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カ ドミウム の生 体 作 用 に対 す る実験 的研 究

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Academic year: 2022

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(1)カ ドミウム の生 体 作 用 に対 す る実験 的研 究 第2報 ラ ッ トへ の カ ド ミウ ム と カ ル シ ウ ム 同 時 投 与 に よ る 肝, 腎 ミ トコ ン. ド リア に 対 す る カ ド ミウ ム 分 布. 及 び 酸 化 的. リ ン 酸 化 反 応 へ の 影 響. 岡 山 大 学 医 学 部 公 衆 衛 生 学 教 室(指 導:緒. 野. 上. 祐. 作. (昭 和54年10月26日. Key. words:カ. 緒 カ ド ミウム は,工 合 金,ハ. 受 稿). ド ミウ ム,カ ル シ ウム,ミ カ ド ミウム 分 布,酸. 方正 名教 授). トコ ン ドリア,. 化 的 リン酸 化. 関 連 し て い る も の と 考 え,カ. 言 業 的 に メ ッキ,可 融 合 金,軸 受. は,特. ン ダ,銀 ろ う な どの 金属 材 料 と して広 く利. に,用. 例 と し て は,セ (図1).セ. 境汚染物 質. と して の カ ド ミウム に 対 す る科 学 的 関 心 を も た ら し. メ ン ト工 場 周 辺 に お い て 顕 著 で あ る. メ ン ト工 場 か ら の カ ド ミ ウ ム の 濃 縮 排 出. に 関 し て は,板. 野 ら8)の 報 告 な ど に み ら れ る.. ド ミウ ム の 健 康 影 響 に 関 す る研 究 活 材 料 及 び 方 法. 動 が 活 発 に な り,膨 大 な 報 告 が な さ れ て い る.し か ド ミウ ム 中 毒 の 色 々 な 発 現 の 背 景 に あ る メ カ. ニ ズム を理 解 す るに は,金. 材料. 属 中毒 学 と して の 基 礎 的. な 研 究 が 必 要 で あ り,そ の 中 で 特 に,カ 他 の 金 属,必. 与 量 を明 ら. 環 境 中 の カ ド ミウム と カ ル シ ウ ム が 共 存 して い る. 環 境 中 の カ ド ミウム 濃 度 を増 大 させ,環. し,カ. 与 方 法 に つ いて. 量 一 反 応 関 係 を 重 視 し,投. て も近 時 使 用 され て い る.産 業 活動 の 急 激 な 発展 は,. して,カ. お,投. か に す る た め に 腹 腔 内 投 与 を 用 い た,. 用 さ れ て い る.ま た,原 子 炉 内 反 応 の 制 御 材 料 と し. た.そ. ド ミウム とカ ル ミウ ム. の 同 時 投 与 実 験 を 試 み た.な. 須 あ る い は非 必 須 の 金 属,と. ド ン リ ュ ウ 系 ラ ッ ト(体. ド ミウム と. (5. の相互関. or 10mg/kg)及. 係 に 関 す る研 究 が 今 後 の 重 要 な 課 題 と思 わ れ る.例 え ば,カ ドミウ ム 毒 性 の 発 現 が 亜 鉛 との 同 時 投 与 に よ. 臓 器 中 のCd,. ドミウ ム の 取 込 み に お い て,カ. 化管か らのカ. 臓 器 を 摘 出 し た.そ. り の 肝,腎. ル シ ウム が 重 要 な 役. 割 を 演 じ る こ と4,5)が知 ら れ て い る.ま た,カ. CdCl2 生 理 食塩 水 溶. 液 を 同 時 に 異 な る 部 位 か ら 腹 腔 内 投 与 し, 2時 肝,腎. っ て 防 が れ る こ と1〜3),あ る い は,消. 重150‑250g)に,. びCaCl2(50mg/kg)の. Caの. 分 布 量 を 測 定 す る 試 料 と し,残. か ら 各 々 ミ ト コ ン ド リ ア の 分 画 を 行 い,. 酸 化 的 リ ン酸 化 反 応 の 測 定 及 び ミ ト コ ン ド リ ア 中 の Cd,. ドミウ. Caの. 分 布 量 の 測 定 に 供 し た.. ム と銅 同 時 投 与 の 及ぼ す 効 果6)に 関 す る 報 告 もみ ら. ミ ト コ ン ド リア の 分 離. れ る.. ミ ト コ ン ド リア の 分 画 に 用 い た 分 離 液 は,. 著 者7)は,先 にin vitroで,カ. ドミウ ムが ひ きお こ. す ラ ッ ト肝 ミ トコ ン ドリア 膜 か ら のK+‑遊. 間 後 に,. の 一 部(0.5‑1.0g)を. 庶 糖,. 0.25%牛. buffer. 出作 用 が. (pH. カ ル シ ウム 結 合 部 位 と高 い 親 和 性 を示 す ラ ン タ ン に. 操 作 で 分 離 後,. よ っ て 抑 制 さ れ る こ と を報 告 した.そ. ン,. して,生 体 内. の カ ル シ ウ ム輸 送 と カ ドミウ ム の 生 体 作 用 が 密 接 に. 3mM. 0.2mM. 0.25M庶. Tris‑HCI. 蛋 白量 の 測定. 1475. 血 清 ア ル ブ ミ ン,. 7.5),. 3mM. EDTAを 糖,. buffer(pH. Tris‑HCl. 用 い ,遠. 0.25%牛. 0.25M. 心分画. 血 清アルブ ミ. 7 .5)中. に 懸 濁 し た..

