第11回 化学物質の環境リスクに関する国際シンポジウム　発表資料

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1 環境化学物質によるアレルギーの修飾 (Environmental chemicals can modify allergic diseases and reaction) 独立行政法人国立環境研究所環境健康研究領域 (National Institute for Environmental Studies) 高野裕久 (Hirohisa Takano)

2 環境因子と疾患 (Environmental factors and diseases) 現代病 ( 生活習慣病 アレルギー疾患 ) 急増の原因は? 遺伝子の変異 急速 環境因子の変化 遺伝要因 genetic factors 環境要因 environmental factors 疾患の発現 増悪 ゲノム ポストゲノム

3 公害病 環境因子 (Environmental factors) 狭義の環境因子 ( 環境汚染物質 ) (environmental pollutants) 広義の環境因子 人工産物等による水 大気 土壌の汚染自動車排気 工場排気 排水 農薬 化学物質 等 精神的ストレス物理的ストレス等々 生活環境病 ( アレルギー疾患等 ) 生活環境 (living environment) 病原体アレルゲン 生活習慣 (life habit) 運動ライフスタイル食物喫煙 飲酒 生活習慣病

4 環境汚染物質と生活環境病 生活習慣病の関連は? (Environmental pollutants and life habit- or living environment-related diseases) 生活環境病 狭義の環境因子 ( 環境汚染物質 ) 感染症 アレルギー疾患 (allergic diseases) 等 生活習慣病 デイーゼル排気 (DEP) 化学物質 (environmental chemicals) 糖尿病 (DM) 肥満 (obesity) 脂肪肝 (fatty liver) 高脂血症 等

5 アレルギーの急増に関わる環境要因 (Environmental factors related to the increased incidence of allergy) 広義の環境要因の変化 居住環境の変化 ( 居住空間の密閉化によるアレルゲンの増加 建材中の化学物質の使用 等 ) 社会衛生環境の変化 ( 結核や細菌感染症 寄生虫疾患の減少 抗菌化学物質の使用 等 ) 食環境の変化 ( 食生活の欧米化と多様化 食品添加物等の化学物質の多用 等 ) 狭義の環境要因の変化 環境汚染 ( 大気汚染 特に浮遊粒子状物質 化学物質汚染 等 )

6 浮遊粒子状物質 Suspended particulate matter : SPM 大気中を浮遊する極めて小さな粒子 PM 10 : 直径 ミクロン程度の粗大粒子土壌や海塩に起源する自然由来の粒子が多い疫学的にも健康影響は少ない PM 2.5 : 直径 ミクロン未満の微小粒子 種々の燃焼に起源する人工産物が多い芳香族炭化水素等の化学物質 金属成分 イオン成分等多くの物質を含む肺の深部まで到達し 健康影響大 ディーゼル排気粒子 (diesel exhaust particles : DEP) の平均直径は 0.2 ミクロン程度 ( 最近はより微小に!!) 大都市の PM 2.5 の多くの部分を占める

7 PM DEP に関する最近の疫学的報告 (Recent epidemiological studies on SPM) 1) 全死亡率 慢性閉塞性肺疾患 心疾患による死亡率 2) 高齢者の全死亡率 心肺疾患による死亡率 呼吸器疾患による救急受診数 脳血管障害に基づく入院数 3) 小児の死亡率 呼吸器疾患による死亡率 突然死数 呼吸器疾患による救急受診数 4) アレルギー (allergy) 素因を持つ小児の呼吸器症状 (respiratory symptom) 喘息 (bronchial asthma) の症状 病態 ( 薬剤の使用や検査値の増悪 ) 5) 上気道感染症 気管支炎 喘息による受診数

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9 Eosinophilic (allergic) inflammation

10 Lymphocyte infiltration

11 Airway hyperresponsiveness

12 Allergen-specific immunogloburins

13 Scheme for allergic diseases

14 Lung expression of IL-5

15 Summary

16 一酸化窒素二酸化窒素二酸化硫黄二酸化炭素一酸化炭素 メタンアルコール芳香族ケトンギ酸ハロゲン化物その他 ガス状成分 (gas) デイーゼル排気の構成 (components of DE) 元素状炭素 粒子状成分 (particles) デイーゼル排気微粒子 複素環炭化水素アルデヒドアセチレントルエンベンゼンキノンその他 多環芳香族炭化水素芳香族酸キノン ガス状成分 (gas) 多くの化学物質が含有されている (a vast number of chemicals!) 硝酸塩金属アルコール飽和脂肪酸 硫酸塩シクロアルカンケトンエステル スルホン酸塩ダイオキシンハロゲン化物その他

