Ⅱ章 マウスを用いた放射線影響の研究 Ⅱ‐４ 放射線による奇形発生の危険は低線量率照射では消失 Ⅱ‐４・２ p53依存アポトーシスが放射線による奇形誘発を抑制 胸腺細胞は放射線被ばく後細胞の萎縮をともなって死亡する。これは、アポトーシス（図Ⅱ‐１４）と呼ばれる細胞死である。打撲などによる損傷組織の普通の細胞死は、壊死（図Ⅱ‐１４）と呼ばれ、細胞は少し膨張してから死ぬ。  図Ⅱ‐１４ 壊死とアポトーシスの特徴を示す模式図 2) 壊死：細胞が膨張して破裂して死ぬ。アポトーシス （自爆死）：細胞は萎縮・断片化し、しばしば細胞核の崩壊を伴う。 分子生物学的技術の進歩により、各種の遣伝子を破壊したマウス（ノックアウト・マウスという）をつくることができるようになった。p53という遺伝子がある。これをノックアウトしたことをp53(-／-)とかく。記号が２個あるのは、マウスの個体の細胞は同じ遺伝子を２個もっているから、２個とも破壊したことを明記するためである。p53(-／-)マウスと正常なp53（＋／＋）マウスから胸腺細胞をとりだして試験管内で培養する。それぞれにγ線５Ｇｙを照射すると、照射後7.5hrで、p53（＋／＋）胸腺細胞は５０％死ぬが、p53(-／-)胸腺細胞はほとんど死なない 13)）。前者は、普通マウスにＸ線３Ｇｙを照射した場合、リンパ球が被ばく後急滅する生体実験の結果（図Ⅱ‐２）に対応する。p53(-／-)マウスの胸腺細胞では、放射線を浴ぴてもアポトーシスは起こらない。放射線被ばくでアポトーシスが起こるためには、p53遣伝子によってつくられるタンパク質“p53 タンパク質”の働きが不可欠である。 放射線によるＤＮＡの傷とアポトーシス 電離放射線の生物作用の主要な標的は細胞の核の中にあるＤＮＡである。放射線で生成した電離と励起がＤＮＡ分子内または周辺に発生して、ＤＮＡに傷がつくことが、放射線の生物作用の主因である。図Ⅱ‐１５はＤＮＡの構造と複製の模型図である。  図Ⅱ‐１５ ＤＮＡの構造．Ａ；ＤＮＡの化学構造．Ｂ；ＤＮＡの複製の模式 図 2)略語の説明：Ａ＝アデニン；Ｔ＝チミン；Ｇ＝グアニン；C＝シトシン 放射線によるＤＮＡの傷は、ＤＮＡの１本鎖切断と２本鎖切断（図Ⅱ‐１６）およぴＤＮＡのいろんな部分にＯＨラジカル（水分子が放射線の励起または電離の作用をうけて生成さる化学反応活性の強い産物）が作用しておこる化学的変化である。この中で２本鎖切断が放射線損傷の主役である。他の傷は普通の場合は効率よく修復される。放射線被ばくで細胞にＤＮＡ２本鎖切断ができて、修復されないで残存すると各種のタンパク質分子が２本鎖切断を認識して各種の細胞反応が起こる。p53タンパク質分子が豊富に存在する細胞では、２本鎖切断の部位をp53タンパク質が認識して、細胞のアポトーシスが起こり、細胞は自爆して組織から廃棄される。  図Ⅱ‐１６ ＤＮＡのｌ本鎖切断と２本鎖切断の模式図 2) マウスの胎仔組織の細胞にはp53タンパク質が豊富であるので、胎仔が放射線を浴ぴるとアポトーシスが活発に起こる。これを示す一番よい証拠は、T.Nomura らの Nature Medicine（1996 ）の論文 14)である。表Ⅱ‐５はこの論文からの引用である。この表の説明から始めよう。  表Ⅱ‐５マウスの妊娠3.5日にＸ線２Ｇｙを照射；胎内初期死亡率と奇形頻度をp53（＋／＋）マウスとp53ｐ（－／－）マウスで比較 14) 正常なp53（＋／＋）マウスでは、妊娠3.5 日という初期胎仔期にＸ線２Ｇｙを照射すると、胎内初期死亡率は７３％と高いのに、奇形は誘発されなかった。これに反して、ｐ５３遺伝子をノックアウトしたマウスｐ５３(-／-)を同じ時期に同じようにＸ線を照射した場合は、胎内初期死亡率は４４％と低ドし、奇形の頻度は８３％と高頻度で発生した。すなわち、被ばくしたｐ５３（／）マウス は致死作用には強くなったが、生き残りはほとんど全部が奇形で生まれた。この実験に関連して、つぎの実験結果が重要である。Ｘ線を妊娠9.5日に照射したマウス胎仔の神経管で調べたところ、p53（＋／＋）マウスでは高頻度でアポトーシスが検出されたが、p53(-／-)マウスでは放射線被ばくによるアポトーシスは全く起こらなかった。 図Ⅱ‐１７は、妊娠9.5日のマウスにX線２Ｇｙを照射した場合の死亡率と奇形頻度をp53（＋／＋）マウスとp53(-／-)マウスで比べたもので、わかりやくするため、図で示したものである。アポトーシス活性のあるp53（＋／＋）マウス胎仔では、１０匹に６匹の割合という高頻度で胎仔死がおこったが、奇形の頻度は１０匹に２匹にすぎなかった。他方、被ばくしてもアポトーシスが起こらないp53(-／-)マウス胎仔は、期待通りに死亡率は１０匹にわずかｌ匹の割でＸ線に強いことがわかった。しかし、このマウスでは、生まれた仔のほとんど（９匹中７匹の割合）が奇形をもっていた。  図Ⅱ‐１７ p53遺伝子を欠くp53(-／-)マウスとp53（＋／＋）マウスに、それぞれの妊娠9.5日にＸ線２Ｇｙを照射。両者の胎内死亡率と奇形頻度の比較を模式的に図示。 （T.Nomura らの Nature Medicine 2, 577-580（1996 ）に基づく） 14) むすび 正常なp53（＋／＋）マウス胎仔は、放射線に弱くてよく死ぬが、よく死ぬ（アポトーシスの）おかげで、放射線障害による奇形の頻度は低い。他方、p53遺伝子を欠損したｐ５３(-／-)マウスの胎仔は、アポトーシスで不良細胞が死なないため、見かけ上は放射線に強いが、生まれた仔のほとんどは奇形を持っている。発生異常は怖い。大学医学部の標本室には単眼児や無脳症など重症の発生異常の標本が少なくない。p53遺伝子によるアポトーシスは、このような発生異常をもたらす障害を防いでくれている 2) |