(2) 1476. 野. 図1. 上. 祐. セ メ ン ト 工 場 周 辺 の 降 下 じ ん の け い 光X線 〔測 定 条 件 〕Target: F‑PC, a1yzing. Path:. Vacuum,. cristal:. Ge,. Cr,. Tube. Fu11scale: Full. scale:. intensity: 1×104cps,. 50kv. 1×103cpsで. 作. ス ペ ク ト ル の 一 例 50mA,. Analyzing. cristal:. P. H. A;. DiFF×1た. だ し,. 行 っ た.. EDDT, Bに. Detector:. つ い て は,. An.

(3) カ ド ミウ ム の 生 体 作 用 に 対 す る実 験 的研 究 臓器 及 び ミ トコ ン ド リア の 蛋 白 量 の 測 定 は ビュ ー レ ッ ト法 に よ っ た. ラ ッ ト肝,腎. 肝,腎. 1477. 臓 器 中 のCd濃. 度 及 びCa濃. 度 の比 較 を表1に. 示 した.い ず れ の場 合 も,肝 のCd量. 臓 器 中 の カ ド ミウ ム 及 び カル シ ウ ム. の 測定. は著 し く増加 す る. こ と,し か も投 与 量 と関 係 し て い る こ とが 認 め られ た. CaC12同 時 投 与 の場 合, CdCl2単 独 投与 に 比べ 蓄. 臓 器 中 のCd,. Ca分. 布 量 の 測 定 用 試 料 を肝,腎,. 積 量 が や や 低 い傾 向 を示 した.腎 臓 器 のCd量 く似 た傾 向 を示 した が,. え,加 熱 分 解 して 灰 化 液 を作 成 した. Cdに つ いて は,. て 全 体 的 に低 濃 度 で あ っ た. 一方 , Caに つ い てみ る と,コ ン トロ ー ル との 顕 著. さ らにAPDC‑MIBK抽 ては, 1ppm塩. 出 を行 い,ま た, Caに つ い. 化 ス トロ ン チ ウム 溶液 を同 量 混 和 し. て 原子 吸 光 分 析 法 に よ り定 量 した.分 析 装 置 は 日立 製208を 使 用 した. ラ ッ ト肝,腎. た差 は 認 め られ なか っ た. Caは,肝. カルシウムの測定 Caの. 測 定 は,ミ. トコ ン. ドリア の 懸 濁 液100μgを 分 取 し,硝 酸,過 酸 化 水 素 を. 臓 よ りも腎 臓 に. ミ トコ ン ドリア 中 の カ ドミウ ム 及 び カル シ. ウム ラ ッ トの 腹 腔 内へCdC12単. ミ トコン ド リア 中 のCd,. 臓に比べ. お い て や や 高 い濃 度 を 示 して い る よ うに 思 わ れ た. 肝,腎. ミ トコ ン ド リア 中 の カ ド ミウ ム 及 び. 2時 間 後 で は,肝. も良. 別 々 に ホ モ ジ ネ ー ト した もの に 硝 酸,過 塩 素 酸 を加. Cl2とCaC12を. 度 及びCa濃. 度 の比. 較 を表2に 示 し た. Cd単 独 投 与 に 比 べCaと. の同時. 感度 測定 の 可 能 な 炭素 炉 原 子 吸 光 法(第 二 精 工 舎 製. 投 与 の 場 合 は,ミ. ASA/727型. 制 され た,腎. ザ ーASA/727型)に. レー ム レス ア トマ イ. よ り行 っ た. Caに. つ いてはフ. レー ム 法 で 行 っ た. ラ ッ ト肝,腎 0.15M. Tris‑HCI. 応 液3.5me中 にPi2.5mM,ミ. buffer(pH7.5)の. トコ ン ド リア を添加 し,. 呼 吸 基 質 と してNa‑Succinate と してNa‑ADP0.3mMを. 5mM,リ. ン酸 化 基 質. 加 え,経 時 的 に 反 応 液 中. の 溶 存 酸 素 消 費 量 を ガル バ ニー 酸 素 電 極(給 製)を 用 い て 測定 し た.呼 吸 調 節 能, ADP/O比 Hagiwaraの. 反. 水化学 は,. 方 法9)に よ っ て計 算 し た.. トコ ン ド リア へ のCdの. 使 用 した 試 薬 は,全 て 特 級 を用い,使 用 時 に 調 製 した.. 器 同 様,コ ン トロー ル との 差 は み られ な. か っ た. 肝,腎. ミ トコ ン ドリア の 酸 化 的 リン酸 化 反 応. ラ ッ トの 腹 腔 内へCdC12単 C12とCaCl2を る 肝,腎. 独 投 与 し た場 合 とCd‑. 同時 に 投与 した場 合 の2時 間 後 に お け. ミ トコ ン ドリア の 酸 化 的 リン酸 化 反 応 に つ. い て 比 較 した(表3). 濃度 に 依 存 して,肝. Cd単. 独 投 与 の 場 合, CdC12. ミ トコ ン ド リア の 呼 吸 調 節 能 の. 