陽イオン界面活性剤使用による健康被害の実態解明に関する基礎研究（令和 2年度）
A basic study for health effects of cationic surfactants

研究概要

我が国ならびに韓国で死亡事故に繫がった、陽イオン界面活性剤の曝露経路別安全性評価に関する研究を行う。陽イオン界面活性剤をミストとして吸入した場合、肺胞表面を被覆しているリン脂質であるサーファクタントの生理活性を撹乱し、呼吸不全に至ると考えられる。まず、細胞を用いたin vitro毒性研究において、気液界面曝露方法を用いて細胞に陽イオン界面活性剤や陽イオン荷電粒子をエアロゾルとして曝露して、炎症メディエーターの産成に関する研究を行う。次に、小動物を用いたin vivo毒性研究において、in vitro研究で得られた結果を肺組織を用いて確認する。並行して、サーファクタントを模擬した脂質単層膜を用い、陽イオン界面活性剤の添加がリン脂質の表面活性に及ぼす変化を定量的に求める。これら、in vitro、in vivo毒性研究に加え、脂質単層膜を用いた in chemico研究を進めることにより、消毒剤として日常使用されている化学物質の曝露経路の違いによる安全性評価を確立する。

研究の性格

• 主たるもの：基礎科学研究
• 従たるもの：応用科学研究

全体計画

初年度は、呼吸器系細胞や血管内皮細胞を用いたin vitro系の実験のほか、表面張力計を用いて陽イオン界面活性剤が肺サーファクタントの界面に及ぼす影響について詳細に調べる。初年度に用いた塩化ベンザルコニウムと塩化セチルピリジニウムに加え、陽イオン系界面活性をもつエアロゾルとして安定に気中に存在しうるポリヘキサメチレンビグアナイドを用いて研究を進める。上記in vitro試験の結果をもとに、実際肺を構成する細胞が、陽イオン界面活性剤のエアロゾルに気液界面曝露した場合に起こる変化についても、同様に調べる。ジパルミトイルホスファチジルコリンを用いた表面張力性測定や、陽イオン界面活性剤を添加することによる表面活性の変化を調べた後、実際の肺サーファクタントを用いてLB膜を作成し、陽イオン界面活性剤が肺表面活性に及ぼす影響について調べる。マウスを用いて、ごく低用量の陽イオン界面活性剤エアロゾルの吸入実験を行う。　吸入実験が困難である場合は、気管内投与実験で代用すし、肺の表面活性の変化に伴う炎症過程について詳細に解析する。

今年度の研究概要

陽イオン界面活性剤の細胞膜との反応機構を詳細に調べるために、特にマクロファージの細胞表面に多く発現し粒子貪食に関して重要な役割を担っていると考えられているMacrophage Receptor with Collagenous Structure (MARCO)を発現させた細胞を用いて、粒子の表面電荷と細胞膜との反応性について詳細な研究を進める予定である。また、陽イオン性の化合物が細胞機能に及ぼす影響解明のため、酸性条件下で機能しているオルガネラであるリソソームやオートリソソームに注目した研究も展開する予定である。エアロゾルとして吸入した陽イオン界面活性剤の影響を、in vitro細胞系で構築することは容易ではない。これは、培養細胞の表面が培養液で覆われているために、エアロゾル粒子が直接細胞に取り込まれる効率が極めて低いからである。そのために、気液界面におけるエアロゾル曝露系の構築を進めてきているところであるが、本年度はエアロゾル化した陽イオン界面活性剤を細胞へ直接曝露し、通常の培養系で得られたこれまでの細胞毒性や細胞機能の変化が、気液界面実験系で得られるかどうか検証する予定である。

外部との連携

名古屋市立大学医学部