Blood, Urine, and Sweat (BUS) Study: Monitoring and Elimination of Bioaccumulated Toxic Elements
スティーブン・J・ジェニス – デトレフ・バークホルツ
イリア・ロドシキン – サンジャイ・ビーズー
2010年9月27日受理 / 2010年11月6日オンライン公開
S. J. J. Genuis (&) D. Birkholz
アルバータ大学、エドモントン、カナダ
D. バークホルツ
I. ロドシキン
スウェーデン、ルーレア゜工科大学、ルーレア゜、スウェーデン
S. ビースーン
アルバータ大学臨床検査医学科。
カナダ、AB州エドモントン
概要
生体内に蓄積された有害元素の毒性動態とその排泄方法については、ほとんど理解されていない。本研究では，血液，尿，汗の3つの体液中に含まれる様々な有害元素の濃度を評価することを目的とした。血液、尿、汗を20人（健康な人10人と様々な健康問題を抱えた人10人）から採取し、有毒元素を含む約120種類の化合物を分析した。有害元素は、血液、尿、汗のそれぞれから程度の差はあれど検出された。ほとんどの金属および金属ロイドの血清中濃度は、他の研究で発見された科学文献の値と同程度であった。また、多くの有害元素は汗を介して優先的に排泄されるようであった。おそらく組織に貯蔵されていると思われるが、一部の参加者の汗から容易に同定されたいくつかの有害元素は血清中には検出されなかった。誘導発汗は、人体から多くの有害元素を排除するための潜在的な方法であるように思われる。血液検査や尿検査による有害元素のバイオモニタリングでは、そのような有害元素の総体内負担を過小評価している可能性がある。汗分析は、ヒトにおける有毒元素の生体蓄積をモニタリングするための追加的な方法として考慮されるべきである。
人間と化学物質との相互作用は、愛憎関係と表現されるかもしれない。記録された歴史を通して、化学物質の調剤は、治癒効果と美しさを高めるための手段としてだけでなく、害を誘発するための手段として使用されていた。ヒポクラテスは、時々 「現代医学の父」と呼ばれる、いくつかの医療従事者は、化学薬品のポーションでライバルを毒に賄賂を受けていたという認識に応答してヒポクラテスの誓いを書いた。「毒性学の父」と呼ばれるパラケルススは、その後、病気は化学物質の不均衡の結果であり、治療的な化学物質の介入による修復が必要であるという考えを導入した。何世紀にもわたって、人類は快適さ、便利さ、最適な健康を求めて、既存の化学物質を手なずけ、特定の特性を持つ新しい薬剤を開発しようと努力していた。
第二次世界大戦以降、何万もの化学物質が環境に放出され、有害な金属元素や石油化学製品の排出量も増加していた。しかし、いくつかの有害化学物質への暴露に関連した潜在的な毒性が広く知られるようになったことで、過去半世紀の間に人類に降り注いだ化学革命に対する懸念と軽蔑の声が一部の業界では上がっている。一般的には、自然界に存在する化学物質は安全であり、人工の化学物質は危険な可能性があると考えられているが、土壌中の堆積物に含まれる有害元素ヒ素を含む自然界に存在する化合物の中には、高濃度で致死的な影響を与えるものがある一方で、人工の医薬品の中には命を救う可能性があるものもある。
最近の科学的な文献では、自然界に存在する有害元素の生物濃縮に関連した健康被害の可能性についての証拠が増えてきている。子供のおもちゃに含まれる鉛、(Weidenhamer 2009)米に含まれるヒ素、(Liang er al 2010)消臭剤に含まれるアルミニウム、(Michalke er al 2009)や調理器具に含まれるカドミウム、(Raj-wansi er al)。 1997)タバコに含まれるカドミウム、(Raj-wansi er al)。 1997)など、日常製品の汚染から発せられる金属や金属ロイドへの広範な曝露がメディアで報告されるようになってきている。1997）タバコの煙に含まれるカドミウム（Lin er al 2010）や自動車の排気ガスに含まれるカドミウム（Ewen er al 2009)歯科用アマルガムに含まれる水銀（Michalke er al 2009）やほとんどの魚に含まれる水銀（Counter and Buchanan 2004）など、ヒトに潜在的に有毒な元素が発生することは、激しい研究と公衆衛生上の注意が必要な問題となっている。例えば、カナダ健康研究所のような様々な政府やその医学研究部門は、現在、いくつかの重金属への暴露が健康に与える影響を調査するための研究を支援している。(Sears and Bray 2008) しかし、生物学的に蓄積された有害元素の挙動と毒物動態についての理解はこれまでのところ限られており、有害元素を含む未蓄積の有害物質を人体から除去するための治療的介入についての科学的文献での議論は最小限である(Genuis 2010)。Genuis 2010）。
