汚染と生殖

一酸化炭素（CO）は、火、ボイラー、自動車のエンジンで化石燃料が燃焼すると発生する無臭のガスです。 ^{[ 7 ] [ 6 ]} COはバイオマス燃料の調理でも発生し^{[ 22 ] [ 10 ]}、タバコの一次および二次煙にも含まれています。^{[ 23 ] [ 24 ]} COは屋外と屋内両方の空気の質に影響を与えます。交通関連の大気汚染によるCOは、交通量と混雑が多い地域、換気の悪い交通エリアや駐車場で高濃度で検出されます。^{[ 7 ] [ 6 ]}

一酸化炭素は赤血球中のヘモグロビンに結合し、血液の酸素運搬能力を低下させ、細胞呼吸を阻害します。組織への酸素供給を妨げ、細胞や組織の損傷を引き起こします。妊娠中の場合、一酸化炭素中毒の影響は妊婦よりも胎児に大きく、より長く続きます。^{[ 25 ]}

窒素酸化物（NO _{x ）は、}窒素と酸素を含む反応性の高いガスのグループです。これらは、化石燃料が高温で燃焼するときに生成されます。発生源には、重機やその他の自動車、発電、さまざまな産業、商業、住宅活動などがあります。汚染物質として、NO、NO ₂、およびその他の窒素酸化物は、リスクの増加や、生殖障害を含む広範囲にわたる健康への悪影響と関連付けられています。^{[ 26 ] [ 27 ]}

体内では、一酸化窒素（NO）は通常シグナル伝達分子として働き、血管拡張、炎症、免疫応答、細胞死、遺伝子調節などの生理学的プロセスにおいて中心的な役割を果たします。NOは、卵胞刺激ホルモン、プロゲステロン、エストロゲン、黄体形成ホルモン、ゴナドトロピン、プロスタグランジンなどの生殖ホルモンの合成と分泌に不可欠です。男性と女性の生殖の多くの段階では、非常に特異的なNOレベルが必要です。男性では、NOは精子の運動性、過活動、受精能獲得、成熟に関連する重要な機能を調節します。女性では、NOは卵胞の発達、月経、卵母細胞の成熟、排卵、受精、着床、胚の発達、妊娠の維持、分娩に影響を与えます。^{[ 28 ] [ 29 ]}

汚染物質である一酸化窒素（NO）と二酸化窒素（NO ₂）は、肺や循環器系を介して容易に体内に侵入します。これらは、内因性NOの非常に敏感な活動を阻​​害し、酸化ストレス、内分泌かく乱、胎盤の炎症、幹細胞や前駆細胞の発達の変化などのメカニズムを通じて害を及ぼす可能性があります。^{[ 30 ] [ 31 ]}

地表オゾンは、酸素原子3個からなる気体です。大気汚染物質であるオゾンは、生殖機能に悪影響を及ぼす可能性があります。^{[ 32 ]}しかし、女性の生殖能力への影響は完全には明らかになっていません。特定の条件下では、オゾンは抗炎症作用を持つ可能性があります。^{[ 33 ]}

_{オゾンとPM2.5}の組み合わせは、酸化ストレス、炎症プロセス、膜の完全性の喪失、生殖機能障害などの有害な影響を増幅するという証拠がある。^{[ 34 ]}_{オゾンはNOx}と相互作用して、単独で発生するよりも深刻な影響を引き起こす可能性もある。 ^{[ 31 ]}

二酸化硫黄（SO ₂）は無色で反応性の高い有毒ガスです。主な発生源は硫黄を含む燃料の燃焼で、燃料中の硫黄がSO ₂に変換されます。^{[ 35 ]} SO ₂の誘導体である亜硫酸水素塩と亜硫酸塩は食品添加物として広く使用されています。^{[ 36 ]}

SO ₂への曝露は精子の質の低下と関連している。^{[ 37 ]} SO _{2はまた、}胞状卵胞数(AFC)の減少とも関連しており、女性の卵巣予備能の低下につながる。 ^{[ 36 ]} SO ₂は DNA 合成を減少させ、細胞修復機構を妨害し、流産のリスクを高める可能性がある。^{[ 35 ]}

