ナノマテリアル曝露が次世代の脳神経系に及ぼす影響とその克服に関する研究

2009 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21390037
• Research Institution: Tokyo University of Science
• Principal Investigator: 武田 健 Tokyo University of Science, 薬学部, 教授 (80054013)
• Keywords: ナノ粒子 / 脳発達障害 / 胎仔期曝露 / ディーゼル排ガス微粒子 / 酸化チタン / マイクロアレイ

Research Abstract

ディーゼル排ガス(DE : Diesel Exhaust)はディーゼル排気微粒子(DEP : Diesel Exhaust Particles)とガス状成分から構成されており、都市における大気汚染の主要因の一つである。本研究では、胎仔期DEP曝露による学習・記憶への影響を評価した。行動評価試験では、胎仔期DEP曝露により空間学習・記憶の低下が認められた。そこで、学習・記憶の形成に深く関与するグルタミン酸神経系とアセチルコリン神経系に着目し、グルタミン酸受容体とアセチルコリンの合成酵素を免疫組織化学染色により詳細な解析を行った。その結果、胎仔期DEP曝露マウスの海馬においてN-methyl-D-aspartate receptorとGlutamate receptor 1の発現の有意な低下が認められた。一方、両群において、アセチルコリンの律速合成酵素であるcholine acetyltransferaseの発現に有意な差は認められなかった。本研究により、胎仔期DEP曝露は、海馬のグルタミン酸受容体の発現の低下を引き起こすことが明らかとなり、空間学習・記憶障害が生じた可能性が示唆された。
一方、意図的に造られ汎用されているTiO_2ナノ粒子の妊娠期曝露が胎仔の脳の発達に及ぼす影響を遺伝子発現の観点から検討した。マイクロアレイを用いて脳の発育や成長がさかんな時期の遺伝子発現を網羅的に解析し、出生仔の脳の発達に及ぼす影響を推定した。新しく開発した"GO term"および"MeSH term"を用いたアノテーション解析により遺伝子の変動を経時的に解析した結果、アポトーシスや発達・成長、酸化ストレスに関わるtermが変動することを認めた。また、MeSH termによる解析では、それに加えて神経伝達物質や情動や疾患に関連するtermも変動が認められた。
以上、本研究により、妊娠期の母獣へのディーゼル排気微粒子曝露やTiO_2ナノ粒子の曝露は、胎仔期のみならず、出生後まで胎仔の脳の遺伝子発現を変化させ、中枢神経系の発達や機能に影響を及ぼす可能性があることが示唆された。今後、詳細なリスク評価や疫学の研究が求められる。

