JP2011193845A - 煙草植物の製造方法及びその煙草植物、並びにその煙草植物を原料としたタバコ - Google Patents

Abstract

【課題】 体内に取り込まれたニコチン等の有害物質の挙動や組織、臓器への蓄積度合について、的確かつ簡易に把握することができる煙草植物の製造方法及びその煙草植物、並びにその煙草植物を原料としたタバコを提供する。
【解決手段】 種子又は発芽苗から発育する過程において、重窒素（^１５Ｎ）を含む窒素化合物を栄養源として供給し、その^１５Ｎで標識化した煙草植物を生育させることを特徴とする。栄養源として供給する窒素化合物は、無機態窒素化合物であり、例えば硝酸化合物又はアンモニア化合物である。
【選択図】 なし

Description

本発明は、重窒素（^１５Ｎ）でラベル化した煙草植物の製造方法に関し、特に、^１５Ｎで標識化した煙草植物を生育させる煙草植物の製造方法及びその煙草植物、並びにその煙草植物を原料としたタバコに関する。

煙草植物は、ナス科植物の１つで６０種類以上が発見されている。乾燥させた煙草植物の葉を燃やして、その煙を吸入するのが喫煙である。現在、様々な研究や調査の結果、喫煙が身体に悪影響を及ぼすことが広く認知されてきているが、未だ多くの人々が嗜好品として煙草製品を日常携帯し、喫煙し続けている。

煙草の煙には、２０００種類以上の化学物質が含まれており、そのうち約２００種類の有害物質、４０種類以上の発癌性物質が知られている。具体的には、一酸化炭素、シアン化水素、アクロレイン、アセトアルデヒド、ホルムアルデヒド、アセトニトリル等の有害成分と共に、ニコチン、タールのような粒状の有害成分が含有されている。 このような有害成分は、喫煙者だけではなく、その周りにいる非喫煙者にとって受動喫煙等を介して健康を損なわせる原因となる。さらに、例えばこれらの煙草成分のうち、臭いを発生する成分は、その臭気によって喫煙者の周囲の者に不快感を与え、また室内での喫煙により付着した煙草成分は、壁紙等を変色、劣化させてしまうといった弊害をもたらす。

その有害成分の中でも、特にニコチンは、煙草の代表的な中毒性有害成分として知られており、煙草製品が持つ常用依存性の大きな原因となっている。

ニコチンは、副腎髄質、神経筋接合部及び脳における自律神経節において、ニコチン作動性受容体に対する作動物質として作用することを特徴とし、ニコチンが有している陽性強化特性は、アセチルコリン、β−エンドルフィン、ドーパミン、ノルエピネフリン、セロトニン、及び快感、覚醒、愉快な気分、食欲及びその他の望ましい心理状態を仲介する他の化合物を含む神経伝達物質が放出される結果に基づくものであると考えられている。

また、ニコチンは、上述のように最も常用依存性のある物質として知られるものの１つであるという他に、煙草及び身体に存在する多数の発癌性化合物の前駆体でもある。

このような、ニコチンをはじめとした、タール、ニトロソアミン等の有害成分の健康への影響に関して多くの研究がなされてきており、例えば発癌性かつ常用依存性のある物質の濃度を低下させた煙草を製造する方法等に関心が集まっている。

また、例えば特許文献１のように、ニコチンやタール等の喫味成分を保持しながらホルムアルデヒドを選択的に除去するたばこフィルタによって、人体に対して安全で喫味を損なわないタバコを提供する等の研究もなされている。

しかしながら、体内に取り込まれたニコチン等の有害物質の挙動や体内組織への蓄積度等に関しては不明な点も多く、的確かつ簡易にその挙動等を把握して健康維持や疾患治療に応用し得るような方法は未だ開発されていない。

特開２００８−１５４５０９号公報

そこで、本発明はこのような実情に鑑みて提案されたものであり、体内に取り込まれたニコチン等の有害物質の挙動や組織・臓器への蓄積、代謝等について、的確かつ簡易に把握することができる煙草植物の製造方法及びその煙草植物、並びにその煙草植物を原料としたタバコを提供することを目的とする。

本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、重窒素（^１５Ｎ）を多く含む栄養源を用いて煙草植物を栽培し、煙草植物に含まれるニコチンやタール等の窒素含有化合物に^１５Ｎを取り込ませることで、^１５Ｎを多く含んだ煙草植物を生育させることができることを見出した。

すなわち、本発明に係る煙草植物の製造方法は、種子又は発芽苗から発育する過程において、重窒素（^１５Ｎ）を含む窒素化合物を栄養源として供給し、該^１５Ｎで標識化した煙草植物を生育させることを特徴とする。

