実 験的研究 響 関す 影 質 脳内神経伝達物 露 行動 全身振動慢性暴

全 身 振 動 慢 性 暴露^の行 動^{お よ}び脳 内神経 伝 達物質 ^{へ の} 影響^に関 す^る実験 的 研究

金沢大 学 医学 部 公 衆 衛 生 学 講座 (主任^: 岡田 晃教 授)

本 間 達 也

( 平 成⁴ 年1月1 0 日受 付)

全身振 動^の慢 性 暴 露に よ る行 動お よ び内 分泌 系 機 能^への影響な ら び に その影響^の発 現 磯 序を脳 内神 経 伝 達物 質^との関連

で明 ら かにする た めに_, ラッ ト に 1 日, 9 0分 間全 身 振 動 (^{1 G･}2 0 =z) を2 8 日間 連 続 暴露 ( 慢 性 暴露) し 振 動 暴威 終 了 直後¹時 間お よ び夜 間^の自発 運 動 量と 立 ち 上 が り行動^の柾目変 化を調^べ, さ らに慢 性 暴露 終了2 4時 間 経過した安 静 期^の血紫^{コル チ コ} ス

テ^ロ ン値^{(c o rtic o ste r o n e}･C O R) と前 頭 葉 皮 質^, 側 壁 軌 扁 桃 体, 線 条 体における ド^パミン(dopa min e, D A) 代 謝 率, サブスタ ン スP様 免 疫 活 性 (^{s ubsta n c e P}‑^{1ikeim m} u n o r e a cti vit y^･ S P¶^{LI) を測 定し た･} 慢性 暴 露^によ る C O R, D A 代 謝率と S P‑^{L I の変} 化^{につ いて は}, 1 4 日間 連続 暴 露 (^亜慢 性 暴 露) お よ び 1 回暴 露(急 性 暴 露) ^によ るものと比較した^･ そ^の結 乳 自 発 運 動量, 立 ち 上 が り行 動^の低 下が暴露 第¹ , 2 週 目^の暴 露 終了直後^において観 察された が, 暴 露^の繰^り返し に し た がいそ^の低 下は消 失し た･ 同 様^に ･ 急 性 暴 露 群で認め ら れ た前頭 葉 皮 質 D A 代 謝率の克 進^は, 暴露^の経 過と ともに消 失し た^. これ ら^の結 果^{よ り}. 慢 性 暴 露が, 暴露^に対 する行 動や情 動^におけ^る適 応をも^たら す^こと が 示 され た^{･ 一} 方, 行 動^の夜 間備^{につ い てほ}暴 露 第¹ , 2週 目^の変 化は な か った が, 第³ , 4 週目におい て自 発 運 動 乱 立 ち 上 が り行 動^の低 下^が認め ら れ た. ま た C O R な ら び^に側 坐核 D A 代 謝率^につ い ても 暴 露^の繰り返し と ともに･ 賦 括 化^が生じ る^こと が み^いだ さ れ た^{･ こ}れ ら^の結 果^は慢 性 暴露^は行 動^の概日 リズム^への障 害を引 き 起^こす^こと を 示唆する と 同時に_, 行 動 概日 リ ズ^ム･ 下 垂 体一副腎 皮 質 系機 能と中 脳^一 側坐 核D A 系 間^の 機 能 的 関連を推 定さ せ た^･ ま た･ 前頭 葉 皮 質S P‑^{L I は}急 性, 亜慢性′ 慢 性 暴露 群の いず れ^においても 低 下が認め られ, 中脳 ^一 前 頭葉 皮 質お よ び中 脳一^{側 坐 核 D A} 系^を前 頭 葉 皮 質^{サブス タ ン ス}P (s ubsta n c e P▼S P) 神 経系^が調 節 する と^いう 脳 内神 経 伝 達 機 構^が想 定さ れ た^･ 以 上^の結 果よ り, 全 身 振 動^の慢 性暴 露によ る精 神 活 動^への影 響^はl 急性 暴 露^によ る そ れ と は別に評価さ れ

る 必要があること が 示唆された.