この論文では、研究参加者のグループで、血液、尿、汗（BUS）の3つの体液中の様々な有毒元素のレベルを調べた研究の結果を報告する。本研究の目的は以下の2点であった。
1. 検査した各体液の化学的プロファイルを比較することで、特定の元素の体への負担を反映するバイオモニタリングツールとしての各体液測定の有効性を明らかにしたいと考えた。
2. 特定の有害元素の血中濃度に対する汗の比率を評価することで、健康被害を予防または克服するために金属や金属ロイドを排泄する手段としての発汗誘発の有効性を決定することを試みた。
背景
環境中のある種の化学毒物が人の健康に悪影響を及ぼす可能性があるという認識のもと、公衆衛生上の取り組みは主に2つの面に焦点を当ててきた。第一に、いくつかの研究では、野生生物や周辺環境のモニタリングだけでなく、ヒトの生体モニタリングを通じた生体蓄積の程度を調査している。第二に、影響の特徴を明らかにしようとする試みは、曝露された集団を対象とした疫学的研究や動物実験によって行われてきた。
有害化学物質への曝露は現代でも多く見られるが、（疾病対策センター、保健福祉省。第4次全国報告書）
現在、潜在的な有害影響に関するデータは不完全であり、特定の外来物質の排泄様式に関する知見は限られている。本論文では、いくつかの有害元素の生体蓄積に関連した既知の健康への悪影響を簡単にレビューした後、これらの化合物のBUSレベルを測定することにより、そのような元素のヒトへの排泄に関する研究結果について説明し、議論する。本論文では金属および金属ロイドのデータに焦点を当てますが、その後の記事では、フタル酸塩、ビスフェノールA、溶剤、難燃剤、塩素系農薬、パーフルオロケミカルなどの他の化合物の排泄についても取り上げていく。
金属は地殻の重要な構成要素であるため、多種多様な環境マトリックスの中に広く散在している。世界中の人類は、医療、工業、農業慣行を通じて直接、あるいは食品の消費や大気、水、土壌、家庭用品の汚染を通じて、高レベルの有害元素に定期的にさらされている。医学文献には、有毒元素の生体蓄積に関連した健康への悪影響の例が多数掲載されている。(Genuis 2006a, b, 2008; Schnaas er al 2006; Lanphear er al 2005; Needleman er al)。 1979; White er al 2007; Nevin 2000; Nevin 2007; Needleman er al)。 1996; Fowler 1993; Goyer 1993; Schwartz er al 2000; Grandjean and Landrigan 2006; Canfield er al 2003)。
鉛
金属毒性の最も広く研究されている例は、ライフサイクルを通して無数の影響を引き起こすことが知られている鉛中毒である。発達中の脳は鉛の毒性の影響を非常に受けやすく、学習能力に影響を与える(Michalke er al 2009; Schnaas er al 2006) IQと認知機能、(Lanphear er al 2005; Needleman er al)。 1979; White er al 2007) 社会的行動、(Needleman er al)。 1979; Nevin 2000) そして犯罪意図。(Nevin 2007; Needleman er al)。 1996) この有毒金属への暴露は、成人の神経変性だけでなく、腎臓毒性(Fowler 1993; Goyer 1993)にも関連している。(Schwartz er al 2000; Grandjean and Landrigan 2006) この金属の影響は継続的かつ広範囲に及んでいるように見えるが、それは、いくつかの塗料、玩具、その他の様々な材料に含まれる鉛の存在が、アフリカや南北アメリカを含む様々な管轄区域で子供たちに害を与え続けているからである(Nevin 2007; Canfield er al 2003; Clark er al 2009)。
水銀