ここで、栄養源として供給する窒素化合物は、無機態窒素化合物であり、例えば硝酸化合物又はアンモニア化合物である。

本発明に係る煙草植物の製造方法によれば、重窒素（^１５Ｎ）を多く含む肥料等の栄養源を用いることによって、^１５Ｎを均一に含有させた煙草植物を製造することができ、その煙草植物を原料として生産されるタバコを喫煙することで、タバコの煙を介して生体中に^１５Ｎを多く含んだニコチン、タール等の窒素含有化合物を取り込ませることができる。これにより、その生体中に取り込まれた^１５Ｎの濃度を測定することによって、喫煙に由来する窒素含有化合物が臓器のどこに移動、蓄積、代謝するかを調査することができる。

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について説明する。

本実施の形態に係る煙草植物の製造方法は、種子又は発芽苗から発育する過程において、安定同位体を含む化合物を栄養源として供給し、その安定同位体で標識（ラベル）化した煙草植物を生育させることを特徴とする。このような煙草植物の製造方法によれば、煙草植物において生成される化合物に、安定同位体を効率的に取り込ませることができ、その結果安定同位体を豊富に含有した煙草植物を製造することができる。特に、本実施の形態では、煙草植物の種子又は発芽苗の段階から、安定同位体によってラベルした栄養源を供給するようにしているので、煙草植物の個体内に安定同位体を均一に取り込ませることができる。

また、安定同位体によりラベルした化合物を含む栄養源の供給回数は、特に限定されず、種子又は発芽苗の段階において供給するだけに限られず、生育の全過程において、適宜複数回に亘って追加供給することが好ましい。これにより、より一層効果的かつ均一に、安定同位体を煙草植物に取り込ませることができ、その安定同位体を多く含んだ煙草植物を生育させることができる。また、詳しくは後述するが、特に、煙草植物内において生成されるニコチンは、煙草植物の成熟期において主に生成されることから、種子又は発芽苗の段階だけでなく、生育の全過程に亘って供給することが好ましい。

さらに、予め安定同位体でラベルした種子（以下、「ラベル種子」とする。）や、ラベル種子から発芽した発芽苗を用いて煙草植物を生育させるようにしてもよい。このようにして、ラベル種子やラベル種子から発芽した発芽苗を用い、生育する全過程において安定同位体によってラベル化した栄養源を供給することにより、煙草植物に対するラベル化率をより一層高めることができる。なお、ラベル種子は、例えば成長したラベル植物から得ることができる。

本実施の形態に係る煙草植物の製造方法においては、煙草植物の品種については特に限定されず、例えばバーレー種、オリエンタル種といった周知の品種を用いることができる。

また、栄養源は、煙草植物の生育に必須の全ての物質を意味し、具体的に、煙草植物の生育に必要な栄養源として、光合成に用いるＣＯ_２及びＨ_２Ｏと、植物の生長に必要な、窒素、カリウム、リン酸の３大栄養素、さらに、マグネシウム、カルシウム、微量元素、金属等が挙げられる。本実施の形態に係る煙草植物の製造方法では、これら煙草植物の生育に必須の栄養源のうちの少なくとも１つに対して、安定同位体によるラベル化を行う。なお、煙草植物に供給する栄養源は、安定同位体によってラベル化した上記栄養源のみではなく、それを含む煙草植物の生育に必須のすべての物質を供給する。

上述した栄養源の中から選ばれた少なくとも１種の栄養源に対してラベル化する安定同位体は、測定感度を高めたい核種の安定同位体、又はその核種からのカップリング情報を抽出し得る安定同位体であり、例えば、^２Ｈ、^７Ｌｉ、^１１Ｂ、^１３Ｃ、^１５Ｎ、^１７Ｏ、^１８Ｏ、^２９Ｓｉ、^３３Ｓ、^４３Ｃａ、^４７Ｔｉ、^５７Ｆｅ、^６３Ｃｕ、^６７Ｚｎ、^７７Ｓｅ、^７９Ｂｒ、^１０９Ａｇ、^１１５Ｓｎ、^１２９Ｘｅ、^１９９Ｈｇ等を挙げることができる。

ところで、煙草植物には、多くの有害物質が含まれており、その代表的な成分としてニコチンが存在する。ニコチンは、上述のように常用依存性の大きな原因となる煙草植物の有害成分であると共に、発癌性化合物の前駆体として知られている。

このニコチンは、窒素含有化合物であるアルカロイドであり、供給された窒素源からなる栄養源に基づいて、主に煙草植物の根で形成され、その後、葉に輸送されてそこに蓄えられる。具体的には、ニコチンは、ニコチン酸と４−メチルアミノブタナールとの縮合によって、成熟期に最も多く生成される成分である。