K ey ^{w o}rds behavio r, Chr o nic str e s s, d_opa mine, Wh oleL^{b od}y vi br atio n, Substa n ce P

全 身 振動ほ全 身^に伝 達さ れ る振 動^{の ことで}ある が, 産 業^の発 展は 人 がこ の振 動^に様^々な形^で遭 遇 する機 会^をもた ら し た. 地 盤振 動^が誘 起 する家 屋^の振 動^によ り住 民は昼 夜^とも^に全 身振 動 を受 け, ま た産 業 職 場で の車両 上^の労 働 者は さ らに大 き^い全 身 振 動に暴 露されて いる^1J.

こ の全 身 振動^によ る影 響^は自 律 神 経 系や内 分泌系^{へ の}作用 を 主体と し, 循環 乳 呼吸 器, 消 化器^の障害をもた らすと さ れて いる^{2 '3'･} しか し, こ のような影 響^は, これ まで人 や実験 動 物^に 対する急性 暴 露 実 験, ある^いは住 民や労働 者^に対 す^る疫 学 的 調 査に よってのみ調^べら れ たに過 ぎな^{い4 ‑ 5).} 前 老^の急 性 暴 露 実 験

によ る結 果^が実 際の暴 露 状 乱 すな わ ち, 長 期^に渡^って全身 振 動^が暴霹さ れ る状 況を 必ずしも 反 映しない こと は, これ ま^で他

のストレ ス実験^によっ ても十 分, 推 察さ れ る^{… )}. ま た後 者^の疫 学 調査で は, 共存 する他^の多 く^{の ス ト レス}, 例えば騒 音^や, 低 周 波の影 響を差し引^いて全 身 振 動に よ る影 響を純 粋^に抽 出 す^る

手段にはな らな^いと考え られる^{4 )5 1}･ した が って全 身 振動^の慢 性

暴露^によ る影 響^は, これ ま で まったく正 しく 評 価さ れ^てきた と はい い難い･ そこ で, 本 研 究で はラ ッ トを 用^いた全 身 振動^の慢

性 暴 露 実験^によ り, ス トレ ス反 応^の指 標と さ れ る下垂 体一副 腎 皮 質 系機 能^への影 響^を調^べた.

全 身振 動^の暴 露^{によっ て}もた ら さ れ る^パ フ ォ ^{ー マ} ン ス の減 退, 不快 感^の増 大や睡 眠 障 害^{とい った}精 神 活 動^へ の影 響 も, 環 境 衛 生^上決^{し て}黙 視でき な^い問題^である^{‑ ).} そ^のよ う な影 響^の 発 現機 序^を解明する ため にほ, 行 動^{お よ び}内 分泌 系 機 能^を, 脳 機 能^の基 盤^{と なっ て い}る脳 内神 経 伝 達 物 質^との関 連^で明 ら かに

する 必要がある^{. ス} トレ ス の際に働く脳 内神 経 伝 達機 構^に関 す る近 年^の研 究ほ, 中 脳か らの上行 性^{の ドパ ミン} (dopa min e,

D A ) 神経 系^の活 性 化^によ り, ス トレ スによ る生 体反 応^が中 枢^で

制 札 あるいは調 節^{さ れて い るこ}と を明ら かに し てきた^{畔 ト 1 5 J}

ま た, ごく 最 近^の研究は, D A との脳 内^における機 能 的 関連^が み^いだ さ れ て^いる神 経^ペ ブタイ ド と して知ら れ る^サブ^ス タン ス

P (s ubsta n c e P,S P) もま た, 情 動 物 質と してス ト レスとの関

連^が大 きい こと を示 酸し てきた^{1 6 ト 1 8)}. した が って本 研 究で は,

全 身 振 動を慢 性 暴 露^{さ せ たラ}ッ ト の行 動上の変 化を観察 する ^一 方, 分 割脳^における D A 代 謝 関 連 物 質と S P の消 長^に着 日し,

その慢性 暴 露に よ る生体 反 応を統 御して いる脳 内神 経 伝 達 機構

A b br eviations‥ C O R･ C O rtic oste r o n e; D A l d op^amin e; E C D, ele ctr oche mical detection ; H V A, ho m ov ani11ic acid; H P L C , high p^{e r}fo r _{m a}nc e liq^uid chrom atog^{r a}ph_y; S P, S ubsta n c e P; S P L I, Substa n ce P ^‑1ike

im m u no re a ctivi_{t y}; V T A , Ve ntral teg ^{m e}ntal a r e a

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の ^一端を解 明 すること を試み た^. 対 象お よび 方 法