低 下 が み られ た. Caと の 同 時投 与 を行 うと,呼 吸 調. み て も同 様 な傾 向 が み られ た.腎 も同 様 な 傾 向 が み られ るが,肝. 実. 験. 結. 果. 肝,腎 臓 器 中 の カ ド ミウ ム 及 び カ ル シ ウ ム ラ ッ トの 腹 腔 内 へCdC12単. で. ミ トコ ン ド リア で. に比 して,顕 著 で は. な か った. 考. 察. 独 投 与 した場 合 とCd‑. 同 時 投与 した場 合 の2時 間 後 に お け る 表1. ミ トコ. じ傾 向 が み られ た.. 節能 の 低下 が 抑制 され る傾 向 を示 した. ADP/O比. 試薬. C12とCaCl2を. 蓄 積 が抑. ミ トコン ドリア へ の 蓄 積 は,肝. ン ド リア に 比 べ 低 いが,同 Caは,臓. ミ トコ ン ドリア の 酸 化 的 リン酸化 反応. KCl, 10mM. ミ トコ ン ドリア 中 のCd濃. 間後におけ る. 用 い て加 熱 分 解 し て 灰 化 液 と し, Cdに つ いて は,高. 原 子 吸 光 光 度 計+フ. 肝,腎. 独 投 与 した場 合 とCd‑. 同 時投 与 した場 合 の2時. 腹 腔 内 投 与 に よ るCdの. 分 布 は,投. ラ ット肝,腎 臓 器 中の カ ドミウ ム 及 び カル シ ウ ム 分布n=3. mean±S.. E. M.. 与量や時間 に.

(4) 1478. 野 表2. 上. 祐. 作. ラ ッ ト肝 腎 ミ トコ ン ド リア 中の カ ド ミウム 及 び カ ル シ ウム 分 布. n=3. mean±S.. 表3. ラ ッ ト肝,腎. ミ トコ ン ドリア の呼 吸 調 節 能 及 びADP/O比. E. M.. n=3. mean±S.. よ って,か &. な り変 動 す る もの と思 わ れ る. Johnson. Millerら10)は,ラ. Cd投. ッ トを用 い て0.0l〜0.02mg/kgの. 与 実 験 を 行 い, 5分 後 に 最 大 血 液Cdレ. ベ ルに. 到 達 し, 80分 後 に は 最 大 値 の12%に 下 り,血 液 か ら. E. M.. 全 体 に や や 低 い傾 向 を示 して い る か も しれ な い が, 今 回 の 実 験 で は, Cd2+投 与 に よ り上 清 分 画 中 に 多量 に 分 布 す る と思 わ れ るCdの. 影 響 を避 け る 意 味 で,. 分 離 液 に牛 血 清 ア ル ブ ミン を加 え た こ とに 起 因 す る. の 速 や か な ク リア ラ ン ス を示 す と報告 して い る.ま. こ と な どが 考 え られ る. Ca2+と の 同時 投 与 で も,ほ. た,吉. ぼ 同 様 の傾 向 を示 した が, Cd2+単 独投 与 に 比 べ,臓. 川11)は3mg/kgのCdを1回. 4日 目 ま で の 肝 臓 中Cd蓄. 積 量 及 び 各 肝 分 画 中 のCd. 含 有 比 率 を 報 告 して い るが,そ 与 後4時. 腹 腔 内注 射 した 後,. れ に よ る とCdは. 投. 間 で1/2以 上 が上 清 分画 に存 在 し,時 間 の 経. 過 と と もに 他 の 分 画 中のCdが. 減 少 し,上 清 分 画 に. 集 積 して い く.肝 臓 中 のCdは. 時 間 と と もに 増 加 す. る が,ミ. トコ ン ドリア分 画 で は.逆. に減 少 して い く. と述 べ て い る.臓 器 レベ ル で は,初 期 に お い て は, 大 部 分 のCdが. 間 の 経 過 とと もに 腎 臓 中 のCd. が 増加 す る もの と思 わ れ る. 今 回 は,腹. 腔 内 投 与2時 間 後 を 中心 に 検討 した が,. Cd2+単 独 投 与 に よ り肝 臓 中 のCd蓄. トコン ド リア と もにCdの. い よ うに思 わ れ る.ま た,ミ. 分 布 量 が 幾 分,低. トコ ン ド リア の 酸 化 的. リン酸 化 反 応 に つ い て も, Ca2+と の 同 時投 与 の 場 合 が, Cd2+単 独 投与 に 比 べ,呼 吸 調 節能,. 積 が顕 著 に 認 め. られ,し か も投 与 量 に 依 存 す る結 果 を得 た 。 この 傾. ADP/O比. と も高 い傾 向 を示 し た.例 数 が 少 な い ため,正 確 に は 言 え な い が, CdCl2を10mg/kg単 CaC1250mg/kgをCdCl2と. 独 投 与 した 場合 と. 同時 に投 与 した 場 合 との 間. には,臓 器 及 び ミ トコ ン ド リア のCd分. 肝 臓 に分 布 し,比 較 的 少 量 のCdが. 腎 臓 に 分 布 す るが,時. 