Ⅱ章 マウスを用いた放射線影響の研究 Ⅱ・５低線量前照射による放射線障害の抑制効果 はじめに 17) 適応とは、少量の化学物質に事前に曝露された細胞が、後で同じ化学物質の大量曝露による致死や突然変異に対して抵抗性を獲得する現象として、最初は大腸菌について発見れた。アルキル化剤（メチルやエチルなどの CnH2n+1 基を付加する化学物質）を用いた実験では、大腸菌では、少量曝露によって、ＤＮＡに付加されるアルキル基（ＤＮＡ損傷）を切除する酵素（アルキル転移酵素）が誘導されるため、適応応答が起こることが分かっている。アルキル化剤に対する適応応答は哺乳類細胞でも確認されている。電離放射線に対する適応応答が哺乳類細胞で起こる最初の証拠は、少量のトリチウム標識チミジンを事前投与したヒト細胞が後で中線量Ｘ線をあぴたとき染色体異常発生頻度が低下することで発見された。電離放射線に対する適応応答は哺乳類細胞レベルのみならずマウスの全身照射実験でも起こることが分かった。以下、これらの実験結果の概要を述べる。すなわち、放射線は少量被ばくの場合は有害作用がおこらない有力な証拠として適応反応が存在するのである。 細胞レベルでの適応応答 1982年、Wolffら（アメリカ・カリフォルニア大学）は培養液に“トリチウムで標識したチミジン（3H-dThd,DNAの構成成分）”を加えてヒトのリンパ球を培養しておくと、大線量のＸ線を照射したときに生じる染色体異常の発生頻度が低下することを発見した 17.18)。表Ⅱ‐７にその結果を示す。 表Ⅱ‐７ 事前照射によるヒトリンパ球のＸ線誘発染色体異常の抑制 18)  トリチウム標識チミジン濃度を0.37kBq/mlまたは3.7kBq/ml に加えてヒトのリンパ球を培養すると、それぞれ２％および５％の頻度で染色体異常（染色分体欠失）が発生した。Ｘ線 1.5Gyをリンパ球に照射して６時間後の染色体異常の頻度を調べると、３６％の高頻度で異常が観察されるが、あらかじめトリチウムでβ線照射した場合には染色体異常の頻度は0.37kBq／mlの場合には２３％に、3.7kBq／mlの場合は13%になり、期待値よりもずっと低くなった。ヒトリンパ球で染色体異常をもたらさない18-37Bq/mlといったごく低濃度の3HdThdによる事前照射でも、Ｘ線1.5Ｇｙ照射による染色分体欠失がＸ線1.5Ｇｙ照射単独の場合の約半分に低下することが報告されている 19)）。この現象に一般性があるかどうか、確認実験がおこなわれた。ヒトのリンパ球やチャイニーズハムスターの卵巣細胞、あるいはマウス胎児の皮膚細胞にＸ線またはγ線を0.01-0.02Gy事前照射すると、その５－１８時間後に細胞が放射線抵抗性になり、大線量（2.0-7.5Gy ）のＸ線またはγ線を照射したときの突然変異頻度が低下した（表Ⅱ‐８）。細胞の生存率については、高くなる場合と、変わらない場合があった 20)（表Ⅱ‐８）。  表Ⅱ‐８低線量事前照射による放射線誘発突然変異頻度の低下 20) 細胞には放射線で生じたＤＮＡの傷を修復する酵素が存在するが、生育条件にかかわらず常に存在する一定量の修復酵素（構成性酵素）だけでは上のような現象は説明できない。この現象のメカニズム解明の実験で、低線量事前照射による細胞の適応応答はタンパク質のリン酸化を促進する酵素（protain kinase C ）の阻害剤によって阻害されることから、この酵素が関与していることが判明した 21〉 生島らはチャイニーズハムスター培養細胞を用いて以下の実験をおこなった。 放射線照射した細胞を電気泳動すると、ＤＮＡが2重鎖切断されていると細胞１個ずつからＤＮＡが彗星のような尾を引いて移動するのが蛍光写真（Fluorescent photomicrograph ）で観察できる。切断の箇所が多いほど尾が長くなる。切断部位が修復されてＤＮＡがつながると尾が短くなる。尾をひいているのがあたかも彗星のように見えるのでコメットアッセイと呼ばれ、これが適応応答のメカニズム解明に利用された 22)。高線量を照射した直後の電気泳動では、事前照射の効果はみられず、事前照射が高線量放射線によるＤＮＡ鎖の切断を予防しているのではないことがわかった。いっぼう、高線量照射して10-30分間経過した後にコメットアッセイをおこなうと、尾の長さが短縮した。このことから、放射線によって切断されたＤＮＡの修復が促進されたことが伺えた。この結果は高線量照射後の比較的早い時期に、ＤＮＡの２重鎖切断の回復が事前照射によって促進されることを示している。生島らは低線量事前照射によって細胞内のシグナル伝達系が動いて protainkinase C が増え、それが介在して修復酵素（タンパク質）が増産された結果、数時問後の大線量照射の後速やかにＤＮＡの2重鎖切断が修復されて染色体異常が滅ると考えた 22)。 佐々木らは、さらに詳しいメカニズム解明のための実験をおこなった 23)。まず、特定の遺伝子を欠損した４種類の細胞で放射線適応応答が生じるかどうかをしらべてそれぞれの遺伝子の関与を確かめた。p53遺伝子（がん抑制遣伝子とも呼ばれている）は必須であったが、DNA-PKcsやＡＴＭ、ＦＡＮＫＡ遺伝子は関与していなかった。また、p38ＭＡＰＫ（p38 mitogen activated protain kinase ）阻害剤は適応応答を阻害したがアポトーシスは阻害しなかった。佐々木らは、ＤＮＡに生じた傷を感知して修復系が働く際にp53遺伝子が不可欠の役割を果たすことを発見した 23)。 |