4.1.3 ヒトにおける炭素代謝に関する研究
Study on Carbon Metabolism in the Human Body - Excretion of Carbon
after Ingestion of Fat and Sugar
増田 毅, 松下 兼作, 多胡 靖宏, 中村 裕二
環境シミュレーション研究部

Tsuyoshi MASUDA, Kensaku MATSUSHITA, Yasuhiro TAKO, Yuji NAKAMURA
Department of Environmental Simulation
Abstract
In the safety assessment made around the spent nuclear fuel reprocessing plant in Rokkasho, Aomori,
14

C is expected to be the biggest contributor to radiation dose received by the neighboring population,

among radioactive nuclides released from the plant. The radiation dose due to 14C reaches up to about one
third of the total annual radiation dose which is estimated as 22 μSv. However, the estimate of 14C dose isthought to be rather conservative, because of overestimation of 14C dose conversion factor. The
overestimation of the dose factor might be largely due to excessive simplification of the metabolic model of14

C in the human body. The objective of the present study is to clarify the carbon metabolism experimentally,

especially the biological half-time, of 14C in the human body. In the experiment, stable carbon isotope (13C)was used as a substitute tracer for 14C. Following previous experiments on carbon metabolism throughingestion of protein, the carbon dynamic in the human body was examined after ingestion of fat and sugar.
Changes in 13C isotopic ratios were measured in breath air, urine, feces and serum in three adult males
over 16 weeks after oral administration of 13C-u-palmitic acid and glucose, respectively. The amount of 13C
administered corresponded to 1,000 mg of 13C each, in both experiments using palmitic acid and glucose,independently. The isotopic ratios of 13C in breath air showed the highest value immediately on the day ofadministration of the chemicals, while those in urine, feces and serum had the highest values one day later
after the administration. After showing the highest values, 13C isotopic ratios in all of these materials
gradually decreased. The changes in 13C isotopic ratios were characterized by exponential functions of time
having two components, for the ingestion of both chemicals. The retention times of these two components
were estimated to be 1.3 and 35 days for breath air, 0.65 and 41days for urine, and 2.0 and 110 days forserum, respectivel, for the ingestion of palmitic acid. Those for the ingestion of glucose were 0.67 and 21days for breath air, 0.67and 23 days for urine, and 3.0 and 19 days, respectively.
1. 目的とする）をもとに求められたものである(ICRP, 1981)。

大型再処理施設の安全審査においては、食物からこのモデルは、14C 代謝に関する実験データに基づヒトへの 14C 移行蓄積による預託実効線量を評価すくものではなく、安全評価のために ICRP により保-10-1るための線量係数として 5.6×10 Sv Bq が使用さ守的な評価をするためのモデルとして仮定されたもれた。この線量係数は、国際放射線防護委員会(ICRP)のである。本試験では、より現実的な線量評価を行により設定されたヒト炭素経口摂取モデル（公衆がうために、平成 21 年度までに 3 大栄養素として経口経口摂取した放射性炭素の体内代謝半減期を 40 日摂取した場合のヒトへの炭素移行に関するデータを収集する。平成 20 年度は、13C 標識脂質（パルミチ態によって異なった。13C 標識糖質（グルコース）ン酸）および 13C 標識糖質（グルコース）として 13Cでの投与群では（0.725±0.0785 atom%）、13C 標識脂を経口摂取した場合の 13C の移行及び体外への排出質（パルミチン酸）投与群の（0.315±0.124 atom%）に関するデータを収集することを目的とした。

であった。
一方、1 日後以降の排出呼気、尿、便の 13C 同位

2. 方法

体比上昇分をプロットするとその値は減少傾向を示

1313

C 標識脂質（パルミチン酸）及び C 標識糖質（グし、また、その減少速度が途中で変化するために縦ルコース）
投与実験には、健常な日本人男性3 名（37.3軸を対数にとったグラフ上では折れ線状になってい±0.6 歳, 71.8±4.2 kg 及び 39.7±7.5 歳, 68.1±10.2た。その傾向は投与形態により大きくは異ならなkg）を用いた。使用した U-13C-パルミチン酸ナトリかった(Fig. 2A-C)。ICRP Publ. 23 (ICRP, 1975)による

ウム及び U-13C-D-グルコース（99 atom%, ケンブと、炭素の排出フローは 90%が呼気であり、尿、便、リッジアイソトープ社）は、含まれる炭素がすべてその他へのフローはそれぞれ 1.6, 2.3, 及び 6%であ13C で標識されたものである。

る。これを考慮すると、初期の呼気排出における 13C

13同位体比の差の影響が大きいため、体内の残留率はC 標識脂質（パルミチン酸）、13C 標識糖質（グルコース）、いずれの投与実験の被験者に対しても、13C 標識糖質（グルコース）投与の場合より 13C 標識

それぞれに 13C を 1000 mg 含む量を昼食時 12:00 に脂質（パルミチン酸）での投与の場合大きくなると経口投与した。投与前 2 週間から投与後 4 ヶ月まで考えられる。の期間にわたり、試料として呼気、尿、便、血液を投与後 1 日目以降、呼気、尿、及び血清中の、13C採取した。試料の全炭素に対する 13C 比は質量分析同位体比の減少を 2 成分（Phase I 及び II)の指数関数

13装置（Delta V, Thermo Fisher Scientific, C 測定器精度で近似し各半減期を得た(Table 1)。これらのデータ

0.0002 atom%）により求めた。

を得たことにより、脂質あるいは糖質により 13C を全ての被験者からは立会人立ち会いのもと、書面13でインフォームドコンセントを得た。 C 投与実験

摂取した場合の体外への排出を予測できるようになった。

引用文献

は、倫理と安全を審査する委員会による承認を受けInternational Commission on Radiological Protection

た後に実施した。

(1975) Report of the Task Group on Reference Man. In

3. 成果の概要

ICRP Publ. 23. Pergamon Press, Oxford, England.

いずれの投与後にも、1 日以内の排出呼気におい13

International Commission on Radiological Protectionて C 同位体比の上昇が見られ、その後減少する傾(1981) Limits of intakes of radionuclides by workers,13

向が観察された（Fig. 1）。 C 同位体比が上昇した分

part 3. In ICRP Publ. 30. Pergamon Press, Oxford,の値をプロットするとそのピークになる値が投与形England.

Fig. 1 Changes of 13C ratio in breath (24 hours).
■: Glucose, ○: Palmitic acid.

Fig. 2

Changes of 13C ratio during 4 months after administration.
■: Glucose, ○: Palmitic acid. Panel A: Breath, B: Urine, C: Feces, D: Serum.
Table 1

Half-lives of 13C enrichment (days).
Phase I

Palmiticacid
GlucoseBreathPhase II

1.3

3.5×10-1

Urine

6.5×10Serum

2.0

Breath

6.7×10-1

2.1×10Urine

6.7×10-1

2.3×10Serum

3.0

4.1×101.1×102

1.9×10