塩素は体内でどのような役割を果たしているのか、体にとって安全なのか？

塩素の基本的性質

塩素は化学記号Clで知られる化学元素である。 ラテン語のchlorumに由来し、ギリシャ語のkhloros（緑黄色）から来ている。

緑がかった黄色の気体で、非常に不快な刺激臭と窒息臭がある。

塩素は化学元素周期表第17族の元素で、第3周期に存在する。

ハロゲンと呼ばれる元素群に属し、フッ素、臭素、ヨウ素も含まれる。 この元素群は、元素が塩を形成することから名付けられた（ギリシャ語のhals - sol, gennaó - I form）。

存在量では、塩素はフッ素に次いで2番目に多いハロゲンであり、地殻中で21番目に多い化学元素である。

1774年にスウェーデンの化学者カール・ヴィルヘルム・シェーレによって発見され、二酸化マンガンと塩酸を反応させたが、カール・ヴィルヘルム・シェーレは純粋な塩素ではなく、塩素と酸素の化合物であると誤解した。

この反応によって純粋な化学元素が生成されたという事実は、1810年にイギリスの化学者であるハンフリー・デイヴィー卿によって証明された。

塩素は非常に反応性の高い元素で、水に溶け、空気より重く、猛毒である。 常温・大気圧では爆発性はないが、低温・高圧下では液体になる。

強い酸化作用、漂白作用、殺菌作用がある。

そのため現在、消毒剤として、例えば飲料水やプールの水を処理したり、殺虫剤としても使用されている。

塩素は製紙、塗料、繊維産業でも広く使われている。

多用途プラスチックであるPVC（ポリ塩化ビニル）の製造や、有機化学分野では酸化剤として、製薬分野では医薬品の製造に使用されている。

かつて塩素化合物は、例えば最初の写真として知られる絵画の制作や、麻酔薬（クロロホルム）として医学の分野で使用された。

第一次世界大戦では、塩素ガスの猛毒作用が利用され、化学兵器（イペライト）として使用された。

塩素に関する基本的な化学的・物理的情報を表にまとめた。

その反応性から、塩素は単原子の形では存在せず、常に結合した形、または二原子のCl2分子として存在する。

最も一般的な塩素化合物は塩化ナトリウムで、食卓塩として知られている。

自然界では、塩素は主に海水中に存在しますが、ハライト（NaCl）、シルビナイト（KCl）、ビスコファイト（MgCl2・6H2O）、カルナライト（KCl-MgCl2・6H2O）、カイナイト（KCl-MgSO4・3H2O）などの鉱物の成分としても存在します。

塩素は健康リスクをもたらすか？

一方では、塩素という元素は、人体が多くの生理的プロセスを適切に機能させるために必要不可欠なものです。 その一方で、塩素には危険な健康リスクがあります。

塩素は、汚染された空気を吸い込んだり、汚染された食品を食べたり、皮膚に触れたりすることで体内に侵入します。

塩素への暴露の程度は、塩素の量、暴露の期間と頻度に依存する。 塩素は呼吸器、目、皮膚に刺激を与える。

中毒の最初の症状は、咳、息切れ、窒息、頭痛、吐き気、めまい、目のほてり、涙目、腹痛、筋力低下である。

より重度の中毒では、結膜炎、結膜、鼻、咽頭、喉頭、気管支の炎症、角膜潰瘍、心拍数の増加、酸素欠乏につながる粘膜や肺の腫れが起こる。

中等度の中毒では、全身症状が特徴的である。 重度の中毒では、生命を脅かしたり、長期的または永続的な影響を及ぼす可能性がある。

一方、塩素が私たちの健康に有益または必要なのはどのような場合でしょうか？

塩素は人体に塩の形で存在し、その中にはマイナスに帯電した塩化物陰イオンCl-の形で含まれています。

塩化物陰イオンを含む塩は塩化物と呼ばれます。

塩化物は私たちの健康にどのような影響を与えるのでしょうか？

塩化物は人体に不可欠な成分であり、消化、筋肉や神経の機能、体液の調節、酸塩基平衡の維持に重要な役割を果たしています。

総体液は人の体重の約60％を占め、細胞内液（細胞内の液体）、血漿、組織液の3つの成分で構成されています。

血漿と組織液は一緒になって細胞外液、すなわち細胞外の液体を形成する。

細胞内液と細胞外液は細胞膜で隔てられており、水分、電解質、タンパク質の含有量に違いがあるが、その差はわずかである。

体液中に存在する電解質には、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウムのような正電荷を帯びたイオンと、塩化物、リン酸塩、重炭酸塩のような負電荷を帯びたイオンがある。