また、ニコチンの以外の煙草植物に含まれている有害成分も、主に窒素化合物から構成されており、これら窒素化合物からなる有害物質が、喫煙をすることによって、体内のどこに、またどの程度蓄積されるかについて調査する方法の開発が望まれている。

そこで、本実施の形態に係る煙草植物の製造方法では、煙草植物の生育に必須の要素であると共に、ニコチンをはじめとする煙草植物に含まれる有害物質の構成元素である窒素に対して、安定同位体である^１５Ｎによりラベル化した窒素化合物を栄養源として供給する。これにより、生育過程において、煙草植物がその栄養源を吸収するに従って^１５Ｎが煙草植物に取り込まれ、葉等の組織においては、^１５Ｎを含有したニコチン等を生成させることが可能となる。

栄養源として供給する窒素化合物としては、特に限定されないが、一般的に植物組織に吸収されやすく、生育促進を図ることができるという点において、無機態窒素であることが好ましい。具体的には、窒素化合物からなる栄養源として、硝酸アンモニウム、硝酸カリウム等の硝酸化合物、硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム等のアンモニウム化合物、尿素の他、シアナミド系肥料、ウレアホルム、ＣＤＵ（クロトニリデン二尿素）、ＩＢＤＵ（イソブチリデン二尿素）等の緩効性肥料を挙げることができる。

また、種子又は発芽苗から煙草植物を生育する過程全体を通じ、供給する窒素化合物からなる栄養源全体における^１５Ｎのラベル化率を、所定以上の高い割合に保つことが好ましい。具体的には、煙草植物に供給される栄養源全体における^１５Ｎのラベル化率を、当該核の天然存在比の２倍以上、好ましくは１０倍以上に保つことが好ましい。

なお、煙草植物の栽培方法に関しては、特に限定されず、公知の栽培方法を採用することができ、その栽培過程において、上述のように^１５Ｎを含有した窒素化合物を栄養源として供給する。

また、栄養源のうち、窒素化合物に対してのみ^１５Ｎをラベル化することに限られず、例えば、栄養源のうちの窒素化合物に対して^１５Ｎのラベル化をすると共に、栄養源とする化合物中に存在する炭素に対して^１３Ｃのラベル化をした栄養源を煙草植物に供給するようにしてもよい。これにより、例えばニコチン等の有害成分における、窒素の^１５Ｎをトレースするだけにとどまらず、化合物の骨格を構成する炭素に関して^１３Ｃを指標としてトレースすることができ、生体内における代謝・分解率等に関しても測定することが可能となる。

次に、以上のようにして生育され、^１５Ｎによってラベル化した煙草植物の葉を原料として、タバコを製造する。このようにして、^１５Ｎによってラベル化された煙草植物を原料としてタバコを製造することによって、ニコチン等の窒素化合物からなる有害成分中の窒素元素として^１５Ｎが含まれたタバコを製造することができる。なお、タバコの製造は、周知の方法を採用することができる。

ところで、上述のように、タバコの煙には、一酸化炭素、シアン化水素、アクロレイン、アセトアルデヒド、ホルムアルデヒド、アセトニトリル等と共に、ニコチン、タール等の窒素化合物が有害成分として含まれている。したがって、^１５Ｎによってラベル化された煙草植物を原料として製造されたタバコからは、^１５Ｎでラベル化されたニコチン等の窒素化合物が煙として排出される。

ここで、タバコの煙に含まれているニコチン等の有害成分は、口腔粘膜、胃腸粘膜、又は皮膚から体内に吸収される。ニコチン等の成分の吸収は、呼吸器経路が最も速く、吸入後約７秒後に血中に現れ、約１０秒後には脳に達する。体内に入ったニコチン等の成分は、肝臓で代謝され、代謝産物は腎臓から排泄される。体内でのニコチンの半減期は約４０分であり、他の依存性薬物に比べると短く、その効果の消失も速い。

したがって、本実施の形態に係る煙草植物により製造されたタバコを喫煙することによって、そのタバコから^１５Ｎでラベル化されたニコチン等の窒素化合物が煙として排出され、その^１５Ｎでラベル化されたニコチン等の窒素化合物は、口腔粘膜、胃腸粘膜、又は皮膚から体内に吸収される。そして、そのニコチン等の窒素化合物は、脳や肝臓、腎臓等に移行する。

このとき、本実施の形態においては、ニコチン等の窒素化合物の窒素を^１５Ｎでラベル化しているので、生体内において、ニコチン等の窒素化合物に取り込まれた^１５Ｎを追跡調査することができ、これにより、タバコの煙の体内動態をより詳細に調べることができる。

また、各臓器において、この^１５Ｎの濃度を測定することによって、ニコチン等の窒素化合物がどの臓器に蓄積されているのかを調べることができる。具体的には、人体に取り込まれた窒素含有物質の^１５Ｎ濃度は、血液検査、尿検査、ＮＭＲ検査等の簡易な方法で、分析、調査することができる。