使 用し た動 物は, W ista r 系 雄 性^ラ ット(日本^{エ ス エ ル シ}, 静 岡)3 6 匹 である^. す^{べての ラ}ッ トは, 実験 開始 前¹ 週 間, 固 形 飼 料M F(オ リ^エ ンタ ル酵母 工業, 東 京)お よ び水の自 由 摂取が 可 能な^{ホ ー ム ケ ー} ジで, 3 ^〜 4 匹^{を 1} 群^{と して}, 1 2時 間^周期^の明 暗^サイク ル( 明 期^: 6 :0 0^〜1 8:0 0 ,暗 期^:1 8:0 0 ^〜 6 ^: 00) ^の 飼 育室 (^{2 3 ± 2 ℃}, 湿 度^{4 5 〜5 0}% ) ^{におい て}飼 育^{し た.} 実 験 室^の 暗 騒音は, 4 0 d B 程 度^であ^っ た^.

36匹^{の ラット は}各 群^の体 重^{が ほ ぼ}均 等にな る よう, 全 身 振 動 2 8 日暴露群 (慢性 暴 露 群), 全 身 振 動^{1 4 日}暴裔^{群 (亜慢 性 暴 露} 群), 全 身 振 動^{1 日}暴露群 ( 急 性 暴 露 群) ^{お よ びこれ}ら^の 3群^に 対 する対 照 群^{を 3}群 用 意し, 計6 群^に分 類し た^. それ ぞ れ^の群

の暴 露 前^の平 均 体 重^は慢 性 暴裔群^の2 7 3^.0 ±3^.8g ( 平 均±標 準 誤 差), そ^の対 照 群で2 64^.8 ±5^.6g( 同), 亜慢性 暴 露 群^{の2 6 4.7±} 6.5g( 同), そ^の対 照 群^では 2 6 1^.5 士 5^.4g( 同), 急 性 暴露群^で 2 6 5^.7 ±6^.5g( 同), そ^の対 照 群^{では 2 6 7.5 土6.7}g( 同) ^であ^った. 後 述 する 4 日間 あるいは 7 日間^の行 動パ ラ メ ^ー タを観 察 後, 慢 性 暴 露 群^に対^{し て は}, 2 8 日間毎日午 前^{1 0}時^に全 身 振 動^{を9 0}分 間 暴 霹し た^. 暴 露 前^の1 時 間, 暴 露 中 なら びに暴 露 直 後^の行 動^パ

ラ メ ^ー タ計 測 中^は水, 飼 料^{の い}ずれも 摂 取^{さ せ}なかった. 2 9 日 目^の同 時 刻^に断頭し, 血衆^コ ル チ ^{コ ス}テ ^{ロ ン}値 (^{c o rtic o ste r o}‑

n e,C O R) ^の測 定^{のた め}, 躯 幹血 を E D T A 加ビ^ー カ に採 取 する

一 方, 後 述^の手 続 き^によ り分 割脳^の試 料を作 成^{し た.} 2 8 日 目の

暴 露 後^{か ら2 9 日 目の}断 頭^{ま で は, いか な るス トレ ス} も 負 荷せ ず, ま た水, 飼 料^{の い}ずれも 摂取さ せ な か った. 慢 性 暴 露 群^に

ついて^の実 験プ^ロ ト^{コ ー} ルを図1 に 示 し た^. 亜慢 性 暴 露 群 も 同 様の実験 手 続 きに よ り1 5 日目^に断 頭^{し た.} 急 性 暴 露 群^に対して は 1 回暴露 後^の翌日断頭し た^. そ れぞ れの対 照 群は振 動 暴 露 以 外^の灸 件^は暴露 群^と同^{一 と し た 上で}測 定^艦供^{し た.}

Ⅰ^. 全 身 振動 暴屠

振 動 暴 露^{のた めの}装 置^は, 動 電 型 振 動 試 験 機E M I C 51 3T^{A( 新}

日本 測 器, 東 京), 振 動 増 幅器 ^{T A}▼^{1 0 0(}T A C HI K A W A , 東 京),

オシ レ ^一 夕 ^ーN F‑M O D E L E l Ol l (^エ ヌ ^エ ス回路 設 計ブ^ロ ッ ク_,

横 浜), 振 動 計 E M I C C 5 0 5‑^{D( 新日本測器) を組み合わせて構 成}

されて^いる. こ の装 置か ら発 振さ れ る振 動 数 20 Hzt 振 動 加 速 度1^.O G ^の正弦 波 垂 直振 動を^ラッ トの脊柱^のほぼ垂 直 方 向^{に9 0}

;;E…昌:

評

七

丸

分 間 暴 露し た^. な お, ラ ット は振 動 台上^に固 定し た特 殊^ボッ ク

ス(40c m x 3 5c m x3 0c r n, 縦^×横^×深さ) ^に入 れ, 無 拘 束^の状態

と した.

