StudyMed医師国家試験

海の小さな毒が人を襲うまで―食物連鎖で読み解く水俣病と生物濃縮

第103回医師国家試験 G問題 第20問

国試問題にチャレンジ

第103回 G問題 第20問

食物連鎖による生物濃縮の関与があるのはどれか。

  1. a.水俣病
  2. b.つつが虫病
  3. c.四日市ぜんそく
  4. d.日本住血吸虫症
  5. e.イタイイタイ病

対話形式の解説

ドクタードクター
今回は公衆衛生の問題で、「食物連鎖による生物濃縮」という言葉の意味を正確に理解しているかが問われている。選択肢には公害病と感染症が混ざっているから、それぞれ「原因は何で、どういう経路でヒトに届いたか」を整理すれば答えにたどり着けるよ。まず、生物濃縮とはどういう現象かな。
医学生医学生
有害物質が生き物の体にたまって、環境中より濃くなること、でしょうか。
ドクタードクター
その通り。特に食物連鎖を介する場合は、水中のごく微量の物質を植物プランクトンが取り込み、それを動物プランクトン、小魚、大型の魚が次々に大量に食べることで、段階を上がるごとに体内濃度が数倍から数千倍に増していく。生物学的拡大とも呼ばれるね。
医学生医学生
どんな物質でも濃縮されるわけではないですよね。
ドクタードクター
いい疑問だ。濃縮されやすいのは、脂溶性が高く、分解も排泄もされにくい物質。体に入ったら出ていかないから、食べるたびに上乗せされていくんだ。代表がメチル水銀、PCB、DDTなどの有機塩素系農薬、ダイオキシン類だよ。
医学生医学生
メチル水銀といえば水俣病ですね。社会医学の講義で四大公害病として習いました。
ドクタードクター
そう、今回の正解は水俣病だ。熊本県水俣市の化学工場でアセトアルデヒドを製造する過程でメチル水銀が副生し、工場排水として水俣湾に流された。それがプランクトンから魚介類へと食物連鎖で濃縮され、魚を日常的に多く食べていた住民に中毒が起きた。まさに食物連鎖による生物濃縮の典型例なんだ。
医学生医学生
メチル水銀は神経を障害するんでしたっけ。
ドクタードクター
脂溶性で血液脳関門を通過し、中枢神経を障害する。四肢末端優位の感覚障害、小脳性運動失調、求心性視野狭窄、構音障害、難聴などで、これをHunter-Russell症候群と呼ぶ。胎盤も通過するので、母親に症状がなくても子どもが障害される胎児性水俣病も起きた。新潟県阿賀野川流域でも同じ機序で新潟水俣病が発生しているね。
医学生医学生
同じ四大公害病のイタイイタイ病も、カドミウムが体にたまるので生物濃縮の気がしてしまいます。
ドクタードクター
そこが一番迷うところだね。イタイイタイ病は富山県神通川上流の鉱山から出たカドミウムが下流の水田を汚染し、その米などを長く食べた住民に起きた慢性中毒だ。稲が土壌からカドミウムを吸収して米にためる、という意味で広く蓄積と呼ぶことはあるけれど、プランクトンから魚、そしてヒトへと段階を上がりながら濃縮していく経路ではない。だから「食物連鎖による生物濃縮」には当たらないと考えるのが妥当だ。
医学生医学生
カドミウムは腎臓の近位尿細管を障害して、骨軟化症になるんでしたよね。
ドクタードクター
その通り。リンやカルシウムの再吸収が落ちて骨軟化症と骨粗鬆症が進み、多発骨折による激しい痛みが病名の由来だ。出産経験のある閉経後の女性に多かった。では四日市ぜんそくはどうだろう。
医学生医学生
あれは工場の煙が原因なので、食べ物は関係なさそうです。
ドクタードクター
正解。三重県四日市市の石油化学コンビナートから出た硫黄酸化物、主に二酸化硫黄による大気汚染で、気管支喘息や慢性気管支炎などが多発した。汚染物質を直接吸い込んだことによる被害で、食物連鎖は関与しない。
医学生医学生
残りのつつが虫病と日本住血吸虫症は感染症なので、化学物質の濃縮とはそもそも別の話ですね。
ドクタードクター
そう。つつが虫病はOrientia tsutsugamushiをもつツツガムシの幼虫に刺されて起こるリケッチア感染症で、発熱・刺し口・発疹が三主徴、治療はテトラサイクリン系だ。日本住血吸虫症は中間宿主のミヤイリガイから出たセルカリアが皮膚から侵入し、門脈系に詰まった虫卵が肝の線維化や門脈圧亢進症を起こす。どちらも生物は関わるけれど、病原体の感染であって物質の蓄積ではないね。
医学生医学生
感染症の実習で、つつが虫病の黒い痂皮を探すように言われたのを思い出しました。生き物が関わるからといって生物濃縮ではない、と区別しないといけませんね。
ドクタードクター
その区別が大事だ。発展知識として、生物濃縮は今も身近な問題なんだ。食物連鎖の上位にいるマグロ類やキンメダイなどの大型魚はメチル水銀濃度が高くなりやすいので、妊婦には一部の魚の摂取量の目安が示されている。PCBが原因物質の一つとなったカネミ油症のように、脂溶性で分解されにくい物質による健康被害も、同じ発想で理解できるよ。
医学生医学生
妊婦健診で魚の食べ方を指導するのは、胎児性水俣病と同じ理屈なんですね。
ドクタードクター
その通り。公害の歴史は、そのまま現在の保健指導につながっている。原因物質と曝露経路をセットで押さえておこう。

