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PM2.5の構成成分であるブラックカーボンが急性心筋梗塞のリスクを高める可能性
〜全国7都道府県・4万件超を対象とした疫学研究の成果〜

大気汚染物質の一つであるPM_2.5は、大気中に浮遊する直径2.5μm以下(1μm[マイクロメートル]は1mm[ミリメートル]の1,000分の1)の非常に小さな粒子です。肺の奥深くまで入り込むため、人の健康への影響が懸念されており、欧米を中心に多くの疫学研究が行われてきました。これらの研究から、PM_2.5は呼吸器疾患や循環器疾患、さらにはがんの発症にも関与している可能性が指摘されています。
こうした国際的な知見を受け、日本でも2009年に環境基準(※(注記)2)が設定され、常時監視体制が整備されました。これにより、全国規模で健康影響を評価できる体制が整いました。私たちの研究グループも、これまでに全国データを用いて、PM_2.5濃度の上昇が院外心停止(病院外で心臓が停止する状態)の発生と関連することを報告しています(※(注記)3)。
さらに環境省は、PM_2.5の構成成分をより詳細に把握するため、2017年度から全国10地点に連続自動測定装置を設置し、毎時間の成分濃度を観測する体制を開始しました。急性心筋梗塞は命に直結する重篤な疾患であり、その予防は重要な課題です。そこで私たちの合同研究チームは、PM_2.5やその構成成分の濃度が日ごとに上昇することで、急性心筋梗塞による入院が増えるのかどうかを検討しました。

本研究では、以下の手順でデータ収集と解析を行いました。

本研究では、2017年4月から2019年12月までに急性心筋梗塞と診断された 44,232例 を解析しました。平均年齢は70歳で、75歳以上が38.4%を占め、男性は74.9%でした。併存疾患では高血圧が64.6%、糖尿病が30.8%、脂質異常症が65.8%に認められました。発症の季節は5月〜10月の暖かい時期が54.2%を占めました。
対象とした7都道府県で観測されたPM_2.5の年間平均濃度は 11.5μg/m³ (1μg[マイクログラム]は1mg[ミリグラム]の1,000分の1)でした。構成成分ごとの平均濃度と全体に占める割合は、ブラックカーボン 0.2μg/m³(3.1%)、水溶性有機化合物 0.7μg/m³(6.6%)、硝酸イオン 1.0μg/m³(8.9%)、硫酸イオン 2.9μg/m³(23.7%)でした。
統計解析の結果、急性心筋梗塞の入院当/日および前日の総PM_2.5濃度が四分位範囲(IQR)7.9μg/m³ 上昇すると、急性心筋梗塞のリスクが2.4%増加(95%信頼区間[CI]: 0.9〜4.1%) しました。PM_10-2.5や他の大気汚染物質(二酸化窒素、二酸化硫黄、光化学オキシダント)で調整しても結果はほぼ同様でした(図1)。
さらに、PM_2.5の構成成分ごとの解析では、ブラックカーボン濃度IQR 0.3μg/m³上昇するごとに急性心筋梗塞リスクが2.8%増加(95%CI: 1.0〜4.6%) し、他成分で調整しても有意な関連が持続しました(2.5%[95%CI: 0.0〜5.1%])。一方で、水溶性有機化合物、硝酸イオン、硫酸イオンについては明確な関連は認められませんでした(図1)。

特に、男性(増加率:3.3%; 95%CI: 0.3–6.3%)、糖尿病のある方(4.7%; 95%CI: 0.1–9.5%)、喫煙者(3.8%; 95%CI: 0.1–7.6%)、および温暖な季節に入院した方(5.3%; 95%CI: 1.2–9.6%)では、ブラックカーボン濃度の上昇と急性心筋梗塞リスクの増加がみられました。ただし、これらの結果は統計学的に有意な効果修飾(=条件によって影響の強さが異なること)を示すものではなく、ブラックカーボンの影響を特に受けやすい集団を明確に特定するには至りませんでした(図2)。