特に、上述のように、ニコチン等の窒素化合物は半減期が短いことから、^１５Ｎの濃度等を指標として血液検査や尿検査等の簡易な方法によって測定することによって、正確にかつ迅速に調べることが可能となる。

また、ニコチン等の窒素化合物の神経系への作用に関して、神経系に取り込まれたニコチン等の窒素化合物に含まれる^１５Ｎの濃度を測定することによって、その影響を調べることができる。

ここで、ニコチン等による神経系への作用、すなわち刺激の伝達について説明すると、ニコチン等による刺激が伝達される上では、アセチルコリンという伝達物質が重要な役割を果している。このアセチルコリンは、神経繊維の末端部にある分泌顆粒の中に蓄えられており、神経から信号が伝わってくると、この分泌顆粒から放出され、次の神経細胞の表面にあるレセプターに結合して信号を伝える。

ニコチンは、興奮及び抑制を促すという二相性の作用を併せ持ち、アセチルコリンを介して、中枢神経に対しては、興奮作用により血管を収縮して血圧を上昇させると共に、心拍を減少させる。続いて抑制作用に移行し、心拍を促進して、血圧を下降させる。一方、末梢神経に対しては、神経筋接合部をはじめは興奮させ、後に抑制させる。

ニコチンによって生じるこのような状態が慢性化した中毒症状としては、鼻腔や気管支の刺激、末梢血管の収縮及びそれに伴う皮膚温度の低下、心臓の拍動数の増加、血圧の上昇、血糖値の増加、排尿障害、脂肪酸の上昇等の症状が挙げられる。

本実施の形態においては、^１５Ｎによってラベル化されたニコチン等の窒素化合物が体内に取り込まれた後、神経系に関しては、ニコチン受容体へのニコチンの作用を、その^１５Ｎの濃度を測定することによって定量することができる。

また、その^１５Ｎ濃度と、神経伝達物質であるアセチルコリンの濃度との相関を調べることも可能となり、中枢、末梢神経におけるニコチン等の窒素化合物の作用を効率的かつ的確に、そして迅速に調べることができる。

現在、タバコの煙は、例えば慢性閉塞性肺疾患（chronic obstructive pulmonary disease：ＣＯＰＤ）や、肺癌等の肺疾患の主要因として知られており、また増大する酸化ストレスによる炎症反応を惹起させ、動脈硬化症や冠状動脈症及び生活習慣病等のような全身性の炎症の誘発因子として関与することが報告されている。すなわち、喫煙は、肺等の特定臓器における障害のみならず、広く生体全体における障害の要因となることが知られている。

したがって、本実施の形態に係る煙草植物の製造方法によって製造された煙草植物を用いることにより、多くの疾患の原因となるニコチンやタール等の窒素化合物からなる有害物質の、生体内における動態、蓄積、代謝等を的確かつ簡易に測定することでき、疾患の予防や治療の促進に大きく寄与する。

以下、本発明の一実施の形態について、実施例を用いてさらに詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施例に何ら限定されるものではない。

バーレー種の煙草植物について、^１５Ｎによるラベル化を行った。具体的には、Ｋ^１５ＮＯ_３を加えた栄養塩を、生育の全過程に亘って、１週間に１度の頻度で供給することによって生育させた。

生育した煙草植物は、中葉系については、葉色が淡黄緑色(中葉)あるいは黄緑色(合葉)となった。そして、中支骨が白色味を帯びた頃には、本葉系は全体が黄緑色を呈するようになり、中支骨が白色味を帯びて、上位の葉に黄斑の虎ブチが見える頃に収穫した。

このようにして収穫した煙草植物の葉を乾燥させた後、^１５Ｎの含有量を分析したところ、^１５Ｎラベル化率は９５％であった。

以上のように、^１５Ｎを含有する栄養素によって煙草を生育させることによって、煙草に含まれるニコチンやタール等の窒素含有成分に^１５Ｎを多量に取り込ませることができることが分かった。

Claims (5)

1. 種子又は発芽苗から発育する過程において、重窒素（^１５Ｎ）を含む窒素化合物を栄養源として供給し、該^１５Ｎで標識化した煙草植物を生育させることを特徴とする煙草植物の製造方法。
2. 上記窒素化合物は、無機態窒素化合物であることを特徴とする請求項１記載の煙草植物の製造方法。
3. 上記無機態窒素化合物は、硝酸化合物又はアンモニア化合物であることを特徴とする請求項１又は２記載の煙草植物の製造方法。
4. 請求項１乃至３の何れか１項記載の煙草植物の製造方法によって生育された^１５Ｎを含有する煙草植物。
5. 請求項４記載の煙草植物を原料として製造したタバコ。