4.3 ヒト体内におけるトリチウム代謝に関する調査研究
Tritium Metabolism in the Human Body
増田 毅, 松下 兼作, 多胡 靖宏, 中村 裕二
環境シミュレーション研究部

Tsuyoshi MASUDA, Kensaku MATSUSHITA, Yasuhiro TAKO, Yuji NAKAMURA
Department of Environmental Simulation
Abstract
In the radiation safety assessment prior to the construction of the first commercial spent nuclear fuelreprocessing plant in Rokkasho, Japan, the internal radiation dose to the public due to tritium was estimated using
the dose conversion factors based on the ICRP metabolic model of hydrogen in the human body. The ICRP
metabolic model is very simple and is comprised of a free water tritium and organically bound tritium (OBT)compartments having biological half-lives of 10 and 40 d, respectively.
Although the biological half-time of tritium water (HTO) in the human body was examined in several casessuch as accidental intakes or experimental administrations, actual data on the metabolism of OBT are quite limited.
The objective of this research program is to establish experimentally the metabolism of tritium including OBT in
the human body for more realistic dose estimation. In the experiment, the stable isotope of hydrogen, deuterium(D), was used as a substitute for tritium.
In FY 2011, urine, breath and serum samples were collected from volunteers administered with D-labeled
glucose or D2O up to 16 weeks after the administration, and analyzed for the isotopic ratios (D/H) with a mass
spectrometer. Since D resulted from decompose of the D-labeled glucose in the human body entered to free water
which is a relatively large pool of hydrogen, the decomposition rate of glucose is not directly monitored from thosesamples collected. To obtain decomposition rate of the administered glucose, 13C-labeled glucose was also
administered to the same volunteers, and 13C isotopic ratios in their urine and breath samples were analyzed.
The D isotopic ratios in the urine and breath samples increased after the administrations, and then decreased
with an exponential function, while the 13C isotopic ratios decreased with two exponential components with thefirst short half-time and the second long one. Since the range of D isotopic ratio between increasing level just after
the administration and background one was one order of magnitude narrower than that of 13C isotopic ratio, thelong component was not observed for the case of D. Half-times of the D isotopic ratios in urine and breath after
D-labeled glucose administration were 6.4 and 6.0 d, which were similar with 7.4 and 7.2 d after D2O
administration, respectively. The half-times for D2O intake were comparable with 5-13 d in the literature, andslightly shorter than 10 d in the ICRP model. The observed short and long half-times of the 13C isotopic ratios afteradministration of 13C-labeled glucose were 1.3 d and 2.1×102 d for urine and 1.1 d and 1.4×102 d for breath,respectively. All procedures of the experiment were approved by the IES Review Board for Human Subject
Experiments, and written informed consents were obtained from all volunteers.
1. 目的
大型再処理施設の安全審査では、経口摂取されたトリチウムから受ける線量は摂取量(Bq)とICRPの定める線量換算係数（HTOを経口摂取した場合で 1.8×10-11 Sv

Bq-1、OBTの場合で 4.2×10-11 Sv Bq-1（ICRP, 1995））とD代謝速度を調べるためのD標識グルコースと同時に、を用いて計算された。この線量換算係数は、半減期 10グルコースの代謝速度を調べるための13C標識グルコ日及び 40 日のコンパートメントからなる極めて単純ース（すべての炭素が13Cであるもの）の投与を行った。

なトリチウム代謝モデルを仮定して求められたもので全ての被験者からは立会人のもと書面でのインフォーあり、実際のデータによる裏づけは限られている。従ムドコンセントを得た。って、実験データに基づく、より現実的な評価によってその妥当性を確認することは、安全評価への信頼性

3. 成果の概要を高め、地域の安心につなげるために重要である。そ男性被験者の尿および呼気のDおよび13C濃度上昇分

こで本調査では、トリチウムに代えて重水素Dを用い（体重当り投与量で規格化）をFig. 1、Fig. 2 に示す。

た実験によってトリチウム代謝に関するデータを収集

投与後それぞれの濃度は一時的に上昇したのちに、そし、より現実的なトリチウム代謝モデルを作成するこ

れぞれ 1 および 2 相性の減少を示した。そこでピークとを目的としている。摂取するトリチウムの化学形態後の濃度減少を 1 および 2 成分の指数関数で近似しそにより代謝は異なると考えられるため、D標識した三れぞれの濃度半減期を得た（Tables 1, 2）。D2O投与によ大栄養素や主要作物等を経口摂取した場合のデータ収るピーク後のD濃度半減期（7 日）は、Hill and Johnson集を平成 26 年度まで順次行っていく計画である。平成（1993）の報告（5-13 日）と矛盾しなかった。また、

22 年度では、重水素標識糖質（グルコース）および重D標識グルコース投与後のD濃度半減期（6 日）もD2O水（D2O）を経口摂取した場合の代謝データ（1 週間）投与と大きくは異ならず、いずれもICRPモデルの速いを採取する予備実験を行った。平成 23 年度は、それら減衰成分の半減期 10 日よりも短かった。13C標識グルを投与した後 16 週間のデータを採取することを目的

コース投与による13C濃度ピーク後の13C濃度の短半減とした。

期成分（約 1 日）はD濃度半減期より短かった。これはグルコース代謝分解速度を反映しているものと考え2. 方法られた。長半減期成分（140 および 210 日）は、グル

13D, C標識グルコース投与群、D2O投与群、および非コース由来13Cのうちで体内での有機合成に用いられ投与対照群の 3 群の被験者(n=3)は全て健常な日本人でたものの代謝速度を反映しているものと考えられた。

ある。投与したD標識グルコースは、非交換型HをDにこのような長半減期成分がD濃度の測定では得られな

置 換 し 、 交 換 型 H は 置 換 し て い な い

かったのは、投与直後のD濃度とバックグラウンド濃HOCD2(CDOH)4CDO（ケンブリッジアイソトープ社製,度との濃度差が13Cと比較して小さいためと考えられ98%）であった。経口投与後 16 週間まで、尿、呼気及た。

び血液を採取し、試料中のD濃度を質量分析により測定した。D,13C標識グルコース投与群およびD2O投与群

引用文献の一人当たりD投与量はそれぞれ 0.51 g及び 1.1 gであICRP (1995) ICRP publ. 72, Pergamon Press, Oxford.

った。また、グルコース代謝で生じるHDOは体内自由Hill and Johnson (1993) Health Phys. 65(6), 628-647.

水プールに入るため、呼気や尿からはプールの代謝速度より速いグルコース自体の代謝速度を測定することができない。そこでD,13C標識グルコース投与群には、Table 1 Half-life of D ratio (day)Table 2 Half-life of 13C ratio (day)Administration
D, 13C labeled glucose
D2 OComponent
1st2ndUrine
6.4

Breath
6.0

7.4

7.2

Urine
1.3
2
2.1×10Breath1.1
2
1.4×10ABC

DTime after administration (day)Time after administration (day)Fig. 1 D concentration (D/H) after D labeled glucose and D2O administration
A, B: D and 13C labeled glucose administration．
C, D: D2O administration
A, C: urine, B, D: breath．Inserted panels: enlargement of data from day 0 to 7.

AB

Time after administration (day)Fig. 2Time after administration (day)13

C concentration after 13C labeled glucose
A: urine, B: breath. Inserted panels: enlargement of data from day 0 to 7.