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No.03(2006.6)

ディーゼル排気微粒子はエンドトキシンによる肺傷害を増悪する

高野裕久氏写真
独立行政法人 国立環境研究所
環境健康研究領域
領域長  高野裕久
Hirohisa Takano,M.D., Ph.D.

疫学研究により、自動車排気ガス成分の中でも、粒子状物質が呼吸器疾患や循環器疾患の有症率、有病率、死亡率と高い相関を示すことが明らかになって います。中でも、前回は、都市における粒子状物質の多くの部分を占めるディーゼル排気微粒子(DEP)を吸い込むことにより、エンドトキシンによる肺の傷 害が顕著に増悪されることを紹介しました。一方、粒子状物質の影響は、呼吸器に関する疾患だけでなく、循環器に関係する疾患にもあらわれやすいことが多く の疫学的研究から明らかになっています。粒子状物質による大気汚染の影響を受けやすい循環器疾患としては、不整脈とともに虚血性心疾患(狭心症や心筋梗 塞)が有名です。さて、虚血性心疾患の成り立ちには、動脈硬化、血栓(血の固まり)形成、血管内皮の傷害等が重要な役割を演じています。短時間で起こりう る変化としては、特に、血管内皮の傷害と血栓形成が重要と考えられます。肺に吸入された粒子状物質が、循環器系の血栓のできやすさや血管内皮細胞の傷害に も影響を及ぼしうることが、われわれの研究により明らかになってきました。

マウスを以下の6群に分けて実験を行いました。

  1. 1) vehicle経気道曝露群(0.1ml/body)
  2. 2) DEP抽出有機化学成分(DEP-OC:125μg/body) 経気道曝露群
  3. 3) DEP残渣粒子(washed DEP:125μg/body) 経気道曝露群
  4. 4) 細菌毒素(グラム陰性菌に由来するLPS:75μg/body) 経気道曝露群
  5. 5) 2)+4) 経気道曝露群
  6. 6) 3)+4) 経気道曝露群


  DEPは、炭素成分を核とし、その内部や周囲に芳香族炭化水素等の化学物質等の非常に多くの物質を含みます。有機溶媒に溶け抽出される芳香族炭化水素を主 体とする成分がDEP-OCであり、有機溶媒に溶けない炭素成分を主体とするものがwashed DEPであると考えていただけばわかりやすいかと思います。それぞれを気管内に曝露し、血栓形成の元になるフィブリノーゲン、血管内皮細胞傷害の指標とな るvon Willbrand(vW)因子、炎症、血液凝固、虚血性心疾患と関連する炎症性サイトカイン(IL-1β, IL-6, MCP-1, KC)、そして、LPSの全身血液中への移行を検討しました。

 LPSの経気道曝露により、vehicle曝露と比較し、血中のvW因子、炎症性サイトカイン・ケモカイン(図1)、フィブリノーゲン(図2)、LPS濃度(図3) は上昇していました。これは、肺に存在するLPSが、全身血液にも移行し、全身の炎症反応や血液凝固系、及び、血管内皮傷害にも影響を及ぼしうることを示 しています。さらに、DEP構成成分とLPSを併用して気管内に曝露すると、これらの値は、細菌毒素の単独曝露と比較し、更なる上昇を示しました。特に、 washed DEPとLPSの併用曝露群において、細菌毒素単独曝露群と比較し、これらの値は顕著に上昇していました。これは、肺にLPSとDEPが同時に曝露される と、全身血液中へのLPSの移行が顕著に促進されること、全身の炎症反応や凝固反応が強く活性化され、血管内皮細胞傷害も引き起こされていることを強く示 しています。

 高齢者が、感染症や脱水を契機に、虚血性心疾患を発症することは、臨床的にもしばしば経験される事実です。本研究により、DEPの構成成分、特に washed DEPが、肺感染症罹患時に、全身の炎症反応や凝固系の活性化、および、血管内皮傷害を増悪しうることが明らかになりました。これらの研究成果は、粒子状 物質による大気汚染が虚血性心疾患を増悪しうるという疫学的知見に、分子生物学的、実験的根拠を与えうるものと考えられます。粒子状物質とLPSがともに 呼吸器系に存在すると、局所のみならず、全身にも影響が波及しやすくなりうるということは、今後大きな注意を払うべき事象でしょう。

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図1(クリックで拡大します)
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図2(クリックで拡大します)
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図3(クリックで拡大します)

文献

  1. Inoue K, Takano H, Sakurai M, Oda T, Tamura H, Yanagisawa R, Shimada A, Yoshikawa T: Pulmonary exposure to diesel exhaust particles enhances coagulatory disturbance with endothelial damage and systemic inflammation Related to Lung Inflammation. Exp Biol Med (in press)