| 放射線の功罪 - 放射線の危険性に対する防御 - 近藤宗平 Isotope News 2007年4月号より転載 |
放射線の功罪 日本人は世界一長寿の民族である。これは日本列島の自然環境と日本人の民族的特性及び医療の高い普及率のおかげであると思われる。 医療の進歩は放射線の利用なしにはありえない。日本でぱＸ線CT(コンピュータ断層撮影)装置が世界一普及していて，病気診断のためのＸ線CT検査の件数も世界一である。一方，米国や欧州のがん治療では，がん患者の60％は放射線によるがん治療を受けている。しかし，日本では，放射線によるがん治療は普及が遅れていて，がん患者の20％しか放射線治療を受けていない。 放射線利用の恩恵は，医療以外の分野でも広範囲に及んでいるが，万一にも放射線を大量に全身に浴びるような事故が起こると，大変危険である。広島の原爆被爆では，被爆直後の１年内の死者数６万４千人のうちの5％にあたる３千人の死亡の原因が放射線による被ばくであり，95％の死因は強烈な爆風と超高温の熱線であった1･2)。 1999年９月30日，(株)ジェー・シー・オーの東海村ウラン転換加工施設では，235U核分裂の臨界事故が起こり，事故を起こした沈殿槽に密着していた作業員２人は，それぞれ約20 SV と約8 SV を被ばくし，83日と211日経って死亡したが，沈殿槽から少し離れた所にいた１人は，被ばく線量約3 SVで大事に至らないで肋かった 3)。 原子爆弾による放射線（原爆放射線）被ばく者の中には，被ばく後にがんで死ぬ人が，放射線を浴びなかった人より多い傾向がみられ，その総数は1997年末までに約1,100名に達しかと推定されている 4)。 放射線によるがん死亡の危険の概要 原爆放射線を浴びて生き残った人たちの中から，被ばく後がんで死亡する人が，被ばくしなかった人より少しずつ増加し始め，固形がんではその傾向は今も続いている（図1）。 図１の原爆放射線被ばく者に発生したがんは，放射線を浴びなかった人に発生したがんと同種類のがんであって，原爆放射線特有のがんが発生したわけではない。  原爆放射線の被ばくによって増えたがん死亡率Fは，披ばく線量p(SV)にほぼ直線比例して次式に従って増加した6)。 F＝0.2+0.08D； ただし，D＞0.1Sv (1) 被ばく線量Dが0.1 SV以下の場合は，式(1)が成立するかどうかは，原爆放射線被ばく者の調査結果からは解明できていない。 低線量放射線の被ばくとがん死亡率の関係 中国広東省陽江県には，自然放射線が普通地区より約３倍高い地区が存在する 2)7)。この高自然放射線地区と比較するため，隣の恩平県に普通レベルの自然放射線地区（対照地区）を選んで，両地区のがん死亡数を1970～1986年間にわたって調べた7･8）。表１に示すように，毎年の自然放射線披ばく量が約3 mSV 高い高自然放射線地区のがん死亡率が対照地区より低い。この差は統計的に有意ではないが，年間被ばく線量が数mSV高くてもがん死亡リスク増加の危険はないことを示唆する。   英国の放射線科医の100年間（1897～1997年）の死亡率の調査結果が発表されている 2,9)。 放射線科医の観察死亡数（O）と放射線を浴びない参照集団の死亡率を用いて計算した期待死亡数（E）の比O/Eを，SMR（standardized mo-tality ratio ； 標準化死亡比）と呼ぶ。Eは次式で求める2･9）。 E＝n1P1+n2P2+・・・・・+nkPk （2） ここにniは放射線科医集団のi番目の年齢階級の人数，P1は参照集団のi番目の年齢階級の死亡率，kは調査集団で採用した年齢階級数である。表２は，後期に登録をした放射線科医のがん死亡率のSMR値を，参照集団にＸ線を使わない一般臨床医を選んだ場合について示す。この時期の放射線科医は，年間約5 mSV の放射線を被ばくし続けたと推定されている2,9)ので，20年臨床現場に勤務したとすると，生涯被ばく線量は0.1 SV となる。