1,3-ジシアノベンゼンのラットを用いる
28日間反復経口投与毒性試験
Twenty-eight-day Repeat Dose Oral
Toxicity Test of 1,3-Dicyanobenzene in Rats
要約
1,3-ジシアノベンゼンのラットにおけるLD50値は経口投与で711 mg/kg(5.55±0.78 mM/kg)であることが報告1)されているが,反復投与時の毒性についての報告はみあたらない.
今回,
OECD既存化学物質安全性点検に係わる毒性試験の一環として,1,3-ジシアノベンゼンの0(対照),8,40および200 mg/kg/dayを1群雌雄各6匹のCrj:CD(SD系)ラットに28日間反復経口投与する毒性試験を実施し,以下の結果を得た.なお,対照群および200 mg/kg群にはそれぞれ雌雄各6匹の14日間回復群も設けた.
一般状態の観察では,
200 mg/kg群において雌雄の多数例で流涎,雄または雌の少数例で活動性の低下,呼吸緩徐,鼻周囲の汚染あるいは流涙,雌の半数例で脱毛が認められた.これらの症状のうち流涎は投与期間を通して認められたが,活動性の低下,呼吸緩徐,鼻周囲の汚染および流涙は投与期間中に消失する一時的な変化であったほか,脱毛もほとんどの例で投与期間中に回復傾向がみられた.
体重および摂餌量では,
200 mg/kg群の雌雄で投与初期に減少が認められた.その後,雌では投与期間中に体重および摂餌量は回復したが,雄では投与期間を通して摂餌量の軽度な減少が続き,体重の増加抑制が認められた.
尿検査では,
40および200 mg/kg群の雌雄で尿量の増加ならびに浸透圧および比重の減少が認められ,200 mg/kg群の雌雄ではpHの減少も認められた.
血液生化学検査では,
200 mg/kg群の雌雄で総蛋白質,アルブミン,総コレステロール,リン脂質およびカルシウムの増加ならびにクロールの減少が認められた.さらに,200mg/kg群の雄ではアルカリ性フォスファターゼの減少,同群の雌ではGPT,トリグリセライドおよびグルコースの増加ならびにナトリウムの減少が認められた.
器官重量では,
200 mg/kg群の雌雄で肝臓および腎臓の絶対および相対重量の増加が認められ,肝臓の相対重量の増加は40 mg/kg群の雄でも認められた.また,200 mg/kg群の雌で副腎の絶対および相対重量の増加が認められ,同群の雄の副腎でも相対重量の増加が認められた.
病理組織学検査では,肝臓において,肝細胞の肥大が
40 mg/kg群の雄の多数例および200 mg/kg群の雌雄全例に認められた.また,腎臓において,近位尿細管上皮の硝子滴の出現頻度が雄ではすべての被験物質投与群で対照群より高く,200 mg/kg群の雄1例では乳頭壊死,腎盂拡張,近位尿細管上皮の好塩基性変化および遠位尿細管の拡張が認められた.
回復試験では,上述の変化にはすべて回復性が認められた.
以上の結果から,本試験条件下における無影響量は,雌では
8 mg/kg/day,雄では8 mg/kg/day未満と考えられた.
方 法
1.被験物質および投与液の調製
1,3-ジシアノベンゼン(純度99.9%,Lot No. 941017,昭和電工(株)提供)は白色針状結晶で,水に不溶,アセトンおよびDMSOに可溶な物質である.入手後の被験物質は室温,遮光下で保管し,投与期間終了後に供給源にて分析を行って試験期間中安定であったことを確認した.媒体にはメチルセルロース1500 cp(和光純薬工業(株),Lot No. DSM5434)を注射用水に溶解して0.5%水溶液としたものを使用し,これに被験物質を0.16,0.8および4 w/v%濃度になるように懸濁して投与液を調製した.調製は週1回以上の頻度で行い,調製した投与液は室温,遮光下に保管した.なお,初回調製時に投与液の濃度を測定し,設定値の±10%以内にあることを確認した.また,投与開始前に,本調製法による0.1および10 w/v%懸濁液が室温,遮光下で調製後8日間安定であり,均一性についても問題ないことを確認した.
