特別研究

１．ディーゼル排気による慢性呼吸器疾患発症機序の解明とリスク評価に関する研究（最終年度）

〔期　間〕
平成５〜９年度（１９９３〜１９９７年度）

〔目　的〕
　大都市部の大気環境は，ディーゼル車等の増加により，一向に改善の兆しがみられていない。なかでも二酸化窒素（ＮＯ２）と浮游粒子状物質（ＳＰＭ）の環境基準値達成率はきわめて低く，肺がんや気管支ぜん息等の呼吸器疾患を引き起こすのではないかと危惧されている。しかしながら，ディーゼル排気による呼吸器疾患に関する知見は肺がんに関するものを除くと少なく，今日これらに関する知見の蓄積が急務となっている。
　そこで，本研究ではディーゼル排気の吸入によって気管支ぜん息，アレルギー性鼻炎あるいは肺がん等の慢性呼吸器疾患の発症機序を明らかにするとともに，そのリスク評価を行うことを目的とする。

〔内　容〕
　本研究の内容は，�@ディーゼル排気による気管支ぜん息とアレルギー性鼻炎の発症機序の解明と量−反応関係の解析，�A低濃度ディーゼル排気の長期暴露による肺がん発生に及ぼす食事性因子のリスク評価，さらに，�B高濃度の自動車排気暴露を受けている人間集団の個人暴露量の推定を行う。これらの結果を合わせて，ディーゼル排気によるヒトの健康影響に及ぼすリスクを評価し，大都市部を中心とする大気汚染防止に資する科学的知見を得ることである。

〔成　果〕

（１）ディーゼル排気による気管支ぜん息等慢性呼吸器疾患の発症機序の解明と量ー反応関係の解析に関する研究
　本年度は，気管支ぜん息の基本病態とされている慢性気道炎症（好酸球浸潤），粘液（痰）の過剰分泌，気道過敏性の亢進等の病態がディーゼル排気（ＤＥ）吸入により発現するかどうかを実験的に明らかにすることを目的とした。さらに，ディーゼル排気（ＤＥ）がそれら病態を引き起こすメカニズムを明らかにすると同時に，各病態がどの程度の濃度で起こるかという量ー反応関係を調べ，ヒトの健康に及ぼすリスク評価の基礎資料を得ることに努めた。
　前年度は，マウスにディーゼル排気（ＤＥ）を吸入下でアレルゲン（ＯＡ）ミストを吸わせ，気道粘膜への好酸球浸潤を伴う慢性気道炎症，気道上皮での粘液産生細胞の増生ならびに気道過敏性の亢進等のぜん息様病態の発現が観察された。しかし，この影響の程度はまだ極めて緩慢であった。
　そこで，本年度はＤＥの暴露期間を８カ月間と長くし，かつＤＥＰの濃度を０．３ｍｇ／ｍ３，１ｍｇ／ｍ３および３ｍｇ／ｍ３の３濃度に増やした実験を行った。
　ディーゼル排気のみを吸入させＯＡミストを吸入させない群では１ｍｇ／ｍ３の濃度群以上で，気道上皮の無線毛細胞の増生，上皮細胞の肥大化，気道や血管周囲へのリンパ球の浸潤，リンパ節の肥大化等の変化が観察された。しかし，気道上皮の粘液産生細胞への変化と気道周囲への好酸球浸潤等の気管支ぜん息の基本病態と関連する変化は全く観察されなかった。一方，抗原（ＯＡ）併用暴露群では，上皮の粘液産生細胞への変化と気道周囲への好酸球の浸潤を伴う慢性気道炎症が観察された。これらの変化はＤＥ暴露濃度に依存して増強された。また，血漿中のＩｇＥ抗体価はＯＡ投与群の１ｍｇ／ｍ３暴露群で若干増加傾向を示していた。また，ＩｇＧ１抗体価はＯＡ投与群の全ての群で増加していた。
　以上の結果より，ＤＥの長期暴露は抗原誘発性気道炎症と気道上皮障害を強める作用があり，気道上皮の障害程度は好酸球の浸潤程度に依存していた。なお，ＤＥ暴露によりＩｇＥ値が数十タイターへと若干の増加を示していたことより，Ｉ型アレルギー反応もわずかに起こっていることが示唆された。また，ＩｇＧ１はＯＡミストの吸入により，ＤＥ暴露のいずれの群においても数十万タイターへと著しく増加していた。このことより，ＩｇＧ１抗体価の上昇は気管支のぜん息様病態の発現にとって必要な条件ではあるが十分な条件ではないものと思われる。以上のことより，ＤＥ暴露によるぜん息様病態の発現において最も重要なことは好酸球がどれだけ気管支周囲へ浸潤してくるかということであることが判明した。
　また，スギ花粉症は１９７５年代から急増し社会的な問題となっている。この花粉症の増加にディーゼル排気（ＤＥ）が関与するかどうかという点からみると，ＤＥが，
　１）アレルギー反応のもととなる花粉に対する抗体の産生を増加させるかどうか，
　２）アレルギー反応を増幅させる鼻粘膜の過敏状態（わずかな刺激に過剰反応する状態）が起こるかどうか，
　３）ＤＥ暴露下に抗原を吸入させた場合アレルギー反応がでやすくなるかどうか，
が問題となる。このうち，１）についてはすでに，ディーゼル排気微粒子（ＤＥＰ）の点鼻投与でＩｇＥ抗体産生が亢進することが数多く報告されており，２）については我々がモルモットにＤＥを暴露した実験で鼻粘膜が過敏になり，ヒスタミン−エアロゾルにより引き起こされるくしゃみ，鼻水，鼻づまりといった花粉症様病態が増悪することを明らかにした。また，その機構に知覚神経が関与していることも見いだしてきた。
　そこで本年度はモルモットを用いてＤＥ暴露が３）の抗原の繰り返し投与により花粉症様の病態を悪化させるかどうか検討した。その結果，抗原の繰り返し投与による花粉症様病態，すなわち，くしゃみ回数と鼻汁産生量がＤＥ暴露の濃度に依存して現れることを明らかにした。

