課題名

A-4 紫外線の増加が人に及ぼす影響に関する疫学的視点を中心とした研究

課題代表者名

山口 直人 (厚生省国立がんセンター研究所がん情報研究部)

研究期間

平成8−10年度

合計予算額

150,740千円 (うち10年度 54,466千円)

研究体制

(1) 紫外線のヒト健康への総合的影響に関する疫学的研究(厚生省国立がんセンター研究所)

(2) ライフスタイルを考慮した、標的部位における紫外線有効暴露量評価手法の開発に関する研究(環境庁国立環境研究所)

(3) 白内障の実態把握並びに白内障発症と紫外線暴露との関連性解明に関する国際比較研究

(環境庁国立環境研究所).

(4) 免疫・感染症分野における紫外線照射影響の実験的並びに疫学的解析

(厚生省国立感染症研究所)

(5) 人の紫外線暴露に対する遺伝的感受性決定要因の解明に関する研究(環境庁国立環境研究所)

   紫外線のDNA障害作用を修飾する要因の解明に関する実験的研究

  有害化学物質との複合暴露による発がん過程に及ぼす酸化的ストレスの寄与に関する研究

(6) B領域紫外線の照射条件による組織障害の差異に関する研究(労働省産業医学総合研究所)

研究概要

1.序

 オゾン層破壊によって地上に到達する紫外線量の増加がもたらされ、その結果として、人が暴露する紫外線量が増加することによって、その健康影響の拡大が懸念されている。具体的な健康影響としては、皮膚の悪性腫瘍、白内障などが注目されているが、オゾン層破壊がもたらす紫外線暴露の増大によって、これらの疾患のリスクがどの程度増加するか、推定するために必要な基礎的なデータが不足しており、今後の研究課題は数多い。特に、実際に社会で起こりつつある健康影響を定量的に把握する疫学的研究は、紫外線増加による健康影響のリスクアセスメントに必須の情報であるにもかかわらず、わが国における研究は大きく後れをとっており、異なる専門領域の研究者による共同研究の必要性は極めて高い。そこで、本研究では疫学的視点を中心に据え、紫外線の生体影響に関する基礎的な研究成果を取り入れつつ、紫外線増加がもたらす健康影響の総合的理解を目指した研究を行う。具体的には紫外線暴露による皮膚悪性腫瘍、白内障の発症に関する基礎的並びに疫学的解析を中心に、暴露レベルの正確な評価、免疫系への影響、複合暴露の影響など、多彩な研究を行う。

 

2.研究目的

 研究目的の第一は、紫外線によってリスクが増大する疾患、特に皮膚悪性腫瘍、白内障について、わが国における発症の実態を明らかにすることである。同時に、紫外線暴露レベルとの相関について、地理疫学的な分析を試みる。すなわち、紫外線暴露レベルが異なる複数の地域における有病率、罹患率を把握して、紫外線暴露レベルと疾病リスクの関係を分析する。

 研究目的の第二は、人が社会生活を通じて暴露する紫外線暴露レベルをより正確に把握するために、ライフスタイルと紫外線暴露の関係を定量的に把握することである。本研究は、個人レベルで紫外線の暴露レベルを評価して、疾病リスクとの関係を分析する際に有用な情報を与えるものである。

 研究目的の第三は、紫外線の健康影響を、免疫系への影響、細胞内発がん過程への影響など、メカニズムの面からの解明を目指すことである。メカニズムの解明は、基礎医学的な興味に留まらず、紫外線の健康影響を人において評価する際のバイオマーカーの研究につながるものであり、より正確な疫学研究を行うための基盤となるものである。

 

3.研究の内容・成果

(1)紫外線のヒト健康への総合的影響に関する疫学的研究

 わが国における皮膚悪性腫瘍の死亡率の経年変化を分析した結果、悪性黒色腫では僅かな上昇傾向が認められたが、それ以外の皮膚悪性腫瘍では、1975年から1995年の20年間に減少傾向を示すことが明らかとなった。死亡率の経年変化は、この間の治癒率の向上、診断基準の変化などを考慮して解釈する必要があるため、紫外線増加の影響を疫学的に評価するためには、罹患率を前癌症まで含めてモニターすることが重要であることが明らかとなった。

