概要

農薬への人間の暴露は、それが工業生産または使用中に発生するかどうかに応じて、異なる特性を持っています (表 1)。 市販製品の処方（有効成分を他の共処方剤と混合することによる）には、農業での農薬使用と共通する曝露特性がいくつかあります。 実際、処方は通常、一連の操作で多くの異なる製品を製造する小さな産業によって行われるため、作業者はいくつかの農薬のそれぞれに短時間さらされます. 公衆衛生と農業では、さまざまな化合物の使用が一般的ですが、一部の特定の用途 (綿の落葉やマラリア制御プログラムなど) では、単一の製品が使用される場合があります。

表 1. 農薬の生産時および使用時の曝露特性の比較

出典: WHO 1982a を修正。

曝露の生物学的指標の測定は、周囲空気モニタリングによる曝露評価の従来の技術がほとんど適用できない農薬使用者にとって特に有用です。 ほとんどの農薬は、皮膚に浸透する脂溶性物質です。 経皮（皮膚）吸収の発生により、これらの状況での曝露レベルを評価する上で生物学的指標の使用が非常に重要になります。

有機リン殺虫剤

効果の生物学的指標:

コリンエステラーゼは、昆虫および哺乳類種に対する有機リン酸塩 (OP) 毒性の原因となる標的酵素です。 人体には、アセチルコリンエステラーゼ (ACHE) と血漿コリンエステラーゼ (PCHE) の XNUMX つの主要なタイプのコリンエステラーゼがあります。 OP は、神経系のシナプス アセチルコリンエステラーゼを阻害することにより、ヒトに毒性作用を引き起こします。 アセチルコリンエステラーゼは赤血球にも存在しますが、その機能は不明です。 血漿コリンエステラーゼは、グリア細胞、血漿、肝臓、その他の臓器に存在する不均一な酵素群を総称する用語です。 PCHE は OP によって阻害されますが、その阻害によって既知の機能障害が生じることはありません。

血中 ACHE および PCHE 活性の阻害は、OP 曝露の強度および持続時間と高度に相関しています。 神経系の急性 OP 毒性の原因となる分子標的と同じ分子標的である血中 ACHE は、PCHE よりも特異的な指標です。 ただし、OP 阻害に対する血中 ACHE および PCHE の感受性は、個々の OP 化合物間で異なります。同じ血中濃度では、ACHE をより多く阻害するものもあれば、PCHE をより多く阻害するものもあります。

血中の ACHE 活性と急性毒性の臨床徴候との間には合理的な相関関係が存在します (表 2)。 抑制速度が速いほど、相関が良くなる傾向があります。 慢性的な低レベルの曝露のように、阻害がゆっくりと起こる場合、病気との相関は低いか、まったく存在しない可能性があります. 血中 ACHE 阻害は、慢性または遅発性の影響を予測するものではないことに注意する必要があります。

表 2. さまざまな ACHE 阻害レベルでの急性 OP 毒性の重症度と予後

ACHE および PCHE 活動の変動は、健康な人および特定の生理病理学的状態で観察されています (表 3)。 したがって、OP 露出を監視する際のこれらのテストの感度は、個々の露出前の値を参照として採用することによって高めることができます。 曝露後のコリンエステラーゼ活性は、個々のベースライン値と比較されます。 曝露前のコリンエステラーゼレベルが不明な場合にのみ、集団コリンエステラーゼ活性の参照値を使用する必要があります (表 4)。

表 3. 健康な人および特定の生理病理学的状態における ACHE および PCHE 活動の変動

¹ 出典: Augustinsson 1955 および Gage 1967.

表 4. 選択した方法で測定した、OP に曝露していない健康な人のコリンエステラーゼ活性

*平均結果、±標準偏差。
情報源： ¹ 法律 1991 年。    ² アルチーニ等。 1988年。

暴露後 1982 時間以内に採血することが望ましい。 指や耳たぶから毛細血管血を採取するよりも静脈穿刺が好まれます。これは、暴露された被験者の皮膚に付着した農薬でサンプリング ポイントが汚染される可能性があるためです。 暴露前の各作業者の通常のベースラインを確立するために、XNUMX つの連続したサンプルが推奨されます (WHO XNUMXb)。

血液中の ACHE および PCHE の測定には、いくつかの分析方法が利用できます。 WHO によると、エルマン分光測光法 (Ellman et al. 1961) が参考法として役立つはずです。

暴露の生物学的指標。

OP 分子のアルキルリン酸部分に由来する代謝産物、または P-X 結合の加水分解によって生成された残基の尿中の測定 (図 1) は、OP 暴露を監視するために使用されています。