2.使用動物および飼育条件
5週齢のSprague-Dawley系ラット(Crj:CD,日本チャールス・リバー(株))を雌雄各45匹購入し,9日間の検疫馴化を行ったのち,雌雄各36匹を選んで6週齢で試験に使用した.投与開始時の体重は,雄が215.2〜241.6 g,雌が144.7〜171.9 gであった.動物は,温度24±2℃,湿度55±10%,照明時間7時〜19時および換気回数13回/時に設定したバリアーシステム飼育室でステンレススチール製ハンガーケージに,検疫馴化期間中は1ケージ当たり3匹ずつ,群分け後は個別に収容して,高圧蒸気滅菌処理した固型飼料(MF,オリエンタル酵母工業(株))および次亜塩素酸ナトリウムを添加(約2 ppm)した水を自由に摂取させた.
3.投与量,投与方法,試験群構成および群分け
投与量は,
2週間反復投与毒性予備試験(投与量:0,30,100および300 mg/kg)の結果から設定した.すなわち,当該試験において,100 mg/kg以上の投与群の雌雄では体重の増加抑制が認められ,血液生化学検査では総蛋白質,アルブミン,グルコースおよびカルシウムの増加が100 mg/kg以上の投与群の雌に,脂質の増加が300mg/kg群の雌雄に,ナトリウムおよびクロールの減少が300 mg/kg群の雌に認められた.さらに,器官重量では肝臓重量の増加が100 mg/kg群の雌および300 mg/kg群の雌雄に,脾臓重量の減少が100 mg/kg群の雄および300 mg/kg群の雌雄に,胸腺重量の減少ならびに腎臓および副腎重量の増加が300 mg/kg群の雌に認められた.したがって,本試験では200 mg/kgを高用量とし,以下公比5で除した40および8 mg/kgをそれぞれ中間用量および低用量に設定した.
投与経路は経口とし,胃管を用いた強制投与を
1日1回,28日間反復して行った.投与容量は5 ml/kgとし,個体ごとに最新の体重を基に算出した.
試験群は,上記
3用量に,0.5%メチルセルロース溶液を投与する対照を加え計4群とした.1群当たりの動物数は,投与期間終了時の剖検例として各群とも雌雄各6匹,さらに,対照群および200 mg/kg群には14日間の回復期間終了時の剖検例として雌雄各6匹を設けた.群分けは,投与開始前日の体重を基に層別連続無作為化法で行った.
4.検査項目
1)一般状態の観察,体重および摂餌量の測定
投与期間中は毎日投与前,投与直後〜投与後約
30分および投与後約3〜5時間の計3回,回復期間中は毎日午前および午後の計2回,一般状態および死亡の有無を観察した.また,体重および摂餌量を投与期間および回復期間を通して週2回の割合で測定した.
2)尿検査
投与
4週目および回復2週目に,代謝ケージにて絶食,給水下で8時から12時までの間に採取した新鮮尿を用いて,比色試験紙(プレテスト8 a,和光純薬工業(株))によりpH,蛋白質,ブドウ糖,ケトン体,ビリルビン,潜血およびウロビリノーゲンを検査した.さらに,新鮮尿を1500回転/分で5分間遠心分離し,得られた尿沈渣について鏡検した.また,新鮮尿採取後に給餌,給水下で採取した24時間蓄積尿を用いて,尿量,色調,浸透圧(氷点降下法;OSMOMETER OM801,VOGEL社)および比重(屈折率法;尿屈折計,(株)アタゴ)を測定した.
3)血液学検査
投与期間終了後および回復期間終了後に,動物を
18時間以上絶食させたのち,ペントバルビタール・ナトリウム麻酔下に開腹し,腹部大静脈から採血を行った.採取した血液の一部はEDTA-2Kで処理し,多項目自動血球計数装置(Sysmex CC-780,東亜医用電子(株))により白血球数(電気抵抗検出方式),赤血球数(電気抵抗検出方式),ヘモグロビン量(オキシヘモグロビン法),ヘマトクリット値(血球パルス波高値検出方式)および血小板数(電気抵抗検出方式)を測定し,これらを基に平均赤血球容積(MCV),平均赤血球血色素量(MCH)および平均赤血球血色素濃度(MCHC)を算出した.また,血液の一部は塗抹標本とし,May-Grnwald-Giemsa染色を施して白血球百分比を視算した.さらに,3.8%クエン酸ナトリウム加血液を3000回転/分で15分間遠心分離し,得られた血漿を用いて全自動血液凝固測定装置(Sysmex CA-5000,東亜医用電子(株))により,プロトロンビン時間(散乱光検出方式)および活性化部分トロンボプラスチン時間(散乱光検出方式)を測定した.
