1-2　粒子状物質による生体影響評価手法の開発に関する研究

代表者：内山巌雄

研究の目的

近年、人の社会的移動が多く、各個人の曝露量を地域（住居地）のみで比較することは不十分であり、個人に対応した曝露モニタリングが必要でありそれを用いた影響評価が重要である。また粒子状物質の生体影響を分子レベルでとらえ、より適切なバイオマーカーが得られれば、予防対策に重要な役割を果たすことが期待される。そこでこれらの目的を達成するために小課題を２つ設けた。

小課題1では、粒子状物質を含む汚染物質の個人曝露量の測定とバイオマーカーの開発、生体内取り込み量の測定などを行い、個人曝露量の評価をより総合的に評価する。また、個人曝露量と呼吸器・循環器疾患患者の自覚・他覚症状の変化との関連を評価する。

小課題2では、粒子状物質特にディーゼル由来粒子状物質（diesel exhaust particles，DEP）の吸入が呼吸器系に及ぼす影響を遺伝子レベルで包括的にとらえることを目的に、以下の研究を進める。ラットの系では、DEP に曝露した肺細胞における遺伝子発現の変化を、ラットcDNAアレーを用いて検索し、見いだされた変化がノーザンブロット法でも検出されるかを検討する。マウスの系では、DEPの吸入によってもたらされる変化を、時間を追って組織学的に検討するとともに、炎症性反応に重要な各種サイトカインと、その発現制御に関与する転写因子系について検討を加える。

13年度研究の対象及び方法

PPAH個人サンプラーを用いて、道路沿道からの水平、鉛直距離による減衰を調査した。また健康成人を対象にPPAH個人曝露量と心拍間隔スペクトル分析による自律神経機能の変化との関連を検討した。また、PM2.5の個人曝露量の測定と同時に1-hydroxypyrene、2-hydroxynaphthaleneの尿中排泄量を調べ、両者の関係について検討を行った。防塵、防毒マスクを装着し、汚染物質への曝露を抑えた時の尿中の上記2物質を測定し、気道を介した曝露の関与について検討した。さらにアンダーセンサンプラーを用いて粒子状物質特性、PAHsを測定した。またNO2、VOCsの個人曝露量測定、ホルムアルデヒド-ヘモグロビン付加体量を測定した。
ラットの系では、DEPに曝露した肺胞マクロファージにおける遺伝子発現の変化を、タンパクレベルでも認めるかを自動プロテオーム解析により発現レベルの変動を確認した。マウスの系では、ディーゼルエンジンを運転させてDEPの吸入曝露を行い、肺に起こる変化を、組織学的に検討するとともに、炎症性反応に重要な各種サイトカイン、調節転写因子、およびシグナル伝達系について検討を加えた。今年度は3、6カ月の曝露の影響を検討した。

13年度研究成果

PPAH個人サンプラーを用いて京都市の市街地道路沿道からの水平、鉛直距離によるPPAH濃度の減衰が確認された。PPAH個人曝露量の経時的変化と自律神経機能の変化とは、はっきりした関連は認められなかった。
PM2.5 の個人曝露量と1-hydroxypyreneおよび2-hydroxynaphthaleneの１日あたりの尿中排泄量との相関関係は認められなかった。防塵マスク装着時の尿中1-hydroxypyrene排泄量は低下する傾向が認められたが、防毒マスクでは、両者ともに変化は認められなかった。
大気環境中の粒子状物質、PAHs、VOCs、ホルムアルデヒドなどの濃度挙動、NO2、VOCsなどの個人曝露量を測定し、経年的、季節的変動を検討した。またホルムアルデヒドを吸入する解剖実習を行う学生の中にはホルムアルデヒド-ヘモグロビン付加体量が比較的高い者を認めた。
ラットの肺胞マクロファージの粒子状物質暴露研究では、2次元電気泳動法に引き続き、自動プロテオーム解析を行ったところ、thioredoxin peroxidase 2、glutathione S-transferase P subunit のタンパクレベルの発現が増加していることを確認できた。
マウスのDEP吸入曝露実験では、週5日、6カ月吸入を持続した。肺組織での各種のサイトカインの遺伝子発現状況を検討した結果、1カ月曝露の結果とほぼ同様にTh2サイトカインであるIL-4、IL-10の遺伝子発現が明らかに誘導された。一方、このDEP曝露系において、Th1サイトカインであるインターフェロンγや、IL-1β、TNFα、IL-6などのproinflammatory cytokineは、1カ月曝露と同様に減弱を示した。この事実は、比較的低濃度のDEPの長期曝露が、Th2優位のサイトカインプロフィールを誘導することを示している。以上の結果から、個人曝露量評価とバイオマーカーとの関連、分子レベルのバイオマーカーによる影響評価の可能性が期待される。