日常食を介した無機ヒ素摂取による健康影響調査のための中長期曝露バイオマーカーの検討

57＜平成 30 年度助成＞

日常食を介した無機ヒ素摂取による健康影響調査のための中長期曝露バイオマーカーの検討

小栗朋子（国立研究開発法人産業技術総合研究所 安全科学研究部門）

露の期間は数ヶ月から数年とばらつきがあり、さら１．研究目的に日本人の場合、海産物を摂取する食習慣に伴って、自然環境中に広く存在する無機ヒ素は毒性が高

海産物に多量に含まれる毒性の低い有機ヒ素化合物

く、ヒトの健康に影響を及ぼすものとして、世界各を日常的に摂取していることから、無機ヒ素摂取の国で健康リスク評価が進められている。

バイオマーカーとして足爪を利用するには総ヒ素で無機ヒ素の主な摂取源は飲料水や食物であり、日本人の場合、米やひじきを介した無機ヒ素摂取が全はなく、ヒ素の化学形態も明らかにしていく必要がある。

体の約 90% を占める 。慢性的な無機ヒ素摂取によ

我々は現在、日本人の日常食を介した無機ヒ素摂や、神取による中長期曝露バイオマーカーを確立すること

経発達影響 3) との関連が懸念されており、今後わがを目的とした研究を進めている。本稿では食事調査

国でも無機ヒ素摂取による健康影響調査を行う必要から見積もった一日無機ヒ素摂取量と足爪中無機ヒがあると考えられるが、こうした調査を行うにあた

素代謝産物濃度との関連について統計解析を行い、り、無機ヒ素の長期的な曝露バイオマーカーが確立

足爪中無機ヒ素代謝産物濃度の適用可能性についてしていないという問題がある。

予備的に調べたので報告する。

1)

る健康影響として発がんの他、2 型糖尿病

2)

尿中無機ヒ素代謝産物濃度は一般に無機ヒ素摂取のバイオマーカーとしてよく用いられているが、無２．研究内容

機ヒ素の生物学的半減期は比較的短く、尿中ヒ素レベルが反映するのは採尿の前日付近の曝露である。

足爪中化学形態別ヒ素の分析法の検討

そのため長期にわたる無機ヒ素摂取状況の調査を必

固体試料である足爪中ヒ素の化学形態別分析を行要とする場合には、採尿 1 回分の指標は適さない場うために、マイクロ波分解装置を用いた硝酸による合も考えられる。

密閉分解によって溶液化する方法を採用し、分析法より長期間の無機ヒ素摂取を反映する指標としの検討を行った。て、頭髪や体毛、爪中濃度をバイオマーカーとする

足爪試料 25 mg をテフロン製バイアルに精秤後、方法が考えうる。このうち足爪はその形成期間の血硝酸 1 mL を添加し、マイクロ波分解装置を用いて中ヒ素レベルを反映し、頭髪等と比較して外部汚染120℃で 30 分、密閉分解を行った。終了後、ホッが少ないと考えられていることから、長期的な無機トプレート上で分解液を乾固直前まで加熱して硝酸ヒ素摂取のバイオマーカーとして有力な候補であを揮散し、残渣を純水 2 mL で溶解して 0.45 µm フィる。これまでに地下水ヒ素汚染地域においては、足ルターでろ過したものを検液とした。検液中ヒ素の爪中総ヒ素濃度を用いた疫学調査がいくつか行われ化 学 形 態 別 分 析 は LC-ICP-MS を 用 い て 行 っ た 5)。ている 2, 4)。

ICP-MS に よ る ヒ 素 イ オ ン の 検 出 は m/z = 75 を、

しかしながら、既往文献が示す足爪が反映する曝ArCl による妨害の有無を検出するために m/z = 77

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浦上財団研究報告書

Vol.28（2021）

シンオキシド（TMAsO）といったヒ素種は検出されを、それぞれモニタリングした。
検討用試料として、ヒ素濃度に値付けされた日本なかった。頭髪 CRM 中 As（V）濃度は 0.10 ± 0.03

人の頭髪を原材料とした認証標準物質（NIES CRM

As µg/g（n=3）であり、CRM に付与されている総No.13 頭髪）、および成人 4 人分の両手足爪によりヒ素の参考値 0.10 µg/g と一致した。プール爪試料作製したプール爪試料を使用した。

か ら は As（V） お よ び DMA が 検 出 さ れ た。 頭 髪
CRM およびプール爪試料への添加回収試験の結果、無機ヒ素摂取量と足爪中ヒ素の化学形態の関連一部の有機ヒ素で分解が見られたものの、曝露指標

成人男女 39 名を対象に、対象者各自に足指 10 本と す る As（V）、As（III）、MMA へ の 影 響 は な く、すべての爪を爪切りで切ってもらい、それをチャッ

回収率は良好であったことから、硝酸分解は足爪中ク付きのポリ袋に入れて提供してもらった。収集しヒ素の化学形態別分析を行うための前処理法としてた足爪試料は水とアセトンで超音波洗浄後、家庭用適切であると判断された。

爪切りを用いてできるだけ細かく切断し、試料ごとに均一になるように混合したものを分析用試料とし無機ヒ素摂取量と足爪中ヒ素の化学形態の関連た。食事調査は秤量記録法を用い、任意の 7 日間に本報では 2019 年 6 月から 10 月までに成人男女朝起きてから夜寝るまでに食べた「めし（米飯）」39 名（男性 20 名、女性 19 名）（44 ± 14 歳）かと「ひじき」をキッチンスケールで秤量し、記録用ら採取した足爪試料および食事記録について解析を紙に記入してもらった。足爪採取と食事調査は対象行った。

