DNAマイクロアレイ法によるダイオキシン発生毒性機構の検討

• 研究課題/領域番号: 14560254
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 基礎獣医学・基礎畜産学
• 研究機関: 酪農学園大学
• 研究代表者: 寺岡 宏樹 酪農学園大学, 獣医学部, 助教授 (50222146)
• 研究分担者: 上野 直人 岡崎国立協同研究機構, 基礎生物学研究所, 教授 (40221105) ; 遠藤 大二 酪農学園大学, 獣医学部, 助教授 (40168828)
• 研究期間 (年度): 2002 – 2004
• 研究課題ステータス: 完了 (2004年度)
• 配分額: 4,100千円 (直接経費: 4,100千円); 2004年度: 900千円 (直接経費: 900千円); 2003年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円); 2002年度: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
• キーワード: ゼブラフィッシュ / アフリカツメガエル / ダイオキシン / TCDD / 発生毒性 / Ah受容体 / 血管毒性 / CYP1A / マイクロアレイ / 循環障害 / 頭部顔面奇形 / ソニックヘッジホッグ / COX2

研究概要

1)ツメガエルの約4万クローンのcDNAについてマクロアレイを行った。2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p- dioxin(TCDD)は受精後27時間胚で1クローンの増加、5クローンの減少、7日胚で41クローンの増加、12日胚で14クローンの増加、42クローンの減少を起こした。しかし、cytochrome P450 1A(CYP1A6,7)を除いて、ノーザンブロット法で増減が一致したクローンを見つけることができなかった。
2)ノーザンブロット法により、Ah受容体は受精後初日から既に弱いが発現し、7日で顕著な増加がみられた。AHRの発現はTCDD暴露で影響されなかったが、CYP1A6,7の他、CYP1Bでは顕著な誘導が受精後2日からTCDD濃度依存性に観察された。この他、Arntやグルタチオン転移酵素の発現はTCDDに影響されなかった。
3)以上の結果から、初期発生においてTCDDであきらかな誘導を受けるCYP1AについてTCDD感受性の高いゼブラフィッシュで役割を検討した。モルフォリノアンチセンスオリゴヌクレオチド(AHR2-MO)を用いて、ゼブラフィッシュで報告される二種のAh受容体の一つ(AHR2)の翻訳を阻止したところ、体幹の血流遅延・浮腫、下顎の成長阻害および中脳背側部の局所循環障害とアポトーシスなどこれまで知られている主なTCDD毒性が顕著に阻害された。AHR2-MOは毒性とともに、CYP1A誘導を阻害したので、CYP1Aに対するモルフォリノアンチセンスオリゴヌクレオチド(CYP1A-MO)を処置したところ、上述のTCDDによる毒性が抑制された。
4)最近、TCDDがヒト由来培養肝細胞で、炎症や各病態で誘導されるプロスタグランジン合成酵素であるシクロオキシゲナーゼ2(COX2)が誘導されることが報告された。COX2阻害剤は同時暴露した場合TCDDによる中脳静脈の血流遅延とアポトーシスを顕著に回復させた。COX2に対するモルフォリノアンチセンスオリゴ処置は低濃度TCDDによる血流遅延とアポトーシスをほぼ完全に消失させた。48〜50hpf胚の頚動脈と思われる部分にCOX2 mRNAの強い発現が観察できた。TCDD処置はCOX2発現に全く影響しなかった。
5)我々はこれまで、ソニックヘッジホッグ(shh)が下顎にも発現し、TCDD暴露により顕著に減少した。AHR2-MOはTCDDによるshh発現の低下と下顎の低形成を阻止した。TCDDは下顎原基のptc1と2の発現には影響を与えなかった。
以上より、TCDDによる毒性発現機構にAHR2、CYP1A、COX2、Shhの各分子が関与することが示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] Monorail/Foxa2 regulates floorplate differentiation and specification of oligodendrocytes, serotonergic raphe neurones and cranial motoneurones. (2005)
  • 著者名/発表者名: Norton WH, Mangoli M, et al.
