特集

バイオ技術の環境・人間分野への応用研究報告17

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新規精神的ストレス指標としての唾液中クロモグラニンA
中根英雄

Salivary Chromogranin A as Index of Psychosomatic Stress Response
Hideo Nakane
要旨

人間感覚の客観的な評価方法は，ストレス低減

被験者を対象として調べた。その結果，精神的スや快適性向上効果を持った商品や技術の開発に必

トレス時 ( 人前での口頭発表，自動車運転 ) に唾要であり, 微弱なストレスの評価が可能な高感度

液中CgAは唾液中コルチゾールよりも早期に上昇指標が求められている。交感神経系は, ストレスすることが判明した。一方，運動負荷時においてに対して鋭敏に反応する。そこで, 交感神経活動は，血中カテコールアミン濃度が即座に上昇したと関連した唾液中の物質を探索した。クロモグラのに対して，唾液中CgAは顕著な変化を示さなか

ニンA (CgA) は，副腎髄質クロム親和性細胞や交った。これらの結果より，唾液中CgAは，高感度感神経ニューロンから分泌される主要なタンパクな精神的ストレス指標として有用であることが示質の一種である。CgAはカテコールアミンととも唆された。唾液中CgAが新たな生化学指標としてに細胞外へ共分泌されることが知られている。ス加わり，さまざまな状況下において，より正確なトレス負荷に伴う唾液中および血中CgA，カテコ

人間感覚評価が可能になると期待される。

ールアミンおよびコルチゾール濃度の変化を男性

Abstract

Objective measurement of human feelings ismale volunteers with exposure to stress. We found aessential for the development of products andprompt elevation in salivary CgA level and a delayedtechnologies to reduce stress. Therefore, sensitive

increase in salivary cortisol level with psychosomatic

indices of stress are sought to evaluate even weak

stresses applied by oral presentation in front ofstress. Since the sympathetic nervous system responds

audience and car driving. After exercise , however, thesensitively to stress, we searched for substances in

CgA level did not change though the plasma

saliva which are related to the activity of the nervous

catecholamine level increased immediately. Thesesystem. The resulting chromogranin A (CgA) is a

results suggest that salivary CgA may be a sensitive

major protein in adrenal chromaffin cells andand promising index for psychosomatic stress. Salivary

adrenargic neurons. CgA and catecholamines are co-CgA, a novel biochemical index of stress, is expected

released into an extra-cellular environment. We

to allow more precise evaluation of human feelings inmeasured changes in the concentrations of CgA,various situations.

catecholamines and cortisol in saliva and plasma ofキーワード

精神的ストレス，唾液，クロモグラニンA，生化学，緊張，バイオテクノロジ

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交感神経活動を反映して変化する物質の中には唾

１．はじめに液を用いて測定が可能なものがあるかもしれな

近年，ストレス低減や快適性向上効果をねらっい。そこで，カテコールアミンに代わって唾液でた感性指向商品や技術に関心が寄せられている。

測定可能な新たな交感神経活動指標物質を探索ししかし，実際に効果の有無を判断するためには，た。

従来行われている被験者の主観に基づく心理評価

クロモグラニンA (CgA) は，当初，副腎髄質クに加えて，生理学的な裏付けのある測定方法を適ロム親和性細胞において見いだされた可溶性タン用した客観的な評価が必要である。ストレスや快パク質であるが４），その後さまざまな内分泌器官

適性の客観的計測方法としては，脳波や心拍を測や交感神経ニューロンに存在することが判明した５）。

定する電気生理的方法や，ストレスホルモンのよ

CgAは，カテコールアミンの貯蔵に関与しているうに人間感覚を反映して変化する生体内物質を測といわれており，カテコールアミンとともに血中定する生化学的方法がある。バイオテクノロジにに共分泌されることが知られている。また，唾液

よる計測は，人間の体液のように多数の成分が含中CgAの測定法が確立されたことから６），交感神まれる検体でも複雑な分離操作を行うことなく，経活動を反映した唾液中ストレス指標となること目的物質の高感度かつ高選択的な測定を可能とすが期待される。

