放射線ホルミシス

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放射線ホルミシス（Radiation hormesis）とは、大きな量(高線量)では有害な電離放射線が小さな量(低線量)では生物活性を刺激したり、あるいは以後の高線量照射に対しての抵抗性をもたらす適応応答を起こすことである[1]。

「ホルミシス」とは、何らかの有害性を持つ要因について、有害となる量に達しない量を用いることで有益な刺激がもたらされることであり、その要因は物理的、化学的、生物学的なもののいずれかである[2]。例えば紫外線は浴び過ぎれば皮膚がんの原因となり、また殺菌灯は紫外線の殺傷力によっているが、少量の紫外線は活性ビタミンDを体内で作るために必要であり、 この活性ビタミンDは血清中のカルシウム濃度を調整するものであって、もし不足すればクル病の原因となる[3][4]。

ホルミシスという言葉はホルモンと同様に、「興奮する」という意味を持つギリシア語のホルマオを語源にしている[5]。

ホルミシスという言葉が最初に用いられたのは菌類の成長を抑制する物質が低濃度では菌類の成長を刺激することを表現するものとしてであり、「少量の毒は刺激作用がある」とするアルント・シュルツの法則(Arndt-Schulz rule)の言い直しである[2]。

1978年、ミズーリ大学のT.D.Luckeyは゛Hormesis with Ionizing Radiation(電離放射線によるホルミシス)゛という書籍を著し、このテーマは1980年代に放射線影響の研究において言及され、低線量の放射線照射は生物の成長・発育の促進、繁殖力の増進及び寿命の延長という効果をもたらしうるという放射線ホルミシス研究として注目されるに至った[6]。

電離放射線の性質を利用する放射線療法においては、放射線ホルミシスを凌駕する100から150ミリシーベルトという線量での放射線照射を数回全身あるいは半身に対して行うことで生体の免疫機能を高め、癌治療のための局所照射の効果を増強し、治癒率を高めている[7][8]。

目次

[編集] 概要

放射線ホルミシス効果とは、1978年、ミズーリ大学のトーマス・D・ラッキー生化学教授が、自らは実験や研究を行っていないが、20世紀初頭から知られていた一時的な低線量の放射線による生物の各種刺激効果を、改めて他の多くの研究者の研究原著論文を総説（レビュー）の中で紹介、整理することによって使用した言葉であり、アメリカ保健物理学会誌1982年12月号に掲載された総説によって提唱された学説である[9]。この仮説では、一時的な低線量の放射線照射は、体のさまざまな活動を活性化するとされる[9]。ラッキー教授は小論文『原爆の健康効用』を発表し、原爆は健康を促進した面があるとしている[10]。一方でWHOは低線量であっても天然ラドンの放射線の危険性を指摘しているが[11]、ラドンによる肺がんリスクは喫煙を原因とした場合の25分の1であり、そのリスクも喫煙者ほど高くなるとされている上、素粒子物理学の専門家であるウェード・アリソンによれば、この報告された内容はラドンの追加リスクの線形性を否定するものであり、その調査規模による精度の誤差範囲に入り、非喫煙者とラドンの間に確定したリスクがあることは疑われるべきとしている[12]。

核兵器廃絶国際キャンペーン(en)のSue Warehamによると原子力産業では、放射線の危険性を控えめに扱い、ホルミシス概念の普及を続けている[13]。一方、放射線関連の病気に対する知見が確立されるに連れて、線形非閾値モデル（LNTモデル)に基づく放射能の影響を否定するための動きが起こり、チェルノブイリ原子力発電所事故以後、ある科学者達は人以外の系における低線量効果に基づいてチェルノブイリのような線量は人間や全ての生物にとってためになるとの主張を始めて、LNTモデルなど現代の放射線生物学のいくつかの概念の改訂を試みる活動が続けられている[14]。

近年では、日本の電力中央研究所や放射線医学総合研究所、東京大学、京都大学、東北大学、大阪大学、広島大学、長崎大学などの各大学[15][16]やマサチューセッツ大学のエドワード・キャラブレスらが継承して研究している[17]。

[編集] 慢性の微量放射線被曝による発ガン抑制の仕組み

Radiation hormesis and cancer ja.png

活性酸素は日常において運動・呼吸・食事からでも１日に細胞１個あたり約10億個発生している[18]。放射線を被曝するとヒドロキシラジカルを消去するグルタチオン(GSH)とスーパーオキシドを消去するスーパーオキシドディスムターゼ(SOD)が増加することで活性酸素処理能力(抗酸化機能)が高まることは細胞レベルの動物実験で証明されている[19][8]。

