海産魚の脊椎骨に含まれる重金属蓄積の種特異性メカニズムの解明とその応用

Research Project

Project/Area Number	23K17054
Research Category	Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Basic Section 64010:Environmental load and risk assessment-related
Research Institution	National Institute for Environmental Studies
Principal Investigator	近都浩之国立研究開発法人国立環境研究所, 環境リスク・健康領域, 研究員 (90865164)
Project Period (FY)	2023-04-01 – 2026-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000) Fiscal Year 2025: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000) Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000) Fiscal Year 2023: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Keywords	ストロンチウム / 脊椎骨 / ヒドロキシアパタイト / 硬骨魚 / 軟骨魚類 / 重金属 / アパタイト / 生物濃縮 / 環境動態
Outline of Research at the Start	同生息域において、海産魚の脊椎骨に含まれるカルシウム (Ca) 濃度は種に依らず同濃度域にあるが、ストロンチウム (Sr)濃度は種に依って濃度域が異なる。さらにその比 (Sr/Ca)は同種内でほぼ一定であるが、種間では異なる値を取る。本研究では採集した海産魚の組織別元素濃度分析、脊椎骨のアパタイト結晶相解析および飼育実験による暴露実験によりSr/Ca比が種特異的になるメカニズムを明らかにする。またその他重金属に関しても種特異性があるかを調べる。
Outline of Annual Research Achievements	海産魚の脊椎骨に含まれるストロンチウム濃度は、種によって濃度域が異なり、カルシウムとストロンチウムの比（Ca/Sr比）を取ると、同一種内では一定の値を取る。本研究ではこのような種差がどのように生じるのかを調べることを目的としている。まずCa/Sr比が異なる魚種であるコモンカスベとヒラメにおいて、骨の無機主成分であるヒドロキシアパタイトの結晶組成の違いによって、ヒドロキシアパタイト内に含有できる金属濃度が異なるのではと考え、Ca/P比を測定した。ヒドロキシアパタイトのCa/P比の理論値は1.67であるが、生体ヒドロキシアパタイトは結晶格子歪み大きくCaが他の金属元素と置換しやすく、Ca/P比が理論値から低くなる傾向があるため、Ca/P比も種特異的であるのではないかと考えられたが、同一種内においてもCa/P比は個体差が大きく種差は見られず、Ca/Sr比との関連性は見られなかった。次に骨の構成成分を運ぶと考えられる血中の無機成分の割合に種による違いがあるのかを調べるため、血中の無機成分を分析した。その結果、コモンカスベやシロエイなどのエイ類では鉄濃度が高く、またショウサイフグでは亜鉛濃度が著しく高いといった種差が見られた。このことから、外環境から取り込まれて血中に存在する重金属濃度の割合の違いが、骨が形成される際の構成成分の重金属濃度の割合の違いに繋がり、Ca/Sr比の種差の要因の一つになるのではないかと考えられた。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 多種類の魚種の脊椎骨の無機成分の測定・解析については計画通りに進んでいる。また血中の無機成分分析においても、野外調査で採集した多種類の生きた魚から血液を採取することに成功し、分析を行うことが出来たため、計画通りに進んでいる。
Strategy for Future Research Activity	今後は引き続き骨の無機成分分析を行い、ストロンチウム以外の重金属についても種差があるのかを解析する。さらに骨のヒドロキシアパタイトの結晶構造解析を行い、結晶構造のストロンチウム濃度の種差との関連を調べる。また、血中だけではなく筋肉などの軟体組織においても無機成分分析を行う。