る。そこで，我々はこの技術の特長を生かし，生そこで，種々のストレス環境を提示した際の唾化学的方法による人間感覚計測技術を開発し，自液中CgA濃度の変動を調べ，コルチゾールやカテ動車，住宅分野における製品／技術の評価およびコールアミンの濃度変化と比較した結果，唾液中感性工学的デザイン技術を目標として研究を実施

CgAが精神的ストレス指標として有用である可能している。

性を見いだした。

生体がストレスを受けると，交感神経−副腎髄質系と視床下部−下垂体−副腎皮質系という2つ２．方法のストレス応答系の活動が高まり，ストレスホル全ての実験において，被験者に対しては，実験モンとしてそれぞれカテコールアミンおよびコルの目的および実施方法について口頭および書面にチゾールが分泌され，心拍の亢進や血糖の上昇をて説明した上で，実験へ参加することへの同意を促し，生体のストレス対処能力を高めるように作得た。また，特に運動負荷実験においては，実験用する。従って，カテコールアミンやコルチゾー中に体調等に異常を感じたときには，被験者自らルを指標とした生化学計測によるストレス評価がの判断で直ちに実験を中止するよう指示した。

可能である。交感神経−副腎髄質系は視床下部−２．１下垂体−副腎皮質系に先行して活性化されること

20歳〜40歳代の男性研究者9名が，研究発表会から，カテコールアミンはコルチゾールよりもスにおいて 15 分間の研究報告を行った。唾液はトレスに対する反応性が高く，微弱なストレスのSalivette ( Salstedt, ドイツ ) を用いて，発表1時間早期検出に適していると期待される。カテコール前，発表直前，発表直後，終了1時間後，終了2

アミンの測定は血液あるいは尿でルーチン化され時間後に約1mlを採取した。採取した唾液は直ちている。しかし，尿はサンプリング頻度や場所がに氷冷し，実験終了後遠心して回収し，測定に供限定され，血液はサンプリング行為自体がストレするまで–20°Cにて保存した。また，アンケートスとなる懸念がある。これに対して唾液は，場所による緊張感評価 ( –3：リラックス〜 +3：緊張 )を選ばず頻繁なサンプリングが可能な上，非侵襲を併せて行った。コントロールとして，通常勤務性も高い。この理由から，ストレス応答性は劣る

日の同一時間帯について唾液サンプリングおよびものの，唾液で測定可能なコルチゾールがフィーアンケート評価を行った。

ルドにおけるストレス評価においてしばしば利用されている１〜３）。一方，カテコールアミンの他に

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２．２

研究発表

自動車運転

被験者は，30歳代後半から40歳代前半，運転歴19

10年以上で，プロドライバーでない男性3名を対には低下しており，この変化は緊張感スコアとよ象とした。高速道路を約50分間走行後，折り返しく関連していた。一方，唾液中コルチゾールは，地点にて10分間休憩し， 再び約50分間走行してむしろ発表終了直後に最高値に達した。このよう帰着した。唾液のサンプリングは，走行開始直前， に，緊張に伴う唾液中CgAの上昇は，コルチゾー
折り返し地点での休憩時，および走行終了直後にルよりも速やかに生じることが示された。

２．１と同様に行った。また，これに併せて緊張３．２

感 ( –3：リラックス〜 +3：緊張 ) および疲労感

3名の男性被験者が高速道路を2時間運転した。

( –3：元気〜 +3：疲れた ) に関するアンケート評

実験期間中を通して，天候および道路事情には大価を行った。コントロールとして，通常勤務日のきな違いはみられなかった。唾液中CgA，唾液中同一時間帯について唾液サンプリングおよびアンコルチゾール，および心理スコア ( 緊張感およびケート評価を行った。

疲労感 ) の変化をFig. 2に示す。唾液中CgAは，1

２．３

運動負荷

自動車運転時間運転後の中間点で高値を示し，運転終了時に被験者は22〜24歳の体育学部大学院生4名で，は低下していた (Fig. 2A)。一方，唾液中コルチゾエルゴメータによる運動を各被験者の最大酸素摂ールは，中間点ではほとんど変化がみられず，運取量の95%強度にて継続可能な限り実施した。実転終了時点で上昇傾向がみられた (Fig. 2B)。心理験には医師の資格を持つ教官が立ち会い，採血をスコアとの関連からみると，CgAは緊張感と，コ行うとともに被験者の万一の異常に備えた。血液は，左腕に留置針を挿入し，運動前，終了直後，3，5，7，10，15，20，30，60分後に，EDTAとaprotinin を含んだ氷冷チューブにサンプリングし， 直ちに遠心して回収した血漿を–20°Cにて保存した。唾液は，運動前，終了直後，および3，7，10，15，20，30，60分後に２．１の実験と同様にサンプリングした。
２．４