 皮膚悪牲腫瘍、その他の悪性腫瘍の地理分布の解析は、北海道、東北、関東、甲信越、北陸、東海、近畿、中国、四国、九州、沖縄の11地域について年齢構成の違いを補正した標準化死亡比の形で死亡率を分析した結果、皮膚、悪性腫瘍では、緯度、気象、オゾンレベルから推定した紫外線暴露推定値との正の相関は認められなかった。しかし、この地理疫学的な手法を、さらに他の悪性腫瘍にも適用して分析したところ、子宮がんと白血病で、紫外線暴露レベルと正の相関が認められ、今後の分析疫学的研究の必要性が示唆された。

 皮膚への影響をさらに詳細に検討するために、緯度が異なり、従って紫外線暴露レベルも異なる兵庫県加西市、宮崎県清武町、沖縄県伊江村の3地区において、皮膚検診を行い、皮膚の悪性腫瘍、及びその前がん病変の有病率の推定を行った。その結果、日光角化症の有病率と紫外線暴露レベルの間に正の相関が認められ、前がん病変のレベルで紫外線の影響を評価できた、皮膚がん検診を継続受診した者は発見の機会が増えるため、初回受診時の結果のみを対象として、有病率を算出した結果、男女とも日光角化症の有病率が60歳を越えてから急速に増加すること、男と女では男の方が有病率が高いこと、加西市と伊江村では一貫して伊江村の有病率の方が高いことが明らかになった。この結果を基に、60歳以上を対象として両地区の年間平均紫外線地上到達量との相関を分析した結果、加西市に対する伊江村における日光角化症の有病率のオッズ比(近似的にリスク比を表すと考えられる)は、男で4.11倍、女で8.97倍と大きな違いが認められた。

 日光角化症との相関関係を示す因子として、脂漏性角化症との関係を分析した結果、脂漏性角化症が5個以下の群と6個以上の群では、日光角化症の有病率が有意に異なることが明らかとなった。加西市では、脂漏性角化症5個以下の群での有病率(人口10万人対)は73.4人に対して、6個以上群では286.7人、伊江村では5個以下群での有病率は211.1人に対して、6個以上群では1327.9人であった。

 加西市において、日焼け止めクリームを使用する群としない群で日光角化症の有病率を比較した結果、使用群では人口10万人対66.5人であるのに対して、未使用群では3159人で、有意に使用群の有病率が低かった。

(2)ライフスタイルを考慮した、標的部位における紫外線有効暴露量評価手法の開発に関する研究

 紫外線暴露による白内障発症を考えるとき、標的臓器である水晶体への暴露量評価と、暴露に影響を与える要因の把握が必須である。特に水晶体への暴露は戸外での生活時間に加えて、サングラス、防止の着用などによって大きく影響されるので、それらライフスタイルによる暴露レベルの変化に関する基礎的な検討を行った。実験システムとして、微小部位への着脱が可能な超小型紫外線計測装置を製作し、これを頭部マネキンの任意の部位に装着して、さまざまな実験条件下で紫外線の連続測定を行った。その結果、紫外線カット眼鏡は、正面、上方からの光照射には効果的に働くが、側方、下方、背面からの反射光に対しては、これを完全にはブロックし得ないことなどが明らかとなった。

 ライフスタイルによる紫外線暴露に最も強く影響するのは戸外での活動時間であるが、一日中の活動状況を詳細に記録することは実行上不可能であり、何らかの形でより簡単な質問によって紫外線暴露レベルを正確に推定する方法が必要である。そこで、昼間の時間帯のうち、どの時間帯の戸外活動時間がより正確に紫外線暴露レベルを推定できるかを検討した結果、午前9時から午後3時までの時間帯を調べれば、疫学研究の精度要求に十分に耐えられる推定値が得られることが明らかとなった。

(3)白内障の実態把握並びに白内障発症と紫外線暴露との関連性解明に関する国際比較研究

 紫外線暴露による白内障発症の実態を疫学的に解明するために、国内で紫外線暴露レベルの異なる4地域及び、アイスランド、シンガポールを対象地域として、水晶体混濁の有所見率、病型の特徴を検討した。本年度はシンガポールにおける中国系住民517名の調査を行った。その結果、水晶体の加齢変化は、シンガポールと奄美で大差はなかったが、能登、アイスランドに比べると加齢変化の速度は速いと推定された、特に臨床的に白内障と診断できるGrade II-III群の水晶体混濁の有所見率から平均的日本人と比べて、混濁の進行が10歳程度早いことが明らかとなった。

