銅の毒性

銅の毒性
その他の名前	コッペリーダス
カイザー・フライシャー輪は角膜に銅が沈着したもので、体内で銅が適切に代謝されていないことを示しています。
専門	毒物学

銅中毒（銅中毒）は、体内の銅の過剰によって引き起こされる金属中毒の一種です。銅中毒は銅塩の過剰摂取によって起こることもありますが、最も一般的なのは遺伝性疾患であるウィルソン病やメンケ病の結果であり、銅イオンの輸送と貯蔵の不適切な管理に関連しています。銅は多くのタンパク質の成分であるため、人間の健康に不可欠ですが、高銅血症（血中の銅濃度が高い状態）が持続し、一定以上の高さまで上昇すると、銅中毒を引き起こす可能性があります。

銅による慢性毒性はまれです。^[1]飲料水中 の銅の人間に対する安全レベルは、水源によって異なりますが、1.3 mg/L に固定される傾向があります。^[2] 銅の毒性は非常に低いため、硫酸銅(II) は大学の化学実験室で日常的に使用される試薬です。^[3]

摂取による銅中毒の急性症状には、嘔吐、吐血（血を吐くこと）、低血圧（血圧の低下）、メレナ（黒いタール状の便）、昏睡、黄疸（皮膚の黄色みがかった色素沈着）、胃腸障害などがあります。^[4]グルコース-6-リン酸脱水素酵素欠損症の人は、銅の血液学的影響のリスクが増加する可能性があります。^[4]銅化合物による火傷の治療に起因する溶血性貧血はまれです。^[4]

慢性（長期）銅への曝露は肝臓や腎臓に損傷を与える可能性があります。^[5]哺乳類は銅の貯蔵量を調節する効率的なメカニズムを持っているため、一般的に食事中の銅の過剰摂取から保護されています。^{[5] [6]}ヒトにおける銅の生物学的半減期は約13～33日で、^{[7] [8] [9]}過剰な銅は主に胆汁を通じて糞便中に排泄され、少量は尿、唾液、汗を通じて排泄されます。^{[10] [11] [12] [13]}

これらの同じ保護メカニズムがより軽い症状を引き起こす可能性があり、精神疾患と誤診されることがよくあります。神経学的、内分泌学的、および心理学的状態における Cu/Zn 比の機能については多くの研究が行われています。^{[14] [15] [16]}過剰な銅から人間を保護する物質の多くは、神経系と内分泌系で重要な機能を果たしているため、診断が困難になっています。これらの物質が血漿中の銅と結合して組織への吸収を防ぐために使用される場合、それらの物質自体の機能が果たされない可能性があります。このような症状には、気分の変動、神経過敏、抑うつ、疲労、興奮、集中力の低下、制御不能感などが含まれることがよくあります。診断をさらに複雑にしているのは、銅過剰の症状の一部が銅欠乏の症状と似ていることです。

米国環境保護庁の飲料水の最大汚染物質レベル（MCL）は1リットルあたり1.3ミリグラムです。^{[4] [17]}銅のMCLは、このレベルの銅を生涯にわたって摂取しても悪影響（胃腸）がないという期待に基づいています。米国EPAは銅を微量栄養素および毒素としてリストしています。^[18]哺乳類に対する毒性には、肝硬変、腎臓および脳の壊死、胃腸障害、病変、低血圧、胎児死亡率など、さまざまな動物と影響が含まれます。^{[19] [20] [21]}労働安全衛生局（ OSHA ）は、8時間労働シフト、週⁴⁰時間労働中の作業室内の空気中の銅煙（加熱した銅から発生する蒸気）の限度を0.1 mg/m ^{3 、銅粉塵（微細な金属銅粒子）とミスト（溶解性銅のエアロゾル）の限度を1 mg/m 3と定めている。 [22]}他の植物や動物種に対する毒性は、さまざまなレベルで認められている。^[18]

EPA は、銅と人間の癌発症との関連を示す証拠を挙げておらず、銅と癌との関連を示す動物の証拠は「不十分」としている。マウスを使った 2 つの研究では、癌発症の増加は示されていない。そのうちの 1 つは、酸化第二銅を含む銅化合物の定期的な注射を使用した。銅化合物を与えられた 2 系統のマウスの 1 つの研究では、一方の系統の雄で網状細胞肉腫の発症率が上昇したが、もう一方の系統では上昇しなかった (両系統の雌では発症率がわずかに上昇した)。これらの結果は再現されていない。^[23]

銅中毒の1つの症状である小児肝硬変（インド小児肝硬変）は、銅製の調理器具で牛乳を沸騰させることと関連している。メルクマニュアルによれば、最近の研究では、この特定の肝硬変には遺伝的欠陥が関連していることが示唆されている。^[24]

ウィルソン病と呼ばれる遺伝性の病気では、銅が肝臓から胆汁中に排出されないため、体内に銅が蓄積されます。この病気は治療しないと脳や肝臓に障害を起こす可能性があり、ビスコリンテトラチオモリブデン酸塩がウィルソン病の治療薬として研究されています。

メンケ病と呼ばれるX連鎖劣性遺伝形質は、遺伝子の変異により結合組織の破壊を引き起こします。重症の場合、寿命はおよそ3年です。変異を修正するために使用される治療法の1つは、銅ヒスチジン治療です。^[25]