DNA損傷の数は普段でも細胞１個あたり１日数万から数十万個であり、運動、食べ過ぎ、飲みすぎ、紫外線、タバコ、ストレス、炎症などがあれば活性酸素が増加し、DNA 損傷はさらに増える[20]。放射線を100ミリシーベルト被曝した場合のDNA損傷の数はおよそ200個であり、自然の変動幅に埋没する程度であるが[21]、一方で放射線によりDNA修復活動が活性化されることが放射線ホルミシス研究委員会によって確認されている[22]。

DNA 損傷が多いために修復できないとか、修復にミスが起きて異常な遺伝子が残こることで突然変異を持つようになった細胞は自爆させられるが（アポトーシス）、これはp53というガン抑制遺伝子が働くものであり、この遺伝子は低線量放射線によって活性化することが証明されている[23][21]。

それでも遺伝子異常をもったまま自爆できない細胞が残って突然変異が蓄積されると発ガンのリスクが増える[21]。突然変異からガン細胞が生まれるためには突然変異が10 数個蓄積されることが必要であるが[21]、突然変異ではない経路で発生するガン細胞もある[24]。ガン細胞は通常でも毎日数千個発生し[25]、発生したガン細胞は免疫細胞が処理しているが、このように働くキラーT細胞などの免疫系細胞が低線量放射線で活性化されることは多くの実験・調査で確かめられている[24][8]。

[編集] LNT仮説とホルミシス仮説

従来、放射線の生物への影響に関する研究は、“放射線はすべて、どんな低い線量でも生物に対して障害作用をもつ”との考えに沿って行われてきた。これは、どのような量でも生物学的に有害でプラスの効果がなく、有害な効果が量と共に増大するとするしきい値なしの直線モデル（LNT仮説)によるものである[1]。

ホルミシス理論では、少量で極大のプラス効果を持つ刺激が生じ、さらに用量を上げていくと、効果がないゼロ相当点（ZEP：zero equivalent point）に達し、これが“しきい値”とされ、その値を超える場合に有害なマイナス効果が増大する、とされる[1]。

[編集] 電力中央研究所による放射線ホルミシス効果検証プロジェクト

電力中央研究所の服部禎男は1984年、アメリカ合衆国の生化学者トーマス・ラッキーの唱えた放射線ホルミシス論を知り[26]、その当否を米国電力研究所に質問し、責任ある回答を要求した[27]。1985年8月、放射線ホルミシスの専門会議がオークランドで開かれ、放射線ホルミシスが肯定された[27]。この際に、｢ラッキー博士の主張は科学的に間違っていないが、データの多くが昆虫など小動物によるものであるので哺乳動物実験などを通して積極的に研究されるべき」とのコメントを得ている[27]。1993年、電力中央研究所は、東京大学、放射線医学総合研究所、京都大学、東北大学、大阪大学、広島大学、長崎大学、東邦大学など14の大学などの研究機関に研究費の提供を開始して研究を依頼し、放射線ホルミシス効果検証プロジェクトを立ちあげた[15]。その後、電力中央研究所は、自らも2000年に理事長直轄の独立組織である低線量放射線研究センターを設立したが[28]、2004年には電力中央研究所では頻繁に行われてきた全体及び各部門の組織名称変更により、それまでの狛江研究所が原子力技術研究所という名称に変更され、2006年にはその中に、低線量放射線研究センターが理事長直轄のセンターから原子力技術研究所内の附置センターに格下げされた形で、その目的も「原子力利用における放射線防護体系の構築を進めるため」と変更され、放射線安全研究センターと改名された[29]。 このプロジェクトでは、

  • 老化抑制効果
  • がん抑制効果
  • 生体防御機構の活性化
  • 遺伝子損傷修復機構の活性化
  • 原爆被災者の疾学調査

のカテゴリーで研究され、検討される仮説は以下の通りであった。

  1. SOD（活性酸素を不均化する酵素群）の活性化によって余分な活性酸素が消去されるならば、それは「老化抑制」に寄与する
  2. リンパ球（T細胞）の活性化が生じるならば、それは生体の免疫力を高めて「がん抑制」に寄与する

1.の老化抑制効果の検証研究の結果、ラットを使った実験において、通常の老齢のラットでは、過酸化脂質量は大きくなり、膜流動性は低くなり、SOD量は縮減されることが確認されたが、約50センチグレイの低線量放射線を照射すると、上記の老化の特性は有意に改善され、若いラットの値に近づくことがわかった[15]。 また、活性酸素病の一つである糖尿病に関して、低放射線量放射が、糖尿症状を抑制する結果を得た。

2.のがん抑制効果の検証研究の結果、ラットを使った実験において、15センチグレイの低線量照射を一回行うことで、がん転移率が約40％下がること、また、1回当たり4センチグレイの低線量照射を行うことで、腫瘍の増殖肥大が有意に抑制されることが確認された[15]。