 シンガポールにおける水晶体混濁の病型は皮質混濁が主であったが、加齢とともに混合型が多くなることが明らかとなった。

(4)免疫・感染症分野における紫外線照射影響の実験的並びに疫学的解析

 厚生省のとりまとめた2つの資料(ツベルクリン反応全国調査および伝染病流行予測調査報告書によるワクチン接種抗体検査)をもとに全国紫外線照射推定量と人における免疫機能の相関を分析した。都道府県別に学童のツベルクリン反応陽性率を比較した結果、UVBレベルと負の相関関係を示すことが明らかとなった。この結果は、我が国においても紫外線への暴露が免疫機能に影響を及ぼしている可能性を示唆するものであり、今後、詳細な検討を行う必要がある。

 BALBマウス5匹にマラリア原虫(Plasmodium chabaudi)を腹腔摂取する前日あるいは当日直前に紫外線を照射して、感染への影響を調べた。その結果、照射後9日前後で100%死亡し、非照射群の死亡が5匹中1匹で、摂取後25日目の死亡であったのに比較して、原虫の増殖性が増したことを示唆する結果が得られた。同様の現象は、本来非感染性であるC57BL/10マウスにおいても認められ、本来非感染性のマウスを感染性に変えてしまう本質的な変化が起こったことを示唆する結果が得られた。

 ヒト集団において、紫外線暴露の免疫系への影響を疫学的に分析する目的で、遅延型免疫反応を反映するツ反陽性率の地域性を調べた結果、紫外線レベルの高い地域の方が陽性率が低いという結果が得られ、免疫系への影響が示唆された。しかし、同様の分析をポリオワクチンによる抗体産生、風疹による抗体産生について行った結果では、前者では紫外線レベルと正の相関が認められ、後者では相関が認められなかった。このことから、遅延型免疫に対する紫外線の影響を疫学的に分析する指標について、さらに検討が必要であることが明らかとなった。

(5)人の紫外線暴露に対する遺伝的感受性決定要因の解明に関する研究

 〇膤粟のDNA障害作用を修飾する要因の解明に関する実験的研究、

 紫外線による皮膚、悪性腫瘍の発生メカニズムを解明する上で、紫外線によるDNA障害と、その結果生ずる突然変異は極めて重要である。本研究では、300nm320nmの紫外線照射によるHSC-tk遺伝子の変異を分析した結果、比較的大きな欠損は300nmで照射量に依存して増加すること、タンデムな二重変異は両波長で照射量に依存して増加するが、320nmでは多様な変異クラスターが増加することを明らかにした。この結果から波長特異的な変異が発生していたことを考慮して、紫外線の健康リスクアセスメントの基礎的な実験として、UVA領域を含む細胞傷害性と変異原性のアクションスペクトルを求めた。また、従来の研究では変異原性を評価する際に線量率を考慮した研究は少なく、暴露期間の影響等については未知の部分が多いことから、300nm320nmUVBが示す変異原性について、線量率効果を検討した。実験はLTK-15/CREF細胞株を用い、1日前にシャーレ上に蒔いた後、320nmおよび300nmの紫外線単色光を異なる線量率で照射した後、生存率と突然変異頻度を測定した。その結果、低線量率・長時間暴露の方が、高線量率・短時間暴露よりも変異原性が高いことが明らかとなった。この結果から、弱い紫外線に長時間暴露する方が、強い紫外線に短時間暴露するよりも変異が発生する可能性が高いことが示唆され、今後の紫外線暴露の疫学的研究の際にも、暴露レベルと暴露期間の両方を考慮することが重要であることが明らかとなった。さらに、UVBが胚発生に及ぼす影響についても予備的な検討を行った。

 ⇒害化学物質との複合暴露による発がん過程に及ぼす酸化的ストレスの寄与に関する研究

 紫外線暴露の健康影響は、同時に起こるさまざまな有害物質への暴露によって増強されるなど、就職を受ける可能性がある。紫外線と化学物質の複合暴露による発がん過程の変化を解明することは、社会における紫外線の健康影響を正確に把握し、影響を予防する際に極めて重要な因子である。そこで、酸化的ストレスに感受性の高いメタロチオネイン遺伝子欠損MT(-/-)マウスを用いて、典型的な環境発がん物質である芳香族炭化水素類中の7,12-dimethyldibenz(a)anthracene(DMBA)と紫外線の複合暴露の影響を検討した。DMBA100250500microgram/マウス)をマウス背部に1回塗布し、1週間後から紫外線(UVB5kJ/m2)を週3回、連続13週間照射した。その結果、DMBAによる急性及び慢性の炎症性傷害及び発がん作用は紫外線照射で増強すること、DMBAに対する皮膚の感受性はMT(-/-)マウスの方が対照のMT(+/+)マウスよりも高く、DMBAと紫外線の複合暴露群ではDMBA単独に比べて皮膚損傷発生率が高いことが明らかとなった。複合暴露群の腫瘍組織ではH-rasがん遺伝子のcodon61A-T塩基変換が一部に認められ、この遺伝子の関与が示唆された。以上から、DMBAと紫外線の複合暴露によって、皮膚細胞の損傷、特に皮膚発がんが増強されること、その際に酸化的ストレスおよびH-ras遺伝子の突然変異が関与する可能性が示唆された。

