海洋漂流プラスチック摂食による、海鳥への化学物質曝露の毒性影響の解明

• Project/Area Number: 17J05875
• 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: 田中 厚資 北海道大学, 獣医学研究院, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2017-04-26 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2018: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2017: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: 海鳥 / プラスチック摂食 / 毒性影響 / プラスチック添加剤 / 化学物質の蓄積

Outline of Annual Research Achievements

①海鳥への添加剤含有プラスチック投与実験、化学物質蓄積の分析：野外におけるプラスチック投与実験でプラスチックに添加して投与した５種の化学物質について、オオミズナギドリの体組織の追加の分析を行った（脂肪、尾腺ワックス、大脳、腎臓）。すべての組織から、プラスチック由来の化学物質の蓄積が検出され、プラスチックからの化学物質ごとの蓄積速度、体内での分配などの傾向が明らかとなった。
②海鳥への添加剤含有プラスチック投与実験、毒性影響の分析：肝臓、甲状腺、脾臓、副腎、脳下垂体についてプールした試料の次世代シークエンサーによる遺伝子発現解析により、多くの遺伝子の配列等を明らかにし、さらに発現が変動している遺伝子を抽出、パスウェイ解析によって投与によって影響を受けた経路を抽出した。臓器間で共通して影響の示唆された経路のうち、特に注目された甲状腺ホルモン関連、薬物代謝、脂質代謝等に注目し、さらに定量PCRで個体ごとに遺伝子発現の定量を行った。
③プラスチックからの添加剤の溶出の促進メカニズムに関する実験：ポリマー中での化学物質の拡散が、海鳥の消化管内で促進されている仮説について明らかにするため、プラスチックを液体に浸漬し溶出速度を調べる実験を行い、油に浸漬した時に大きな溶出促進があることを確認した。さらにフィルム積重実験を行ったところ、無添加のポリエチレンシートでの拡散速度に比べ、鳥の胃内の油の主成分であるワックスエステル、トリアシルグリセロール、極性脂質で膨潤したポリエチレンシートでは拡散速度の上昇が検出された。生物の消化管内に存在する油による膨潤が、プラスチック摂食による生物への化学物質の曝露を引き起こす重要なメカニズムになっている可能性が明らかとなった。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Occurrence and concentrations of chemical additives in plastic fragments on a beach on the island of Kauai, Hawaii (2020)
  • Author(s): Tanaka Kosuke、Takada Hideshige、Ikenaka Yoshinori、Nakayama Shouta M.M.、Ishizuka Mayumi
  • Journal Title: Marine Pollution Bulletin Volume: 150 Pages: 110732-110732
  • DOI: 10.1016/j.marpolbul.2019.110732
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] In?Vivo Accumulation of Plastic-Derived Chemicals into Seabird Tissues (2020)
  • Author(s): Tanaka Kosuke、Watanuki Yutaka、Takada Hideshige、Ishizuka Mayumi、Yamashita Rei、Kazama Mami、Hiki Nagako、Kashiwada Fumika、Mizukawa Kaoruko、Mizukawa Hazuki、Hyrenbach David、Hester Michelle、Ikenaka Yoshinori、Nakayama Shouta M.M.
  • Journal Title: Current Biology Volume: 30 Issue: 4 Pages: 106-106
  • DOI: 10.1016/j.cub.2019.12.037
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Piece-by-piece analysis of additives and manufacturing byproducts in plastics ingested by seabirds: Implication for risk of exposure to seabirds (2019)
  • Author(s): Tanaka Kosuke、van Franeker Jan A.、Deguchi Tomohiro、Takada Hideshige
  • Journal Title: Marine Pollution Bulletin Volume: 145 Pages: 36-41
  • DOI: 10.1016/j.marpolbul.2019.05.028
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] Seabirds are exposed to chemical additives through plastic ingestion (2020)
  • Author(s): Kosuke Tanaka, Yutaka Watanuki, Hideshige Takada, Yoshinori Ikenaka, Shouta M.M. Nakayama, Rei Yamashita, Mayumi Ishizuka