粒子状物質は、空気中に浮遊する微細な固体または液体の粒子で構成されています。吸入可能な粗大粒子は、PM ₁₀と呼ばれ、粒子径が 10マイクロメートル(μm) 以下です。微粒子は、PM _2.5と呼ばれ、直径が 2.5 µm 以下で、肺のより奥深くまで侵入することができます。^{[ 38 ]} 粒子状物質の発生源には、砂漠の塵、火災の煙、タバコや大麻の一次および二次煙、化石燃料の燃焼による自動車の排気ガスなどがあります。^{[ 39 ] [ 40 ] [ 41 ]} 

PM _{2.5 は}ホルモンレベルを乱すことが示されており^{[ 39 ] [ 40 ]}、胎盤の健康に影響を与える可能性があります。^{[ 1 ]}空気血液関門の劣化や酸化ストレス、炎症^{[ 39 ] [ 40 ]} DNA 損傷^{[ 1 ]}、細胞死^{[ 39 ] [ 40 ]}のメカニズムを通じて生殖毒性に寄与する可能性があります。

多環芳香族炭化水素（PAH）は、有機物の燃焼によって生成される有毒な半揮発性化学物質です。ベンゾ(a)ピレン（BaP）などのPAHは、排気ガス、調理煙、タバコの煙など、さまざまな発生源に含まれています。^{[ 42 ] [ 43 ]}

PAHは生殖能力の低下と関連している。PAHは、炎症や細胞死の原因となる活性酸素種（ROS）の産生を増加させる酸化ストレスを介して毒性作用を発揮すると報告されている。PAHへの長期曝露は、DNA損傷や修復の低下を引き起こす可能性がある。^{[ 44 ]}

内分泌かく乱化学物質（EDC）は、 PCB、PFAS、PBDE、パラベン、溶剤、トリクロサン^{[ 12 ]}、ダイオキシン、農薬、フタル酸エステル、重金属、ビスフェノールA ^{[ 1 ]}を含む毒性物質のグループです。EDCは、農業、工業、消費者の間で広く使用されているため、遍在する環境汚染物質となっています^{[ 45 ] [ 46 ] 。EDCは、}一般的に使用されている洗浄剤やパーソナルケア製品、プラスチック^[ 45 ^{] [ 46 ]} 、電子タバコ^{[ 47 ] [ 48 ]}に含まれています。EDCは、粒子状物質の一部として、また揮発性有機化合物（VOC）や半揮発性有機化合物（SVOC）として気体状で、屋外と屋内の両方の空気中に存在する可能性があります^{[ 46 ]}。

EDCは体内の内分泌系に干渉します。生殖と発達に不​​可欠な体内の天然ホルモンの効果を模倣、阻害、または変化させる可能性があります。^{[ 45 ]} 内分泌かく乱は、ホルモンの変化、酸化ストレスの増加、および遺伝子損傷を引き起こす可能性があります。^{[ 1 ]}これらは配偶子、胚、生殖腺、および生殖器系の発達と機能に影響を与え、^{[ 12 ]}生殖能力、胎児の発達、および生殖の健康に干渉することが示されています。^{[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]}

マイクロプラスチック （MP）は、通常、直径 1 µm ～ 5 mmのプラスチック片と定義されます 。マイクロプラスチックは、淡水系や海洋系、土壌、室内塵、空気中に存在する、環境汚染物質として広く蔓延しています。マイクロプラスチック汚染の主な原因は、食品や飲料の包装を含む、より大きなプラスチック破片​​の分解です。マイクロプラスチックは、多くのパーソナルケア製品、合成繊維、産業廃棄物にも含まれています。^{[ 50 ]}ハワイでの妊娠の胎盤の研究では、マイクロプラスチックが大幅に増加していることがわかりました。2006 年の胎盤の 60% でマイクロプラスチックが検出され、2021 年の胎盤ではすべての胎盤で検出されました。^{[ 49 ]}

マイクロプラスチックは、酸化ストレス、炎症、細胞損傷^{[ 51 ] [ 50 ]}、内分泌かく乱、免疫機能障害、脂質およびエネルギー代謝の変化、神経損傷などのメカニズムを通じて害を及ぼします。^{[ 50 ]}生殖に関しては、マイクロプラスチックは、生殖能力、胎児の発育、および生殖健康を阻害することが示されています。^{[ 11 ] [ 50 ] [ 51 ]}

