飲料水と鉄過剰

インドのアッサムの人口は、地下水に高濃度の鉄に繰り返しさらされ、ヘモクロマトーシス（臓器に鉄が過剰に蓄積して肝硬変や心不全に至る疾患）、肝硬変、シドローシス（脳に鉄が沈着して神経障害を起こす疾患）などの健康への悪影響をもたらすことが報告されています。地域住民の爪、毛髪には多量の鉄分が含まれており、鉄過剰のレベルはその地域の居住年数と相関していました。(2014, Chaturvedi)

インドでは、西ベンガル州、オリッサ州、アンドラ・プラデーシュ州、アッサム州、テランガナ州など、地下水中のFeとMn濃度が高い州があります。（CGWB（中央地下水委員会）、2010年）。世界中で、ナイジェリア、中国、バングラデシュ、米国ノースカロライナなどの国は、地下水中の鉄濃度が高いです。（Hossain et al.、2013; Ngah and Nwankwoala、2013; Johnson et al.、2017）FeとMnはどちらも人体の成長と機能に必要です。Feはミオグロビンと同様にヘモグロビンの成分であり、その欠乏は人間の貧血につながります。一方、Mnはアミノ酸の合成、炭水化物、グルコース、コレステロールの代謝に役立ちます。また、骨形成に役割を果たし、血液凝固を防ぎます。マンガンはまた、アルギナーゼ（肝臓でのウレア合成に有用）、ピルビン酸カルボキシラーゼ、スーパーオキシドジスムターゼ、グルコネオジェネシスの必須酵素の補因子としても機能します。（Keen et al.、2000）しかし、飲料水中の高濃度（>0.3 mg L^−1）によるヒトにおけるFeの毒性は、肝細胞腫症などの健康関連の危険を引き起こし、臓器損傷、肝硬変、肝細胞癌、疲労、関節痛、ヘモシデロ症を引き起こす（Chaturvedi et al.、2014; Rostern、2017; Yadav et al.、2019a）。ヘモシデシスは、身体の重要な臓器にタンパク質ヘモシデリンが沈着することであり、これは、飲料水と食事による鉄の過剰曝露の結果である可能性があります（Chaturvedi et al.、2014）。同様に、飲料水中の0.10 mg L^-1を超えるマンガンの過剰曝露は、神経関連障害を引き起こし、パーキンソン病のような症状、情緒不安定、幻覚、心血管毒性をもたらします(Frisbie et al., 2012; Rutchik et al., 2012; Tuschl et al., 2013)。米国ノースカロライナ州で行われた研究では、乳児死亡率は飲料水中のMn毒性に比例することが示されました（Spangler and Pangler、2009; Cabral-Pinto et al.、2020）。同様の結果がバングラデシュでも報告され、飲料水中の400 μgL⁻¹を超えるマンガン濃度の過剰曝露により乳児死亡率が増加した(Hafeman et al., 2007)。水生生態系では、水域の酸素状態がFe³⁺の形成を引き起こし、これは魚や他の水生生物に有毒です（Rostern、2017; Maurya et al.、2019）。(2021, Sharma)

バングラデシュでは、地下水が飲料水の主要な供給源であり、人口の1億4000万人以上が飲料水、調理、その他の農業用途などの家庭内目的で地下水に直接依存しています（WHOとユニセフ、2017年）。英国地質調査所（BGS）は、公衆衛生工学部（DPHE）と協力して、2001年にバングラデシュで国家水化学品質調査を実施しました。64地区のうち61地区を体系的に調査した後、調査では、多くの地下水で高くて変動するMnとFeレベルが特定されました。調査対象となった地下水の約50%がバングラデシュの飲料水ガイドラインであるMn（0.1 mg/L）を超え、約75%がFe（0.3–0.1 mg/L）の許容限界を超えました（DPHE、2001）。成人では、Feの過負荷は腹痛、不規則な月経、不妊症、心不全、糖尿病の制御困難につながる可能性があります(Makker et al., 2015)。小児では、これは成長の低下（線形成長と体重増加の両方）、病気の可能性の増加（通常の下痢）（Soofi et al.、2013）、および異常な神経発達（Wessling-Resnick、2017）をもたらす可能性があります。子供のHI（ハザード指数）値は広い範囲を示し、Moulvibazar SadarとSreemangalの平均はそれぞれ2.69と3.93でした。成人の場合、平均は低く、MoulvibazarとSreemangalでそれぞれ0.37と0.44でした。この結果は、非発がん性元素であるMnとFeに関連する健康リスクが、研究地域の成人よりも子供の間でより一般的であることを示唆しています。(2023, Rushdi)