Ⅱ^. 行 動パ ラ メ ^ー タ の測 定

自発 運 動 量 と 立^{ち 上 が り}行 動^が, M K‑^{Anim e x}( 室 町 機 械, 束

京) を用い て Hu sia o らの方 法^{1 9 )} で測 定さ れ た^. 要 するに, 自 発

運 動量^{につ い ては ラッ トの}前足 あ^るいは後 足^の移 動^回数で, 立 ち 上 が り行 動はラッ ト の前 足を完全に地 面か ら持ち 上げた 回数

で記 録さ れ た. 行 動^に関 する測 定は図1^に示す実 験プ^ロト^{コ ー} ル にし た がって行われた^. す なわ ち暴 露 期 間 中^の行 動^{につ いて} は暴 露 直後^の 1時 間 ( 暴 露 直 後 値) お よ び暗期である1 8:0 0 か ら 6 ^:0 0( 夜 間 億) ^の行動を調^べ, 経日変 化^は各^ラッ ト毎^に第¹ か ら第4週^の7 日間それ ぞ れ^の行 動パ ラ メ ^ー タ に つ いて合 計 し, 1時 間 あた りの平 均 値^{によっ て}評 価^した. 暴 露 開 始 前^の4 日間に^つ い て は暴 露 前 借を得る た めに暴 露 以 外は同 ^一条 件^にて 行 動^を調^{べた. さ}らにその4 日間 以前^{の3 日}間^に関^{し て は}行 動

の概日リズムを得る た めに_, 各群¹ 匹か ら な る計6匹^{に つ い て} 2 4時 間^, 行 動^パ ラ メ ^ー タを計 測し た. な お, 暴 露 直後 値と夜 間 値^の経日変 化^{につ い}て は慢 性 暴 露 群と そ^の対 照群^にお け る結 果

のみ を 示 し た^. 1 ^. 暴 露 直 後値

全 身 振 動 暴 露 終 了 後 直ち^に M K‑^{Anim e x の個々 の 台上に}

ラッ トを移^し, 行 動^{パラメ ー タを 1} 時 間 測 定^{し た.} 自 発運 動 量 と 立 ち 上 が り行 動^{の カ}ウ^ント は, 終 了 直 後0 分か ら2 0分 ( 第1 セ ッ ショ ン), 2 0分^{か ら4 0}分 ( 第^{2 セッ ショ ン}) お よ び 40分か ら 6 0分 ( 第3 ^セ ッ ショ ン) ^の各2 0分 間を合 計し,1 0分 間^の平 均 値^に

よ り^セ ッ ショ ン毎に評価^{し た.} 全 身 振 動を暴 露し な^い対 照 群^に

つ いても 同 様^の手 続 き^によ り行 動^{パ ラ メー タ}を測 定^{し た.} 2 ^. 夜 間値

1 2時 間^の暗 期 中, 各^ラ ット を M K‑^{Anim e x 台上に乗せ,1 2時} 間^の合 計^カウン ト にて評 価し た^.

3 . 行 動 概目^リズム

当 該時 刻^の行 動^{パ ラメ れ タ}ほ そ^の時 刻後1時 間^{の カウン ト の} 合 計^{によ り}評価^{し た.}

Ⅲ^. 血莱^コル チコ ステロ ン値( C O R ) の測 定

採 取^{し た 血}液は直ち^に遠心分 離し, 血輿を分離し, ‑^{8 0 ℃に}

て凍 結 保 存^{し た.} 測 定^{には Sil be r} ら^の螢 光 法^{2 0 一を}用いた.

Ⅳ. 脳の取り出しお よび 脳の分 割

1 4 ^{… …} 21 ^{… …} 2 8 2 9 t h d∂y

ist ^w e ek ^‑ + ^{2 nd w e ek} ヰ ^{ー3rd w e ek 一} 半^{一一4 t h w e ek‑‑‑う J}

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