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Investigation of molecular mechanism of neurological symptoms induced by diphenylarsinic acid and search for curative agents

Research Project

Project/Area Number 19K12345
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 63030:Chemical substance influence on environment-related
Research InstitutionMeijo University

Principal Investigator

Negishi Takayuki  名城大学, 薬学部, 准教授 (80453489)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywords有機ヒ素化合物 / アストロサイト / 神経症状 / 小脳 / ジフェニルアルシン酸 / グルタチオン
Outline of Research at the Start

本研究では、人工的に合成された有機ヒ素化合物であるジフェニルアルシン酸(DPAA)に汚染した井戸水を利用した住民に発生する神経症状の細胞生物学的メカニズムを解明しながら、その知見に基づき解毒薬を予測し培養細胞を用いた評価系と成体ラットを用いた評価系においてDPAAの影響を和らげ速やかな回復を可能とする薬剤を探索することで治療法の提案を目指す。DPAAについては神栖の汚染事故事例が示すように正確な由来は不明であり、日本国内はもとより中国を含むアジア諸国や欧米でも再び発生する可能性は十分にある。このような事故がまた発生する前に、事故発生時に迅速に対応するための情報を提供できるよう努める。

Outline of Final Research Achievements

Diphenylarsinic acid (DPAA) was one of non-natural arsenic compounds found in the well water in Kamisu, Ibaraki, Japan in 2003, which induced neurological symptoms in people having used this well water. Here, we tried to elucidate the underling mechanism of neurological symptoms by DPAA, and to propose a mechanism-based treatment for DPAA intoxication. DPAA caused aberrant astrocyte activation including MAP kinase activation in rat cultured cerebellar astrocytes. Here, we revealed that 1) important cellular signaling pathways such as calpain and NF-κB involved in aberrant astrocyte activation; 2) DPAA induced the same aberrant activation in normal human cerebellar astrocytes as in rat astrocytes; 3) thiol-containing compounds (N-acetylcysteine, etc.) might be more promising chemicals than so-called antioxidants for suppressing DPAA-induced abnormal activation; 4) agents suppressing DPAA-induced aberrant astrocyte activation could not necessarily show a recovery-promoting effect.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ヒ素化合物汚染は今後も重要な課題であり、今回のDPAAについても神栖の事例が示すように正確な由来等は未だわかっておらず日本国内で再び発生する可能性は十分にあり、さらに中国を含むアジア諸国や欧米でも事故が発生する可能性がある。このような事故がまた発生する前に、事故発生時に迅速に対応するための情報を提供できるよう努める。また無機ヒ素との神経影響の表現型の相違の理由を考察しながら、世界を汚染するヒ素化合物の複雑極まる生体影響の理解と対策に貢献したい。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (29 results)

All 2022 2021 2020 2019

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 2 results) Presentation (26 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Diphenylarsinic acid induced activation of MAP kinases, transcription factors, and oxidative stress-responsive factors and hypersecretion of cytokines in cultured normal human cerebellar astrocytes2022

    • Author(s)
      Shoto Sasaki, Takayuki Negishi, Takamasa Tsuzuki, Kazunori Yukawa
    • Journal Title

      Neurotoxicology

      Volume: 88 Pages: 196-207

    • DOI

      10.1016/j.neuro.2021.12.002

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  • [Journal Article] PlexinA1 deficiency in BALB/cAJ mice leads to excessive self-grooming and reduced prepulse inhibition2020

    • Author(s)
      Mst Sharifa Jahan, Takuji Ito, Sachika Ichihashi, Takanobu Masuda, Md Eliusur Rahman Bhuiyan, Ikuko Takahashi, Hyota Takamatsu, Atsushi Kumanogoh, Takamasa Tsuzuki, Takayuki Negishi, Kazunori Yukawa
    • Journal Title

      IBRO Reports

      Volume: 22 Pages: 276-289

    • DOI

      10.1016/j.ibror.2020.10.004

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] PlexinA1 is crucial for the midline crossing of callosal axons during corpus callosum development in BALB/cAJ mice2019

    • Author(s)
      Hossain Md. Mosharaf、Tsuzuki Takamasa、Sakakibara Kazuki、Imaizumi Fumitaka、Ikegaya Akihiro、Inagaki Mami、Takahashi Ikuko、Ito Takuji、Takamatsu Hyota、Kumanogoh Atsushi、Negishi Takayuki、Yukawa Kazunori
    • Journal Title

      PLOS ONE

      Volume: 14 Issue: 8 Pages: e0221440-e0221440

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0221440

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    • Author(s)
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      第44回日本神経科学大会
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      根岸隆之
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      佐々木翔斗、根岸隆之、都築孝允、湯川和典
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      佐々木翔斗、都築孝允、湯川和典、根岸隆之
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      第47回日本毒性学会学術年会
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  • [Presentation] 培養ラット小脳由来アストロサイトにおけるジフェニルアルシン酸による酸化ストレスとMAPキナーゼカスケードの異常活性化2020

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      根岸隆之、髙野真帆、佐々木翔斗、都築孝允、湯川和典
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      佐々木翔斗、都築孝允、湯川和典、根岸隆之
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      中井夏水、都築孝允、玉城亜寿香、山田貴子、飯田哲郎、小池晃彦、豊田行康、根岸隆之、湯川和典
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      第75回日本体力医学会大会
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    • Author(s)
      Laboni Mst Sharifa Jahan, Bhuiyan Mohammad Eliusur Rahman, Erina Hiraoka, Minako Kouhara, Ikuko Takahashi, Takamasa Tsuzuki, Takayuki Negishi, Kazunori Yukawa
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      根岸隆之、佐々木翔斗、若杉周弥、大石悠稀、柴田朋香、髙木梓弓、北別府愛、近藤優帆、髙野真帆、中嶋真唯、都築孝允、湯川和典
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      根岸隆之、佐々木翔斗、若杉周弥、住吉信尚、石田貴啓、山田怜奈、金俊孝、小岩優美子、大石悠稀、髙木梓弓、柴田朋香、北別府愛、近藤優帆、髙野真帆、中嶋真唯、湯川和典
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      Md. Mosharaf Hossain, Takamasa Tsuzuki, Kazuki Sakakibara, Fumitaka Imaizumi, Akihiro Ikegaya, Mami Inagaki, Ikuko Takahashi, Takuji Ito, Hyota Takamatsu, Atsushi Kumanogoh, Takayuki Negishi, Kazunori Yukawa
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Published: 2019-04-18   Modified: 2023-01-30  

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