ヒト呼吸器由来培養細胞を用いた硫酸アンモニウム、硫酸水素アンモニウムの気相ばく露実験
PM2.5などに含まれる硫酸アンモニウム、硫酸水素アンモニウムの生体影響を調べるため、ヒト呼吸器由来培養細胞を用いて気相ばく露実験を行った。ばく露濃度は、1、10、100 mg/m3の低、中、高濃度群および対照群、ばく露時間は1、2、3時間である。ヒト肺胞上皮由来A549細胞へのばく露実験の結果、硫酸アンモニウムでは酸化ストレスマーカー ヘムオキシゲナーゼ-1、還元型グルタチオン（GSH）が対照群に比べ中濃度群もしくは高濃度群で2倍程度増加した。ヒト気管支上皮由来Calu-3細胞へのばく露実験の結果、硫酸アンモニウムでは、炎症マーカー インターロイキン（IL）-8は低濃度群で減少、中濃度群で増...
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| Published in | 大気環境学会誌 Vol. 60; no. 5; pp. 67 - 75 |
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| Main Authors | , , , , , , , , , |
| Format | Journal Article |
| Language | Japanese |
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公益社団法人 大気環境学会
24.07.2025
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| Subjects | |
| Online Access | Get full text |
| ISSN | 1341-4178 2185-4335 |
| DOI | 10.11298/taiki.60.67 |
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| Abstract | PM2.5などに含まれる硫酸アンモニウム、硫酸水素アンモニウムの生体影響を調べるため、ヒト呼吸器由来培養細胞を用いて気相ばく露実験を行った。ばく露濃度は、1、10、100 mg/m3の低、中、高濃度群および対照群、ばく露時間は1、2、3時間である。ヒト肺胞上皮由来A549細胞へのばく露実験の結果、硫酸アンモニウムでは酸化ストレスマーカー ヘムオキシゲナーゼ-1、還元型グルタチオン（GSH）が対照群に比べ中濃度群もしくは高濃度群で2倍程度増加した。ヒト気管支上皮由来Calu-3細胞へのばく露実験の結果、硫酸アンモニウムでは、炎症マーカー インターロイキン（IL）-8は低濃度群で減少、中濃度群で増加、IL-6は中濃度群で増加、高濃度群で減少、GSHは高濃度群で増加した。硫酸水素アンモニウムでは、A549細胞、Calu-3細胞ともに、全ての測定項目で影響はなかった。硫酸アンモニウムの気相ばく露実験で炎症を起こす可能性が示唆されたが、高濃度群のばく露濃度は、一般大気中硫酸アンモニウム平均濃度の約50,000倍の濃度である。今回、2種の培養細胞を用いて硫酸アンモニウム、硫酸水素アンモニウムの気相ばく露実験を行った結果、大気濃度レベルでの培養細胞への影響は極めて少ないと考えられる。 |
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| AbstractList | PM2.5などに含まれる硫酸アンモニウム、硫酸水素アンモニウムの生体影響を調べるため、ヒト呼吸器由来培養細胞を用いて気相ばく露実験を行った。ばく露濃度は、1、10、100 mg/m3の低、中、高濃度群および対照群、ばく露時間は1、2、3時間である。ヒト肺胞上皮由来A549細胞へのばく露実験の結果、硫酸アンモニウムでは酸化ストレスマーカー ヘムオキシゲナーゼ-1、還元型グルタチオン（GSH）が対照群に比べ中濃度群もしくは高濃度群で2倍程度増加した。ヒト気管支上皮由来Calu-3細胞へのばく露実験の結果、硫酸アンモニウムでは、炎症マーカー インターロイキン（IL）-8は低濃度群で減少、中濃度群で増加、IL-6は中濃度群で増加、高濃度群で減少、GSHは高濃度群で増加した。硫酸水素アンモニウムでは、A549細胞、Calu-3細胞ともに、全ての測定項目で影響はなかった。硫酸アンモニウムの気相ばく露実験で炎症を起こす可能性が示唆されたが、高濃度群のばく露濃度は、一般大気中硫酸アンモニウム平均濃度の約50,000倍の濃度である。今回、2種の培養細胞を用いて硫酸アンモニウム、硫酸水素アンモニウムの気相ばく露実験を行った結果、大気濃度レベルでの培養細胞への影響は極めて少ないと考えられる。 |
| Author | 齋藤 育江 小林 乗時 猪又 明子 高橋 佳代子 牧 倫郎 木下 輝昭 大久保 智子 五十嵐 剛 大貫 文 角田 德子 |
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| References | Inoue, H.: Interleukin-8 and airway inflammation, J. Jpn. Respir. Soc., 37, 673–679 (1999) [in Japanese]. Kataoka, H., Nakamura, T., Tazuya-Murayama, K., Yamashita, T., Nishikawa, J.: Effects of PM2.5 water-soluble components degranulation, J. Jpn. Soc. Atmos. Environ., 52, 12–18 (2017) [in Japanese]. Tamada, T., Sasaki, T.: The role of airway submucosal glands in the airway mucosal defense system, J. Jpn. Respir. Soc., 39, 157–165 (2001) [in Japanese]. 大河内直彦：アンモニアとアンモニウム，科学，87, 1081–1082 (2017). Sugiyama, H., Nobumori, T., Maeda, I.: Ionic compound in PM2.5, Ann. Rep. Okayama Pref. Inst. Environ. Sci. Pub. Health, 32, 11–16 (2008) [in Japanese]. 