この程度の低線量被ばくでは，がん死亡率は，放射線被ばくゼロの一般臨床医より，29％も低下したことを表２は示す。 定期航空便のパイロットは飛行中の宇宙線被ばくで，年間数mSV地上の一般人より余分に放射線を被ばくしている 2,10)。欧州のパイロットの1960～1997年間の調査で，表３のような報告がある。 表３の航空パイロットの累積線量が25 mSV以上の例でいえば，パイロットのがん死亡率は同じ国の一般人（男性）の死亡率を１とした場合に，0.6であるということである。この0.6の値は，統計的信頼限界95％の範囲内で，0.45と0.77の間にある。 したがって，パイロットは，25 mSV 以上一般人より余計に被ばくしても，がん死亡率が一般人より増加する危険はないという確証が得られたことになる。  米国では，原子力船のオーバーホール，その他，原子力船の修理に多くの造船工が従事した。彼らは原子炉周辺鋼材内の放射性60Coからのγ線を修理作業中に彼ばくした。平均彼ばく線量率約3 mSV/年で慢性彼ばくした2,11)。対照集団として，原子力船の修理をしない造船工が選ばれた。被ばく造船工と対照造船工との間で，全がん死亡率について，比較調査がなされた。この疫学的調査は，ジョンズ・ホプキンス大学公衆衛生学教授G.Matanoskiにより，米国エネルギー省の要請でなされた 2,11)。 表４に示すように，原子力船修理造船工の全がん死亡率を全米一般白人と比較した場合のSMR値は0.95で，対照造船工のSMR値の1.12の0.85倍である。すなわち，原子力船修理造船工のがん死亡率は対照造船工より15％低い。 原子力船修理造船工の年間約3 mSV の慢性放射線被ばくが，がん死亡率を15％低下させたことは，低線量率の慢性放射線披ばくは，人体に有益効果を与えるという驚くべき証拠である。この場合のがん死亡率の低下は，統計的に有意の低下である。この調査における対照造船工と原子力船修理造船工の調査集団は，それぞれ約３万人で，両集団は，年齢分布・職業などの差が少なくなるように注意深く配慮されて選び出されたうえで，比較調査がなされた 2,11)。  チェルノブイリ原子炉事故によるパニックと白血病 2） 1986年４月26日早朝にチェルノブイリの原子力発電所の第４原子炉が炉心崩壊の大事故を起こした。この事故により大量の放射性降下物（以下“死の灰”と略称）が北半球の全土をみまった。これは，マスコミの誇大報道によって，世界中をパニックにおとしいれた 2)。死の灰で健康影響に重要な核種は，長寿命の死の灰137CSである。 137CS汚染が一番ひどかった国の１つベラルーシ国のゴメリ地区では，137Csの汚染濃度の平均は約370 kBq/m2 で，この汚染によるゴメリ地区住民の被ばく線量率は約30mSV/年と推定される 2)。放射線の被ばくで１番早く発病するがんは白血病である（図1）。ベラルーシ国では，15歳未満の小児の白血病の発生は国に登録することが義務であるので，この国の小児の白血病の頻度は世界有数の信頼できるデータである。図２に，ゴメリ地区の男の子（15歳未満）の白血病の年間発病率の経年変化を示す。図２に示すように，白血病の年間発病率は，死の灰の汚染が起こった1986年より以後でも，汚染以前に比べて増加していない。すなわち，年間30 mSV の数年間の慢性披ばくでは白血病は増加しないという確証が得られた。  ヒト細胞は高線量率放射線の被ばくで容易に死ぬが低線量率放射線の被ばくでは死なない2） 培養したヒト細胞に，γ線を高線量率30SV/hで照射すると，1 SVで30％が死ぬが，超低線量率0.006 SV/hで照射すると，3 SV照射しても ヒト細胞は全く死なない（図3）2,12)。 γ線をヒト細胞に少しずつ慢性照射した場合は，細胞に少しずつできる致死傷害は，完全に治癒されるため，致死傷害は累積しないで細胞は全く死なない（図３の曲線C）。正常のヒト細胞は，超低線量率の放射線の致死傷害に対しては，これを完全に防御する機能を持っている。 