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JAEA-Review 2010-065
Analysis of Asbestos Bodies and Fas or CD163
Expression in Asbestos Lung Tissue
by In-Air Micro-PIXE
K. Dobashi a) , S. Matsuzaki b) , Y. Shimizu b, c) , T. Nagamine a) , T. Satoh d) ,
T. Ohkubo d) , A. Yokoyama d) , Y. Ishii d) , T. Kamiya d) , K. Arakawa d) ,
S. Makino c) , M. Utsugi b) , T. Ishizuka b) , S. Tanaka e) , K. Shimizu f) and M. Mori b)
a) Faculty of Health Science, Gunma University, b) Department of Medicine and Molecular
Science, Graduate School of Medicine, Gunma University, c) World Health Organization
Collaborating Center of Prevention and Control of Chronic Respiratory Diseases/Dokkyo
University, d) Department of Advanced Radiation Technology, TARRI, JAEA, e) Department
of General Surgical Science, Graduate School of Medicine, Gunma University, f) Division of
Thoracic and Visceral Organ Surgery, Graduate School of Medicine, Gunma University
Inhalation of asbestos increases the risk of lung cancer and pulmonary fibrosis. It is difficult to directly assess the
distribution and content of inhaled particles in lung tissue sections. We showed that in-air micro particle induced X-ray
emission (in-air micro-PIXE) system is useful for assessing the distribution and quantities of asbestos fibers and other metals
in lung tissue comparing to immune-related cell localizations. Furthermore, the analysis using the system confirmed that
asbestos induced apoptosis by upregulating Fas expression and also revealed the accumulation of CD163-expressing
macrophages in the lungs of patients with asbestosis. By quantitative comparison of the area of Fas or CD163 expression
and the Fas- or CD163-negative area in asbestos lung tissue, the harmful levels which caused the expression of Fas or CD163
could be estimated on Si, Fe and Mg deposition. These results indicate that the system could be useful for investigating the
pathogenesis of inhaled particle-induced immune reactions and for determining harmful levels of exogenous agents.
アスベストは、天然の鉱物繊維で長さは約 8 m, 幅
約 0.1 m、断熱性、耐火性、防音性、耐腐食性に優れ
ており、建築用製材などに多く用いられてきた。しか
し、アスベストの吸入は、肺線維症や肺ガンの原因で、
発病までの潜伏期間が数 10 年と長いことから、「静か
な時限爆弾」とも言われ、大変な社会問題となってい
る。早期診断や病態解明には、肺内でのアスベストの
種類、量、分布などを、人肺組織内で特定することが
不可欠だが、今まで外科的に大きな肺組織を採取しな
ければならず、簡単に調べられなかった。我々は、独
立行政法人日本原子力研究開発機構(以下「原子力機
構」)と 21 世紀 COE プログラムの一環として共同研
究を組織した。原子力機構が開発した大気マイクロ
PIXE 分析技術を応用して、数 mg の肺組織の中のケイ
素や金属元素の二次元分布を、1m の解像度で画像化
する分析法を開発した。本法により世界で初めて、吸
入したアスベストを肺組織中に存在したままで画像化
することに成功し、2008 年 10 月に International journal of
immunopathology and pharmacology に論文掲載された
(文献 1)。この新方式は、気管支鏡などで簡単に採取
できるわずかな肺組織があれば、肺組織中のアスベス
トの正確な存在や組成分析を可能にする画期的なもの
である。これにより、アスベスト吸引の有無を早期に
診断し、その後の迅速な対処を可能にした。その他に、
環境からの粉じん暴露による肺内の重金属沈着の有無
の診断など、種々の応用が期待される。病態解明では、
我々は、アスベストの周囲に一致して、ヘモグロビン
を貪食するマクロファージ(CD163 発現細胞)の集積と
アポトーシスを引き起こし肺線維化に関与する Fas の
発現が増強していることを明らかとした。しかも、
Fig. 1 に示すごとく、アスベスト肺患者の肺組織に Fas
や CD163 が発現している部分と発現していない部分で、
アスベスト成分である Si,Fe,Mg の量を S に対する比率
で求めると、明らかに Fas,CD163 発現部位でこれらの
元素が高値を示しており、アスベストの存在が周囲に
炎症を惹起し、これらタンパク質の発現を誘導してい
ることが示唆された(文献 2)。大気マイクロ PIXE に
よる研究は、吸入粒子により引き起こされた免疫反応の
病態解明や吸入物質の有害レベルの決定に有用である。
Si/S
Si/S
- 116 -
Fe/S(X10 -2 )
Fe/S(X10 -2 )
Mg/S
Mg/S
Fig. 1 The ratio of Si to S (background content in lung tissue), as
well as the ratios of Fe to S and Mg to S, are shown for the
Fas-expressing area (a), and the ratios of Si to S, Fe to S, and
Mg to S are shown for the CD163-expressing area (b). Gray
boxes indicate the ratios of elements in area of asbestos lung
with Fas or CD163 expression and tissue damage, and blank
boxes indicate the ratios of elements in intact areas of
asbestosis lung without Fas or CD163 expression. All data
are presented as mean the ratio of Si/S, Fe/S and Mg/S ±
S.D. Statistical significance were shown as ** p