まとめ

生物濃縮とは、脂溶性が高く分解・排泄されにくい物質が生物体内に蓄積し、食物連鎖の上位の生物ほど高濃度になる現象です。工場排水中のメチル水銀が魚介類に濃縮され、それを食べた住民に中枢神経障害(Hunter-Russell症候群)や胎児性水俣病を起こした水俣病は、その典型例です。イタイイタイ病はカドミウムで汚染された米の摂取、四日市ぜんそくは硫黄酸化物の吸入によるもので、つつが虫病や日本住血吸虫症は感染症であり、いずれも食物連鎖による生物濃縮には当たりません。大型魚のメチル水銀に関する妊婦への摂取目安など、生物濃縮の考え方は現在の保健指導にも生きています。公害病は原因物質と曝露経路をセットで整理することが、環境保健を理解する土台になります。

解答・解説

正解はaです

環境中の有害物質が生物の体内に取り込まれ、健康被害を起こす経路を問う一般問題である。 生物濃縮とは、分解・排泄されにくい物質が生物の体内に蓄積し、環境中よりも高い濃度になる現象である。特に食物連鎖を通じる場合は、水中の微量の物質を植物プランクトンが取り込み、それを動物プランクトン、小魚、大型の魚がそれぞれ大量に食べるため、食物連鎖の段階を上がるごとに体内濃度が数倍〜数千倍と増していく(生物学的拡大〈biomagnification〉ともいう)。濃縮されやすい物質は、脂溶性が高く、代謝・排泄されにくい性質をもつ。代表例はメチル水銀、PCB(ポリ塩化ビフェニル)、DDTなどの有機塩素系農薬である。 選択肢のうち、感染症(つつが虫病・日本住血吸虫症)はそもそも化学物質の蓄積とは無関係であり、四日市ぜんそくは大気汚染物質を吸入したことによる。イタイイタイ病は農作物にカドミウムが蓄積したことによるが、魚介類の食物連鎖を段階的にたどる濃縮ではない。工場排水中のメチル水銀が魚介類に濃縮され、それを食べた住民に発症した水俣病が、食物連鎖による生物濃縮の典型例である。

選択肢考察

  1. ○a.  水俣病

    正しい。水俣病は、熊本県水俣市の化学工場がアセトアルデヒドを製造する過程で副生したメチル水銀(有機水銀の一種)が工場排水として水俣湾に流され、プランクトン→小魚→大型の魚介類という食物連鎖で濃縮された結果、それを日常的に多く食べた住民に発症したメチル水銀中毒症である。メチル水銀は脂溶性で血液脳関門を通過し、中枢神経を障害する。症状は四肢末端優位の感覚障害、小脳性運動失調、求心性視野狭窄、構音障害、難聴などで、これらはHunter-Russell症候群と呼ばれる。メチル水銀は胎盤も通過するため、母親に症状がなくても胎児が障害される胎児性水俣病も生じた。新潟県阿賀野川流域でも同様の機序で新潟水俣病(第二水俣病)が発生している。

  2. ×b.  つつが虫病

    誤り。つつが虫病は、リケッチアの一種であるOrientia tsutsugamushiをもつツツガムシ(ダニの一種)の幼虫に刺されて感染する感染症である。病原体はツツガムシの体内で卵を介して次世代に受け継がれ、幼虫が野ネズミやヒトを吸着するときに感染が起こる。発熱、刺し口(黒色の痂皮)、発疹が三主徴で、治療にはテトラサイクリン系抗菌薬を用いる。かつてはアカツツガムシが媒介し、新潟・秋田・山形などの河川流域の風土病として知られたが、現在はタテツツガムシやフトゲツツガムシが媒介する新型が全国でみられる。化学物質の蓄積とは関係なく、生物濃縮は関与しない。