図 1. OP 殺虫剤の加水分解

アルキルリン酸代謝物。

尿中で検出可能なリン酸アルキル代謝物と、それらが由来する主な親化合物を表 5 に示します。尿中のリン酸アルキルは、OP 化合物への暴露の敏感な指標です。どの血漿または赤血球のコリンエステラーゼ阻害が検出できないか。 リン酸アルキルの尿中排泄は、さまざまな暴露条件およびさまざまな OP 化合物について測定されています (表 6)。 OP の外部投与量とリン酸アルキルの尿中濃度との関係の存在は、いくつかの研究で確立されています。 いくつかの研究では、コリンエステラーゼ活性と尿中のリン酸アルキル濃度との有意な関係も実証されています。

表 5. OP 農薬の代謝物として尿中に検出されるアルキルリン酸

表 6. OP へのさまざまな曝露条件で測定された尿中リン酸アルキル濃度の例

¹ 略語については、表 27.12 [BMO12TE] を参照してください。
² ディロンとホー 1987.
³ リヒター 1993年。
⁴ ヴァン・シッタートとデュマ、1990年。

 リン酸アルキルは通常、短時間で尿中に排泄されます。 終業直後に採取されたサンプルは、代謝物の測定に適しています。

尿中のリン酸アルキルの測定には、化合物の誘導体化と気液クロマトグラフィーによる検出に基づいた、かなり洗練された分析方法が必要です (Shafik et al. 1973a; Reid and Watts 1981)。

加水分解残渣。

p-ニトロフェノール (PNP) は、パラチオン、メチルパラチオンおよびエチルパラチオン、EPN のフェノール代謝物です。 尿中の PNP の測定 (Cranmer 1970) は広く使用されており、パラチオンへの曝露の評価に成功していることが証明されています。 尿中の PNP は、パラチオンの吸収量とよく相関します。 2 mg/l までの PNP 尿中濃度では、パラチオンの吸収は症状を引き起こさず、コリンエステラーゼ活性の低下はほとんどまたはまったく観察されません。 PNP の排泄は急速に起こり、PNP の尿中レベルは曝露後 48 時間でわずかになります。 したがって、暴露後すぐに尿サンプルを採取する必要があります。

カルバメート

効果の生物学的指標。

カーバメート農薬には、殺虫剤、殺菌剤、除草剤が含まれます。 殺虫性カルバメート毒性はシナプス ACHE の阻害によるものですが、除草性および殺菌性カルバメートには他の毒性メカニズムが関与しています。 したがって、カーバメート系殺虫剤への暴露のみを、赤血球 (ACHE) または血漿 (PCHE) のコリンエステラーゼ活性のアッセイによって監視できます。 ACHE は通常、PCHE よりもカルバメート阻害剤に対して感受性が高い。 コリン作動性症状は、通常、血中 ACHE 活性が個々のベースラインレベルの 70% 未満であるカーバメート暴露労働者で観察されています (WHO 1982a)。

カーバメートによるコリンエステラーゼの阻害は、急速に可逆的です。 したがって、暴露と生物学的サンプリングの間、またはサンプリングと分析の間に時間がかかりすぎると、偽陰性の結果が得られる可能性があります。 このような問題を回避するために、暴露後 XNUMX 時間以内に血液サンプルを採取して分析することをお勧めします。 有機リン酸エステルについて説明したように、採血直後にコリンエステラーゼ活性を測定できる分析方法を優先する必要があります。

暴露の生物学的指標。

ヒトへの曝露を監視する方法としてのカーバメート代謝物の尿中排泄の測定は、これまでのところ、少数の化合物と限られた研究にしか適用されていません。 表 7 に関連データをまとめます。 カーバメートは尿中に速やかに排泄されるため、暴露終了直後に採取されたサンプルは代謝物の測定に適しています。 尿中のカルバメート代謝物を測定するための分析方法は、Dawson らによって報告されています。 (1964); DeBernardinis および Wargin (1982) および Verberk 等。 （1990）。

表 7. フィールド研究で測定された尿中カルバメート代謝物のレベル

¹ 全身中毒が時々報告されています。
² 2-ジメチルアミノ-4-ヒドロキシ-5,6-ジメチルピリミジン。
³ 2-メチルアミノ-4-ヒドロキシ-5,6-ジメチルピリミジン。
x = 標準偏差。

ジチオカルバメート

暴露の生物学的指標。

ジチオカルバメート (DTC) は広く使用されている殺菌剤であり、化学的にチウラム、ジメチルジチオカルバメート、エチレン-ビス-ジチオカルバメートの XNUMX つのクラスに分類されます。