放射線の傷害作用の標的は細胞核内のＤＮＡ α線を放出するポロニウムを用いて，細胞の核を含まない部分を火線量のα線で照射しても細胞にはほとんど変化が現れないが，α線が核を照射すると，少量照射で細胞は死ぬ。放射線傷害作用の標的は核内のＤＮＡである。  ＤＮＡ損傷とＤＮＡ修復 放射線によるＤＮＡ損傷は，塩基損傷，ＤＮＡの１本領切断，ＤＮＡの２本領切断（DSB）の３種である 2,7)。 DNAの塩基損傷や１本領切断に対しては，損傷部位を特異的に除去する修復酵素が作用し，その後で，除去部位を補完する酵素の働きにより修復合成が起こる。ポリヌクレオチド鎖の除去部分の修復合成は，無傷の相補鎖を鋳型にして塩基対合の法則により進行し，修復されたＤＮＡ鎖が伸びて旧鎖と連結されて修復が完了する 2,7）。 ＤＮＡ２本領切断の修復は，非相同末端再結合（non-homologous endjoining ； NHEJ）と相同組換え（homologous recombination ； HR）の２種類の修復機構によって行われる（図4) 2)。 NHEJ修復の初期過程では，KuとDNA-PKの働きにより，ＤＮＡ切断端が互に近接した位置に保持される作用が働く（synapsis）。これに続いて，ＤＮＡ切断端付近ではＤＮＡ再結合に適する変形が酵素群によって起こる。最終段階ではＤＮＡ結合酵素IVと補助因子xrce 4 の複合体がＤＮＡ切断端に働き切断の連結が完了する （図４の左側の図参照) 2,13) ＨＲ修復の初期過程では，Rad 50/Mren/Nbs1蛋白質複合体が，ＤＮＡ切断端に作用して，5’→3’エクソヌクレアーゼ活性でＤＮＡ端からDNA鎖の切除を開始する。この結果生じるむき出し１本鎖ＤＮＡの方にはRad 51 蛋白質などが巻きつき，この蛋白質に巻きつかれた１本鎖ＤＮＡが，すぐそばに共存する相同２本鎖DNAの中に侵入して，ＤＮＡの組換え修復が開始する（図４の右側参照) 2,14,15) 放射線感受性遺伝病“ナイミーヘン切断症候群" 相同組換え修復の初期過程で慟く蛋白質Nbs1(図4)をコードする対立遺伝子が２個とも微小欠損変異をしている遺伝病の人をナイミーヘン切断症候群(Nijmegen breakage syndrome；NBS)と呼ぶ 2･15･16)。 NBS患者の細胞にＸ線を照射してみると普通の人の細胞より2～3倍致死感受性が高い2･15･16)。 NBS患者は先天性奇形症や小頭症を併発し，短命である2･15-18)。 DNA2本鎖切断(DSB)は自然に多発している 19) (表5)。 NBS患者では，自然発生のDSBの修復が不全であるため，多様な病状と次に述べるリンパ腫・白血病の多発が起こる 2,17)。 NBS患者では，リンパ腫と白血病が21歳までに約30％の高頻度で発生している2･17)。普通の人では21歳までに白血病とリンパ腫は約0.05％の頻度で発病する 2,20)。すなわち，NBS患者では腫瘍発生率が普通の人より約600倍も高い。 DNA損傷の自然発生率と放射線による誘発率の比較 表５はDNA損傷の自然発生率(1回当たり１個の細胞当たりに自然に発生する傷の数)と，Ｘ線を1SV照射した場合のDNA損傷の誘発率(1個の細胞当たりの傷の数)の比較である。 この表に示すようにDNA損傷は自然に多発しているが，ほとんど全部が修復されているため，普通の人は長生きである。 DSB修復不全であれば，NBS患者のように多病・短命となる21)。  放射線少線量慢性被ばくとがん死危険率の関連 人類は毎日自然放射線を浴びて暮らしている。その１年間の被ばく線量は世界平均で約2mSVである 7)。普通レベルの自然放射線より過剰に放射線を浴びた集団（少線量被ばく調査集団）のがん死亡率と，普通レベルの自然放射線を浴びて暮らしている集団（対照集団）のがん死亡率の比をがん死の相対比と定義する。これまで紹介したがん死の相対比を表６に総括する。 表６の大部分の少線量放射線被ばくの調査集団のがん死の相対比は１より小さいので，対照集団よりがん死亡率が小さいことを意味する。