また、通常の放射線治療では、約6000センチグレイの高線量放射線を、30回に分けて患部に局所照射し、がん細胞を殺す方法が採用されている。これに対して、同プロジェクト東北大学グループは、これまでの局所照射方法に加えて、10センチグレイの低線量放射線を週3回の割合で全身に照射し、これを5週間にわたり継続して行う方法を併用したところ、高線量の局所照射を単独に行う場合に比べて、治癒率が有意に向上した[15]。

また、同プロジェクトでは、分子レベル、細胞レベル、個体レベルの三つのレベルにおいての放射線ホルミシス効果が検証された[15]。

[編集] 分子レベルにおけるホルミシス効果

生体を構成する分子レベルにおけるホルミシス効果

  1. 抗酸化系酵素活性
    • SOD活性の亢進
    • TRXの誘導合成
  2. タンパク誘導合成
    • ガン抑制遺伝子p53の発現
    • 熱ショックタンパクHsp70の誘導合成
  3. 細胞情報伝達系の関与(細胞膜の構造機能の変化）
    • 脂質過酸化の低減
    • 膜流動性の亢進
    • Na+、K+-ATPase活性の亢進

[編集] 細胞レベルにおけるホルミシス効果

  1. 適応応答の誘導
  2. 免疫細胞の活性化
  3. 細胞情報伝達系の関与

[編集] 個体レベルにおけるホルミシス効果

さらに「個体レベル」においては、

  1. 制がん・抗がん作用
  2. 活性酸素病に対する効果
  3. 放射線抵抗性の獲得
    • 高線量照射に対する生残率の向上
  4. 中枢神経系への刺激作用
    • 覚醒刺激としての認識
    • 心理的ストレスの軽減
  5. ヒトの疫学的効果
    • ガン以外の死亡率の低減

[編集] 環境放射線の積極的な利用としての放射能泉

自然放射線または環境放射線の積極的な利用は、放射能泉であるラドン温泉やラジウム温泉で行われてきた。ラドン222の濃度が74ベクレル/リットル以上がラドン温泉であり、ラジウムが1億分の1グラム/リットル以上含まれるのがラジウム温泉である。

ヨーロッパのオーストリアでは、インスブルック大学医学部が、1950年代からザルツブルク大学理学部と共同研究を行い、ヨーロッパアルプス山脈の中にあるバートガシュタイン（「バートガシュタイン」が地元のドイツ語読み、英語読みが「バドガスタイン」）のラドン坑道を活用して、年間 約 10,000 人の強直性脊椎炎（ベヒテレフ病）、リウマチ性慢性多発性関節炎、変形性関節症、喘息、アトピー性皮膚炎などの患者に対してラドン吸入療法を行っている。ここでの空気中ラドン222濃度は110ベクレル/リットル以上で放射能療養坑道と呼ばれている。

オーストリアや日本、ロシアなどではこの放射線ホルミシス理論を根拠に、ラドン温泉（ラジウム温泉）の効用がうたわれ、療養のために活用されるラドン温泉やラドン洞窟が存在する。

[編集] 問題点

2006年、世界保健機構（WHO）は、ラドンの放射線が肺がんの重要な原因であることを警告した[11]。ラドンに関係しない場合、喫煙者の肺がん発生率が10%であることに対し、非喫煙者は0.4%であり、400Bq/m3のラドン濃度に被曝した場合はそれぞれ16%、0.7%に上昇する[11]。この統計上の問題に関する指摘は前述の通りである。200～400Bq/m3の室内ラドン濃度を限界濃度あるいは基準濃度として許容している国がほとんどである[11]。アメリカはWHOに準じており、環境保護庁(EPA)は、ラドンに安全な量というものは存在せず少しの被曝でも癌になる危険性をもたらすものとしている。また、米国科学アカデミーは、毎年15,000から22,000人のアメリカ人が屋内のラドンによる肺がんによって命を落としていると推計する[30]。日本政府は2011年現在、特に警告は発していない。

放射線の医学的利用法については、放射線療法を参照。

[編集] 理論的課題と評価

カリフォルニア大学の生物学者レスリー・レッドパースは、「低用量時にある種の防御メカニズムを刺激するもので概念的にはワクチンに似ている」としている[17]。

ロチェスター大学医科歯科校のバーナード・ワイスは、「高用量での測定に基づく低用量での有害性の推定は間違いのもとになる」と指摘している[17]。

米国立環境健康科学研究所（NIEHS）のクリスチーナ・サイヤーは、エドワード・キャラブレスの主張を支えるために用いられている論理とデータの論文について評価し、その根拠の欠陥を指摘している[17][31]。

