血液・尿化学成分の動態と健康指標としての活用に関する研究(II)
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(2) . 北海道教育大学紀要 (第2部 C)第4 3巻 第1号. 平成 4年7月. JournalofHokka ido Uni i i i tyofEducat t vers on(Sec on虹 C)VO1 ・43 ,No.I. July, 1992. 血液・尿化学成 分の動態と健康指標と しての活用 に関する研究( n ). 佐々木. 胤. 則・山. 崎. 千恵子・富. 田. 勤. 北海道教育大学札幌分校 教育保健. ion of Changesin B1ood and Urinary Co]m ponent V alues Evaluat th lndicators 亘 and The U se of These as Heal. TanenoriSASAK1 Chi eko YA MAZAK1 , ,Tsutomu TOMITA Depar ion,Sapporo Col th Educat l t l nentofHeal ege , Hokkaido Uni i i tyofEducat vers on,Sapporoo02. Abstracts Toident i fythe relationship between workload and urinary comーponents weinvesti‐ , isol calciunl gated changes in urinary levels of catechola]mine, cort , ,. mーagnesiuロ1, and zinci nfemLa1es‐ These substances had been reported to re1ate to stress‐1n an experil . lent ten young fe1males solved problel ・ ls for two hours, and urine samLple were col lected beforet he work,atthe end,two,andfour hours aftercomLpleting the work‐ Urinary epinephrine doubl ed during the work and wasbackto the pre-work leve1 4‐hours later‐ Urinary norepinephrine 2 hours-af ter comーplet ing work was h igherthan 4‐hourslater. There was so]me dec l inein urinary cortisolvalues,but no s igni f icantchan U i i i d e s r ‐ na r t h f work and maintainedthislevel‐ Cal g . y mLagnes um ncrease a t eend o c. i lowed a silnilar pattern as mLagnesium butthe change was nots ‐um fol igni f i cant , ‐ And heend of work was higherthan 2-and4-hourslater‐ urinary zinc value att These resul ts correspond wi th other reports, and i ti s suggested that epinephrine, mLagnesiul l l,and zinclevels are useful as stressindicators.. 1. はじめに. 前回我々 は, 一定の年齢層となる女子大学生を対象とし血 液中の総タ ンパク質 ア ル ブミ ン 総 , , コレステ ロー ル, 尿素窒素, ヘモグロ ビン, 銅および亜鉛について分布状態および変動に与える月. ( 75).
(3) . 佐々木 胤 則・山 崎 千恵子・富 田. 76. 勤. 経, 体型および体調などの内的因子, ストレスおよ び食習慣な どの外的因子との関わりを検討し, いく つ かの特徴的傾向を報告し だ) 今回は, 心身に負担を与えることなく採取できる尿試料の多面 的活用の実験的検討を行った. 尿試料はタ ンパク質, 糖な どの異常成分の検出, 疾病のスクリーニングに用いられている が, 通 常の代謝成分も身体状態, ス トレスの受容な どによっ て変化することが知られている. ス トレス過 多とされる今日, ストレス状 態の身体的把握につ いて様々な角度から検討されているが, 一つの方 法として尿中代謝成分の変化を捕らえることが提唱されている. 今報告では, ストレスとの関係がある程度明らかにされているエ ビネフリ ン, ノルエ ピネ フリン な どのカテコールアミン, 副腎皮質ホルモンであるコルチ ゾールおよびカルシウム, マ グネシウム などのミネラルの尿中成分について作業負荷実験に伴う変動を捕らえ, ス トレス受容および健康指 標としての検討を行った.. n 1. 対. 対象および実験方法. 象. 通常生活を営んでいる女子大学生 (年齢2 0 ~ 21歳) 10名を被験者とした. 実験の前後には, 健康, 生活・食習慣に関する聞き取りを行い, 昼食は同一の食事 を用意した. また被験者には, 暴 飲暴食, 夜更しを数日避けるよう依頼した‐ 2‐ 実 験 方 法 対象者には図1の手順に従っ. て, 知的作業を伴う負荷を行っ た‐ 作業負荷は, 公務員試験問 題 (50 分間) を順に解答する こと, 休憩をはさんで内田クレ ペ リ ン精神検査標準1型 (1 5 十 十 分間 休憩5分間 15分間) の検査を2回行うこととした‐. 採尿は, 作業負荷前, 負荷終了 直後, 負荷終了2時間, 4時間 後に行った. 対象群としては, 別の日の同じ時刻に安静状態で 採尿を行っ た.. . . 無. 紙飛 ぶ慧ぷ鞄. A純10:○O ▲ △. P P I O:○O ▲ ▲ ▲ △・. . ・ 1 .. 1 P尊2:0O. . l. i P 純too. NN:workload ・ 乙 :quest . onna. re ▲ :res t(5 min.) UO:f i i inecol l t tur on(preexp.) rs ec UI:second ur l i ineco l t texp.) on(pos ec U2:thi l i inecol t ter2hours ec on(af rd ur .) U3:four inecol l i th ur t t ec on(af er4hours .) Fig.I. ignofexper i lprotoco1 Des l nenta .. 3. 尿 の 分 析 1). カ テ コ ー ル ア ミ ンの 測 定. カテコールアミ ンは, 尿中のノ ルエ ビネ フリン, エ ビネ フリン, ドーパミ ンおよび添加 した標準 液DHBAをアルミナ吸着, 過塩素酸抽出後, 高速液体クロ マ トグラフィ ーで分離 したものを, 電 気化学器(ECD)を用いて検出し, 内部標準法で算出して求めた. 2 ) コルチ ゾールの測定 コルチゾールは, 尿をpHI前後の酸性とし, n-ブタノールで抽出し, 弱アルカリ溶液で洗浄し (7 6).
