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  3. 病気の原因(栄養・物理)

1.栄養障害

私たちの国でも古い時代にあっては、栄養問題は食料の不足や貧困による飢餓、栄養失調、またはある種の栄養素の欠乏といった栄養不足が第一義的でした。しかし、食料の豊富な現代では、肥満、糖尿病、動脈硬化といった食物の摂取過剰が問題となることが多い。

生体が生存していくためには、適当なエネルギーと栄養素をとらなければななりません。生体の維持に最低限必要な量に加えて、活動、運動のためのカロリーが必要で、さらに子供の発育や妊娠などには種々の栄養素が必要です。生存には炭水化物蛋白質脂肪の三大栄養素に加え、ビタミン鉱物(ミネラル)など多くの栄養素が必須です。


1.炭水化物、蛋白質、脂質の不足

カロリー摂取が長期間にわたって不足する飢餓(hunger)状態では、体内に貯蔵されているグリコーゲンや脂肪が消費され、さらに組織の大きな構成成分である蛋白質もカロリー源として利用されるので、体重のみならず肝臓、腎臓、心臓などの重量も減少します。栄養摂取が完全に絶たれた場合、水が摂取されていると60日間ぐらい生存できますが、水も絶たれると3週間で死に至ります。
  • 糖質(炭水化物)はもっとも大きなカロリー源で、食物より摂取されたデンプン、ショ糖、乳糖はブドウ糖(グルコース)、果糖、ガラクトースとなり、肝に入り全身組織へ運ばれます。グリコーゲンとして肝臓や筋肉内に貯蔵されています。解糖系のすみやかな代謝回転により、効率よくエネルギーが産生されます。

  • 蛋白質の不足によって血中の蛋白量の低下、とくにアルブミン量の低下により膠質浸透圧が下がり、浮腫をきたします。これを飢餓浮腫といいます。肝臓や筋肉の細胞は萎縮(飢餓萎縮)し、機能が衰えます。

  • 脂質は脂溶性ビタミンの溶媒として必要で、コレステロールは細胞膜の構成成分であり、 またステロイドホルモン(副腎皮質ホルモン)の材料として重要です。たとえば閉塞性黄疸における胆汁酸の不足などのように栄養素としての脂質が吸収されにくい状態はいろいろな病的状態の原因となります。
    逆に、栄養摂取が過剰になると脂肪の形で蓄積し、肥満となり、動脈硬化症や糖尿病に罹患しやすくなります。

2.ビタミン(vitamin)欠乏

脂溶性ビタミンであるビタミンA,D,E,Kなどの欠乏症は、飢餓状態のときにみられます。また胆道疾患で胆汁酸が欠乏し、脂質や脂溶性ビタミンの吸収不良を起こす場合にも生じます。さらに脂溶性ビタミンは肝に貯蔵されているので、びまん性肝疾患の際などにも欠乏が起こります。
  1. ビタミンA欠乏

    夜盲症眼球乾燥症皮膚角化症などをきたします。緑黄色野菜に多く含まれるカロチンから誘導され、上皮組織の機能維持に大きな役割果たしています。粘膜癌に対する予防効果があるといわれます。黄色野菜、肝臓やバター油や肝油などの動物性脂肪のなかに含まれています。欠乏には食事性の欠乏と、腸吸収不良による欠乏、あるいは肝疾患による合成不全による欠乏があります。

  2. ビタミンB1(サイアミン)欠乏

    欠乏により脚気を生じます。欠乏は、精米によりビタミンB1量が減少した白米を主食にする摂取不足、慢性アルコール中毒、妊娠、腸疾患などによって吸収量が減じた場合に起こります。
    脚気は心不全および末梢の浮腫、末梢神経炎ならびに筋肉の不全麻痺や萎縮などをきたします。以前は重症で急性心不全で死亡するものがあり、衝心脚気とよばれました。