”マッドハッター症候群”は、当初、職業的にフェルト帽子の生産で水銀にさらされた個人に生じた過敏性、うつ病、不安、および様々な人格の変化を含む様々な症状を説明するために造語されたフレーズだった（Fraser-Moodie 2003）。フレーザー-ムーディ2003）水銀は何世紀にもわたって治療や工業用薬剤として使用されているが、それはハンターらによる画期的な記事が人間の脳にメチル水銀の深刻な影響を強調した1940年までではなかった。ハンター et al 1940）subse-quently、神経毒性を含む毒性効果の疫学的および実験室の証拠の蓄積があった。主に魚介類や歯科用アマルガムに由来する、（Bigham et al 2002; OkenとBellinger 2008; Guzzi et al 2006）水銀の生体蓄積は、そのような潜在的な毒性のため、子供や妊婦などの脆弱な患者グループでは、いくつかの魚介類の摂取を制限するための勧告を発行するために、カナダ保健省や米国食品医薬品局などの公衆衛生機関を促す、深刻な健康問題であり続けている。(Health 2007; United States Department of Health and Human Services, Environmental Protection Agency 2004) 水銀への暴露のもう一つの潜在的な源は、鼻腔用スプレー、眼科製品、入れ墨用インク、およびエチル水銀などの水銀ベースの防腐剤を含む化粧品の使用である。
アルミニウム
アルミニウムは私たちの自然環境に最も多く存在する金属であり、多くの研究では、その生体蓄積に関連した健康への悪影響が報告されている。エキスポシュアは、一般的に脇の下のデオドラント剤やアルミニウムを含む食品や飲料の使用によって起こる(Becaria er al)。2002)。(Becaria er al 2002) アルミニウムの生体蓄積は、記憶喪失、振戦、協調性障害、全身性痙攣につながる神経毒性と関連しており (Zatta er al 2003)、アルツハイマー病やパーキンソン病の発症に関与していると推測されている (Michalke er al 2009)。(Michalke er al 2009; Nayak and Chatterjee 2001; Corain er al)。 1990) 神経学的合併症の原因となるだけでなく、アルミニウムの生体蓄積は、筋骨格系の損傷 (Kerr er al)。 1992)、肝胆道毒性 (Augsten and Stein 1988; Galle er al)。 1987)、および癌のリスクの増加にも関連している。Spinelli er al)。
その他の有害金属
他の金属やメタロイドについても文献で議論されている。水道水に含まれるヒ素は、インドとバングラデシュの暴露グループに深刻な健康問題を引き起こし続けている(Chen er al 2009; Chakraborti er al)。 (Chen er al 2009; Chakraborti er al 2009; Samanta er al 2007) この金属ロイドは末梢神経毒として認識されており、一部の被爆者では多神経症を引き起こしている(Vahidnia er al 2007)。(Vahidnia er al 2007) ヒ素はまた、グルタチオンの用量依存的な減少を引き起こす(Rao andAvani 2004)記憶力や言語能力に影響を与えると疑われている（Michalke er al)。 (Michalke er al 2009) アメリカ保健福祉省によると、カドミウムはヒトの発がん性物質であると結論づけるのに十分なデータがあり(Agency for Toxic Substances Disease Registry 2008)、それはまた、男性の心血管疾患死亡率のリスクが高いと関連している(Menke er al 2009)腎臓毒性、(Suwazono er al 2006)骨脆弱性、(Jarup and Akesson 2009)と視覚能力の低下と関連している。Michalke et al 2009）マンガンの高レベルは、神経変性（Michalke et al 2009; Asch-nerとAschner 1991; Michalke et al 2007）と肝臓障害（Butterworth et al 1995）だけでなく、発がん性と催奇形性を含む重篤な健康被害のスペクトルにリンクされている。(Gerber er al 2002) 吸入されたクロムは、いくつかの職業環境で一般的に遭遇する金属であり、ヒト発がん性物質としても確立されている (Langard and Vigander 1983; Langard and Vigander 1983; Michalkner er al)。 (Langard and Vigander 1983; Langard 1990) アルミニウム、鉛、水銀、およびカドミウムを含む有毒元素の多くは、これらのタイプの化合物の発生に関連して内分泌かく乱についての懸念を提示する金属エストロゲン特性を持っている(Darbre 2006)（内分泌かく乱に関するプラハ宣言-126の署名者。プラハで招集された科学者の国際的なグループのための会議。2005年5月1日～12日）。) 様々な毒性元素の潜在的な毒性に関する知識が広がり続ける中で、このような化合物の生体蓄積が広く一般的な懸念事項であるかどうかという疑問が生じている。
