスラットの発が望まれている。

皮膚に対して、紫外線がどのような効果をもたらすのかを現在、化粧品に表示される UVB 領域の紫外線防止効果基礎的に検討することが必要がある。今回は上記の目的でを示すものとして Sun Protection Factor が用いられ、こ若干の検討を行い結果を得たので報告する。さらに、尋常の測定法は極めて厳密で、かつ煩雑であるが、ヒトにおけ性白斑症の治療薬であるメトキサレンの紫外線増感効果にる効果を見る上では信頼性も高く優れた方法である。しかついても検討したので合わせて報告する。

し、化粧品の開発の観点に立てば、ひとつ一つの化合物の２効果をヒト皮膚で検討するのには、時間的にも経済的にも２．１

効率が悪く、また安全性の面でも問題がある。そこでヒト

実験

実験材料

雌のヘアレスラットは城西大学生命科学研究センターの皮膚に近く、更に均一な結果が得られる実験動物を用いで飼育されているものを用い、週齡は特に選ばなかった方法の開発が望まれる。
城西大学生命科学研究センターでは、Wistar 系ラット

たが、概ね８週齢以後のものを用いた。メトキサレンの突然変異種であるヘアレスラットを specific pathogen（Methoxalen）は和光純薬（大阪）から購入して用いた。

free 化し繁殖、供給している。このラットは貧毛以外はほとんど正常のラットと変わりなく、生化学的異常も見出さ

２．２

紫外線照射法れていない 。当研究センターでは、従来よりヒト皮膚のヘアレスラットをペントバルビタール麻酔下、頚部から背部モデルとしてヘアレスラットの皮膚を用いて経皮吸収などにかけてバリカン（ナショナル丸刈り用）で毛を刈り、腹位にの実験を発展させてきた。そこで、今回は化粧品開発の分固定し、背部に 1.0×2.0 ㎝に切り抜いたアルミ箔を両面野においても、様々な面でこのヘアレスラットが利用できテープで貼り付け、そこ以外の場所には光が当たらないよ

１）

Skin Lesion by Ultraviolet Ray andChemicals on the Hairless Rats, and its
Protection

うにアルミ箔で覆って健康紫外灯（ナショナル PL20 もしくは同等品 ) ２本で照射した。ラットは紫外線蛍光灯の下に光がなるべく均等に当たるように固定した。２匹を用いSatoru Tani

る場合は対称に並べ、比較検討する場合は、片側を対照とFaculty of Pharmaceutical Science, andLife Science Research Center, JosaiUniversityした。紫外線蛍光灯と背部皮膚との距離は５及び 10 ㎝とし２本の蛍光灯の距離も５及び 10 ㎝とし、必要に応じ 15㎝も用いた。照射時間はそれぞれ 10 及び 20 分とした。

− 46 −

紫外線及び化学合成化合物のヘアレスラット皮膚に対する障害作用及びその防御

２．
３

皮膚変化の数値化

このラットを毎日、麻酔下でデジタルカメラで記録し、そ紫外線照射後１〜４日のラットをペントバルビタール麻れをグレイスケールで濃淡として測定した（Fig. ２）。４

酔し、腹位に固定し、紫外部照射部、非照射部位、及び約日間の紅斑の変化を示したのが Fig. ３である。Fig. ３に1× 1 ㎝の標準色（財団法人日本色彩研究所発行の新配色は２本の紫外灯間及び皮膚との距離を 10 ㎝、照射時間 10カード 199a の PI-8）を約１㎝程度の距離で配置し、デジ分にしたものを示した。全ての場合に３日目に最大値を示

タルカメラで記録した。写真をグレイスケールに変換し、し、以後色調は持続するものの毛が生え、それが無視でNIH image により紅斑を灰色の濃淡の変化として数値化しきなくなったり、皮膚にかさぶた様の剥離が生じ、定量にた。更に、標準色と紫外線照射部位の数値から紫外線照射は耐えられなくなった（Fig. ４）。光源からの距離 10 ㎝、をしていない部位の数値を差し引き、紫外線照射部位を、照射時間 10 あるいは 20 分とし、照射３日後に測定する標準色を 100 にした時の相対値で表した。

ことにしたが、また実験によっては様々な検討も加えた。

２．
４

３．２ ヘアレスラットの紫外線による皮膚障害の個体差

メトキサレンの投与

メトキサレン（５㎎ / ㎖ of propylene glycol）（1, 5, or 25

上記実験の過程でヘアレスラット間で紫外線に対する感㎎ / ㎏）を腹腔内注射し、約１時間後に紫外線を照射した。

受性に個体差が観察されたので、同一個体で時期を変えて３３．
１

結

紫外線照射を行い、紅斑の程度を調べ、その結果を Fig.