(6)B領域紫外線の照射条件による組織障害の差異に関する研究

 B領域紫外線(UVB)の生体影響のメカニズムに関して、酸化ストレスの関与を指摘する報告がある。そこで、本研究では培養細胞にUVBを照射し、チオバルビツール酸反応物(TBA-RS)を測定する方法で参加ストレスの評価を試みた。その結果、200J/m2の照射量でTBA-RSの増加が観察され、酸化ストレスの分析法として有用であることが示唆された。ただし、照射の強度とTBA-RSの増加量との量的な関係は明瞭でなく、実験システムの改良の必要性が明らかとなった。また、照射効果の差の解析には、閾値や飽和現象についても留意する必要があることも明らかとなった。

 

4.考察

 本研究班の3年問の活動の結果、我が国においても皮膚悪性腫瘍とその前癌病変の発症に紫外線暴露が影響していることを示唆する成績が得られた。さらに、スキンタイプや脂漏性角化症と日光角化症の相関関係が明らかとなったことは、皮膚がん予防に向けて、ハイリスクグループを絞り込む可能性を示すことができたと言える。また、日焼け止めクリームを使用する群の方が日光角化症の有病率が低いという成績が得られたことは、皮膚がん予防の実践に向けた具体化にとって貴重な結果である。ただし、これまでの研究は限られた地域の比較検討であり、今後、対象地域を増やしてより詳細に地理相関を分析する必要がある。また、地理相関分析では、同一地域で紫外線暴露レベルの異なる場合のリスクの違いを解明できないことから、皮膚がん患者個人を対象とした疫学研究が是非必要である。皮膚悪性腫瘍の死亡率の分析では、経年変化では悪性黒色腫の僅かな増加傾向が認められたものの、その他の皮膚悪性腫瘍では減少傾向を示し、治癒率の向上など、複雑な要因の関与が示唆された。従って、今後、紫外線暴露の増加による皮膚悪性腫瘍リスクの増加をモニターするためには死亡率は不適当であり、罹患率の継続的なモニターが必要である。

 紫外線による白内障リスクの増加についても我が国において地理的な相関関係が認められたことは、紫外線による白内障の予防が我が国でも重要であることを示唆するものである。眼の紫外線暴露の防止については、戸外での生活時間や帽子、サングラスの着用などのライフスタイルの影響を考慮する必要があり、この面の研究から白内障予防の具体化に向けた成績が得られた意義は大きい。

 紫外線の健康影響の解明に向けた取り組みとして、免疫機能への影響、アクションスペクトル、線量率の分析、複合暴露の影響の解析、酸化的ストレスによる細胞傷害の解明などを進めた。これらの研究の結果、紫外線が様々なメカニズムを通じて生体に影響を及ぼすことが明らかとなり、リスク評価と疾病予防に向けた取り組みにこれらの研究成果を活用してゆくことがこれからの大きな課題である。

 本研究班の3年問の活動で、紫外線の健康影響について、我が国における実態を解明できた。今後は紫外線暴露の健康影響を量反応関係として量的に把握することによって、オゾン層破壊によってもたらされる紫外線暴露レベルの増加が我が国において、どの程度の健康被害を起こす可能性があるかを詳細に解明し、効果的な予防の具体化を進めてゆく必要がある。

 

5.研究者略歴

課題代表者:山口直人

1952年生まれ、慶應義塾大学医学部卒業医学博士、

現在、厚生省国立がんセンター研究所がん情報研究部・部長

主要論文:

1) Yamaguchi N, Watanabe S, Maruyama K, Okubo T. Analysis of stomach cancer incidence by histologic subtypes based on a mathematical model of multistage cancer induction and exponential growth. Japanese Journal of Cancer Research. 81:1109-1117, 1990

