動物実験による亜硝酸ガスの喘息への影響評価

はじめに

当所ホームページの2020年10月30日の記事「二酸化窒素と喘息の関連における亜硝酸ガスの役割」に記載したように、多くの疫学調査により二酸化窒素（NO₂）は喘息と関連することが示唆されていますが、喘息や呼吸器症状に影響する原因物質はNO₂ではなく亜硝酸ガス（HONO）の可能性があります。今回は、HONOがNO₂や四日市ぜんそくの原因物質と考えられている亜硫酸ガスよりも喘息への影響が強い可能性を、私たちの動物実験の結果で示しました1）ので、ご紹介します。

動物実験による喘息や慢性閉塞性肺疾患（COPD）への影響指標、及び、その指標に対するNO₂の影響

喘息患者やCOPD患者の診断には呼吸機能検査などが用いられます。実験動物では呼吸機能検査の代わりに、気道抵抗が喘息やCOPDへの影響の指標として測定されます。なお、気道抵抗への影響が出やすい動物種や出にくい動物種が存在し、具体的には、ラットは影響が出にくい動物種で、ラットで気道抵抗を調べる場合は気管挿管して肺抵抗（気管支狭窄の指標）を調べます。大気汚染物質でラットの肺抵抗を亢進させる物質は、亜硫酸ガスしか報告されていませんでした2）。NO₂では、ラット曝露実験では肺抵抗の亢進は観察されず、気道抵抗への影響が出やすいモルモットを用いて気道抵抗が亢進することが報告されています3）。四日市ぜんそくの研究をされていた三重大学の吉田克己先生は、NO₂はモルモットで気道抵抗を亢進させるがラットの肺抵抗を亢進させないため喘息への影響は強くは無いと考えられることや、ラットで肺抵抗を亢進させる物質は規制されねばならないと考えられることを講演されています4）。

私たちのHONOのラット曝露実験の結果

ラットに5.8、4.1、0.0 ppmのHONOを6週間曝露し、肺抵抗や動肺コンプライアンス（肺の線維化の指標）の測定、肺のCxcl-1（炎症時に増加）, TNF-a（炎症促進物質）, Muc5ac（気管支喘息で増加）のmRNA量の測定、及び、肺の組織学的検索を行いました。その結果、気管支平滑筋収縮剤の併用なしで5.8 ppm HONO曝露で0.0 ppm群と比較して肺抵抗（表1）とMuc5ac（図1）が有意に亢進しましたが、動肺コンプライアンス、Cxcl-1、TNF-aでは有意な変化はありませんでした。組織学的検索でも、炎症性変化や線維化を伴わない肺気腫様変化が観察され、肺抵抗やmRNAの結果を支持する観察結果でした。これらの結果から、HONOはNO₂や亜硫酸ガスより喘息への影響が強いことを示唆しました1）。

NO₂や亜硫酸ガスの動物実験では炎症性変化や線維化を伴い、気道抵抗を亢進しますが、HONOでは炎症性変化や線維化を伴わず、かつ、亜硫酸ガスより低い濃度で肺抵抗を亢進します［2）は250 ppmの亜硫酸ガスでの実験］。私たちは、肺の線維化が起きている状態で気道抵抗に影響が出るNO₂や亜硫酸ガスより、低い濃度で直接的に肺抵抗に影響するHONOの方が喘息患者にとって重要ではないかと考えています。また、HONOは屋外より室内の方が濃度は高いことが知られており5）、かつ、HONOの疫学調査の報告でも換気を推奨しています6）。従って、HONOの影響は室内汚染として対処できるかも知れません。
 

参考文献

1. M. Ohyama, et al. 2018. Effects of nitrous acid exposure on baseline pulmonary resistance and Muc5ac in rats. Inhal Toxicol. 30:149-158.
2. S. Shore, et al. 1995. Increased airway responsiveness to inhaled methacholine in a rat model of chronic bronchitis. Am J Respir Crit Care Med. 151:1931-1938.
3. T. Kobayashi, et al. 1995. Concentration- and time-dependent increase in specific airway resistance after induction of airway hyperresponsiveness by subchronic exposure of guinea pigs to nitrogen dioxide. Fundam Appl Toxicol. 25:154-158.
4. 吉田克己．四日市喘息の経験と動物実験からみた大気汚染と喘息．第27回大気汚染学会特別集会II“ぜんそく”とその周辺をめぐる討論―大気汚染に反応するのは何か―（講演）1986年11月18日京都市
   
5. Y. Chen, et al. 2020. Evaluation and impact factors of indoor and outdoor gas-phase nitrous acid under different environmental conditions. J Environ Sci. 95:165-171.
6. DL. Jarvis, et al. 2005. Indoor nitrous acid and respiratory symptoms and lung function in adults. Thorax. 60:474-479. https://thorax.bmj.com/content/60/6/474