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How microplastics and nanoparticles interact: DNA damage and oxidative stress in zebraf ish

Research Project

Project/Area Number 19F19401
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section外国
Review Section Basic Section 63040:Environmental impact assessment-related
Research InstitutionMie University

Principal Investigator

西村 訓弘  三重大学, 地域イノベーション学研究科, 教授 (30402689)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) BHAGAT JACKY  三重大学, 地域イノベーション学研究科, 外国人特別研究員
Project Period (FY) 2019-11-08 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
Fiscal Year 2021: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2019: ¥400,000 (Direct Cost: ¥400,000)
Keywordsナノプラスチック / ゼブラフィッシュ / 発生毒性 / 酸化ストレス / アゾール / ナノ粒子 / 環境
Outline of Research at the Start

マイクロプラスチックは近年、海洋環境汚染の最重要課題の1つであり、それ自体の毒性に加え、さまざまな有害物質(化学物質やナノ粒子)の吸着による生体への悪影響が懸念されている。本研究はゼブラフィッシュをモデル動物として、この相互作用による生体毒性(DNA損傷・酸化ストレスなど)を明らかにする。さらにこれらを予防できる成分の探索を行い、将来的には海洋生物のみならず、生物学的蓄積が問題となる人間を含む陸上動物への適用も目指す。

Outline of Annual Research Achievements

まずはプラスチック・ナノプラスチックの生体への影響に関する文献調査を行い、世界的な研究情勢の把握をしていただいた。あまり研究が進んでいない、より微細な直径1μm以下のプラスチック粒子「ナノプラスチック」に焦点を当てて文献調査を行い、その結果をまとめてレビューとして論文発表した(Bhagat et al., Sci Total Environ. 2020;728:138707.)。次にこれらプラスチック粒子とナノ粒子との相互作用について(Bhagat et al., J Hazard Mater. 2021;405:123913.)、特に医薬品としてもよく用いられているアゾール系化合物との相互作用(Bhagat et al., Chemosphere. 2020; 262:128335.)を文献調査し、その成果をレビューとして論文発表した。また新たなナノプラスチック評価系として、線虫の可能性についても文献調査を行い、その成果をレビューとして発表した(Bhagat et al., Trends Analyt Chem, 2021;138:116235)。
実際の実験研究としては、まず前述のアゾール系化合物のうち、医薬品として使用が世界的にも多いケトコナゾールとフルコナゾールの2つと、ナノプラスチックの相乗的な毒性発現メカニズムについて、ゼブラフィッシュを用いて試験した。その結果、これらの化学物質をナノプラスチックと同時に摂取する場合、化学物質単体で摂取する場合より活性酸素量の増加と脂質過酸化反応が亢進し、アポトーシスを中心とした関連遺伝子発現が増加毒性が増加することが明らかとなった(Bhagat et al., Sci Total Environ. 2021;800:149463.)。またその際、薬物トランスポーターもナノプラスチックの毒性発現に大きく関与していることに気付き、ナノプラスチックによる金属ナノ粒子の毒性増強メカニズムを明らかにした(Bhagat et al., Sci Total Environ. 2022;835:155436)。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2022 2021 2020 Other

All Journal Article (8 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 7 results,  Open Access: 3 results) Presentation (1 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Combined exposure to nanoplastics and metal oxide nanoparticles inhibits efflux pumps and causes oxidative stress in zebrafish embryos2022

    • Author(s)
      Bhagat Jacky、Zang Liqing、Kaneco Satoshi、Nishimura Norihiro、Shimada Yasuhito
    • Journal Title

      Science of The Total Environment

      Volume: 835 Pages: 155436-155436

    • DOI

      10.1016/j.scitotenv.2022.155436

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Application of omics approaches for assessing microplastic and nanoplastic toxicity in fish and seafood species.2022

    • Author(s)
      Bhagat J, Zang L, Nishimura N, Shimada Y
    • Journal Title

      TrAC Trends in Analytical Chemistry

      Volume: -

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Journal Article] Effects of nanoplastic on toxicity of azole fungicides (ketoconazole and fluconazole) in zebrafish embryos2021

    • Author(s)
      Bhagat Jacky、Zang Liqing、Nakayama Hiroko、Nishimura Norihiro、Shimada Yasuhito
    • Journal Title

      Science of The Total Environment

      Volume: 800 Pages: 149463-149463

    • DOI

      10.1016/j.scitotenv.2021.149463

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Worming into a robust model to unravel the micro/nanoplastic toxicity in soil: A review on Caenorhabditis elegans2021

    • Author(s)
      Bhagat Jacky、Nishimura Norihiro、Shimada Yasuhito
    • Journal Title

      TrAC Trends in Analytical Chemistry

      Volume: 138 Pages: 116235-116235

    • DOI

      10.1016/j.trac.2021.116235

    • Related Report
      2021 Annual Research Report 2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 10-Gingerol Suppresses Osteoclastogenesis in RAW264.7 Cells and Zebrafish Osteoporotic Scales2021

    • Author(s)
      Zang Liqing、Kagotani Kazuhiro、Nakayama Hiroko、Bhagat Jacky、Fujimoto Yuki、Hayashi Akihito、Sono Ryoji、Katsuzaki Hirotaka、Nishimura Norihiro、Shimada Yasuhito
    • Journal Title

      Frontiers in Cell and Developmental Biology

      Volume: 9

    • DOI

      10.3389/fcell.2021.588093

    • Related Report
      2021 Annual Research Report 2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Toxicological interactions of microplastics/nanoplastics and environmental contaminants: Current knowledge and future perspectives2021

    • Author(s)
      Bhagat Jacky、Nishimura Norihiro、Shimada Yasuhito
    • Journal Title

      Journal of Hazardous Materials

      Volume: 405 Pages: 123913-123913

    • DOI

      10.1016/j.jhazmat.2020.123913

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A comprehensive review on environmental toxicity of azole compounds to fish2021

    • Author(s)
      Bhagat Jacky、Singh Nisha、Nishimura Norihiro、Shimada Yasuhito
    • Journal Title

      Chemosphere

      Volume: 262 Pages: 128335-128335

    • DOI

      10.1016/j.chemosphere.2020.128335

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Zebrafish: An emerging model to study microplastic and nanoplastic toxicity2020

    • Author(s)
      Jacky Bhagat, Liqing Zang, Norihiro Nishimura, Yasuhito Shimada
    • Journal Title

      Science of The Total Environment

      Volume: 728 Pages: 138707-138707

    • DOI

      10.1016/j.scitotenv.2020.138707

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] ゼブラフィッシュ再生鱗における10-gingerolの破骨細胞分化阻害作用2020

    • Author(s)
      島田 康人、臧 黎清、籠谷 和弘、中山 寛子、Bhagat Jacky、藤本 祐希、林 彰人、園 良治、勝崎 裕隆、西村 訓弘
    • Organizer
      第43回日本分子生物学会年会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Remarks] 三重大学ゼブラフィッシュスクリーニングセンター

    • URL

      http://cancer-zebrafish.mie-u.ac.jp/

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Remarks] [Published] ナノプラスチック研究モデルとしてのゼブラフィッシュ

    • URL

      http://yshimada.jp/blog-entry-228.html

    • Related Report
      2019 Annual Research Report

URL: 

Published: 2019-11-29   Modified: 2024-03-26  

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