UV太陽紫外線：人間以外がサンスクリーン剤を塗っても効果ある？

夏休みの自由研究で｢紫外線の謎｣に取り組んでいる全国の子ども研究者たちへ！｢教えて!goo ウォッチ紫外線の謎｣に寄せられた質問に対する回答で大幅に割愛された詳細部分を3回に分けて記事にします。ぜひ、研究の参考にしてくださいね！

《第1回》まず初めに理解することがあります。それは、サンスクリーン剤はヒトがヒトの皮膚をUV太陽紫外線から防御するために開発されたものであるということです。同じ生体でもヒトと動物では皮膚構造が異なります。ヒトの皮膚は大きく分けて外側から順に｢表皮｣｢真皮｣｢皮下組織(脂肪層)｣からなる3層構造です。｢表皮｣は、厚さが平均約0.2ミリのとても薄い膜です。皮膚の外側(表面)にあり、外部からの異物の侵入や体の水分の蒸散を防ぐバリアの役割を果たします。表皮は、外側から順に｢角層｣｢顆粒層(かりゅうそう)｣｢有棘層(ゆうきょくそう)｣｢基底層｣の4つのレンガのような層から成っています。

特に波長が長い紫外線UV-Aは真ん中の層｢真皮｣まで浸透して色素沈着(サンタン)、シミやシワなどの早期光老化を引き起こします。紫外線UV-Bは表面の層｢表皮｣の細胞核に強いダメージを与えて日焼け(サンバーン)、色素沈着(サンタン)、浮腫などの炎症、皮剥けなどの原因となります。このような太陽紫外線ダメージを遮断するために、日焼け止めというサンスクリーン剤は化粧品として開発されました。遮断方法は｢紫外線散乱剤｣(酸化亜鉛や酸化チタンなどの物理的に紫外線を反射させる無機粉体)と｢紫外線吸収剤｣(吸収した紫外線のエネルギーを熱エネルギーに変換して放出という)大きく2つの働きに分類されます。しかし、紫外線吸収剤は化学変化を起こしやすく敏感肌の方にはトラブルの原因となるケースも多く、紫外線吸収剤を含まないノンケミカルサンスクリーンを選択する方が賢明です¹。

このようにサンスクリーン剤はヒトの皮膚においてもトラブルを起こすことも間々あります。例えば、我々に身近で癒しをくれる犬や猫。ヒトと同じ3層構造の皮膚を持ちます。しかし、ヒトに比べて｢表皮｣の厚さが5分の1程度しかなく、豊かな被毛で覆われているとはいえ、ヒトよりも非常にデリケートな皮膚だと言えます。ですから、結論として、ヒトが使用するサンスクリーン剤の成分の一部はヒト以外の動物の紫外線予防にも役立つものもありますが、動物ひとつひとつの生体の皮膚の細かい造りがヒトと異なるため、ヒト用にアレンジされたサンスクリーン剤を動物に適用することは決してしてはいけませんし、望まれる効果を得ることは出来ません。

図1) 原核生物および真核生物における糖リン酸シクラーゼのバイオインフォマティクス分析およびガドール生合成酵素の生化学的特性

図2) ゼブラフィッシュのゲノム

オレゴン州立大学のAndrew Osborn、Khaled Almabruk、Garrett Holzwarthなどの研究チームは、既に高度に研究されていた｢ゼブラフィッシュ｣、そして同様の遺伝子クラスターを持つ他の魚、鳥類、両生類、爬虫類の脊椎動物に日焼け止めとして機能する化合物である｢ガドソール(Gadusol)｣を生産する遺伝子があることを2015年に発表しました²。ガドソールはUV太陽紫外線の特にUV-Bを吸収しそれを熱として消散させます。ゼブラフィッシュの全ゲノム配列はヒトと80%の相同性があり遺伝子数もヒトとほぼ同じです。セドヘプツロース-7-リン酸から日焼け止め化合物ガドールを生成できるタンパク質遺伝子群を持ちます³。微生物も又この分子を用いて日焼け止め化合物を生成しますが、その生成過程はゼブラフィッシュとは異なります。このようにヒト以外の動物にはまだまだ我々が知らないUV太陽紫外線に対する独自の防御機能が備わっている可能性が十分にあり得るのです。そして、そのメカニズムの解明でヒトのUV太陽紫外線防御を著しく向上させる日が来るかもしれませんね。皆さんは、UV太陽紫外線予測･予防で世界No.1無料アプリQSunをダウンロードして活用していますか? UV太陽紫外線研究の教材としても最適ですよ！
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Sources:

1. 平尾哲二 著 - 医師･医療スタッフのための化粧品ハンドブック - 中央医学社(2016.12.10)

2. eLIFE Andrew R Osborn Khaled H Almabruk Garrett Holzwarth Shumpei Asamizu Jane LaDu Kelsey M Kean P Andrew Karplus Robert L Tanguay Alan T Bakalinsky Taifo Mahmud Oregon State University, United States
https://elifesciences.org/articles/05919
3. eLIFE Carolyn A Brotherton Emily P Balskus Harvard University, United States
https://elifesciences.org/articles/07961