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2022 年度 実績報告書

胎生期農薬曝露による発達神経変性を定量評価する技術の検討

研究課題

研究課題/領域番号 20K12621
研究機関豊橋技術科学大学

研究代表者

吉田 祥子  豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40222393)

研究分担者 穂積 直裕  豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30314090)
田村 和輝  浜松医科大学, 光尖端医学教育研究センター, 助教 (40822614)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード発達神経毒性 / ミクログリア / プルキンエ細胞 / アストロサイト / 腸内細菌叢 / 機械学習
研究実績の概要

本研究では、「農薬投与による上位脳の多面的な神経発達状況の観察」として、グリホサート(GLY) 、アセタミプリド(ACET)およびこれらに関連する物質を胎児期に急性投与または慢性投与した動物の小脳構造の組織化学的な観察、生化学的な変化の観察、小脳から採取した脳の免疫細胞であるミクログリアの音響特性の変化の観察、および化学物質投与動物の行動変化と菌叢解析、動物の盲腸内の短鎖脂肪酸の産生量変化を観察した。高濃度GLYの投与で遅発的に進行する神経死の機序としてグルタミン酸トランスポーターGLASTの発現が抑制されることを確認し、これを生化学的な観察で確認した。この機序にYY1の関与が示唆された。高濃度急性GLY投与と慢性GLY投与では、神経死の発現はが同程度であるが腸内細菌叢の変化は慢性投与のみに観察され、毒性の作用機序が腸管発ではなく神経系に直接影響することを裏付けた。低濃度慢性GLY投与はプログラム神経死を抑制することを、顆粒細胞分化、腸内細菌叢の変化、行動変化、短鎖脂肪酸の変化により観察した。低濃度慢性GLY投与は、腸内細菌叢の変化が緩やかで、短鎖脂肪酸はプロピオン酸が有意に変化など炎症抑制的な機序が強く示唆された。ACET投与動物では、はじめ神経死の抑制、樹状突起発達の抑制と神経細胞の配列異常ののち、神経死に進むことが確認され、ニコチン性受容体の活性化によるものと示唆された。ACET投与動物由来ミクログリアは、培養開始時からramified形状をとり、音響観察から三次元的なブリッジ 構造をとることが観察された。ACET投与により脳の免疫細胞の状態が変化していることを強く示唆する。また「機械学習を利用した特徴抽出」は、神経細胞およびアストログリアの形状をMATLAB を用いて解析し、形状に変化がある神経細胞やアストロサイトの密度の自動抽出を可能にし、農薬の影響を定量化した。

  • 研究成果

    (18件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 2件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 6件、 招待講演 2件)

  • [国際共同研究] City University of New York(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      City University of New York
  • [雑誌論文] Alteration of speed-of-sound by fixatives and tissue processing methods in scanning acoustic microscopy.2023

    • 著者名/発表者名
      Tamura K, Ito K, Yoshida S, Mamou J, Miura K, Yamamoto S
    • 雑誌名

      Front. Phys.

      巻: 11 ページ: 1060296

    • DOI

      10.3389/fphy.2023.1060296

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Evaluation of elastic change during mitotic phase of murine breast cancer cells using scanning acoustic microscope.2022

    • 著者名/発表者名
      Tiong TKS, Sasaki R, Prastika EB, Kawaguchi Y, Kobayashi K, Hozumi N, Yoshida S.
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 61 ページ: SG1070

    • DOI

      10.35848/1347- 4065/ac54f7

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Time and frequency domain deconvolution for cross-sectional cultured cell observation using an acoustic impedance microscope.2022

    • 著者名/発表者名
      Prastika EB, Shintani T, Kawashima T, Murakami Y, Hozumi N, Tiong TKS, Yoshida S, Nagaoka R, Kobayashi K.
    • 雑誌名

      Ultrasonics

      巻: 119 ページ: 106601

    • DOI

      10.1016/j.ultras.2021.106601

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Suppression of reflected signals from substrate as clutters for cell measurements using acoustic impedance microscopy.2022