2) Yamaguchi N, Tamura Y, Sobue T, Akiba S, Ohtaki M, Baba Y, Mizuno S, Watanabe S. Evaluation of cancer prevention strategies by computerized simulation model: methodological issues. Environmental Health Perspectives. 102(Suppl 8):67-71, 1994

3)Yamaguchi N. Role of epidemiology in carcinogenic risk assessment. Reviews in Toxicology. 2:53-58, 1998

 

サブテーマ代表者

(1): 山口直人(同上)

 

(2): 小野雅司

1948年生まれ、東京大学医学部卒業保健学博士、

現在、国立環境研究所環境健康部環境疫学研究室室長

主要論文:

1) A current UV-B-related cataract epidemiology study in Japan, Dev. Ophthalmol., 27, 32-41, 1997.

2) Preliminary study on exposure measurement of ultraviolet radiation, Dev. Ophthalmol., 27, 81-88, 1997.

3) Monitoring of solar-UV exposure among schoolchildren in five Japanese cities using spore dosimeter and UV-coloring labels, Jpn. J. Cancer Res., 89, 235-245, 1998.

 

(3): 小野雅司(同上)

 

(4): 山本紀一

1940年生まれ、東北大学薬学部卒業、現在、国立感染症研究所ウイルス部主任研究官

主要論文:

1) Kameoka Y, Yamamoto K, et al. Dengue virus type 2 unresponsive to the current PCR primer; construction of a new PCR primer to detect the strains of Dengue virus type 2. Trop Med. 37:65-72, 1995

2) Yamamoto K, et al. Increase of plasma sialic asid upon UV-B irradiation in mouse. Biol Pharm Bull, 18:917-919, 1995

3) Yamamoto K, et al. Changes in serum levels of sialoglycoproteins in mice exposed to UV-B. Biol Pharm Bull, 21:1000-1002, 1998

 

(5) Ю通攅展

1954年生まれ、東京大学大学院薬学系研究科修了、現在、国立環境研究所環境健康部・室長

主要論文:

1) Akiyama N, Alexander D, Aoki Y, Noda M. Characterization of mutations induced by 300 and 320nm UV radiation in a rat fibroblast cell line. Mutat. Res. 372:119-131, 1996.

2) Zhang B, Satoh M, Nishimura N, Suzuki J S, Sone H, Aoki Y, Tohyama C. Metallothionein deficiency promotes mouse skin carcinogenesis induced by 7,12-dimethylbenz[a]anthracene. Cancer Res., 58:4044-4046, 1998.

3) Matsumoto M, Imagawa M, Aoki Y. Identification of an enhancer element of glutathione S-transferase P gene required for expression by a coplanar polychlorinated biphenyl Biochem. J., 338:599-605, 1999.

 

◆П鷸垣藹

1950年生まれ、ロチェスター大学医学系研究科修了、現在、国立環境研究所環境健康部・部長

主要論文:

1) Sato H, Suzuki J S, Tanaka M, Ogiso M, Tohyama C, Kobayashi S, Gene expression in skin tumors induced in hairless mice by chronic exposure to ultraviolet. B irradiation, Photochem. Photobiol. 65:908-914, 1997.

2) Zhang B, Satoh M, Nishimura N, Suzuki J S, Sone, H, Aoki Y, Tohyama, C. Metallothionein Deficiency Promotes Mouse Skin Tumorigenesis Induced by 7,12-Dimethylbenz[a]anthracene. Cancer Res., 58:4044-4046, 1998.

3) Nishimura N, Tohyama C, Satoh M, Nishimnura H, Reeve V E. Defective immune response and severe skin damage following UVB irradiation in interleukin-6-deficient mice. Immunology. 97:77-83, 1999.

 

(6): 岩田豊人

1957年生まれ、新潟大学医学部卒、

現在、労働省産業医学総合研究所健康障害予防研究部主任研究員

主要論文:

1) Kanoh H, Iwata T et al. Immunological characterization of sn-1,2-diacylglycerol and sn-2-monoacylglycerol kinase from pig brain. J Biol Chem, 261:5597-5602, 1986

2) 岩田豊人他. 電磁環境の生物学的モニタリングによる生体影響評価手法の確立に関する研究. 平成5年度環境保全研究成果集(II) 90-(1)-1,1-5p, 1993.

3) Iwata T, et al. Protein absorption to the mineral fibers. APORD 631-634, 1998