JAEA-Research
2013-005

極微量ウラン影響効果試験（共同研究）

Animal Study on Biological Responses by Radon Inhalation Making Useof Waste Rock Which Contains Feeble Activity of Uranium(Joint Research)
石森 有

迫田 晃弘

田中 裕史

光延 文裕

山岡 聖典

片岡 隆浩

大和 恵子

西山 祐一

Yuu ISHIMORI, Akihiro SAKODA, Hiroshi TANAKA
Fumihiro MITSUNOBU, Kiyonori YAMAOKA, Takahiro KATAOKA
Keiko YAMATO and Yuichi NISHIYAMA

人形峠環境技術センター
Ningyo-toge Environmental Engineering Center

June 2013
Japan Atomic Energy Agency

日本原子力研究開発機構

本レポートは独立行政法人日本原子力研究開発機構が不定期に発行する成果報告書です。
本レポートの入手並びに著作権利用に関するお問い合わせは、下記あてにお問い合わせ下さい。
なお、本レポートの全文は日本原子力研究開発機構ホームページ（http://www.jaea.go.jp）
より発信されています。
独立行政法人日本原子力研究開発機構〒319-1195

研究技術情報部

研究技術情報課

茨城県那珂郡東海村白方白根 2 番地 4

電話 029-282-6387, Fax 029-282-5920, E-mail:ird-support@jaea.go.jp
This report is issued irregularly by Japan Atomic Energy Agency
Inquiries about availability and/or copyright of this report should be addressed toIntellectual Resources Section, Intellectual Resources Department,
Japan Atomic Energy Agency
2-4 Shirakata Shirane, Tokai-mura, Naka-gun, Ibaraki-ken 319-1195 Japan
Tel +81-29-282-6387, Fax +81-29-282-5920, E-mail:ird-support@jaea.go.jp© Japan Atomic Energy Agency, 2013

JAEA-Research 2013-005
極微量ウラン影響効果試験（共同研究）
日本原子力研究開発機構
石森

有、迫田
片岡

晃弘、田中

人形峠環境技術センター

裕史、光延

隆浩**、大和文裕*、山岡恵子**、西山

聖典**、

祐一**

（2013 年 3 月 15 日受理）
岡山大学と日本原子力研究開発機構人形峠環境技術センター（原子力機構人形峠）は、低線量放射線域でのラドン吸入に起因する影響効果に係る共同研究を実施している。岡山大学病院三朝
医療センターは臨床的な知見に基づく研究課題設定を、岡山大学大学院保健学研究科は研究管理
および生体応答評価を、原子力機構人形峠はラドン吸入試験設備の開発、ラドン濃度の制御、ラドンの体内挙動・線量評価をそれぞれ分担することとした。
平成 19 年度から平成 23 年度は、ラドン温泉の適応症とされる活性酸素関連疾患のモデルマウ
スなどで、主にラドン吸入による生体応答を確認し、その結果を解析評価することで、ラドン温泉の効果の機構解明を進め、同時に、吸入ラドンによる生体応答を定量的に議論し、また、リスクと比較して議論するため、吸入ラドンの体内動態について把握し、各臓器・組織での吸収線量と関連付けて評価する方法について検討し、以下の成果を得た。
(1) 本研究の課題設定にあたり、低線量域でのラドンの影響効果について文献調査した。
(2) 大規模な小動物のラドン吸入試験を目的とした国内初の大規模設備を開発した。
(3) ラドンによる諸臓器の抗酸化機能の変化を知るうえで最も基本的な条件となる、ラドン濃度と吸入時間の関係について網羅的に検討した。
(4) ラドン吸入に臓器中の抗酸化機能を亢進する効果を確認したことから、症状緩和が期待でき
る酸化障害への効果について疾患モデルマウスによる検討を行い、肝臓などでのアルコール
等誘導酸化障害や I 型糖尿病に対する抑制効果を確認した。
(5) 吸入ラドンによる生体応答を定量的に議論するため、吸入ラドンの体内動態を把握し、諸臓器・組織の吸収線量の評価方法について検討した。

本研究は日本原子力研究開発機構と国立大学法人岡山大学との共同研究に基づいて実施したものである。
人形峠環境技術センター：〒708-0698 岡山県苫田郡鏡野町上齋原 1550
＊国立大学法人＊＊国立大学法人

岡山大学病院

三朝医療センター

岡山大学大学院

保健学研究科i

JAEA-Research 2013-005
Animal Study on Biological Responses by Radon Inhalation Making Use of Waste RockWhich Contains Feeble Activity of Uranium(Joint Research)
Yuu ISHIMORI, Akihiro SAKODA, Hiroshi TANAKA, Fumihiro MITSUNOBU*, Kiyonori YAMAOKA**,
Takahiro KATAOKA**, Keiko YAMATO** and Yuichi NISHIYAMA**
Ningyo-toge Environmental Engineering Center, Japan Atomic Energy Agency
Kagamino-cho, Tomata-gun, Okayama-ken(Received March 15, 2013)

Okayama University and the Japan Atomic Energy Agency (JAEA) have carried out thecollaborative study of physiological effects of inhaled radon for the low-dose range. Main
assignments were as follows. Based on the clinical knowledge, Misasa Medical Center (Okayama
University Hospital) clarified the issues that should be addressed. Graduate School of
Health Sciences (Okayama University) supervised the research and studied the biologicalresponses. The JAEA made the development and control of a facility for radon inhalation
experiments and the investigation of biokinetics and absorbed doses of radon.
From 2007 to 2011, the following results were obtained. (1) Literature on effects of radon
for the low-dose range was surveyed to determine the present tasks. (2) The first Japaneselarge-scale facility was developed for radon inhalation experiments with small animals.
(3) Relationships between radon concentration and inhalation time were widely examined tounderstand the change in antioxidative functions due to radon, which are the most basic
parameters. (4) Inhibitory effects of radon on oxidative damages were observed using model
mice with reactive oxygen- or free radical-related diseases like alcohol-induced oxidative
damages and type I diabetes. (5) In order to discuss biological responses quantitatively
following radon inhalation, the biokinetics of inhaled radon was examined and the model
for calculation of absorbed doses for organs and tissues was obtained.
Keywords: Radon, Reactive Oxygen Species, Antioxidative Functions, Animal Experiments,
Disease-model Mice, Biological (Physiological) Responses, Biokinetics

This work has been performed in JAEA as a joint research with Okayama University.
* Misasa Medical Center, Okayama University Hospital** Graduate School of Health Sciences, Okayama Universityii

JAEA-Research 2013-005

目

1. 序論

次

········································································· 1

1.1 本研究の背景······························································ 1

1.2 本研究の目的と意義························································ 2

1.3 本研究の構成と内容························································ 2

2. ラドン影響に係る文献調査
2.1 緒言····················································· 5······································································ 5

2.2 海外のラドン影響効果研究·················································· 52.2.1 ラドン治療···························································· 52.2.2 動物実験······························································ 7

2.3 ラドンへの被ばく影響······················································ 7

2.4 岡山大学のラドン影響効果研究·············································· 82.4.1 三朝医療センターでの温泉療法について·································· 82.4.2 臨床研究（三朝医療センターでの知見）·································· 92.4.3 基礎研究（動物実験）
2.5 リスクの比較·················································· 10······························································ 11

2.6 結言······································································ 14

参考文献······································································ 15

3. 三朝ラドン効果研究施設の設置
3.1 緒言················································· 20······································································ 20

3.2 三朝温泉のラドン濃度······················································ 20

3.3 三朝ラドン効果研究施設の概要
3.4 施設の主要な特徴·························································· 25

3.4.1 ラドン濃度の制御
3.4.2 トロンの除去·············································· 21······················································ 25·························································· 25

3.4.3 ラドン子孫核種濃度···················································· 26

3.5 性能評価試験結果と考察···················································· 26

3.5.1 測定方法······························································ 26

3.5.2 測定結果······························································ 27

3.5.3 バックグラウンド・ラドンの起源········································ 29

3.6 結言······································································ 30

参考文献······································································ 30

iii

JAEA-Research 2013-005

4. ラドン吸入によるマウス諸臓器中の抗酸化機能の亢進に関する検討
4.1 緒言················· 31······································································ 31

4.2 小規模試験································································ 31

4.2.1 試験方法······························································ 31

4.2.2 結果と考察···························································· 31

4.3 大規模試験································································ 33

4.3.1 試験方法······························································ 33

4.3.2 結果と考察···························································· 33

4.4 結言······································································ 37

参考文献······································································ 37

5. ラドン吸入によるアルコール等誘導酸化障害の抑制効果に関する検討
5.1 緒言··············· 38······································································ 38

5.2 ラドン吸入による肝・腎における四塩化炭素誘導酸化障害の抑制効果に関する試験· 38

5.2.1 試験方法······························································ 38

5.2.2 結果と考察···························································· 39

5.3 ラドン吸入による肝臓・脳におけるアルコール誘導酸化障害の抑制効果に関する試験·········································································· 40
5.3.1 試験方法······························································ 40

5.3.2 結果と考察···························································· 41

5.4 結言······································································ 44

参考文献······································································ 44

6. ラドン吸入によるストレプトゾトシン誘導Ⅰ型糖尿病の抑制効果に関する検討
6.1 緒言········ 45······································································ 45

6.2 試験方法·································································· 45

6.3 結果と考察································································ 46

6.4 結言······································································ 49

参考文献······································································ 49

7. 吸入ラドンの体内動態に関する検討
7.1 緒言············································· 50······································································ 50

7.2 体内動態のモデル計算······················································ 50

7.3 臓器・組織中のラドン濃度測定·············································· 51

7.4 体内分布の可視化に係る検討················································ 53

7.5 結言······································································ 55

参考文献······································································ 55

iv

JAEA-Research 2013-005

8. 結論········································································· 56

8.1 結論······································································ 56

8.2 今後の展望と課題
付録·························································· 58

本研究に係る執筆論文等···················································· 59v

JAEA-Research 2013-005

Contents
1. Introduction································································· 1

1.1 Background································································ 1

1.2 Aim and significance······················································ 2

1.3 Structure and content of the present study································ 2

2. Literature survey on biological responses of radon
2.1 Introduction··························· 5······························································ 5

2.2 Overseas studies on health effects of radon
2.2.1 Radon therapy······························· 5························································· 52.2.2 Animal experiments···················································· 7

2.3 Influence of radon exposure on risk······································· 7

2.4 Studies on health effects of radon in Okayama University·················· 82.4.1 Medical treatment with hot spring in Misasa Medical Center ············· 82.4.2 Clinical studies (knowledge obtained in Misasa Medical Center)2.4.3 Basic studies (animal experiments)
2.5 Risk comparison
2.6 Conclusion
References········· 9···································· 10··························································· 11································································ 14···································································· 15

3. Installation of Misasa Radon Effect Research Facility
3.1 Introduction························ 20······························································ 20

3.2 Radon concentrations in Misasa hot-spring area···························· 20

3.3 Outline of Misasa Radon Effect Research Facility·························· 21

3.4 Primary functions of the facility········································· 25

3.4.1 Control of radon concentration········································ 25

3.4.2 Removal of thoron····················································· 25

3.4.3 Radon progeny concentration··········································· 26

3.5 Results and discussion of the performance test
3.5.1 Materials and methods
3.5.2 Results················································· 26······························································· 27

3.5.3 Origin of background radon
3.6 Conclusion
References···························· 26············································ 29································································ 30···································································· 30vi

JAEA-Research 2013-005

4. Enhancement effects of radon inhalation on antioxidative functions in mice organs·············································································· 31
4.1 Introduction······························································ 31

4.2 Small-scale animal experiment············································· 31

4.2.1 Materials and methods················································· 31

4.2.2 Results and discussion················································ 31

4.3 Large-scale animal experiment············································· 33

4.3.1 Materials and methods················································· 33

4.3.2 Results and discussion················································ 33

4.4 Conclusion
References································································ 37···································································· 37

5. Inhibitory effects of radon inhalation on oxidative damages induced by substancessuch as alcohol····························································· 38

5.1 Introduction······························································ 38

5.2 Inhibitory effects of radon inhalation on hepatic and renal oxidative damages
induced by carbon tetrachloride··········································· 38

5.2.1 Materials and methods················································· 38

5.2.2 Results and discussion················································ 39

5.3 Inhibitory effects of radon inhalation on oxidative damages of liver and brain
induced by alcohol························································ 40

5.3.1 Materials and methods················································· 40

5.3.2 Results and discussion················································ 41

5.4 Conclusion
References································································ 44···································································· 44

6. Inhibitory effects of radon inhalation on type-1 diabetes induced by streptozotocin·············································································· 45
6.1 Introduction······························································ 45

6.2 Materials and methods····················································· 45

6.3 Results and discussion···················································· 46

6.4 Conclusion
References································································ 49···································································· 49

7. Biokinetics of inhaled radon
7.1 Introduction················································· 50······························································ 50

7.2 Biokinetic model calculation of inhaled radonvii····························· 50

JAEA-Research 2013-005

7.3 Measurement of radon concentrations in organs and tissues
7.4 Imaging of radon distributed in body
7.5 Conclusion················· 51······································ 53································································ 55

References···································································· 55

8. Conclusion··································································· 56

8.1 Conclusion································································ 56

8.2 Future prospects and issues
Appendix··············································· 58

Original papers related to the present studyviii························ 59

JAEA-Research 2013-005

1. 序論
1.1 本研究の背景「極微量ウラン影響効果試験」は、方面掘削土を利用した低線量放射線域での影響効果に係る試験である。鳥取県、三朝町、文部科学省、独立行政法人日本原子力研究開発機構（以下、原子力機構）の 4 者で締結した「方面ウラン残土の措置に関する協定書」（平成 18 年 5 月 31 日）第 1
条の定めにより、「方面掘削土の措置について」（平成 18 年 5 月 20 日付 18 原機（峠）031）添付の「方面掘削土の措置計画書」に従い実施している。
原子力機構人形峠環境技術センター（以下、原子力機構人形峠）は、ウラン鉱山跡地を管理するため、ラドンの測定及び環境影響評価を実施しており、また、国内で初めてラドン校正施設を開発するなど、国内有数のラドン測定・評価技術があった。一方、岡山大学は、岡山大学病院三朝医療センター（当時、岡山医科大学三朝温泉療養所、以下、三朝医療センター）において、昭和 14 年から温泉を利用した医学的研究と診療を行うなど豊富な臨床経験があった。また、岡山大学大学院保健学研究科では、近年、主に低線量 X 線などによる生体応答に係る動物実験の経験があり、ラドンに係る試験も実施していた。
このことから、原子力機構は「極微量ウラン影響効果試験」をラドン温泉の医学的研究と動物実験経験がある岡山大学との共同研究によって進めることとした。三朝医療センターは臨床的な知見に基づく研究課題設定を、岡山大学大学院保健学研究科は研究管理および生体応答評価を、原子力機構人形峠はラドン吸入試験設備の開発、ラドン濃度の制御、ラドンの体内挙動・線量評
価をそれぞれ分担することとした（図 1.1）。また、三朝町からは本研究成果の理解促進に係るご支援を頂くこととなった。これに伴い、人形峠レンガ加工場内の試験室はラドン制御に係る工学的な基礎試験施設に特化し、動物実験に係る「三朝ラドン効果研究施設」を三朝医療センター内に設置した。
「三朝ラドン効果研究施設」は、岡山大学動物実験規則に則り設備され、本研究に係る動物実験はすべて岡山大学動物実験委員会において審議、承認された。

三朝医療センター：
光延文裕

保健学研究科：山岡聖典、田口勇仁
片岡隆浩、花元克巳、川辺睦、
大和恵子、西山祐一

原子力機構人形峠：
石森有、田中裕史、迫田晃弘

図 1.1 研究体制
-1-

JAEA-Research 2013-005

1.2 本研究の目的と意義
本研究の目的は、ラドン温泉の適応症とされる活性酸素関連疾患のモデルマウスなどで、ラドン吸入による生体応答を確認し、その結果を解析評価することで、ラドン温泉の効果の機構解明を進めることであり、同時に、吸入ラドンによる生体応答を定量的に議論し、また、リスクと比較して議論するため、吸入ラドンの体内動態について把握し、各臓器・組織での吸収線量と関連付けて評価する方法について検討することである。この報告書で、ラドンは Rn-222 を意味し、トロン（Rn-220）とは区別している。
このような「ラドン効果」を検証する目的で開発された小動物のラドン吸入試験を行う大型設備は、国内外に開発例がなかった。このため、統計的な確実性を高めることで、ラドンの生体内での挙動とその影響・効果をより効果的に検証するために必要な規模のラドン吸入試験設備を開発した。ラドン源は天然土壌を使用すること、酸欠防止の観点から密閉環境でのラドン供給ができないこと、吸入ラドンに起因する生体応答を確認するために、混在するラドン子孫核種やトロンが妨害となることなどについて、配慮が必要であった。
ラドンによる諸臓器の抗酸化機能の変化を知るうえで最も基本的な条件となる、ラドン濃度と吸入時間の関係について網羅的に検討した例はなかった。このため、ラドン吸入による血漿、脳、肺、胸腺、心臓、肝臓、胃、膵臓、腎臓、小腸の抗酸化機能亢進についてラドン濃度や吸入時間への依存性について検討した。
「抗酸化機能亢進」とは、活性酸素が関与する有害な反応を弱める
あるいは除去する酵素、例えばスーパーオキシドディスムターゼ（SOD）、グルタチオンペルオキ
シターゼ（GPx）、カタラーゼ（CAT）などの活性が増加することである。ここでの議論をふまえた
ラドン吸入試験を行うことで、関連する諸現象をより正確に理解可能となる。アルコール等誘導
酸化障害（主に肝臓への効果）や糖尿病（主に膵臓への効果）について実験的にラドン効果を検証した。
これまでのラドン効果に関係する研究では、吸入ラドンによる生体応答が濃度との関係で定量的に議論されておらず、また、リスクと比較して議論できるような評価がなされていなかった。
このようなことから、吸入ラドンの体内動態について把握し、各臓器・組織での吸収線量と関連付けて評価できるよう、線量評価手法などについて検討した。
1.3 本研究の構成と内容
本報告書は第 1 章から第 8 章までにより構成される。第 1 章は序論、第 2 章はラドン影響に係る文献調査、第 3 章は三朝ラドン効果研究施設の設置、第 4 章はラドン吸入によるマウス諸臓器中の抗酸化機能の亢進に関する検討、第 5 章はラドン吸入によるアルコール等誘導酸化障害の抑制効果に関する検討、第 6 章はラドン吸入によるストレプトゾトシン誘導Ⅰ型糖尿病の抑制効果に関する検討、第 7 章は吸入ラドンの体内動態に関する検討、第 8 章は結論である。以下に各章の概略を示す。
第 1 章では、本研究の背景と、目的と意義、構成と概要についてまとめた。執筆は主に原子力機構が分担した。
第 2 章では、本研究の課題設定にあたり、低線量域でのラドンの影響と効果について文献調査し、その結果を概説した。執筆は主に 2.4 を岡山大学が、2.1、2.3、2.5、2.6 を原子力機構が分-2-

JAEA-Research 2013-005

担し、2.2 については共同で執筆した。
第 3 章では、本研究に係る中心的な施設である「三朝ラドン効果研究施設」について概説し、開発したラドン吸入試験設備の概要と性能評価試験について論述した。まず、ラドン吸入試験設
備におけるラドンの制御やトロンの除去について、理論的な検討を行った。次に、設計通りの性能であることを実験的に確認することで、本設備がラドン吸入に起因した生体応答を確認するための小動物試験に適した施設であることを示した。執筆は主に原子力機構が分担した。
第 4 章では、ラドンによる諸臓器の抗酸化機能の変化を知るうえで最も基本的な条件となる、ラドン濃度と吸入時間の関係について網羅的に検討した。小規模試験でおおまかな傾向を確認した後、大規模試験で詳細に検討した。大規模試験では、ラドン濃度は 6 種類（バックグラウンド～4000 Bq/m3）、吸入時間は 6 種類（0～8 日）とした。吸入直後における主要臓器・組織の抗酸化機能（SOD 活性）を測定し、ラドン濃度や吸入時間への依存性について論述した。臓器、濃度、時間に依存して、抗酸化機能が亢進することが示された。執筆は主に岡山大学が分担した。
第 5 章では、ラドン吸入に臓器中の抗酸化機能を亢進する効果があることから（第 4 章）
、症状緩和が期待できる酸化障害へのラドン吸入効果について論述した。アルコール投与によって誘導された肝臓と脳の酸化障害、および四塩化炭素による肝臓と腎臓の酸化障害に対するラドン吸入効果を試験した結果、一定の抑制効果が示された。執筆は主に岡山大学が分担した。
第 6 章では、活性酸素種による膵臓への酸化ストレスが原因と考えられている糖尿病を対象に、ラドン吸入による抑制効果について論述した。ストレプトゾトシン（STZ）投与によって誘導された I 型糖尿病について、ラドン吸入効果を試験した。その結果、事前にラドンを吸入することで膵臓の抗酸化機能が亢進し、その後の STZ 誘導Ⅰ型糖尿病が抑制されることが示された。執筆は
主に岡山大学が分担した。
第 7 章では、吸入ラドンによる生体応答を定量的に議論し、また、リスクと比較して議論する
ため、吸入ラドンの体内動態および諸臓器・組織での吸収線量の評価解析手法について検討した。
まず、生理学的薬物動態モデルに基づき、ラットのデータによる臓器・組織－血液間の分配係数を用いて、マウスの主要臓器・組織中の吸収線量率を計算した。次に、より精度の高い解析に向けて、マウスの臓器・組織－血液間の分配係数を実験的に検証するため、マウスの血液と諸臓器中のラドン濃度を測定し、ラットのデータと比較検討した。最後に、吸入したラドンの体内分布を可視化するために、イメージングプレート（IP）による測定手法を検討した。この結果、吸入試験直後のラドンの体内分布を保って IP 測定できる見通しを得た。執筆は主に原子力機構が分担した。
第 8 章では、本研究の結論をとりまとめるとともに、今後の展望と課題について記述した。執筆は主に原子力機構が分担した。
本研究の全体をわかりやすくするために、本研究の意義と本報告書の構成について、図 1.2 に
まとめた。

