ナノカーボンによるインフラマソームを介した血管における炎症誘導機構の解明

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K15236
• Research Institution: Mie University
• Principal Investigator: 市原 佐保子 三重大学, 地域イノベーション学研究科, 准教授 (20378326)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: ナノ素材 / 炎症 / インフラマソーム / 動脈硬化

Outline of Annual Research Achievements

ナノテクノロジーは、新材料創出、医療応用、地域温暖化防止に関係する環境技術等に応用可能であり、社会への貢献が期待される一方、ナノ素材などの新規工業的素材の健康への影響に社会的関心が高まり、生体影響に関するリスク評価が求められている。本研究では、今後その応用が期待されているナノカーボン（カーボンナノチューブ）に注目し、動脈硬化や血管修復に対する影響を検討し、炎症誘導機構を解明することを目的とした。
本年度は、転写因子NFE2-related factor 2 (Nrf2)に着目し、12週齢のC57BL/6J（野生型）マウスとNrf2遺伝子改変マウスに、ナノカーボンを14日間、咽頭内投与し、血管の収縮能・弛緩能を測定した。また、肺胞洗浄液を採取し、炎症細胞の増加を観察し、サイトカイン濃度を測定した。肺および腹部大動脈からRNAおよびタンパク質を抽出し、インフラマソーム構成タンパクであるNLRP3遺伝子の発現とカスパーゼ1およびインターロイキンI-betaの活性を分析した。2系統間で比較検討し、Nrf2のインフラマソームの形成やその活性化に対する役割を解明した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

動物実験にて、カーボンナノチューブ高濃度投与後は血管の収縮能を亢進させることが明らかになった。また、カーボンナノチューブの血管障害にインフラマソームを介した炎症誘導機構が関与し、その誘導過程にNrf2が関与する可能性が示唆され、国際学会で報告している。

Strategy for Future Research Activity

血管内皮細胞による培養細胞実験にて、Nrf2を介したインフラマソームの形成やその活性化に対する役割を分析し、より詳細なカーボンナノチューブによる炎症誘導機構を明らかにしていく予定である。