  • 雑誌名: Development 132 ページ: 645-658
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Zebrafish as a Model Vertebrate for Investigating Chemical Toxicity (2005)
  • 著者名/発表者名: Hill AJ, Teraoka-H, et al.
  • 雑誌名: Toxicological Sciences (in press)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Mechanism of cell death in inflamed superficial digital flexor tendon in the horse. (2005)
  • 著者名/発表者名: Hosaka Y, Teraoka H, Yamamoto E, Ueda H, Takehana K
  • 雑誌名: Journal of Comparative Pathology 132 ページ: 51-58
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Oxidative stress and apoptosis induced by tributyltin in retinal neuronal cels of developing zebrafish. (2005)
  • 著者名/発表者名: Dogn W, Muramoto W, et al.
  • 雑誌名: Aquatic Toxicology (in press)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Mechanism of cell death in inflamed superficial digital flexor tendon in the horse. (2005)
  • 著者名/発表者名: Hosaka Y, Teraoka H, Yamamoto E, Ueda H, Takehana K
  • 雑誌名: J Comp Pathol. 132 ページ: 51-58
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Monorail/Foxa2 regulates floorplate differentiation and specification of oligodendrocytes, serotonergic raphe neurones and cranial motoneurones. (2005)
  • 著者名/発表者名: Norton WH, Mangoli M.et al.
  • 雑誌名: Development 132 ページ: 645-658
• [雑誌論文] Zebrafish as a model vertebrate for Investigating Chemical Toxicity (2005)
  • 著者名/発表者名: Hill AJ, Teraoka-H et al.
  • 雑誌名: Toxicological Sciences (in press)
• [雑誌論文] Oxidative stress and apoptosis induced by tributyltin in retinal neuronal cells of developing zebrafish. (2005)
  • 著者名/発表者名: Dong W, Muramoto W.et al.
  • 雑誌名: Aquatic Toxicology (in press)
• [雑誌論文] Role of aryl hydrocarbon receptor in mesencephalic circulation failure and apoptosis in zebrafish embryos exposed to 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin (2004)
  • 著者名/発表者名: Dong-W, Teraoka-H, et al.
  • 雑誌名: Toxicological Sciences 77 ページ: 109-116
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Hedgehog and Fgf signaling pathways regulate the development of tphR-expressing serotonergic raphe neurons in zebrafish embryos (2004)
  • 著者名/発表者名: Teraoka-H, Russel-C, et al.
  • 雑誌名: Journal of Neurobiology 60 ページ: 275-288
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Decreased apoptosis of beta2-integrin-deficient bovine neutrophils. (2004)
  • 著者名/発表者名: Nagahata-H, Higuchi-H, et al.
  • 雑誌名: Immunology and Cell Biology 82 ページ: 32-37
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Hedgehog and Fgf signaling pathways regulate the development of tphR-expressing serotonergic raphe neurons in zebrafish embryos. (2004)
  • 著者名/発表者名: Teraoka H, Russell C, Regan J, Chandrasekhar A, Concha ML, Yokoyama R, Higashi K, Take-Uchi M, Dong W, Hiraga T, Holder N, Wilson SW
  • 雑誌名: J Neurobiol. 60 ページ: 275-288
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Role of aryl hydrocarbon receptor in mesencephalic circulation failure and apoptosis in zebrafish embryos exposed to 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo -p-dioxin. (2004)
  • 著者名/発表者名: Dong W, Teraoka H, Tsujimoto Y, Stegeman JJ, Hiraga T
  • 雑誌名: Toxicol Sci. 77 ページ: 109-116
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Monorail/FoxA2 regulates floorplate differentiation and specification of oligodendrocytes, serotonergic raphe neurons and cranial motor neurons. (2004)
  • 著者名/発表者名: Norton W, Mangoli M, Lele Z, Pagoda H-M, Diamond B, Russell C, Teraoka H, Stickney H, Rauch G-J, Heisenberg C-P, Houart C, Schilling T, Frohnhoefer HG, Rastegar S, Neumann C, Gardiner M, Strahle U, Geisler R, Rees M, Talbot W, Wilson SW
  • 雑誌名: Development 132 ページ: 645-658
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Decreased apoptosis of beta 2-integrin-deficient bovine neutrophils. (2004)
  • 著者名/発表者名: Nagahata H, Higuchi H, Teraoka H, Takahashi K, Inanami O, Kuwabara M
  • 雑誌名: Immunol Cell Biol. 82 ページ: 32-37
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Hedgehog and Fgf signaling pathways regulate the development of tphR-expressing serotonergic raphe neurons in zebrafish embryos. (2004)
  • 著者名/発表者名: Teraoka-H, Russel-C.et al.