_{2010年の中国国勢調査の郡レベルの出生統計を調べたところ、地理的なばらつきと、 PM2.5}曝露が10μg/m3増加するごとに出生率が2%低下することが報告さ^れた。^{[ 1 ] [ 52 ]}

男性の生殖能力は世界的に低下している。^{[ 16 ]： 36-37}「生殖能力のある男性」と「無作為抽出された男性」（生殖能力の状態がこれまで知られていなかった健康な男性）の両方を対象とした223件の研究のメタ分析では、すべての大陸で精子濃度（SC）と総精子数（TSC）の両方が低下していることが示されている。無作為抽出された男性では、平均精子濃度は1973年から2018年の間に51.6%低下した。2000年以前と以降のデータを比較すると、年間低下率は2倍以上になった（1972～1999年は1.16%、2000～2018年は2.64%）。総精子数についても同様の結果が得られ、無作為抽出された男性では全体で62.3%低下した。^{[ 53 ] [ 16 ]}

^{既知の内分泌かく乱物質には、ベンゾ(a)ピレン（BaP） [ 54 ]}などの多環芳香族炭化水素（PAH）と、鉛（Pb）、カドミウム（Cd）、銅（Cu）^{[ 55 ] 、亜鉛（Zn）、水銀（Hg） [ 56 ]}などの重金属の両方が含まれます。BaPは精子の運動性を低下させ、精子の異常を増加させることが報告されています。この影響は曝露量とともに増加します。研究により、不妊の問題を報告した男性では、そうでない男性に比べてBaPが多く検出されたことが示されています。^{[ 54 ]}

重金属は体内に蓄積し、精液サンプルからも検出されています。^{[ 55 ]}カドミウムなどの重金属への曝露は、精子密度、運動性、精子数の低下と関連しています。重金属はまた、精子の物理的な形状と構造（精子形態）の損傷や精子DNAの断片化と関連しており、精子の生存率を低下させます。^{[ 55 ] [ 56 ] [ 54 ] [ 57 ] [ 58 ] [ 59 ] [ 60 ]}

中国人男性を対象としたレビューとメタ分析では、射精前 0～90 日の精子発達期間中の基準汚染物質への曝露が調査されました。PM ₁₀、PM _2.5、SO ₂は総精子運動性の低下と関連していました。PM _2.5、CO、O ₃への曝露は総精子数の減少と関連していました。^{[ 61 ]}トルコ、ポーランド、カリフォルニアなどで行われた研究では、粒子状物質への曝露が精子数と運動性の低下、および異常細胞発達の増加と関連していることが示されています。^{[ 62 ]}粒子状物質は、精子数と運動性の低下に関して、発達の後期段階でより強い影響を与える可能性があります。^{[ 63 ]}

中国合肥市における基準汚染物質と男性の生殖能力に関する研究では、生殖能力への影響は二酸化硫黄と最も強く関連していると結論付けられました。SO _{2 へ}の曝露は、0～90 ラグ日と 70～90 ラグ日の間に前進運動性と総運動性に悪影響を及ぼしました。SO _{2 へ}の曝露は、10～14 ラグ日の間に精子濃度と総精子数にも悪影響を及ぼしました。^{[ 37 ]}

オゾンは、曝露後に精液中の精子の濃度と数を著しく減少させることが報告されている。^{[ 62 ]}同様に、サンプル中の生きている精子の割合である精子の活力も、大気汚染への曝露の結果として低下することが実証されている。^{[ 64 ]}精子は、発生初期から中期にかけてオゾンによる構造的損傷を受けやすい可能性がある。^{[ 63 ]}

_PM2.5濃度の上昇は、抗ミュラー管ホルモン（AMH）、卵胞刺激ホルモン（FSH）、胞状卵胞数（AFC）などの卵巣機能の血清マーカーの変化と関連付けられています。卵胞の発育障害は、卵巣予備能低下（DOR）や多嚢胞性卵巣症候群（PCOS）などの卵巣疾患に関与しています。^{[ 39 ]}

内分泌かく乱化学物質は女性の生殖能力にも影響を与える。2000年から2016年までの生殖補助医療（ART）と生殖能力に関する研究の系統的レビューでは、EDCへの曝露は卵巣予備能とピークエストラジオール（E2 _{）レベルの低下、}卵母細胞と胚の質の低下、受精率と着床率の低下などと相関していることが報告されている。^{[ 12 ]}