米国疾病対策予防管理センター（Centers for Disease Control and Prevention）は最近、これまでで最も包括的な毒性物質曝露に関する調査を実施し、米国の成人と子供のほとんどが、毒性元素を含む多くの潜在的に有害な化学物質を生体内に蓄積していることを明らかにした。(米国疾病対策センター、保健福祉省。環境化学物質への人体暴露に関する第4次全国報告書 2009年) カナダを含む他の管轄区域での研究でも、毒性元素の生物濃縮が広範囲に及ぶことが示されている(Buechner er al)。 (Buechner er al 2004) 化学物質の蓄積の問題は、直接曝露された人だけに限定されるものではない。胎内の発育途上の子供の多くも、垂直伝播の結果としてリスクを負っている。アメリカ赤十字社が採取した臍帯血について環境ワーキンググループが行った最近の研究では、出生時の平均的なサンプルには、いくつかの有害金属を含む287種類の有害物質がすでに含まれていることが示されている。(Environmen-tal Working Group 2005)。
曝露を安全レベルより低いレベルに制限することは常に可能ではなく、確立された安全閾値には欠陥があることが多いという認識の下、(Genuis 2006b) 有害物質を排除するための治療的介入が検討されている(Genuis 2010)。さらに、一般の人々の間では、毒性物質の生体蓄積に対する認識が高まっているため、健康問題を予防したり克服したりするための解毒治療介入が注目を集めている。これに呼応して、身体を「デトックス」または「浄化」することを目的とした多くの無免許の製品や技術が登場しており、その中には信頼できる科学的裏付けがないまま販売されているものもある。私たちの研究は、20人の個人のコホートで、アルバータ大学の健康研究倫理委員会によって承認され、人体による有毒元素の排泄に関連する証拠を提供するよう努めた。
この研究の主な目標は、サウナ療法で発汗することで、保持されている有害元素の排泄が促進されるかどうかを判断することであった。サウナ療法の効果は、身体への熱負荷を増加させることで達成され、自律神経系（ANS）の熱調節性熱損失反応が開始され、皮膚への循環がベースラインの 5～10%から最大で心拍出量の 60～70%まで増加する。(Leppaluoto 1988; Hannuksela and Ellahham 2001) 発汗が起こり、一部の個体では排泄量が B2 リットル/h になることもある (Eisalo and Luurila 1988)。Eisalo and Luurila 1988）発汗を最小限に抑えながら発汗メカニズムを阻害すると、重大な毒性物質の生体蓄積に起因する ANS の機能障害が発生する可能性がある（Rea 1997）。(Rea 1997) サウナ療法を予防的な健康法として利用している文化もあるため、サウナ療法は小児と成人の両方で発汗を誘発する安全な方法として認識されている (Kukkonen-Harjula and Kauppinen 2006)。(Falk er al)。 1992) メカニズムは特定されていないが、この方法の使用は、いくつかの心血管系、リウマチ、呼吸器疾患の短期的および長期的な改善と関連している(Hannuksela and Ellahham)。Hannuksela and Ellahham 2001; Kukkonen-Harjula and Kauppinen 2006）しかしながら、サウナ使用の禁忌は、ハイリスクの妊娠、重度の大動脈弁狭窄症、最近の心血管系イベント、不安定狭心症などである。HannukselaおよびEllahham 2001; Kukkonen-HarjulaおよびKauppinen 2006）。
方法
参加者募集
