化学物質汚染に対する産業動物の生体防御機構の研究基盤

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 24248056
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 石塚 真由美 北海道大学, (連合)獣医学研究科, 教授 (50332474)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 池中 良徳 北海道大学, (連合)獣医学研究科, 准教授 (40543509)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 産業動物 / 環境汚染 / シトクロムP450 / グルクロン酸抱合酵素 / 獣医学

Research Abstract

■産業動物はヒトと同じく多くの環境化学物質に曝露されており、化学物質による急性中毒や慢性曝露による病態が報告されている。産業動物の化学物質汚染は食の安全に直結する重要な問題でもあるが、一方で、ヒトや実験動物以外で化学物質の感受性の種差や個体差に関する研究は極めて少なく、これがケミカルハザードを引き起こす大きな原因の一つとなっている。
■本研究では、国内外の産業動物種が有する化学物質への生体防御機構と、化学物質感受性の種差や個体差を引き起こしている要因を明らかにし、研究基盤を構築すること、また、この研究基盤を生かし、化学物質を速やかに排泄する為の機能性飼料や、尿などを用いた新たなモニタリング方法を確立することを目的とした。
■今年度は、化学物質への生体防御に重要な異物代謝酵素類（シトクロムP450、グルクロン酸抱合酵素）のクローニングと発現系による酵素学的特徴の同定を行った。また同時に、産業動物に蓄積する環境化学物質を明らかにするとともに、蓄積汚染物質の代謝物の分析を行うなど、産業動物が化学物質汚染に対してどのような防御機構を有しているのかin vivoでも明らかにした。

Current Status of Research Progress

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

Reason

■今年度は家禽の持つ異物代謝酵素群を明らかにし、また産業動物の化学物質感受性の種差についても明らかにすることができた。また同時に蓄積する環境汚染物質ばかりでなくその代謝物の蓄積パターンについても明らかにすることができた。
■産業動物の持つ化学物質への生体防御機構の特徴を他の動物（哺乳類、鳥類）と広く比較し、産業動物がどのようなリスクを持つかについて明らかにしつつある点で、研究がおおむね順調に進展していると評価した。また、学会や論文への発表も積極的に行っており、研究の実績として順調であると判断した。
■今後、現在の研究を進めることで、化学物質に対する産業動物の生体防御機構に関する基礎データを得ることが十分にできると考えている。