  3. ビタミンB2(リボフラビン)欠乏

    成長停止、口角炎、舌炎、口腔粘膜の萎縮、脂漏性皮膚炎などを起こします。リボフラビンは大量に貯蔵されているので、欠乏には長期間にわたる食事性摂取不良の場合に起こります。

  4. ビタミンB6欠乏

    皮膚炎、口角炎、口内炎、舌炎、貧血、精神神経症状などを起こします。

  5. ビタミンB12欠乏

    悪性貧血をきたします。ビタミンB12は卵黄、牛乳、肝、牡蠣(かき)などに含まれ、胃壁における内因子と結合して腸管から吸収されます。欠乏は食事のビタミンB12(外因子)の不足または胃切除術後や慢性胃炎などの内因子の欠如により起こります。
    悪性貧血は大球性赤血球が出現するのを特徴とする貧血で、貧血のほか舌炎や精神神経症状を呈します。

  6. ビタミンC(アスコルビン酸)欠乏

    欠乏状態は壊血病を起こします。ビタミンCは果物や野菜に多量に含まれ、水溶性で腸管から容易に吸収されます。壊血病は出血傾向を主症状とする疾患で、皮下や歯肉に容易に出血をみます。類骨組織の基質の産生が障害されるため、骨形成不全が起こります。さらにコラーゲン産生異常のために創傷治癒の遅延がみられます。小児とくに人工栄養児では、骨端結合部に出血をきたし、下肢の痛みによる仮性麻痺を示すことがあり、メラー・バロウ(Moller-Barlow)病とよばれます。

  7. ビタミンD欠乏

    骨変化、すなわちくる病(rickets)ならびに骨軟化症(osteomalacia)をきたします。食事性に摂取されますが、天然の植物、動物に含まれるプロビタミンDであるステロールに紫外線が照射されることにより、ビタミンD活性が生じます。ビタミンDは腸管からのカルシウムおよびリンの吸収を促進し、血中カルシウム濃度の調節、骨化を促進します。欠乏の原因としては、日光浴の不足によることがよく知られていますが、ほかに食事性ビタミンDの不足や胆道、すい臓、腸管の疾患による吸収不良も原因となります。欠乏症における骨の基本的変化は、石灰化すなわち骨化の不十分な類骨組織が生ずることです。
    くる病では軟骨内骨化も障害され、骨の発育が阻害され、頭蓋骨の変形、鳩胸(はとむね)、長管骨の弯曲、脊柱の側弯、後弯、関節の変形などを生じます。

  8. ビタミンD過剰

    ビタミンD剤の長期間の過剰投与により、血中カルシウム値の増加とともに、長管骨の骨端線に石灰(カルシウム)の沈着、さらに腎臓、肺、胃壁などにも石灰の沈着を起こします。

  9. ビタミンE欠乏

    ビタミンEには過酸化物生成抑制作用があり、欠乏により脂質過酸化物リポフスチンの胃腸管平滑筋への沈着、赤血球溶血亢進、貧血が起こると考えられます。動物では睾丸萎縮や胎盤異常などがみれられ、不妊因子とされています。

  10. ビタミンK欠乏

    低プロトロンビン血症となり、出血傾向を引き越します。閉塞性黄疸で胆汁が不足し、ビタミンKの吸収が阻害されると欠乏を起こし、皮下出血、鼻出血、血尿などを生じます。また妊婦の栄養に片寄りがあると、新生児では長管出血や脳出血をきたします。さらにビタミンKは腸内細菌により合成されて補われますが、抗生物質を使いすぎると腸内細菌の減少によりビタミンK欠乏が起こることがあります。

3.鉱物(ミネラル)

無機物ー鉱物もビタミンと同じく生体維持のために必要です。ナトリウム、カリウム、カルシウム、リンなどは生体の構成成分として、また電解質として、酸塩基平衡や浸透圧調節といった生体の恒常性維持に重要な役割を果たしています。

