ハイライト
- 前向きコホート研究では、妊娠期クロルピリホス曝露が6〜15歳の小児における広範な皮質厚さ変化と白質体積減少と関連していることが示されました。
- 多モダリティMRI（解剖学的、スペクトロスコピック、拡散、灌流画像）は、一貫した曝露量依存的な脳構造と代謝の異常を明らかにしました。
- 神経毒性は炎症と酸化ストレス経路を通じて媒介される可能性があり、他の妊娠期環境曝露との共通の機序経路を示唆しています。
- 政策的意義では、神経発達を保護するために妊娠期農薬曝露の最小化の重要性が強調されています。
背景
クロルピリホス（CPF）は、2000年代初頭に規制制限が始まるまで、農業と室内害虫駆除で広く使用されていたクロロ化オルガノリン系農薬です。妊娠期は、脳発達の重要な段階（神経細胞の増殖、移動、分化、髄鞘形成）を含むため、特に環境毒素に対して脆弱です。この期間中の障害は、持続的な神経発達障害につながる可能性があります。
現在まで、前臨床動物モデルと疫学的研究はCPFを神経毒性物質として指摘していましたが、人間の脳形態との直接的な相関関係は、JAMA Neurology（Peterson et al., 2025）に掲載された参照文献の前向き縦断研究まで明確ではありませんでした。
主な内容
研究デザインと対象者
この研究では、1998年から2006年にかけて、ニューヨーク市マンハッタン北部とサウスブロンクスから募集された727人のアフリカ系アメリカ人およびドミニカ系女性を対象に、縦断的に追跡調査を行いました。この地域は、2001年の禁止前に主に室内住宅での使用により高い妊娠期農薬曝露が記録されている都市部人口です。2007年から2015年の間に6〜14.7歳の332人の小児からMRIデータを取得し、最終的には画像と妊娠期クロルピリホスバイオマーカーデータの両方を持つ270人の小児について分析を行いました。
画像モダリティと結果
本調査では、多モダリティMR技術を用いました：
- 解剖学的MRI：CPF曝露が高いほど、額葉（上、中、下前頭回、前帯状回、軌側前頭回）、側頭葉（上、中、下側頭回、海馬傍回）、後頭葉下部（帯状回、楔形回、梭状回）の皮質が厚くなる一方、背側頭葉（上頭頂回）では皮質が薄くなることが示されました。
- 白質測定：CPF曝露は、複数の葉と内包線維の拡散計数指標の低下と関連していました。
- 磁気共鳴スペクトロスコピックイメージング（MRSI）：深部白質と島皮質領域での神経細胞の健全性マーカーであるN-アセチル-L-アスパルタート（NAA）とCPFレベルとの逆相関が見られました。
- 拡散テンソルイメージング（DTI）：CPF曝露と内包線維の各向異性係数の増加と平均拡散係数の低下が関連しており、白質微細構造の変化を示唆しています。
- 動脈自旋ラベリング（ASL）：CPF曝露が増加するにつれて、局所脳血流量が低下することが示されました。
これらの画像バイオマーカーは、CPF曝露が脳構造だけでなく、正常な発達に重要な神経化学的および血液力学的側面も乱すことを示唆しています。
神経発達と機能的相関
妊娠期CPFレベルが白質束の神経細胞密度低下と関連しており、これは小児の細かい運動技能と運動プログラミングの低下に対応しており、観察された画像異常と一致しています。
メカニズムと共通の毒性経路
CPFの化学的特性にもかかわらず、観察された神経画像シグネチャーは、大気汚染などの妊娠期曝露と類似しており、主に神経炎症と酸化ストレスによって推進される共通の病態生理学を示唆しています。
集団と公衆衛生の考慮事項
対象となった集団は、都市部の少数民族コミュニティが室内農薬使用や農地からの農薬飛散に近接することによる不均衡な曝露リスクを強調しています。胎児組織負荷の増加は、CPFの胎盤通過能力と未熟な胎児血脳バリアを通過する能力を反映しています。
専門家のコメント
ブラッドリー・S・ピーターソン博士は、妊娠期CPF曝露とさまざまな脳指標や運動機能障害との曝露量依存的な関係の堅牢性を強調し、CPFの神経毒性の人間体内確認における画期的な成果を示しました。脳域全体での構造的、代謝的、拡散的、灌流異常の収束は、神経発達に対する複雑で多面的な影響を示唆しています。
限界には観察研究設計と残存混在因子が含まれますが、縦断的研究設計と多モダリティ画像は因果関係を強化します。曝露された小児に対する治療介入の研究ギャップが残っており、現在の戦略は曝露低減を目的とした一次予防に焦点を当てています。
規制の変化、例えば2021年のEPA耐容値取り消しは、政策の反応性を示していますが、農業経済と公衆衛生のバランスを取りながら農薬使用に関する法的論争が続いています。
結論と今後の方向性
この包括的な人間研究は、妊娠期クロルピリホス曝露が、中学生期まで続く脳構造、神経細胞の健全性、運動機能への持続的かつ曝露量依存的な悪影響があることを実証しています。これらの知見は、妊娠期CPF曝露を制限する厳格な政策を必要とし、リスクのある集団を対象とした公衆衛生教育の緊急性を強調しています。
今後の研究では、CPF誘発神経毒性の可逆性を解明し、酸化ストレスと炎症損傷を軽減する介入を探索し、神経発達結果を予測するバイオマーカーを特定する必要があります。神経画像と機能評価の統合は、環境曝露を神経生物学的エンドポイントにリンクする翻訳フレームワークを提供します。
参考文献
- Peterson BS, Delavari S, Bansal R, et al. Brain Abnormalities in Children Exposed Prenatally to the Pesticide Chlorpyrifos. JAMA Neurol. 2025 Aug 18. doi:10.1001/jamaneurol.2025.2818. Epub ahead of print. PMID: 40824645.
- Rauh VA, Arunajadai S, Horton M, et al. 7-Year Neurodevelopmental Scores and Prenatal Exposure to Chlorpyrifos, a Common Agricultural Pesticide. Environ Health Perspect. 2011;119(8):1196-1201. doi:10.1289/ehp.1003160
- Eskenazi B, Marks AR, Bradman A, et al. Organophosphate Pesticide Exposure and Neurodevelopment in Young Mexican-American Children. Environ Health Perspect. 2007;115(5):792-798. doi:10.1289/ehp.9828
