米子市における大気浮遊粉じんの突然変異原性ならびに多環芳香族炭化水素の季節変動

鳥大医短音[5研報第 14号 15~20 ， 1990

米子市における大気浮遊粉じんの突然変異原性

ならびに多環芳香族炭化水素の季節変動

住 田 導 彦

Michihiko SUMIDA

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近年，我が国の部位別惑性新生物死亡率の年次推移 をみると，、気管・気管支および肺がんの急増が指摘さ れている1)0

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2)は大気中の降下粉じん量と

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と肺がん発生頻度との聞には正の相関があることを 報告し，清水らめは大気汚染と肺がん発生とは疫学的 に密接な関係があるζとを指摘し，その他諸家は肺が ん死亡率の増加のかなりの部分は大気汚染の増加によ って説明できる可能性を報告している4_8)。大気粒子 状物質中の発がん関連物質あるいは環境変異原性物質 としては

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をはじめとする多環芳 香族炭化水素(PAH)の存在することが!日jらかになっ ており， 70種以上の PA日類物質の存在が確認されて いる向。乙れらの物質は工業生産の発展とともに増大 しているものと見られるがM 11)，一方児玉ら1町とよ れば，近年，大気中の

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含量が逆に減少 しつつあるという乙とである。更にこれらの物質の合 量については季節的依存性が認められることが諸都市 において報告されている14 1630環境中のがん原性物 質の検出法としては，がん原性物質が突然変異原性物 質と高度に相関する乙とに着目して，突然変異原性物 質を迅速に検出する方法が試みられてきた，なかでも

Ames

らによって開発されたサノレモネラ菌株の突然 変異性で判定するスクリーニング法は高く評価されて おり，広く応用されている17_20)。近年，大気浮遊粉 じん物質中の突然変異原性物質の検出にも

Ames

法 が適用されてきており， ζれらの日内または季節変動 についても言及されている21_26)。今回著者は米子市 衛生技術学科 内の大気浮遊粉じんを季節的に捕集し，有機溶剤で抽 出し，高速液体クロマトグラフィー (HPLC)によっ て成分分析を行なうとともに

Ames

法によって突然 変異原性物質の分布を調査した。 材 料 と 方 法 1. 大気浮遊粉じんの捕集 季節的ζl大気浮遊粉じんを

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集し試料とした。すな わち，冬期分として1989年2

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J 20日から3月 3日の開 の5日間，夏期分として7月3日から14日の聞の5臼 閥，秋期分として10月2日から13日の間の5日間に捕 集したものを使用した。大気の捕築場所としては米子 市の鳥取大学法療技術短期大学部屋上(地上14m) を選び，ハイボリュームエアーサンプラー(柴田科学 HVC-500型)を設置し，大気吸引流量を500

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とし，グラスファイパー櫨紙

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上 に，一回分の主Ii集として24時間連続ζl行なった。試料 j慮紙は田収後直ちに粉じん量を秤量し，実験に供する ま で -80・Cで密閉保存した。

2

.

大気浮遊粉じん中の成分の抽出 捕集した試料誌紙を細切し，ソックスレー抽出器に 投入し，ベンゼン・メタノーJレ(1:1)液140mPを 加えて 7~8 時間抽出をした。この抽出液 l乙無水亜硫 酸ナトリウムを加えて脱水後，総過した。穂波はロー タリーエパポレーターを用いて， 40'Cで減圧濃縮し， 溶 媒 溜 去 後

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(DMSO)に溶解 し，試料とした。

16 イギFEl 道 彦

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大気浮遊粉じん ~þ の多環芳香族炭化水素類の分析 大気抽出試料の1O~20μt を HPLC (Simadzu COT-6A)に注入し，次の条件下で分析を行なった。 カラム:Shim-pack CLC-ODS (0.15 mX6.0φ) 移動相:メタノール85/水 15 協 度 :30.C 流 量 :1.2 mp/min 検 出 器 分 光 蛍 光 ス ペ ク ト ロ モ ニ タ -RF-535 測定蛍光校長:Ex 370 nm， Ek 426nm

な お 標 準 物 質 と し て Benzo(a) pyrene， Benzo (e) pyrene. Benzo (k) fluoranthene， Benzo (ghi) perylene (以下それぞれに B(a)P，B(e)P， B(k) F， B(ghi)Pと略す)， Fluoranthene (以上和光純 Et!