ナトリウムは食塩として1日10~15g摂取され、不用なものは尿から排泄されます。ほとんどは細胞外液として存在し、浸透圧に関与します。その過剰は心不全や全身浮腫をもたらします。また高血圧の発症にも関与します。不足は倦怠感、頭痛、低血圧、精神症状などを起こします。摂取適量は1日10g程度です。

カリウムのほとんどは骨、歯に含まれています。カルシウムの不足は小児の骨や歯の発育不全、成人の骨軟化症を起こします。カルシウム代謝には副甲状腺、ビタミンD、腎臓などが深くかかわっています。著しく不足するとテタニーとよばれる筋の攣縮を起こすことが知られています。
そのほか、微量で生体維持に重要な金属があります。

はヘモグロビン合成に使用され、欠乏により鉄欠乏性貧血を起こし、過剰は、血鉄症(ヘモジデローシス)やヘモクロマトーシスの原因となります。

は生体内には微量しか存在しません。常染色体劣性遺伝疾患であるウィルソン(Wil-son)病では銅代謝が異常となり、過剰の銅が脳や肝に沈着、神経症状に加えて肝硬変をきたします。

4.水

水は体重の65%~70%を占めます。水に関連した症候には、脱水と水中毒があります。

  1. 脱水(dehydration)

    水の供給や摂取が不可能な場合(昏睡、食道狭窄など)、過剰な発汗、下痢、不適切な輸液などが原因としてあげられます。皮膚、粘膜の乾燥、乏尿、高ナトリウム血症、血清浸透圧の上昇、血清蛋白やヘモグロビン値上昇、さらに細胞の内から外へ水が移動し、細胞内脱水が起こり、精神症状が現れます。

  2. 水中毒(water intoxication)

    輸液などによる水分の過剰投与、腎不全や手術後などによる水分排泄に障害がある場合で、血清浸透圧の低下、低ナトリウム血症、ヘモグロビンや血清蛋白の低下がみられ、頭痛、吐気、脱力、痙攣、錯乱、昏睡などに陥ります。


2.物理的外因

  1. 機械的要因

    身体外部より急に異常に強い力が加えられると、組織、臓器は破壊、損傷をきたします。また血管の損傷により出血が生じます。損傷、出血、疼痛により機能障害をきたすこともあります。
    外傷は外力により生じる身体的損傷です。外傷は軟部組織、骨、関節、内臓器、頭部といった組織や部位により特徴づけられます。

    皮膚、軟部組織の損傷は擦過傷、裂傷、切(割)創、挫創、刺創などに分けられます。骨、関節では骨折、脱臼、捻挫などがあります。
    内臓では肝、腎、腸管などの裂傷、いわゆる内臓破裂が知られています。
    頭部では受傷後一過性の意識障害をきたしますが、器質的障害のない、すなわち病変を生じない脳震盪、また外力が直接加わった部位とは違った部位、とくに反対側に脳挫傷や脳皮質出血をきたす対側打撃巣などが特有です。

    外傷部は、出血および炎症反応を伴う損傷治癒過程を呈しますが、しばしば感染を合併します。全身的には重篤な外傷の場合、外傷性ショック状態に陥ります。
    広範かつ高度の筋肉の圧挫により、筋肉より血中に遊離したミオグロビンが腎尿細管を傷害し無尿となることがあり、挫滅症候群(crush syndrome)とよばれます。

  2. 温度

    1)高温
    高温多湿環境下で長時間の作業を続けると、体内の熱産生は上昇し、逆に外界への熱放散が困難となり熱射病になります。直射日光暴露でみられる日射病もほぼ同一の現象です。
    高熱による局所的、全身的障害を熱傷(burn)といいます。たんに皮膚、皮下組織などの体表面の変化にとどまらず、循環、呼吸、代謝といった全身的な障害を惹起することがあることに留意しなければなりません。
    熱傷は原因により湯傷、火炎傷、爆発熱傷、輻射熱傷、接触熱傷、摩擦熱傷などとよばれます。熱傷による局所変化の程度は、作用温度と作用時間の組み合わせによります。高温でも作用時間が短ければ浅く軽度の変化にとどまるし、低温でも作用時間が長ければ深部に及ぶ高度の障害が生じます。熱傷の深さまた障害度から下記の分類が用いられます。