インドのマジュリ島において、As中毒、多金属汚染、そして人々の健康リスク認識が評価されました。地下水中のAs、Mn、Feの顕著な増加と、著しい体内負荷が示された。最大ハザード指数値は、成人および小児の両方において、深刻な非発がん性健康影響と、有意に上昇した癌リスクを示した。地元住民のほとんど（99%）は金属汚染による健康への悪影響について知らず、身体の不調や健康問題を理解している人はわずか15%でした。(2020, Goswami)

中国北部の内モンゴル自治区（NMG）、黒龍江省（HLJ）、北京市郊外（BJ）の遠隔地や散在地域から156の自給井戸水を調べました。HLJでは4種類の重金属（As、Fe、Mn、Tl）、BJでは1種類の重金属（Tl）、NMGでは10種類の重金属（Al、As、B、Cr、Fe、Mn、Mo、Se、Tl、Zn）の濃度が、中国または世界保健機関（WHO）が設定した基準値を超えました。総発がんリスク（TCR）と総非発がんリスク（THQ）が設定基準を超えたのは、HLJとBJと比較して、主にNMGでした。また、AsはHLJとBJのTCRのそれぞれ97.87%と60.06%を占め、CrはNMGのTCRの70.83%を占めました。3つの地域すべてでCdによるTCRの危険性はごくわずかでした（<10 ⁻⁴）。 HLJ、BJ、NMGのTHQにおけるAsはそれぞれ51.11%、32.96%、40.88%を占めた。主成分分析の結果、HLJとNMGの井戸水中の重金属は主に自然起源と人為起源の混合起源であるのに対し、BJではほとんどの重金属が自然起源である可能性が高い。今後、自給井戸の水中重金属濃度の長期モニタリングを広範囲の井戸水地点で実施するとともに、As汚染度の高い井戸水については、飲料水源として利用する前にモニタリングを強化し、十分な評価を行う必要がある。(2022, Bai)

75歳女性で、輸血歴は無かったが，胃癌術後の鉄欠乏性貧血に対し，鉄剤を断続的に約30カ月間静注された既往があり，その前後でのCT所見に変化を認めました。二次性鉄過剰症（続発性ヘモクロマトーシス）と診断し，デフェロキサミン500mgの筋肉注射を開始，その後瀉血療法を併用し血清フェリチン値は1199ng/ ml まで改善した症例が報告されています。(2008, 田中)

鉄分補給剤をそれぞれ7年、15年、35年、61年間にわたり毎日摂取したことで鉄過剰症を発症した白人成人4名（男性1名、女性3名）を評価・治療した。
各患者においてC282Y、H63D、S65C変異を検出するためHFE遺伝子変異解析を実施し、うち2例ではHFEエクソン領域のシークエンシングを行った。さらに2例ではTFR2、HAMP、FPN1、HJV、ALAS2のコード領域変異検出のため直接シークエンシングを実施した。患者1～4はそれぞれ約153、547、1,341、4,898gの無機鉄サプリメントを摂取した。患者1はヘモクロマトーシス、HFE C282Yホモ接合体、βサラセミア軽症を有した。患者2は球状赤血球症を示し、HFEコード領域変異は認められなかった。患者3は貧血がなく、HFE遺伝子型は正常で、HAMP、FPN1、HJV、ALAS2のコード領域変異は認められなかった。TFR2コード領域変異V583I（nt 1,747 G→A、エクソン15）のヘテロ接合体であった。患者4は貧血がなく、HFE、TFR2、HAMP、FPN1、HJV、ALAS2のコード領域変異も認められなかった。
瀉血による除去鉄量はそれぞれ32.4、10.4、15.2、4.0 gであった。血清フェリチンの対数値と瀉血による除去鉄量には正の相関が認められた（P = 0.0371）。患者1～4におけるサプリメントからの推定鉄吸収率はそれぞれ20.9%、1.9%、1.1%、0.08%であった。長期にわたり鉄サプリメントを摂取した後に鉄過剰症を発症する成人の臨床的表現型とヘモクロマトーシス遺伝子型は異質であると結論づけられる。治療的瀉血は実行可能かつ有効であり、鉄過剰症の合併症を予防するであろう。(2006, Barton)