Research Products

• [Journal Article] Perinatal exposure to diesel exhaust affects gene expression in mouse cerebrum (2009)
  • Author(s): Tsukue, N., Watanabe, M., Kumamoto, T., Takano, H., Takeda, K.
  • Journal Title: Arch Toxicol. 83 Pages: 985-1000
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Maternal exposure to nanoparticulate titanium dioxide during the perinatal period alters gene expression related to brain development in the mice (2009)
  • Author(s): Shimizu, M., Tainaka, H., Oba, T., Mizuo, K., Umezawa, M., Takeda, K.
  • Journal Title: Part.Fibre.Toxicol. 6 Pages: 20-28
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] ナノマテリアルの次世代健康影―脆弱性集団への影響 (2009)
  • Author(s): 新海雄介, 梅澤雅和, 武田健
  • Journal Title: 医学のあゆみ 230巻8号 Pages: 8438-8442
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Prenatal diesel exhaust causes neurodegenerative diseases in adults (2009)
  • Author(s): Sugamata, M., Ihara, T., Takeda, K.
  • Journal Title: Medimond, New Trends in Alzheimer and Parkinson Disorders Pages: 21-24
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 未知なる遺遇・ナノマテリアルの健康影響 次世代影響を中心に (2009)
  • Author(s): 武田健, 菅又昌雄
  • Journal Title: ファルマシア Vol.45 No.3 Pages: 245-250
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Nanoparticles transferred from pregnant mice to their offspring can damage the genital and cranial nerve systems (2009)
  • Author(s): Takeda, K., Suzuki, K., Ishihara A., Kubo-Irie, M., Fujimoto, R., Tabata, M., Oshio, S., Nihei, Y., Ihara, T., sugamata.M.
  • Journal Title: J.Health Sci. Vol.55 No.1 Pages: 95-102
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Early Development Origins of Adult Disease Caused by Malnutrition and Environmental Chemical Substances (2009)
  • Author(s): Xu G., Umezawa M., Takeda K.
  • Journal Title: J.Health Sci. Vol.55 No.1 Pages: 11-19
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effect of prenatal exposure to diesel exhaust on dopaminergic system in mice (2009)
  • Author(s): Yokota, S., Mizuo, K., Moriya, N., Oshio, S., Sugawara, I., Takeda, K.
  • Journal Title: Neurosci Lett. 449 Pages: 38-41
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 酸化チタンナノ粒子胎仔期曝露がドパミン神経系に及ぼす影響 (2010)
  • Author(s): 大庭太郎、岡田悠佳、高橋雄大、黒岩法子、水尾圭祐、立花研、武田健
  • Organizer: 日本薬学会第130年会
  • Place of Presentation: 岡山
  • Year and Date: 20100300
• [Presentation] 酸化亜鉛ナノ粒子胎仔期曝露がドパミン神経系に及ぼす影響 (2010)
  • Author(s): 岡田悠佳、篠塚崇徳、高橋雄大、武田健
  • Organizer: 日本薬学会第130年会
  • Place of Presentation: 岡山
  • Year and Date: 20100300
• [Presentation] 酸化チタンナノ粒子の胎児期曝露が中枢神経系に及ぼす影響 (2010)
  • Author(s): 清水碧、梅澤雅和、大庭太郎、水尾圭祐、田井中均、武田健
  • Organizer: 日本薬学会第130年会
  • Place of Presentation: 岡山
  • Year and Date: 20100300
• [Presentation] ナノマテリアルの次世代健康影響―妊娠期曝露は子に重大な影響を及ぼす (2010)
  • Author(s): 武田健, 新海雄介, 鈴木健一郎, 柳田信也, 梅澤雅和, 横田理, 押尾茂, 井原智美, 菅又昌雄
  • Organizer: 日本薬学会第130年会
  • Place of Presentation: 岡山
  • Year and Date: 2010-03-30
• [Presentation] 酸化チタンナノ粒子の胎仔期投与が脳の遺伝子発現に及ぼす影響 (2009)
  • Author(s): 清水碧、水尾圭祐、田井中均、梅澤雅和、武田健
  • Organizer: 第32回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 20090900
• [Presentation] 胎仔期ディーゼル排気微粒子曝露により次世代の空間学習・記憶能が障害される (2009)
  • Author(s): 横田理、水尾圭祐、佐藤央、杉戸雄四郎、武田健
  • Organizer: 第32回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 20090900
• [Presentation] Prenatal exposure to diesel exhaust particles produce learning deficits associated with impairment of NMDA receptor (2009)
  • Author(s): Yokota S, Sato A, Mizuo K, Akiyama K, Sutoo D, Takeda K
  • Organizer: 36th International Congress of Physiological Sciences
  • Place of Presentation: Kyoto, Japan
  • Year and Date: 20090700
• [Presentation] Titanium dioxide nanoparticles transferred from pregnant mice to their offspring affect the genital and cranial nerve systems (2009)
  • Author(s): Takeda, K., Suzuki, K., Ishihara, A., Kubo-Irie, M., Fujimoto, R., Tabata, M., Oshio, S., Nihei, N., Ihara, T., Sugamata, M.
  • Organizer: PPTOXII, a CCT Meeting of Society of Toxicology
  • Place of Presentation: Miami Beach, Florida, USA
  • Year and Date: 2009-12-08
• [Presentation] Prenatal exposure to diesel exhaust affects dopaminergic system (2009)
  • Author(s): Yokota S, Mizuo K, Oshio S, Takeda K
  • Organizer: Neuroscience 2009
  • Place of Presentation: Chicago, Illinois, U.S.A.
  • Year and Date: 2009-10-21
• [Presentation] ディーゼル排気微粒子曝露が次世代の脳機能に及ぼす影響―行動評価試験法を組み合わせた毒性学的アプローチ― (2009)
  • Author(s): 横田理, 佐藤央, 杉戸雄四郎, 水尾圭祐, 武田健
  • Organizer: 第36回日本トキシコロジー学会学術年会
  • Place of Presentation: 岩手
  • Year and Date: 2009-07-06