-3-

JAEA-Research 2013-005

図 1.2 ラドン効果研究の意義と本報告書の構成-4-

JAEA-Research 2013-005

2. ラドン影響に係る文献調査
2.1 緒言本章では、本研究の課題設定にあたり、低線量域でのラドンの影響効果について文献調査し、その結果について概説する。
三朝温泉（鳥取県）や欧州のいくつかの地域では、高められたラドン環境を利用して、疾病の症状緩和や治療が行われている。適応症は気管支喘息など呼吸器疾患、関節リウマチ、変形性関節症など疼痛性疾患、慢性膵炎、消化性潰瘍、胃腸炎など消化器疾患、高血圧、動脈硬化、糖尿病など生活習慣病など、活性酸素関連の疾患が多いことが特徴である。このことは、低線量 X 線
やγ線で確認された現象と類似の現象が関連している可能性を示唆している[1]。
低線量（率）域での X 線やγ線への生物応答については、高線量域とは異なる機構が示されている[2]。そのひとつに酸化ストレスに対する応答がある[3]。低 LET 放射線による生物影響の多くは、その直接的作用よりも、生体内の酸素原子との相互作用で生じた活性酸素種によるところが大きい[4,5]。
活性酸素種は放射線に限らず、呼吸、代謝、免疫反応などの生命活動、化学物質などによっても生じるため、生体はこのような酸化ストレスへの防御機構をもともと持っている[6]（図 2.1）。
生体で生じた活性酸素種のほとんどは、酸化還元酵素であるスーパーオキシドディスムターゼ（SOD）の働きなど、様々な抗酸化系因子によって消去される（図 2.2）。
マウスによる動物実験によれば、低線量 X 線照射による SOD 活性等の増大は、体内の各種臓器・組織で観察される一般的な現象であり、また、活性酸素種の濃度に依存して SOD 活性が減少する
高線量照射の場合とは対照的である[7]。X 線の急性照射では、脳や肝臓で 0.50～2.50 Gy、脾臓のような免疫器官で一桁低い 0.05～0.50 Gy まで SOD 活性は線量に応じて増大し、それを超えると減少していくことが確認される。この効果の継続性も臓器によるが、概ね数週間以上は続くことがわかっている（脳：4 週間、肝臓：8 週間、脾臓：12 週間）。さらに、過酸化脂質量（過剰な活性酸素種により生じる酸化障害）の変化は、SOD 活性の増大に伴って減少する。これらの事実は、
低線量放射線により生成された活性酸素種が過剰な酸化障害を生むことなく、それを契機として、
抗酸化機能を強めていると解釈できる。様々な疾患モデルマウス（脂肪肝、腎炎、Ⅰ型・Ⅱ型糖
尿病、老化症候群）への適用も試みられており、生体は関連酵素を単純に誘導合成しているのではなく、疾患の発症機構や性質に応じて、異なる抗酸化物質の亢進、維持、低下を調整していると結論されている[8]。
2.2 海外のラドン影響効果研究
2.2.1 ラドン治療
中央ヨーロッパやロシアなどでは、ラドンが治療目的で利用されている[9-11]。主な対象疾患は、
関節リウマチ、強直性脊椎炎、変形性関節症などの疼痛性疾患（筋骨格系疾患）とされる。用法
は、温泉入浴（水中ラドン濃度 300～3000 Bq/L、1 回あたり 20 分ほど）と坑道熱気浴（空気中ラドン濃度 3000～160000 Bq/m3、1 回あたり 1 時間ほど）の二種類がある。ラドンが体内へ侵入する経路は、吸入（呼吸）、経口（飲水）、経皮（皮膚吸収）の 3 通りが考えられるが、最も有効な-5-

JAEA-Research 2013-005

図 2.1 酸化ストレスに対する段階的防御機構

図 2.2 活性酸素種の生成・除去系-6-

JAEA-Research 2013-005

経路については特定されていない。通常、ラドン療法が単独で用いられることはなく、理学、作業、薬物などの療法と併用されている。
ラドン療法の効果を明らかにするために、多くの比較臨床試験が行われてきた。
Felkenbach らは、「リウマチ、関節・脊椎疾患、疼痛」のキーワードで既存の臨床試験データを収集・調査し、メタ解析を行った[9]。被験者の疾患（脊椎疾患、変形性関節症、関節リウマチ、
強直性脊椎炎）、用法（対照、温泉入浴、坑道熱気浴。理学療法などはいずれも実施されている。）、
用量（温泉中・空気中のラドン濃度、時間、回数）は試験によって様々であるが、結果には一貫性があった。治療直後は、対照群（173 人）とラドン群（165 人）ともに痛みが軽減し、その程度に有意差はなかった。治療後 3 ヶ月、6 ヶ月の追跡調査では、ラドン群で痛みの軽減が有意に継続していた。なお、試験毎にラドン濃度に幅があり（温泉水 800～3000 Bq/L、空気中 3700～160000
Bq/m3）、最適なラドン濃度は結論できなかった。
Franke らは、関節リウマチ患者（対照群 67 人、ラドン群 67 人）を対象として、ラドン温泉入浴による日常の行動制限、痛み、薬物服用量（副腎皮質ステロイド、非ステロイド系抗炎症剤（NSAID）、鎮痛剤）の変化などを比較した[10]。温泉入浴は 1 回 20 分、4 日毎に計 15 回行い（ラドン濃度 1100 Bq/L）、両群ともに理学療法なども併用した。治療直後から治療後 12 ヶ月まで追跡調査した結果、対照群では概ね 6 ヶ月あたりで療養効果がなくなったが、ラドン群では全指標において 9～12 ヶ月後まで効果が継続した。関節リウマチ患者にとって、NSAID のような鎮痛剤の服用量を減らすことは、副作用の点から好ましいことであり、ラドン誘因肺がんや薬物服用などによるリスク、費用対効果なども踏まえたうえで、治療の最適化を図るべきと結論している。
そのほか、Moder らは、非炎症性の変形性運動機能障害の患者 107 名を 1 年間観察し、ラドン
温熱療法による運動機能の改善やその持続性について報告している[12]。また、強直性脊椎炎患者でのラドン療法の臨床効果については、Reinisch らが循環免疫細胞組織の損傷に伴う活性酸素発生量の減少[13]を、Shehata らが抗炎症性神経伝達物質である TGF-βの増加[14]を、Moder らが骨代
謝指標の変化[15]をそれぞれ報告しており、いずれも良好な結果となっている。
温泉入浴、坑道熱気浴とも、温熱などの様々な因子（ラドン効果と温熱効果の比較については、
2.4.2 を参照）が関連していると考えられるが、これらの論文の多くで一貫して結論付けられている「効果の持続延長」については、ラドンが何らかの役割を果たしている可能性が高い。
2.2.2 動物実験
ラドン効果に係る動物実験では、後述するリスク研究のような網羅的な研究はなく、それぞれの研究者が、個別の課題に対して検討し、論文を出版している状況である。
例えば、Ma らは、ラドン吸入によるラット諸臓器・組織（血液、腎臓、肝臓、脾臓）の SOD 活
性の変化を観察した[16]。2 系統のラドン曝露量を設定した（0～5000000 Bq/m3×4 時間、0～1600000
Bq/m3×16 時間）。同じ曝露量（＝ラドン濃度×時間）では、短時間吸入の方が SOD 活性は概ね高かった。
2.3 ラドンへの被ばく影響
ラドンは 1900 年にドルンによって発見された。まもなく、16 世紀から広く認知されていた銀-7-

JAEA-Research 2013-005

鉱山などの労働者での肺疾患の増加について、肺がんとラドンとの因果関係が仮定され調査された。初期の研究ではラドン子孫核種の役割がわかっていなかったため、定量的な関係の推定には至らなかった。1950 年代になってラドン子孫核種と肺がんとの因果関係が次第に明らかとなった。
すわなち、「ラドンへの被ばく」は希ガスであるラドン自体ではなく、その壊変生成物である固体
金属元素の「ラドン子孫核種」が呼吸器官に沈着することに起因していた。1970 年代以降、ウラン鉱山労働者の疫学調査により、ラドン子孫核種と肺がんリスクとの関係が定量的に評価された。
これらの調査結果については、その後もデータの追加、修正が加えられ、国連科学委員会（UNSCEAR）、
国際放射線防護委員会（ICRP）、米国学術会議の電離放射線の生物学的影響に関する委員会（BEIR）
等のいくつかの権威ある出版物の中で要約されている。ラドン子孫核種による肺がんの過剰相対リスクは 100 WLM（ICRP Publ.65 では 506 mSv に相当）あたり 134%である[17]。
一方、1982 年の国連科学委員会報告書[18]で一般環境における公衆の被ばく線量が初めて実効線
量当量で示され、自然放射線による被ばくの約半分が屋内ラドンに起因するとされた。これ以降、屋内のラドンについても注目された。いくつかの屋内ラドンの疫学調査結果が報告されたものの、個々の結果としては一貫性のあるデータではなかった。21 世紀になってから、欧州と北米では、いくつかの屋内ラドンの疫学調査結果を統合した解析が実施された[19,20]。75 歳までの肺がんの過剰相対リスクが 100 Bq/m3 程度以上の濃度で有意に増加すること、75 歳までの肺がんの過剰相対リスクが 100 Bq/m3 の屋内ラドン濃度毎に 10～20%上昇すること、鉱山労働者の疫学調査結果との整合性も良く、この程度まで直線性を示すことなどが報告された。これらの報告は国際的関心を集め、世界保健機構（WHO）[21]、国際原子力機関（IAEA）[22]、国連科学委員会（UNSCEAR）[23]、国際放射線防護委員会（ICRP）[24]などで関連する出版物が発行されている。
1990 年代には、フランス原子燃料公社（ラット約 15000 匹）、パシフィックノースウェスト研究所（アメリカ）（ラット約 6000 匹、ハムスター800 匹、ビーグル犬 100 匹）などで大規模な動物実験が行われた[25]。フランス原子燃料公社の試験では、積算ラドン子孫核種濃度 25～3000 WLMの範囲で被ばく量と肺がん発生率がほぼ直線的な関係であり、また、喫煙との複合作用は超相加的（相乗に近い）であることなどが判明した。なお、25 WLM は最近のウラン鉱山労働者の生涯線
量におおよそ相当している。人の居住環境では通常これより 2～3 桁低い。
2.4 岡山大学のラドン影響効果研究
2.4.1 三朝医療センターでの温泉療法について
平安末期（1164 年）、源義朝の家臣大久保左馬之祐が、役小角が開山したとされる霊場三徳山に源氏再興を祈願する途中、大きな楠の根株に横たわる年老いた白い狼を見つけ、一度は弓で射ようとしたものの思いとどまり見逃したところ、その夜の夢枕に立った妙見菩薩から、使者である白狼に対する慈悲への礼として、白狼のいた大楠の根株に湯が湧いていることを告げられ、これを民に広めたのがいまの「株湯」であり三朝温泉の由来であると伝えられている[26]。また、一説に「この地のお湯に浸かり、三つ目の朝を迎える頃には病が消える」ことから「三朝」という[27]。

岡山大学病院三朝医療センターは、三朝温泉が世界有数の放射能温泉であることから、昭和 8
年に、岡山医科大学が温泉研究所設立を計画し、昭和 12 年に、地元三朝村から敷地、建物の寄贈-8-

JAEA-Research 2013-005

を受け、12 月公布の勅令に基づき、昭和 14 年 7 月 28 日に、岡山医科大学三朝温泉療養所として発足、温泉の医学的研究と診療を開始したことに由来し、国立大学として唯一、温泉療法に取り組む機関であり、臨床医学の観点と基礎研究の立場から、温泉療法に係る研究を行ってきた。温泉療法とは、温泉浴や飲泉のように温泉水そのものを利用する治療のほか、運動療法や温熱療法などの理学療法、食事療法、さらに気候や環境を利用した転地療養を組み合わせた複合療法として定義され、(1)静水圧、浮力、粘性、摩擦抵抗の物理作用、(2)温熱（温度）の作用、(3)含有成分の化学・薬理作用、(4)非特異的変調作用（総合的生体調整作用）を治療に利用する。現在三朝
医療センターで実施している温泉療法は、温泉プールでの水中運動、鉱泥湿布療法、吸入療法、
温泉浴、熱気浴（サウナ）がある。
岡山大学では、温泉療法に係る効果の機構解明の一環として、ラドンの影響効果に係る研究が行われた。臨床研究では、健常者[28,29]、または気管支喘息[30]、変形性関節症[31]の患者の協力により、ラドン効果と温熱効果の比較を行った。基礎研究では、小規模の動物実験を通じて、温泉効果について定性的な確認をしてきた[32-35]。以下、各研究の要点を紹介する。
2.4.2 臨床研究（三朝医療センターでの知見）
健常者をラドン群（空気中ラドン濃度 2000 Bq/m3、室温 36℃、3 人）と温熱群（空気中ラドン
濃度 50 Bq/m3、室温 48℃、3 人）の 2 群に分け、1 日 1 回 40 分間を 1 週間ほぼ毎日、高湿度下、鼻呼吸で吸入した[28]。その都度、採血も行い、血液中の活性酸素種関連物質（SOD 活性、過酸化
脂質量、LDL-コレステロール量）の経時変化を観察した。その結果、いずれの物質においても両群の変化は同じ傾向を示し、最終的に抗酸化機能の亢進が認められた。効果の程度は、ラドン群の方が大きかった。途中で吸入を休んだ場合、その後の抗酸化機能が大きく亢進していたことか
ら、例えば隔日のように、ある程度間隔を開けて吸入するのが良いと示唆された。
健常者をラドン群（空気中ラドン濃度 2000 Bq/m3、室温 36℃、5 人）、温熱群（50 Bq/m3、48℃、
5 人）、対照群（50 Bq/m3、36℃、5 人）の 3 群に分け、1 日 1 回 40 分間を 1 週間ほぼ隔日で、高湿度下、鼻呼吸で吸入した[29]。採血を 5、10 日目の吸入後に行い、血液中の活性酸素種関連物質（SOD 活性、カタラーゼ活性、過酸化脂質量、総コレステロール量）、免疫関連物質（ConA 応答、
CD8 陽性細胞、CD4 陽性細胞）、血管作動性物質（αANP、バソプレッシン）、疼痛関連物質（βエンドルフィン、副腎皮質刺激ホルモン）、糖尿病関連物質（インスリン、G-6-PDH）の経時変化を観察した。CD8（免疫）、αANP とバソプレッシン（血管作動）、βエンドルフィン、副腎皮質刺激ホルモン（疼痛）の各指標は、ラドン群のみで良好であった。
、および変形性関節症患者[31]（20 人）患者を対象にした検証では、気管支喘息患者[30]（9 人）に対して、1 日 1 回 40 分間の熱気浴（空気中ラドン濃度 2000 Bq/m3、室温 45℃、鼻呼吸）を施した。熱気浴の頻度と実施期間は、前者が 1 週間に 1 度で 4 週間（採血：初回吸入前、初回吸入 2
時間、2 週、4 週間後）、後者が隔日で 6 週間（採血：初回吸入前、初回吸入 2 時間、2 週、4 週、6 週間後）であった。両患者ともに血液中の活性酸素種関連物質を、また、変形性関節症患者では、免疫・血管作動・疼痛関連物質の経時変化も観察した。その結果、両患者ともに、治療開始
前に比べて抗酸化機能の亢進が確認された。変形性関節症患者では、観察時期にもよるが、熱気浴治療による免疫調整機能の亢進、組織循環の促進、疼痛の寛解作用が確認された。
-9-

JAEA-Research 2013-005

図 2.3 家兎によるラドン吸入試験［32-35］

2.4.3 基礎研究（動物実験）
家兎による試験（図 2.3）では次の現象を確認した。
（1）諸臓器・血液中の活性酸素種関連物質（過酸化脂質量、SOD 活性）、膜流動性[32]
脳と肺において、過酸化脂質量（酸化障害）は有意に減少したが、SOD 活性の変化はほとんどなかった。臓器・組織間（脳、肺、肝臓、脾臓、血清）で過酸化脂質量の減少を比べたところ、脳において最も顕著であった。一方、膜流動性（膜の柔らかさ）は、両臓器中で有意に上昇した。
これら一連の現象は、臓器、吸入後の経過時間、ラドン濃度に依存することもわかった。この膜流動性は、膜構造や細胞機能の変化と深く関係している。例えば、構造面では、膜中のコレステ
ロールの減少や脂質の不飽和結合の増加が原因となって流動性が高まる。機能面では、外界からの刺激により細胞機能が活性化することで流動性が高まる。このように、ラドン吸入により膜流動性が高まることは、生体膜の構造と機能の両面において老化抑制につながることを示唆する。
（2）血液中の高血圧・糖尿病・疼痛関連物質[33]ラドン群において、血管拡張作用物質（ヒスタミン、αANP）が有意に増加し、また血管収縮作用物質（バソプレッシン）が有意に減少した。また、グルコース分解の関連酵素（グルコース-6リン酸デヒドロゲナーゼ）、および血糖減少作用物質（インスリン）も有意に増加した。一方、インスリンの分泌にともない、血糖増加作用（グルカゴン）も有意に増加したため、血糖量自体の減少はわずかにとどまった。さらに、疼痛緩和物質（βエンドルフィン、M エンケファリン）が有意に上昇した。以上より、ラドン吸入によって、血圧降下、糖尿病、疼痛の症状が緩和する可能性を指摘した。
（3）脳中の生体アミン神経伝達物質[34]ラドン吸入により、脳中のカテコールアミン類ではノルアドレナリンとノルメタネフリンの、
インドールアミン類ではセロトニンと 5-ヒドロキシインドール酢酸の、それぞれ細胞内濃度が有意に減少した。上記以外の生体アミンについては有意な変化がなかった。これより、吸入したラ- 10 -

JAEA-Research 2013-005

ドンの作用により、副腎髄質と同様、脳において細胞内の上記生体アミンが細胞外へ分泌あるいは放出したと考えられる。これらの生体アミンは主要な興奮性の神経伝達物質であるため、ラドン吸入は生体の情報伝達を興奮側に変化させるといえる。
（4）副腎髄質・血液中のカテコールアミンと組織流量[35]ラドン群において、副腎髄質からカテコールアミン（アドレナリン、ノルアドレナリン）が分泌されたことがわかった。また、組織循環（血液、リンパ、組織液など体液の流れ）の増大も確認されたが、これはカテコールアミン分泌による心拍出量増加・血管拡張作用の促進が一因と考えている。
上記 (1)～(4) の動物実験で示された結果はいずれも、ラドン吸入終了直後での生体応答である。ラドン効果の持続性について論ずるのは難しいが、海外の臨床試験で報告されてきた疼痛緩
和などに対する長期持続（数ヶ月）を考えると、その機序に関する基礎研究が必要である。臓器別の生化学的応答の大きさも、吸入ラドン濃度や吸入時間などによって異なることが予想されるが、系統的かつ定量的な説明はない。
例えば、ラドン線源として用いた温泉水中のラドン濃度は測定されているが、実際の吸気中ラドン濃度は測定されていない。このように線量に基づく生体応答の評価もないことから、ラドン
曝露量（＝濃度×時間）による定性的評価にとどまっている。放射線生物研究において、生体応答に対応する重要なパラメータは吸収線量（Gy）である。ラドンの効果・影響を観察する場合も当てはまる。ラドン吸入に伴う諸臓器の吸収線量が推定できれば、例えば、X 線照射で得られた結果との比較検討が可能になると考えられる。しかし現状、ラドンを吸入した実験動物の線量に関連する報告は、ラットを用いてラドンの体内動態を検討した実験的研究[36]に限られる。ただし、2.3 で示した動物を用いた曝露実験に関連して、ラドン子孫核種の吸入による肺線量の推定については報告がある[37-40]。いずれにしても、本研究で用いる「マウス」を対象にした研究は皆無であった。
2.5 リスクの比較「放射線のリスク」は、通常の原子力関連施設等で問題となる線量レベルが確率的影響の領域であることから、がんまたは白血病で死亡する確率の増加をいう。現在の放射線防護体系は広島・長崎の原爆被爆生存者の疫学調査に基づくところが大きい。100 mGy 程度以上で有意にリスクの上昇が認められ、1 Gy あたり 5%程度のリスク上昇である。LNT モデルは、公共政策（制度設計）を目的に、通常問題となる 100 mGy よりも低い放射線レベルでのリスク推定を目的に使用されている[2]。生物学的真実として受け入れられているわけではないことに注意が必要である。なお、ラドンについては、鉱山労働者の疫学調査に基づいてきた歴史がある[17]。
「リスク」という言葉自体は、多義で、特に事象の脅威を表す日常語としても使用されるため、単に「リスクがある」との説明は、混乱や誤解を招くことがある。もともと、「リスク」は異なる
状況・環境を損失の観点で比較・交換し、人間活動をより快適にする目的で導入された概念であり、特定のリスクを 0 にすることが必ずしも最適ではない。例えば、呼吸により取り込んだ酸素- 11 -

