Elucidation of the toxic mechanism of benzalkonium chloride differing in carbon chain length for establishment of diagnostic criteria in forensic medicine

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K18980
• Research Institution: Mie University
• Principal Investigator: 関島 秀久 三重大学, 医学系研究科, 助教 (60792447)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 塩化ベンザルコニウム / 炭素鎖長 / 致死量 / 生体内動態 / 臓器傷害 / 臓器特異性 / 組織学的評価

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、塩化ベンザルコニウム(BAC)経口摂取後の毒性学的情報を得るために、炭素鎖の異なるBACの体内動態と臓器傷害性を比較し、BACの毒性発現機序と炭素鎖長との関係性を明らかにしていく。2020年度は、BAC急性中毒時の体内動態の特徴を明らかにするため、法医症例を模倣した半数致死量未満(＜LD50)および半数致死量(LD50)間、さらには炭素鎖間での体内動態の違いを検証した。
2021年度は、(1)中毒時の体内動態について、半数致死量超過(＞LD50)の用量を追加し、用量間および炭素鎖間で違いがあるかどうかを明らかにすること、(2)経口摂取後の急性毒性について、臓器特異性を組織傷害の観点から明らかにすることを目的とし、並行して実験を進めた。
(1)BAC中毒時の体内動態：＞LD50のBAC経口投与後の体内動態を、前年度と同様の手法により解析した。その結果、＞LD50のBAC投与から実験終了時までの血中および臓器中BAC濃度推移は、＜LD50およびLD50と異なることがわかった。一方、本研究遂行中、臓器からのBAC回収率が、炭素鎖間で異なることがわかり、従来の炭素鎖間比較評価に問題があることがわかった。そこで、C12-およびC14-BACの回収率が良好な抽出条件を探索し、これまでの結果を補正できるかどうか検討した。その結果、回収率の補正が可能な条件を見出せた。現在、補正後の炭素鎖間比較の解析を進めている。
(2)BAC急性中毒時の組織傷害：＞LD50のBAC経口投与後の主要臓器および消化管を採取し、ヘマトキシリン・エオジン染色を実施した。その結果、消化管では、投与後早期に上部消化管において壊死や出血が認められた。一方、臓器では、投与から数時間後に、肺および腎において、組織傷害が認められた。特に、腎傷害レベルは、炭素鎖間で異なる傾向であった。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

BACの回収率について、良好な抽出条件、さらには補正が可能かどうか検証するための試験に時間を費やし、予定していた体内動態の炭素鎖間比較が遅れている。しかし、補正可能な条件を見出したため、来年度早々に再解析可能である。
一方、組織傷害については、予定通り、臓器特異性やその傷害レベルを確認できた。
以上より、”やや遅れている”と判断した。

Strategy for Future Research Activity

BACの回収率を補正した後、炭素鎖間で体内動態が異なるかどうかを比較検証し、BAC中毒時の体内動態の特徴を明らかにしていく。それと並行して、＜LD50およびLD50のBAC経口投与後の組織傷害性を炭素鎖間で比較評価し、BACの臓器傷害発現と炭素鎖間との関係性を用量ごとに明らかにしていく。