    1. 第I度熱傷:表皮のみの障害にとどまるもので、真皮血管が拡張、充血し発赤紅斑を生じます。水泡形成はなく、数日で瘢痕を残さず治癒します。

    2. 第II度熱傷:熱傷の障害が真皮に及ぶもので、深さにより浅在性と深在性に分けられます。いずれも真皮の変性、壊死により水泡形成がみられるのを特徴とします。深在性は浅在性に比して上皮の再生が遅れ、感染を合併しやすく、治癒に際して瘢痕を残します。

    3. 第III度熱傷:熱傷による障害が皮膚全層、さらに皮下組織や筋層に達するものです。受傷部位は凝固壊死となり、潰瘍形成がみられます。血行が途絶し、感染の可能性が高い。しだいに肉芽組織が形成されますが、表皮の再生は遅延します。植皮による創傷面の閉塞が必要なことが多いですが、放置により強い瘢痕を残し、拘縮など機能障害を残すことがあります。

    4. 第IV度熱傷:より高熱にさらされると組織は炭化します。

    熱傷の全身的影響:熱傷の受傷部分の広さが体表面積の20%以上になると、局所の障害より全身的な影響が問題となります。なかでも受傷面から大量の体液が滲出し、さらに毛細血管透過性亢進による水・電解質の組織内移動により循環血液量が減少、熱傷ショックが生じます。胃・十二指腸には、ストレス潰瘍の一種である急性出血性潰瘍(カーリング潰瘍、Curling ulcer)が形成されることがあります。腎は循環血液量の減少により腎血流量も減少し、尿細管障害が生じ無尿に陥ります。火災や高温蒸気の吸入により上気道には直接的に熱傷(気道熱傷)を生じますが、肺では漏出、滲出が生じ肺浮腫となります。また広範囲熱傷に対する大量輸液によっても肺浮腫となります。受傷面は感染しやすく、これを基盤に生じる敗血症はしばしば熱傷の死因となります。

    2)低温
    人の体温が35°C以下になると倦怠、脱力感や筋痙攣が生じ、30°Cで意識が混濁し、25°Cの低温限界を過ぎると心配活動低下し、循環障害、酸素欠乏のため意識が失われ凍死します。
    また低温により局所は凍傷をきたします。その程度により
    1. 紅斑性凍傷
    2. 水泡性凍傷
    3. 壊死性凍傷
    に分けられます。これらは局所循環障害によってもたらされます。まず、血管収縮により蒼白なとなりますが、ついで血管麻痺、拡張によりうっ血、また透過性亢進により浮腫をきたします。皮膚表皮の変性により水泡が形成され、組織壊死をきたし潰瘍化します。さらに組織凍結は細胞内水分氷結の結果、電解質のバランスのくずれによる直接細胞死をもたらします。

  3. 放射線

    放射線には電磁放射線(X線、γ線)と、粒子線(α線、β線、電子線、中性子線、陽子線)があります。直接また間接に分子を励起して電子を放出させ、イオン化する作用があります。初期反応のイオン化はきわめて短い時間で起こりますが、細胞や組織の反応は秒・分といった単位から、場合によっては数十年といった長期間に及びます。

    放射線に対する細胞、組織の感受性はその増殖能あるいは再生能に依存し、増殖能あるいは再生能が旺盛なほど、また細胞が若く、細胞の分化が低いほど感受性が高い〔ベルゴニー-トリボンドー(Bergonie-Tribondeau)の法則〕。