ビスフェノール類（BP）や多環芳香族炭化水素（PAH）などの環境汚染物質は、卵巣内の炎症や細胞死を増加させ、卵巣生殖細胞の数を減らし、卵胞の発育を阻害し、卵巣予備能を低下させる。^{[ 65 ] [ 66 ]} SO2_への曝露は、胞状卵胞数（AFC）の減少や卵巣予備能の低下にも関連している。^{[ 36 ] [ 67 ]}オゾンへの曝露は、中国湖北省の女性を対象とした研究で、抗ミュラー管ホルモン（ AMH）の低下や卵巣予備能の低下と関連付けられている。 ^{[ 68 ]}

台湾の出産可能年齢の女性を対象とした10年間の研究では、大気汚染物質と不妊リスクの増加との間に一貫した傾向が明らかになった。SO ₂、CO、PM ₁₀、PM _2.5、NO _x、NO、NO ₂、総炭化水素、非メタン炭化水素、およびメタン（CH4）への長期曝露により不妊リスクが高かった。しかし、この研究ではオゾンは不妊リスクの低下と関連していた。^{[ 33 ]}

研究によると、夏季によく問題となる高濃度のオゾン汚染は、体外受精（IVF）の結果に影響を与えることが示唆されています。^{[ 32 ]} IVF集団内では、NO _xとオゾンは生児出産率の低下と関連していました。^{[ 32 ]} _{NO 2}の増加は、IVF治療を受けている女性の生児出産率の低下と有意に関連しています。^{[ 32 ]}より小さな粒子状物質であるPM _{2.5への曝露は、} IVFを受けている女性の受胎率に影響を与えるようですが、生児出産率には影響しません。^{[ 32 ]}

このテーマに関する研究のほとんどは、大気汚染への直接的な人間の曝露に焦点​​を当てていますが、他の研究では、体外受精（IVF）ラボ内の配偶子や胚に対する大気汚染の影響を分析しています。複数の研究で、 IVFラボが室内空気汚染レベルを下げるための協調的な取り組みとして空気フィルターを導入した後、胚の質、着床率、妊娠率が著しく改善したことが報告されています。^{[ 69 ]}

_{大気汚染への曝露は胎児に}損傷を与え、先天異常のリスクを高めることがわかっています。^{[ 70 ]}先天異常は、汚染物質の種類（SO2、NO2、PM10、PM2.5、O3、CO）と曝露が発生した妊娠期間に関連しており_、妊娠_初期と中期_に重要_な時期があります。^{[ 70 ]}潜在的な害には、先天性心疾患、多指症、合指症、外耳奇形、口唇裂および口蓋裂などがあります。^{[ 70 ]}

一酸化炭素（CO）は、妊婦と胎児の成長および精神発達の両方に危険を及ぼす可能性があります。COは血流中の酸素と競合し、胎盤を容易に通過して胎児に到達します。胎児は成人よりもCOの影響を受けやすく、致命的となる可能性のある一酸化炭素中毒の影響ははるかに長く続きます。胎児低酸素症（酸素不足）による胎児への害の正確な閾値は不明です。 ^{[ 71 ]}妊婦は、子供の成長や精神発達への影響のリスクを減らすために、喫煙、受動喫煙、電子タバコを避けるよう勧められています。^{[ 72 ] [ 47 ]}

窒素酸化物への高濃度曝露は胎児の突然変異を引き起こし、発達中の胎児に損傷を与える可能性がある。^{[ 73 ]}中国南部では、妊娠初期の母体の大気汚染物質、特に粒子状物質とNO2への曝露は、先天性心疾患（CHD）などの特定の出生異常のリスクを高めた_。[ 74 ^]別の研究では、妊娠初期の母体のNO2曝露はCHDと最も強く関連しており、妊娠中期と後期のPM2.5_曝露は_{CHDと最も強く関連していた。} ^{[ 75 ]}

フタル酸エステル、エストロゲン、ダイオキシンは胎児期に男性の外性器の発達を阻害し、ライディッヒ細胞とセルトリ細胞の機能、INSL3、ステロイド生成を低下させ、生殖細胞の分化を阻害する。^{[ 12 ]}