二硫化炭素（CS₂) とその主な代謝物である 2-チオチアゾリジン-4-カルボン酸 (TTCA) は、ほぼすべての DTC に共通の代謝物です。 これらの化合物の尿中濃度の有意な増加が、さまざまな曝露条件およびさまざまな DTC 農薬で観察されています。 エチレン チオ尿素 (ETU) は、エチレン-ビス-ジチオカルバメートの重要な尿中代謝物です。 また、市販の製剤中に不純物として存在する場合もあります。 ETU は、ラットや他の種で催奇形物質および発がん物質であることが確認されており、甲状腺毒性と関連しているため、エチレン-ビス-ジチオカルバメート暴露の監視に広く適用されています。 ETU は、マネブ、マンゼブ、またはジネブに由来する可能性があるため、化合物特異的ではありません。

DTC に存在する金属の測定は、DTC 曝露を監視する代替アプローチとして提案されています。 マンゼブに暴露された労働者では、マンガンの尿中排泄の増加が観察されています (表 8)。

表 8. フィールド調査で測定された尿中ジチオカルバメート代謝物のレベル

* Maroni らによる平均結果。 1992年。
¹ TTCA = 2-チオチアゾリジン-4-カルボニル酸。
² ETU = エチレンチオ尿素。

 CS₂、TTCA、およびマンガンは、暴露されていない被験者の尿によく見られます。 したがって、曝露前にこれらの化合物の尿中濃度を測定することをお勧めします。 暴露を中止した翌朝、尿サンプルを採取する必要があります。 CSの測定のための分析方法₂、TTCA および ETU は、Maroni らによって報告されています。 （1992）。

合成ピレスロイド

暴露の生物学的指標。

合成ピレスロイドは、天然のピレトリンに似た殺虫剤です。 暴露の生物学的モニタリングへの適用に適した尿中代謝物は、人間のボランティアを対象とした研究を通じて特定されています。 酸性代謝物 3-(2,2'-ジクロロビニル)-2,2'-ジメチルシクロプロパンカルボン酸 (Cl₂CA) は、ペルメトリンとシペルメトリンを経口投与された被験者とブロモ類似体 (Br) の両方から排泄されます。₂CA) デルタメトリンで治療された被験者による。 シペルメトリンで治療されたボランティアでは、フェノキシ代謝産物である 4-ヒドロキシフェノキシ安息香酸 (4-HPBA) も確認されています。 しかし、これらのテストは、複雑な分析技術が必要なため、職業被ばくのモニタリングにはあまり適用されませんでした (Eadsforth、Bragt および van Sittert 1988; Kolmodin-Hedman、Swensson および Akerblom 1982)。 シペルメトリンにさらされたアプリケーターでは、Clの尿中レベル₂CA は 0.05 から 0.18 mg/l の範囲であることがわかっていますが、α-シペルメトリンに暴露された調合者では、4-HPBA の尿中レベルは 0.02 mg/l 未満であることがわかっています。

代謝物質の測定には、暴露終了後に開始する 24 時間の尿収集期間が推奨されます。

有機塩素系

暴露の生物学的指標。

有機塩素系殺虫剤 (OC) は、1950 年代と 1960 年代に広く使用されました。 その後、これらの化合物の多くは、持続性とその結果としての環境汚染のために、多くの国で使用が中止されました。

OC 曝露の生物学的モニタリングは、血液または血清中の無傷の農薬またはその代謝物の測定によって実行できます (Dale、Curley、および Cueto 1966; Barquet、Morgade、および Pfaffenberger 1981)。 吸収後、アルドリンは急速にディルドリンに代謝され、血中のディルドリンとして測定できます。 エンドリンの血中半減期は非常に短い。 したがって、エンドリンの血中濃度は、最近の曝露レベルを決定する場合にのみ役立ちます。 尿中代謝物である抗 12-ヒドロキシエンドリンの測定も、エンドリン暴露のモニタリングに役立つことが証明されています (van Sittert and Tordoir 1987)。

一部の OC 化合物では、生物学的指標の濃度と毒性効果の発現との間に有意な相関関係が示されています。 アルドリンおよびディルドリンへの暴露による毒性の例は、200 μg/l を超える血液中のディルドリンのレベルに関連しています。 神経学的徴候および症状に関する限り、20 μg/l の血中リンデン濃度が臨界上限レベルとして示されています。 血中エンドリン濃度が 50 μg/l 未満の労働者では、急性の悪影響は報告されていません。 尿中の抗12-ヒドロキシエンドリン濃度が130μg/gクレアチニン未満のエンドリンへの反復曝露、およびDDTまたはDDE血清濃度が250未満のDDTへの反復曝露では、初期の有害作用（肝ミクロソーム酵素の誘導）がないことが示されています。 μg/l。