器,ミ. 布 量,呼. 吸. 調 節 能 と も有 意差 が み られ た.こ れ ら を併 せ て考 察 す る と, Ca2+が 何 らか の 形 でCd2+の. 分 布 に影響 を. 与 え る こ とが 考 え られ る. 一 方, Ca2+に つ い て は,投 与 後2時. 間 で, Cd2+単. 独 の場 合 も, Ca2+と の同 時 投 与 の 場 合 も臓 器,ミ. ト. 向 は,濃 度 が 相対 的 に 低 いけ れ ど も腎 臓 に お いて も. コン ドリア と も,そ の 分 布 量 に 顕 著 な差 は み られ な. 認 め られ た.一 方,ミ. か っ た.. Cd蓄. トコ ン ドリア分 画 に お いて も. 積 は み られ,特 に 肝 ミ トコ ン ド リア で 顕 著 で あ. っ た.な お,ミ. トコ ン ド リア に蓄 積 され るCd量. が. Ca2+と の 同 時 投 与 に よ つ てCdの るこ とが,単. 分布 量が減少す. な るCd2+の 輸 送 の 時間 的 ず れ に よ る も.

(5) カ ド ミウ ム の 生 体 作 用 に 対 す る実 験 的 研 究 のか,結 合 部 位 に 関 与 して い る もの か は,経 時 的 な. 4)腎. 面 か らの長期 の検 討 か ら明 らか に な る もの と思 わ れ る. 結. 1479. 臓 に つ い て も,臓 器,ミ. カ ドミウ ム 分 布 及 び 酸 化 的 リ ン酸 化 反 応に 同 様 の傾 向 が み られ た が,カ. 論. トコ ン ド リア と も,. ドミウ ム 分 布 量 そ の もの は 低 い. こと ラ ッ ト肝,腎. に 及 ぼ す カ ド ミウム の 影 響 を カ ル シ. 5)カ. ル シ ウ ム の 分 布 につ い て は,肝,腎. 臓器及 び. ウム との 腹 腔 内 同 時投 与 に よ って 検 討 した .投 与 量. ミ トコ ン ドリア と も大 差 が み られ なか つ た こ と. 5m9/kgと10mg/kgのCdCl2に. 6)Ca2+がCd2+の. 対 して50mg/kgのCaC12. の 同時 投 与 を行 い, 2時 間 後 の 肝,腎 1)肝. につ い て. 輸 送 に 影 響 を与 え る こ と等 が 判. 明 した.. 臓 器 中 の カ ド ミウム 濃 度 は,単 独 投 与 に 比 べ,. や や,低. い 傾 向 を示 した が,か. 謝. な りの 蓄 積 が 認 め ら. れ た.ま た, Cd2+投 与 量 に依 存す る こ と 2)肝. 辞. 稿 を終 わ るにあた り終始,御 懇篤 なる御指 導,御 校 閲. ミ トコ ン ドリア に お い て も,単 独 投 与 に 比 べ,. をいただ き ました恩師 緒方正 名教 授に深 く謝 意 を表 しま. カ ドミウ ム 蓄 積 量 が低 い こ と. す.ま た カ ドミウム等 の定量 に関 し御援助 いただ いた 岡. 3)肝. 山 県環境保 健セ ン ター の熊城 一 男,森 田啓次郎 両氏 に感. ミ トコ ン ドリア の 酸 化 的 リ ン酸 化 反 応 で も,. ,単 独 投 与 に 比べ,呼 こと. 吸 調 節 能, ADP/O比. 謝 いた します.. が 大 きい. 文. 献. 1.. Parizek, J.: The destructive effect of cadmium Endocriol. 15, 56-63, 1957.. 2.. Vigliani, E. C.: The biopathology. 3.. Sporn, A., Dinu, I., Stoenescu, L., and Cirstea, A.: Beitrage zur ermittlung zwichen cadmium and zink. Nahrung 13, 461-469, 1969.. 4.. Larsson, S. E., and Piscator, ent rats. Isr. I. Med. Sci. 7. 5.. 小 林 純,中. 原 裕 子,長. 401‑407,. 1971.. 6,. 小 島 良 平,石 289,. 板 野 義 太 郎,河. 8.. 野 上 祐 作:カ. 1969. wechselwirkungen. M.: Effect of cadmium on skeletal tissue in normal and calcium-defici 495-498.. 井 美 樹 子:カ. 1971.. ド ミ ウ ム 汚 染 米 投 与 に よ る 動 物 体 内 へ の カ ド ミ ウ ム の 蓄 積.日. ド ミ ウ ム と銅 同 時 投 与 の マ ウ ス に 及 ぼ す 影 響.日. 田 昌 東,依. 田 欣 哉:加. Hagihara,. 