Identification of biomarkers to detect the health effects of chemical inhalation exposure and its application to risk assessment

• Project/Area Number: 16K09093
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Hygiene and public health
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: Irokawa Toshiya 東北大学, 事業支援機構, 准教授 (70375179)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 黒澤 一 東北大学, 事業支援機構, 教授 (60333788) ; 小川 浩正 東北大学, 事業支援機構, 准教授 (90361162)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2018: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000); Fiscal Year 2017: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000); Fiscal Year 2016: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
• Keywords: 化学物質吸入曝露の生体指標 / 化学物質の有害性 / リスクアセスメント / 肺機能検査 / 呼気一酸化窒素 / 呼気一酸化炭素 / 個人曝露測定 / リスクアセスメント指標 / 気道炎症の指標 / 化学物質の吸入曝露指標 / 生体指標 / 低濃度化学物質曝露 / 吸入曝露の生体指標 / 肺機能 / 就業期間

Outline of Final Research Achievements

We studied to clarify the inhalation exposure effect of low dose chemicals on airway inflammation of the workers, who usually handled chemical substances with their work. We conducted a survey for doctors and technicians in the pathology department of some medical institutions.They were examined both lung function tests and bio-markers (exhaled gas ) measurements before and after one week of their usual work. In lung function tests forced vital capacity (FVC) and forced vital capacity in one second (FEV1) were useful items as indicators of exposure. On the other hand, exhaled nitric oxide (FeNO) and exhaled carbon monoxide (FeCO) were useful bio-markers that reflect low-level chemical exposure in the airways. We concluded that both lung function test (FVC and FEV1) and bio-markers(FeNO and FeCO) are useful items for detecting the effect of inhalation exposure of low dose chemical substances on airway inflammation.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

産業界で危険性・有害性が十分に評価されないまま用いられる化学物質が増加する中で、症状が顕著化するまでに時間を要する、”化学物質の低濃度曝露による労働者の生体への影響を早期に検出する”ことは、化学物質を取り扱う労働者の健康被害防止に大きく貢献することが期待される。更に、現在、健診や臨床現場で広く用いられている実施が容易である検査方法を用いることができれば、有効な特殊健診として産業界に広く普及させることができる。また、化学物質のリスクアセスメントにおいて、有害性の評価が困難である複数（多種類）の化学物質を少量取り扱う様な職場でも人体への有害性を確実に評価できる手法として利用可能であると思われる。