大気汚染物質に含まれる多環芳香族炭化水素（PAH）などの成分は、胎児の脳の発達に悪影響を及ぼし、認知や行動に影響を与える可能性がある。^{[ 76 ]}

PM2.5への曝露は、特に妊娠後期における妊娠高血圧症候群の発症と関連している可能性がある。妊娠高血圧症候群は、母体と胎児の罹患率と死亡率の両方を増加させる。 ^{[ 1 ] [ 77 ]}

流産は、自然流産とも呼ばれ、妊娠20週未満での自然な妊娠喪失です。^{[ 78 ]}粒子状物質（PM）や一酸化炭素（CO）などの大気汚染物質への曝露は、流産のリスク上昇と関連付けられています。PM10への曝露増加と早期流産の間には関連性があります_。 [ ^{32 ]妊娠}期間全体にわたる PM10_への曝露は、流産のリスク増加と関連しています。妊娠初期のCOへの曝露は、流産のリスク増加と関連しています。^{[ 22 ]} SO2_も流産のリスクを高める可能性があります。^{[ 35 ]}

一般集団では、NO ₂に曝露された女性は、曝露されていない女性に比べて流産率が著しく増加しています。 ^{[ 32 ]}国立衛生研究所が実施した疫学研究では、妊娠喪失と地域の自動車排出ガス、特にマサチューセッツ州ボストンとイスラエルのテルアビブにおける二酸化窒素（NO _{2 ）を比較しました。どちらの場所でも、NO 2}は妊娠喪失と関連しており、その多くは妊娠中期に発生していました。^{[ 79 ]}

死産は、妊娠20週以降に自然に妊娠が失われることです。^{[ 80 ]}粒子状物質（PM）、一酸化炭素（CO）、調理煙などの大気汚染物質への曝露は、死産のリスク上昇と関連している可能性があります。^{[ 22 ] [ 81 ]} COへの曝露は、妊娠第2期および第3期の死産と有意に関連しています。 ^{[ 32 ]}妊娠第3期のPM2.5およびPM10への曝露は、死産のリスクを高める可能性があります。_[ 22 _] 粒子^状物質と COの両方を含む調理煙は、死産のリスクを高めることがわかっています。^{[ 22 ] [ 81 ]}これは、調理や暖房に汚染度の高い燃料がよく使用される低所得国および中所得国では特に深刻な問題です。^{[ 81 ]}

家庭内大気汚染と大気汚染の両方が早産と低出生体重に関連しています。これは、特に発展途上国では致命的な結果につながる可能性があります。^{[ 82 ]}レビューによると、PM2.5_への曝露は一貫して早産と低出生体重に関連しています。^{[ 83 ]} 2019 年の PM2.5 の世界的な負担の評価では、PM2.5 濃度が 10 μg/m3_増加する_ごと^に、出生体重が 22 g 減少し、低出生体重のリスクが 11% 増加し、早産のリスクが 12% 増加することが計算されました。^{[ 3 ] [ 82 ]}

2006年から2010年にかけてグレーターロンドンで行われた妊娠転帰の研究では、NO _x、NO ₂、交通排気ガス由来のPM _2.5 、交通非排気ガス由来のPM _{2.5 、PM 2.5}、PM ₁₀、およびO ₃が調査されました。他の大気汚染物質の影響を調整した後、満期時の低出生体重のリスク増加は、PM _2.5と最も強く関連していました。他の汚染物質を補正した後、 13.8 μg/m ³を超えるPM _2.5レベルは、低出生率のリスクが3%増加することと関連していました。^{[ 1 ] [ 84 ]}

PM _2.5、CO、窒素酸化物はすべて、自動車の大気汚染や暖房、調理に関連しています。NO _{x は}、一般的な汚染レベルの代理指標として測定されることがあります。^{[ 6 ] [ 7 ] [ 85 ]}大気中の二酸化窒素濃度が高い地域では、胎児に悪影響を及ぼします。NO ₂への曝露は、胎児の発育低下、早産、呼吸器疾患の増加と相関しています。スペインのバレンシアでは、妊娠全期間における NO ₂への曝露は、出生体重と乳児の頭囲で測定される胎児の発育低下のリスク要因であることがわかりました。出生体重との関係は妊娠第 1 期に最も強く、乳児の頭囲の低下との関係は妊娠全体を通して最も強くなりました。第 2 期における大気中の NO ₂濃度が 10 μg/m ³増加すると、胎児の体重が在胎週数に対して小さい可能性が 37% 高くなります。妊娠初期および中期にNO ₂レベルが40μg/m ³を超えた場合にも、より悪い結果が見られた。 ^{[ 1 ] [ 86 ]}