熱 集 じん 工 程 と重 金 属 の 濃 縮 排 出.科. ド ミ ウ ム の 生 体 作 用 に 対 す る 実 験 的 研 究,第1報. 対 す る カ ド ミ ウ ム の 作 用,及 びK+‑遊. B.: Techniques. Biophys. Acta 46, 134-142,. 衛 誌26,. 本 公 衛 誌21,. 281‑. Distribution 吉 川 博:吸. 出 に 対 す る カ ド ミ ウ ム と ラ ン タ ン の 相 互 作 用.岡. for the application. of polarography. to mitochondrial. 泄,体. 487‑494,. 1974.. 山 医 学 会 雑 誌,印 刷 中.. respiration.. Biochim.. 1961. in the rat and domestic. of injected 109cadmium. J. Reprod. Fertil. 21, 395, 1970. 収,排. 学44,. ラ ッ ト肝 ミ ト コ ン ド リ ア の ヌ ク レ オ タ イ ド に. 10. Johnson, A. D., and Miller, W. J.: Early actions of cadmium. 11.. der. 1974.. 7.. 9.. tissue and its prevention by zink. J.. of cadmium. Am. Ind. Hyg. Assoc. 30, 329-340,. 谷 川 利 子:カ. 黒 英 子,谷. ion on testicular. 内 分 布 カ ド ミ ウ ム.総. 合 臨 床23,. 29‑36,. 1974.. fowl testis. II..

(6) 1480. 野. Cadmium distribution. 上. 祐. 作. and oxidative phosphorylation. in the liver and kidney of rats simultaneously with cadmium. injected. and calcium. Yusaku NOGAMI Department of Public Health, Okayama University Medical School (Director: Prof. M. Ogata) Rats were injected intraperitoneally with cadmium chloride (5 or 10mg/kg body weight) and calcium chloride (50mg/kg body weight) simultaneously. Rats were killed after 2 hours. The accumulation of cadmium and calcium in the liver and kidney, and in liver and kidney mitochondria was examined. The mutual effect of cadmium and calcium on the respiration of the mitochondria was also investigated. The results were as follows: 1) concentrations of cadmium in the liver were lower in the presence of calcium than in its absence, but the accumulation of cadmium was marked. 2) concentrations of cadmium in liver mitochondria were lower in the presence of calcium than in its absence. 3) the decrease in respiratory control index and ADP/O ratio of liver mitochondria was lower in the presence of calcium than in its absence. 4) the same statements are true for kidney and kidney mitochondria. 5) The concentrations of calcium in the liver and kidney in the presence of both cadmium and calcium were similar to the those when calcium was absence..

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