Research Products

• [Journal Article] Titanium dioxide particle type and concentration influence the inflammatory response in Caco-2 cells. (2016)
  • Author(s): Tada-Oikawa S, Ichihara G, Fukatsu H, Shimanuki Y, Tanaka N, Suzuki Y, Murakami M, Izuoka K, Chang J, Wu W, Yamada Y, Ichihara S.
  • Journal Title: Int J Mol Sci Volume: 17 Pages: 576
  • DOI: 10.3390/ijms17040576
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Preliminary characterization of a murine model for 1-bromopropane neurotoxicity: Role of cytochrome P450. (2016)
  • Author(s): Zong C, Garner CE, Huang C, Zhang X, Zhang L, Chang J, Toyokuni S, Ito H, Kato M, Sakurai T, Ichihara S, Ichihara G.
  • Journal Title: Toxicol Lett Volume: 258 Pages: 249-258
  • DOI: 10.1016/j.toxlet.2016.07.006
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effect of 4-week inhalation exposure to 1-bromopropane on blood pressure in rats. (2016)
  • Author(s): Huang F, Ichihara G, Yamada Y, Banu S, Ichihara S.
  • Journal Title: J Appl Toxicol Volume: 37 Pages: 331-338
  • DOI: 10.1002/jat.3364
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Role of cytochrome P450s in male reproductive toxicity of 1-bromopropane. (2016)
  • Author(s): Zong C, Zhang X, Huang C, Chang J, Garner CE, Sakurai T, Kato M, Ichihara S, Ichihara G.
  • Journal Title: Toxical Res Volume: 5 Pages: 1522-1529
  • DOI: 10.1039/C6TX00164E
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Single- and double-walled carbon nanotubes enhance atherosclerogenesis by promoting monocyte adhesion to endothelial cells and endothelial progenitor cell dysfunction. (2016)
  • Author(s): Suzuki Y, Tada-Oikawa S, Hayashi Y, Izuoka K, Kataoka M, Ichikawa S, Wu W, Zong C, Ichihara G, Ichihara S
  • Journal Title: Part Fibre Toxicol Volume: 13 Pages: 54
  • DOI: 10.1186/s12989-016-0166-0
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] シリカナノ粒子の表面修飾とRAW264.7細胞応答との関係 (2017)
  • Author(s): 長田 百合果，渡邊 英里，ブラニッチ サンドラ，市原 佐保子，櫻井 敏博，鈴木 利宙，ボーランド ソニア，トラン ラン，安部 良，市原 学
  • Organizer: 第87回日本衛生学会学術総会
  • Place of Presentation: フェニックス・シーガイア・リゾート（宮崎県・宮崎市）
  • Year and Date: 2017-03-26 – 2017-03-28
• [Presentation] 酸化チタンナノ粒子の物理化学的特性による血管内皮細胞への影響 (2017)
  • Author(s): 市原 佐保子, 鈴木 悠加, 古谷 知己, 出岡 淑, 渡邊 英里, 林田 有紗, 長田 百合果, 市原 学
  • Organizer: 第87回日本衛生学会学術総会
  • Place of Presentation: フェニックス・シーガイア・リゾート（宮崎県・宮崎市）
  • Year and Date: 2017-03-26 – 2017-03-28
• [Presentation] Surface modifications of silica nanoparticles affect their uptake by the cells and subsequent pulmonary toxicity. (2016)
  • Author(s): Eri Watanabe, Sandra Vranic, Sahoko Ichihara, Wenting Wu, Yurika Osada, Toshihiro Sakurai, Sonja Boland, Lang Tran, Gaku Ichihara.
  • Organizer: 11th International Particle Toxicology Conference
  • Place of Presentation: Singapore, Republic of Singapore
  • Year and Date: 2016-09-26 – 2016-09-30
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Effect of physicochemical characteristics of nano-sized TiO2 on adhesion of monocytes to endothelial cells. (2016)
  • Author(s): Sahoko Ichihara, Yuka Suzuki, Eri Watanabe, Arisa Hayashida, Yurika Osada, Tomoki Furutani, Kiyora Izuoka, Gaku Ichihara.
  • Organizer: 11th International Particle Toxicology Conference
  • Place of Presentation: Singapore, Republic of Singapore
  • Year and Date: 2016-09-26 – 2016-09-30
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Effects of nano-sized TiO2 on the adhesion of monocytes to endothelial cells by the differences in the crystal structure and characteristics of the surface of nanoparticles. (2016)
  • Author(s): Gaku Ichihara, Yuka Suzuki, Eri Watanabe, Arisa Hayashida, Yurika Osada, Tomoki Furutani, Kiyora Izuoka, Sahoko Ichihara.
  • Organizer: 52nd European Congress of the European Societies of Toxicology
  • Place of Presentation: Seville, Spain
  • Year and Date: 2016-09-04 – 2016-09-07
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] マウスにおけるシリカナノ粒子の表面修飾と炎症誘導作用との関係 (2016)
  • Author(s): 渡邊 英里、ブラニッチ サンドラ、市原 佐保子、呉 文亭、鈴木 利宙、長田 百合果、張 霊逸、櫻井 敏博、ボーランド ソニア、トラン ラン、安部 良、市原 学
  • Organizer: 第44回産業中毒・生物学的モニタリング研究会
  • Place of Presentation: 東京理科大学森戸記念館（東京都・新宿区）
  • Year and Date: 2016-08-04 – 2016-08-05
• [Presentation] 酸化チタンナノ粒子の物理化学的特性による血管内皮細胞への影響の検討 (2016)
  • Author(s): 市原佐保子、鈴木悠加、古谷知己、出岡淑、渡邊英里、林田有紗、長田百合香、市原学
  • Organizer: 第44回産業中毒・生物学的モニタリング研究会
  • Place of Presentation: 東京理科大学森戸記念館（東京都・新宿区）
  • Year and Date: 2016-08-04 – 2016-08-05
• [Presentation] ナノマテリアル有害性評価と労働環境衛生学 (2016)
  • Author(s): 市原 学, 小林 隆弘, 市原 佐保子
  • Organizer: 第43回日本毒性学会学術年会
  • Place of Presentation: ウインクあいち（愛知県・名古屋市）
  • Year and Date: 2016-06-29 – 2016-07-01
• [Presentation] 酸化チタンナノ粒子による血管内皮細胞への単球の接着能に対する影響 (2016)
  • Author(s): 市原 佐保子, 鈴木 悠加, 古谷 知己, 出岡 淑, 渡邊 英里, 林田 有紗, 長田 百合果, 市原 学
  • Organizer: 第43回日本毒性学会学術年会
  • Place of Presentation: ウインクあいち（愛知県・名古屋市）
  • Year and Date: 2016-06-29 – 2016-07-01
• [Presentation] Surface modifications of silica nanoparticles affect their uptake by the cells and subsequent pulmonary toxicity. (2016)
  • Author(s): Gaku Ichihara, Sandra Vranic, Sahoko Ichihara, Wenting Wu, Eri Watanabe, Arisa Hayashida, Yurika Osada, Toshihiko Sakurai, Sonja Boland, Lang Tran.
  • Organizer: 8th International Nanotoxicology Congress
  • Place of Presentation: Boston, MA, USA
  • Year and Date: 2016-06-01 – 2016-06-04
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 吸引投与による多層カーボンナノチューブの影響とその作用機序の検討 (2016)
  • Author(s): 市原佐保子、鈴木悠加、呉文亭、出岡淑、伊東健、山本雅之、市原学
  • Organizer: 第86回日本衛生学会学術総会
  • Place of Presentation: 旭川市民文化会館（北海道・旭川市）
  • Year and Date: 2016-05-11 – 2016-05-13
• [Presentation] マウスにおけるシリカナノ粒子の表面修飾と炎症誘導作用との関係 (2016)
  • Author(s): 渡邊 英里、ブラニッチ サンドラ、市原 佐保子、呉 文亭、鈴木 利宙、林田 有紗、長田 百合果、張 霊逸、ボーランド ソニア、トラン ラン、櫻井 敏博、安部 良、市原 学
  • Organizer: 第86回日本衛生学会学術総会
  • Place of Presentation: 旭川市民文化会館（北海道・旭川市）
  • Year and Date: 2016-05-11 – 2016-05-13