4)血液生化学検査
血液学検査に引き続き採取した血液を室温で約
60分間放置後,3000回転/分で10分間遠心分離し,得られた血清を用いて自動分析装置(736-10,(株)日立製作所)により,総蛋白質(ビウレット法),アルブミン(BCG法),A/G比(総蛋白質およびアルブミンより算出),総ビリルビン(アルカリアゾビリルビン法),GOT(Karmen法),GPT (Wrblewski-La Due法),γ-グルタミルトランスペプチダーゼ(L-γ-グルタミル-DBHA基質法),アルカリ性フォスファターゼ(p-ニトロフェニルリン酸基質法),総コレステロール(COD-DAOS法),トリグリセライド(GPO-DAOS法・グリセリン消去法),リン脂質(酵素法・DAOS発色法),グルコース(グルコキナーゼ・G-6-PDH法),尿素窒素(ウレアーゼ-GlDH法),クレアチニン(Jaff法),無機リン(モリブデン酸直接法)およびカルシウム(OCPC法)を測定した.また,電解質分析装置(PVA-αIII,(株)アナリティカル・インスツルメンツ)によりナトリウム(電極法),カリウム(電極法)およびクロール(電量滴定法)を測定した.
5)器官重量の測定,剖検および病理組織学検査
採血後に,外側腸骨動脈を切断して放血死させ,剖検した.剖検時に脳,顎下腺
(舌下腺を含む),心臓,肺(気管支を含む),胸腺,肝臓,脾臓,腎臓,副腎,精巣および卵巣を摘出して器官重量(絶対重量)を測定するとともに,剖検日の体重を基に体重比器官重量(相対重量)を算出した.これらの器官に加え,下垂体,脊髄,眼球,唾液腺(耳下腺),甲状腺(上皮小体を含む),膵臓,胃,膀胱,大腿骨(骨髄を含む)および肉眼的異常部位を採取して10%中性緩衝ホルマリン溶液(眼球はグルタールアルデヒド溶液,精巣はブアン液で前固定)で固定した.
投与期間終了時の対照群および高用量群の心臓,唾液腺,肝臓,膵臓,脾臓,腎臓および副腎については,常法に従ってパラフィン切片を作製し,ヘマトキシリン・エオジン
(HE)染色を施して光学顕微鏡下で観察した.さらに,肝臓および腎臓については,被験物質投与に関連したと考えられる変化が認められたため,投与期間終了時の中間および低用量群ならびに回復期間終了時の対照群および高用量群についても同様に観察した.なお,肉眼的異常部位は投与期間終了時および回復期間終了時ともに病理組織学検査を実施した.
5.統計処理
体重,摂餌量,尿検査
(定性反応は除く),血液学検査,血液生化学検査,器官重量および体重比器官重量について,各群ごとに平均値と標準偏差を求め,Bartlett法により分散の均一性を検定した.分散が均一な場合は一元配置型の分散分析を行い,この解析で群間に有意差が認められた場合はDunnett法により各群の一対比較検定を行った.分散が均一でない場合はKruskal-Wallis法によって順位検定を行い,この検定で群間に有意差が認められた場合はDunnett型の一対比較検定を行った.上述の分散分析あるいは Kruskal-Wallis法による順位検定で群間に有意差が認められなかった場合は,各群間の多重比較は行わなかった.また,病理組織学検査においてみられた所見については,Fisherの正確確率検定を実施した.なお,いずれの場合も有意水準は5%とした.
結 果
1.一般状態
すべての試験群で死亡例はなく,対照群ならびに
8および40mg/kg群では観察期間を通して一般状態の変化も認められなかった.