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を用いた。 4. 大気浮遊粉じん抽出物質の変異原告

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試験 Amesらの方法によるプレインキュベーション法17 町で試験をした。使用菌株は Salmonellatyphi -murium T A-98 (frameshift型変異株)およびTλ -100(塩基対誼換型変異株)である。試験手j践として は試料溶液0.1mp 1乙対しS-9mix (オリエンタノレ酵 母)無添加系として ，0.5mPのO.lMリン酸ナトリウ ム援街波(pH7.4)を，またS-9mix添加系としてそ の混合液を0.5mp加えて用意した。両系試料溶液に 対 し て37.C，15 U寺問振盤前培養した各菌懸濁液(1 ~ 2 X 108 _{.cfu/mP) 0.1mpづつを加え，披盗温浴槽} 1:1:)で， 37<C， 20分間プレインキュベー卜処理をした。 ζれらの被検波に0.5mM Lーヒスチジン-Dービオチ ン波の徴量を含むソフトアガー2mPを 加 え て 混 合 し，最少グノレコース寒天平板培地一!二l乙重層zして間め， 37.C， 48時間培養後，平板上lと生じたヒスチジン非要 求株(His+，復帰変異)のコロニー数を数え，使用菌 株のみの培養による対照(自然復帰変異)の His十コ ロニー数と比較した。変異原性の判定には，粉じん抽 出試料処理による His+コロニー数が対照のそれの2 倍以上で，かっ dose-responseの関係を示すものを

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場性とした。なお変異原性発現のためにS-9mixの 添加を必要としない突然変異剤に関する臨性対照とし て2-(2-フリノレー)ー3-(5ーニトロー2-フリノレ)アク リノレアミドおよび4ーニトロキノリン-1ーオキシドを， 突然変異原性発現のためにS-9mixの添加を必要と する突然変異剤に関する陽性対照として

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ア ミ ノ ア ントラセンおよびベンゾ(a)ピ レ ン を 用 い て 検 討 し ずe I~ 。 結 果 1. 大気浮遊粉じん最 各季節 lとお

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集した大気粉じん試料の 1臼当たりの櫨 紙1枚の粉じん平均量は冬期0.085g，夏期0.041g， 秋期0.063gであった。

2

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大気浮遊粉じん抽出物質の成分 各季節における粉じん試料のそれぞれの成分分析結 果を図1に示した。粉じんのベンゼン・メタノーノレ拙 Ll¥物質を濃縮し， DMSOI乙溶解してHPLCにより分 析すると，すべての試料 1:1:)1ζ 標 準 物 質 の retention timeと一致する B(e) P， B (k) F， B (a) P， B (ghi) Pを検出することができた。 3. 大気浮遊粉じんfiUll"，物質のAmes試 験 各季節における粉じんお

1

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il¥物質について突然変異原 性試験を行なった結果を表

1

に示した。

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ち冬期にお いては菌株の変異様式の異なるにもかかわらず S-9 mix 無添加系変異が添加系変異より高い値を示した。 夏期においては TA98の無添加系変異が高く， TA 100では添加系変異が高い債を示した。秋期において はTA98では無添加系変異が高く， TA 100では添加 系変異が高い値を示した。各季節における抽出物質の 希釈濃度と変異頻度の関係を鴎 2お よ び