    • 著者名/発表者名
      Nagaoka R, Hasegawa H, Tamura K, Yoshida S, Hozumi N, Kobayashi K.
    • 雑誌名

      Ultrasonics

      巻: 118 ページ: 106580

    • DOI

      10.1016/j.ultras.2021.106580

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Mutuality between neuronal toxicity and microbiome alteration in acute or chronic exposure to glyphosate2023

    • 著者名/発表者名
      Yoshida S, Tiong TKS, Koshimura M, Nomura Y, Kanda Y.
    • 学会等名
      INA18 (International Neurotoxicology Meeting18)
    • 国際学会
  • [学会発表] Embryonic exposure to Neonicotinoid insecticide on neuron-glia interaction in the cerebellum of neonatal rat2023

    • 著者名/発表者名
      Lee CLM, Nomura Y, Kanda Y, Yoshida S.
    • 学会等名
      INA18 (International Neurotoxicology Meeting18)
    • 国際学会
  • [学会発表] Minocycline inhibits lipopolysaccharide (LPS)-induced neurotoxicity.2023

    • 著者名/発表者名
      Veloo S, Kanda Y, Yoshida S
    • 学会等名
      2023APSN
    • 国際学会
  • [学会発表] PRENATAL EXPOSURE TO GLYPHOSATE CHANGES GLUTAMATE HOMEOSTASIS IN NEWBORN ANIMALS VIA ASTROCYTE DEVELOPMENT2022

    • 著者名/発表者名
      Yoshida S, Nomura Y, Kanda Y.
    • 学会等名
      DOHaD2022
    • 国際学会
  • [学会発表] Quantitative analysis of neural morphological changes in developmental neurotoxicity-induced animals using deep learning.2022

    • 著者名/発表者名
      Tamura K
    • 学会等名
      NEURO 2022
    • 招待講演
  • [学会発表] Three-dimensional acoustic impedance mapping of cultured biological cells.2022

    • 著者名/発表者名
      Hozumi N
    • 学会等名
      NEURO 2022
    • 招待講演
  • [学会発表] Embryonic LPS-administration induces developmental neurotoxicity via HDAC inhibitor-like neuronal alteration2022

    • 著者名/発表者名
      Veloo S, Kanda Y, Yoshida S
    • 学会等名
      ISN-APSN2022
    • 国際学会
  • [学会発表] Neurodevelopmental toxicity of embryonic exposure of Acetamiprid in the animal model2022

    • 著者名/発表者名
      Lee CLM, Nomura Y, Kanda Y, Yoshida S.
    • 学会等名
      ISN-APSN2022
    • 国際学会
  • [学会発表] ヒストン脱アセチル化酵素阻害剤の胎児期曝露が引き起こす顆粒細胞遊走異常の異方性及びその性差2022

    • 著者名/発表者名
      田中健吾,諌田 康成,吉田祥子
    • 学会等名
      第69回中部生理学会
  • [学会発表] 有機リン系農薬曝露動物由来ミクログリアの活性化の解明2022

    • 著者名/発表者名
      Yap Pey Shin, 穂積直裕,諫田泰成,吉田 祥子
    • 学会等名
      第69回中部生理学会
  • [学会発表] 胎生期HDAC阻害剤投与による発達期ラット小脳の発達変化の性差の観察2022

    • 著者名/発表者名
      松井 紗羅沙,諌田 康成,吉田祥子
    • 学会等名
      第69回中部生理学会
  • [学会発表] Prenatal chemical exposures induce the hyperplasia of lobule in developing cerebellar cortex and defection of granule cell migration2022

    • 著者名/発表者名
      Yoshida S, Veloo S, Kanda Y
    • 学会等名
      Neuro2022
  • [学会発表] Novel technology for secreting molecular observation: collagen release and effects of UV-A irradiation on human cultured dermal fibroblasts2022

    • 著者名/発表者名
      Satake S,Shintani T, Nakada S, Kobayashi K, Ogura Y, Hozumi N, Yoshida S
    • 学会等名
      Neuro2022

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公開日: 2023-12-25  

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