200 mg/kg群では,流涎,鼻周囲の汚染,流涙,活動性低下,呼吸緩徐および脱毛が認められた.流涎は投与期間を通して雌雄の多数例でみられ,発現時間は早い例では投与直後から,遅い例では投与後約5時間からであり,消失する時間も発現後10分から投与翌日の朝までと幅広かった.活動性の低下および呼吸緩徐は雌雄の少数例で,鼻周囲の汚染は雌の少数例でいずれも投与1から3週目にみられ,また,流涙は雌の少数例で投与3週目にみられたが,これらの症状は投与期間中に消失した.脱毛は投与期間中に雌の約半数例で,前肢,胸部,下腹部,腰部あるいは臀部にみられたが,投与期間終了時まではほとんどの例で回復傾向が認められた.回復期間では,投与期間から引続いた脱毛が雌の少数例にみられたのみで,他の変化は認められなかった.
2.体重(Fig.1)
200 mg/kg群の雌雄で投与3日目に体重減少が認められた.その後,雄では投与期間を通して体重の増加が抑制されたが,回復期間中の体重増加量は対照群を上回る値を示した.また,雌では投与2週目までに対照群の値まで回復し,回復期間中も対照群とほぼ同様な推移を示した.
3.摂餌量
200 mg/kg群の雌雄で投与3日目に明らかな摂餌量の減少が認められた.その後,雄では投与期間を通して対照群より軽度な減少を示したが,回復期間には対照群より増加を示した.また,雌では投与2週目までに対照群の値まで回復し,投与3週目には対照群より増加を示すこともあったが,回復期間中は対照群との間に差はみられなかった.
4.尿検査(Table 1)
投与
4週目の検査では,40および200 mg/kg群の雌雄で尿量の増加ないし増加傾向ならびに浸透圧および比重の減少が認められた.さらに,200 mg/kg群の雌雄ではpHおよび蛋白質濃度の減少ならびに色調の淡黄色化が認められた.
回復
2週目の検査では,200 mg/kg群の雌雄で明らかな変化は認められなかった.
5.血液学検査
投与期間終了時の検査では,被験物質投与に関連した変化は認められなかった.
回復期間終了時の検査では,200 mg/kg群の雄でプロトロンビン時間および活性化部分トロンボプラスチン時間の短縮が認められ,同群の雌でヘマトクリット値,MCVおよび好酸球百分比の増加ならびにMCHCおよび血小板数の減少が認められた.
6.血液生化学検査(Table 2)
投与期間終了時の検査では,
200 mg/kg群の雌雄で総蛋白質,アルブミン,総コレステロール,リン脂質およびカルシウムの増加ならびにクロールの減少が認められた.さらに,200 mg/kg群の雄ではアルカリ性フォスファターゼの減少が認められ,同群の雌ではGPT,トリグリセライドおよびグルコースの増加ならびにナトリウムの減少が認められた.
回復期間終了時の検査では,投与期間終了時と同様に
200 mg/kg群の雌でトリグリセライドの増加が認められたが,その程度は投与期間終了時より軽減した.そのほか,200 mg/kg群の雌雄でGOTの減少,雄でA/G比の減少,また,雌でカリウムの減少が認められた.
7.器官重量(Table 3)
投与期間終了時の検査では,
200 mg/kg群の雌雄で肝臓の絶対および相対重量の増加が認められ,肝臓の相対重量の増加は40 mg/kg群の雄でも認められた.また,200 mg/kg群の雌雄では,腎臓の相対重量の増加と絶対重量の増加傾向および副腎の相対重量の増加が認められ,200 mg/kg群の雌では副腎の絶対重量にも増加が認められた.そのほか,200 mg/kg群の雄では脳の絶対重量の減少と相対重量の増加,心臓,肺,胸腺および脾臓の絶対重量の減少ならびに顎下腺および精巣の相対重量の増加が認められ,40 mg/kg群の雌で顎下腺の絶対重量の増加が認められた.
回復期間終了時の検査では,投与期間終了時と同様に
200 mg/kg群の雌雄で肝臓および副腎の相対重量に増加が認められたが,絶対重量には有意な増加はみられず,その程度は投与期間終了時と比較して軽減した.そのほか,200 mg/kg群の雄で脳および肺の絶対重量の減少ならびに胸腺の相対重量の増加,同群の雌で心臓および卵巣の相対重量の増加が認められた.