対照的に、ノルウェーのベルゲンとオスロで行われた研究では、出生体重の差はNO _{2曝露ではなく要因に起因する可能性があると結論付けられました。しかし、ベルゲン/オスロの研究対象集団の妊娠期間全体におけるNO 2}曝露の平均レベルは、スペインの研究対象集団のそれよりもはるかに低く、13.6 μg/m ³に対し36.9 μg/m ³でした。^{[ 1 ] [ 86 ] [ 87 ]}ノルウェーでは、新生児の出生体重に関してNO _{2濃度は安全なレベルであった可能性があると示唆されています。別の研究では、ノルウェーの都市部でNO 2}、NO、およびPM ₁₀を調べました。妊娠後期のNOへの出生前曝露は出生体重の低下に関連していましたが、NO ₂とPM _10は関連していませんでした。^{[ 88 ]}

米国では、早産で生まれた赤ちゃんは、早産でない赤ちゃんに比べて、高濃度の汚染物質（NO _{2で測定）に曝露される可能性が 94% 高いことがわかっています。} ^{[ 89 ]}交通量の多い地域の近くに住んでいることや道路からの距離は、交通関連の汚染物質への曝露において重要であることが示されています。交通量の多い地域に近いほど、早産や低出生体重の可能性が高くなります。ある研究では、テキサス州の同じ交通量の多い道路の風上と風下に住んでいる妊婦を比較しました。風下に住んでいることは、風上に住んでいることに比べて、出生体重の低下と超早産のリスクの増加に関連していました。^{[ 90 ]}ロサンゼルス国際空港 (LAX) の風下に住んでいることの影響も研究されています。飛行機からの超微粒子状物質 (直径 0.1μm 未満) への曝露は、早産のリスクを高めることがわかっています。^{[ 91 ]}

米国では、2000年から2018年までの郡レベルのデータを使用して、石炭火力発電所の近くに住むことの影響が全国的に調査されました。石炭関連のPM2.5の増加は、_早産のリスクの急激な増加と関連していました。石炭汚染への曝露と早産率には人種間の格差がありました。^{[ 92 ]}

一酸化炭素濃度と妊娠合併症との関連性を調べた研究では、COが出生体重に及ぼす影響の閾値が特定されました。2 ppmを超えると、COが1 ppm増加するごとに体重が69.35 g減少しました。2 ppmを超えると、在胎週数に比べて小さい児、早産、周産期死亡率の上昇といった合併症のリスクが有意に増加しました。^{[ 93 ]}

受胎時から2歳まで大気汚染にさらされた子供は、生命を脅かす生涯にわたる影響を受ける可能性があります。^{[ 94 ] [ 95 ]} _PM10、PM2.5 _、 NO2_など の大気汚染への短期および長期の曝露は、乳児死亡の主な原因^{[ 96 ]} 、および心血管系、代謝系、呼吸器系、アレルギー、神経発達^{[ 97 ] [ 98 ] 、免疫系への影響[ 99 ]}などの長期的な健康合併症の原因として指摘されています。

大気汚染への曝露は早産のリスク増加と関連しており、^{[ 89 ]}子宮内臓器発達期間の短縮により、さまざまな健康上の合併症を伴う可能性があります。早産で生まれた子供は、呼吸器系、心臓、腎臓、内分泌系に関わる慢性疾患のリスクが高くなります。^{[ 100 ] [ 101 ]}

大気汚染は、小児によく見られる血液疾患である免疫性血小板減少症（ITP）^{[ 102 ]} や、難聴^{[ 103 ]}や視力低下^{[ 104 ]などの中枢神経系（CNS）の問題と関連している。このような妊娠中の問題の影響は成人期まで続く傾向があり、肥満[ 105 ]}、高血圧^{[ 106 ]} 、 2型糖尿病^{[ 107 ] 、先天性心疾患[ 108 ]}の発症につながる可能性がある。