JAEA-Research 2013-005のうち 3%程度が活性酸素になり、この活性酸素は DNA 損傷を誘導することから、リスク要因である。しかし、リスクを 0 にするために呼吸を止めることは、酸素欠乏という重大な結果を招くことになり、推奨されない。
2.3 で言及した「屋内ラドン濃度 100 Bq/m3 で 10～20%の肺がんリスク」は、年間 3 mSv 程度に相当するとされる[21]。これを日常生活にあるリスク要因と比較して考えれば、野菜不足や受動喫煙と同程度の「リスク」といえる（表 2.1）[41]。日本には屋内ラドンに係る規制はないが、平均的な屋内ラドン濃度が比較的高い（100 Bq/m3 程度）欧州や北米では、法律から指針まで様々な対応ながら、200 Bq/m3 で屋内ラドンを「規制」してきた（アメリカ合衆国のみ 148 Bq/m3 で規制している）。
仮に、日本で 100 Bq/m3 を超える家屋についてラドン低減対策をしたとしても、国内の肺がん
死亡者の低減効果は無いと考えられる。すなわち、次に示すように、日本で屋内ラドンの規制を導入することによる施策効果は期待できない。日本分析センターの全国調査結果[42]に拠れば、日本の屋内ラドン濃度の算術平均は 15.5 Bq/m3（幾何平均 12.7 Bq/m3、幾何標準偏差 1.78）であり、100 Bq/m3 を超える家屋は 0.02%程度と推定される。国内の肺がんの年間死亡者数は約 60,000 人
であり、このうち 12 人程度が 100 Bq/m3 を超える家屋に居住していたと推定されるが、ラドンによる肺がんの過剰リスクは 20%程度であることから、過剰な肺がん死亡者は 2、3 人と概算される。
これは肺がんの年間死亡者数約 6 万人の標準偏差 244 人の 1%程度であり、統計上有意にあらわれることがない。喫煙者を減らす、肺がん検診を充実させるなど、より効果の高い施策を検討する余地があると結論できる。
同様の計算により、各国のラドン濃度[43]と WHO データベース（2008 年の傷病による死亡データ[44]）から屋内ラドンの規制によって期待される肺がんの低減率を求めた（図 2.4）。既に屋内ラドンの規制がある国は、％のオーダーで施策効果が期待される国である。
なお、「屋内ラドン濃度 100 Bq/m3」というのは、このような住宅で長期にわたって生活するということが前提となっている。例えば、三朝医療センターの熱気浴室はラドン濃度 2000～4000
Bq/m3 ではあるが、通常の利用は 1 回 30 分、合計 5 回であり、総線量は 0.02～0.04 mSv 程度である。この線量はおおよそ胸部レントゲン写真 1 枚（0.06 mSv）に相当する（図 2.5）。
もちろん、屋内ラドン濃度が 100 Bq/m3 程度以下での「リスク」については、生物学的真実ではない。LNT モデルについては、ラドン効果の観点から異議を唱える報告もある[49]。また、ラドンの線量換算係数については、現在 ICRP で議論中[24]であり、「100 Bq/m3 が年間 3 mSv に相当」
については、変更される可能性がある数値である。

- 12 -

JAEA-Research 2013-005

1.E+001x10 0
1.E-011x10 -1
1.E-02
1x10 -2
1.E-031x10 -3

200Bq/m3 で規制

1.E-041x10 -4

100Bq/m3 で規制

1x10 -5
1.E-051x10 -6
1.E-06

メキシコ

ハンガリー

スイス

スペイン

フィンランドチェコ

アイルランドフランス

ルクセンブルク

ギリシア

アメリカ合衆国

イタリア

スウェーデン

カナダ

ポルトガル

イギリス

デンマーク

ポーランド

ベルギー

ノルウェイ

韓国

ドイツ

オーストリアニュージーランド日本

1.E-081x10 -8

オーストラリア

1x10 -7
1.E-07
オランダ

屋内ラドン規制による肺がんの低減率

表 2.1 リスクの比較（文献[41]を基に作成）

国名

図 2.4 屋内ラドンを 100 Bq/m3 または 200 Bq/m3 以下に規制した場合の期待される肺がんの低減率（□で囲った国では、既に屋内ラドンに係る規制がある）- 13 -

JAEA-Research 2013-005

CT撮影

5～30mSv

国際宇宙
ステーション

1mSv/日ジェット機

0.1～0.3mSv/日
バドガシュタイン（3回／週×３週間、
44kBq/m3より、⼦孫核種濃度20〜30kBq/m3として）胸部レントゲン

0.06mSv

三朝熱気浴室（30分/回×5回）

三朝温泉の利⽤（森永の測定値
0.001mSv/回 から計算）

図 2.5 線量の比較（文献[45-48]を基に作成）

2.6 結言ラドンに着目して、臨床（試験）で観察された疾病の改善症状を説明するために、動物実験による基礎研究が行われてきた。生体の指標としては、抗酸化物質、各種病態関連物質、神経伝達物質、組織循環など、多様に注目してきた。しかし、いずれの試料分析も、吸入終了直後に採取した臓器に限られていた。
ラドン療法の適応症、および放射線による生物影響の機構を鑑みると、本研究の第一歩としては、吸入ラドンによる生体の酸化障害とそれに対抗する抗酸化物質の変化に関する基礎的知見の蓄積が求められる。例えば、ラドン濃度、吸入時間、対象臓器等の因子が及ぼす影響を定量的に知ることが必要である。国内外で実施された臨床試験の報告内容を考慮すると、ラドン効果の持続性に関する検討も望まれる。ラドン療法の適応症に関連した疾患のモデル動物を用いて、ラド
ン吸入の効果・影響を検証することも重要である。また、本研究で得られる結果は、これまでに多数報告がある低線量 X 線の場合との比較検討が可能になるかもしれない。すなわち、抗酸化機能の観点から、α線（ラドン）と X 線による生体影響の違いを論ずることができるかもしれない。
これには少なくとも、実験動物における吸入ラドンの体内動態および吸収線量の推定が求められる。
欧州における統合解析では、屋内ラドンによる肺がんの過剰相対リスクは、100 Bq/m3 毎に 8.4%増加した。測定したラドン濃度の空間的・時間的な分布を考慮して補正すると、16%の増加になる。
また、北米における統合解析でも同程度のリスクが提示された。これらのリスク係数は、ラドン
濃度あたりで示されているが、各国の平衡ファクタや被ばくパラメータが大きく異なることも考- 14 -

JAEA-Research 2013-005

えられるため、一律な線量への換算では適切ではない。ラドン濃度の測定においても、各国で異なる測定器を用いているため、その特性、特にトロンの影響による測定誤差も異なると考えられる。また肺がんの交絡因子として喫煙については解析されているものの、その他の交絡因子については情報が少ない。欧州における統合解析で示された過剰相対リスクの 100 Bq/m3 あたり 8.4%
あるいは 16%の範囲は、鉱山労働者の疫学調査の結果を Lubin 等 [50,51]のメタ解析結果や ICRP
Publ.65[17]がまとめたリスク係数の値を含んでいる。この観点からは、屋内ラドンの肺がんリス
ク係数は、過剰相対リスクとして、100 Bq/m3 あたり約 10～20%程度が妥当であると結論できる。
放射線のリスクは線量と関連付けられ、動物実験等の研究が行われてきた。ラドン（子孫核種）による肺がんリスクも同様である。一方、ラドンの効果は主に曝露量で関連付けられてきた。このため、ラドンのリスクと効果の比較ができなかった。ラドン吸入による生体反応が個体へどの程度の効果・影響をもたらすかについては、ヒトに対しては明確とはいえないが、例えば、高血圧症などを有するリスクの高い集団に対して、全体として死亡リスクを低減する可能性がある。
本研究は、このような観点からも進めていくことが必要である。

参考文献[1] T.Kataoka, A.Sakoda, M.Yoshimoto, S.Nakagawa, T.Toyota, Y.Nishiyama, Y.Ishimori,A.Kawabe, K.Hanamoto, T.Taguchi, K.Yamaoka. Studies on possibility for alleviation oflifestyle diseases by low-dose irradiation or radon inhalation. Radiation Protection
Dosimetry 146, pp.360-363, 2011.
[2] International Commission on Radiological Protections (ICRP). The 2007 recommendationof the International Commission on Radiological Protection. Publication 103. Annalsof the ICRP 37, 2007.
[3] Y. Miura. Oxdative stress, radiation-adaptive responses, and aging. Journal of
Radiation Research 45. pp.357-372, 2004.
[4] J-P. Pouget, S.J. Mather. General aspects of the cellular response to low- and high-LET
radiation. European Journal of Nuclear Medicine 28, pp.541-561, 2001.
[5] M.C.R. Alavanja. Biologic damage resulting from exposure to tobacco smoke and fromradon: implication for preventive interventions. Oncogene 21, pp.7365-7375, 2002.
[6] 山岡聖典. 生体防御機構, 放医研シンポジウムシリーズ No.27 活性酸素・フリーラジカル研
究の新展開－基礎から臨床まで－. pp.97-112, 1996.
[7] K. Yamaoka, R. Edamatsu, A. Mori. Increased SOD activities and decreased lipid peroxidelevels induced by low dose X irradiation in rat organs. Free Radical Biology and Medicine
11, pp.299-306, 1991.
[8] 野村崇治. 低線量率放射線照射の活性酸素関連疾患モデルマウスに対する病態改善作用. 電力中央研究所報告 L05, 2008.
[9] A. Falkenbach, J. Kovacs, A. Franke, K. Jörgens, K. Ammer. Radon therapy for the- 15 -

JAEA-Research 2013-005

treatment of rheumatic diseases – review and meta-analysis of controlled clinical
trials. Rheumatology International 25, pp.205-210, 2005.
[10] A. Franke, L. Reiner, K-L. Resch. Long-term benefit of radon spa therapy in the
rehabilitationofrheumatoid

arthritis:arandomized,

double-blinded

trial.

Rheumatology International 27, pp.703-713, 2007.
[11] A.N. Voronov. Radon-rich waters in Russia. Environmental Geology 46, pp.630-634, 2004.
[12] A. Moder, W. Foisner, W. Hitzl, N. Fagerer, M. Ritter, W. Kullich. Schmerz,
Krankenstände, Befindlichkeit, Medikamentenverbrauch und Funktionsverbesserung im
Jahr vor und nach einer kombinierten Radonthermalkur. Physikalische Medizin,
Rehabilitationsmedizin, Kurortmedizin 21, pp.215-219, 2011.
[13] N. Reinisch, E. Mur, M. Herold, S. Dunzendorfer, C.M. Kähler, A. Falkenbach, C.J.
Wiedermann. Decrease of respiratory burst in neutrophils of patients with ankylosing
spondylitis by combined radon-hyperthermia treatment. Clinical and Experimental
Rheumatology 17, pp.335-338, 1999.
[14] M. Shehata, J.D. Schwarzmeier, M. Hilgarth, D. Demirtas, D. Richter, R. Hubmann, P.
Boeck, G. Leiner, A. Falkenbach. Effect of combined spa-exercise therapy on circulating
TGF-β1 levels in patients with ankylosing spondylitis. Wiener Klinische Wochenschrift
118, pp.266-272, 2006.
[15] A. Moder, C. Hufnagl, G. Lind-Albrecht, W. Hitzl, A. Hartl, M. Jakab, M. Ritter. Effectof combined Low-Dose Radon- and Hyperthermia Treatment (LDRnHT) of patients withankylosing spondylitis on serum levels of cytokines and bone metabolism markers: a pilot
study. International Journal of Low Radiation 7, pp.423-435, 2010.
[16] J. Ma, H. Yonehara, M. Ikebuchi, T. Aoyama. Effect of radon exposure on superoxide
dismutase (SOD) activity in rats. Journal of Radiation Research 37, pp.12-19, 1996.
[17] International Commission on Radiological Protections (ICRP). Protection Against
Radon-222 at Home and at Work. Publication 65. Annals of the ICRP 23, 1993.
[18] United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation (UNSCEAR).
Sources and Biological Effects. UNSCEAR 1982 Report. United Nations, New York, 1982.
[19] S. Darby, D. Hill, A. Auvinen, J. M. Barros-Dios, H. Baysson, F. Bochicchio, H. Deo,
R. Falk, F. Forastiere, M. Hakama, I. Heid, L. Kreienbrock, M. Kreuzer, F. Lagarde,
I. Makelainen, C. Muirhead, W. Oberaigner, G. Pershagen, A. Ruano-Ravina, E.
Ruosteenoja, A. S. Rosario, M. Tirmarche, L. Tomasek, E. Whitley, H.-E. Wichmann, R.
Doll. Radon in homes and risk of lung cancer: Collaborative analysis of individual datafrom 13 European case-control studies. BMJ 330, pp.223-228, 2004.
[20] D. Krewski, J. H. Lubin, J. M. Zielinski, M. Alavanja, V. S. Catalan, R. W. Field,
J. B. Klotz, E. G. Letourneau, C. F. Lynch, J. I. Lyon, D. P. Sandler, J. B. Schoenberg,
D. J. Steck, J. A. Stolwijk, C. Weinberg, H. B. Wilcox. Residential radon and risk oflung cancer: A combined analysis of 7 North American case-control studies. Epidemiology- 16 -

JAEA-Research 2013-005

16, pp.137-145, 2005.
[21] World Health Organization (WHO). WHO Handbook on Indoor Radon: A Public Health
Perspective. WHO Press, Switzerland, 2009.
[22] International Atomic Energy Agency (IAEA). Radiation Protection and Safety ofRadiation Sources: International Basic Safety Standards: Interim Edition ， Safety
Standards Series No.GSR Part 3, 2011.
[23] United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation (UNSCEAR).
Effects of Ionizing Radiation. UNSCEAR 2006 Report. United Nations, New York, 2009.
[24] International Commission on Radiological Protections (ICRP). Lung Cancer Risk from
Radon and Progeny and Statement on Radon. Publication 115. Annals of the ICRP 40, 2010.
[25] F. T. Cross, G. Monchaux. Risk Assesment of Radon Health Effects from Experimental
Animal Studies: A Joint Review of PNNL(USA) and CEA-COGEMA (France) Data. In “Indoor
Radon Exposure and Its Health Consequences: Quest for the True Story of Environmental
Radon and Lung Cancer”, J. Inaba, H. Yonehara, M. Doi (ed). Kodansha Scientific, Tokyo,
pp.85–105, 1999.
[26] 三朝温泉誌編集委員会. 三朝温泉誌. 鳥取, 1983.
[27] 三朝町. トップ > 町長室
http://www.town.misasa.tottori.jp/2419.html（閲覧 2013 年 3 月 11 日）[28] K. Yamaoka, T. Mifune, F. Mitsunobu, S. Kojima, S. Mori, K. Shibuya, Y. Tanizaki, K.
Sugita. Basic study on radon effects and thermal effects on humans in radon therapy.
Physiological Chemistry & Physics and Medical NMR 33, pp.133-138, 2001.
[29] K. Yamaoka, F. Mitsunobu, K. Hanamoto, K. Shibuya, S. Mori, Y. Tanizaki, K. Sugita.
Biochemical comparison between radon effects and thermal effects on humans in radon
hot spring therapy. Journal of Radiation Research 45, pp.83-88, 2004.
[30] F. Mitsunobu, K. Yamaoka, K. Hanamoto, S. Kojima, Y. Hosaki, K. Ashida, K. Sugita,
Y. Tanizaki. Evaluation of antioxidant enzymes in the clinical effects of radon andthermal therapy for bronchial asthma. Journal of Radiation Research 44, pp.95-99, 2003.
[31] K. Yamaoka, F. Mitsunobu, K. Hanamoto, S. Mori, Y. Tanizaki, K. Sugita. Study on
biological effects of radon and thermal therapy on osteoarthritis. Journal of Pain 5,
pp.20-25, 2004.
[32] K. Yamaoka, Y. Komoto, I. Suzuka, R. Edamatsu, A. Mori. Effects of radon inhalation
on biological function - lipid peroxide, SOD activity and membrane fluidity -. Archivesof Biochemistry & Biophysics 302, pp.37-41, 1993.
[33] K. Yamaoka, Y. Komoto, Experimental study of alleviation of hypertension, diabetes
and pain by radon inhalation, Physiological Chemistry & Physics and Medical NMR 28,
pp.1-5, 1996.
[34] K. Yamaoka, K. Ishii, T. Ito, Y. Komoto, I. Suzuki, R. Edamatsu, A. Mori. Changes inbiogenic amine neurotransmitters in rabbits brain by inhalation of radon spring.
- 17 -

JAEA-Research 2013-005

Neurosciences 20, pp.17−22, 1994.
[35] I. Suzuka, K. Yamaoka, Y. Komoto. Adrenal secretion of catecholamines by inhalationof radon water in relation to an increase of the tissue perfusion rate in rabbits. The
Journal of Japanese College of Angiology 31, p.1182, 1991.
[36] E. Nussbaum, J.B. Hursh. Radon solubility in rat tissues. Science 125, pp.552–553,
1957.
[37] J.C. Strong, S.T. Baker. Lung deposition in rodents during exposure to attached radon
progeny. Environment International 22, pp.S905-S908, 1996.
[38] N.H. Harley. Radon daughter dosimetry in the rat tracheobronchial tree. Radiation
Protection Dosimetry 24, pp.457-461, 1988.
[39] W. Hofmann, M. Ménache, R.C. Graham. Radon progeny dosimetry in the rat lung. Health
Physics 64, pp.279-290, 1993.
[40] H. Fakir, W. Hofmann, R. Caswell. Radon progeny microdosimetry in human and rat
bronchial airways: The effect of crossfire from the alveolar region. Radiation
Protection Dosimetry 130, pp.149-161, 2008.
[41] 国立がん研究センター がん予防・検診研究センター 予防研究部 (多目的コホート研究事務局). 多目的コホート研究の成果 2011.
http://epi.ncc.go.jp/files/01_jphc/archives/pamp_cohort2011.pdf（閲覧 2013 年 3 月 11日）
参考: http://www.ncc.go.jp/jp/shinsai/pdf/cancer_risk.pdf（閲覧 2013 年 3 月 11 日）[42] T. Sanada, K.Fujimoto, K. Miyano, M. Doi, S. Tokonami, M. Uesugi, Y. Takata. Measurementof nationwide indoor Rn concentration in Japan. Journal of Environmental Radioactivity
45, pp.129-137, 1999.
[43] United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation (UNSCEAR).
Sources and Effects of Ionizing Radiation. UNSCEAR 2008 Report Volume I. United Nations,
New York, 2010.
[44] World Health Organization (WHO). WHO - Disease and injury country estimates.
http://www.who.int/healthinfo/global_burden_disease/estimates_country/en/index.html（閲覧 2013 年 3 月 11 日）[45] United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation (UNSCEAR).
Sources and Effects of Ionizing Radiation. Volume I: Sources. UNSCEAR 2000 Report.
United Nations, New York, 2000.
[46] 原子力安全研究協会, 新版生活環境放射線（国民線量の算定）, 原子力安全研究協会, 東京
2011.
[47] Gasteiner Heilstollen “Health Center for Radon Therapy. Information and Prices 2013”,
http://www.gasteiner-heilstollen.com（閲覧 2013 年 3 月 11 日）[48] 森永寛. ラドン温泉地での経験. 保健物理 33, pp.88-90, 1998.
[49] B.R. Scott. Residential radon appears to prevent lung cancer. Dose Response 9,- 18 -

JAEA-Research 2013-005

pp.444-464, 2011.
[50] J.H. Lubin, J.D. Boice Jr., C. Edling, R.W. Hornung, G.R. Howe, E. Kunz, R.A. Kusiak,
H.I. Morrison, E.P. Radford, J.M. Samet, M. Tirmarche, A. Woodward, S.X. Yao, D.A.
Pierce. Lung cancer in radon-exposed miners and estimation of risk from indoor exposure.
Journal of the National Cancer Institute, 87, pp.817-827, 1995.
[51] J.H. Lubin, L. Tomasek, C. Edling, R.W. Hornung, G. Howe, E. Kunz, R.A. Kusiak, H.I.
Morrison, E.P. Radford, J.M. Samet, M. Tirmarche, A. Woodward, S.X. Yao. Estimatinglung cancer mortality from residential radon using data for low exposures of miners.
Radiation Research 147, pp.126-134, 1997.