(4) . 血液・尿化学成分の動態と健康指標としての活用に関する研究( n). 77. た後, 強酸性下でフェニルヒ ドラジンを加え, 加熱して生成した黄色のヒ ドラ ゾン(Por l t ber er-Si 反応) を410nm における吸光度を 測定して求めた . 3 ) ク レアチニン, ミネラルの分析 ク レアチニン, カルシウム, マ グネシウムおよび亜鉛の分析は最適測定範 囲に蒸留水で希釈した 後, 前回と同様の測定法で行っ た? 4‐ 測定値の解析 全ての測定値 についてク レチニン補正を行い解析の材料とした それぞれの成分につ いては 負 . , 荷前の時刻と同時刻 に採尿した対照群の平均値を1 00として相対的な変化を求めた. 群間の有意差 検定はt検定で行い, 時刻別の比較 では, 対応のあるデータとした また異常値と思われたデータ . は4d法で棄却検定を 行い解析から除いた.. m. 成績および考察. 1. カ テ コ ー ル ア ミ ンの 変 化 に つ い て. 作業負荷群, 対照群の尿中エビネ フリン, ノルエ ピネ フリンおよび ドーパミ ンの変化を図2 図 , 3および図4 に示す. 1 ) エ ビネフリン (図2) 尿中エ ビネ フリ ン濃度は,. (%). 作業負荷終了直後に急激に上 1 一---* *÷÷÷「 1. 本*. 「本「. 昇し, 作業前の値に比べ2倍 以上となり, 終了4時間後に 作業前の レベ ルにもどること が認められた. 対照群におい ても有意ではないが, 終了直. 後と同時刻に上昇傾向が観察 され, 作業前では, 作業負荷 群より有意に高値 であった‐ エ ビネフリンは, 交感神経. の支配を受けて副腎髄質から 放出されるホルモンであり, Pre. Post-@. Post-2. Post-4. 精神的負荷による増大が報告. ) o o :p 〈 I されている… 今回の負荷実験 .. *:p 〈0 5 に お い て 尿 中 レベ ル で も そ の .0 Fig.2. Change in ur inary epinephr ine(l f ight co t and r lumn s e how cont rol and workload group, i ly and value represent t respec ve s mean ± S.E‐ ).. 影響を捕らえる こ とが できた が, 対照群に於い ても同様の. 変化を示した‐ 対照群の変化. ) 負荷終了直後の値が は報告されている 日内変動と類似 しているぞ 顕著に増加 したのは作業負荷と日. 内リズム に基 づく上昇とが重なりあっ たものと も捉え られる したがうて エ ビネ フリ ンの変化に ‐ , は, 日内リ ズム を十分考慮す る必要があると思われる .. (77 ).