  • 雑誌名: Journal of Neurobiology 60 ページ: 275-288
• [雑誌論文] Induction of cytochrome P450 1A is required for circulation failure andedema by 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin in zebrafish (2003)
  • 著者名/発表者名: Teraoka H, Dong W, Tsujimoto Y, Iwasa H, Endoh D, et al.
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 304 ページ: 223-228
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Zebrafish as a novel experimental model for developmental Toxicology (2003)
  • 著者名/発表者名: Teraoka-H, Dong-W, et al.
  • 雑誌名: Congenital Anomaly (Kyoto) 43 ページ: 123-132
  • NAID: 110002785608
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Aryl hydrocarbon receptor 2 mediates 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin developmental toxicity in zebrafish (2003)
  • 著者名/発表者名: Prasch-AL, Teraoka-H et al.
  • 雑誌名: Toxicological Sciences 76 ページ: 138-150
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Induction of cytochrome P450 1A is required for circulation failure and edema by 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo- p-dioxin in zebrafish. (2003)
  • 著者名/発表者名: Teraoka H, Dong W, Tsujimoto Y, Iwasa H, Endoh D, Ueno N, Stegeman JJ, Peterson RE, Hiraga T
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun. 304 ページ: 223-228
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Aryl hydrocarbon receptor 2 mediates 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin developmental toxicity in zebrafish. (2003)
  • 著者名/発表者名: Prasch AL, Teraoka H, Carney SA, Dong W, Hiraga T, Stegeman JJ, Heideman W, Peterson RE
  • 雑誌名: Toxicol Sci. 76 ページ: 138-150
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Zebrafish as a novel experimental model for developmental toxicology. (2003)
  • 著者名/発表者名: Teraoka H, Dong W, Hiraga T
  • 雑誌名: Congenit Anom. (Review) 43 ページ: 123-132
  • NAID: 110002785608
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] 2,3,7,8-Tetrachlorodibenzo-p-dioxin toxicity in the zebrafish embryo: altered regional blood flow and impaired lower jaw development. (2002)
  • 著者名/発表者名: Teraoka H, Dong W, Ogawa S, et al.
  • 雑誌名: Toxicological Sciences 65 ページ: 192-199
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] 2,3,7,8-Tetrachloridibenzo-p-dioxin toxicity in the zebxafish embryo: Local circulation failure in the dorsal midbrain is associated with in creased apoptosis. (2002)
  • 著者名/発表者名: Dong W, Teraoka H, Yamazaki K, Tsukiyama S, Imani S, et al.