  • Organizer: International Symposium on chemical hazard in wildlife
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 摂食プラスチックから海鳥への化学物質の移行の検証 (2019)
  • Author(s): 田中厚資，綿貫豊，高田秀重，石塚真由美，山下麗，水川薫子，水川葉月，池中良徳，中山翔太
  • Organizer: 第28回環境化学討論会
• [Presentation] 摂食プラスチックから海鳥への化学物質の移行の検証 (2019)
  • Author(s): 田中厚資，綿貫豊，高田秀重，石塚真由美，山下麗，水川薫子，水川葉月，池中良徳，中山翔太
  • Organizer: 第3回環境化学会 北海道東北地区部会
• [Presentation] Plastic debris moves chemical additives to seabird tissue (2019)
  • Author(s): Kosuke Tanaka, Yutaka Watanuki, Hideshige Takada, Mayumi Ishizuka, Rei Yamashita, Mami Kazama, Nagako Hiki, Kaoruko Mizukawa, Hazuki Mizukawa, Yoshinori Ikenaka, Shouta MM Nakayama
  • Organizer: 39th international symposium on halogenated persistent organic pollutants
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 摂食プラスチックから海鳥への化学物質の移行の検証 (2018)
  • Author(s): 田中厚資
  • Organizer: 第60回日本環境化学会講演会
  • Invited
• [Presentation] 摂食プラスチックから海鳥への化学物質の移行 (2018)
  • Author(s): 田中厚資
  • Organizer: 第2回日本環境化学会北海道東北地区部会
• [Presentation] プラスチック摂食による海鳥への添加由来化学物質の曝露と影響 (2018)
  • Author(s): 田中厚資
  • Organizer: 海鳥研究集会
• [Presentation] EXPERIMENTAL EVIDENCE OF ACCUMNULATION OF PLASTIC-DERIVED CHEMICALS INTO SEABIRDS’ TISSUE (2018)
  • Author(s): Kosuke Tanaka, Yutaka Watanuki, Hideshige Takada, Yoshinori Ikenaka, Shouta M.M. Nakayama, Rei Yamashita, Mayumi Ishizuka
  • Organizer: Pacific Seabird Group 46th Annual Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] lastic debris moves chemical additives to seabird tissue (2018)
  • Author(s): Kosuke Tanaka, Yutaka Watanuki, Hideshige Takada, Yoshinori Ikenaka, Shouta M.M. Nakayama, Rei Yamashita, Mayumi Ishizuka
  • Organizer: International CHEMICAL HAZARD Symposium
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 海洋漂流プラスチック摂食による海鳥へのポリ臭素化ジフェニル エーテルの蓄積 (2017)
  • Author(s): 田中厚資，高田秀重，山下麗，綿貫豊
  • Organizer: 第２６回環境化学討論会
• [Presentation] 海洋漂流プラスチック摂食による海鳥への添加由来化学物質の蓄積 (2017)
  • Author(s): 田中厚資，高田秀重，山下麗，綿貫豊
  • Organizer: 第 41 回 鳥類内分泌研究会
• [Presentation] Comprehensive analysis of additives in plastics ingested by seabirds: implication for exposure risk to seabirds (2017)
  • Author(s): Kosuke Tanaka, Hideshige Takada, Jan A. van Franeker
  • Organizer: 8th International Symposium on Flame Retardants
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ACCUMULATION OF PLASTIC-DERIVED CHEMICALS IN TISSUES OF SEABIRDS INGESTING MARINE PLASTICS (2017)
  • Author(s): Kosuke Tanaka, Hideshige Takada, Rei Yamashita, Yutaka Watanuki, Jan A. van Franeker, Peter G. Ryan
  • Organizer: PRIMO 2017
  • Int'l Joint Research
• [Remarks] プラスチック摂食により、海鳥は化学添加剤に汚染される
  • URL: https://www.hokudai.ac.jp/news/200131_pr1.pdf