(5) . . 勤. 佐々木 胤 則・山 崎 千恵子・富 田. 78. 2 ) ノルエ ピネ フリン (図3) 実 験 群, 対 象 群 共 に 作 業 前 の. (%). 値 が 比 較 的 高 く な っ て い る が,. i 48 1 38. 作業負荷群の尿中ノ ルエピネフ. 1幼. 十 「 一一 十 ÷÷「 「÷‐‐**÷「. , ・. リン濃度は 負荷終了直後で減 益琶 少した後, 負荷終了2時間後に やや増加 し, 4時間後に再 び減. 舛 艶 .. 少するという傾向が観察され. 78. た. 対象群の濃度にも同様の経 時的変化が伺えるが有意差はい. 5 8 @ 4. ずれの部分にも認められなかっ. 塞. 梱. 堪. 無. ラ. ルェピネ メ ル は交感神経. 68. Post -@. Pr e. の 支 配 を 受 け て神 経 終 末 か ら 放. 形 Pos t -4. Pos t ‐2. 出 さ れ, 緊 張 状 態 で は, 著 しく. * * : P 〈0・01. 血 中 レベ ル が 上 昇 す る と さ れ て. 十:p 〈0 0 ・1. いる? 作 業 前 の 値 が 比 較 的 高 く なっ たのは実験に参加する と い. Fi g.3 changeinurinary norepinephrine(left andrightcolumn. lue i l t respec ve oad group, rol and workl show cont y and Va. ) esent smean ±S.B. r epr .. う行為自体がス ト レス と して 作. 用 した可能性が考えられる‐ 交感神経支配による即時的な反応からノ ルエピネフリ ンは終了直後に 有意に上昇するであろうと予測していたが逆の傾向を示した. また, エ ビネ フリンに比べて変動が 小さいこと等からノ ルエビネフリンは知的作業のよう な負荷では, 変化が少ないとも考えられた‐ 3 ) ドーパミン (図4) 尿 中 ドー パ ミ ン濃 度 は, 作 業. (%). 負荷終了2時間後に ピークに達. 4 1 ◎. し, 負荷前に対して有意な上昇. 琵琶. が認められた‐ しかし, 対照群 にも’ 終了直後の時刻の値が作. 1 の 1 1陶 9 ◎. 業前, 終了4時間後の時刻の値 に対して有意に高いという特徴 が 得 ら れ た. ドー パ ミ ンは脳 内 で 抑 制 性 の. 「‐‐÷*≠÷‐‐「,. ー. **. 「「. 粥. ・. 8@. 7 @ 膨. 6@ 58. ー. 4◎. 鎖 を竃 興 滋 嫌 そ 霊園影響 はカ テ コ ー ルア ミ ンの 中 で 血 液. ー. *- - ÷÷÷「「 --*÷÷「. Pre. P t -◎ os. P t ‐2 os. 〆ミ Pos t -4. 中 で は, 検 出 さ れ な い レ ベ ル で. * * : p 〈0・01. あ る が, 尿 中 で はノ ル エ ビネ フ. *:p 〈0 .05. リ ンの 数 倍 の 値 とな っ て い る. 本 実 験 で 得 られ た 成 績 の 解 釈 に は, 腎 臓 に お ける 合 成, 排 出 の. t andrightcolumn Fi g .4 changeinurinary dopamine(lef i l l l t landwork v … spec e oadgroup re ro showcont yandva , es ents mean ± S.E.). uerepr. ( 78).
(6) . 血液・尿化学成分の動態と健康指標としての活用に関する研究(ロ). 79. 確認を含む基礎的な研究が必要と思われる‐ 尿中のカテコー ルアミ ンはそれぞれ由来が異なり, また ス トレス感受性の個人差, 対象者の負荷 )ので 量 -反応関係については今後検討が必要と思われる なお への順応の速さも異なる5 , . , 尿中 ノルエ ピネ フリン, エ ビネフリン, ドーパミンの全てが, 作業負荷終了4時間後には通常レベルま で回復したことは, 興味のある結果と思われる. 2‐ コルチゾールの変化について 尿中コルチゾールの変化を図5に示す. 図に示されるように作業負荷 群, 対 象 群 の 間 に い ず れ の 時 刻. (%). 2 ◎ に も有意 差 は認 め られ な か っ 1 @ 1 1 た‐ 経時的には, 対象群 に 1 2 、. ・. 十. ,. ー. 降に減少するという傾向が ぞ響. . . 作業負荷群の個々の変化を観 察すると変動のパタ ー ンが大き. 6 @ 5 ◎ 4 の. . . . く2つに分かれた‐ 分かれた2. 増加は有意とはならなかった‐ コルチゾールは多様な生理機. Q ー. . ミ pe. 1 Post‐@. 能 を 有 す る 副 腎 皮 質 ホ ル モ ンで あ る が, 血 中 レ ベ ル は 視 床 下 部. か らのACTHの刺 激に よ っ. て. ) 左 右 さ れ る? ACTH に は, 朝. . . . Post-2. . ミ z I Post-4. 十:p 〈0 0 ・1 i ightcolumnshow Fi t andr s。1(l ef g .5 Changeinurinaryc。rt. land work load group,respec i ly andvaluerepre t contro ve ‐. t s en s mean ± S・E‐)・. から昼にかけて上昇し, 昼から夜に向けて減少するという 日内リズムが存在する‐ 対象群の経時的 変化は, 日内リ ズムを反映したものと見なすことができる‐ また作業負荷群では, 本来, 下がるべ きところが, 負荷によって同一 レベルに維持されたとも捉えられる‐ コルチ ゾールは, ホルモ ンとして分泌されるまでに時間がかかるために, 被験者の感受性によっ て濃度の ピーク時点が異なっ てくると考え られる‐ 本実験では, 個々の変動の パタ ー ンが大きく2 つに分 かれた‐ このことにより, 被験者の性格傾向による違いや, 負荷をス トレスとして受容した 時点が異なる グループが存 在するのではないかと推察されたが, 例数不足から十分な解析が出来な かった. 今後, 例数を増や してさ らに検討する必要があると思われた.. ( 79).