OC は、一般集団の血液または尿中に低濃度で検出される場合があります。 観察された値の例は次のとおりです。リンデン血中濃度は最大 1 μg/l、ディルドリンは最大 10 μg/l、DDT または DDE は最大 100 μg/l、抗 12-ヒドロキシエンドリンは最大 1 μg/g です。クレアチニン。 したがって、曝露前のベースライン評価が推奨されます。

曝露された被験者については、XNUMX 回の曝露が終了した直後に血液サンプルを採取する必要があります。 長期暴露の条件では、血液サンプルの収集時間は重要ではありません。 尿中代謝物測定用の尿スポットサンプルは、暴露終了時に採取する必要があります。

トリアジン

暴露の生物学的指標。

トリアジン代謝産物および未修飾の親化合物の尿中排泄の測定は、限られた研究でアトラジンに暴露された被験者に適用されています。 図 2 は、作業シフトあたり 174 ～ 275 μmol の範囲のアトラジンに皮膚暴露した製造作業員のアトラジン代謝産物の尿中排泄プロファイルを示しています (Catenacci et al. 1993)。 他のクロロトリアジン (シマジン、プロパジン、テルブチラジン) はアトラジンと同じ生体内変換経路に従うため、脱アルキル化トリアジン代謝産物のレベルを測定して、すべてのクロロトリアジン除草剤への暴露を監視することができます。 

図 2. アトラジン代謝物の尿中排泄プロファイル

尿中の未修飾化合物の測定は、曝露を引き起こした化合物の性質を定性的に確認するのに役立つ場合があります。 代謝物の測定には、暴露開始時から 24 時間の尿収集期間が推奨されます。

最近、酵素免疫測定法 (ELISA テスト) を使用することにより、アトラジンのメルカプツール酸抱合体が、暴露された労働者の主要な尿中代謝物として同定されました。 この化合物は、脱アルキル化された製品の濃度よりも少なくとも 10 倍高い濃度で発見されています。 累積的な皮膚および吸入暴露と、10 日間に排出されたメルカプツール酸抱合体の総量との関係が観察されています (Lucas et al. 1993)。

クマリン誘導体

効果の生物学的指標。

クマリン殺鼠剤は、ヒトを含む哺乳動物の肝臓におけるビタミン K サイクルの酵素活性を阻害し (図 3)、ビタミン K 依存性凝固因子、すなわち第 II 因子 (プロトロンビン) の合成を用量依存的に減少させます。 、VII、IX、および X. 凝固因子の血漿レベルが正常の約 20% を下回ると、抗凝固効果が現れます。

図 3. ビタミン K サイクル

これらのビタミン K 拮抗薬は、いわゆる「第 100 世代」化合物 (ワルファリンなど) と「第 200 世代」化合物 (ブロジファクム、ジフェナクムなど) に分類されており、後者は非常に長い生物学的半減期 (XNUMX ～ XNUMX 日) を特徴としています。 ）。

プロトロンビン時間の決定は、クマリンへの曝露のモニタリングに広く使用されています。 ただし、このテストは、正常な血漿レベルの約 20% の凝固因子の減少に対してのみ感度があります。 このテストは、曝露による初期影響の検出には適していません。 この目的のために、血漿中のプロトロンビン濃度の決定が推奨されます。

将来的には、これらの検査は凝固因子前駆体 (PIVKA) の測定に置き換えられる可能性があります。PIVKA は、クマリンによってビタミン K サイクルが遮断された場合にのみ血中に検出される物質です。

長期暴露の条件では、採血の時間は重要ではありません。 急性の過剰暴露の場合、抗凝固効果の潜伏期間を考慮して、イベント後少なくとも XNUMX 日間は生物学的モニタリングを実施する必要があります。 これらのテストの感度を上げるために、暴露前にベースライン値を測定することをお勧めします。

暴露の生物学的指標。

血中の未修飾クマリンの測定は、ヒトへの曝露を監視するための試験として提案されています。 しかし、凝固系への影響を監視するために必要な技術と比較して、分析技術がはるかに複雑である (そして標準化されていない) ため、これらの指標を適用する経験は非常に限られています (Chalermchaikit、Felice および Murphy 1993)。