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盟31ζ 示 し た。 ζれによると冬期および秋}切においては，両株の S-9 mix 添加および無添加系変異で顕著に dose -response curveを示した。夏期においては両株の S-9 mix添加および無添加で弱いdose-responseを 示した。 考 察 我が国においては工場排煙，自動車の排気ガス，暖 房などによる大気汚染は公衆南生上の大きな問題であ り，広範な実態研究とその改善対策が進められてきて いる。実￨療には大気汚染は全国的にみて1967年ごろが ピークであり， 1968年大気汚染防止法の制定以来，汚 染の低減化の努力により，徐々に改善されてきてい る。 Waller27_{)が都市の大気から PAHの一環である} B(a)Pを検出して以来，特に B(a)Pと肺がん発生 との関係が重視されるようになった。我が国において も児玉町，富田町等の研究者により北九州市，大阪市 でそれぞれに大気中のB(a)Pの測定調査を行なって いる。本研究においては米子市の大気粉じんから測定 季節を通して B(e)P，B(k)F， B(a)P， B(ghi)

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大気浮遊粉じんの突然変異庶性 、 輸Winter

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Retention time (min) HPLC によるターノレ分の成分分析 図1.

{七回導彦 18 A s-91叶 W s-91+) AS-91-) S s-91叶 S s-91ー) W: Winter 400 ~ .;...> c司 仏 、¥ 凶 ω

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3. Concentration S. typhimurium T A 98によるターノレ分の Dose-response curve 図 2. 大気浮遊粉じんの変異原性試験 表1. S. typhimurium T A100 S. typhimurium T A98 Blank X 1 X 5 X 10 S-9 mlX Season X10 X5 X1 Blank 252 272 351 230 41 51 72 36* 十 (22) (42) (121) (5) (15) (36) Winter 355 358 432 206 32 41 95 21 (149) (152) (226) 、 ー ' ノ 噌_i 噌 g ム 〆 1

、 、

(20) (74) 252 284 305 230 37 40 42 36

+

(22) (54) (75) (1) (4) (6) Summer 224 240 254 206 22 26 34 21 (18) (34) (48) (1) (5) (13) 243 357 410 230 43 52 76 36 十 (13) (127) (180) (7) (16) (40) Autumn 224 246 348 206 28 38 108 21 (18)

*

cfujplate， ( )内の数値は Blankを差し引いたもの

+

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S-9mix 添加 - : S-9mix無添加 (40) (142) (7) (17) (87)

大気浮遊粉じんの突然変異原子

:

1

19 いて Phenathrene， Fluoranthene， Pyrene，

Benzo(b)臼uoranthene， B (e) P， B (A) P ， B(ghi)P /~与を検出し， PAHは秋季から冬季に高 く，春季から夏季に低い{頃向を示すことを指摘してい る。 fIJ間的[刻、

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幌市， }邑川市，岩見沢市，で冬季，夏 季にそれぞれB(a)Pを検出し，冬期lこ多いことを報 合している。 j品谷ら叫lま;j七九州

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Jlこおいて B(a)P， B(k)F， B(ghi)Pを検出し，菅ら31)は東京都にお いて B(k)F，B(a)P， B(ghi)Pを分離定量し， これらのPAHは冬期lご尚く，夏期に低いこと，更に iヨ仁I~ より夜間が高い傾向があることを桜台している。 喜多'2)は架東 1.C.の名神li抗車道路河辺において

B(a)A， B(b)F， B(k)F， B(a)P， B(ghi)Pを 検出し，大型車交通量と B(a)P量とのff:l関を具体的 に認めている。著者が今 1m検出した PAH は I~.記の研 究者が各行

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で検出した成分と同ーであるが，比較的 二1-.場の少ない小都市である米子市においては他の地域 と異なる点があり， ~υ易j~l:艇によるよりも自動車，暖 房-の排出ガスに由来するものと考えられる。 大気汚染とがん発生の関係は極めて複雑であり，空 気中の微量汚染物質のうちにはDNAに直接作用して 発がんを促すもの， B (a) P ， dimethylnitrosamine のように DNAに間接作用して発がんに主るもの， 802， Phenol等のように発がんの促進作用をするも のなどがあるため，両者の関連性を細部にわたって解 明することが困難になっていると考えられる。都市化 と肺がん発生率との聞には顕著な関係があることはす でに知られているが，具体的な研究対象として大気汚 染物質とヒトの発がんとの関係を疫学的に研究するの は不可能に近いと忠われる。その原因は発症に至る潜 伏期間が非常に長いために両者の因果関係を明らかに することが困難であり，しかもその聞の生活様式の変 化や固体差などが複雑に関連するからである。一方大 気汚染物質による発がんの動物実験においては長期間 の観察と高額の経費が必要とされる訳である。従って Amesら17，18)によりがん原性物質の細菌における突 然変異原性証明法が

