Toxicological assessment of organohalogen contaminants in cat (Felis catus) omics approach

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16H02989
• Research Institution: Ehime University
• Principal Investigator: 野見山 桂 愛媛大学, 沿岸環境科学研究センター, 准教授 (30512686)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 水川 葉月 北海道大学, 獣医学研究院, 博士研究員 (60612661) ; 国末 達也 愛媛大学, 沿岸環境科学研究センター, 教授 (90380287)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: イエネコ / PCBs / PBDEs / トランスクリプトーム / メタボローム / 腎集積 / 免疫異常

Outline of Annual Research Achievements

ヒトに身近なイヌやネコなどペット動物は様々な化学物質に曝露していると考えられる。近年ではPCBsやPBDEs曝露とペット動物の疾病との関係も疑われており、甲状腺機能亢進症や2型糖尿病を発症したネコから対照群と比べ高濃度のPCBs・PBDEsが検出されている。そこで本年度はネコを用いたPCBs in vivo投与試験を実施し、肝臓を用いたトランスクリプトーム解析および血清を用いたメタボローム解析を実施し、毒性発現メカニズムの理解を試みた。
次世代シーケンスによる遺伝子発現を測定した結果、対象とした21890遺伝子のうち、コントロール群と比較して有意に変動した遺伝子数は531であった。パスウェイ解析の結果、炎症や感染症に関連する経路が同定され、PCBs曝露による免疫系のかく乱が予想された。とくに、PCBs曝露によって免疫細胞（ヘルパーT細胞）の分化に関連した遺伝子（TGFB1、IL4R、JAK3、FOS、JUN）のmRNA発現量に減少がみられた。
メタボローム解析の結果、アミノ酸、アミン等を含む122種のメタボロームが有意な変動を示した。パスウェイ解析の結果、糖分解・糖新生、ペントースリン酸回路、ヒスチジン代謝系、プリン代謝系等の中心炭素代謝に関連するメタボロームが減少しており、PCBs曝露に伴うこれらの代謝経路の抑制が示唆された。
次にイエネコを対象にしたBDE209のin vivo長期曝露試験を実施し、体内動態について調査した。血清の分析から代謝に伴う脱臭素化が確認されたが、水酸化代謝物は検出されなかった。次に臓器・組織の蓄積レベルについて解析した結果、イエネコでPBDEsの腎集積が確認された。腎臓へのPBDEs高集積はこれまで他の野生動物の調査では確認されておらず、ネコ特異な体内挙動であると考えられる。今後は腎疾患との関係について注目した調査が必要であろう。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Kasetsart University(タイ)
  • Country Name: THAILAND
  • Counterpart Institution: Kasetsart University
• [Int'l Joint Research] Mongolian University of Life Sciences(モンゴル)
  • Country Name: MONGOLIA
  • Counterpart Institution: Mongolian University of Life Sciences
• [Int'l Joint Research] University of Aveiro(ポルトガル)
  • Country Name: PORTUGAL
  • Counterpart Institution: University of Aveiro
• [Journal Article] Determination of free thyroid hormones in animal serum/plasma using ultrafiltration in combination with ultra-fast liquid chromatography-tandem mass spectrometry (2018)
  • Author(s): Tanoue, R., Kume, I., Yamamoto, Y., Takaguchi, K., Nomiyama, K.，Tanabe, S. and Kunisue, T.
  • Journal Title: Journal of Chromatography A Volume: 1539 Pages: 30-40
  • DOI: 10.1016/j.chroma.2018.01.044.
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 有機ハロゲン化合物曝露によるネコの生化学マーカーの変化および甲状腺機能に及ぼす影響評価 (2018)
  • Author(s): 水川葉月・Khidkhan. K.・高口倖暉・横山 望・市居 修・滝口満喜・笹岡一慶・池中良徳・中山翔太・Tsendayush, S.・野見山 桂・田辺信介・石塚真由美
  • Organizer: 第27回環境化学討論会
• [Presentation] 血清中メタボローム解析によるペットネコ（Felis catus）の有機ハロゲン化合物毒性影響評価 (2018)
  • Author(s): 野見山 桂・江口哲史・西川博之・水川葉月・山本恭央・滝口満喜・中山翔太・池中良徳・石塚真由美・田辺信介
  • Organizer: 第27回環境化学討論会
• [Presentation] LC-MS/MSを用いた脳中甲状腺ホルモンの高感度分析法の開発 (2018)
  • Author(s): 小野純華・高口倖暉・田上瑠美・国末達也・田辺信介・野見山 桂
  • Organizer: 第27回環境化学討論会
• [Presentation] 液体クロマトグラフタンデム質量分析計(LC-MS/MS)を用いた脳中神経伝達物質とその代謝物の分析法開発 (2018)
  • Author(s): 野島由衣・野見山 桂・田上瑠美・国末達也・田辺信介
  • Organizer: 第27回環境化学討論会
• [Presentation] ポリ塩化ビフェニル曝露によるイヌ・ネコの甲状腺ホルモン恒常性への影響, (2018)
  • Author(s): 高口倖暉・野見山 桂・西川博之・水川葉月・田上瑠美・草木桃子・横山 望・市居 修・滝口満喜・中山翔太・池中良徳・石塚真由美・岩田久人・国末達也・田辺信介
  • Organizer: 第45回日本毒性学会学術年会
• [Presentation] Effects of polychlorinated biphenyls (PCBs) in cats: Exhaustive gene expression analysis approach (2018)