- 19 -

JAEA-Research 2013-005

3. 三朝ラドン効果研究施設の設置
3.1 緒言本研究にあたり、「三朝ラドン効果研究施設」を設置した（図 3.1）。施設の中心的な設備として、小動物への大規模なラドン吸入試験を目的とした国内初の大規模設備を開発した（図 3.1）。
この設備では一度にマウス 150～200 匹規模の試験が可能で、統計的な確実性を高めることで、ラドンの生体内での挙動とその影響・効果をより効果的に検証可能になることが期待できる。本章
では、この設備の性能について概説する[1,2]。

図 3.1 三朝ラドン効果研究施設（左）とラドン吸入試験設備（右）表 3.1 ラドン温泉の基準

療養泉

定義

ラドン濃度

鉱泉

74 Bq/kg 以上

弱放射能泉

111 Bq/kg 以上

放射能泉

673 Bq/kg 以上

3.2 三朝温泉のラドン濃度
鉱泉分析法指針によれば、常水と区別する限界値として「鉱泉」が定義され、このうち治療に供しうるものとして「療養泉」が定義されている[3]（表 3.1）。
三朝温泉の泉質は、無臭で無色透明、pH は中性から弱アルカリ性で、Na+、Cl-を主成分に、Ca2+、
HCO3-、SO42-などを副成分としており、飲泉するとやや塩味がする。単純泉または塩化物泉もしくはナトリウム－塩化物・炭酸水素塩泉ないしはナトリウム－炭酸水素塩・塩化物泉に、ラドンの- 20 -

JAEA-Research 2013-005

表 3.2 ラドン濃度測定例
温泉水中

空気中

泉温

Bq/kg

Bq/m3

℃

熱気浴室（三朝医療センター）

766

4111

57

H22.6

飲泉室（三朝医療センター）

496

87

49

H22.6

屋外（三朝医療センター）―

18

H22 年度

足湯（温泉街）

537

―

H22.6

屋外（温泉街）―23

H22 年度5 号泉（三朝町）

160

―

46

H21.4

4 号泉（三朝町）

500

―

63

H21.4

新 1 号泉（三朝町）

310

―

70

H21.4

温泉スタンド

270

―

67

H21.4

株湯（飲泉）

190

―

38

H21.4

泉源

備考

成分が加わったものと言える。ラドン濃度は平均的には 500 Bq/L 程度である[4]。三朝医療センター等での温泉水中等のラドン濃度測定例を表 3.2 に示す。
これより、ラドン吸入試験設備の設計に当たっては、熱気浴室の空気中ラドン濃度を参考にし、濃度範囲としてバックグラウンド～4000 Bq/m3 程度を目標とした。

3.3 三朝ラドン効果研究施設の概要
三朝ラドン効果研究施設は、鉄骨造り平屋建て、建築面積約 50 m2 の建屋内に設置されている。
建物は平成 19 年 11 月に竣工し、その後平成 20 年 2 月に内装工事およびラドン吸入試験設備の設
置工事を終了し、同年 3 月から 6 月にかけて、施設・設備の性能評価試験を実施した。
施設は飼育室、線源・機械室、処置・洗浄室、測定室、更衣室、エントランスの 6 部屋からなる（図 3.2）。施設内の主な設備を表 3.3 に示す。建屋内環境は中央制御の空調設備で制御している。試験室、処置・洗浄室、測定室は同じ給排気系を使用し、室内の気圧を陽圧に保っている。
室内のエアロゾル濃度を低くするため、フィルターを通して室内空気を毎時 20～30 回で循環している。全体としては、毎時 4 回すなわち毎時 300 m3 の空気が屋外空気で換気される。給排気に係る概略を図 3.3 に示す。
ラドン吸入試験設備はラドン源、減衰容器、飼育ケージ、ラドン測定器、ポンプ、流量計、換気装置などから構成される。この設備では、ラドンは直接小さなケージに供給されるため、ラドン源は放射性物質等に該当しない天然土壌でも、充分な強度を有する。
ラドン吸入試験設備の主要な機器を表 3.4 に、設備の構成を図 3.4 に示す。ラドン源は天然土
壌（方面掘削土）を約 120 L のステンレス製容器に密封したものである。ラドン源は複数準備し、それぞれ約 100 kg の土壌を使用した。減衰容器は 200 L の空のドラム缶であり、ラドンと混在するトロンを初期濃度の 1/10000 以下に減衰させる目的でラドン源の後ろに配した。飼育ケージは- 21 -

JAEA-Research 2013-005

6 グループに大別され、それぞれが容積約 14 L の独立したケージ 5 個を具備している。試験中、換気回数は毎時 10 回程度に維持される。ラドン源からの空気と飼育室内の空気を適度に混合することで、供給空気中のラドン濃度をグループ毎に最大 6 段階で制御できる。ラドン濃度はパルス式電離箱ラドン濃度測定器（AlphaGUARD; Genitron, Germany）で連続的に測定される。建屋内環境は空調設備で中央制御し、照明は日照時間を模擬するためにタイマー制御している。
表 3.3 三朝ラドン効果研究施設の主要設備
設備内容
電気設備

設備
照明器具

設置場所
全室

備考
飼育室はタイマー制
御衛生器具設備

空気調整設備殺菌灯

処置・洗浄室

洗面台

エントランス

流し台

処置・洗浄室

温水器

処置・洗浄室HEPA フィルターユニッ

処置・洗浄室、測定室、飼育室

ト

線源・機械室新鮮空気処理ユニット

飼育室

排気ファン

4 箇所

天井

微差圧ダンパー

測定室、処置・洗浄室、飼育室

図 3.2 参照

リターングリル

天井

天井

ルームエアコン

更衣室

天井埋込ダクト型空調

処置・洗浄室

天井

機
分電盤

更衣室

換気扇
内装設備

天井

パネル材
床
ネズミ返し

試験設備・装置

ラドン吸入試験設備

飼育室、線源・機械室

放射能測定装置

測定室

井戸型 Ge 半導体検出器

消防設備

フリーズ超低温槽

測定室

蒸留水製造装置

処置・洗浄室

遠心分離器

処置・洗浄室

消火器

エントランス

誘導灯

処置・洗浄室、測定室、更衣室、エントランス- 22 -

JAEA-Research 2013-005

表 3.4 ラドン吸入試験設備の主要な機器
設備・機器
ラドン源

仕様等
天然土壌（120 L ステンレス製容器毎に約 100 kg）。

図 3.4 の表記
RS

実効的なラドン発生量 0.5Bq/s。
減衰容器

空の 200 L ドラム缶。

DC

混在するトロンを除去するため設置。
除湿器

インライン型ペルチェ除湿冷却器（2 L ドレンタンク付き） DW(Tenma-rika Kenkyusyo LTD., Japan）

ラドン測定器

パルス電離箱式ラドン濃度測定器

RM

AlphaGUARD（Genitron Co. LTD., Germany）
ポンプ

真空ポンプ（22 L/min）（ラドン供給）LMP-100（Gardner Denver Co. LTD., USA）

ポンプ

エアポンプ（40 L/min）（屋内空気供給）

HIBLOW HP-40(Techno Takatsuki Co. LTD., Japan)

ブロワー

ブロワー

（排気）

VB-70WS-G

P1
P2
P3

(Hitachi industrial equipment systems Co. LTD., Japan）
ポンプ

MINI Pump MP-Σ300（ラドン測定）(Sibata Co LTD., Japan)

流量計

流量調節器付き質量流量計（ラドン供給量の調節）

FM1

流量計

流量調節器付き面積流量計（屋内空気量の調節）

FM2

流量計

質量流量計（供給空気量の確認）

FM3

流量計

流量調節器付き面積流量計

FM4-1（ケージ毎の供給空気量の調節）～FM4-5飼育ケージ（Disposal inner cage）（0.014 m3）

AC1～AC5飼育ケージ

P4(CLEA Japan INC)（グループ毎に 5 ケージ）
インラインフィルタ

IF1：HEPA フィルター（真空ポンプ後）ーIF2：ガラス繊維フィルター（飼育ケージ前）

IF1～IF4

IF3：HEPA フィルター（ブロワー前）
IF4：メンブレンフィルター（ラドン測定器前）フィルターユニット

HEPA フィルター、消臭設備- 23 -FU

JAEA-Research 2013-005

処置・
洗浄室

測定室

線源・機械室

放射能測定装置：試料中ラドン発生源（左）と減衰容器（右）：天然土壌を利用してラドンを発生させ、減衰容器で混在するトロンを除去するの微量な放射能を測定す
る装置

飼育室
エントランス更衣室

フリーズ超低温槽：試料ラドン吸入試験設備：ラを-70℃以下で鮮度よくドンを吸入させながらマ保管する装置ウスを飼育する設備

ラドン濃度測定装置：
ラドン吸入試験設備のラドン濃度を測定するための高性能測定装置

図 3.2 三朝ラドン効果研究施設の概要

280m3/h

180m3/h

100m3/h
580m3/h

610m3/h

ﾌｧﾝ

790m3/h

外気300m3/h

排気
フィルター
ブロワー

フィルター
ブロワー

2.5m
ダンパー
20m3/h660m3/h

720m3/h

900m3/h
ダンパー
70m3/hダンパー
100m3/h

ｴﾝﾄﾗﾝｽ
5.8m2

フィルター
空調設備 フィルター
ブロワー
ブロワー

更衣室
3.6m2

ダンパー
60m3/h

処置・洗浄室
11.7m2

測定室
9.3m2

ダンパー
110m3/h

飼育室
12.0m2

線源・機械室5.4m2

図 3.3 給排気系統図

図 3.4 ラドン吸入試験設備の構成（各設備・機器については表 3.4 の表記による）- 24 -

JAEA-Research 2013-005

3.4 施設の主要な特徴
3.4.1 ラドン濃度の制御
一般に、容器内のラドンの収支は以下の式により表現できる。

dC vCout
R vC C  
dt
V
V V

（1）

ここで、C は容器内のラドン濃度（Bq/m3）、V は容器の容積（m3）、v は換気量（m3/s）、Cout は外気のラドン濃度（Bq/m3）、λはラドンの壊変定数（1/s）、R はラドンの供給率（Bq/s）である。
上式を定常状態で解けば、それぞれの容器について、以下の通りとなる。
ラドン源（RS）：

C RS 

R
1
 RS
v
VRS
  RSVRS( C out  0)（2）

減衰容器（DC）：

C DC 

v
1
 DC rDC C RSv
VDC  DCVDC( R  0, rDC 

v RS
 1)
v DC

（3）

飼育ケージ（AC）：

C AC 

v
kv
1
 AC  i DC C DC
v
V AC
v AC
  ACV AC( R  0, i  A, B, , F )（4）

ここで、添え字はそれぞれ関連する容器の変数であることを示している。ki は減衰容器からグループ i の飼育ケージへ供給される空気の分配比（通常はラドン源から供給される空気の分配比に等しい）を示している。
式（2）～（4）より、換気回数が 1 回/h（v/V＝1 回/h）以上の場合、グループの飼育ケージに供給される空気のラドン濃度は以下の通り表現される。

C AC 

k i RRSv AC（5）

ラドン源から単位時間あたりに供給されるラドン量（RRS）が一定であれば、飼育ケージ内のラドン濃度は、ラドン源や減衰容器の換気量には依存せず、線源からの空気の分配比と飼育ケージの換気量にのみ依存することが分かる。つまり、この二つの状態を制御することで、ラドン濃度の制御が可能である。
3.4.2 トロンの除去
ラドン源が天然土壌のため、ラドンに混在するトロンを除去する目的で、約 0.2 m3 の減衰容器
をラドン源と飼育ケージの間に設置している。トロンはラドンの同位体であるが、半減期が 55 秒と短く、測定が困難で体内動態評価も複雑である。式（1）のように容器内で一様な濃度を仮定することはできないので、飼育ケージに供給される空気中のトロン濃度は、減衰容器を換気量で除- 25 -

JAEA-Research 2013-005

した滞留時間にも依存することとなる。減衰容器の換気回数を 5 回/h 以下とした場合、残留する
トロンは初期濃度の 1/10000 以下となる。仮にラドンの 10 倍以上のトロンが線源から供給されるとしても、トロンの影響は 1/1000 以下となり、充分機能する設計となっている。
3.4.3 ラドン子孫核種濃度
本研究の最初の目標は、生体内でのラドンの挙動とその影響を確認することであるが、ラドン
子孫核種濃度とその付着するエアロゾルの粒径分布の評価は、生体応答に関わりうる要素なので、評価が必要である。
容器内のラドン子孫核種（Po-218、Pb-214、Bi-214、Po-214）の収支は、沈着による損失がな
いと仮定すると、以下の通りである。

dC progenydt  progeny C parent   progeny C progeny v AC
C progeny
V AC

（6）

ここで、添え字は親核種（parent）、子孫核種（progeny）に関連する量であることを示す。換気
回数が 10 回/h で、ラドン濃度が 1000 Bq/m3 の場合、Po-218、Pb-214、Bi-214、Po-214 の濃度はそれぞれ 577、77、13、13 Bq/m3 となり、平衡等価ラドン濃度は 100 Bq/m3 となる。これらの値は、沈着による損失がない場合の最大値として計算された結果である。
実際のラドン子孫核種の挙動は、静電気やエアロゾル濃度、換気回数やケージ内の物体の配置などに影響されるため、非常に複雑である。これより、測定は動物実験期間中に実施する必要がある。
3.5 性能評価試験結果と考察
3.5.1 測定方法
（1）ラドン
ラドン測定は、施設に常設している AlphaGUARD による連続測定を行った。ここでは、トロン除去状況を確認するため、原子力機構の標準測定法であるガス封入型電離箱法[5]によるサンプリン
グ測定も実施した。
（2）ラドン子孫核種（平衡等価ラドン）
4 つの飼育ケージにマウスを 4 匹ずつ入れた状態で、それぞれ同一の条件と考えた。ケージ 2
つを非付着成分の確認に、残りの 2 つを全成分（非付着成分と付着成分）の確認に使用した。平
衡等価ラドン濃度の測定には、積分測定法を利用した。フィルターホルダーの構造は文献に示してある[6]。本方法では固体飛跡検出器（CR-39）を利用している。捕集フィルターは非付着成分の確認には金属メッシュ（SUS 304、300 mesh）を、全成分の確認にはメンブレンフィルター(cellulose
nitrate、孔径 0.8 mm)をそれぞれ使用した。捕集流量は通常の排気流量となるよう調整した。測定の様子を図 3.5 に示す。

- 26 -

JAEA-Research 2013-005

ExhaustAir supply

図 3.5 飼育ケージ内の平衡等価ラドン濃度測定の様子

図 3.6 拡散バッテリー法によるラドン子孫核種の粒径分布測定の様子（3）ラドン子孫核種の粒径分布
ラドン子孫核種の 4 つの飼育ケージを利用し、拡散バッテリー法[7,8]により測定した。異なる枚数（0、1、10、20、46、100、200 枚）の金属メッシュ（SUS 304、250 mesh）のバッテリーを使用した。0 枚のバッテリーを基準に 4 つのバッテリーを 1 組として、透過成分を計測した。捕集流量は通常の排気流量となるよう調整した。測定の様子を図 3.6 に示す。
3.5.2 測定結果
（1）ラドン
ラドン濃度の測定結果を図 3.7 に例示する。この試験ではラドン源を 1 つ使用した。ラドン源
からの空気の割合は、グループ D、A、B、C、E のケージに対してそれぞれ 1、0.5、0.25、0.125、- 27 -

JAEA-Research 2013-005

Radon concentration Bq m-3

10000410

Group DGroup B
Group EGroup AGroup C

1000
103

1002
10

101
10

1010
5/6

5/7

5/8

5/9
Date

5/10

5/11

5/12

図 3.7 飼育ケージ内のラドン濃度測定例

0 に調整した。ラドン濃度の比率はほぼラドン源からの空気の割合に対応している。夜間に高く、昼間に低い、周期的な変動が、グループ E のケージで確認されている。この周期的な変動は、バックグラウンドのラドンによる自然変動である。一方、その他のグループでは、ほぼ一定の濃度である。これまでの検討で、100 Bq/m3 と 1000 Bq/m3 における相対標準偏差は、それぞれ約 20%と5%であることを確認した。バックグラウンドのラドンの日変動の他、このばらつきの主要な要因
は、測定器の測定誤差である。パルス式電離箱の測定誤差は、ラドン標準校正チェンバのような安定した環境でも、100 Bq/m3 と 1000 Bq/m3 における相対標準偏差は約 10%と 4%であることを確認している。連続測定結果とサンプリング測定結果はそれぞれ 899 Bq/m3 と 888 Bq/m3 で、測定誤差の範囲で一致しており、トロンが設計通り除去されていることを確認した。
（2）ラドン子孫核種（平衡等価ラドン）
ラドン濃度が 2000 Bq/m3 の場合について測定した。いくつかの測定結果の平均値は、平衡等価
ラドン濃度は非付着成分が 10.2±0.5 Bq/m3、全成分が 9.9±0.5 Bq/m3 であり、ほとんどのラドン子孫核種が非付着成分として存在していること、ラドン子孫核種は混在するラドン濃度に比べ、3.4.3 の検討をふまえても非常に低いことを確認した。これらの結果は、動物実験結果へのラドン子孫核種の寄与がほとんど無いことを示す。

（3）ラドン子孫核種の粒径分布
ラドン子孫核種濃度測定と同様、ラドン濃度が 2000 Bq/m3 の場合について測定した。それぞれのバッテリーを透過した成分について、有意な計数は確認できたが、ここで適用した測定法では粒径分布の解析には至らなかった。この結果はラドン子孫核種濃度測定結果と整合している。

- 28 -

JAEA-Research 2013-005

3.5.3 バックグラウンド・ラドンの起源
上記の議論で、低濃度側ではバックグラウンド・ラドンの影響を受けていることが明らかとなった。バックグラウンド・ラドンの低減はより精度の高い制御を可能とする。この起源が屋内であれば、低減できる可能性があるので、以下の通り検討した。
屋内起源のラドンを推定するため、換気を停止した状態で、飼育室、線源・機械室、処置・洗浄室などでラドン濃度の連続測定を行った。この結果は図 3.8 の通りである。空調設備停止後、屋内のラドン濃度は徐々に上昇する。図 3.8 を見ると、処置・洗浄室の濃度変動は他の部屋とは大きく異なっている。一般に、ラドンの主要な屋内への侵入経路の一つとして、床下からの配管等の周辺が挙げられる。実際、処置・洗浄室はその目的からいくつかの配管設備あり、ラドンがそれらの構造物を通して屋内に供給されている可能性がある。式（1）について、容器に係る変数を部屋に関連する変数として代用すれば、このような場合の解析に適用することが可能である。
測定結果と式（1）から、外気のラドンが無視できる（Cout＝0）とすれば、換気量、屋内を起源とするラドン供給量を推定することができる。図 3.3 の床面積を使用して、処置・洗浄室のラドン濃度を解析した結果を図 3.8 に破線で例示する。この場合、v と R はそれぞれ 5.1×10-4 m3/s、0.146 Bq/s と推定できる。同様に、同じ給排気系を使用している飼育室、処置・洗浄室、測定室の屋内を起源とする全ラドン供給量を推定すると 0.17 Bq/s となる。供給量が空調設備使用時（v＝300 m3/h）に維持されるとしても、式（1）より、屋内の濃度は高くて 2 Bq/m3 である。この値
は、グループ E のケージで観測された約 25 Bq/m3 とは隔たりがある。また、空調設備使用時は屋内の気圧は陽圧に保たれているため、空調を使用しない場合に比べ、床下などからのラドンは侵入しにくくなることを考慮すれば、ラドン供給量の推定値は保守的な値と思われる。
以上より、グループ E の濃度変動は屋外空気に起因するものと考えられ、バックグラウンド・
ラドンの低減は、何らかの追加の設備投資なしに実現することは困難であると結論できる。

図 3.8 空調停止後の室内ラドン濃度の変化（破線は式（1）により回帰計算したもの）- 29 -

JAEA-Research 2013-005

3.6 結言「三朝ラドン効果研究施設」を設置し、その中心的設備として、小動物へのラドン吸入試験を目的とした国内初の大規模設備を開発した。ラドン吸入試験設備では、一度に 150～200 匹規模の試験が可能である。6 グループの飼育ケージに対して、グループ毎にラドン濃度の異なる空気を同時に供給できる。設計性能が担保されていることを実測により確認し、以下の結論を得た。
（1）ラドン濃度は、安定して供給可能であることを確認した。最も高い濃度では相対標準偏差5%以内で制御可能であった。この値はほぼ測定誤差に起因している。低い濃度ではバックグ
ラウンド・ラドンの日変動による影響を確認した。
（2）ラドン子孫核種濃度は、ラドン濃度に比べて極めて低かった。
（3）混在するトロンは、設計通り除去されることを確認した。
これより、ラドン吸入に起因する生体応答を確認する小動物試験に適した施設であることが確認できた。ラドンのリスク研究を行う場合は、今後の研究結果等もふまえ、施設の改造が必要で
ある。

参考文献
[1] Y. Ishimori, F. Mitsunobu, K. Yamaoka, H. Tanaka, T. Kataoka, A. Sakoda. Primaryfunctions of the first Japanese large-scale facility for exposing small animals to radon.
Japanese Journal of Health Physics 45，pp.65-71, 2010.
[2] Y.Ishimori, F. Mitsunobu, K. Yamaoka, H. Tanaka, T. Kataoka, A. Sakoda. Performanceof the first Japanese large-scale facility for radon inhalation experiments with small
animals. Radiation Protection Dosimetry 146, pp.31-33, 2011.
[3] 環境省自然環境局. 鉱泉分析法指針（改訂）, 2002.
[4] 三朝温泉誌編集委員会. 三朝温泉誌, 鳥取, 1983.
[5] Y. Ishimori. Characteristics of 222Rn measurement with a gas-filled ionization chamber.
Radioisotopes 54, pp.599-608, 2005.
[6] Y. Ishimori. Time-integrated monitoring of radon progeny around a closed uranium minein Japan. Journal of Environmental Radioactivity 93, pp.51-61, 2007.
[7] K. Ito, Y. Ishimori, S. Furuta. Radon progeny size distribution in and around closed
uranium mine. In Proc. of the 10th international congress of the internationalradiation protection association, Hiroshima, Japan 15-19 May 2000, P-6a-280 (2000).
[8] S. Tokonami, Y. Ishimori, T. Ishikawa, K. Yamasaki, Y. Yamada. Intercomparison exerciseof measurement techniques for radon, radon decay products and their particle size
distributions at NIRS. Japanese Journal of Health Physics 40, pp.183-190, 2005.