水は細胞膜を自由に移動し、電解質は輸送システムを通じて移動する。

体液の量と組成、すなわち細胞内と細胞外のバランスを保つことは、細胞の存在とその正常な機能にとって極めて重要である。

このバランスが乱れると、細胞内外の電解質濃度が増減し、その結果、ある種の障害が発症する。

塩化物は細胞外液中で最も重要かつ豊富な陰イオンであり、体内の全体的な体液バランスの維持に大きく寄与している。

体内の負に帯電したイオンの70%までが塩化物である。

さらに、塩化物は体内の酸塩基平衡、すなわち酸性成分と塩基性成分の比率の維持にも寄与している。

体内環境の酸性度は厳密に調節されており、血液やその他の体液の生理的pHは7.4前後である。

このpH値からの変化は、タンパク質、酵素、トランスポーター、膜チャネルの特性や活性に影響を与える。

酸性成分が優勢な場合はアシドーシス状態、逆にアルカリ性成分が優勢な場合はアルカローシス状態という。

生理的なレベルの塩化物は、pHを正常値に維持するのに役立っている。 塩化物レベルが著しく低下したり上昇したりすると、酸塩基平衡に異常が生じる。

人間にとって、塩化物には他にどのような働きがあるのでしょうか？

• 塩化物イオンは、食物の消化に関与する胃酸-塩酸（HCl）の生成に不可欠であり、消化管内の細菌の過剰繁殖を防ぐ作用もあります。
• 胃酸の形では、胃環境でペプシノーゲンという酵素の活性化に関与し、食物から重要な物質を吸収するのに必要である。
• 適切な浸透圧の維持に貢献する。
• 心筋を含む筋肉の収縮を助ける。
• 神経系の信号伝達に不可欠である。
• 赤血球中の酸素と二酸化炭素の交換に関与する。
• また、体内のカリウム濃度に影響を与える。

人体は塩化物をどのように処理するのか？

塩化物アニオンは消化管内で食物から体内に吸収されます。 食物中の塩化物はほとんどすべて血液中に吸収されます。

塩化物濃度は、例えばナトリウムやカリウムとは異なり、恒常性によってコントロールされることはない。

体内に存在する塩化物の量は、他の重要なイオンの存在に依存している。 塩化物の濃度は、これらのイオンの実際の量と並行して変化する。 これらは主にナトリウムイオンである。

塩化物とナトリウムの濃度にこのような密接な関係があるのは、主に両イオンの主な供給源が塩化ナトリウム（食卓塩）であることによる。

塩化物は主に細胞外液中に存在し（血液中に存在する陰イオンの3分の2を占める）、皮膚、皮下組織、骨格にわずかに沈着する。

血清または血漿中の塩化物の基準値は98～111mmol/lである。

その濃度を調節するという点では、腎臓が塩化物バランスを維持する主な臓器である。

尿中に排泄される塩化物の量は、腎臓でのろ過の程度に依存し、また腎臓細胞内で起こる多くの輸送過程にも依存する。

また、塩化物の排泄はナトリウムの排泄と密接な関係がある。

尿中塩化物排泄速度は、水分摂取を含む1日の食事からの塩化物摂取量にも対応しており、その範囲は約110～250mmol/日である。

体外への排泄経路としては、尿中への塩化物排泄のほかに、糞便や汗による排泄が知られている。

通常の状態では汗による損失はごくわずかですが、高温時や過度の運動で発汗量が増加した場合には考慮しなければなりません。

食品中の塩化物の供給源をご存知ですか？

塩化物はほとんどが食品から摂取されます。 食品で1日の必要量を十分にまかなうことができます。

主な供給源は食卓塩として知られる塩化ナトリウムで、食品の製造や加工、下ごしらえや味付けに毎日使われています。

食事からの塩化物摂取量が不足することは比較的まれであるが、逆に、現在の傾向として、塩分摂取量が多い、あるいは過剰となっており、最終的には高血圧、心臓病、腎臓病などを引き起こす可能性がある。

食事から摂取される塩化物の総量は、以下の組み合わせである：

• 食事に自然に含まれる少量の塩化物
• 食品調理や風味付けに塩の形で使用される多量の塩化物
• 食品を製造・加工する際に食塩として添加される、さらに多量の塩化物。