  • 雑誌名: Toxicological Sciences 69 ページ: 191-201
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] cDNA cloning and expressions of cytochrome P450 1A in zebrafish embryos (2002)
  • 著者名/発表者名: Yamazaki K, Teraoka H, Dong W, Stegeman JJ, Hiraga T
  • 雑誌名: Journal of Veterinary Medical Science 64 ページ: 829-833
  • NAID: 110003920947
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] 2,3,7,8-Tetrachlorodibenzo-p-dioxin toxicity in the zebrafish embryo altered regional blood flow and impaired lower jaw development. (2002)
  • 著者名/発表者名: Teraoka H, Dong W, Ogawa S, Tsukiyama S, Okuhara Y, Niiyama M, Ueno N, Peterson RE, Hiraga T
  • 雑誌名: Toxicol Sci. 65 ページ: 192-199
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin toxicity in the zebrafish embryo : local circulation failure in the dorsal midbrain is associated with increased apoptosis. (2002)
  • 著者名/発表者名: Dong W, Teraoka H, Yamazaki K, Tsukiyama S, Imani S, Imagawa T, Stegeman JJ, Peterson RE, Hiraga T
  • 雑誌名: Toxicol Sci. 69 ページ: 191-201
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] cDNA cloning and expressions of cytochrome P450 IA in zebrafish embryos. (2002)
  • 著者名/発表者名: Yamazaki K, Teraoka H, Dong W, Stegeman JJ, Hiraga T
  • 雑誌名: J Vet Med Sci. 64 ページ: 829-833
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Oxidative stress and apoptosis induced by tributyltin in retinal neuronal cells of developing zebrafish.
  • 著者名/発表者名: Dong W, Muramoto W, Takehana K, Stegem JJ, Teraoka H, Hiraga T
  • 雑誌名: Aquatic Toxicol. (in press)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Zebrafish as a Model Vertebrate for Investigating Chemical Toxicity.
  • 著者名/発表者名: Hill AJ, Teraoka H, Heideman W, Peterson RE
  • 雑誌名: Toxicol Sci. (Review) (in press)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Teraoka-H, Dong-W et al.: "Induction of cytochrome P450 1A is required for circulation failure and edema by 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin in zebrafish."Biochem Biophys Res Commun. 304. 223-228 (2003)
• [文献書誌] Teraoka-H, Dong-W et al.: "Zebrafish as a novel experimental model for developmental toxicology"Congenit Anom Kyoto.. 43. 123-132 (2003)
• [文献書誌] Prasch-AL, Teraoka-H et al.: "Aryl hydrocarbon receptor 2 mediates 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin developmental toxicity in zebrafish"Toxicol Sci.. 76. 138-150 (2003)
• [文献書誌] Dong-W, Teraoka-H.: "Role of aryl hydrocarbon receptor in mesencephalic circulation failure and apoptosis in zebrafish embryos exposed to 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin"Toxicol.Sci.. 77. 109-116 (2004)
• [文献書誌] Teraoka-H, Russel-C.: "Hedgehog and Fgf signaling pathways regulate the development of tphR-expressing serotonergic raphe neurons in zebrafish Embryos"J.Neurobiol.. in press. (2004)
• [文献書誌] Nagahata-H, Higuchi-H.: "Decreased apoptosis of beta2- integrin-deficient bovine neutrophils."Immunol.Cell Biol.. 82. 32-37 (2004)
• [文献書誌] Dong W, Teraoka H, Yamazaki K, Tsukiyama S, Imani S, et al.: "2,3,7,8-Tetrachloridibenzo-p-dioxin toxicity in the zebrafish embryo : Local circulation failure in the dorsal midbrain is assocaited with increased apoptosis"Toxicological Sciences. 69(1). 191-201 (2002)
• [文献書誌] Yamazaki K, Teraoka H, Dong W, Stegeman JJ, Hiraga T.: "cDNA cloning and expressions of cytochrome P450 1A in zebrafish embryos"Journal of Veterinary Medical Science. 64(9). 829-833 (2002)
• [文献書誌] Teraoka H, Dong W, Tsujimoto Y, Iwasa H, Endoh D, et al.: "Induction of cytochrome P450 1A is required for circulation failure and edema by 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin in zebrafish"Biochemical and Biophysical Research Communications. (in press).