- 30 -

JAEA-Research 2013-005

4. ラドン吸入によるマウス諸臓器中の抗酸化機能の亢進に関する検討
4.1 緒言本章では、ラドンによる諸臓器の抗酸化機能の変化を知るうえで最も基本的な条件となる、ラドン濃度と吸入時間の関係について網羅的に検討した。
まず、少数群のマウスによるラドン吸入試験を実施することで予察的検討を行った。その後、三朝ラドン効果研究施設において、マウスによるラドン吸入試験を行った。ラドン吸入による血漿、脳、肺、胸腺、心臓、肝臓、胃、膵臓、腎臓、小腸のスーパーオキシドディスムターゼ（SOD）
活性のラドン濃度や吸入時間への依存性について検討した。より詳細なラドン吸入条件による抗酸化機能の変化について、多くの主要臓器を対象にすることで、生体全体としての生化学的変化を総合的に議論することができる。
4.2 小規模試験[1]4.2.1 試験方法
図 4.1 に示すラドン吸入場を用いて、マウスによる試験を行った。ラドン濃度は 3 種類（バックグラウンド、400、4000 Bq/m3）、吸入時間は 5 種類（0、8、16、24、48 時間）とした。ラドン
濃度は、岡山大学病院三朝医療センター・ラドン高濃度熱気浴室のラドン濃度（およそ 3000 Bq/m3[2]）を参考に設定した。1 群 5 匹の BALB/c マウス（雄、7～8 週齢）を用い、試験期間中は水および餌を自由に与えた。ラドン吸入の終了直後、頸椎脱臼により屠殺し、脳、肺、肝臓、腎臓を摘出して、生化学分析へ供した。
本試験では抗酸化機能の指標として、SOD 活性、カタラーゼ活性、過酸化脂質量を測定した。
SOD 活性は、Wako-SOD test（Wako Pure Chemical Industry, Japan）を用い、ニトロブルーテト
ラゾリウム（NBT）還元法により定量した。カタラーゼ活性は、当酵素による過酸化水素（H2O2）の分解量により定量した。過酸化脂質量は、Bioxytech LPO-586 Assay Kit（Oxis International,
USA）を用い、マロンジアルデヒド（MDA）（不飽和脂肪酸の過酸化により生じた分解物）を比色定量することで求めた。また、タンパク質量を、Protein Quantification Kit-Rapid（Dojindo
Molecular Technologies, Japan）を用い、ブラッドフォード法により定量した。これより、いずれも単位タンパク質量当たりの活性あるいは重量を算出した。各測定値は Student-t 検定を行い、関係図中に平均値±標準誤差で示した。
4.2.2 結果と考察
各臓器における抗酸化機能の変化例として、SOD 活性の結果を図 4.2 に示す。肺の SOD とカタ
ラーゼ活性について、400 Bq/m3 では吸入時間に依存して増加したが、4000 Bq/m3 では 8 時間または 16 時間をピークに低下した。脳も同様の変化を示したが、その SOD 活性の変化率は小さかった。
肝臓と腎臓の両酵素活性については、400 Bq/m3 より 4000 Bq/m3 の方がいずれの吸入時間においても高かった。
肺、肝臓、腎臓の過酸化脂質量（過剰な活性酸素種により生じる酸化障害）について、吸入時間が短い場合はラドン濃度に依存して、また吸入時間が長くなるほどラドン濃度にかかわらず減- 31 -

JAEA-Research 2013-005

少した。すなわち、ラドン吸入量に依存した活性酸素種由来の障害軽減が示唆された。これは、前述の SOD、カタラーゼ活性の抗酸化系酵素の活性増大が一因と考えられる。一方、脳について
は、ラドン吸入による抗酸化機能の亢進は他臓器と同様であったが、過酸化脂質量も有意に増加した。これは、脳中のカタラーゼ活性が他の臓器に比べて元来低く、ラドン吸入に伴って発生した活性酸素種に対して十分機能しなかったためと考えられる。
以上より、ラドン吸入による抗酸化機能の亢進、酸化障害の軽減が期待された。そこで、より詳細なラドン吸入条件に対する応答を調べるために、次の大規模試験へ移行した。

図 4.1 ラドン吸入場の概念図

A

B

脳

吸入なし
400 Bq/m3
4000 Bq/m3

肺

75

75

45

¶ ¶

¶ ¶ ¶

*

*

*

30
15

SOD活性
[U/mg protein]

SOD活性[U/mg protein]

¶ ¶

60

***

60

¶ ¶
#

**

45

*

# #

#

*

*

30
15

0

0
0

12

24

36

48

0

12

吸入時間 [h]

C

D

肝臓
¶ ¶ ¶

***

¶ ¶ ¶

** ***

75

**

50
25

SOD活性
[U/mg protein]125¶ ¶¶ ¶ ¶ ¶ #
# # #
#
**

24

36

¶

*

¶ ¶

60

*

# # #

¶

¶ ¶

40

*

20
0

12

48

80

0
0

36

腎臓

100

100

24

吸入時間 [h]

150

SOD活性
[U/mg protein]

**

48

0

12

24

36

48

吸入時間 [h]吸入時間 [h]図 4.2 マウスの諸臓器中の SOD 活性の変化
平均値±標準誤差、1 群 5 匹、¶p<0.05、¶¶p<0.01、¶¶¶p<0.001 vs ラドン吸入なし、*p<0.05、**p<0.01、***p<0.001 vs ラドン吸入前、＃p<0.05、＃＃p<0.01、＃＃＃p<0.001 vs 400 Bq/m3 吸入群- 32 -

JAEA-Research 2013-005

4.3 大規模試験[3]4.3.1 試験方法
ラドン濃度は 6 種類（バックグラウンド、250、500、1000、2000、4000 Bq/m3）、吸入時間は 6
種類（0、0.5、1、2、4、8 日）とした。1 群 3～5 匹の BALB/c マウス（雄、7 週齢）を用い、試験期間中は水および餌を自由に与えた。ラドン吸入の終了直後、ジエチルエーテルの過剰吸入により安楽死させ、心臓から血液を採取（遠心分離で血漿を抽出）、次いで、脳、肺、胸腺、心臓、肝臓、胃、膵臓、腎臓、小腸を摘出した。本試験では、抗酸化機能の指標として SOD 活性を測定した。SOD 活性は、Wako-SOD test（Wako Pure Chemical Industry, Japan）を用い、ニトロブル
ーテトラゾリウム（NBT）還元法により定量した。また、タンパク質量を、Protein Quantification
Kit-Rapid（Dojindo Molecular Technologies, Japan）を用い、ブラッドフォード法により定量した。これより、単位タンパク質量当たりの SOD 活性を算出した。対照群と実験群の間の対比較を行うために Dunnett 検定を行い、関係図中に平均値±標準誤差で示した。
4.3.2 結果と考察
各臓器における SOD 活性の変化を図 4.3 に示す。臓器組織・ラドン濃度・吸入時間に依存して、SOD 活性の変化は様々であった。全体的な傾向として、ラドン吸入開始後 1 日程度のところにピークがあり、それが一度通常のレベルに戻った後、再び増加していた。このことは 2 つの異なるタイプの SOD 活性の亢進であることを示唆している。ラットの低線量 X 線照射の場合にも、類似した応答が確認されている[4]。ラドン総吸入量（日·Bq/m3）が同じときの SOD 活性のラドン濃度依存性を図 4.4～4.5 に示す。概ね、総吸入量が同じ場合は、吸入時間の短い方がより SOD 活性が
亢進しやすいことが確認できる。
これらの結果より、各臓器の SOD 活性の特徴を次の 4 群に分類した（図 4.6）。第 1 群は、血漿・脳・肺からなり、「ラドン吸入により SOD 活性の亢進が顕著な群」である。この群では、全てのラドン濃度において SOD 活性が亢進した。第 2 群は、肝臓・心臓・膵臓・小腸からなり、「ラドンへのより複雑な応答を示す群」である。この群の特徴は、2 カ所の活性ピークがあることである。
低・高濃度のラドン吸入により SOD 活性が亢進するが、中濃度ではほとんど変化がなかった。第3 群は、胸腺・腎臓からなり、「ラドンに最も影響を受けやすい群」である。第 4 群は、胃でみられた「ラドンに対する応答がない群」である。胸腺の SOD 活性は最も変化しやすく、胃は最も変化しにくいことを確認した。

- 33 -

JAEA-Research 2013-005

C) 肝臓

B) 脳

A) 血漿

60

400

250 Bq/m3
*

300

*

40

200

60

250 Bq/m3

250 Bq/m3

40
20

20

100

0
60

0
0

400

2

*

300

4
6
8
10
500 Bq/m3
吸入時間［日］68*
吸入時間［日］

0
60

10

300

2
4
6
8
10
1000 Bq/m3
吸入時間［日］
**
*

200
100
0
0

400
300

2

4
6
8
10
2000 Bq/m3
吸入時間［日］

*

0

2

***
**

40

4
6
8
10
1000 Bq/m 3
吸入時間［日］
*

20
0
60

0

2

6
8
10
2000 Bq/m3
吸入時間［日］
***

*

200

4

0
2
4
6
8
*** 吸入時間［日］
***
***

6

8
*

10

500 Bq/m30
60 0 *** 2

4
6
8
10
1000 Bq/m3
吸入時間［日］

40
20
0
60

0

2

4
62000 8Bq/m103吸入時間［日］

2

4
6
8
**
*
吸入時間［日］

20

0
60

10

4

吸入時間［日］

40

20

100

2

20
500 Bq/m3

0
60

40

*

0

40

SOD 活性 [U/mg protein]

0400

SOD 活性 [U/mg protein]

0

300

4

20

100

0
400

2

40

200

SOD 活性 [U/ml]

0

0

2

4

0
60

6 40008 Bq/m103吸入時間［日］
**
**

40

0

*

40

10

200
100

4000 Bq/m3

0
2
4
6
8
吸入時間［日］

20

0

0

10

0

20

150

10

100

5

50

*

4

0
200

6

8
10
500 Bq/m3
吸入時間［日］

10

100

5

50

0
20

0

15

2

4

6

8
10
1000 Bq/m3*** 吸入時間［日］

10
5
0
20

0

2

15

4
6
8
10
2000 Bq/m 3
吸入時間［日］

150

**

15

4
6
8
10
4000 Bq/m3
吸入時間［日］
**

*

4

6

8
**
吸入時間［日］
*

0
200

0

8
*** 吸入時間［日］***
***
***

100

5

50

2

4

6

10

0

2

4
6
8
10
2000 Bq/m3
吸入時間［日］02468
吸入時間［日］1010250 Bq/m3

0
60

0

2

4

6

8

10

500 Bq/m3
吸入時間［日］

20
0

60

0

*

2
4
6
8
* 吸入時間［日］**

10

40
20

1000 Bq/m3

0
60

0

*

2

4
6
8
10
2000 Bq/m3
吸入時間［日］

2

4
6
8
*
*
吸入時間［日］

40
20

0

2
*

4
6
8
10
4000 Bq/m3
吸入時間［日］

0
60 0

***

10

40
20

4000 Bq/m3

0

0

0

***

40

1000 Bq/m 3

150

10

60

10

500 Bq/m 3

150

50
2

2

0

5
0

0

50

100

4
6
8
吸入時間［日］

20

100

200

2

40

0

200

10

0
20

0

10

250 Bq/m3

150

SOD 活性 [U/mg protein]

SOD 活性 [U/mg protein]

15

2

*

4000 Bq/m3

F) 心臓

200

250 Bq/m3

15

0

4
6
8
吸入時間［日］

E) 小腸

D) 膵臓

0
20

2

SOD 活性 [U/mg protein]

0

20

0

2
4
6
8
吸入時間［日］

10

0

2
4
6
8
吸入時間［日］10

図 4.3 マウスの諸臓器中の SOD 活性のラドン濃度・吸入時間依存性
平均値±標準誤差、1 群 3～5 匹、＊P<0.05、＊＊P<0.01、＊＊＊P<0.001 vs 吸入前（0 日）- 34 -

JAEA-Research 2013-005

G) 腎臓

H) 胸腺

60

80

250 Bq/m3

*
40
20
0
60

0

2

6

8

10

80

250 Bq/m3

60

60

40

40

20

20

0
80 0

吸入時間［日］

*

40

4

I) 胃

*

2

60

4

0
80

6

8
10
500 Bq/m3
吸入時間［日］

60

0

2

4

6

8

10

1000 Bq/m3
吸入時間［日］

*
40
20
0
60

0

2

4

6
8
10
2000 Bq/m3
吸入時間［日］

40
20
0
60

0

2

4

6

8

10

吸入時間［日］080

0 ** 268
101000 Bq/m3
吸入時間［日］

60

20
0

2
4
6
8
10
2000 Bq/m3
吸入時間［日］

60

**

0
0

*

4000

Bq/m3

4
6
8
吸入時間［日］

10

2

4
6
8
10
1000 Bq/m3
吸入時間［日］

0

2

4
6
8
10
2000 Bq/m3
吸入時間［日］

0

2

4
6
8
10
4000 Bq/m3
吸入時間［日］

0

2

4
6
8
吸入時間［日］

40
20
0
80
60

20
0

2

4
6
8
10
吸入時間［日］4000 Bq/m3

0
80

60
40

*

20

20

0
2

0

60

40

40
20

0
80

20
0
80

4
6
8
10
500 Bq/m3
吸入時間［日］

20

40

60

40

4

40

0
80

2

40

20

SOD 活性 [U/mg protein]0

SOD 活性 [U/mg protein]

SOD 活性 [U/mg protein]

500 Bq/m3

0

60

40
20

250 Bq/m3

0
0

2

4
6
8
吸入時間［日］10

10

SOD 活性 [U/mg protein]

SOD 活性 [U/mg protein]

図 4.3 マウスの諸臓器中の SOD 活性のラドン濃度・吸入時間依存性（続き）

[日]

[日]

図 4.4 ラドン 2000 日·Bq/m3 による諸臓器・組織中の SOD 活性の変化
平均値±標準誤差、1 群 4～5 匹、＊P<0.05、＊＊P<0.01、＊＊＊P<0.001 vs Control（対照群）- 35 -

SOD 活性 [U/mg protein]

SOD 活性 [U/mg protein]

JAEA-Research 2013-005

[日]

[日]

図 4.5 ラドン 500 日·Bq/m3 による諸臓器中の SOD 活性の変化
平均値±標準誤差、1 群 4～5 匹、＊P<0.05、＊＊P<0.01、＊＊＊P<0.001 vs Control（対照群）

A)

C)
総吸入量［Day·Bq/m3 ］

血漿

10000

総吸入量［Day·Bq/m3］

1000
100
10
1
100000100

1000

100000100000

肺

1000

1000
100
10
1

10000

100

脳

1000

10000

ラドン濃度［Bq/m3］

10000

100
10
1
100000 100
腎臓
10000

1000

1000

100

100

10

10

1000

10000

1000

10000

1

1
100

B)

1000

10000

D)
100000

肝臓

10000

1000

1000

100
10
1
100000 100

1000

10000

小腸

10000
1000

総吸入量［Day·Bq/m3］

10000

総吸入量［Day·Bq/m3］

ラドン濃度［Bq/m3］

100000総吸入量［Day·Bq/m3］

胸腺

10000

10000

総吸入量［Day·Bq/m3 ］

100000

膵臓

100
10
1
100000 100

1000

10000

心臓

100

ラドン濃度［Bq/m3］

100000

胃

10000
1000
100
10
1
100

1000

10000

ラドン濃度［Bq/m3］

10000
1000

100

100

10

10
1

1
100

1000

10000

100

1000

10000

ラドン濃度［Bq/m3］

図 4.6 マウスの諸臓器・組織中の SOD 活性の総ラドン吸入量依存性
1 群 3～5 匹。●は SOD 活性が高くなった点、○は SOD 活性に変化がない点、●は活性が低くなった点を示す。
- 36 -

JAEA-Research 2013-005

4.4 結言ラドンの総吸入量（Bq/m3×曝露日数）が同じ場合、血漿、肝臓、膵臓、心臓、胸腺、腎臓中のSOD 活性は、吸入時間が短いほど亢進することを確認した。また、ラドンを連続吸入した場合、一時的に SOD 活性が高まるが、約 2 日で一度正常レベルに戻ることを確認した。マウス諸臓器中のラドン濃度は、1 時間以内に飽和し、脳、肺、胸腺、心臓、肝臓、胃、膵臓、腎臓および小腸では同程度であると推定できる[5]。臓器中の SOD 活性の変化は、ラドンによる SOD 活性の亢進のし易さを示していると考えられる。得られた SOD 活性の変化に基づいて、臓器・組織を 4 群（第1 群：血漿、脳、肺、第 2 群：心臓、肝臓、膵臓、小腸、第 3 群：腎臓、胸腺、第 4 群：胃）に分類した。この結果は、ラドン療法の適応症の機構を個体レベルで理解するための基本情報となる。

参考文献[1] 中川慎也, 片岡隆浩, 迫田晃弘, 石森有, 花元克巳, 山岡聖典. ラドン吸入試作装置によるマウス諸臓器中の抗酸化機能の亢進に関する研究. Radioisotopes 57, pp.241-251, 2008.
[2] 御舩政明, 放射能泉と三朝温泉, 温泉科学 31, pp.80-93, 1981.
[3] T. Kataoka, A. Sakoda, Y. Ishimori, T. Toyota, Y. Nishiyama, H. Tanaka, F. Mitsunobu,
K. Yamaoka. Study of the response of superoxide dismutase in mouse organs to radon using
a new large-scale facility for exposing small animals to radon. Journal of Radiation
Research 52, pp.775-781, 2011.
[4] K. Yamaoka, R. Edamatsu, A. Mori. Increased SOD activities and decreased lipid peroxidelevels induced by low dose X irradiation in rat organs. Free Radical Biology and Medicine
11, pp.299-306, 1991.
[5] A. Sakoda, Y. Ishimori, A. Kawabe, T. Kataoka, K. Hanamoto, K. Yamaoka. Physiologically
based pharmacokinetic modeling of inhaled radon to calculate absorbed doses in mice,
rats and humans. Journal of Nuclear Science and Technology 47, pp.731-738, 2010.

