Development of risk assessment method and present of brain transfer by ionic environmental contaminants using fish as an indicator
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20H00645
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Medium-sized Section 64:Environmental conservation measure and related fields
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| Research Institution | Ehime University |
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Principal Investigator |
野見山 桂 愛媛大学, 沿岸環境科学研究センター, 准教授 (30512686)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岩田 久人 愛媛大学, 沿岸環境科学研究センター, 教授 (10271652)
池中 良徳 北海道大学, 獣医学研究院, 准教授 (40543509)
久保田 彰 帯広畜産大学, 畜産学部, 准教授 (60432811)
田上 瑠美 愛媛大学, 沿岸環境科学研究センター, 助教 (60767226)
江口 哲史 千葉大学, 予防医学センター, 助教 (70595826)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥45,890,000 (Direct Cost: ¥35,300,000、Indirect Cost: ¥10,590,000)
Fiscal Year 2022: ¥8,060,000 (Direct Cost: ¥6,200,000、Indirect Cost: ¥1,860,000)
Fiscal Year 2021: ¥7,930,000 (Direct Cost: ¥6,100,000、Indirect Cost: ¥1,830,000)
Fiscal Year 2020: ¥24,700,000 (Direct Cost: ¥19,000,000、Indirect Cost: ¥5,700,000)
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| Keywords | 医薬品 / イオン性環境汚染物質 / 脳移行 / PPCPs / オミクス / リスク評価 / 魚類 / in vivo曝露試験 / 取込速度定数 / 排泄速度定数 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では多様な野生魚類を対象にPPCPsの曝露と脳移行性の定量的評価に基づき、脳移行性の予測モデルを構築する。特異な挙動を示す物質に対しては、複数種のモデルフィッシュを用いた曝露試験を通じて脳中の内因性ホルモンや神経伝達物質の変化等、行動異常に繋がるKey Eventを明らかにし、各因子における感受性と種差を解析する。また、統合オミクス解析により行動異常へ繋がる作用機序を解明し、魚種間における神経毒性発現機序に至る“共通性”と“種差”について明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
魚類への下水処理水in vivo曝露試験を実施し、PPCPs 78種を対象に特異な移行・残留性を示す物質の探索を実施した。浮上した化学物質に対して、取込速度定数、排泄速度定数、消失半減期、体内分布、血しょうたんぱく結合率、肝S9代謝速度定数などのADMEパラメータから要因の特定を試みた。生物濃縮係数の実測値と化学物質の脂溶性に基づき予測される予測生物濃縮係数を比較したところ、約60%以上の物質において実測値は誤差1桁以内の精度で予測可能であることが示された。一方、残余約40%については、実測値が測生物濃縮係数に比べ1－2桁高値を示す物質（Haloperidol、Chlorpheniramine、Gemfibrozil）と実測値が予測生物濃縮係数に比べ2－4桁低値を示す物質（Telmisartan、Fexofenadine、Rebamipide、Triclocarbanなど）が存在した。これらの要因として、前者の場合では、取込速度定数が比較的高値を示し、血しょうたんぱく結合率も比較的高値であったことから、脂質以外への分配（たんぱく結合など）、後者の場合では、排泄速度定数が比較的高値（消失半減期は1.6－20h）を示したことから、速やかな代謝・排泄が推察された。ティラピア血しょうにおいて実測値>>予測生物濃縮係数を示したHaloperidolとChlorpheniramineの実測値は、それぞれコイの60倍、150倍高値を示した。Chlorpheniramineの血しょうたんぱく結合率は、ティラピアで95－98%、コイで61－74%であり、たんぱく非結合型の割合に約10倍の差が認められたことから、Chlorpheniramineはティラピアの血中のたんぱく質に特異的に結合することにより、血中に高濃縮・高残留するものと推察された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
昨年度はコロナ禍により野外での魚類サンプリング回数が激減したが、その分下水放流水による曝露試験を実施した。いくつかの血漿中の化学物質の残留において、魚類種で特徴的な取り込み速度定数と排泄速度定数の違いによる種差を明らかにすることができ、その要因がタンパク質への特異的な結合であることを推察することができた。
また、少ないフィールドサンプリングにおいても、汽水魚類を対象にキビレ、クロダイ、ウグイ、クサフグ、メジナを採取でき、、PPCPsの生物濃縮性と脳移行性を解析した結果、、下水処理曝露試験と同様の化学物質において、生物濃縮係数が魚種間で大きく異なり、体内動態（吸収・分布・代謝・排泄）の種間差のあることを明らかにしたことから、研究計画としては概ね順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き、コロナの様子をみながら、サンプリング可能日であれば、愛媛県の下水処理水放流域および自然水系で、河川水および底質、そして魚類（コイ科）のサンプリングを年6回程度実施する。河川水は、魚類サンプリングの前5日間をサンプリング期間として1日2回以上採水し、底質は魚類サンプリング日と同日に採取する。サンプリングした魚類から血漿、鰓、筋肉、肝臓、脳を採取し、イオン性環境汚染物質をLC-MS/MSで分析する。これらの結果より、野生魚類におけるPPCPsの血液/環境水濃度比(濃縮係数: BAFplasma)、脳組織/血液濃度比の関係を解析する。
コイ、ヒメダカ、ゼブラフィッシュ、および先行研究で種特異な生物濃縮性を示したティラピアを用いた下水放流水および、フィールドモニタリングで特異な残留・脳移行性を示す化学物質を対象に、OECD TG 305 (Bioconcentration: Flow-through fish test)に準拠した単体曝露試験を実施する。曝露期間と非曝露期間を設け、血漿および脳組織を数時間ごとに採取・分析してADMEを算出し物質間・種間で比較する。
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Report
(2 results)
Research Products
(6 results)
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[Journal Article] The effects of fipronil on emotional and cognitive behaviors in mammals2021
Author(s)
Suzuki Tomohiro、Hirai Anri、Khidkhan Kraisiri、Nimako Collins、Ichise Takahiro、Takeda Kazuki、Mizukawa Hazuki、Nakayama Shouta M.M.、Nomiyama Kei、Hoshi Nobuhiko、Maeda Mizuki、Hirano Tetsushi、Sasaoka Kazuyoshi、Sasaki Noboru、Takiguchi Mitsuyoshi、Ishizuka Mayumi、Ikenaka Yoshinori
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Journal Title
Pesticide Biochemistry and Physiology
Volume: in press
Pages: 104847-104847
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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