Strategy for Future Research Activity

研究計画に変更はない。各産業動物の持つ異物代謝酵素を中心に解析を進める予定である。動物種としても、これまでの通り、哺乳類に加えて家禽についても解析を進めていく。

Research Products

• [Journal Article] Metal distribution in tissues of free-range chickens near a lead-zinc mine in Kabwe, Zambia. (2013)
  • Author(s): Yabe, J., Nakayama, S.M.M., Ikenaka, Y., Muzandu, K., Choongo, K., Mainda, G., Kabeta, N., Ishizuka, M. and Umemura, T
  • Journal Title: Environ. Toxicol. Chem. Volume: 32 Pages: 189-192
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Characterization of Phase-II conjugation reaction of polycyclic aromatic hydrocarbons in fish species: unique pyrene metabolism and species specificity observed in fish species (2013)
  • Author(s): Ikenaka, Y., Oguri, M., Saengtienchai, A., Nakayama, S.M.M., Ijiri, S. and Ishizuka, M. 2013.
  • Journal Title: Environ. Toxicol. Pharmacol. Volume: 36 Pages: 567-578
  • DOI: 10.1016/j.etap.2013.05.018
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] De novo sequence analysis of cytochrome P450 1–3 genes expressed in ostrich liver with highest expression of CYP2G19. (2013)
  • Author(s): Kawai, Y.K., Watanabe, K.P., Ishii, A., Onuma, A., Sawa, H., Ikenaka, Y. and Ishizuka, M.
  • Journal Title: Comp. Biochem. Physiol. D Volume: 8 Pages: 201-208
  • DOI: 10.1016/j.cbd.2013.05.002
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Molecular evaluation of a new highly sensitive aryl hydrocarbon receptor in ostriches. (2013)
  • Author(s): Fujisawa, N., Darwish, W.S., Ikenaka, Y., Kim, E., Lee, J., Iwata. H., Nakayama, S.M.M. and Ishizuka, M
  • Journal Title: Poult. Sci. Volume: 92 Pages: 1921-1929.
  • DOI: 10.3382/ps.2013-03090
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Avian cytochrome P450 (CYP) 1-3 family genes: isoforms, evolutionary relationships, and mRNA expression in chicken liver. (2013)
  • Author(s): Watanabe KP, Kawai YK, Ikenaka Y, Kawata M, Ikushiro S, Sakaki T, Ishizuka M.
  • Journal Title: PLOS ONE Volume: 8 Pages: e75689
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0075689
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Repeated treatment with furazolidone induces multiple cytochrome P450-related activities in chicken liver but not in rat liver. (2013)
  • Author(s): 5.Sasaki N, Matumoto T, Ikenaka Y, Nakayama SMM, Ishizuka M, Kazusaka A, Fujita S.
  • Journal Title: J Vet Med Sci Volume: 75 Pages: 1497-1502
  • DOI: 10.1292/jvms.12-0531
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Lead pollution in soil, domestic animals and children from townships near a lead-zinc mine in Kabwe, Zambia. (2014)
  • Author(s): Shouta M.M. Nakayama, John Yabe, Yoshinori Ikenaka, Yared B. Yohannes, Balazs Oroszlany, Nesta Bortey-Sam, Kaampwe Muzandu, Kennedy Choongo, Abel Nketani Kabalo, John Ntapisha, Aaron Mweene, Takashi Umemura, Mayumi Ishizuka
  • Organizer: SOT 53rd Annual Meeting
  • Place of Presentation: Phoenix Convention Center, Phoenix, Arizona, USA
  • Year and Date: 20140323-20140327
• [Presentation] Identification of Interspecies Differences in Phase II Reaction in Nonexperimental Mammalian Species. (2014)
  • Author(s): Yoshinori Ikenaka, Aksorn Saengtienchai, Mayumi Ishizuka
  • Organizer: SOT 53rd Annual Meeting
  • Place of Presentation: Phoenix Convention Center, Phoenix, Arizona, USA
  • Year and Date: 20140323-20140327
• [Presentation] Species difference of warfarin sensitivity among birds can be explained by the two enzymes, cytochrome P450 and vitamin K epoxide reductase. (2013)
  • Author(s): Kensuke P. Watanabe, Yusuke K. Kawai, Minami Kawata, Shouta M.M. Nakayama, Yoshinori Ikenaka, Mayumi Ishizuka,
  • Organizer: 10th International ISSX
  • Place of Presentation: Westin Harbour Castle Hotel, Toronto, Ontario, Canada
  • Year and Date: 20130929-20131003
• [Presentation] In vitroにおけるウマのジアゼパム代謝 (2013)
  • Author(s): 速水秋、Wageh Sobhy Darwish、池中良徳、中山翔太、石塚真由美
  • Organizer: 第156回日本獣医学会学術集会
  • Place of Presentation: 岐阜大学、岐阜市
  • Year and Date: 20130920-20130922
• [Presentation] Lead and cadmium pollution in soil and edible tissues of cattle and chickens from townships near a lead-zinc mine in Kabwe, Zambia (2013)
  • Author(s): Shouta M.M. Nakayama, John Yabe, Yoshinori Ikenaka, Kaampwe Muzandu, Kennedy Choongo, Takashi Umemura, Mayumi Ishizuka,
  • Organizer: 5th International Toxicology Symposium in Africa
  • Place of Presentation: Kwame Nkrumah University of Science and Technology, Kumasi, Ghana
  • Year and Date: 20130912-20130913
  • Invited
• [Presentation] ガーナの金鉱山周辺（オブアシ自治区）におけるヒ素汚染と陸生哺乳類への毒性影響評価 (2013)
  • Author(s): 大谷豪、池中良徳、中山翔太、Osei Akoto、Joseph Apau、Elvis Baidoo、石塚真由美
  • Organizer: 第22回環境化学討論会
  • Place of Presentation: 東京農工大学、東京
  • Year and Date: 20130731-20130802
• [Presentation] Regulatory effects of carotenoids on Aryl hydrocarbon receptor (AhR) gene battery, (2013)
  • Author(s): Wageh Sobhy Darwish, Yoshinori Ikenaka, Shouta Nakayama, Mayumi Ishizuka,
  • Organizer: The 40th Annual Meeting of the Japanese Society of Toxicology
  • Place of Presentation: akuhari Messe International Convention Complex, Chiba, Japan
  • Year and Date: 20130617-20130619
• [Presentation] 鳥類CYP遺伝子の網羅的同定・分類と、ニワトリの異物代謝で重要なシトクロムP450分子種の特定 (2013)
  • Author(s): 渡邉研右、川合佑典、河田みなみ、池中良徳、石塚真由美
  • Organizer: P450とUGT/SULT研究会
  • Place of Presentation: フェニックス・シーガイア・リゾート、宮崎
  • Year and Date: 20130601-20130602