さらに、日ごとの総PM_2.5濃度と各構成成分の濃度との関連を解析したところ、いずれの成分も正の相関を示しました。その中で、ブラックカーボンは最も相関が弱いことが明らかになりました(図3)。

本研究では、全国7都道府県の生活環境下におけるPM_2.5測定データと、日本循環器学会の大規模臨床データを用いて解析を行い、入院当日からその前日にかけてPM_2.5濃度が上昇すると急性心筋梗塞のリスクが増加することを明らかにしました。成分別の影響を全国規模で検証した研究は世界的にもまれであり、特にPM_2.5の主要構成成分のひとつであるブラックカーボンが急性心筋梗塞と有意に関連することを示したのは国内初の成果です。
ブラックカーボンが心筋梗塞に関与する可能性のある仕組みとして、肺での炎症や酸化ストレスの誘発、血液中への微粒子移行の促進、腸内細菌叢(さいきんそう:細菌の集合体)の乱れ、自律神経や副腎機能の不均衡など、複数の経路が推測されています。
今回の結果では、総PM_2.5濃度とブラックカーボンとの相関は弱いことが示されました。これは、ブラックカーボンの一部はPM_2.5に含まれる他の成分と同じ発生源に由来する一方で、別の発生源からも放出されている可能性を示唆します。さらに、ブラックカーボンのPM_2.5に占める割合は小さいにもかかわらず、急性心筋梗塞との関連が認められたことは、総PM_2.5濃度以上にブラックカーボンへ注目すべきであることを示しています。今後は、その発生源の特定が効果的な対策に直結すると考えられます。
これまで欧米を中心にPM_2.5と心筋梗塞との関連が報告されてきましたが、本研究は日本全国のデータを用い、発症時点を明確に特定できる症例を対象とした点で独自性があります。さらに、ブラックカーボンに焦点を当てた解析は世界的にも極めて先進的な試みです。今回の成果は、欧米で蓄積されつつある知見を日本で裏付けるとともに、ブラックカーボンが心筋梗塞リスク増大に関与する可能性を初めて示したものであり、国内外の環境保健政策に大きな示唆を与えるものです。
今後もPM_2.5の成分別に健康影響を検証し、得られた知見を政策立案や公衆衛生対策の強化に活かしていく必要があります。

※(注記)1:ブラックカーボン(黒色炭素)
(一般財団法人環境イノベーション情報機構:https://www.eic.or.jp/ecoterm/?act=view&serial=4735)
大気中を浮遊する小さな粒子状物質で、一般的には「すす」と呼ばれます。炭素を主成分とし、ディーゼルエンジンの排気ガス、石炭や薪などの燃焼、森林火災、バイオマス燃料の燃焼などで発生します。

※(注記)2:環境基準
(環境省:https://www.env.go.jp/kijun/)
環境基本法第16条第1項に基づき、人の健康を適切に保護するために維持されることが望ましい水準を指します。

※(注記)3:関連する既報研究

本研究は、以下の研究助成を受けて実施されました。
●くろまる 環境省・独立行政法人環境再生保全機構 環境研究総合推進費(JPMEERF20225M02)
代表:道川 武紘(東邦大学)
●くろまる 独立行政法人日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(C)21K07356、24K15317
代表:小島 淳(熊本大学)

【タイトル】
Components of particulate matter as potential risk factors for acute myocardial infarction
【著者】
Sunao Kojima, Takehiro Michikawa, Ayako Yoshino, Kenichi Tsujita, Takanori Ikeda, Yuji Nishiwaki, Akinori Takami
【掲載誌】Communications Medicine (2025年8月受理)
【DOI】10.1038/s43856-025-01095-z (外部サイトに接続します)
【URL】https://doi.org/10.1038/s43856-025-01095-z(外部サイトに接続します)

【研究に関する問い合わせ】
桜十字八代リハビリテーション病院 副院長/熊本大学 客員教授
小島 淳(こじま すなお)

東邦大学医学部 社会医学講座衛生学分野 准教授
道川 武紘(みちかわ たけひろ)

国立環境研究所 地域環境保全領域
高見 昭憲(たかみ あきのり)

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学校法人東邦大学 法人本部 経営企画部
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