  • Author(s): Mizukawa, H., Khidkhan, K., Ikenaka, Y., Nakayama, S. M. M., Nomiyama, K., Yokoyama, N., Ichii, O., Takiguchi, M., Tsend-ayush, S., Tanabe, S and Ishizuka
  • Organizer: 38th International Symposium on Halogenated Persistent Organic Pollutants (DIOXIN 2018)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Contamination status and global comparison of organohalogen compounds and their related compounds in the pet cats in Thailand (2018)
  • Author(s): Shimasaki, M., Nomiyama, K., Mizukawa, H., Saengtienchai, A., Ngamchirttakul, A., Pencharee, D., Ikenaka, Y., Nakayama, S., Kunisue, T. and Tanabe, S
  • Organizer: 38th International Symposium on Halogenated Persistent Organic Pollutants (DIOXIN 2018)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Tissue distribution and CYP expression related-PCBs exposure in cats. (2018)
  • Author(s): Khidkhan, K., Mizukawa, H., Ikenaka, T., Nakayama, S., Darwish, W.S., Nomiyama, K., Takiguchi, M., Yokoyama, N., Ichii, O., Tanabe, S. and Ishizuka, M
  • Organizer: 38th International Symposium on Halogenated Persistent Organic Pollutants (DIOXIN 2018)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Pilot study on the toxicological assessment of organohalogen compounds in pet cat (Felis catus) serum using metabolomics approach (2018)
  • Author(s): Nomiyama, K., Eguchi, A., Mizukawa, H., Yamamoto, Y., Nishikawa, H., Takiguchi, M., Nakayama, S., Ikenaka, Y., Isizuka, M. and Tanabe, S.
  • Organizer: 38th International Symposium on Halogenated Persistent Organic Pollutants (DIOXIN 2018)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] PCBs as an environmental obesogen in dogs: evidence from hepatic transcriptome, metabolome, and lipidome analyses. (2018)
  • Author(s): Tamura, S., Agusa, T., Hirano, M., Eguchi, A., Nomiyama, K., Li, L., Kannan, K., Tanabe, S., Kim, E. Y. and Iwata, H.
  • Organizer: 38th International Symposium on Halogenated Persistent Organic Pollutants (DIOXIN 2018)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] In vitro and in silico approaches for assessing the activation of Baikal seal estrogen receptors by bisphenols and OH-PCBs (2018)
  • Author(s): Yoshinouchi, Y., Hirano, M., Nakata, H., Nomiyama, K., Tanabe, S., Kim, E. Y. and Iwata, H.
  • Organizer: 38th International Symposium on Halogenated Persistent Organic Pollutants (DIOXIN 2018)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Simultaneous determination of neurotransmitters and their precursors/metabolites in animal brain tissue (2018)
  • Author(s): Nojima, Y., Tanoue, R., Kunisue, T., Tanabe, S. and Nomiyama, K.
  • Organizer: SETAC North America 39th Annual Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Effects of PCB exposure on thyroid hormone levels in serum of dogs and cats (2018)
  • Author(s): Takaguchi, K., Nishikawa, H., Mizukawa, H., Tanoue, R., Yokoyama, N., Ichii, O., Takiguchi, M., Nakayama, S. M., Ikenaka, Y., Kunisue, T., Ishizuka, M., Tanabe, S., Iwata, H. and Nomiyama, K.
  • Organizer: SETAC North America 39th Annual Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 薬物・環境化学物質の代謝活性化と甲状腺ホルモンへの影響 (2018)
  • Author(s): 野見山 桂
  • Organizer: 環境ホルモン学会第 32 回講演会
  • Invited
• [Funded Workshop] 2nd Chemical Hazard Symposium (2018)