尿中の化学物質の分析。ヒトボランティア研究における緊急除染の有効性を評価するための有用なツール

Analysis of Chemical Simulants in Urine: A Useful Tool for Assessing Emergency Decontamination Efficacy in Human Volunteer Studies.

• Thomas James
• Samuel Collins
• Richard Amlôt
• Tim Marczylo

抄録

序論:

これまでのところ、化学物質による大量死傷者の除染に関するヒトの研究では、除染効果を判断するために、皮膚や毛髪などの外部試料の採取と分析に頼ってきた。これらの研究では、全身被ばくの低減と二次汚染のリスクの低減を前提に、体表から同種汚染物質を除去することが主な成果指標とされてきた。いくつかの研究では、同種物質代謝物の尿中濃度を介した全身暴露を調査している。これらの研究で得られたデータは、食事源からのバックグラウンド濃度が高いことにより混同されていた。未代謝の模擬物質は、除染効果の評価のために尿中で分析されたことはない。

INTRODUCTION: To date, all human studies of mass-casualty decontamination for chemical incidents have relied on the collection and analysis of external samples, including skin and hair, to determine decontamination efficacy. The removal of a simulant contaminant from the surface of the body with the assumption that this translates to reduced systemic exposure and reduced risk of secondary contamination has been the main outcome measure of these studies. Some studies have investigated systemic exposure through urinary levels of simulant metabolites. The data obtained in these studies were confounded by high background concentrations from dietary sources. The unmetabolized simulants have never been analyzed in urine for the purposes of decontamination efficacy assessment.

研究目的:

尿中の同質物質の分析により、除染試験中に皮膚や毛髪のサンプルを採取する必要がなくなり、除染効果と全身被曝の両方をより正確に推定できるようになる可能性がある。したがって、本研究の目的は、除染試験の一環として皮膚を粗面的に汚染した場合に、食事の交絡因子を排除して全身の利用可能性を評価するのに十分なレベルの尿中濃度が得られるかどうかを判断することであった。

STUDY OBJECTIVE: Urinary simulant analysis could obviate the need to collect skin or hair samples during decontamination trials and provide a better estimate of both decontamination efficacy and systemic exposure. The study objective therefore was to determine whether gross skin contamination as part of a decontamination study would yield urine levels of simulants sufficient to evaluate systemic availability free from dietary confounders.

方法:

本研究では、サリチル酸メチル(MeS)とサリチル酸ベンジル(BeS)の2つの化学合成物質の尿中分析を目的としたガスクロマトグラフィー-タンデム質量分析法を開発した。抽出法とサンプルクリーンアップ法を検証し、尿中のこれらの化学合成物質の定量を可能にした。次に、この方法をボランティアの皮膚への同種物質の塗布後、24時間かけて採取した尿に適用した。

METHODS: In this study, a gas chromatography-tandem mass spectrometry method was developed for the analysis of two chemical simulants, methyl salicylate (MeS) and benzyl salicylate (BeS), in urine. An extraction and sample clean-up method was validated, enabling quantitation of these simulants in urine. The method was then applied to urine collected over a 24-hour period following simulant application to the skin of volunteers.

結果:

MeSとBeSはいずれもすべての尿サンプルに存在し、適用後のすべてのサンプルで有意に増加した。MeSのレベルは、皮膚貼付後1時間後にピークを迎えた。残りの尿中濃度は変動しており、おそらく吸入などの追加的なMeS曝露によるものと思われた。対照的に、BeSの尿中排泄パターンは尿中排泄曲線の典型的なパターンであり、投与4時間後からベースラインを明らかに超えて上昇し、12.5～21時間の間にピークを迎え、これは経皮吸収と急速な排泄に一致するパターンであった。

RESULTS: Both MeS and BeS were present in all urine samples and were significantly increased in all post-application samples. The MeS levels peaked one hour after skin application. The remaining urinary levels were variable, possibly due to additional MeS exposures such as inhalation. In contrast, the urinary excretion pattern for BeS was more typical for urinary excretion curves, increasing clearly above baseline from four hours post-dose and peaking between 12.5 and 21 hours, a pattern consistent with dermal absorption and rapid excretion.

結論:

著者らは、BeSは除染研究に有用な模擬物質であり、尿中での測定は、皮膚への適用後の全身暴露と健康影響のモデル化に利用できることを提案している。

CONCLUSION: The authors propose BeS is a useful simulant for use in decontamination studies and that its measurement in urine can be used to model systemic exposures following skin application and therefore likely health consequences.