- 37 -

JAEA-Research 2013-005

5. ラドン吸入によるアルコール等誘導酸化障害の抑制効果に関する検討
5.1 緒言ラドン吸入は臓器中の抗酸化機能を亢進することが明らかになっており（第 4 章）、様々なフリーラジカル・活性酸素種関連障害の抑制が期待される。本章では、ラドン吸入によるアルコール
等誘導酸化障害の抑制について検討する。
まず、低線量γ線照射での知見[1]から類推される、四塩化炭素（CCl4）投与で誘導された肝臓と腎臓における酸化障害のラドン吸入による抑制効果について確認した。この障害は、CCl4 の代謝の過程でフリーラジカルが産生されることに起因している。
次に、アルコール摂取にともなう肝障害には、アルコールの代謝の過程で産生されるアセトア
ルデヒドや活性酸素種が関与すると考えられている[2]。アセトアルデヒドは肝臓中のアルコール
分解により生じる有害物質であるが、これが脳の神経細胞へ障害を及ぼすとの報告もある[3]。障害に到る過程が CCl4 と類似していることから、同じくラドン吸入による抑制効果が期待できる。
ここでは、エタノールを投与したマウスで発生した肝臓と脳のアルコール誘導障害を対象として、検討した。
5.2 ラドン吸入による肝・腎における四塩化炭素誘導酸化障害の抑制効果に関する試験[4]5.2.1 試験方法
まず、マウスを用いてラドン吸入を行った。ラドン濃度は 18000 Bq/m3、吸入時間は 6 時間とした。1 群 4～6 匹の BALB/c マウス（雄、8 週齢、約 25 g）を用い、試験期間中は水および餌を自由に与えた。吸入終了直後に、マウスへ CCl4（5％ in オリーブオイル、マウス体重 1 kg につき
4 ml を投与）を腹腔内投与した。この 24 時間後、ジエチルエーテルの過剰吸入により安楽死させ、採血（遠心分離で血清を抽出）および肝臓、腎臓を摘出して、生化学分析へ供した。
本試験では抗酸化機能の指標として、総グルタチオン(t-GSH）量、グルタチオンペルオキシターゼ（GPx）活性、グルタチオン還元酵素（GR）活性、過酸化脂質量を測定した。t-GSH 量は、Bioxytech
GSH-420 Assay Kit（Oxis International, USA）を用い、色素体チオンの生成により定量した。
GPx 活性と GR 活性は、それぞれ Bioxytech GPx-340 Assay Kit、Bioxytech GR-340 Assay Kit（いずれも Oxis International, USA）を用い、酵素法により定量した。過酸化脂質量は、Bioxytech
LPO-586 Assay Kit（Oxis International, USA）を用い、マロンジアルデヒド（MDA）（不飽和脂肪酸の過酸化により生じた分解物）を比色定量することで求めた。また、タンパク質量を、Protein
Quantification Kit-Rapid（Dojindo Molecular Technologies, Japan）を用い、ブラッドフォー
ド法により定量した。これより、いずれも単位タンパク質量当たりの活性あるいは重量を算出した。
肝機能の指標として、グルタミン酸オキサロ酢酸トランスアミナーゼ（GOT）活性、グルタミン
酸ピルビン酸トランスミナーゼ（GPT）活性、アルカリフォスファターゼ（ALP）活性、中性脂肪（TG）量、総コレステロール（T-CHO）量を測定した。GOT 活性と GPT 活性はともに TA-LN カイノ
スキット（Kainosu, Japan）を用い、ALP 活性は ALP カイノスキット（Kainosu, Japan）を用い、TG 量は TG-EN カイノスキット（Kainosu, Japan）を用い、T-CHO 量は t-CHO カイノスキット（Kainosu,- 38 -

JAEA-Research 2013-005

Japan）を用い、それぞれ測定した。また、腎機能の指標として、クレアチニン（CRE）量を測定した。CRE 量は、CRE-EN カイノスキット（Kainosu, Japan）を用い測定した。
各測定値は Tukey 検定を行い、関係図中に平均値±標準誤差で示した。
5.2.2 結果と考察
対照群（Control）と比較して、CCl4 投与群の血清中 ALP 活性と CRE 量および肝臓中 TG 量が有意に高く、血清中 T-CHO 量が有意に低かった（図 5.1）。これより、CCl4 単独投与群によって、肝機能や腎機能が低下したことが確認できた。また、CCl4 投与群と比べて、事前ラドン吸入群では、
血清中 ALP 活性と CRE 量および肝臓中 TG 量が有意に低く、血清中 T-CHO 量が有意に高かった。こ
れより、事前のラドン吸入によって、CCl4 投与に伴う肝・腎障害が緩和されたことが示された（図5.1）。
CCl4 を投与すると、対照群に比べて、肝臓と腎臓中の t-GSH 量、GPx 活性および GR 活性が有意に減少し、過酸化脂質量が有意に増加したことより、酸化障害が認められた（図 5.2）。しかし、その程度は CCl4 単独投与群の方が大きく、事前のラドン吸入によって酸化障害が抑制されたと考えられた。
以上より、事前にラドンを吸入することで肝臓や腎臓中の抗酸化機能が亢進し、それに伴い両臓器におけるフリーラジカル・活性酸素種関連障害を抑制する可能性が示された。

***

ALP活性 [K-A]

20
15

200

#
***

T-CHO量 [mg/dL]

a

10
5

Control

CCl4

Rn+CCl4500

TG量 [mg/g]

#
**

100

***

50
0

0

b

150

Control

CCl4

Rn+CCl4

c

***

400
300

##

200
100
0
Control

図 5.1

CCl4

Rn+CCl4（c）血清中）の変化
CCl4 投与マウスの肝機能（（a）血清中、（b）肝臓中）、腎機能（平均値±標準誤差、1 群 4～6 匹、＊P<0.05、＊＊P<0.01、＊＊＊P<0.001 vs Control（対照群）、＃P<0.05、＃＃

P<0.01 vs CCl4 単独投与群- 39 -

JAEA-Research 2013-005

a

b

図 5.2

CCl4 投与マウスの（a）肝臓、（b）腎臓における抗酸化機能の変化、＃P<0.05、＃＃P<0.01、
平均値±標準誤差、1 群 4～6 匹、＊P<0.05，＊＊P<0.01 vs Control（対照群）＃＃＃

P<0.001 vs CCl4 単独投与群

5.3 ラドン吸入による肝臓・脳におけるアルコール誘導酸化障害の抑制効果に関する試験[5]5.3.1 試験方法
ラドン吸入の開始直前に、マウスへエタノール（30％、マウス体重 1 kg につき 6 g を投与）を経口投与し、その後ラドンを 28 時間吸入させた。ラドン吸入中にも、12 時間毎にエタノールを- 40 -

JAEA-Research 2013-005

投与した（計 3 回投与）。対照として、同量の生理食塩水（生食）を同様に投与したマウスも用意した。ラドン濃度は 3 種類（バックグラウンド、600、3900 Bq/m3）とした。1 群 4～7 匹の BALB/c
マウス（雄、8 週齢、約 25 g）を用い、試験期間中は水および餌を自由に与えた。各群の試験内
容は次のようにまとめられる。
①対照群（Sham）

・生食投与群
・アルコール投与群②ラドン吸入群・生食投与群3（600、3500 Bq/m ）・アルコール投与群

ラドン吸入の終了直後、ジエチルエーテルの過剰吸入により安楽死させ、肝臓と脳を摘出して、生化学分析へ供した。
本試験では抗酸化機能の指標として、スーパーオキシドディスムターゼ（SOD）活性、カタラー
ゼ活性、総グルタチオン（t-GSH）量、過酸化脂質量を測定した。SOD 活性は、Wako-SOD test（Wako
Pure Chemical Industry, Japan）を用い、ニトロブルーテトラゾリウム（NBT）還元法により定量した。カタラーゼ活性は、当酵素による過酸化水素（H2O2）の分解量により定量した。t-GSH 量
は、Bioxytech GSH-420 Assay Kit を用い、色素体チオンの生成により定量した。過酸化脂質量
は、Bioxytech LPO-586 Assay Kit（Oxis International, USA）を用い、マロンジアルデヒド（MDA）（不飽和脂肪酸の過酸化により生じた分解物）を比色定量することで求めた。また、タンパク質量を、Protein Quantification Kit-Rapid（Dojindo Molecular Technologies, Japan）を用い、ブラッドフォード法により定量した。これより、いずれも単位タンパク質量当たりの活性あるいは重量を算出した。各測定値は Student-t 検定を行い、関係図中に平均値±標準誤差で示した。
5.3.2 結果と考察
アルコール投与した肝臓の SOD 活性は、対照群に比べてラドン 3500 Bq/m3 の吸入群で有意に高かった（図 5.3）。生食投与した肝臓のカタラーゼ活性は、対照群に比べてラドン 3500 Bq/m3 の吸入群で有意に高かった（図 5.4）。対照群またはラドン 3500 Bq/m3 を吸入した場合、アルコール投
与群の肝臓の t-GSH 量は生食投与群に比べて有意に低かった（図 5.5）。また、両投与群において、対照群に比べてラドンを吸入した方が有意に低かった。両投与群の脳の t-GSH 量は、対照群に比べてラドン 600 Bq/m3 の吸入で有意に高かったが、対照群に比べてラドン 3500 Bq/m3 の吸入で有意に低かった（図 5.5）
。対照群の場合、アルコール投与群の肝臓と脳の過酸化脂質量は生食投与群に比べて有意に高かった。両投与群の肝臓の過酸化脂質量は、対照群に比べてラドンを吸入した方が有意に低かった。また、生食投与群の脳の過酸化脂質量は、ラドン 3500 Bq/m3 を吸入した方が有意に高かった（図 5.6）。
生体におけるアルコールの代謝は、アルコール脱水素酵素系、マイクロソームエタノール酸化系（MEOS）、あるいはカタラーゼにより行われるが、いずれもアセトアルデヒドが産生される。このアセトアルデヒドの代謝の過程では、•OH や•O2-などの活性酸素種が生成され、酸化障害の原因となる。本試験では、アルコール投与によって肝臓の過酸化脂質量が有意に増加し、酸化障害を- 41 -

JAEA-Research 2013-005

確認した。しかし、アルコール摂取後のラドン吸入（3500 Bq/m3）によって、肝臓の SOD とカタラーゼの両活性が増加し、過酸化脂質量が減少したため、肝障害の一定の抑制効果が示された。
これは、SOD とカタラーゼ両活性の亢進で、アルコール代謝の過程で産生された•O2-が H2O と O2 に無毒化されたためと考えられる。
一方、グルタチオンは細胞質に存在してラジカルスカベンジャー（自ら活性酸素種と反応する）の機能を果たす。さらに、グルタチオンはアセトアルデヒドとも結合し、その毒性を除去できるが、アルコールの大量かつ継続的な負荷条件下では、グルタチオンの低下や枯渇が生ずる。グルタチオンの枯渇による酸化障害（脂質過酸化）の抑制低下に加えて、MEOS などのアルコール代謝
過程からフリーラジカルが産生され[6]、細胞内での脂質過酸化が亢進する。本試験結果においては、対照群と 3500 Bq/m3 の吸入群における肝臓の総グルタチオン量は、生食投与群に比べてアルコール投与群の方が有意に低かった。これは、上述のとおり、グルタチオンがアセトアルデヒドと速やかに結合したためで、過酸化脂質量の結果とも整合する。
脳については、ラドン 3500 Bq/m3 の吸入により、カタラーゼ活性は有意に増加したが、t-GSH
量は減少した。これは、グルタチオンの有するチオール基が最も酸化を受けやすい部位のひとつであるため、吸入ラドンによる酸化影響を受けたと考えられる。
今回の試験結果において、ラドン 3500 Bq/m3 を吸入した場合、過酸化脂質量は対照群に比べて生食投与群で有意に高かったが、アルコール投与群では有意差はなかった。これは、ラドンに対して放射線感受性の高い脳が、アルコールにより保護された可能性が考えられる。この効果は同条件で得られた肝臓では認められず、脳特有の現象であることが示唆された。

肝臓

生食
アルコール

80
*

SOD活性
[U/mg protein]

SOD活性[U/mg protein]

150

100

50

脳

60
40
20
0

0
Sham

600

3500 [Bq/m3]

Sham

600

3500 [Bq/m3]

図 5.3 アルコール性酸化障害に伴うマウスの肝臓と脳の SOD 活性の変化
平均値±標準誤差、1 群 4～7 匹、＊P＜0.05 vs Sham（対照群）- 42 -

JAEA-Research 2013-005

生食

肝臓

2.0

アルコール
*

150

脳

カタラーゼ活性[U/mg protein]カタラーゼ活性[U/mg protein]

200

100
50
0

1.5

*

*
*

1.0
0.5
0.0

Sham

600

3500 [Bq/m3]

Sham

600

3500 [Bq/m3]

図 5.4 アルコール性酸化障害に伴うマウスの肝臓と脳のカタラーゼ活性の変化
平均値±標準誤差、1 群 4～7 匹、＊P＜0.05 vs Sham（対照群）

100

肝臓

生食

アルコール

80
60

##
***

***

** #
*

40
20

t-GSH量[nmol/mg protein]t-GSH量[nmol/mg protein]

100

0

脳

80

*

*

60

#
** *

40
20
0

Sham

600

3500 [Bq/m3]

Sham

600

3500 [Bq/m3]

図 5.5 アルコール性酸化障害に伴うマウスの肝臓と脳の総グルタチオン量の変化、 ＃P＜
平均値±標準誤差、1 群 4～7 匹、＊P＜0.05、＊＊P＜0.01、＊＊＊P＜0.01 vs Sham（対照群）
0.05、＃＃P＜0.01 vs 生食投与群

0.4

生食

肝臓

アルコール

#

0.3

**

***

0.2
0.1

**

***

0.5

過酸化脂質量[nmol/mg protein]

過酸化脂質量[nmol/mg protein]

0.5

0.0

脳

0.4
0.3

*
#

0.2
0.1
0.0

Sham

600

3500 [Bq/m3]

Sham

600

3500 [Bq/m3]

図 5.6 アルコール性酸化障害に伴うマウスの肝臓と脳の過酸化脂質量の変化
平均値±標準誤差、1 群 4～7 匹、＊P＜0.05、＊＊P＜0.01、＊＊＊P＜0.01 vs Sham（対照群）、＃P＜
0.05 vs 生食投与群- 43 -

JAEA-Research 2013-005

5.4 結言ラドンの事前吸入により、マウスの肝臓や腎臓中の抗酸化機能が亢進し、CCl4 投与による酸化障害が抑制されることがわかった。また、肝・腎機能の指標からも、症状の緩和が示された。
ラドン吸入により、アルコール摂取後のマウスの肝臓において抗酸化機能が亢進し、過酸化脂
質量が減少した。また、肝機能が改善し、脂肪肝も抑制された。これより、アルコール誘導酸化障害がラドン吸入により抑制されることが示唆できた。また、アルコールにはラドンにより生じたフリーラジカルを捕捉する働き、すなわち放射線防護作用があるとの報告もあり、本実験結果を証左するものと考えられた。本実験条件下では、ラドン吸入により、アルコール摂取時においても抗酸化機能が亢進し、酸化障害を緩和させる可能性のあることが改めて示唆できた。

参考文献[1] T. Nomura, K. Yamaoka. Low-dose γ-ray irradiation reduces oxidative damage induced
by CCl4 in mouse liver. Free Radical Biology and Medicine 27, pp.1324-1333, 1999.
[2] H. Ishii, I. Kurose, S. Kato. Pathogenesis of alcoholic liver disease with particularemphasis on oxidative stress. Journal of Gastroenterology and Hepatology 12,
pp.S272-S282, 1997.
[3] S. Gönenç, N. Uysal, O. Aikçgöz, B.M. Kayatekin, A. Sönmez, M. Kiray, I. Aksu, B. Güleçer,
A. Topçu, I. Semin. Effects of melatonin on oxidative stress and spatial memory
impairment induced by acute ethanol treatment in rats. Physiological Research 54,
pp.341-348, 2005.
[4] T. Kataoka, Y. Nishiyama, T. Toyota, M. Yoshimoto, A. Sakoda, Y. Ishimori, Y. Aoyama,
T. Taguchi, K. Yamaoka. Radon inhalation protects mice from carbon-tetrachlorideinduced hepatic and renal damage. Inflammation 34, pp.559-567, 2011.
[5] T. Kataoka, A. Sakoda, M. Yoshimoto, T. Toyota, Y. Yamamoto, Y. Ishimori, T. Nomura,
K. Hanamoto, A. Kawabe, F. Mitsunobu, K. Yamaoka. A comparative study on effect ofcontinuous radon inhalation on several-time acute alcohol-induced oxidative damagesof liver and brain in mouse. Radiation Safety Management 10, pp.1-7, 2011.
[6] W.H. Evans, J.M. Graham. Membrane Sructure and Function. IRL Press, Oxford, 1989.

- 44 -

JAEA-Research 2013-005

6. ラドン吸入によるストレプトゾトシン誘導Ⅰ型糖尿病の抑制効果に関する検討
6.1 緒言世界の糖尿病の患者数は増加傾向にあり、なかでも若年性Ⅰ型糖尿病の増加が報告されている[1,2]。血糖値を保つには、インスリンというホルモンの働きが重要である。これは、エネルギーとして利用されない血液中のグルコースを筋肉や肝臓に蓄え、血液中の糖濃度を維持する役目を担っている。インスリンは、膵臓にあるランゲルハンス島（膵島）のβ細胞から分泌される。I 型
糖尿病は、このβ細胞が免疫細胞からの攻撃により破壊され、インスリンの産生・分泌に障害が生じ、その結果として発症する。Ⅰ型糖尿病の詳細な発症機序は明らかではないが、そのひとつとして活性酸素種による膵臓への酸化ストレスの関与が考えられている[3]。
このため、I 型糖尿病の発症を防ぐには、膵臓の抗酸化機能を亢進させることが効果的と考えられる。ラドン吸入は膵臓のスーパーオキシドディスムターゼ（SOD）活性を亢進させることが明らかになっており（第 4 章）、ラドン療法によるⅠ型糖尿病の抑制が期待される。本研究では、ラドン療法の新規適応症の探索とその機構解明に資するため、マウスへのラドン吸入によるストレ
プトゾトシン（STZ）誘導Ⅰ型糖尿病の抑制効果の有無について検討した[4]。なお、STZ は活性酸素種の産生などによってβ細胞を特異的に破壊し、インスリン分泌不全および高血糖を起こすた
め、Ⅰ型糖尿病モデル動物の作製によく使われている。
6.2 試験方法
三朝ラドン効果研究施設において、マウスによるラドン吸入を行った直後、STZ（50 g/L in 生
理食塩水、マウス体重 1 kg につき 200 mg を投与）を腹腔内へ投与し、その後 4 日間の血糖値と、吸
体重の変化を観察した。ラドン濃度は 4 種類（バックグラウンド、1000、2500、5500 Bq/m3）
入時間は 2 種類（0、24 時間）とした。1 群 5～8 匹の C57BL/6J マウス（雄、10 週齢、約 26 g）を用い、試験期間中は水および餌を自由に与えた。ラドン吸入の終了直後、ジエチルエーテルの過剰吸入により安楽死させ、採血（遠心分離で血清を抽出）および膵臓を摘出して、生化学分析へ供した。
本試験では抗酸化機能の指標として、SOD 活性、カタラーゼ活性、総グルタチオン（t-GSH）量、過酸化脂質量を測定した。SOD 活性は、Wako-SOD test（Wako Pure Chemical Industry, Japan）
を用い、ニトロブルーテトラゾリウム（NBT）還元法により定量した。カタラーゼ活性は、当酵素による過酸化水素（H2O2）の分解量により定量した。t-GSH 量は、Bioxytech GSH-420 Assay Kit（Oxis International, USA）を用い、色素体チオンの生成により定量した。過酸化脂質量は、Bioxytech LPO-586 Assay Kit（Oxis International, USA）を用い、マロンジアルデヒド（MDA）（不飽和脂肪酸の過酸化により生じた分解物）を比色定量することで求めた。また、タンパク質量を、Protein Quantification Kit-Rapid（Dojindo Molecular Technologies, Japan）を用い、ブラッドフォード法により定量した。これより、いずれも単位タンパク質量当たりの活性あるいは重量を算出した。
糖尿病症状の指標として、血清中インスリン量を測定した。血清中インスリン量は、インスリ
ン測定キット（Morinaga Institute of Biological Science, Japan）を用い、酵素免疫測定法（ELISA- 45 -