食品では、果物、野菜（トマト、オリーブ、レタス、セロリ）、穀類（ライ麦）、牛乳、卵、海藻類、未加工の魚、肉類が比較的豊富な塩化物供給源である。

通常、塩を加える食品加工は、塩化物の割合を増加させることを念頭に置くべきである。

塩化物の1日の推奨摂取量は？

欧州食品安全機関によると、安全かつ適切な塩化物の1日摂取量の推奨値は以下の通りです。

年齢別1日の塩化物摂取量の表

体内の塩化物不足と過剰の原因は？

血液中または尿中の塩化物が上記の生理的レベルから逸脱している場合は、医学的状態とみなされます。

血液中や尿中に塩化物が過剰に存在する場合と、欠乏している場合です。

ナトリウムやカリウムなど、身体に不可欠な他のミネラルと比較すると、血液中の塩化物レベルの偏差は、深刻な健康被害とは関連していません。

塩化物濃度の評価は、酸塩基平衡障害の診断や細胞外液中の陰イオン欠乏の判定に有用な指標である。

血液中の塩化物陰イオン濃度は通常、陽イオンであるナトリウムの濃度に連動する。 すなわち、ナトリウム濃度が低下すれば塩化物濃度は低下し、逆にナトリウム濃度が上昇すれば塩化物濃度は上昇する。

血液中の塩化物不足

血液中の塩化物濃度が基準値である98mmol/lを著しく下回る場合を低塩素血症という。

低コレステロール血症は、通常、以下の状況のいずれかによって起こる：

• 食事からの塩化物摂取が不十分な場合。
• 塩化物の吸収が阻害されている場合。
• 塩化物の排泄が過剰な場合。
• 体が十分な塩化物を効率的に利用できない場合。

食事からの塩化物摂取不足による塩化物欠乏症は非常にまれである。 このミネラルは多くの食品、特に頻繁に使用される食卓塩に含まれている。

吸収率の低下や不十分な吸収は、特定の代謝性疾患や消化管の疾患が原因で吸収能力が低下している可能性がある。

塩化物排泄の増加は、以下のような場合に起こる：

• 重度の吐き気および嘔吐を伴う状態
• 過度の発汗
• 熱傷
• 腎臓疾患
• 尿の産生と排泄を増加させる薬剤やコルチコステロイドなど、特定の薬剤の使用。
• 体内でアルカリ性成分が優勢な重篤なアルカローシスの状態
• 喘息、肺水腫、慢性閉塞性肺疾患など、アルカローシスの存在を特徴とする呼吸器疾患。 これらでは、腎臓での塩化物の血液への再吸収が低下する。

低クロル血症は、体内の水分が多すぎる病気や障害、あるいはその直接の結果としてナトリウム濃度が低下する病気や障害によっても引き起こされる。 実際、塩化物濃度とナトリウム濃度は密接に関連している。

低クロル血症の治療は、その原因、すなわち疾患または障害の治療が中心である。 場合によっては、塩化物を含む溶液の投与が必要なこともある。

血液中の塩化物過剰

低クロル血症の反対は、血液中の塩化物量が過剰な状態です。 これは、基準値111mmol/lを大幅に上回ることを意味します。

高クロル血症はさまざまな理由で起こりうるが、最も一般的なものは以下の通りである：

• 塩化ナトリウム輸液、塩化カリウム輸液、非経口栄養法（静脈栄養）などによる塩化物の過剰投与。
• 高張（高濃度）溶液の投与。
• ほてり、発汗過多、水分摂取不足、眠気、排尿過多を伴うことがある。
• 代謝性アシドーシスに伴う高クロレミア（体内で酸性成分が優勢になる）。 腎臓病、血液中に酸性物質が投与された場合、ある種の下痢などで起こる。
• 塩化物貯留を伴う腎臓病
• 消化管からのナトリウムの過剰喪失。
• ヨウ素または臭素塩による中毒

ナトリウム濃度の上昇に直接つながる疾患や障害も、高クロル血症の原因となりうる。

高クロル血症の治療は、その原因を除去することに主眼が置かれる。 これには、例えば、アルカリ性塩の投与、腎機能の補助などが含まれる。

尿中の塩化物濃度の異常

血液中の塩化物濃度に異常がある場合、その量が増加しているか減少しているかにかかわらず、尿中の塩化物濃度も生理的レベルから逸脱していることがあります。

正常とされる尿中の塩化物濃度は、1日あたり110～250mmolの範囲である。

塩分や水分の摂取量によっては、この範囲外でも多少変動することがある。

尿中塩化物濃度の変動にはいくつかの理由が考えられます。

尿中塩化物濃度の低下および上昇の最も一般的な原因を表にまとめました。