(7) . 勤. 佐々木 胤 則・山 崎 千恵子・富 田. 80. (%) 十 -「 「. *. -. 3‐ ミネラルの変化について カルシウム, マ グネシウムお よび亜鉛の変化 を図6, 図7お よび図8に示す‐ 1 ) カルシウム (図6),マ グ ネシウム (図7) 尿中のカルシウム, マ グネシ ウムは, 対象群では, 作業前の. 時刻から作業終了直後の時刻に かけて上昇し, その後減少する.. 作業負荷群では, 終了直後にや や増加 し, その レベルが終了2 時間, 4時間も持続する という. Fig.6. o o 5 対象群, 作業負荷群そ れぞれ同 .:p 〈 . れた ンが 観 察 さ れた じ よ う な パタ ー ンが観察さ じような 十:p 〈0 0 ., が, カルシウムは個体の バラツ ightcolumnshow f ium (l t andr inarycal Changeinur e c キが大きく有 意とはならなかっ i l t - land workl ve oad group respec y andvaluerepre cont ro sent s mean 士. S.E. ) ‐. ,. た.. (% ) 作 業 負 荷 群の 尿 中カ ル シ ウ. { a i 9 1 4. ≠. -. I. *≠. -. 墓 1. 「 「 キ 「 * 「. 鞭. -. 琵. 濠. -. 「 十 「. . ム, マグネシムの変化は西牟. 7 ) 報肇 田 馨 七玉堤成饗 .;. ‐ 繁 雑農書』誓言蔓. 」 て稲湯殿鰯豪勇ム. 達. 瑠. っ;て憲 諺 灘 審 議 . … . とすると興味ぁる知見と思わ. 堪. れ る‐. …. 滋 . . 無 1 Pre. .. カ ル シ ウ ム, マ グ ネ シ ウ ム. 働きを し,. 種々の活動に不可. 欠 で あ る た め, そ れ ら の 血 葉. 漁. 1 POSt-@. 州. . . 協 ミ i Post-2. \ 、. 拶. . 撚. 彩. 激. i Post-4 ** : p 〈0.01 *: P 〈0.05. 十:p 〈0 ‐10. は生 理 的 に は し ば し ば 桔 抗 作. 用を示すが, 生体内で重要な. 豪. - …、 乙 搬. Fig.7. ightcolumnshow ium (l t andr inary magnes Changeinur ef luerepresents i ly andva t ve respec oad group, roland workl cont. ) mean ± S.B. .. 濃度は恒常性が強く保たれている. したがって活発な活動下においては, 両金属とも血中濃度を- 定に保つ結果 として尿への排他が増加する と予測される. 作業負荷後の尿 中濃度の増加, 対照群の 代謝冗進作用 を有するコルチ ゾールとの類似の変化は, 予測を裏付ける ものである が, 作業終了直 後の値では, 作業負荷群の方 が低いという解釈が難しい部分もあり, さ らに検討する必要がある‐. ( 80).