唾液および血中濃度の測定

唾液中および血中CgAは，放射免疫測定法に基づく Nishikawa らの方法 ６）を適用して測定した。
唾液中CgA濃度は，総蛋白濃度 ( 蛋白定量キット(BioRad，USA) を用いて測定 ) によって補正し，mg蛋白あたりのモル濃度で表示した。唾液中コルチゾールは，Hublらの方法７）に若干の修正を施して実施した。血中アドレナリンおよびノルアドレナリンは，HLC-725CAオートアナライザ ( 東ソー ) を用いて測定した。
３．結果
３．１

研究発表

Fig. 1に，9名の男性研究者が，研究発表会において 15 分間の発表を行った際の，唾液中 CgA(Fig. 1A)，唾液中コルチゾール (Fig. 1B) および緊張感 (Fig. 1C) の変化 ( 平均値±SEM ) を示す。唾
液中CgAは，発表直前に最高値を示し，終了直後

Fig. 1

Changes of mean values (with SEM) in
salivary CgA (A), salivary cortisol (B) andtension sensation score (C) on the presentation
day (●) and control day (◯).
*p< 0.05 by paired t -test.

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ルチゾールは疲労感と類似した変化パターンを示の継続時間は3〜4分であった。運動前後の唾液した (Fig. 2C)。自動車の運転は，体の動きとして中および血中濃度の測定結果をFig. 3に示す。血は比較的小さいことから，精神的なストレスが主中カテコールアミンは，運動後急激に上昇した後，体であると考えられる。これらの被験者は，運転短時間のうちに低下し (Fig. 3CおよびD)，心拍数には熟練していることから，ストレスの強さは前と類似した変化を示した (Fig. 3F)。一方，コルチ述の人前での発表の場合に比較して弱いが，運転ゾールは，運動後15分経過した頃から緩やかに上中は継続していると推定される。このようなスト昇した (Fig. 3E)。これに対して唾液中および血中レス下でも唾液中CgAはコルチゾールに比べてよCgA濃度は顕著な変化はみられなかった (Fig. 3A

り早期に上昇することが判明した。

およびB)。これらの結果より，唾液中および血中

３．３

肉体的ストレス負荷短時間の非常に強い肉体的ストレス負荷として，95%最大酸素摂取量の強度でのエルゴメータによる運動を実施した。被験者は，体育学部大学院男子学生4名で，全員このような運動負荷と実験における採血の経験があり，実験に伴う緊張感や不安感の変化は認められなかった。また，運動CgAは運動のような肉体的なストレス負荷に対する変化は乏しいことが判明した。
４．考察
唾液中CgAが精神的ストレス指標として有用であることは，次の結果より支持される。
1. 唾液中CgAは，発表直前で緊張感とともにピークに達し，発表終了直後には低下した (Fig. 1)。
2. 自動車運転時において，中間点で高値を示し，運転終了時には低下しており，この変化は緊張感と関連していた (Fig. 2)。
3. これらのストレス下におけるCgA上昇は，常に唾液中コルチゾールに先行して認められた。
4. 唾液中CgAは，運動負荷時には明確な変化は示さなかった (Fig. 3)。
また，ストレスによる唾液CgAの分泌は，コルチゾールよりも早期にみられたことより，CgAの分泌は自律神経を介するものであることが考えられる。一般に，ストレス状態では，生体の交感神経活動が活発になり，カテコールアミンの分泌が亢進している。しかし，運動負荷時において，唾液中CgAは血中カテコールアミン濃度変化と関連していなかったことから，唾液中CgAの分泌は単純に交感神経のみに支配されているのではなく，副交感神経活動の影響も受けていることも予想される。唾液中CgAの由来および分泌メカニズムに

Fig. 2

Changes of mean values (with SEM) of salivary
CgA (A), salivary cortisol (B) and sensation
score (C) by the driving on highway. Symbols
used in the figure were as follows: driving (●)
and control day (◯) in panel A and B, tensionsensation score (▲) and fatigue sensation score(■) in panel C (driving only). *p< 0.05 bypaired t -test.