すなわち，放射線を少しずつ長期間被ばくすると，自然発生がんが抑制されてがん死が低下するという放射線の有益効果が起こる。他方に，原爆放射線披ばく集団のがん死の相対比は1.08で１より大きいので，200 mSV の披ばくでも，原爆放射線はがん死を増加させる危険性がつきまとった。原爆では放射線の全線量が瞬時に照射されたから，少線量披ばくでも放射線の危険性がつきまとった。他方，放射線の少しずつの慢性被ばくでは，DNA損傷が少しずつ時間をおいてできるので，放射線による傷はDNA修復で完全治癒される時間的余裕がある。 DNA 2本鎖切断の修復不全症であるナイミーヘン切断症候群患者のがん死の相対比は600と異常に大きい（表6）。これは，DNA2本鎖切断は自然に多発していて，それが修復不全の場合は，大線量放射線被ばくのように危険であることを意味する。  むすび 人体の細胞では核内のＤＮＡが最も重要な分子である。 ＤＮＡには毎日たくさんの揚が自然に発生している（表5）が，正常人の細胞はこれらのＤＮＡの揚を修復する防御機能を持っている。正常な人の身体は，少しずつ浴びる放射線にはびくともしない。これは，正常人の場合，放射線によるＤＮＡ損傷を，自然のＤＮＡ損傷と同様に，ＤＮＡ修復が見事に治癒してくれるからである。ところが，ＤＮＡの２本鎖切断（DSB）の修復が不完全であるナイミーヘン切断症候群（NBS）患者では，小児期のリンパ腫や白血病が普通の小児の数百倍で発生する（表6）。 DSBは，自然によるものも放射線によるものも，完全に修復されない場合は，同じように危険である21)。正常人の細胞が低線量率で放射線を浴びた場合は，放射線による致死傷害はDNA修復により完全に治癒されるため，細胞は全く死なない(図3)。人が自然放射線の普通レベルの数倍から10倍程度を数年以上にわたって慢性被ばくすると，驚くべきことには，がんの自然発生率は抑制され，がん死亡率が低下する(表6)。この少線量放射線の有益効果は．その発生の仕組みは分かっていないが，放射線の危険性に対する人体の重要な防御機能の存在を示すもので，今後真剣に研究するに値する。 謝 辞 この原稿を仕上げるに当たり，清水由紀子博士（放射線影響研究所），田内広教授（茨城大学理学部），小松賢志教授（京都大学放射線生物研究センター），中島裕夫博士（大阪大学医学部）に大変お世話になりました。深謝します。 参考文献 1）T.0hkita J Radiation;Res 6.,16,Suppl.49--66（1975） 2）近藤宗平：低線量放射線の健康影響．紀伊国屋書店，東京（2005） 3）日本原子力学会JCO事故調査委員会:JCO臨界事故その全貌の解明．東海大学出版会（2005） 4）D.L.Preston､Y.Shimizu,et al;J Radiation;Res 160,381-407（2003） 5）年報（平成14年度）．放射線影響研究所，p.12（2003） 6）BEIR－Ⅶ:Health Risks from Exposure to LowLevels of lonizing Radiation， Nationa1 Research Council，Nationa1 Academies Press， USA（2006） 7）近藤宗平：「人は放射線になぜ弱いか」講談社，ブルーバックス（1998） 8）L.Wei，et al;et al;J Radiation;Res .，31，119-136（1990） 9）A.Berrington，BrJ Radiol.，74: 507 519（2001） 10）I.Langner, et al;J Radiation Environ,Biophys，42: 274－256（2004） 11）G.Matanoski : Health Effects of 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