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拐さされて以来，大気浮遊粉じん の突然変異原性の検索が迅速に行なわれるようにな り，その報告がなされている訳である21_23.26.33)。季 節的にみた米子市における大気浮遊粉じん中のターノレ 分の変異原性試験の結果は季節により原因物質の分布 が異なることが明らかになった。即ち冬期では細菌の 突然変異発現のために高等生物細胞から代謝活性化を 誘導する必要のない直接変異原物質(direct-acting mutagen)が多く存ゐ:しているのではないかと考え られる。ー}j夏期および秋期においては B(a)Pの ような細菌によって直接代謝されない間接変異原物 質 (indirect-acting mutagen)とdirect岨acting mutagenの両方の在在が認められる。また大気浮遊 粉じん中のタール分による細菌の逆突然変異率は夏期 において低依を示しているのは，大気浮遊粉じんの平 均主

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集重量が{!hの季節のものより比較的低値であるこ とによるものと考えられる。後藤ら34)は季節間ばかり でなく日内

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聞においても粉じん中の変異原性が大きく 変動することを報告している。また清水ら23)は粉じん r:tの突然変異原性は年平均値からみて季節差が顕著に あり，冬期ζl最高値を示すと報告している。 Daisey ら均は冬

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突然変異物質の多い原因として環境中の particulate organic matterが秋から冬にかけて多 く，互に少ないことを述べ，このことは地域暖房のた めの石油燃料使用量の去に由来するものと報告してい るコ米子市においては冬期の家庭の暖房による分解産 物や自動車の排気ガスなどにより大気j手遊粉じん ~þ の direct-acting mutagenが増加するものと推論でき る。 要 約 米子r!

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乙おける大気

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浮遊粉じん物質を季節別にハイ ボリュームエアサンプラーでグラスファイノイー櫨~，æJ二 に捕集した試料をベンゼンーメタノーノレで

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し， 述液体クロマトグラフィーによって成分分析をし， 方 Ames法で突然変異原性を調べた。 冬期，夏期，秋j闘の大気浮遊粉じん中のタール分の 成分はBenzo( e) pyrene， Benzo (k) fiuoran thene ， Benzo (a) pyrene， Benzo (ghi) peryleneであっ た。大気浮遊粉じん中のターノレ分の直接変異原性物質 がframeshift

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および塩基対置換型の両方において 冬j切に高度に検出された。大気浮遊粉じんの平均主

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集 重量は夏期が最少であり，直接および間接変異原物質 の含量も最少であった。 文 、酎 。厚生統計協会，国民衛生の動向，厚生の指標 36， No. 9

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Summary

Airborne particulate materials in Yonago were seasonally collected on a glassfiber paper fitted with a high volume air sampler. The particular tar extracted with a benzen-methanol solution， and then dissolved into dimethyl sulfoxide， was analysed by high pressure liquid chromatography and was examined for the potential mutagenesis by the Ames test.

Tar derived from airbone particulates collected in Winter， Spring and Summer consisted of Benzo (e) pyrene

，

Benzo (k)日uoranthene

，

Benzo (a) pyrene and Benzo (ghi) perylene.

Direct-acting mutagens in tar， which caused both frameshift type mutation and base substitu -tion type mutation， were highly distributed in winter.

The mean weight of airborne particulate materials was least as well as the activity both of the direct-and the indirect幽actingmutagen was lowest in summer.