8.剖検所見
投与期間終了時および回復期間終了時はいずれにおいても,脱毛が
200 mg/kg群の雌1例に認められたのみであった.
9.病理組織学検査(Table 4)
投与期間終了時の剖検例において,肝臓では,肝細胞の肥大が
40 mg/kg群の雄4例および200 mg/kg群の雌雄全例に認められた.腎臓では,近位尿細管上皮の硝子滴の出現が雄の対照群,8mg/kg群,40 mg/kg群および200 mg/kg群においてそれぞれ1,5,6および6例に認められ,対照群と被験物質投与群の出現頻度には有意な差があり,変化の程度も投与量の増加とともに強くなる傾向がみられた.また,200 mg/kg群の雄1例には近位尿細管上皮の好塩基性変化,遠位尿細管の拡張,乳頭壊死および腎盂の拡張も認められた.このほかに検査を行った唾液腺,膵臓,脾臓,心臓および副腎では変化は認められず,剖検時に脱毛がみられた200 mg/kg群の雌1例の皮膚に変化は認められなかった.
回復期間終了時の剖検例においては,投与期間終了時の検査で変化がみられた肝臓および腎臓について検査を実施したところ,
200 mg/kg群では雌雄ともに変化は認められず,対照群の雄1例で近位尿細管上皮に硝子滴の出現がみられたにすぎなかった.また,剖検時に脱毛がみられた200 mg/kg群の雌1例の皮膚に変化は認められなかった.
考 察
死亡はいずれの投与群にも認められなかった.一般状態の観察において,
200 mg/kg群の雌雄の多数例では流涎が,雄または雌の少数例では活動性の低下,呼吸緩徐,鼻周囲の汚染あるいは流涙が認められ,さらに,200 mg/kg群の雌の半数例では脱毛もみられた.流涎は投与期間を通して認められ,発現時間は投与直後から投与後約5時間の間,消失時間は発現後10分から翌日の朝までといずれも時間帯は幅広いものであった.流涎の発現機序は明らかではなかったが,唾液腺に器質的な変化は認められなかった.活動性の低下,呼吸緩徐,鼻周囲の汚染および流涙は一時的なもので,いずれも投与期間中に消失しており,反復投与によって症状が悪化することはなかった.また,脱毛については,投与期間中にほとんどの例で回復傾向がみられ,脱毛部位の皮膚の病理組織学検査でも異常はなかったこと,さらに,脱毛は動物が身づくろいを行うところにみられていることなどから考えると,動物が被毛を咬むことによって生じた可能性が高いと思われた.
摂餌量の明らかな減少が
200 mg/kg群の雌雄で投与初期に認められ,同時期には体重も減少した.その後,200 mg/kg群の雌では投与期間中に摂餌量と体重が相応して回復したが,同群の雄では摂餌量の軽度な減少が続き,体重増加が抑制された.
尿検査では,
40および200 mg/kg群で尿量の増加ならびに浸透圧および比重の減少が認められ,さらに200 mg/kg群の雌雄ではpHの減少も認められた.また,200 mg/kg群の雌雄では尿中蛋白質濃度の減少や色調の淡黄色化も認められたが,尿量の増加に伴った変化と考えられた.
血液生化学検査では,
200 mg/kg群の雌雄で総蛋白質,アルブミン,総コレステロールおよびリン脂質の増加,さらに同群の雄でアルカリ性フォスファターゼの減少,雌でGPT,トリグリセライドおよびグルコースの増加が認められた.これらの変化は被験物質の肝臓に対する影響を示唆するものと考えられ,後述するように病理組織学検査でも肝臓では変化が認められた.また,グルコースの増加が認められたことから膵臓の病理組織学検査も行ったが,変化は認められなかった.さらに,200mg/kg群の雌雄ではクロールの減少,同群の雌ではナトリウムの減少が認められた.しかし,電解質の変動と関連が深い腎臓では,後述のごとく200 mg/kg群の雌雄で重量の増加はみられたものの,腎障害性の病変は雄1例に認められたにすぎず,雌には器質的変化は認められなかったことから,本試験においてクロールおよびナトリウムの変動原因を特定することはできなかった.さらに,200 mg/kg群の雌雄ではカルシウムの増加も認められたが,血清中のカルシウムの一部はアルブミンと結合していることから,カルシウムの増加はアルブミンの増加に伴った二次的な変化と考えられた.