平均年齢44.5±14.4歳、45.6±10.3歳の男性9名、女性11名が本研究に参加するために募集された。10名は様々な臨床症状を有する患者であり、10名はそれ以外の健康な成人であった。健康上の問題を抱えている患者は、最初の治験責任医師の診療所から招待を受けて募集した。研究に参加した各被験者はインフォームドコンセントを得て、200mlの無作為血液サンプルを1つ、初朝の尿サンプルを1つ、100mlの汗サンプルを1つ提供するように指示された。研究参加者全員の人口統計学的および臨床的特徴を示す（表1）。
サンプルの採取
すべての血液サンプルは、カナダ、アルバータ州エドモントンのダイナライフ研究所で、21ゲージのステンレス鋼製針を使用して vacutainer 採血セット（BD vacutainer、Franklin Lakes、ニュージャージー州）を介して収集された。血液は、プレーン10mlのガラス製真空管に直接収集し、凝固させ、30分後にスピンダウンさせた。血清を分離した後、サンプルはALS研究所（採血場所から約3km）で採取し、分析まで保管した。ALS研究所で受け取った血清サンプルは、4mLのガラスバイアルに移し、-20LCの冷凍庫で分析ラボへの転送が保留されるまで保管した。この研究では、全血ではなく血清中の微量金属と金属ロイドを定量した。分析化学の観点から、血清からのマトリックス効果は全血よりも低い。
尿の採取については、参加者は、血液サンプルの採取と同じ日に、500mlのガラス製ジャー容器（テフロン製の蓋付き）に直接、朝一番の尿サンプルを採取するように指示された。尿サンプルは参加者によってエドモントンALS研究所に直接届けられた。サンプルは4mlのガラス瓶に移し、-20LCの冷凍庫で保存した。
汗を採取するために、参加者は、体のどの部位からでも汗を採取するように指示された。(鉄、クロム、ニッケルを主成分とするステンレス鋼は、標準的な採血に使用される針と同じ材料で構成されており、室温や体温でガスが出たり、浸出したりすることがないと報告されているため、ステンレス鋼が選ばれた)。1件を除くすべてのケースで100cc以上の汗が提供された。この研究でサンプリングに使用されたガラス瓶は、ALS研究所から提供されたもので、品質管理された条件で、実験室グレードのリン酸塩を含まない洗剤による洗浄、酸洗浄、複数回の高温・低温脱イオン水洗浄、オーブン乾燥、キャッピング、梱包など、定義されたプロトコルに従った事前洗浄を受けたものである。汗は、採血の前後1週間以内に採取した。採血前に発汗が開始された時間については指定しなかった。10名の参加者が赤外線サウナ内で汗を採取し、7名が通常のスチームサウナ内で汗を採取し、3名が運動中および運動直後に汗を採取した。運動の種類や場所については特に指示はなかった。汗は参加者によってALS検査室に直接届けられた。サンプルは4mLのガラスバイアルに移され、移されるまで-20LCの冷凍庫に保管された。
すべての生物学的サンプルは、分析のためにスウェーデンのALS研究所にドライアイス上で凍結して輸送された。汗と尿の採取用に提供された瓶や血清保存用のバイアルには防腐剤は使用しなかった。
分析方法
BUSの各体液について、ヒ素,アルミナム,ビスマス,カドミウム,コバルト,クロム,銅,水銀,マンガン,モリブデン,ニッケル,鉛,アンチモン,セレン,スズ,タリウム,ウラン,亜鉛を含む18種類の金属及び金属ロイドの試験を実施した。調査対象のすべての体液について、濃縮硝酸を用いた閉容器型マイクロ波アシスト消化法を用いた。(Rodushkin er al 2000) 試料のアリコート(1 ml)を1 mlのHNO3(Supra Pure grade)で600Wの電力で60分間消化した。室温に冷却した後、消化物を酸洗浄したポリプロピレンオートサンプラーチューブに注ぎ、内部標準物質であるインジウムとルテチウムを添加した後、蒸留脱イオン水で10mlに希釈した。サンプルを用いたすべての操作は、清潔な（クラス10000）実験室で行った。体液を1mlの水で希釈し、10サンプルの各バッチに2つのメソッドブランクを作成した。
サンプル消化物の分析は、合成ブランク、メソッドブランク、対照サンプル、および酸の強さがサンプルの溶解度に一致する標準試料を用いて、誘導結合プラズマセクター質量分析法（ELEMENT2; ThermoScientific）を用いて行った（Rodushkin er al)。 定量化は、外部校正と内部標準化（マトリックス効果補正）を組み合わせて行った。スペクトル干渉に対処するために、装置的な高分解能と数学的補正の組み合わせが使用された。(Rodushkin and Odman 2001) メソッドの検出限界は、メソッドブランクのSDの3倍として計算された。分析手順の実行は、標準物質（国際原子力機関、IAEA A-13 ウシ血液）と対照試料（Sero AS、ノルウェーの血清と尿中の微量元素）の分析と、Centre de toxicologie du Que´bec (CTQ) (カナダ)が管理する臨床マトリックスの性能試験プログラムへの定期的な参加によって管理されている。