JAEA-Research 2013-005

法）により定量した。
各測定値は Dunnett 検定または Tukey 検定を行い、関係図中に平均値±標準誤差で示した。
また、膵臓の一部は、ヘマトキシリン・エオジン（HE：Hematoxylin-Eosin）染色による組織顕微鏡観察も行った。
6.3 結果と考察
ラドン 1000 Bq/m3 の吸入により、SOD 活性と t-GSH 量は対照群（Control）より有意に高く、過酸化脂質量は有意に低くなった（図 6.1）。また、カタラーゼ活性は、ラドン 5500 Bq/m3 の吸入で対照群より有意に低かった。
STZ 投与 4 日後、すべての群の血糖値は対照群（Control）より有意に増加したが、STZ 単独投。また、ラド与群（Sham）に比べて、ラドン 1000、5500 Bq/m3 の吸入で有意に減少した（図 6.2）
ン 1000 Bq/m3 の吸入により、血清中インスリン量は STZ 単独投与群に比べて有意に高く、また体重は対照群に比べて有意な減少が認められなかった。STZ は高血糖症、低インスリン血症、体重減少などの糖尿病に特有の症状を誘導するが[5]、本結果よりラドン吸入（特に 1000 Bq/m3）による STZ 誘導マウスⅠ型糖尿病の抑制が示唆できた。
STZ を投与した場合、SOD 活性と t-GSH 量は、対照群（Control）に比べて有意に低く、過酸化
脂質量は有意に高かった（図 6.3）
。また、ラドン吸入により、SOD 活性と総グルタチオン量は STZ
単独投与群（Sham）に比べて有意に高く、過酸化脂質量は有意に低かった。
STZ は活性酸素種の産生、およびアルキル化を介して膵臓中のβ細胞を特異的に破壊し、インスリン分泌を抑制することでⅠ型糖尿病を誘導する[6]。膵臓は肝臓などの臓器に比べて、SOD などの抗酸化物質が特に少なく、活性酸素種による細胞膜の脂質過酸化反応に曝されやすいと考えられる[7]。一方、SOD は STZ 投与によるⅠ型糖尿病を抑制することが報告されている[8]。低線量γ線照射実験においては、NOD（Non obese diabetic（非肥満型糖尿病、Ⅰ型糖尿病））マウスの膵臓
内 SOD 活性の亢進に伴う糖尿病発症の抑制効果が報告されている[9]。本研究においても、ラドン吸入によって膵臓中の抗酸化機能（SOD、t-GSH）が亢進し、過酸化脂質量は減少したことから、
STZ 誘導酸化障害の緩和が糖尿病の抑制に影響を及ぼしたと考えられる。
膵島の面積について、STZ 投与により対照群（Control）に比べて有意に縮小した（図 6.4）。これは膵島におけるβ細胞の減少によるものと考えられるが、ラドン 1000、5500 Bq/m3 の吸入群では STZ 単独投与群（Sham）に比べて面積は有意に大きかった。これより、膵臓の組織学的変化か
らも、ラドン吸入によるⅠ型糖尿病の抑制効果の支持が考えられる。
STZ 誘導 I 型糖尿病の抑制結果において、ラドン濃度依存性はみられなかった。ラドン吸入（24時間）による正常マウスの膵臓中 SOD 活性変化の結果（第 4 章）によれば、比較的低濃度（500 Bq/m3）と高濃度（4000 Bq/m3）では SOD 活性が上昇したが、中濃度（2000 Ba/m3）ではほとんど変化がなかった。すなわち、膵臓中 SOD 活性が亢進する濃度はこのように離れて二点存在すると考えられるため、本研究のラドン濃度 2500 Bq/m3 では I 型糖尿病の抑制効果が確認されなかったかもしれない。ただし、カタラーゼや総グルタチオンなどを含めた全体としての抗酸化活性が、SOD 活性と同様の傾向を示すかは不明なことに注意は必要である。

- 46 -

JAEA-Research 2013-005

6

*

20

カタラーゼ活性[U/mg protein]

SOD 活性[U/mg protein]

25

15
10
5
0
Control

1000

2500

*

5
4
3
2
1

5500

Control

ラドン濃度 [Bq/m3]

5500

0.20

8

*

過酸化脂質量[nmol/mg protein]t-GSH量[nmol/mg protein]

1000
2500
ラドン濃度 [Bq/m3]

6
4
2
0

0.15
0.10
*
0.05
0.00

Control

1000

2500

5500

Control
1000
2500
ラドン濃度 [Bq/m3]

ラドン濃度 [Bq/m3]5500

図 6.1 マウスの膵臓の抗酸化機能の変化（いずれも STZ 投与無し）
平均値±標準誤差、1 群 5 匹、＊P<0.05 vs Control（対照群）

500

血糖値
[mg/dl]400

30

Control
Control
Sham+STZ
Sham
1000Bq/m3＋STZ
1000Bq2500Bq/m3＋STZ
2500Bq
5500Bq/m3＋STZ
5500Bq

***

***

**

***

300

***

***
###

#

Control
Control
Sham
Sham+STZ
1000Bq
1000Bq/m3＋STZ
2500Bq2500Bq/m3＋STZ
5500Bq/m3＋STZ
5500Bq

28

***
###

26

体重
[g]

600

24

*

200
***

100

***

*

**

22
20

0
吸入前

投与前
2
投与後の経過時間 [日]

図 6.2

吸入前

4

投与前
2
投与後の経過時間 [日]4STZ 投与後の糖尿病症状の変化＊

平均値±標準誤差、1 群 5～8 匹、 P<0.05、＊＊P<0.01、＊＊＊P<0.001 vs Control（対照群）、＃P<0.05、＃＃＃

P<0.001 vs Sham（STZ 単独投与群）- 47 -

JAEA-Research 2013-005

4

###

15

###

###
3
カタラーゼ活性[U/mg protein]

SOD 活性[U/mg protein]

20

10

*
5

2

1

0

0
Control

Sham

1000

Control

5500 [Bq/m3]

2500

Sham

2500

5500 [Bq/m3]

STZ

STZ

0.25

#

4

2

過酸化脂質量[nmol/mg protein]6

t-GSH量[nmol/mg protein]

1000

#

**

0

***

0.20

##

0.15

##

0.10

0.05

Control

Sham

1000

2500

5500 [Bq/m3]

Control Sham

STZ

図 6.3

1000

2500

5500 [Bq/m3]

STZ

STZ 投与マウスの膵臓の抗酸化機能の変化

平均値±標準誤差、1 群 5～8 匹、＊P<0.05、＊＊P<0.01、＊＊＊P<0.001 vs Control（対照群）、＃P<0.05、＃＃

P<0.01、＃＃＃P<0.001 vs Sham（STZ 単独投与群）

B

A
膵島

40

C

D

膵島面積
[×103 μm2]

50μm

E

30

#
#

20
10

***

0
Control Sham
STZ

図 6.4

1000
2500 4000Bq
5500 [Bq/m3]
1000Bq2000BqSTZ

STZ 投与によるマウス膵臓の組織学的変化とラドン吸入の効果（A）Control、（B）Sham、（C）1000 Bq/m3＋STZ、（D）2500 Bq/m3＋STZ、（E）5500 Bq/m3＋STZ
平均値±標準誤差、1 群 5～8 匹、＊＊＊P<0.001 vs Control（対照群）、＃P<0.05 vs Sham（STZ 単独投与群）- 48 -

JAEA-Research 2013-005

6.4 結言事前にラドンを吸入することで膵臓の抗酸化機能が亢進し、その後の STZ 誘導Ⅰ型糖尿病が抑制されることがわかった。

参考文献[1] V. Harjutsalo, L. Sjoberg, J. Tuomilehto. Time trends in the incidence of type 1 diabetes
in Finnish children: a cohort study. Lancet 371, pp.1777-1782, 2008.
[2] E.J. Mayer-Davis, J. Beyer, R.A. Bell, D. Dabelea, R. D'Agostino Jr, G. Imperatore,
J.M. Lawrence, A.D. Liese, L. Liu, S. Marcovina, B. Rodriguez. Diabetes in African
American youth: prevalence, incidence, and clinical characteristics. the SEARCH for
Diabetes in Youth Study. Diabetes Care 32, pp.112-122, 2009.
[3] M. Cnop, N. Welsh, J.C Jonas, A. Jörns, S. Lenzen, D.L. Eizirik. Mechanisms of pancreaticbeta-cell death in type 1 and type 2 diabetes: many differences, few similarities.
Diabetes 54, pp.97-107, 2005.
[4] Y. Nishiyama, T. Kataoka, J. Teraoka, A. Sakoda, H. Tanaka, Y. Ishimori, F. Mitsunobu,
T. Taguchi, K. Yamaoka. Suppression of streptozotocin-induced type-1 diabetes in miceby radon inhalation. Physiological Research 62, pp.57-66, 2013.
[5] K.C. Tomlinson, S.M. Gardiner, R.A. Hebden, T. Bennett. Functional consequences of
streptozotocin-induced

diabetes

mellitus,withparticularreferencetothecardiovascular system. Pharmacological Reviews 44, pp.103-150, 1992.
[6] S. Lenzen. The mechanisms of alloxan- and streptozotocin-induced diabetes. Diabetologia
51, pp.216-226, 2008.
[7] S. Lenzen, J. Drinkgern, M. Tiedge. Low antioxidant enzyme gene expression in pancreatic
islets compared with various other mouse organs. Free Radical Biology and Medicine 20,
pp.463-466, 1996.
[8] E.G. Samuel, G.B. Maria, K.C. Rosalie, Protective role of superoxide dismutase against
diabetogenic drugs. The Journal of Clinical Investigation 70, pp.650-658, 1982.
[9] M. Takahashi, S. Kojima, K. Yamaoka, E. Niki. Prevention of type I diabetes by low-dose
γ-irradiation in NOD mice. Radiation Research 154, pp.680-685, 2000.

- 49 -

JAEA-Research 2013-005

7. 吸入ラドンの体内動態に関する検討
7.1 緒言吸入ラドンによる生体応答を定量的に議論し、また、リスクと比較して議論するためには、吸入ラドンの体内動態について把握し、各臓器・組織での吸収線量と関連付けて評価する必要がある。ここでは、吸入ラドンの体内動態を評価解析する手法について検討した。
7.2 体内動態のモデル計算[1]マウスのラドン吸入による諸臓器や組織の吸収線量を計算した。ラドンの体内挙動の評価には、
生理学的薬物動態モデル（PBPK モデル：Physiologically based pharmacokinetic model）を適用した（図 7.1）。ガス交換を担う肺胞で血液中に溶解したラドンは、直ちに全身の組織へ広がり、臓器・組織－血液間の分配係数に従い分布すると仮定した。計算で用いた臓器・組織－血液間の分配係数は主にラットの実験値に基づく文献値[2,3]を用いた（表 7.1）。比較のため、ラットとヒトについても計算した。
その結果、主要臓器・組織中の吸収線量率は、概ね 0.04～1.4 nGy/(Bq/m3)/day の範囲内であることがわかった（表 7.2）。脂肪組織と赤色骨髄は分配係数が比較的高いため、他の臓器・組織よりも吸収線量は高かった。より精度の高い解析に向けては、マウスの臓器・組織－血液間の分配係数を実験的に確認する必要がある。

図 7.1 生理学的薬物動態モデルの概要- 50 -

JAEA-Research 2013-005

表 7.1 臓器・組織－血液間のラドン分配係数（文献値）
臓器・組織分配係数（－）
Khursheed[2]

NRC[3]

血液(a)

2.33

2.50(b)

脳

0.411

0.7

肺

0.36

0.7

心臓

0.36

0.5

胃

0.411

0.7

小腸

0.411

0.7

大腸

0.411

0.7

膵臓

0.36

0.4

脾臓

0.36

0.7

肝臓

0.36

0.7

腎臓

0.33

0.66

脂肪組織

11.2

11.2

筋肉

0.36

0.36

皮膚

0.36

0.36

赤色骨髄

4.7

8.2

その他

0.36

0.7

(a)

空気－血液間の分配係数。

(b)

文献中に明確な数値の記載がなかったため、原典の Nussbaum らのデータ[4]を適用した。

7.3 臓器・組織中のラドン濃度測定[5]吸入ラドンの体内動態を実験的に検討するために、ラドン線源とケージ間の空気を小型ポンプで循環し、マウスにラドンを吸入させた（図 7.2）。線源は、ステンレス容器（約 120 L）内に、ラドン濃度の高い空気を封入したものを用いた。マウスは 2 匹ずつ使用し、所定の時間、密閉ケージ（約 2 L）内でラドンを吸入させた。その後、ケージに二酸化炭素を導入し、処置後、心臓から血液を採取した。その後速やかに、脳、肝臓、腎臓、膵臓、脾臓、脂肪組織を摘出した。血
液中のラドン濃度は、液シン法（直接法）により定量した。すなわち、測定用バイアルへ血液、
生理食塩水 80 ml、トルエンシンチレータ 20 ml を封入、振とうし、約 3 時間後に液体シンチレーションカウンタ（LB-5, Aloka, Japan）で計測した。臓器・組織中のラドン濃度は、γ線スペ
クトロメトリーにより定量した。すなわち、測定用容器（5 ml）へ封入し、順次、井戸型ゲルマ
ニウム半導体検出器（GWL-120-15, SEIKO EG&G, Japan）で計測した（80000～100000 秒程度）。
ラドンの体内分布が空気中濃度に対して平衡に達した状態での測定結果を表 7.3 に示す。表中の計算結果は、PBPK モデルに基づき NRC の分配係数（表 7.1）を用いている。血液や肝臓などは比較的良く一致しているが、膵臓や脾臓などのようにあまり一致していないものもある。NRC の- 51 -

JAEA-Research 2013-005

分配係数はラットによる実験結果[4]がもとになっているが、当文献中に膵臓や脾臓のデータは示されていない。呼吸で体内に取り込まれたラドンの組織分配に関する報告は非常に少ないため、両者の差違については、手技・測定精度を含め、慎重な検討が必要と考えている。

表 7.2 ラドン吸入による吸収線量率
吸収線量率（nGy/(Bq/m3)/day）
マウス

臓器・組織

ラット

ヒト

Khursheed

NRC

Khursheed

NRC

Khursheed

NRC

脳

0.047

0.075

0.047

0.075

0.046

0.074

気管支（肺）

0.041

0.075

0.041

0.075

0.040

0.074

心臓

0.041

0.053

0.041

0.054

0.040

0.053

胃

0.047

0.075

0.047

0.075

0.046

0.074

小腸

0.047

0.075

0.047

0.075

0.046

0.074

大腸

0.047

0.075

0.047

0.075

0.046

0.074

膵臓

0.041

0.043

0.041

0.043

0.040

0.042

脾臓

0.041

0.075

0.041

0.075

0.040

0.074

肝臓

0.039

0.071

0.038

0.070

0.036

0.067

腎臓

0.037

0.071

0.037

0.071

0.037

0.070

脂肪組織

1.373

1.297

1.371

1.294

1.232

1.163

筋肉

0.041

0.038

0.041

0.039

0.040

0.038

皮膚

0.041

0.038

0.041

0.038

0.040

0.038

赤色骨髄

0.532

0.876

0.532

0.877

0.524

0.860

その他

0.041

0.075

0.041

0.075

0.040

0.073

・本計算では、Khusheed[2]あるいは NRC[3]が示す両ラドン分配係数を用いた。

図 7.2 吸入の様子- 52 -

JAEA-Research 2013-005

表 7.3 臓器・組織中のラドン濃度（1 MBq/m3 吸入時）
臓器・組織

ラドン濃度（Bq/g）
本研究（マウス）

文献値（ラット）[4]

計算結果

血液

0.35

0.405

0.40

脳

0.08

0.309

0.28

肝臓

0.32

0.306

0.27

腎臓

0.15

0.285

0.27

膵臓

0.07

－

0.16

脾臓

0.05

－

0.28

脂肪組織

3.54

4.830

4.90

心臓

－

0.221

0.20

睾丸

－

0.184

－

筋肉

－

0.154

0.15

7.4 体内分布の可視化に係る検討[6]イメージングプレート（IP）は、広いダイナミックレンジ（識別可能な信号の最小値と最大値の比率）と直線性を有した高感度放射線検出器である。また、IP は二次元計測が可能な画像センサーでもあるため、医療やバイオサイエンスなどに広く利用されている。本研究では、小動物における吸入ラドンの体内分布を IP で効果的に測定する方法について検討した。
ガンマ線源としてバイアル（20 ml）へ充填した鉱物（粒径 63～250μm、Th 系列 100 Bq/g、U
系列 20 Bq/g）を用い、各種温度下（30、5、-30、-80℃）で、IP（BAS-SR, Fuji Film, Japan）
へ 1～30 時間の範囲で照射した。その後、イメージアナライザ（FLA-7000, Fuji Film, Japan）
で読み取り、画像解析ソフト（Multi Gauge Ver3.0, Fuji Film, Japan）で関心領域の PSL（Photo
Stimulated Luminescence）値を求めた。
その結果、-80～30℃の温度下では、照射時間と PSL 値の直線性が確認できた（図 7.3）。これ
より、ラドンの融点（-71℃）以下でも測定できることが確認された。すなわち、測定中に生体試料内でラドンが拡散することによる損失や分布の変化を考慮することなく、吸入終了直後の体内分布を保ったままで IP 測定することが可能となる。
図 7.4 に、マウスによる吸入ラドンの体内分布の測定例を示す。ラドンは脂肪組織に蓄積しやすい傾向があるため、腹部でより高い濃度で検出される。今後は、臓器への分布をより高解像度で確認するため、試料の調製方法を検討する。

- 53 -

JAEA-Research 2013-005

図 7.3-80～30℃における PSL 値と照射時間の関係

図 7.4 マウス体内におけるラドン分布の IP 測定例（左 2 匹：ラドン吸入群、右 2 匹：対照群）
橙色（～黄色）の部分で比較的高濃度のラドンが検出されたことを示す。

- 54 -

JAEA-Research 2013-005

7.5 結言吸入ラドンによる生体応答と各臓器・組織での吸収線量を関連付けて評価するため、ラドンの体内動態を解析評価する手法について検討した。
PBPK モデルにより、主要臓器や組織中の吸収線量率は、概ね 0.04～1.4 nGy/(Bq/m3)/day の範囲内であることを確認した。ラドンを吸入したときのマウス臓器・組織中のラドン濃度を測定した結果、PBPK モデルの根拠であるラットの文献値との間で若干の相違が確認された。これについては、今後の検討が必要である。また、吸入ラドンの体内での分布を可視化するため、ラドンの融点（-71℃）以下で IP 測定する手法について検討を行った結果、生体試料測定中のラドンの拡散による損失や分布の変化を考慮することなく、吸入試験直後の体内分布を保って測定できる見通しを得た。

参考文献[1] A. Sakoda, Y. Ishimori, A. Kawabe, T. Kataoka, K. Hanamoto, K. Yamaoka. Physiologically
based pharmacokinetic modeling of inhaled radon to calculate absorbed doses in mice,
rats and humans. Journal of Nuclear Science and Technology 47, pp.731-738, 2010.
[2] A. Khursheed. Doses to systemic tissues from radon gas. Radiation Protection Dosimetry
88, pp.171-181, 2000.
[3] National Research Council (NRC). Risk Assessment of Radon in Drinking Water. National
Academy Press, Washington, D.C., 1999.
[4] E. Nussbaum, J.B. Hursh. Radon solubility in rat tissues. Science 125, pp.552-553, 1957.
[5] 石森有, 迫田晃弘, 田中裕史, 片岡隆浩, 山岡聖典, 光延文裕. マウス体内における吸入ラドンの挙動に関する研究. 日本保健物理学会第 44 回研究発表会要旨集, 2011.
[6] A. Sakoda, Y. Ishimori, K. Hanamoto, A. Kawabe, T. Kataoka, T. Nagamatsu, K. Yamaoka.
Applicability and performance of an imaging plate at subzero temperatures. Applied
Radiation and Isotopes 68, pp.2013-2015, 2010.