果５に示した。紫外線照射を始めた週齡は８週齡以降である

紫外線照射による皮膚の経日変化が、必ずしも同じではなく、また初回と次回の照射との間隔紫外線を照射した直後の皮膚は、若干赤みを帯びヒトの日も一定ではない。しかし、同一の個体であっても照射回数に焼けと類似する所見であった。この皮膚は１日後では赤みを従い上昇するものと、下降するものがあり、また紅斑の程度帯びているが、まだほとんど変化が見られなかった。しかし、も個体により全く異なっていた。そこで更に、同一個体で同２、３日と経過するに従い皮膚が赤褐色に変化し、４日目に時に照射距離を変え紅斑の程度を観察した。結果を Fig. ６は皮膚の下部に新たな皮膚の再生が見られ、かさぶた様に変に示すが、程度に差はあるものの同一個体では光源からの化した。

距離が近いほど紅斑の程度が強いことが確認された。しかFig. １に紫外線を照射して３日後のラットを示した。こも紅斑の程度は実測した紫外線の強度と近似していた。
紅斑強度（標準色の対する％）の写真のように紫外線照射部位が紅斑として認められる。
30201001234日

紫外線照射後の日数

Fig. 1 紫外線照射３日後のヘアレスラットの皮膚麻酔したラットの背部皮膚の 真。頭方に標準色を配置し、尾方に説明の紙片を置き、デジタルカメラで撮影した。

Fig. 3 紫外線照射による紅斑の経日変化
二本の紫外線灯間及びラットとの距離を 10 ㎝とし、照射時間を 10 分間としたときの紅斑の強度

Fig. 2 皮膚紅斑の測定法
皮膚の 真をデジタルカメラで記録し、標準色を 100 としたときの数値を紅斑強度とした。

Fig. 4 紫外線照射４日後の皮膚皮膚の再生が起こり、かさぶた状に皮膚が剥がれている。

− 47 −

３．
３

背部皮膚の部位による差８に示したように、メトキサレンの投与により、紅斑強度のより均一な結果を得るために、背部部位の違いにより紫増加が観察された。しかし、紅斑の程度はメトキサレンの外線に対する感受性の違いがあるのかどうかを観察した。

投与量に比例せず、むしろ高用量で紅斑強度の減少が見ら

ヘアレスラットの背部皮膚の毛を全て刈り、全面を紫外線れた。

で照射し、紅斑の程度を調べた（Fig. ７）。ラットの背部４の形状から頚部及び尾部は凹凸があり、均一な部位が見つからなかった。比較的均一な背部を観察すると、中心に近４．１

考察

紫外線による皮膚障害の指標としての紅斑

紫外線による皮膚障害が紅斑の強度と比例すると仮定しい部分が左右、前後共に均一な紅斑の程度を示していた。

た場合、紅斑をどのように定量化するかという問題がある。

３．４紫外線照射による皮膚紅斑に対するメトキサレンの効果

今回は、紅斑をグレイスケールに変換し、黒化度としてNIH image で定量したが、実際の濃さと若干相違すると考尋常性白班症の治療薬であり、紫外線増感剤であるメトえられる。今回のグラフでも１日目はほとんど紅斑強度がキサレンの効果を検討した。メトキサレンをプロピレング認められないが、肉眼的にはわずかではあるが、紅斑が認

リコールに溶解し、ラットに 1, 5, 及び 25 ㎎ / ㎏をそれめられる。このことは例えば 500nm 付近の波長で測定す

ぞれ腹腔内に投与し、約１時間後にペントバルビタール麻れば、もっと良い定量性が得られる可能性が考えられる。

酔下紫外線照射した。紫外線蛍光灯による紅斑強度のバラ

しかし、紫外線照射後は薄いピンク色をしているが、３日ツキを小さくする目的で、実験は同じ紫外灯の左右対称にラットを配置し、一方を対照、他方にメトキサレンを投与
801.5●601.040

紅斑強度

紅斑強度（標準色に対する％）

8060●●20400.00200.551015紫外線強度（相対値）

し、対照ラットとの紅斑の強度を比較した。その結果 Fig.

光源からの距離（㎝）0102030Fig. 6 紫外線強度と紅斑強度の関係
同一ラットの同一時期に異なった紫外線光源からの距離からの照射による紅斑強度の変化。同一ラットは同一線で示してある。

紫外線照射実験からの経過（日）Fig. 5 同一ラットの紫外線照射による紅斑強度のばらつき
動物に紫外線を照射し、３日後に紅斑を測定し、同様の操作を間隔をあけて実施し、その値を示した。同じ動物は同一線で示してある。

４３２450１L

紅斑強度（対照に対する％）

0450450450450450450450450450R２Fig. 7 背部皮膚の紫外線感受性の違い
ラット背部全 に紫外線を照射し、脊椎に頭方から尾方に線を引き、全身を約４等分し、それぞれの部分の紅斑強度を測定した。

− 48 −1525㎎/ ㎏

メトキサレン投与量Fig. 8 メトキサレンの用 反応曲線
メトキサレンを腹腔内投与し、紫外線を照射した後、３日後の対照に対する相対的紅斑強度の変化。同一条件でメトキサレンを投与しなかったもの（対照）を、100 としたときの相対値で示してある。

目には赤褐色に変化する。今回は３日目の紅斑になるべくに脊柱の左右に対称に同一の範囲で紫外線を照射すること近い色調を選んだが、ラットの状態によっても少しずつ色により、防御物質などの効果を比較することができると考調が変化するので、どの標準色を用いるかによっても測定えられる。