データ分析
定期的な品質保証と品質管理に加えて、データの妥当性と信頼性を高めるために、本研究の濃度を国民健康・栄養調査（NHANES）を含む大規模な人口ベースの横断的研究と比較した。尿/血液および汗/血液比は、これらの尿中および経皮での微量元素排泄の効率の予測因子として計算された。記述統計はSPSS 17.0 for Windows (SPSS, Chicago, IL)を用いて作成し、数値はMicrosoft Excel 2007 (Redmond, Washington)を用いて作成した。
本研究では、「血液」という用語は、全血や赤血球ではなく、血液中の血清成分を指す。血清が測定されたのは、この流体コンパートメントが汗腺に近いためであるが、金属が汗腺に取り込まれる前に赤血球から金属を抽出するためには、追加の内因性動員が必要である。いくつかの微量元素については、血清と全血中濃度はほぼ同等であるように見えるが、いくつかの金属は赤血球に親和性があり、血清、血漿、および全血中濃度の間に明らかな格差がある。(Barany er al 2002; Goulle´ er al 2005) 例えば、全血中の微量元素と血清中の微量元素の相関関係を調査したある大規模な研究では、サンプル中の全血鉛濃度の中央値は、血清中の鉛濃度の中央値よりも約50倍高かった。(Barany er al 2002) 有害元素および有害物質は、一般的に細胞内環境と細胞外環境では親和性が異なり、血液、間質液、特定の組織、および各種分泌物を含む様々な体のコンパートメントでは親和性が異なる可能性がある。それにもかかわらず、本研究の全体的な目的は、各参加者の有毒元素の生体蓄積の総負荷についてコメントすることではなく、むしろ、発汗による有毒元素の排泄の可能性を評価し、汗の分析が隠れた有毒物質の存在についての貴重な情報を提供するかどうかを判断することであった。
結果と考察
人口統計学的統計と20名の参加者の健康状態を表1に示す。BUS中の微量元素の検出限界値を表2に、微量金属および金属ロイドの検出可能なサンプル数を表3に示す。また、BUS中の18種類の微量元素の頻度分布も示した（表4）。ほとんどの場合、中央値が算術平均よりも幾何学的平均に近く、したがって値は対数正規分布に従うことはすぐに明らかである。この分布にはいくつかの外れ値が含まれ、標本サイズ中央値は分布の好ましい指標である。他の研究との比較の目的で、中央値が使用される。
分析方法、サンプルサイズ、および調査した集団にはばらつきがあるが、本研究に登録された健康な成人の微量元素の血清レベル（アルミニウムを除く）は、他の研究で発見されたものから有意な乖離はない（Goulle´ er al 2005; Pasha 私たちは文献をスキャンし、1つのソースだけがこの記事で報告されたレベルと一致していることを発見した。(Pais and Jones 1997) 比較のために、いくつかの微量金属の尿中濃度の中央値を、米国疾病対策予防センター(United States Center for Disease Control and Prevention 2010)が発表した2008年の数値と比較し、関連するデータを示している(図1, 2)。
汗中の有毒微量元素のレベルを調べた医学文献にはほとんど発表されていない（Hohn-adel er al)。1973; Cohn and Emmett 1978; Hoshi er al)。2001）（表6）。提示されたデータから明らかなように、我々の結果はアメリカ人で報告されたものに近いが、日本人の人口データとはかなり異なる。研究者の知る限りでは、我々の研究は、同じグループの参加者の3つの体液中の金属と金属ロイドのレベルを同時に調べた最初の研究であり、したがって、尿と汗を介した排泄効率を比較することができる。図3と図4から明らかなように、カドミウム、鉛、アルミンなど多くの有害元素では、汗中の排泄量が尿中の排泄量をはるかに上回っていることがわかる。例えば、カドミウムは血液11検体、尿4検体、汗18検体から検出され、汗と血液の比率は87であった。カドミウムが検出されたのは尿の4検体のみであったため、信頼性の高いBUS比を計算することはできなかった。
この研究から得られた知見には、3つの重要な意味がある。
