＜鳥類での化学物質による腎障害メカニズムの解明と腎障害バイオマーカーの探索＞

• Project/Area Number: 15J01937
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Risk sciences of radiation and chemicals
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 石井 千尋 北海道大学, 獣医学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2015-04-24 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000); Fiscal Year 2017: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2016: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2015: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: 鳥類保全 / 腎障害 / バイオマーカー / ニワトリ / 腎障害マーカー / 遺伝子 / 糖鎖 / 鳥類 / 糖鎖解析

Outline of Annual Research Achievements

鳥類は特有な生体構造を持ち、哺乳類には存在しない腎門脈が腎臓に大量の血液を運ぶため、腎臓における化学物質暴露量は多く、腎障害が起こりやすいと考えられる。しかしながら、鳥類において早期の腎障害を反映するバイオマーカーは発見されていない。そこで本研究では、鳥類の新規腎障害マーカーの探索を目的とした。
腎障害を引き起こすとされるジクロフェナク、シスプラチンをそれぞれニワトリに投与し、腎障害モデルを作成した。急性腎障害は急性間質性腎炎と急性尿細管壊死の2つに分けられ、ジクロフェナク投与では前者を、シスプラチン投与では後者を引き起こすことが哺乳類において確認されている。本実験での腎臓病理診断の結果、ニワトリにおいても上記の病態を各投与群で確認した。血液検査および各種臓器の病理検査結果から腎臓特異的な障害を持つ個体を判断し、血漿中の糖鎖解析および腎臓組織のマイクロアレイ解析・リアルタイムPCR法を用いて候補マーカーの選出を試みた。糖鎖解析の結果、ジクロフェナク投与群ではシアリル化され、かつフコシル化されていない構造を持つ糖鎖の発現が上昇した。シスプラチン投与群では発現の変動が認められず、障害を引き起こすメカニズムの違いにより、糖鎖発現に違いが現れると考えられた。
遺伝子発現を網羅的に分析するマイクロアレイ解析では、ジクロフェナク・シスプラチン投与群に共通して障害度依存的に発現が増加した遺伝子が数種類認められた。マイクロアレイ解析にて腎障害マーカー候補として考えられた数種の遺伝子を対象に、リアルタイムPCR法により定量を行うことで、さらに候補遺伝子を絞り込んだ。リアルタイムPCR法の結果から、ジクロフェナク・シスプラチン両投与群で障害度依存的に発現が増加した遺伝子に注目し、ニワトリにおいて血液中でのタンパク質発現を定量するため、オリジナル抗体を作成しタンパク質の発現解析を進めた。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] カセサート大学(タイ)
• [Journal Article] A glycomics approach to discover novel renal biomarkers in birds by administration of cisplatin and diclofenac to chickens (2018)
  • Author(s): Ishii C、Ikenaka Y、Ichii O、Nakayama S M M、Nishimura S-I、Ohashi T、Tanaka M、Mizukawa H、Ishizuka M
  • Journal Title: Poultry Science Volume: 97 Issue: 5 Pages: 1722-1729
  • DOI: 10.3382/ps/pey016
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Contamination status and accumulation characteristics of heavy metals and arsenic in five seabird species from the central Bering Sea (2017)
  • Author(s): Chihiro Ishii, Yoshinori Ikenaka, Shouta M.M. Nakayama, Hazuki Mizukawa, Yared Beyene Yohannes, Yutaka Watanuki, Masaaki Fukuwaka, and Mayumi Ishizuka
  • Journal Title: Journal of Veterinary Medical Science Volume: 79 Issue: 4 Pages: 807-814
  • DOI: 10.1292/jvms.16-0441
  • NAID: 130007331465
  • ISSN: 0916-7250, 1347-7439
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Lead exposure in raptors from Japan and source identification using Pb stable isotope ratios (2017)
  • Author(s): Chihiro Ishii, Shouta M.M.Nakayama, Yoshinori Ikenaka, Hokuto Nakata, Keisuke Saito, Yukiko Watanabe, Hazuki Mizukawa, Shinsuke Tanabe, Kei Nomiyama, Terutake Hayashi, Mayumi Ishizuka
  • Journal Title: Chemosphere Volume: 186 Pages: 367-373
  • DOI: 10.1016/j.chemosphere.2017.07.143
  • NAID: 120006477493
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Contamination status and accumulation characteristics of heavy metals and arsenic in five seabird species from the central Bering Sea. (2017)
  • Author(s): Ishii, C., Ikenaka, Y., Nakayama, S. M. M., Mizukawa H., Yohannes, Y. B., Watanuki, Y., Fukuwaka, M., Ishizuka, M.
  • Journal Title: Journal of Veterinary Medical Science Volume: 印刷中
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 全国規模での鳥類への鉛曝露：曝露指標として骨の利用の可能性 (2017)
  • Author(s): 石井千尋，中山翔太，池中良徳，Kataba Andrew，齊藤慶輔，渡辺有希子，槇納好岐，松川岳久，久保田章乃，横山和仁，水川葉月，平田岳，石塚真由美
  • Organizer: 第23回日本野生動物医学会
• [Presentation] Discovery of renal biomarker in birds by transcriptome analysis of kidney tissues and glycomics analysis of plasma following renal damage in chicken model (2017)
  • Author(s): Ishii, C., Ikenaka, Y., Kawai, K. Y., Ichii O., Nakayama, S. M. M., Mizukawa H., Ishizuka, M.
  • Organizer: The 5th Sapporo Summer Seminar for One Health
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 鳥類医学の発展に向けた新規腎障害マーカーの探索 (2017)
  • Author(s): 石井千尋, 池中良徳, 川合佑典, 市居修, 中山翔太, 西村紳一郎, 大橋哲, 田中誠一, 齊藤慶輔, 渡邊有希子, 水川葉月, 石塚真由美
  • Organizer: 日本鳥学会２０１７年度大会