17 デイーゼル排気微粒子の構成成分がアレルギー性気管支喘息に及ぼす影響に関する研究 (DEP components and allergic asthma) 我々は デイーゼル排気微粒子の経気道暴露が アレルギー性気管支喘息モデルを増悪することを明らかにしている (DEP enhance allergic asthma. Takano H, et al.: Am J Respir Crit Care Med, 1997.) デイーゼル排気微粒子には 元素状炭素からなる核と 核の周囲や内部に種々の脂溶性化学物質成分が存在するため アレルギーの増悪をきたす主たる成分は特定されていなかった そこで デイーゼル排気微粒子を脂溶性化学物質成分 (Ah receptor を活性化しフリーラジカルも生成するという特徴も持つ ) と残査粒子に分画し いかなる成分がアレルギー性喘息を増悪するかを検討した

18 方法 Protocol (Extraction of DEP) DEP 1g sonication 5min. 10ml dichloromethane centrifugation 1500rpm 20min. 4 times pellet supernatant particles evaporation dissolve in 100% DMSO extract

19 ICR 6w 28-32g 対象と方法 Protocol Group 1) vehicle(pbs(ph7.4)-0.025%tween %dmso) (p ) 2) DEP-OC (50μg/body) 3) washed DEP (50μg/body) 4) whole DEP (DEP-OC+washed DEP) 5) Ovalubmin (OVA) (1μg/body) 6) DEP-OC (50μg) + OVA (1μg) 7) washed DEP (50μg/body) + OVA (1μg) 8) whole DEP + OVA i.t. 100μl vehicle, DEP-OC washed DEP, whole DEP OVA 24hr (wk) cell count (neutrophils, eosinophils, macrophages) OVA-specific IgE and IgG1 in serum Histology, expression of cytokines and chemokines

20 好酸球性 ( アレルギー性 ) 炎症の程度 Eosinophils in BALF Cell cou unts (10 4 ) *; p<0.001 vs. vehicle group #; p<0.05 vs. other groups * * # 0 vehicle DEP-OC washed DEP whole DEP OVA DEP-OC +OVA washed DEP +OVA whole DEP +OVA

21 IL-5 の肺における発現 Expression of IL-5 in lung pg/lung tissue supernatants *; p<0.01 vs. vehicle group ; p<0.05 vs.ova group #; p< vs. other group * # 0 vehicle DEP-OC washed DEP whole DEP OVA DEP-OC +OVA washed D +OVA whole DEP +OVA

22 pg/lung tissu ue supernatants エオタキシンの肺における発現 Expression of Eotaxin in lung *; p<0.05 vs. vehicle group ; p<0.05 vs.ova group #; p<0.001 vs. other group vehicle DEP-OC washed DEP whole DEP * OVA * DEP-OC +OVA washed D +OVA * # whole DEP +OVA

23 デイーゼル排気微粒子に含有され フリーラジカルを生成するキノン化合物のみで アレルギー性気管支喘息の増悪は全て説明しうるのか? (Can quinons in DEP exclusively enhance allergic asthma?)

24 フェナントラキノン (PQ) ナフトキノン (NQ) O O O O ナフタレンの代謝過程でも生成

25 実験動物 :ICR 雄性マウス 対象と方法 Protocol 投与方法 : 気管内投与 (PBS(pH 7.4)-0.025% Tween %DMSO) 0.1 ml 回 ) PQ:2.5 ng/body( 毎週 ) OVA 1 µg/body(2 週に 1 NQ: ng/body( 1 2毎週 ) wks PQ, NQ challenge OVA challenge 評価 24 hr after 評価項目 : BALF 中の炎症細胞数肺組織中のサイトカイン及びケモカイン血中特異的 IgG1 IgE 肺組織所見

26 Cell numb ber( 10 4 ) 好酸球性炎症 Number of Eosinophils in BALF * Vehicle OVA PQ OVA+PQ *; p<0.01 vs.ova