ジョーン・ピータソン・マイヤーズは、「ホルメシスは欠陥のある理論」と指摘している[32]。

疫学の専門家アリス・スチュワート医師の調査結果は、放射線に無害な量はないことを示しており、バックグラウンド放射線や低線量条件下において引き起こされた癌の数が放射線防護委員会によって軽視されていたことを示した[33]。

[編集] 脚注

  1. ^ a b c 「放射線ホルミシス」ATOMICA
  2. ^ a b Luckey 1990 p.47
  3. ^ 新しい放射線の知識を学ぶ会『生命と放射線』(日本電気協会新聞部 1998年) pp.18-19
  4. ^ 少量の紫外線についてはウイルスの活性化、バクテリアの胞子形成の誘発、カビの成長・発育・増殖の加速、酵母の成長と発酵の増加が報告されている( Luckey 1990 pp.120-122)
  5. ^ 新しい放射線の知識を学ぶ会『生命と放射線』(日本電気協会新聞部 1998年) p.17
  6. ^ 「ホルミシス」ATOMICA(原子力百科事典)-高度情報科学技術研究機構
  7. ^ 坂本澄彦「低線量全身照射による癌治療」『アンチ・エイジング医学』(Vol.7/No.5) 2011年10月 p.58 ISBN 978-4-7792-0806-5
  8. ^ a b c 原子力青年ネットワーク連絡会『放射線ホルミシス』
  9. ^ a b Luckey T. D.，松平寛通（監訳）：放射線ホルミシス、 ソフトサイエンス社（1990）、同：放射線ホルミシス（2），ソフトサイエンス社（1993）。東嶋和子著 『放射線利用の基礎知識』 講談社
  10. ^ T. D. Luckey「Atomic Bomb Health Benefits」国立生物工学情報センター所蔵論文Web, PDF
  11. ^ a b c d ラドンと癌
  12. ^ アリソン 2011,pp.164-168
  13. ^ Sue Wareham, “20. The Nuclear Industry: A History of Misleading Claims”, The Briefing Papers, energyscience, http://www.energyscience.org.au/BP20%20Misleading.pdf 2011年6月18日閲覧, "The nuclear industry, however, continues to downplay the risks and even promote the largely discredited notion of “hormesis”, the idea that a bit of radiation is good for us." 
  14. ^ Alexey V. Yablokov, Vassily B. Nesterenko, and Alexey V. Nesterenko  (2009). Chernobyl: Consequences of the Catastrophe for People and the Environment (Annals of the New York Academy of Sciences), paperback, Wiley-Blackwell, vii. ISBN 978-1573317573. “When it became impossible to hide the obvious increase in radiation-related diseases, attempts were made to explain it away as being a result of nationwide fear. At the same time some concepts of modern radiobiology were suddenly revised. For example, contrary to elementary observations about the nature of the primary interactions of ionizing radiation and the molecular structure of cells, a campaign began to deny nonthreshold radiation effects. On the basis of the effects of small doses of radiation in some nonhuman systems where hormesis was noted, some scientists began to insist that such doses from Chernobyl would actually benefit humans and all other living things.” 
  15. ^ a b c d e f 財団法人 電力中央研究所 放射線安全研究センターによる放射線ホルミシス効果検証プロジェクト
  16. ^ 酒井一夫, 解明すすむ微量放射線の影響, 電中研ニュース401号
  17. ^ a b c d Science News Online 2007年1月20日記事邦訳
  18. ^ 中村 (2011b) p.1
  19. ^ 中村 (2011a) p.98
  20. ^ 中村 (2011b) pp.1-2
  21. ^ a b c d 中村 (2011b) p.2
  22. ^ 服部 2011 pp.91-92
  23. ^ 中村 (2011a) pp.99-100
  24. ^ a b 中村 (2011a) p.100
  25. ^ 中村 (2011b) p.3
  26. ^ pp.6-7
  27. ^ a b c 第26回日本東方医学会｢教育講演｣配布資料より　放射線ホルミシス
  28. ^ あゆみ　― 放射線安全研究センター ―
  29. ^ センター設立趣旨　― 放射線安全研究センター ―
  30. ^ Radon, Radiation Protection, U.S. Environmental Protection Agency
  31. ^ Our Stolen Future （OSF）記事 2005年6月15日
  32. ^ ジョーン・ピータソン・マイヤーズによる批判,OSF2006年10月5日邦訳
  33. ^ “Alice Stewart (UK)”, Right Livelihood Award, Right Livelihood Award Foundation, http://www.rightlivelihood.org/stewart.pdf 2011年6月18日閲覧, "While her earlier conclusions showed that there was no such thing as a harmless dose of radiation, these findings implied that all radiation protection committees had been grossly underestimating the number of cancers caused by background radiation and other low-dose situations." 

[編集] 参考文献

[編集] 関連項目

[編集] 外部リンク

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