器官重量では,肝臓の絶対および相対重量の増加が
200 mg/kg群の雌雄に,相対重量の増加が40 mg/kg群の雄に認められ,これらの群では肝細胞の肥大が観察された.さらに,腎臓の絶対および相対重量の増加が200 mg/kg群の雌雄に認められた.腎臓の病理組織学検査では,発現例数は少ないものの,200 mg/kg群の雄1例で乳頭壊死のほか,腎盂拡張,近位尿細管上皮の好塩基性変化および遠位尿細管の拡張が認められ,腎臓への影響が窺われた.また,すべての被験物質投与群の雄の腎臓では,近位尿細管上皮の硝子滴の出現頻度が対照群に比べて高く,その程度も投与量の増加とともに強くなる傾向がみられた.近位尿細管上皮の硝子滴は蛋白質の再吸収像と考えられ,自然発生的にもみられる変化2)であるが,被験物質投与により尿細管の再吸収能が亢進した可能性が考えられる.このほか,副腎の相対重量の増加が200 mg/kg群の雌雄で認められ,200 mg/kg群の雌では絶対重量にも増加が認められた.しかし,副腎の病理組織学検査では変化は認められず,毒性学的意義は低いものと考えられた.そのほかにも器官重量では,200 mg/kg群の雄および40 mg/kg群の雌で統計学的に有意な差のみられるものがあったが,200 mg/kg群の雄については絶対重量の減少あるいは相対重量の増加であり,絶対および相対重量で一定の傾向を示す変動ではなかったことから,体重が低値であったことに起因する変化で,毒性学的意義はないものと考えられた.また,40 mg/kg群の雌の顎下腺の変化については絶対重量のみの変化であることに加え,投与量と変化の程度に一定の傾向がないことから,偶発的なものと判断された.
上述の被験物質投与に起因したと考えられる変化は,回復試験ですべて回復ないし回復傾向を示したことから,本被験物質投与によって生じた変化は可逆的であると考えられた.なお,回復試験では血液学検査,血液生化学検査および器官重量で統計学的に有意な差のみられた項目もあったが,いずれも投与期間終了時にはみられなかった変化であり,他に関連する変化もなかったことから,被験物質投与との関連性はないものと判断した.
以上のごとく,雌では
8 mg/kg群で被験物質投与に起因した変化が認められなかったことから,無影響量は8 mg/kg/dayと考えられた.一方,雄では8 mg/kg群でも尿細管上皮で硝子滴の出現が増加したことから,無影響量は8mg/kg/day未満と考えられた.
文献
1) | S. L. Cheav, et al., Ann. Pharm. Fr., 48, 23(1990). |
2) | 渡辺満利,“毒性試験講座5,毒性病理学”前川昭彦,林 裕造編,地人書館,東京,1991,pp.267-300. |
連絡先 |
| 試験責任者: | 末武和己 |
| 試験担当者: | 緒方英博,古川浩美,幸 邦憲,
永井憲児,神谷 光一,一鬼 勉, 津崎 慎二 |
| (株)パナファーム・ラボラトリーズ 安全性研究所 |
| 〒869-04 熊本県宇土市栗崎町1285 |
| Tel 0964-23-5111 | Fax 0964-23-2282 | |
Correspondence |
| Authors: | Kazumi Suetake(Study director)
Hidehiro Ogata, Hiromi Furukawa, Kuninori Yuki,
Kenji Nagai, Kouichi Kamiya, Tsutomu Ichiki,
Shinji Tsusaki |
| Safety Assessment Laboratory, Panapharm Laboratories Co., Ltd. |
| 1285 Kurisaki-machi, Uto-shi, Kumamoto, 869-04, Japan |
| Tel +81-964-23-5111 | Fax +81-964-23-2282 | |