• [Presentation] Discovery of renal biomarkers in birds by transcriptome analysis and glycomics analysis following kidney injury in chicken model (2017)
  • Author(s): Ishii, C., Ikenaka, Y., Kawai, K. Y., Ichii O., Nakayama, S. M. M., Mizukawa H., Ishizuka, M.
  • Organizer: 10th International Meeting of Asian Society of Conservation Medicine
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] A glycomics approach to renal biomarkers in birds. (2016)
  • Author(s): Ishii, C., Ikenaka, Y., Ichii O., Nakayama, S. M. M., Mizukawa H., Nishimura S., Ohashi T., Tanaka M., Saito K., Watanabe Y., Ishizuka, M.
  • Organizer: The 4rd Sapporo Summer Seminar for One Health
  • Place of Presentation: 北海道札幌市、北海道大学
  • Year and Date: 2016-09-20
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 鳥類における新規腎障害マーカーの探索 (2016)
  • Author(s): 石井千尋, 池中良徳, 市居修, 中山翔太, 西村紳一郎, 大橋哲, 田中誠一, 齊藤慶輔, 渡邊有希子, 水川葉月, 石塚真由美
  • Organizer: 第22回日本野生動物医学会
  • Place of Presentation: 宮崎県宮崎市、宮崎市民プラザ
  • Year and Date: 2016-09-16
• [Presentation] Creating a model of renal damage in chicken and glycomic approach to identify novel biomarkers for kidney injury in birds (2016)
  • Author(s): Chihiro Ishii, Yoshinori Ikenaka, Osamu Ichii, Shouta M.M. Nakayama, Shin-Ichiro Nishimura, Tetsu Ohashi, Masakazu Tanaka, Keisuke Saito, Yukiko Watanabe, Hazuki Mizukawa, Mayumi Ishizuka
  • Organizer: 8th International Toxicology Symposium
  • Place of Presentation: Egypt, Giza, Gawharet Alahram Hotel
  • Year and Date: 2016-08-30
  • Invited
• [Presentation] Creating a model of renal damage in chicken and glycomic approach to identify novel biomarkers for kidney injury in birds (2016)
  • Author(s): Ishii, C., Ikenaka, Y., Ichii O., Nakayama, S.M.M., Nishimura S., Ohashi T., Tanaka M., Saito K., Watanabe Y., Mizukawa H., Ishizuka, M.
  • Organizer: 8th International Toxicology Symposium in Africa
  • Place of Presentation: Giza（エジプト）、Gawharet Alahram Hotel
  • Year and Date: 2016-08-29
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] N-glycans as potential novel biomarkers for kidney injury in avian species. (2016)
  • Author(s): Ishii, C., Ikenaka, Y., Ichii O., Nakayama, S. M. M., Mizukawa H., Nishimura S., Ohashi T., Tanaka M., Saito K., Watanabe Y., Ishizuka, M.
  • Organizer: 65th International Conference of the Wildlife Disease Association
  • Place of Presentation: コートランド（米国）、. Greek Peak Mountain Resort
  • Year and Date: 2016-07-31
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Lead poisoning and distribution in raptors' bones and bone marrows (2015)
  • Author(s): Chihiro Ishii, Shouta M.M. Nakayama, Yoshinori Ikenaka, Hokuto Nakata, Keisuke Saito, Yukiko Watanabe, Ayuko Morita, Hazuki Mizukawa, Shinsuke Tanabe, Kei Nomiyama, Terutake Hayashi, Mayumi Ishizuka
  • Organizer: The 3rd Sapporo Summer Seminar for One Health
  • Place of Presentation: 北海道札幌市、北海道大学獣医学研究科
  • Year and Date: 2015-09-16
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Lead poisoning and source identification in raptors from Japan (2015)
  • Author(s): Chihiro Ishii, Shouta M.M. Nakayama, Yoshinori Ikenaka, Hazuki Mizukawa, John Yabe, Yared B. Yohanness, Hokuto Nakata, Keisuke Saito, Yukiko Watanabe, Shinsuke Tanabe, Kei Nomiyama, Terutake Hayashi, Yasushi Masuda, Kentaro Q. Sakamoto, Mayumi Ishizuka
  • Organizer: Vth International Wildlife Management Congress
  • Place of Presentation: 北海道札幌市、札幌コンベンションセンター
  • Year and Date: 2015-07-26
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 猛禽類における鉛中毒問題と骨における鉛分布の解明 (2015)
  • Author(s): 石井千尋、中山翔太、池中良徳、水川葉月、中田北斗、森田鮎子、齊藤慶輔、渡邊有希子、神和夫、田辺信介、野見山桂、林光武、増田泰、坂本健太郎、石塚真由美
  • Organizer: 第24回環境化学討論会
  • Place of Presentation: 北海道札幌市、札幌コンベンションセンター
  • Year and Date: 2015-06-24
• [Remarks] 北海道大学獣医学研究院毒性学教室ホームページ
  • URL: http://tox.vetmed.hokudai.ac.jp/category/research
• [Remarks] 北海道大学 獣医学研究院 毒性学教室 ホームページ「現在進行中の研究」
  • URL: http://tox.vetmed.hokudai.ac.jp/category/research
• [Remarks] 北海道大学獣医学研究科 毒性学教室
  • URL: http://tox.vetmed.hokudai.ac.jp/
• [Remarks] 北海道大学大学院獣医学研究科 毒性学教室 Facebook
  • URL: https://www.facebook.com/tox.vetmed.hokudai