東京都環境局環境改善部：令和5年度大気環境モニタリングに関する検討会 2022年度大気汚染状況の測定結果について，令和5年8月 (2023). DeForge, L. E., Preston, A. M., Takeuchi, E., Kenney, J., Boxer, L. A., Remick, D. G.: Regulation of interleukin 8 gene expression by oxidant stress, J. Biol. Chem., 268, 25568–25576 (1993). Ito, T., Muraki N., Tamura, K., Sasaki, S.: Examination of an evaluation method for health effects of exposure to gas and particulate matter under air-liquid interface culture conditions, JARI Research Journal, 20170604 (2017) [in Japanese]. Lowry, O. H., Rosebrough, N. J., Farr, A. L., Randall, R. J.: Protein measurement with the folin phenol reagent, J. Biol. Chem., 193, 265–275 (1951). Saiga, A., Hojo, M., Tsunoda, T., Igarashi, T., Okubo, T., Ohnuki, A., Kobayashi, N., Maki, M., Takahashi, K., Suzuki, J., Kinoshita, T., Inomata, A.: Repeated exposure of high-concentration ammonium bisulfate (ammonium hydrogen sulfate) to asthmatic mic and human epithelial cells, J. Jpn. Soc. Atmos. Environ, 60, 1–10 (2025) [in Japanese]. Shimohara, T., Oishi, O., Utsunomiya, A., Mukai, H., Hatakeyama, S., Eun-Suk, J., Uno, I., Murano, K.: Characterization of atmospheric air pollutants at two sites in northern Kyushu, Japan – chemical form, and chemical reaction, Atmos. Environ., 35, 667–681 (2001). 東京都福祉保健局健康安全部：大気汚染物質と健康影響に関する調査研究報告書—基礎的実験的研究—（平成28年度から令和元年度まで），令和2年3月 (2020). 環境省水・大気環境局：微小粒子状物質に係る環境基準の設定について（答申），別紙1 中央環境審議会大気環境部門微小粒子状物質環境基準専門委員会報告，3 微小粒子状物質の健康影響に関する定性的評価，平成21年9月 (2009), https://www.env.go.jp/council/toshin/t07-h2102/01-2.pdf（2025. 5. 7アクセス） Takizawa, H., Ohtoshi, T., Takeuchi, N., Ito, K.: Effects of macrolide antibiotics on the expression and release of inflammatory cytokines in human bronchial epithelial cells, J. Jpn. Bronchoesophagol Soc., 47, 185–188 (1996). Li, L., Kumar, M., Zhu, C., Zhong, J., Francisco, J., Zeng, X. C.: Near-barrierless ammonium bisulfate formation via a loop-structure promoted proton-transfer mechanism on the surface of water, J. Am. Chem. Soc., 138, 1816–1819 (2016). Onuki, A., Okubo, T., Igarashi, T., Moriuchi, Y., Tsunoda, T., Hishiki, M., Kobayashi, N., Maki, M., Takahashi, K., Kinoshita, T., Inomata, A.: Result of a survey of ammonium sulfate and ammonium bisulfate in ambient PM2.5 in Tokyo, J. Jpn. Soc. Atmos. Environ., 60, 47–53 (2025) [in Japanese]. Kitabatake, M., Imai, M., Kobayashi, I., Yoshida, K.: Effect of air pollutant on experimental provoke of asthma attack in guinea pigs. IV. Effect of ammonium sulfate aerosol, J. Jpn. Soc. Atmos. Environ., 14, 408–415 (1979) [in Japanese]. Utell, M. J., Morrow, P. E., Speers, D. M., Darling, J., Hyde, R. W.: Airway responses to sulfate and sulfuric acid aerosols in asthmatics, an exposure-response relationship, Am. Rev. Respir. Dis., 128, 444–450 (1983). Mochizuki, H.: Importance of anti-oxidative therapy on bronchial asthma, Jpn. J. Rediatr. Allergy Clin. Immumol., 22, 745–754 (2008) [in Japanese]. Murakami, S.: Understanding the progression of periodontal disease—Effect of oxidative stress on periodontal tissue, JJACP, 40, 36–42 (2022) [in Japanese]. Michikawa, T., Sasaki, J., Yamazaki, S., Takami, A., Asakura, K., Imamura, H., Ueda, K., Saito, S., Hoshi, J., Yoshino, A., Sugata, S., Nitta, H., Nishiwaki, Y.: A case-crossover analysis of the association between exposure to total PM2.5 and its chemical components and emergency ambulance dispatches in Tokyo, Environ. Sci. Technol., 56, 7319–7327 (2022). 中野 稔，浅田浩二，大柳善彦：活性酸素，pp. 7–12, 共立出版，東京 (1990). 石川晋吉，松村一史，喜多村延政，石森かな江，高波雄一郎，伊藤重陽：たばこ煙直接曝露法を用いたヒト気道上皮三次元培養モデルの遺伝子発現変動解析，第45回日本毒性学会学術年会 (2018). Kirino, Y., Takeno, M., Kobayashi, H., Ishigatsubo, Y.: The roles of heme oxygenase (HO)-1 in human inflammations, Inflamm. Regen., 25, 431–435 (2005) [in Japanese]. |
| References_xml | – reference: Sugiyama, H., Nobumori, T., Maeda, I.: Ionic compound in PM2.5, Ann. Rep. Okayama Pref. Inst. Environ. Sci. Pub. Health, 32, 11–16 (2008) [in Japanese]. – reference: 東京都福祉保健局健康安全部：大気汚染物質と健康影響に関する調査研究報告書—基礎的実験的研究—（平成28年度から令和元年度まで），令和2年3月 (2020). – reference: Utell, M. J., Morrow, P. E., Speers, D. M., Darling, J., Hyde, R. W.: Airway responses to sulfate and sulfuric acid aerosols in asthmatics, an exposure-response relationship, Am. Rev. Respir. Dis., 128, 444–450 (1983). – reference: Mochizuki, H.: Importance of anti-oxidative therapy on bronchial asthma, Jpn. J. Rediatr. Allergy Clin. Immumol., 22, 745–754 (2008) [in Japanese]. – reference: Onuki, A., Okubo, T., Igarashi, T., Moriuchi, Y., Tsunoda, T., Hishiki, M., Kobayashi, N., Maki, M., Takahashi, K., Kinoshita, T., Inomata, A.: Result of a survey of ammonium sulfate and ammonium bisulfate in ambient PM2.5 in Tokyo, J. Jpn. Soc. Atmos. Environ., 60, 47–53 (2025) [in Japanese]. – reference: 環境省水・大気環境局：微小粒子状物質に係る環境基準の設定について（答申），別紙1 中央環境審議会大気環境部門微小粒子状物質環境基準専門委員会報告，3 微小粒子状物質の健康影響に関する定性的評価，平成21年9月 (2009), https://www.env.go.jp/council/toshin/t07-h2102/01-2.pdf（2025. 5. 7アクセス） – reference: 大河内直彦：アンモニアとアンモニウム，科学，87, 1081–1082 (2017). – reference: Tamada, T., Sasaki, T.: The role of airway submucosal glands in the airway mucosal defense system, J. Jpn. Respir. Soc., 39, 157–165 (2001) [in Japanese]. – reference: Ito, T., Muraki N., Tamura, K., Sasaki, S.: Examination of an evaluation method for health effects of exposure to gas and particulate matter under air-liquid interface culture conditions, JARI Research Journal, 20170604 (2017) [in Japanese]. – reference: Michikawa, T., Sasaki, J., Yamazaki, S., Takami, A., Asakura, K., Imamura, H., Ueda, K., Saito, S., Hoshi, J., Yoshino, A., Sugata, S., Nitta, H., Nishiwaki, Y.: A case-crossover analysis of the association between exposure to total PM2.5 and its chemical components and emergency ambulance dispatches in Tokyo, Environ. Sci. Technol., 56, 7319–7327 (2022). – reference: Saiga, A., Hojo, M., Tsunoda, T., Igarashi, T., Okubo, T., Ohnuki, A., Kobayashi, N., Maki, M., Takahashi, K., Suzuki, J., Kinoshita, T., Inomata, A.: Repeated exposure of high-concentration ammonium bisulfate (ammonium hydrogen sulfate) to asthmatic mic and human epithelial cells, J. Jpn. Soc. Atmos. Environ, 60, 1–10 (2025) [in Japanese]. – reference: 石川晋吉，松村一史，喜多村延政，石森かな江，高波雄一郎，伊藤重陽：たばこ煙直接曝露法を用いたヒト気道上皮三次元培養モデルの遺伝子発現変動解析，第45回日本毒性学会学術年会 (2018). – reference: DeForge, L. E., Preston, A. M., Takeuchi, E., Kenney, J., Boxer, L. A., Remick, D. G.: Regulation of interleukin 8 gene expression by oxidant stress, J. Biol. Chem., 268, 25568–25576 (1993). – reference: Takizawa, H., Ohtoshi, T., Takeuchi, N., Ito, K.: Effects of macrolide antibiotics on the expression and release of inflammatory cytokines in human bronchial epithelial cells, J. Jpn. Bronchoesophagol Soc., 47, 185–188 (1996). – reference: Kirino, Y., Takeno, M., Kobayashi, H., Ishigatsubo, Y.: The roles of heme oxygenase (HO)-1 in human inflammations, Inflamm. Regen., 25, 431–435 (2005) [in Japanese]. – reference: 東京都環境局環境改善部：令和5年度大気環境モニタリングに関する検討会 2022年度大気汚染状況の測定結果について，令和5年8月 (2023). – reference: Kitabatake, M., Imai, M., Kobayashi, I., Yoshida, K.: Effect of air pollutant on experimental provoke of asthma attack in guinea pigs. IV. Effect of ammonium sulfate aerosol, J. Jpn. Soc. Atmos. Environ., 14, 408–415 (1979) [in Japanese]. – reference: 中野 稔，浅田浩二，大柳善彦：活性酸素，pp. 7–12, 共立出版，東京 (1990). – reference: Li, L., Kumar, M., Zhu, C., Zhong, J., Francisco, J., Zeng, X. C.: Near-barrierless ammonium bisulfate formation via a loop-structure promoted proton-transfer mechanism on the surface of water, J. Am. Chem. Soc., 138, 1816–1819 (2016). – reference: Kataoka, H., Nakamura, T., Tazuya-Murayama, K., Yamashita, T., Nishikawa, J.: Effects of PM2.5 water-soluble components degranulation, J. Jpn. Soc. Atmos. Environ., 52, 12–18 (2017) [in Japanese]. – reference: Lowry, O. H., Rosebrough, N. J., Farr, A. L., Randall, R. J.: Protein measurement with the folin phenol reagent, J. Biol. Chem., 193, 265–275 (1951). – reference: Murakami, S.: Understanding the progression of periodontal disease—Effect of oxidative stress on periodontal tissue, JJACP, 40, 36–42 (2022) [in Japanese]. – reference: Shimohara, T., Oishi, O., Utsunomiya, A., Mukai, H., Hatakeyama, S., Eun-Suk, J., Uno, I., Murano, K.: Characterization of atmospheric air pollutants at two sites in northern Kyushu, Japan – chemical form, and chemical reaction, Atmos. Environ., 35, 667–681 (2001). – reference: Inoue, H.: Interleukin-8 and airway inflammation, J. Jpn. Respir. Soc., 37, 673–679 (1999) [in Japanese]. |
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| SubjectTerms | A549 cell ammonium hydrogen sulfate ammonium sulfate Calu-3 cell PM2.5 |
| Title | ヒト呼吸器由来培養細胞を用いた硫酸アンモニウム、硫酸水素アンモニウムの気相ばく露実験 |
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