3.3 人体内におけるトリチウム代謝に関する調査研究
Tritium Metabolism in the Human Body
増田 毅, 松下 兼作, 多胡 靖宏, 久松 俊一
環境影響研究部

Tsuyoshi MASUDA, Kensaku MATSUSHITA, Yasuhiro TAKO, Shun’ichi HISAMATSU
Department of Radioecology
Abstract
In the radiation safety assessment for nuclear facilities including the first commercial spent nuclear fuelreprocessing plant in Rokkasho, Japan, the internal radiation dose of the public due to tritium has been estimatedusing the dose conversion factors based on the ICRP metabolic model of hydrogen in the human body. The ICRP
metabolic model is very simple and is comprised of a free water tritium (FWT) compartment and an organicallybound tritium (OBT) compartment having biological half-lives of 10 and 40 d, respectively.
Although the biological half-life of tritium water (HTO) in the human body was examined in several casessuch as accidental intakes or experimental administrations, actual data on the metabolism of OBT are quite limited.
The objective of this research program is to establish experimentally the metabolism of tritium including OBT in
the human body for more realistic dose estimation. In the experiment, the stable isotope of hydrogen, deuterium(D), was used as a substitute for tritium.
In FY 2012, volunteers were administered with 4 g of D-labeled palmitic acid (1 g each in each of four dailylunches consumed); then their urine and breath samples were collected up to 16 weeks after the first administration,
and analyzed with a mass spectrometer to get the isotopic ratios of D/H. All procedures of the experiment wereapproved by the IES Review Board for Human Subject Experiments, and written informed consents were obtainedfrom all volunteers. The D isotopic ratios in the urine and breath samples increased after each administration, andthen decreased. The urine data obtained were used to construct a compartment model of metabolism of D
ingested as palmitic acid. The model had a compartment of free water D (FWD) and two compartments oforganically bound D (OBD1 and OBD2), and those compartments were connected to each other in series. The
transfer rate constants between those compartments and the excreting rate constant from the FWD compartment
were determined by a least square fitting method using measured data. The excreting rate constant of D from theFWD compartment was 7.5×10-2 d-1 which was comparable with that of the ICRP metabolic model, 7.1×10-2
d-1. Transfer from the OBD1 to the OBD2 compartment was rapid with a rate constant of 24 d-1, while thedegradation rate constant from the OBD1 to the FWD compartment was 1.8 d-1. The OBD2 compartment had a longmean residence time of >100 d. Retention of D in each compartment calculated by the model showed that most ofthe administered D remained in the OBD2 compartment at the end of the experimental period while the Dconcentrations that remained in the FWD and OBD1 compartments were 2 and 4 orders of magnitude smaller thanthat in the OBD2 compartment.
1. 目的

リチウムの線量換算係数として ICRP の推奨値
（HTO、大型再処理施設の安全審査では、経口摂取されたト1.8×10-11 Sv Bq-1；OBT、4.2×10-11 Sv Bq-1（ICRP, 1995））- 30 -が用いられている。この線量換算係数は、生物学的半濃度を質量分析装置(Iso Prime 100, IsoPrime 及び Delta

減期 10 日及び 40 日のコンパートメントからなる単純V, Thermo Fisher Scientific)で測定した。得られたデータなトリチウム代謝モデルを仮定して求められたものでを基にして 3 コンパートメントからなるモデル（Fig. 1）あり、実際のデータによる裏づけは限られている。従を構築した。って、実験データに基づく、より現実的な評価によってその妥当性を確認することは、安全評価への信頼性

3. 成果の概要を高め、地域の安心につなげるために重要である。そ男性被験者の投与後の尿水分中 D 濃度を投与前平均

こで本調査では、トリチウムに代えて重水素（D）を値からの上昇分として Fig. 2A, B に示す。
これらのデー用いた実験によってトリチウム代謝に関するデータをタを基に図１のモデルのコンパートメント間移行速度収集し、より現実的なトリチウム代謝モデルを作成す

定数パラメータ k1～k5 を最小二乗法により求めた（表ることを目的としている。平成 24 年度では、D 標識脂1）。
FWDコンパートメントの代謝速度定数k5 は7.45 ×

質で経口摂取した後の 16 週間の代謝データを採取す

10-2 d-1 であり、その半減期は、OBD1 コンパートメントることを目的とした。

からの影響による増加を無視できるものと仮定すると9.3 日である。これは多くの HDO 投与実験で得られた

2. 方法

半減期の文献値 5～13 日（Hill and Johnson, 1993）と矛

調査対象の脂質として動物性脂質の主成分のひとつ盾しない。OBD1 コンパートメントの代謝分解速度係数であるパルミチン酸を選び、分子内の非交換型 H の全k1 は 1.8 d-1 であり、速やかに代謝される成分を代表してを D に置換し、交換型 H は置換していない D 標識パている。一方、OBD2 コンパートメントは代謝が遅い成ルミチン酸（HOCD2(CDOH)4CDO, ケンブリッジアイ分であり、排出されにくいことが示された（Fig. 2C, D）。

ソトープ社製, 98%）1.0 g を被験者（男性 5 名, 女性 4名）に 4 日間連続で昼食時に経口投与した。この際、パルミチン酸の分解の指標とするため、13C 標識パルミ
13

引用文献

チン酸（分子内のすべての炭素が C であるもの）0.10

ICRP (1995) ICRP pub. 72, Pergamon Press, Oxford

g を同時に 4 日間連続で投与した。投与終了後 16 週間

Hill and Johnson (1993) Metabolism and dosimetry of13まで、尿及び呼気を採取し、試料中の D 濃度及び C

Table 1 Transfer rate constant of D in modelFWD
MFWD(t)k2MFWD(t)I(t)

tritium. Health Phys. 65(6), 628-647.

k5MFWD(t)k1MOBD1(t)k3MOBD1(t)OBD2
MOBD2(t)OBD1
MOBD1(t)k4MOBD2(t)Fig. 1 Three-compartment model of metabolism of D ingested as palmitic acid
FWD, OBD1, OBD2: compartment names, MFWD(t), MOBD1(t), MOBD2(t):D amounts in each compartment (g). k1 to k5: transfer rates.

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Transfer rate（d ）

k1

1.8k2

2.6 x 10-5k3

2.4 x 101k4

7.6 x 10-3

k5

7.5 x 10-2

A

100

B1010

1

10.1

0.10

12

340

Time after administration initiated (d)

C100

D

1.E+01
1.E+00

1.E+01
1.E+00
1.E-01

1.E-02

1.E-02

1.E-03

1.E-03

1.E-04

1.E-04

1.E-05

1.E-0512340

Time after the first administration (d)100Time after administration initiated (d)1.E-0105050

100Time after administration initiated (d)Fig. 2 Estimation of retained D in each compartment of the model
A, B: D concentration in water in urine after D-labeled palmitic acid administration. Solid line: estimatedvalues by the model. C, D: Retained D amount MFWD(t), MOBD1(t), MOBD2(t) (g) in FWD, OBD1, and OBD2
respectively. Green line: MFWD(t), blue line: MOBD1(t), red line: MOBD2(t), purple line: total D retained. A, C:
until 4 days after administration initiated. B, D: until 112 days after administration initiated.

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