Research Products

• [Journal Article] Respiratory resistance among adults in a population-based cohort study in Northern Japan. (2019)
  • Author(s): Miura E, Tsuchiya N, Igarashi Y, Arakawa R, Nikkuni E, Tamai T, Tabata M, Ohkouchi S, Irokawa T, Ogawa H, Takai-Igarashi T, Suzuki Y, Kuriyama S, Tamiya G, Hozawa A, Yamamoto M, Kurosawa H.
  • Journal Title: Respiratory Investigation Volume: 印刷中 Issue: 3 Pages: 30226-0
  • DOI: 10.1016/j.resinv.2018.12.008
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 化学物質を取り扱う労働者の健康管理(解説) (2018)
  • Author(s): 色川俊也
  • Journal Title: 宮城県医師会報 Volume: 4 Pages: 234-238
• [Journal Article] Peripheral alveolar nitric oxide concentration reflects alveolar inflammation in autoimmune pulmonary alveolar proteinosis. (2018)
  • Author(s): Hirano T, Ohkouchi S, Tode N, Kobayashi M, Ono M, Satoh T, Mitsuishi Y, Watanabe A, Tabata M, Irokawa T, Ogawa H, Sugiura H, Kikuchi T, Akasaka K, Tazawa R, Inoue Y, Nakata K, Kurosawa H, Ichinose M.
  • Journal Title: ERJ open research Volume: 4 Issue: 1 Pages: 00071-2017
  • DOI: 10.1183/23120541.00071-2017
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] 化学物質を取り扱う労働者の健康管理 (2018)
  • Author(s): 色川俊也
  • Journal Title: 宮城県医師会報 Volume: 867 Pages: 234-238
• [Journal Article] Fractional Exhaled Nitric Oxide (FeNO) and Spirometry as INdicators of Inhalation Exposure to Chemical Agents in Pathology Workers (2017)
  • Author(s): Ritsuko Arakawa Suzuki, Toshiya Irokawa, Hiromasa Ogawa, Shinya Ohkouchi, Masao Tabata, Susumu Togashi, Takeshi Nakamura, Noriko Ohisa, Etsuhiro Nikkuni, Emiri Miura, Kaoru Yoshida, Hioshi Inomata and Hajime Kurosawa
  • Journal Title: Journal of Occupational and Environmental Medicine Volume: in press Issue: 5 Pages: 467-473
  • DOI: 10.1097/jom.0000000000000976
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 教育・研究機関における化学物質管理の現状と今後の課題について(会議録) (2017)
  • Author(s): 色川 俊也, 荒川 梨津子, 吉田 薫, 三浦 絵美里, 新國 悦弘, 田畑 雅央, 大河内 眞也, 小川 浩正, 黒沢 一
  • Journal Title: 産業衛生学雑誌 Volume: 59(1) Pages: 43-43
• [Presentation] 気道の化学物質低濃度曝露指標としての 呼気一酸化炭素（FeCO）の有効性について (2018)
  • Author(s): 色川俊也, 鈴木梨津子 他
  • Organizer: 第91回日本産業衛生学会
• [Presentation] ホルムアルデヒド取り扱い作業における使い捨てマスクの効能の比較検討 (2018)
  • Author(s): 荒川梨津子, 色川俊也 他
  • Organizer: 第91回日本産業衛生学会
• [Presentation] 作業環境測定結果を活用した産業医コメント作成アシスト機能の検討 (2018)
  • Author(s): 中村剛, 色川俊也 他
  • Organizer: 第77回日本産業衛生学会東北地方会
• [Presentation] ホルムアルデヒド取り扱い作業における使い捨てマスクの効能の比較検討 (2018)
  • Author(s): 荒川 梨津子,色川俊也, 猪股宏, 小川 浩正, 大河内 眞也,田畑 雅央, 大久典子, 富樫晋, 中村剛, 新國 悦弘, 三浦 絵美里,黒沢 一
  • Organizer: 第91回日本産業衛生学会
• [Presentation] 気道の化学物質低濃度曝露指標としての呼気CO（FeCO）の有効性について (2018)
  • Author(s): 色川俊也、鈴木梨津子、三浦絵美里、五十嵐侑、田畑雅央、大河内眞也、小川浩正、黒澤一
  • Organizer: 第91回日本産業衛生学会
• [Presentation] 臨床肺機能検査の、低濃度化学物質曝露による気道影響評価への応用について (2017)
  • Author(s): 荒川 梨津子,色川俊也, 小川 浩正, 大河内 眞也,田畑 雅央, 大久典子, 富樫晋, 中村剛, 三浦 絵美里,吉田 薫, 黒沢 一
  • Organizer: 第90回日本産業衛生学会
• [Presentation] 教育・研究機関における化学物質管理の現状と今後の課題について (2016)
  • Author(s): 色川俊也、荒川梨津子、吉田薫、三浦絵美理、新國悦弘、田畑雅央、大河内眞也、小川浩正、黒澤一
  • Organizer: 日本産業衛生学会東北地方会
  • Place of Presentation: 山形市（山形市中央公民館 アズ七日町）
  • Year and Date: 2016-07-30
• [Presentation] ホルムアルデヒド(FA)を主とした化学物質吸入ばく露評価指標としての呼気一酸化窒素(FeNO)および肺機能検査の有用性の検討 (2016)
  • Author(s): 荒川梨津子、色川俊也、猪股宏、小川浩正、大河内眞也、富樫晋、中村剛、新國悦弘、三浦絵美理、黒澤一
  • Organizer: 第89回 日本産業衛生学会
  • Place of Presentation: 福島市（福島県文化センター）
  • Year and Date: 2016-05-26
• [Presentation] Utility of fractional exhaled nitric oxide (FeNO) to formaldehyde inhalation exposure (2016)
  • Author(s): Ritsuko Arakawa, Toshiya Irokawa, Hiroshi Inomata, Hiromasa Ogawa, Shinya Okouchi, Susumu Togashi, Tsuyoshi Nakamura, Keita Kiuchi, Etsuhiro Nikkuni, Emiri Miura, Hajime Kurosawa
  • Organizer: American Thoracic Society 2016 International Conference
  • Place of Presentation: San Francisco, CA, USA
  • Year and Date: 2016-05-15
  • Int'l Joint Research