1. 治療の観点からは、発汗はいくつかの有害元素を除去するための臨床的介入としての可能性がある。しかし、発汗に必要な微量ミネラルの付随的な損失は、データからも明らかであるが、サウナユーザーが損失を補償し、減少した埋蔵量を補充するために必要なミネラルの十分な摂取量を確保する必要があることを気づくのに役立つ。
2. 公衆衛生の観点からは、消防士など、職業柄有害元素にさらされている人たちの集団では、定期的に発汗を誘発することが推奨されるかもしれない。しかし、サウナに伴う皮膚への血行促進により、皮膚への有害物質の吸収が促進される可能性があるため、暴露当日の発汗が有益なのか有害なのかについては、さらなる研究が必要である。
3. バイオモニタリングの観点からは、カドミウム、ビスマス、アンチモン、スズを含むいくつかの有害元素は、しばしば血清中には検出されないが、同じ個人の汗サンプル中に検出される可能性があるので、汗は血液と比較して、測定のためのより敏感な体液として機能する可能性がある（表3）。
後者の観察では、様々な外来物質の血清レベルは必ずしもそのような化合物の総体内負担を反映していないという事実が確認されている。さらに、活動レベル、カロリー摂取量、水分補給、基礎となる栄養状態、およびその他の要因を含む体内の様々な即時状態は、同一人物内で血中濃度に有意な変動を引き起こす可能性があり、体内区画間で毒性物質のシフトを引き起こす可能性がある(Genuis 2010; Jandacek er al 2005)。有害元素やその他の外来生物学的物質のバイオモニタリング研究のほとんどは、そのような化合物のスナップショット血中濃度に基づいているため、この認識は重要である。さらに、様々な元素の濃度は血清と汗の間でかなり異なるため、汗は血漿の超濾過物ではないことが結果から明らかになっている。
マッチした参加者の汗と血液の配給量を計算し、性別と使用したサウナの種類によってデータを層別化すると、いくつかの微量元素について興味深いパターンが現れるようである（表7）。例えば、カドミウム、水銀、タリウム、ウランの排泄に関しては、女性の方が男性よりも汗による微量金属の排泄効率が高いようである。さらに、ビスマス、カドミウム、クロム、水銀、ウランについては赤外線サウナの方が効果が高いようであるが、その他の元素についてはスチームサウナの方が効率が良いようである。全体的に、鉛以外のほとんどの利用可能な元素の排泄率は、サウナを使用して汗を採取した場合と運動誘発発汗を使用して汗を採取した場合の方がやや高いようであったが、運動を使用して汗を採取した参加者の数が少なすぎたため、すべての元素について試験を行い、相対的な濃度について明確な答えを出すには不十分であった。
限界
この研究には限界がある。毒性物質曝露に対するサウナ療法後に臨床的に改善したという報告は文献に存在するが（Parpalei et al 1991)我々の研究では発汗誘発に関連した健康状態を評価していない。糞便、母乳、涙、唾液などの他の体液中の毒物濃度を評価するための体外排泄物の検査は実施されなかった。測定された汗液が皮脂や皮膚組織から直接分泌される成分によって汚染されているかどうかを判断することはできなかった。発汗のプロセスは、いくつかの有害元素の排泄を促進するように見える。しかしながら、発汗時に放出される体液は、汗だけではなく、汗、皮脂、および皮膚から直接放出される物質の組み合わせを表している可能性がある。
方法論の限界には、体のさまざまな部分に由来する汗が異なる濃度で毒性物質を排泄する可能性があること、および排泄率が汗をかく時間によって異なる可能性があることが含まれる。予防措置にもかかわらず、不注意でサンプルが汚染される可能性もある。品質管理とブランクを同時に分析したため、その可能性は低いと思われる。様々なサンプルからは有害元素は検出されなかった。本研究のもう一つの限界は、血清クレアチニンが汗の採取時に測定されなかったことであり、水分補給の状態が排泄される元素の濃度に影響を与える可能性がある。
結論
本研究の結果によると、汗分析は、多くの潜在的に有毒な要素のヒトのレベルをバイオモニタリングするための追加的な方法を提供する。血液および/または尿からの測定値のみに基づくバイオモニタリングでは、毒性物質の発生状況について誤解を招くような結論が得られる可能性があり、有害物質の総体内負担を過小評価してしまう可能性がある。さらに、解毒に関する根拠のない情報が豊富にあることから、本研究の結果は、有毒元素への曝露や生体蓄積により健康リスクを抱える個人やグループを支援する予防的・治療的手段としての発汗誘発の役割がある可能性があることを示している。今後の研究では、有害元素の生体蓄積を有する患者を対象とした誘導発汗プログラムの臨床的な健康結果を調査すべきである。