フェノキシ除草剤

暴露の生物学的指標。

フェノキシ除草剤は哺乳類ではほとんど生体内変換されません。 ヒトでは、95-ジクロロフェノキシ酢酸 (2,4-D) の投与量の 2,4% 以上が 2,4,5 日以内に未変化のまま尿中に排泄され、2,4,5-トリクロロフェノキシ酢酸 (4-T)および 2-クロロ-0.10-メチルフェノキシ酢酸 (MCPA) も、経口吸収後数日以内にほとんど変化せずに尿を介して排泄されます。 尿中の未変化化合物の測定は、これらの除草剤への職業暴露のモニタリングに適用されています。 野外調査では、暴露された労働者の尿中濃度は、8-D で 2,4 から 0.05 μg/L、4.5-T で 2,4,5 から 0.1 μg/L、15 μg/L 未満の範囲であることがわかっています。 MCPA の場合は 24 μg/l まで。 未変化化合物の測定には、暴露終了後 1982 時間の尿採取が推奨されます。 尿中のフェノキシ除草剤を測定するための分析法は、Draper (XNUMX) によって報告されている。

四級アンモニウム化合物

暴露の生物学的指標。

ジクワットとパラコートは、人間の有機体によってほとんど生物変換されない除草剤です。 水溶性が高いため、尿中にそのまま排泄されます。 分析検出限界 (0.01 μg/l) 未満の尿濃度が、パラコートにさらされた労働者でしばしば観察されています。 一方、熱帯の国では、パラコートの不適切な取り扱いにより、最大 0.73 μg/l の濃度が測定されています。 0.047 から 0.17 μg/h の皮膚ばく露および 1.82 μg/h 未満の吸入ばく露を受けた被験者では、分析検出限界 (0.01 μg/L) よりも低い尿中ジクワット濃度が報告されています。 理想的には、暴露終了時に採取した尿の 24 時間サンプリングを分析に使用する必要があります。 これが現実的でない場合は、勤務時間の終わりにスポット サンプルを使用できます。

血清中のパラコート濃度の測定は、急性中毒の場合の予後予測に役立ちます。摂取後 0.1 時間で血清パラコート濃度が XNUMX μg/l までの患者は生存する可能性があります。

パラコートとジクワットの分析法は、Summers (1980) によって概説されています。

その他の農薬

4,6-ジニトロ-o-クレゾール (DNOC)。

DNOC は 1925 年に導入された除草剤ですが、植物や人間に対する毒性が高いため、この化合物の使用は次第に減少しています。 血中 DNOC 濃度は、健康への悪影響の重症度とある程度相関しているため、職業曝露の監視と中毒の臨床経過の評価のために、血中の不変の DNOC の測定が提案されています。

ペンタクロロフェノール。

ペンタクロロフェノール (PCP) は、雑草、昆虫、菌類に対する殺虫作用を持つ広域スペクトルの殺生物剤です。 血液または尿中の未変化 PCP の測定は、これらのパラメータが PCP の身体負荷と有意に相関しているため、職業曝露を監視する際の適切な指標として推奨されています (Colosio et al. 1993)。 PCP に長時間さらされる労働者では、採血の時間は重要ではありませんが、尿スポットのサンプルは暴露後の朝に採取する必要があります。

Shafik ら (1973b) は、ハロゲン化およびニトロフェノール系殺虫剤を測定するための多残留物法について説明しています。

農薬曝露の生物学的モニタリングのために提案されたその他の試験を表 9 に示します。

表 9. 農薬曝露の生物学的モニタリングに関する文献で提案されているその他の指標

結論

殺虫剤への曝露を監視するための生物学的指標は、多くの実験的およびフィールド研究に適用されています。

血液中のコリンエステラーゼや、尿や血液中の選択された非修飾農薬などのいくつかの検査は、豊富な経験によって検証されています. これらの試験には、生物学的暴露限度が提案されています (表 10)。 他の検査、特に血液または尿中代謝物に対する検査は、分析が困難なため、または結果の解釈に制限があるため、より大きな制限を受けます。

表 10. 推奨される生物学的限界値 (1996 年現在)

¹ 生物学的曝露指数 (BEI) は、米国政府産業衛生士会議 (ACGIH 1995) によって推奨されています。
² 生物学的許容値 (BAT) は、作業場における化合物の健康被害調査のためのドイツ委員会によって推奨されています (DFG 1992)。
³ 健康に基づく生物学的限界 (HBBL) は、WHO 研究グループによって推奨されています (WHO 1982a)。
⁴ 生物学的限界値 (BLV) は、国際労働衛生委員会の農薬に関する科学委員会の研究グループによって提案されています (Tordoir et al. 1994)。 この値を超える場合は、労働条件の評価が求められます。

この分野は急速に発展しており、これらの物質への暴露を評価するために生物学的指標を使用することの非常に重要性を考えると、新しいテストが継続的に開発され、検証されます。

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