（２）ディーゼル排気による呼吸器系腫瘍発生に及ぼす食事性因子のリスク評価に関する研究
　ヒトの肺がんによる死亡率は各種のがんの中で最も高い割合で年々増え続けており，１９９３年の統計では，男性の肺がんによる死亡率は胃がんによる死亡率を追い越し一位になった。この増加の最大の原因は喫煙と食事因子と言われているが，近年増加しているのは喫煙によるリスクが最も低い腺がんであり，この腺がんは脂肪の過剰摂取等の食事性因子と非常に深い関連があることが示唆されている。そこで，近年の日本人の食事性脂肪摂取量に近い高脂肪食（約１６％）を与えたマウスにＤＥＰを気管内投与したり，比較的低濃度のＤＥを長期間吸入させ，それによる発がん率の違いを調べ，ライフスタイルとしての食事性因子の呼吸器発がんに及ぼすリスク評価を行うことを目的としている。
　我々はこれまでは，０．０５，０．１ｍｇ及び０．２ｍｇのＤＥＰをマウスに毎週一回ずつ１０回気管内投与し，１年後の肺がん発生率を調べるとともに，ＤＮＡの酸化的障害の指標である肺内の８−ヒドロキシデオキシグアノシン（８-ＯＨｄＧ）の生成を調べ，両者間の相関を検討した。その結果，高脂肪食群では発がん性が上昇し，β-カロチン添加群では発がん率が著しく低下するとともに８-ＯＨｄＧ濃度と肺がん発生率との間には非常に高い相関性が認められ，このことからＤＥＰによる発がんにはヒドロキシラジカル（・ＯＨ）が深くかかわっていることが示唆された。
　一方最近米国で，ＤＥＰから有機物を十分に除いた炭素粒子や酸化チタンだけでもラットの肺に腫瘍を発生させるという報告がなされている。前年度は，これが本当かどうかをマウスを用いて検討したところ，マウスではそのような炭素粒子や酸化チタンでは肺がんの発生率は非常に低かった。しかし，それぞれの発がん率と肺内の８-ＯＨｄＧ生成との間にはやはり有意な相関性が認められた。このことから，炭素粒子や酸化チタン等による発がんは低いながらもマウスでも認められた。
　さらに本年度は，マウスにディーゼル排気（ＤＥ）を１年間吸入させた発がん実験のデータの解析を行った。その結果，マウスでは，０ｍｇ／ｍ３，０．３ｍｇ／ｍ３，１ｍｇ／ｍ３及び３ｍｇ／ｍ３の濃度のＤＥＰを含むＤＥ暴露による肺がん発生率に有意な相違は認められなかった。しかし，高脂肪食を摂取した３ｍｇ／ｍ３群では発がん率が増加する傾向が認められ，ＤＥの発がん性を否定することはできないと思われる。さらに，この吸入実験においては気管内投与実験の結果とは異なり，食飼中に加えたβ-カロチンはマウスの肺がん発生率を逆に上昇させた。この結果は，ヒトにおいてはβ-カロチンが発がん性を抑制するよりもむしろ促進的に作用しているという疫学的研究を支持する結果となった。

（３）ディーゼル排気高濃度暴露集団の個人暴露量の推定とリスク評価に関する研究
　本研究は，ディーゼル排気を主とする自動車排気暴露によるヒトの慢性呼吸器疾患発症に及ぼすリスクを評価するために，特に高濃度の自動車排気等に暴露されている職域集団や地域集団を対象に，ＳＰＭとＮＯ２の個人暴露量を推定する調査を行い，ヒトの暴露量レベルを明らかにし，健康に及ぼすリスクを評価することを目的としている。
　本年度は，これまでの東京都内での調査に加えて大阪での調査結果の解析を行った。大阪においても，ＮＯ２とＳＰＭの屋外，屋内及び個人暴露量の結果は，東京での調査と非常に類似していた。すなわち，個人暴露量は屋内のＮＯ２やＳＰＭ濃度と極めて相関が高く，さらにこの屋内濃度は屋外濃度と非常に高い相関があり，その相関はＮＯ２よりもＳＰＭの場合に高く，さらに２μｍ以下のＳＰＭで最も高い相関性を示していた。また，微小ＳＰＭの個人暴露量は屋外ＳＰＭの約５〜７割に相当することも明らかになった。
　１９９７年４月に環境庁が発表した「窒素酸化物等健康影響継続観察調査報告」によると，学童のぜん息様症状（現在）とＳＰＭ濃度との間には有意な相関があることが初めて認められた。この報告においては，年平均値が環境基準値に相当する０．０５ｍｇ／ｍ３では対照群のぜん息様症状（現在）の発症率の約１．８倍に増加していることが明らかになった。ＤＥＰは大都市ではＳＰＭの５０％以上を占めている現状と屋外ＳＰＭの５〜７割が個人暴露量であることを考えると，ＤＥＰ汚染がぜん息の発生に重大な影響を及ぼしていることが考えられる。