値が変わる可能性がある。
次に、紫外線照射後の皮膚傷害を、皮膚の紅斑の強度に４．３

メトキサレンの光増感作用よって評価できるのかどうかについて検討した。太陽光線

前節で、紫外線の感受性に個体差があることから、紅斑による皮膚の変化として、ヒトでは黒化と皮膚障害が総合を個体間で比較することは困難であるという結論を導いして現れると考えられる。ラットの皮膚に対する紫外線のた。他方、紫外線の皮膚に対する作用を薬剤が増感あるい作用として、皮膚の紅斑を指標とすると、皮膚に紅斑が生は減弱させる作用を検討する場合は、同一個体で検討するじる機序として、紫外線の細胞に対する障害作用によっのは困難である。光過敏症を生じさせる薬物は、一般に全て、細胞から様々な起炎物質が放出され、それにより毛細身投与される。即ち、光増感物質などの作用を検討する場血管の拡張が起こったと考えられる。著者は紫外線による合は薬物を皮膚適用するのではなく、全身投与して検討す皮膚障害の強度を紅斑の強度で評価できるという作業仮説る必要がある。この検討のため、紫外線増感物質であるメを立て、実験を進めた。今回用いた紫外灯の紫外線の強度トキサレンをモデル薬物として検討した。メトキサレンはは Fig.6 に示すように、ほぼ光源からの距離の二乗に反比尋常性白斑症の治療薬として用いられる光増感物質である

例する変化を示した。例数が少なく確定的なことは言えなが、Fig. ８に示すように、例数を重ねることで光増感作

いが、ラットの皮膚の紅斑強度は紫外線の強度の曲線と概用を検出することはできるが、用量反応曲線は得られず、ね一致した。このことは、紫外線による皮膚の紅斑は定量

かえって高濃度で紅斑の減少が見られた。これは個体差に的評価は困難であるが、少なくとも傷害がどのように生じよる見かけ上の反応なのか、何か原因があってこのようなるのかの検討には用いることが出来るのではないかと考え反応が起こっているのか、今回は判断がつかなかった。メられる。

トキサレンは、ヒトにおける作用では皮膚に存在するメラニン細胞の活性化を起こすが、アルビノ化したラットでは４．
２紫外線照射による紅斑の個体差

メラニン細胞が存在しないため別の機構が働いて皮膚障害ラットの個体間の差に関しては、同一条件下で紫外線をを増強した可能性がある。即ち、ヒトの皮膚の黒化をもた照射しても紅斑の程度がラットによって異なる等の個体差

らす効果がヘアレスラットの皮膚に対する紅斑強度の増強が見られた。現在は、同腹のラットを用い、同一条件下ので表されることが判明した。このことは光線過敏症を起こ片方を対照とするなどの工夫をおこなっているが、バラツす化合物の検出などには多くの動物を用いて統計処理を行キが大きい。そこで同一のラットを用い、数回の紫外線照うことによりある程度可能になることが考えられた。

射を行い、紅斑強度を比較した。ラットの個体によっては、５紅斑の程度が強くなるもの、あるいは弱くなるものなどが総括観察され、必ずしも同じ程度の紅斑の強度を示さなかった。

１．ヘアレスラットを用いて、紫外線防御物質などの効果

このことは、個体差のみでなくラットの状態や、年齢などを検討する場合は、同一ラットの背部の中心を用い左右によっても紅斑の程度が変化することを示している。即ち、の片方を対照とし、もう一方に検体を塗布して、紫外線を照射することで検査が可能である。

紫外線による紅斑の変化は個体間では比較できないことを

２．光過敏症などを起こす物質の検討には、薬物投与した示している。
紫外線照射による紅斑は４日程でかさぶた様になり５〜ラットと無処理のラットを左右対称に並べ、紫外線を均６日後には剥離して、障害のない皮膚が再生してくる。こ等に照射し、多数の動物を用い統計処理をすることで検のことから、皮膚の紫外線による障害で、皮膚の細胞がア出可能である。ただし、この場合は個体差にかなりのバポトーシスを起こしたことを示している。今後は個体間でラツキがあるため、対照となるラットには同腹、同齢の差が見られない他の生化学的パラメータ、例えばアポトーラットを用いることが望ましい。
３．ヒトのメラニン細胞刺激による黒化をラットの皮膚紅シスの程度なども検討することが必要であろう。

斑という反応で評価できる可能性がある。

前項の検討から紅斑を個体間で比較するのでは、個体差が大きく困難が予想されたので、同一個体で比較する場合を想定し、どの部分を用いれば比較検討が可能かを調べた。

参考文献

その結果、背部の頚部と尾部の中間点がほぼ均等な紅斑の

１） Tani S, Noguchi M, Hosoda Y, Sugibayashi K, Morimoto

程度を示すことが明らかとなった。即ち、仮に紫外線防御

Y, : Characteristics of Spontaneous Erythema Appeared in物質などの検討を行う場合は背部の中心あたりを選び、更Hairless Rats. Exp. Anim. 47, 253 - 256, 1998.

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