  3. ×c.  四日市ぜんそく

    誤り。四日市ぜんそくは、三重県四日市市の石油化学コンビナートで硫黄分を含む重油などを燃やした際に発生した硫黄酸化物(主に二酸化硫黄〈SO2〉)による大気汚染が原因の公害病である。周辺住民に気管支喘息、慢性気管支炎、喘息性気管支炎、肺気腫などの閉塞性呼吸器疾患が多発した。汚染物質を呼吸で直接吸い込んだことによる健康被害であり、食物連鎖や生物濃縮は関与しない。

  4. ×d.  日本住血吸虫症

    誤り。日本住血吸虫症は寄生虫感染症である。虫卵から孵化した幼虫(ミラシジウム)が淡水に住む小型の巻貝ミヤイリガイ(中間宿主)に入り、そこで増えたセルカリアが水田や用水路などに入ったヒトの皮膚から侵入する(経皮感染)。成虫は門脈系に寄生し、産み出された虫卵が肝臓の門脈枝に詰まって周囲に肉芽腫と線維化を起こし、門脈圧亢進症や肝硬変様の病変、さらに肝細胞癌の合併をもたらす。山梨県甲府盆地、広島県片山地方、筑後川流域などの地方病として知られたが、ミヤイリガイ対策などにより国内での新たな感染はみられなくなった。化学物質の蓄積とは関係がない。

  5. ×e.  イタイイタイ病

    誤り。イタイイタイ病は、富山県神通川上流の鉱山から排出されたカドミウムが下流の水田土壌を汚染し、そこで作られた米などを長期間摂取した住民に発症した慢性カドミウム中毒である。カドミウムは腎臓の近位尿細管を障害してリン・カルシウムの再吸収を低下させ(Fanconi症候群様の状態)、骨軟化症と骨粗鬆症を引き起こす。骨がもろくなって多発骨折を起こし、激しい痛みを訴えることが病名の由来である。出産を繰り返した閉経後の中高年女性に多かった。カドミウムは体内に蓄積しやすく、稲が土壌から吸収して米に蓄積するが、プランクトン→魚→ヒトのように食物連鎖の段階を上がるごとに濃縮されていく経路ではない。本問で問われる「食物連鎖による生物濃縮」には当たらない。

四大公害病の整理

・水俣病(熊本県水俣湾周辺):メチル水銀。汚染された魚介類の摂取。食物連鎖による生物濃縮。中枢神経障害(Hunter-Russell症候群)。 ・新潟水俣病(新潟県阿賀野川流域):メチル水銀。機序は水俣病と同じ。 ・イタイイタイ病(富山県神通川流域):カドミウム。汚染された米などの摂取。腎尿細管障害と骨軟化症。 ・四日市ぜんそく(三重県四日市市):硫黄酸化物による大気汚染。閉塞性呼吸器疾患。

生物濃縮を起こしやすい物質の特徴

・脂溶性が高く、脂肪組織などに蓄積しやすい ・生体内で分解・代謝されにくい ・排泄されにくく、生物学的半減期が長い 例:メチル水銀、PCB(カネミ油症の原因物質の一つ)、DDTなどの有機塩素系農薬、ダイオキシン類

濃縮係数

生物体内の濃度と環境(水)中の濃度の比を濃縮係数という。食物連鎖の上位にいる大型魚類や海産哺乳類ほど、体内濃度が高くなる。このため、妊婦に対しては、メチル水銀を多く含みうるマグロ類やキンメダイなど一部の魚の摂取量に目安が示されている。

POINT

・生物濃縮は、脂溶性で分解・排泄されにくい物質が、食物連鎖の上位の生物ほど高濃度に蓄積する現象である。 ・水俣病:メチル水銀が魚介類に濃縮され、それを食べたヒトに発症した(食物連鎖による生物濃縮の典型例)。 ・イタイイタイ病:カドミウムで汚染された米の摂取による(食物連鎖の段階を経る濃縮ではない)。 ・四日市ぜんそく:硫黄酸化物による大気汚染。 ・つつが虫病、日本住血吸虫症:感染症であり、生物濃縮とは無関係。

※問題・正答は厚生労働省の公開資料をもとに掲載しています。