- 55 -

JAEA-Research 2013-005

8. 結論
8.1 結論
本研究の目的は、ラドン温泉の適応症とされる活性酸素関連疾患のモデルマウス等を用いて、ラドン吸入による生体応答を確認し、その結果を解析評価することで、ラドン温泉の効果の機構解明を進め、かつ、吸入ラドンによる生体応答の定量的な議論や、リスクと比較して議論するた
めに、吸入ラドンの体内動態を把握して各臓器・組織での吸収線量と関連付けて評価する方法を検討することである。本研究の成果を要約すると、以下の通りである。
(1) ラドン影響に係る文献調査
本研究の課題設定にあたり、低線量域でのラドンの影響効果について文献調査した。
①三朝温泉（鳥取県）や欧州のいくつかの地域では、高められたラドン環境を利用して、疾病の症状緩和や治療が行われている。適応症は活性酸素種関連の疾患が多いことが特徴である。
「効果の持続延長」が確認されており、ラドンが何らかの役割を果たしている可能性が高い。
②「ラドンへの被ばく」とはラドン子孫核種への被ばくであり、肺がんの原因のひとつである。
鉱山労働者の疫学調査、屋内ラドンの疫学調査、動物実験で一貫した結果が得られている。
100 Bq/m3 の屋内ラドン（日本の屋内ラドンの平均濃度：15 Bq/m3）は喫煙の 1/20 以下、受動喫煙の 1/2 以下の肺がんリスクである。
③ラドン温泉利用による線量は 1 回あたり 0.001 mSv 以下で、被ばく影響は無視できるほど小さい。高血圧症などを有するリスクの高い集団に対して、全体としてリスクを低減する可能性がある。
(2) 三朝ラドン効果研究施設の設置「三朝ラドン効果研究施設」を設置し、その中心的設備として、小動物への大規模なラドン吸入試験を目的とした国内初の大規模設備を開発した。
①この設備では一度にマウス 150～200 匹規模の試験が可能で、統計的な確実性を高めることで、ラドンの生体内での挙動とその影響・効果をより効果的に検証できる。
②ラドン濃度は安定して供給可能であり、混在するラドン子孫核種濃度は低く、トロンは充分除去されることなど、設計通りの性能であることを確認した。
③ラドン吸入に起因する生体応答を確認する小動物試験に適した施設であることを確認した。

- 56 -

JAEA-Research 2013-005(3) ラドン吸入によるマウス諸臓器中の抗酸化機能の亢進に関する検討
ラドンによる諸臓器の抗酸化機能の変化を知るうえで最も基本的な条件となる、ラドン濃度と吸入時間の関係について網羅的に検討した。
①ラドン吸入による血漿、脳、肺、胸腺、心臓、肝臓、胃、膵臓、腎臓、小腸の SOD 活性のラドン濃度や吸入時間への依存性について検討した。ラドンの総吸入量（Bq/m3×曝露日数）が同じ場合、血漿、肝臓、膵臓、心臓、胸腺、腎臓中のスーパーオキシドディスムターゼ（SOD）
活性は、吸入時間が短いほど亢進することを確認した。また、ラドンを連続吸入した場合、一時的に SOD 活性が高まるが、約 2 日で一度正常レベルに戻ることを確認した。
②ラドン吸入は臓器中の抗酸化機能を亢進することが明らかになっており、様々な活性酸素種
関連障害の抑制が期待できる。今後の研究の基本情報として、得られた SOD 活性の変化特性に基づいて、臓器・組織を 4 群（第 1 群：血漿、脳、肺、第 2 群：心臓、肝臓、膵臓、小腸、第 3 群：腎臓、胸腺、第 4 群：胃）に分類した。
(4) ラドン吸入によるアルコール等誘導酸化障害の抑制効果に関する検討
ラドン吸入に臓器中の抗酸化機能を亢進する効果があることから、症状緩和が期待できる酸化障害への効果について検討した。
①低線量γ線照射での知見から類推される、四塩化炭素（CCl4）投与で誘導された肝臓と腎臓における酸化障害について、事前のラドン吸入による抑制効果を確認した。
②障害に到る過程が CCl4 と類似しているアルコール誘導酸化障害（肝臓、脳）について、ラドン吸入による抑制効果を確認した。
(5) ラドン吸入によるストレプトゾトシン誘導Ⅰ型糖尿病の抑制効果に関する検討
I 型糖尿病の発症機序のひとつに活性酸素種による酸化ストレスの関与が考えられているため、ラドン吸入による抑制効果を検討した。
①事前のラドン吸入で膵臓の抗酸化機能が亢進し、ストレプトゾトシン（STZ）誘導Ⅰ型糖尿病の抑制効果を確認した。
②膵臓（膵島）の組織学的な観察結果からも、この抑制効果の支持が考えられた。

- 57 -

JAEA-Research 2013-005(6) 吸入ラドンの体内動態に関する検討
吸入ラドンの体内動態を把握し、各臓器・組織での吸収線量と関連付けて評価する方法について検討した。
①生理学的薬物動態（PBPK）モデルに基づき、ラットのデータによる臓器・組織－血液間の分配係数を用いて、マウスの主要臓器・組織中の吸収線量率を計算した。概ね、0.04～1.4
nGy/(Bq/m3)/day の範囲内であることを確認した。
②より精度の高い解析に向けて、マウスの臓器・組織－血液間の分配係数を実験的に検討するため、ラドン吸入したマウスの血液と臓器中ラドン濃度を測定した。得られた測定値とラットの文献値（PBPK モデルで使用した分配係数）を比較すると、若干の相違が確認された。これについて精査は必要であるが、呼吸で取り込まれたラドンの体内分布に係る報告は非常に少なく、貴重なデータである。
③吸入ラドンの体内分布を可視化するため、ラドンの融点（-71℃）以下においてイメージング
プレート（IP）測定する手法について検討を行った結果、生体試料測定中のラドンの拡散による損失や分布の変化を考慮することなく、吸入試験直後の体内分布を保って測定できる見通しを得た。
8.2 今後の展望と課題
ラドン吸入による線量と生体応答・効果との関係について、定量的な議論が可能になりつつある。これまでの研究では、疾病モデルマウスの抗酸化機能亢進の確認など、活性酸素関連疾患に対するラドンの効果について、事例研究的に定性的な検討を進めながら、線量応答関係を明らかにするための準備を進めた。今後、これまでに実施した疾病モデルマウスを用いた試験結果について、線量反応の観点からも解析評価することで、作用機序について普遍性のある提案が可能となり、ラドン温泉の適応症について、リスクとの比較を含めた定量的な議論が可能となると考えられる。

- 58 -

JAEA-Research 2013-005

付録

本研究に係る執筆論文等

1. 本報告書を構成する主要な論文(1) Y. Ishimori, F. Mitsunobu, K. Yamaoka, H. Tanaka, T. Kataoka, A. Sakoda. Primaryfunctions of the first Japanese large-scale facility for exposing small animals to radon.
Japanese Journal of Health Physics 45，pp.65-71, 2010.（第 3 章）
(2) Y.Ishimori, F. Mitsunobu, K. Yamaoka, H. Tanaka, T. Kataoka, A. Sakoda. Performanceof the first Japanese large-scale facility for radon inhalation experiments with small
animals. Radiation Protection Dosimetry 146, pp.31-33, 2011.（第 3 章）
(3) 中川慎也, 片岡隆浩, 迫田晃弘, 石森有, 花元克巳, 山岡聖典. ラドン吸入試作装置によるマウス諸臓器中の抗酸化機能の亢進に関する研究. Radioisotopes 57, pp.241-251, 2008.
（第 4 章）(4) T. Kataoka, A. Sakoda, Y. Ishimori, T. Toyota, Y. Nishiyama, H. Tanaka, F. Mitsunobu,
K. Yamaoka. Study of the response of superoxide dismutase in mouse organs to radon using
a new large-scale facility for exposing small animals to radon. Journal of Radiation
Research 52, pp.775-781, 2011.（第 4 章）
(5) T. Kataoka, Y. Nishiyama, T. Toyota, M. Yoshimoto, A. Sakoda, Y. Ishimori, Y. Aoyama,
T. Taguchi, K. Yamaoka. Radon inhalation protects mice from carbon-tetrachlorideinduced hepatic and renal damage. Inflammation 34, pp.559-567, 2011.（第 5 章）
(6) T. Kataoka, A. Sakoda, M. Yoshimoto, T. Toyota, Y. Yamamoto, Y. Ishimori, T. Nomura,
K. Hanamoto, A. Kawabe, F. Mitsunobu, K. Yamaoka. A comparative study on effect ofcontinuous radon inhalation on several-time acute alcohol-induced oxidative damagesof liver and brain in mouse. Radiation Safety Management 10, pp.1-7, 2011.（第 5 章）
(7) Y. Nishiyama, T. Kataoka, J. Teraoka, A. Sakoda, H. Tanaka, Y. Ishimori, F. Mitsunobu,
T. Taguchi, K. Yamaoka. Suppression of streptozotocin-induced type-1 diabetes in miceby radon inhalation. Physiological Research 62, pp.57-66, 2013.（第 6 章）
(8) A. Sakoda, Y. Ishimori, A. Kawabe, T. Kataoka, K. Hanamoto, K. Yamaoka. Physiologically
based pharmacokinetic modeling of inhaled radon to calculate absorbed doses in mice,
rats and humans. Journal of Nuclear Science and Technology 47, pp.731-738, 2010.（第7 章）(9) A. Sakoda, Y. Ishimori, K. Hanamoto, A. Kawabe, T. Kataoka, T. Nagamatsu, K. Yamaoka.
Applicability and performance of an imaging plate at subzero temperatures. Applied
Radiation and Isotopes 68, pp.2013-2015, 2010.（第 7 章）

- 59 -

JAEA-Research 2013-005

2. その他関連論文(1) A. Sakoda, K. Hanamoto, Y. Ishimori, T. Nagamatsu, K. Yamaoka. Effects of some physicalconditions on leaching rate of radon from radioactive minerals originating from some
hot springs. Radiation Measurements 43, pp.106-110, 2008.
(2) A. Sakoda, K. Hanamoto, Y. Ishimori, T. Nagamatsu, K. Yamaoka. Radioactivity and radon
emanation fraction of the granites sampled at Misasa and Badgastein. Applied Radiation
and Isotopes 66, pp.648-652, 2008.
(3) T. Kataoka, M. Yoshimoto, S. Nakagawa, Y. Mizuguchi, T. Taguchi, K. Yamaoka. Basic study
on active changes in biological function of mouse liver graft in cold storage after
low-dose X-irradiation. Journal of Clinical Biochemistry and Nutrition 45, pp.219-226,
2009.
(4) A. Sakoda, K. Hanamoto, Y. Ishimori, T. Kataoka, A. Kawabe, K.Yamaoka. First model ofthe effect of grain size on radon emanation. Applied Radiation and Isotopes, 68,
pp.1169-1172, 2010.
(5) A. Sakoda, Y. Nishiyama, K. Hanamoto, Y. Ishimori, Y. Yamamoto, T. Kataoka, A. Kawabe,
K. Yamaoka. Differences of natural radioactivity and radon emanation fraction among
constituent minerals of rock or soil. Applied Radiation and Isotopes 68, pp.1180-1184,
2010.
(6) A. Sakoda, Y. Ishimori, K. Hanamoto, T. Kataoka, A. Kawabe, K. Yamaoka. Experimental
and modeling studies of grain size and moisture content effects on radon emanation.
Radiation Measurements 45, pp.204-210, 2010.
(7) T. Kataoka, A. Sakoda, M. Yoshimoto, S. Nakagawa, T. Toyota, Y. Nishiyama, Y. Ishimori,A. Kawabe, K. Hanamoto, T. Taguchi, K. Yamaoka. Studies on possibility for alleviationof lifestyle diseases by low-dose irradiation or radon inhalation. Radiation Protection
Dosimetry 146, pp.360-363, 2011.
(8) Y. Aoyama, T. Kataoka, S. Nakagawa, A. Sakoda, Y. Ishimori, F. Mitsunobu, K. Yamaoka.
Study on effects of thoron and thermal treatment for aging-related diseases on humans.
Iranian Journal of Radiation Research, 9, pp.221-229, 2012.
(9) T. Kataoka, K. Yamato, Y. Nishiyama, Y. Morii, R. Etani, Y. Takata, K. Hanamoto, A.
Kawabe, A. Sakoda, Y. Ishimori, T. Taguchi, K. Yamaoka. Comparative study on theinhibitory effects of α-tocopherol and radon on carbon tetrachloride-induced renal
damage. Renal Failure 34，pp.1181-1187，2012.

- 60 -

国際単位系（SI）
表１．SI 基本単位
SI 基本単位

基本量

名称
記号
長
さメ ートル m
質
量 キログラム kg
時
間
秒
s
電
流ア ンペア A
熱力学温度 ケ ル ビ ン K
物 質 量モル mol
光度 カ ン デ ラ cd

表２．基本単位を用いて表されるSI組立単位の例
SI 基本単位
組立量
名称
記号
面
積 平方メートルm2
体
積 立法メートルm3
速 さ ， 速 度 メートル毎秒m/s
加速度 メートル毎秒毎秒
m/s2
波
数 毎メートルm-1
密 度 ， 質 量 密 度 キログラム毎立方メートル
kg/m3
面
積
密
度 キログラム毎平方メートル
kg/m2
比
体
積 立方メートル毎キログラム
m3/kg
電
流
密
度 アンペア毎平方メートル
A/m2
磁 界 の 強 さ アンペア毎メートル
A/m
(a)
量 濃度
， 濃 度 モル毎立方メートル
mol/m3
質量
濃度 キログラム毎立法メートル
kg/m3
輝
度 カンデラ毎平方メートル
cd/m2
1
屈
折
率 (b) （数字の） １(b)（数字の） １1
比 透 磁 率

乗数
1024
1021
1018
1015
1012
109
106
103
102
101

活

性 カタール

kat

d

Ｚ
Ｅ

10-2

セ ン チ
ミ
リ

c
m

ペ
テ

タ
ラ

Ｐ
Ｔ

µ
n

ギ
メ

ガ
ガ

Ｇ
Ｍ

マイクロ
ノ
10-9 ナコ
10-12 ピ
10-15 フェムト

キ
ロ
ヘ ク ト
デ
カ

ｋ
ｈ

ト
10-18 ア
10-21 ゼ プ ト
10-24 ヨ ク ト

a
z
y

da

d
°
’

10-3
10-6

p
f

1 d=24 h=86 400 s
1°=(π/180) rad1’=(1/60)°=(π/10800) rad”1”=(1/60)’=(π/648000) radha 1ha=1hm2=104m2
L，l 1L=11=1dm3=103cm3=10-3m3t
1t=103 kg

秒
ヘクタール
リットル
トン

表７．SIに属さないが、SIと併用される単位で、SI単位で表される数値が実験的に得られるもの
名称
記号
SI 単位で表される数値
1eV=1.602 176 53(14)×10-19J

電 子 ボ ル ト
ダ ル ト ン
統一原子質量単位eVDa
u

1Da=1.660 538 86(28)×10-27kg
1u=1 Da天

ua

1ua=1.495 978 706 91(6)×1011m

文

単

位

表８．SIに属さないが、SIと併用されるその他の単位
名称
記号
SI 単位で表される数値
バー
ル bar １bar=0.1MPa=100kPa=105Pa
水銀柱ミリメートル mmHg 1mmHg=133.322Pa

s-1 mol(a)SI接頭語は固有の名称と記号を持つ組立単位と組み合わせても使用できる。しかし接頭語を付した単位はもはや
コヒーレントではない。
(b)ラジアンとステラジアンは数字の１に対する単位の特別な名称で、量についての情報をつたえるために使われる。
実際には、使用する時には記号rad及びsrが用いられるが、習慣として組立単位としての記号である数字の１は明示されない。
(c)測光学ではステラジアンという名称と記号srを単位の表し方の中に、そのまま維持している。
(d)ヘルツは周期現象についてのみ、ベクレルは放射性核種の統計的過程についてのみ使用される。
(e)セルシウス度はケルビンの特別な名称で、セルシウス温度を表すために使用される。セルシウス度とケルビンの単位の大きさは同一である。したがって、温度差や温度間隔を表す数値はどちらの単位で表しても同じである。
(f)放射性核種の放射能（activity referred to a radionuclide）は、しばしば誤った用語で”radioactivity”と記される。
(g)単位シーベルト（PV,2002,70,205）についてはCIPM勧告2（CI-2002）を参照。

表４．単位の中に固有の名称と記号を含むSI組立単位の例
SI 組立単位
組立量
SI 基本単位による
名称
記号
表し方
-1
粘
度 パスカル秒
Pa s
m kg s-1
力 の モ ー メ ン ト ニュートンメートル
Nm
m2 kg s-2
表面
張力 ニュートン毎メートル
N/m
kg s-2角
速度 ラジアン毎秒
rad/s
m m-1 s-1=s-1
角
加速度 ラジアン毎秒毎秒
rad/s2
m m-1 s-2=s-2
熱 流 密 度 , 放 射 照 度 ワット毎平方メートル
kg s-3
W/m2
熱 容 量 , エ ン ト ロ ピ ー ジュール毎ケルビン
J/K
m2 kg s-2 K-1
比 熱 容 量 ， 比 エ ン ト ロ ピ ー ジュール毎キログラム毎ケルビン J/(kg K)
m2 s-2 K-1
比 エ ネ ルギ ー ジュール毎キログラム
J/kg
m2 s-2
熱伝
導率 ワット毎メートル毎ケルビン W/(m K) m kg s-3 K-1
体 積 エ ネ ル ギ ー ジュール毎立方メートル J/m3
m-1 kg s-2
電界の強さ ボルト毎メートル
V/m
m kg s-3 A-1
電荷密
度 クーロン毎立方メートル C/m3
m-3 sA
表面
電
荷 クーロン毎平方メートル C/m2
m-2 sA
電 束 密 度 ， 電 気 変 位 クーロン毎平方メートル C/m2
m-2 sA誘
電率 ファラド毎メートル
F/m
m-3 kg-1 s4 A2
透磁率 ヘンリー毎メートル
H/m
m kg s-2 A-2
モ ル エ ネ ル ギ ー ジュール毎モル
J/mol
m2 kg s-2 mol-1
モルエントロピー, モル熱容量 ジュール毎モル毎ケルビン J/(mol K) m2 kg s-2 K-1 mol-1
照 射 線 量 （ Ｘ 線 及 び γ 線 ） クーロン毎キログラム
C/kg
kg-1 sA
吸収線
量率 グレイ毎秒
Gy/s
m2 s-3放射
強度 ワット毎ステラジアン
W/srm4 m-2 kg s-3=m2 kg s-3
放射輝
度 ワット毎平方メートル毎ステラジアン W/(m2 sr) m2 m-2 kg s-3=kg s-3
酵 素 活 性濃 度 カタール毎立方メートル kat/m3
m-3 s-1 mol

記号

ゼ
タ
エ ク サ

日
度
分

表３．固有の名称と記号で表されるSI組立単位
SI 組立単位
組立量
他のSI単位による SI基本単位による
名称
記号
表し方
表し方
（ｂ）
平
面
角 ラジアン(ｂ)
rad
m/m
1
（ｂ）
2/ 2
立
体
角 ステラジアン(ｂ) sr(c)
1
m m
周
波
数 ヘルツ（ｄ）
Hz
s-1
力
ニュートン
N
m kg s-2
圧力
応
力 パスカル,Pa
m-1 kg s-2
N/m2
エ ネ ル ギ ー , 仕 事 , 熱 量 ジュールJNm
m2 kg s-2
仕 事 率 ， 工 率 ， 放 射 束 ワット
WJ/s
m2 kg s-3
電
荷
電気量 クーロン,
CsA
電 位 差 （ 電 圧 ） , 起 電 力 ボルト
VW/A
m2 kg s-3 A-1
静電
容量 ファラドF
C/V
m-2 kg-1 s4 A2
電
気
抵
抗 オーム
Ω
V/A
m2 kg s-3 A-2
コ ン ダ ク タ ン ス ジーメンス
S
A/V
m-2 kg-1 s3 A2
磁
束 ウエーバWb
Vs
m2 kg s-2 A-1
磁
束
密
度 テスラ
T
Wb/m2
kg s-2 A-1
イ ン ダ ク タ ン ス ヘンリーH
Wb/A
m2 kg s-2 A-2
セ ル シ ウ ス 温 度 セルシウス度(ｅ)℃K
光
束 ルーメンlm
cd
cd sr(c)
2
照
度 ルクス
lx
lm/m
m-2 cdBqs-1
放 射 性 核 種 の 放 射 能 （ ｆ ） ベクレル（ｄ）
吸収線量, 比エネルギー分与,
グレイ
Gy
J/kg
m2 s-2カーマ
線量当量, 周辺線量当量, 方向
Sv
J/kg
m2 s-2シーベルト（ｇ）
性線量当量, 個人線量当量
素

表５．SI 接頭語
記号 乗数
接頭語
Ｙ
シ
10-1 デ

表６．SIに属さないが、SIと併用される単位
名称
記号
SI 単位による値
分
min 1 min=60s
時h
1h =60 min=3600 s（a）量濃度（amount concentration）は臨床化学の分野では物質濃度（substance concentration）ともよばれる。
（b）これらは無次元量あるいは次元１をもつ量であるが、そのことを表す単位記号である数字の１は通常は表記しない。

酸

接頭語
ヨ
タ

オングストローム
海
里
バ
ー
ン

Å
Ｍ

１Å=0.1nm=100pm=10-10m
１M=1852m

b

ノ
ネ
ベ

ト
パ
ル

kn
Np
Ｂ

１b=100fm2=(10-12cm)2=10-28m2
１kn=(1852/3600)m/s

ル

dB

ッ
ー

デ

ジ

ベ

SI単位との数値的な関係は、対数量の定義に依存。

エ

表９．固有の名称をもつCGS組立単位
名称
記号
SI 単位で表される数値
ル
グ erg 1 erg=10-7 J

ダ
ポ

イ
ア

ス
ス

ト ー ク
チ
ル

フ
ガ

ォ

ン dyn 1 dyn=10-5N
ズ P 1 P=1 dyn s cm-2=0.1Pa s
ス St 1 St =1cm2 s-1=10-4m2 s-1
ブ sb 1 sb =1cd cm-2=104cd m-2
ト ph 1 ph=1cd sr cm-2 104lx
ル Gal 1 Gal =1cm s-2=10-2ms-2

マ ク ス ウ ｪ ルガ
ウス
エルステッド（ ｃ）

Mx
G
Oe

1 Mx = 1G cm2=10-8Wb
1 G =1Mx cm-2 =10-4T
1 Oe (103/4π)A m-1（c）３元系のCGS単位系とSIでは直接比較できないため、等号「は対応関係を示すものである。

キ
レ
ラ

名称
ュ
リ
ン

レ
ガ

ト

表10．SIに属さないその他の単位の例
記号
SI 単位で表される数値
ー Ci 1 Ci=3.7×1010Bq

ゲ

ン

ン R
ド rad
ム rem
マ γ

1 R = 2.58×10-4C/kg
1 rad=1cGy=10-2Gy
1 rem=1 cSv=10-2Sv
1γ=1 nT=10-9T
1フェルミ=1 fm=10-15m

フェルミ
メートル系カラット

1メートル系カラット = 200 mg = 2×10-4kg

気

ル Torr 1 Torr = (101 325/760) Pa
圧 atm 1 atm = 101 325 Pa

ロ

リ

ー

cal

ク

ロ

ン

µ

ト
標

準

カ
ミ

大

」

1cal=4.1858J（｢15℃｣カロリー），4.1868J（｢IT｣カロリー）4.184J（｢熱化学｣カロリー）

1 µ =1µm=10-6m（第8版，2006年改訂）

この印刷物は再生紙を使用しています