アルツハイマー病では遊離銅のレベルが上昇しており^[26]、これは無機銅の消費に関連していると仮説が立てられている。^{[27]銅と亜鉛は}アルツハイマー病のアミロイドβタンパク質に結合することが知られている。^[28]この結合形態は脳内での活性酸素種の生成を媒介すると考えられている。 ^[29]

ICD-9-CM コード 985.8その他の指定金属の毒性作用には、意図的、偶発的、産業的などによる急性および慢性の銅中毒 (またはその他の毒性作用) が含まれます。

さらに、スズ、セレン、ニッケル、鉄、重金属、タリウム、銀、リチウム、コバルト、アルミニウム、ビスマスなどの他の金属による中毒や毒性作用も含まれます。リン化亜鉛などの中毒も、989.4 その他の農薬などによる中毒と同様に含まれる可能性があります。

水銀、ヒ素、マンガン、ベリリウム、アンチモン、カドミウム、クロムの毒性作用は除外されます。

銅中毒が疑われる場合、ペニシラミンが第一選択薬であり、重金属キレート剤であるジメルカプロールが投与されることが多い。酢は不溶性の銅塩を溶解させるので、与えることは推奨されない。炎症症状は神経症状と同様に一般原則に従って治療される。 ^[30]環境毒性の問題に対するオゾン酸化や、水域の堆積物を除去するなどの治療も考えられる。堆積物は毒物が住み着く場所となる可能性があるからである。^[31]

アルファリポ酸（ALA）が組織に結合した銅のより穏やかなキレート剤として働く可能性があるという証拠がいくつかあります。^[32]アルファリポ酸は水銀などの他の重金属をキレート化する研究も行われています。^[33]

水中の銅が多すぎると、魚や軟体動物などの海洋生物や淡水生物にダメージを与える可能性があります。^[34]魚の種類によって銅に対する感受性は異なりますが、硫酸銅に96時間さらされた場合のLD50は、ティラピア（Oreochromis niloticus）で1リットルあたり58 mg、ナマズ（Clarias gariepinus）で1リットルあたり70 mg程度と報告されています^。[35]亜致死濃度の銅が魚やその他の生物に慢性的に及ぼす影響は、えら、肝臓、腎臓、神経系への損傷です。また、銅は魚の嗅覚を妨げ、良い配偶者を選べなくなったり、交尾場所への道を見つけられなくなったりします。^[36]

銅系塗料は一般的な海洋防汚剤です。^[37]米国では、毒性のため禁止されていたトリブチルスズに代わって銅系塗料が使用され、船体の有機物増殖を抑制する方法が採用されました。2011年、ワシントン州は米国で初めてボートへの銅系塗料の使用を禁止しましたが、これはレクリエーション用ボートにのみ適用されました。^[38]カリフォルニア州も銅浸出の影響を軽減する取り組みを進めており、米国環境保護庁が研究を進めています。^[39]

銅は海藻の代謝プロセスに不可欠な元素です。光合成やさまざまな酵素システムにおける電子伝達に必要です。銅が多すぎると、海洋と淡水の両方の生態系で植物プランクトンや海藻にも影響を及ぼします。銅は光合成を阻害し、光合成系 2 の電子伝達を阻害し、色素濃度を低下させ、成長を制限し、繁殖を低下させるなどの効果があることがわかっています。 ^[40]銅の毒性は広く認識されており、藻類の大量発生を防ぐために使用されています。銅の効果は、水が受け取る自由銅にのみ依存します。銅結合リガンドの相対的な溶解度と濃度によって決まります。

研究によると、海洋植物プランクトンが人為的排出物の影響を強く受ける地域に限定されている場合、銅の濃度は有毒である。^[41]いくつかの研究では、銅がどのように影響するかを示すために海洋端脚類を使用している。この特定の研究では、幼生は成体よりも毒素に対して4.5倍敏感であると述べている。^[42]別の研究では、7つの異なる藻類種を使用した。彼らは、1つの種が他の種よりも敏感であること、つまりSynechococcusであり、別の種が海水に対してより敏感であること、つまりThalassiosira weissflogiiを発見した。^[43]

ある研究では、シアノバクテリア、珪藻類、円石藻類、渦鞭毛藻類が使用されました。この研究では、シアノバクテリアが最も敏感で、珪藻類が最も敏感でなく、円石藻類と渦鞭毛藻類は中間であることが示されました。彼らは緩衝システムで銅イオンを使用し、それをさまざまなレベルで制御しました。彼らは、シアノバクテリアの繁殖率が低下し、他の藻類の繁殖率が最大になることを発見しました。彼らは、銅が種の季節的遷移に影響を与える可能性があることを発見しました。^[44]

銅や真鍮などの銅合金は、微量作用により細菌に対して毒性があることがわかっている。作用の正確なメカニズムは不明だが、他の重金属と共通している。ウイルスは細菌よりもこの影響を受けにくい。関連する用途としては、病院の真鍮製ドアノブの使用が挙げられ、8時間後には自己消毒することがわかっている。また、銅が藻類駆除剤として作用する鉱物消毒剤も挙げられる。 1979年にグレートパーム島で発生した銅中毒の流行は、藻類駆除剤として硫酸銅を過剰に使用したことが原因と推測されている。^[45]