    きわめて感受性の高い細胞として骨髄の造血細胞、精子となる精祖細胞、卵子となる卵胞細胞腸の上皮細胞などがあげられます。逆に低いものとして成熟した骨・軟部細胞、筋細胞、神経細胞などがあげられます。

    放射線の影響、障害には臓器によって特徴があります。造血器では、高線量の照射により数日ないし1週間で骨髄細胞はほとんど消失し、白血球減少血小板減少が起こり、感染への抵抗力がなくなり、また出血傾向が出現します。消化管のなかでは小腸粘膜の細胞の感受性が高く、放射線により粘膜は消失し下痢や下血が起こります。長期の影響としては放射線腸炎が知られています。生殖器では精子形成や卵胞細胞の成熟ができなくなり、不妊となります。皮膚では放射線皮膚炎が、肺では放射線肺炎がみられます。
    また、放射線は遺伝子を損傷することが知られ、癌発生の大きな因子の一つです。広島、長崎の原爆被爆者には数年して白血病の多発がみられ、その後甲状腺癌、乳癌、胃癌などさまざまの癌の増加が指摘されています。

  4. 光線

    太陽光線は可視光線、紫外線、赤外線などからなります。
    紫外線は、皮膚の紅斑、落屑、色素沈着をもたらします。また溶接の際の紫外線や、スキー場などでの強い紫外線は紫外線眼炎を起こします。通常の紫外線も表皮細胞核の遺伝子に経度の障害を与え続け、たえまない修復機構により修復されています。しかし遺伝性疾患の光過敏症である色素性乾皮症の人では、この修復機構に欠陥があり皮膚癌が起きることが知られています。またフロンガスにより成層圏のオゾン層が破壊され、地球上にふりそそぐ紫外線量が増加し、今後人類に皮膚癌が増加する可能性が示唆されています。

  5. 電気

    電気による障害は、誤って高圧電流に触れたときや、落雷の際にみられます。
    電気が生体に与える影響は、

    1. 直流か交流か
    2. 電流
    3. 電圧
    4. 組織の抵抗
    5. 通電部位
    6. 通電時間
    などにより変わります。

    交流は筋組織に激しい痙攣収縮をきたすので直流に比してより危険とされ、100V 程度でも心停止し、呼吸停止が起こることもあります。電圧200V以上は危険であり、500Vで死亡します。皮膚は感電に際して通路となり、生体内で電気熱傷をもっとも生じやすい。体内では電流はあらゆる方向に流れるものの、出入口の短絡を流れる傾向にあります。脳幹部を流れると呼吸麻痺、心停止を起こします。四肢では組織障害性に作用しても死亡しません。落雷による電撃では、電撃斑とよばれる樹枝状の熱傷が皮膚面にみられます。

  6. 気圧

    人体は緩徐な気圧の変動にはかなり耐えうりますが、急激な変化には種々の変調をきたします。とくに気圧の上昇より下降の際に障害が生じやすい。

    • 潜函病(caisson disease):河川の橋梁、海底トンネル工事などで高圧状態で作業を続け、急激に常圧に戻った場合、血液や組織内に溶解していた気体とくに窒素が気泡となり、血管を閉塞し(空気塞栓)、脳、心、肺、筋肉などに循環障害をきたすものがあります。常圧から低圧への急激な変化、たとえば飛行機の気密室の故障などの際にも同様の変化が生じ、減圧病とよばれます。

    • 高山病(mountain sickness):高地では気圧が低く、とくに3,000mを超える高山に登った場合、酸素分圧の低下による低酸素血症、またCO2分圧低下による呼吸障害が生じます。めまい、悪心、頭痛、思考力低下、知覚異常や呼吸困難などを起こし、ついには昏睡に陥ります。しかし、高地住民あるいは高地に長期間滞在したものは低圧の環境に順応し、骨髄は過形成を呈し赤血球が増加、血液量も増加しています。