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Vol. 34 No. 3 ( 1999. 9 )関しては，実験動物やヒトの組織を用いた解剖学，生理学的研究が必要である。また，CgAタンパク質やmRNAの発現を分子生物学的に解析することも有用であろう。
一言でストレスといっても，例えば緊張，恐怖という精神的ストレス，筋肉疲労や温度変化のような肉体的なストレスなど，さまざまな要因があ21

る上，同じ刺激であっても感じる程度には個人差がある。快適性に関しては，個人の嗜好の違いと５．まとめいう要因が加わり，さらに複雑である。これまで，

唾液中クロモグラニンA (CgA)のストレス指標

唾液中生化学指標として，ストレス評価にはコルとしての可能性を検証するため，種々のストレスチゾールを，快適性評価に免疫グロブリンA ８）を下における唾液中CgAの変化を，既知のストレス利用してきたが，さまざまな状況下における人間指標物質であるコルチゾールやカテコールアミン感覚を計測するためには，これらの生化学指標とと比較した。その結果，唾液中CgAは，精神的スともに，電気生理指標，行動指標，および心理指トレス負荷時にはコルチゾールより先行して上昇標の中から，提示環境や評価する被験者の特性にし，負荷後は早期に減少すること，および肉体的応じて選択，組み合わせることが必要と考えられストレスに対しては反応性が乏しいことが判明しる。今回，唾液中CgAという精神的ストレスに対た。これらの結果より，唾液中CgAは高感度な新して特に反応性の高い指標が得られたことによ

規精神的ストレス指標として有用である可能性がり，評価に利用できるツールの選択肢が広がり，示唆された。

より正確な人間感覚評価が可能になると期待され謝辞る。今後，このような指標を総合的に利用して，本研究を開始するにあたり貴重なご意見をいた製品開発，評価を行っていきたいと考えている。

だきました(株)矢内原研究所矢内原昇所長，ならびに運動負荷実験の実施にあたりご指導，ご協力

Fig. 3

Changes of various stress biomarkers by exercise (mean ± SEM). A : salivary CgA, B : plasma CgA, C: plasma adrenaline, D : plasma noradrenaline, E : salivary cortisol, and F : heart rate.

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特集

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特集をいただきました中京大学運動生理学教室松井信

6)

夫教授に感謝いたします。
7)

参考文献
1)

2)

3)
4)

5)

Kirschbaum, C. and Helhammner, D. H. : "Salivary cortisolin psychoneuroendocrine research : Recent developments
and applications", Psychoneuroendocrinol., 19(1994), 313
Tarui, H. and Nakamura, A. : "Hormonal responses of pilots
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flight mission", Aviat. Space Environ. Med., 62(1991), 1127
垣本由紀子 : "ジェット輸送機による長時間飛行が搭
乗員に及ぼす影響について", 医実報告, 26(1985), 131
Helle, K. B. : "Some chemical and physical properties ofthe soluble protein fraction of bovine adrenal chromaffingranules", Mol. Pharmacol., 2(1966), 298
Winkler, H. and Fischer-Colbrie, R. : "The chromogranins
A and B : The first 25 years and future perspectives",
Neurosci., 49(1992), 497

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Nishikawa, Y., et al. : "Region-specific radioimmunoassay
for human chromogranin A", Biomed. Res., 19(1998), 245
Hubl, W., et al. : "An improved solid-phase enzyme andluminescent immunoasssay system for steroid hormonesand digoxin", Clin. Chem., 34(1988), 2521
中根英雄, ほか : "感性の計測方法及び簡易感性計測キット", 特願平09-045212(1997)

著者紹介
中根英雄
Hideo Nakane
生年：1959年。
所属：生物分子応用研究室。
分野：生化学計測法を利用した人間感覚計測。
学会等：日本ストレス学会会員。日本薬学会会員。