者 39 名に対して、各タームに 1 回（2019 年 6 月

足爪中 iAs+MMA 濃度は中央値で 0.152（0.101―

から 10 月、10 月から 2020 年 1 月、2020 年 1 月5.70）µg As/g（最小―最大値）であった。一日無から 3 月）、計 3 回行った。

機ヒ素摂取量は、7 日間のめし・ひじき摂食量の平無機ヒ素摂取の指標として足爪中の無機ヒ素（iAs）均値にそれぞれの無機ヒ素濃度の文献値 1, 7) を掛けとモノメチルアルソン酸（MMA）濃度合計値（iAs+合わせた値の合計値とした。一日無機ヒ素摂取量はMMA） を適用した。一日無機ヒ素摂取量は「めし 」

中央値で 9.96 µg/ 日（0 － 139 µg/ 日）、体重あたりと「ひじき 」中無機ヒ素濃度の文献値と、秤量記の一日無機ヒ素摂取量は 0.161（0 － 1.64 µg/kg/ 日）

録から得られた食物摂取重量の積から求めた。統計であった。なお 7 日間の調査中にひじきを食べた人

解析には SPSS ver.12J を用いた。

は 39 名中 13 名であり、調査期間中一度もめしを食

6)1)7)べていなかった人は 39 名中 1 名含まれていた。足

３．研究成果

爪中 iAs+MMA 濃度、体重あたりの一日 iAs 摂取量は対数正規分布に近似するとみなし、対数変換した

足爪中化学形態別ヒ素分析法の検討

値を統計解析に用いた。

MMA、ジメチルアルシン酸（DMA）、アルセノベ

食事量および体重は一般に男性の方が多いこと、タイン（AB）等、日本人の体内に検出される主要な無機ヒ素の代謝には性差があるという報告 9) がある

有機ヒ素化合物は難分解性であることが知られていことから、足爪中 iAs+MMA 濃度を従属変数、性別る 。 予 備 実 験 と し て 固 体 試 料 で あ る NIES CRM

を固定因子とし、体重あたりの一日無機ヒ素摂取量

No.13 頭髪およびプール爪試料を硝酸分解により溶を共変量として共分散分析（ANCOVA）を行ったと液化し、LC-ICPMS を用いてヒ素の化学形態別分析

こ ろ、 性 別 に よ る 有 意 な 差 は 見 ら れ な か っ たを行った。

（p =0.32）。そこで成人男女 39 名を１つの集団とし

8)

頭髪 CRM から検出されたのは As（V）のみであり、て解析を行うこととし、体重あたりの一日無機ヒ素

As（III）、MMA、DMA、AB およびトリメチルアル摂取量と足爪中 iAs+MMA 値について Pearson の相59

Log10 [Ungual iAs+MMA concentration]

日常食を介した無機ヒ素摂取による健康影響調査のための中長期曝露バイオマーカーの検討

Log10 [Dietary iAs exposure per body weight]

図1

一日無機ヒ素摂取量と足爪中 iAs+MMA 濃度の関連

関分析を行ったところ、両者に有意な関連は見られ

参考文献。しかしながら図 1なかった（r =-0.054、p =0.74）

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6) Hata A, Yamanaka K, Habib MA, Endo Y, Fujitani N,

を見る限り、一日無機ヒ素摂取量が少ない人は全体的に足爪中 iAs+MMA 濃度も少なく見えることから、全く関連性がないとは言い難いと考えられる。今回
このような結果になった理由として、一日無機ヒ素摂取量の代表性の低さや、食事調査の時期と採取した足爪の形成時期の違いが挙げられる。今後は、採取した残りのサンプルの分析を進めて n 数を増やす
ことで、より信頼性の高いデータを得た上で、一日無機ヒ素摂取量と足爪中無機ヒ素代謝産物濃度との関連性を評価していく予定である。
謝辞
本研究の遂行にあたり、研究助成を賜りました公益財団法人 浦上食品・食文化振興財団に厚く御礼を申し上げます。

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浦上財団研究報告書

Endo G. Arsenic speciation analysis of urine samples
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Marine Organisms by Continuous-Flow Arsine
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1983;32(6):E171-E6.
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differences in the metabolism of inorganic arsenic
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Relation between dietary inorganic arsenic exposure andinorganic arsenic metabolites in the toenails of Japanese subjects

61Relation between dietary inorganic arsenic exposure andinorganic arsenic metabolites in the toenails of Japanese subjects
Tomoko OGURI
Research Institute of Science for Safety and Sustainability,
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST)
Inorganic arsenic (iAs) is a ubiquitous metalloid that has been shown to exert
multiple adverse health outcomes. However, there are limited data on the longterm exposure of individuals to the iAs through diet, particularly in Japan.
Herein, we evaluated the association between diet and toenail arsenic
concentrat ions (a long-term biomarker of exposure). From June 2019 toOctober 2019, from 20 male and 19 female subjects in Japan, we collected aset of 7-day diet records and toenail samples of the following day after dietrecording. The concentrations of the As species in the toenail samples were
determined using liquid chromatography-ICP mass spectrometry. The sum of
the concentrations of iAs and methylarsonic acid (MMA) contained in a toenail
sample was used as a measure of iAs exposure. Daily dietary iAs exposure wasestimated to be 0.161 µg/kg/day (median), while the median of the sum of theiAs and MMA concentrations in the toenail samples was 0.151 µg As/g. An
analysis of covariance found no significant gender difference in the regression
coefficients (P > 0.05). Preliminary data indicate that daily dietary iAs exposure
has no significant relationship with the sum of the concentrations of iAs andMMA in the toenail (P > 0.05). Further studies are necessary to confirm thesefindings.