4.3 ヒト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, 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 radiation safety assessment prior to the construction of the first commercial spent nuclear fuelreprocessing plant in Rokkasho, Japan, estimation of the internal radiation dose to the public due to tritium
was done using the dose conversion factors for the ingestion of HTO and organically bound tritium (OBT),
which were derived based on the ICRP metabolic model of hydrogen in the human body.

The ICRP

metabolic model is very simple and comprised of 2 compartments having biological half-lives of 10 and 40days, respectively.

Although the biological half-life of tritium water (HTO) in humans was examined inseveral cases such as accidental intakes or experimental administrations, actual data on the metabolism ofOBT are quite limited both experimentally and observationally. The objective of this research program isto reexamine experimentally the behavior of tritium 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.
The isotopic ratios (D/H) in breath air, blood serum and urine of participants administered D-labeled
glucose or D2O, together with controls, were determined by a mass spectrometer during one week.

The

temporal changes in (D/H) ratios in breath air of participants who ingested D-glucose were largely different
from those in 13C isotopic ratios in breath air after administration of 13C-labeled glucose in a previous study.
This implied probable differences in the behavior of carbon and hydrogen even in the same organic material.
The observed half-times of the excretion of D in both serum and urine in a short-term observation were 7.7-9.9 days, which were consistent with the reference values previously reported and also with the ICRP model
results.

Longer half-lives exceeding 1 month will be studied hereafter.

All procedures of the experimentwere approved by the IES Review Board for Human Subject Experiments and written informed consents
were obtained from all participants.
1. 目的ル（Fig. 1）を仮定して求められており(ICRP, 1989)、大型再処理施設の安全審査では、経口摂取された実際のデータによる裏づけは限られている。従って、トリチウムから受ける線量は摂取量(Bq)とICRPの実験データに基づくより現実的な評価によってその定 め る 線 量 係 数 （ HTO を 経 口 摂 取 し た 場 合 で妥当性を確認することは、安全評価への信頼性を高-111.8×10-1-11Sv Bq 、OBTの場合で 4.2×10-1Sv Bq ）める上で重要である。そこで本調査では、トリチウ(ICRP, 1995)とを用いて評価された。この線量係数は、ムの代わりに重水素Dを用いた実験によってトリチ2 つのコンパートメント(半減期 10 日の自由水型トウム代謝に関するデータを収集し、より現実的なトリチウム(FWT)及び 40 日の有機結合型トリチウムリチウム代謝モデルを作成することを目的としてい(OBT))からなる極めて単純なトリチウム代謝モデる。平成 22 年度は、重水(D2O)及び重水素標識糖質

（グルコース）を経口摂取した場合の短期的な代謝データ（1 週間）を収集した。

ラット実験の結果をFig. 4 に示す。D2OおよびD標
識グルコース投与群の血清におけるD濃度半減期は3.2 および 3.1 日であり、Takeda (1982)の報告 3.4 お

2. 方法

よび 3.1 日とよく一致していた。規格化後の肝臓でヒト実験にはD2O投与群、D標識グルコース投与群、及び非投与対照群を置き、各群とも健常な日本人男のD残留量はD標識グルコース投与の方がD2O投与の場合よりも多かった(Fig. 4)。

性（n=3）を被験者として用いた。投与したD標識グ
ルコースは、非交換型HをすべてDに置換し、交換型

引用文献Hは置換していないもの（HOCD2(CDOH)4CDO）でAkashi (1982) In Matsudaira et al. (ed.) Tritiumある。経口投与後 1 週間まで、呼気、尿及び血液をRadiology and Health Physics, NIRS, Chiba.

採取し、試料中のD濃度を質量分析計により測定し

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

た。それぞれの群における一人当たりのD投与量はICRP (1989) Publ. 56, Pergamon Press, Oxford.

1.1、0.51 及び 0 gであった。全ての被験者からは立Hill and Johnson (1993) Health Phys., 65, 628-647.

会人立ち会いのもと、書面でのインフォームドコン

Takeda (1982) J. Radat. Res., 23, 345-357.

セントを得た。
ラット実験にはヒト実験と同様の 3 群（SD ラット, 各群 n=5）を置き、経口投与後 100 日までの血Table 1 Half-life of D concentration in breath (day)

液や肝臓等の組織を経時的に採取した。各群の一匹Administration

Half-life 1st

Half-life 2nd

当たりの D 投与量は 0.22、0.025 及び 0 g であった。

D2O

3.5×10-35.4

12.6×10

D-labeled Glucose-3. 成果の概要
ヒト実験の呼気、血清、及び尿中のD濃度上昇分

Table 2 Half-life of D concentration in serum (day)（体重あたりの投与D量で規格化）をFig. 2 に示す。

Administration

Half-life

D標識グルコース投与後の呼気中のD濃度の変化は、

D2O

8.0

D-labeled Glucose

9.713

平成 21 年度に行なった C標識グルコース投与によ13る呼気 C濃度の変化とは異なる様態を示した（Fig.
3）。また、ピーク後の減衰を指数関数で近似し、減衰半減期(日)をTables 1-3 に示す。血清及び尿中D濃度の減衰半減期は、D2O及びD標識グルコースのいず
れも 7.7-9.9 日の範囲であった。Hill and Johnson

Table 3 Half-life of D concentration in urine (day)Administration

Half-life

D2O

7.7

D-labeled Glucose

9.9(1993)のレビューではHTOの体内半減期を平均 9.4日、90%の信頼区間で 5 から 13 日としており、Akashi
Ingested tritium(1982)は日本人での半減期を 9.5 日と報告している。
実験の結果はこれらと矛盾しない。また、ICRPモデ

90% of FWT,

10% of FWT,ルのFWTコンパートメントの半減期 10 日は、得ら

50% of OBT

50% of OBTれた実験データよりもやや長く安全寄りであることが確認できた。呼気中D濃度の変化には、D2O投与群で短い半減期を持つピークが観察され、一方D標識
グルコース投与群の半減期は他の群よりも長い 26日であった。

Compartment 1Compartment 2C1C2Fig. 1 ICRP tritium metabolic model
C1: FWT compartment (T1/2=10 days)
C2: OBT compartment (T1/2=40 day).

1000

1000

1000

BAC

100

100

100

10100

12345678100

123Time (day)45678012345Time (day)Time (day)678Fig. 2 D concentrations in human breath, urine and serum, after oral administration of D2O and D-labeled glucose.
A: breath, B: serum, C: urine. ○: D2O, ×: D-labeled glucose.
401A35B

0.90.8300.7250.6200.50.4

150.3

100.2

50.100123456700123Time (day)4567Time (day)Fig. 3 D and 13C concentrations in human breath, after oral administration of D- and 13C-labeled glucose
A: D-labeled glucose, B: 13C-labeled glucose.

1000

1000

AB

100

100

10101

10510Time (day)15200102030

4050

60

Time (day)Fig. 4 D concentrations after oral administrations of D2O and D-labeled glucose in serum and liver ofexperimental rats. A: serum, B: liver. ○: D2O, ×: D-labeled glucose.