毛细血管扩张促进运氧量，使线粒体代谢功能更为活跃
花王株式会社(社长:长谷部佳宏)皮肤美容第一研究所与分析学研究所通过人体皮肤研究证实:涂抹含二氧化碳的配方制剂后,皮肤毛细血管会扩张,从而促进血液循环。负责能量生成的表皮细胞线粒体代谢功能也随之被激活。而表皮细胞线粒体代谢功能的提升,被认为是维持健康、良好肌肤状态的重要步骤之一。
本次研究的部分成果将在第103届日本生理学会大会(2026年3月10日至12日,东京)上发表。
背景
通常认为,血液循环得到促进,会使皮肤状态变好。花王此前也通过对毛细血管状态和功能的研究发现,血液循环与皮肤表皮的状态之间确实存在关联。然而,通过促进血液循环,皮肤细胞内部究竟会发生怎样的变化,其具体机制仍未被充分阐明。
二氧化碳在渗透到皮肤后会扩张毛细血管,从而促进血液循环。基于这一认识,花王提出这样的假设:如果毛细血管扩张使表皮细胞获得更多氧气供应,线粒体的代谢状态可能会随之发生变化,并对细胞本身的功能产生积极影响。本研究以含二氧化碳的配方制剂作为促进血液循环的手段,在人体皮肤上对此进行了验证实验。
建立人体皮肤表皮细胞线粒体代谢状态的高精度评估技术
要验证假设,就需要能在活体人体皮肤上评估表皮细胞线粒体代谢状态的测定技术。研究人员重点采用了利用细胞天然荧光信号的自体荧光光谱分析技术。
细胞在利用氧气生成能量(ATP)的过程中,线粒体的活动会产生变化。参与能量代谢的物质在发生氧化-还原反应时,其变化不仅体现在代谢状态上,同时也会引起自体荧光特征的改变。花王利用这一特性,以细胞自体荧光作为指标,开发能够在人体皮肤上评估细胞能量状态的技术。
具体而言,即在优化共聚焦荧光显微镜的测量条件的同时,构建能够自动提取表皮有棘层细胞的深层学习模型,以此稳定地获取自体荧光光谱数据,并建立可以高精度评估人体皮肤中表皮细胞线粒体的代谢状态的技术手段。
在人体皮肤上确认:通过涂抹含二氧化碳的配方制剂,可以提升表皮细胞的线粒体代谢功能
2025年10月花王针对7名30～40岁的日本人(男女皆有)开展了一项人体实验。将一种能够保持高浓度二氧化碳的配方制剂涂抹于受试者前臂内侧2分钟,从涂抹前开始持续采集表皮细胞的自体荧光光谱数据,并在去除制剂后持续观察至10分钟后,再进行分析。结果显示,与涂抹不含二氧化碳配方制剂相比,涂抹含二氧化碳的配方制剂时,线粒体代谢功能得到了提升*1(图1)。
利用花王早前开发的毛细血管影像的提取技术,对这一变化过程中毛细血管的状态进行分析后发现,毛细血管的扩张程度与线粒体代谢功能的活化程度呈联动关系,表明血液循环的改善对细胞代谢具有积极作用。
*1 指一种称为“氧化磷酸化(oxidative phosphorylation)”的机制变得更加活跃。在该机制下,细胞能够从相同量的营养中产生更多能量,从而提高能量生成效率。
此外,为了验证上述变化的作用机制,花王又将来源于人体的培养表皮细胞置于不同氧气浓度的环境中进行培养,并对其进行自体荧光光谱分析。结果显示,随着氧气浓度的升高,线粒体的代谢功能也随之增强(图2)。因此可以认为,在人体皮肤上涂抹含二氧化碳配方制剂后,表皮细胞线粒体代谢功能的提升,很可能源于毛细血管扩张带来的氧气供给增加。
总结
花王此次利用在皮肤科学研究中积累的知识与经验,建立了一种能够在人体皮肤上可视化评估表皮细胞线粒体代谢状态的全新技术,并明确了含二氧化碳的配方制剂通过促进血液循环,可提升表皮细胞的线粒体代谢功能。本研究为“血液循环良好有助于改善皮肤状态”这一长期以来的观点提供了科学依据。今后,花王将继续深入探索二氧化碳对皮肤的各种作用,并进一步推进美丽健康肌肤与毛细血管血流之间关系的研究。