(8) . 血液・尿化学成分の動態と健康指標としての活用に関する研究(n). 81. 2 ) 亜鉛 (図8). 対照群は経時的に減少する傾 向が認められ, 作業負荷群は負. (%). 荷終了直後に増加 し, その後対 照群レベルに戻るというパタ ー ンが観察さ れた‐. 8 ) 筆 者 ら は, 既 に ス ト レ ス 負. 荷による血薬銅濃度の直後の上 昇, 亜鉛濃度の終了後の低下を 報告 したが, 体内の動きについ ては推測の域 を出ていなかっ た. 亜鉛については, 肝臓における メタロチオネイ ンの合成促進と Pre. Post -@ * * : P 〈0.01 * : p 〈0.o5. Fig.8. 尿への排他増加が推測されたが, 本実験において一部尿への排世 が示唆されたものと思われるが, 時間的には矛盾する面がある.. ightcolumnshow cont t and r Changein ur inary z inc(l ‐ ef 今回の実験では, 女子を対象 i ly and value represents t ve respec rol and workload group, ). )は 長 mean ± S.E. と し た が, V‐lyengar9. 期に渡る女子の尿中亜鉛, 銅 レベ ルの観察において季節による変化を報告 している. 変動の解析に あたっ ては, 性別, 検体の採取時期を考慮する必要 がある.. W. ま と め. 本研究では, 女子大学生を対象にして, 尿中カテコ ールアミン (ノ ルエ ピネフリン, エ ビネ フリ ン, ドーパ ミ ン),コルチ ゾー ル, カルシウム, マ グネシウムおよび亜鉛の作業負荷による変化を 捕らえ, 変動の内容と健康指標としての活用性の検討 を行った‐ 尿中ノ ルエ ピネ フリ ンと ドーパミ ンは, 作業負荷終了2時間後に高値 を示し, 上昇傾向が観察さ れた. また, エビネフリンでは, 作業負荷終了直後に急激な上昇が認められた‐ このように, 今回 測定した尿中カテコールアミンにおいては, いずれも作業負荷終了後に上昇し, 負荷に対して反応 していることが示された‐ コルチゾールは, 作業負荷後, 増加傾向が観察されたものの, 被験者に よっ て, その変動のパタ ー ンが異なり, 有意な変動として捉えることができなかっ た‐ カルシウム とマ グネシウムは類似の変動パタ ー ンを示し, マ グネシウムは, 一連の報告を裏付けるものとなっ たが, カルシウムは, 個体間のバ ラツキが大きく作業負荷によるもの とは明確に言えなかった. 亜 鉛も作業負荷終了直後に増加することが認 められたが, 血薬レベルの変化を明確に説明するものと はならなかっ た‐ 本実験においてス トレスとの関連が報告されているホルモ ン, ミネラルについて尿 中レベルの特 徴的変化を実験的に捕らえることができた‐ ス トレス過多とされる今日, ス トレス受容状態を尿成. 分を指標として捕え, 健康の維持に活用していくことは意義あることと考えらるが, 尿成分の変化 や相互の関連が生体にどのよう な意味を持つ かは今後の課題である.. (81).
(9) . 82. 佐々木 胤 別・山 崎 千恵子・富 田. 勤. 参考文献 1) 佐々木胤則, 血液・尿化学成分の動態と健康指標としての活用に関する研究 (1), 北海道教 育学紀要 (第江部C), 42 (1) , (1991) 29‐36 ipheraI Catecholamine Level s andthe Symptoms of 2) Monica N‐ Starkman et al . , Per h i Anxiety: S th and without Pheoc romocytoma, Psychosomatic tudi es in Pat ents Wi - 14 2 Medic ine,52 , (1990) 129. 3) J. odink et al., Circadian and. Circatrigintan Rhy thms of Biogeni c A minesin Pre‐. ic Medicine,52 menstruaISyndrome(PMS) , (1990) ,Psychosomat. 34 6‐ 356. i ing MentaI ine Pharmacokinet in et al., P1asma Norepinephr id S‐ Goldst cs Dur 4) Dav e -6 05 ic Medic ine,49 Chal l enge,Psychosomat , (1987) 591 i R lt i hi th Age and B i 5) David A. Jenner et al ‐ ,24-h Catecholamine xcreton: e a ons ps w ini 1 987 Weight ) 17 - 25 ca Chimi ca Acta,164 , ( ,C1 isoland Cate‐ 6) Roger K. Pi tman and Scott p‐ orr, Twenty-Four Hour Urinary Cort ion in Comba t-Related Posttraumatic Stress Disorder, Biol chola1mine Bxcret . Psy‐. 44 chiatry,27 , (1990) 241‐2. entconceptin Mg metab 7) 西牟田守, 軽運動による血清 および尿 マ グネ シウムの変化, Curr ) i 3 sm,3( ol , (1988) 18-21. 8) 佐々木胤則他, ス トレス負荷によるヒト血葉金属および生化学成分の変動について, 北方産業 衛 生, 37, (1989) 33‐38 e ionsin Ur inary Excretion ofZinc and Copperin Normal e Femal 9) V.lyengar, Variat 1 low-Up in the Same Subjects, Trace E ements Human Subjects:a Long-term Fol in Medic ine,6( ) 2 , (1989) 47‐49. (82 ).
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