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2020 年度 実施状況報告書

高精度XAFSを多階層陸生生物群に応用した遺伝子変異に依らない新規金属耐性機構

研究課題

研究課題/領域番号 20K20633
研究機関北海道大学

研究代表者

中山 翔太  北海道大学, 獣医学研究院, 助教 (90647629)

研究分担者 藤森 崇  京都大学, 工学研究科, 助教 (20583248)
中田 北斗  北海道大学, 獣医学研究院, 学術研究員 (60815273)
研究期間 (年度) 2020-07-30 – 2023-03-31
キーワード金属耐性機構 / 動物種差 / XAFS解析 / 野生動物 / 毒性発現
研究実績の概要

申請者らは、ヒトの鉛の警告濃度である5μg/dLに対して、トカゲで最大値 1875 μg/dL(警告濃度の375倍)、野生ラットで最大値 592 μg/dL(警告濃度の約120倍)という高濃度の鉛が検出されたにも関わらず、血液・臓器毒性などを示さない耐性個体群を見出した。本研究の目的は、高精度XAFS解析を多階層の動物種に応用し、これまで全く報告のない動物種普遍の共通の金属耐性メカニズムを解明することである。ザンビア共和国で採取した生体試料(野生ラット、ニワトリ、野生トカゲ、イヌの臓器など)と環境試料(土壌、水など)を対象とし、世界で初めて陸生野生動物における高精度X線吸収分光法(XAFS)解析を行うことを当該年度の目標としている。フォトンファクトリーにおいて既に野生ラットおよびニワトリにおけるXAFS解析を実施しデータを取得済みである。これらのデータから、哺乳類と鳥類の類似性・共通性のある結果も観察され、統計学的な解析を実施している段階である。また野生トカゲおよびイヌの全身臓器を採材し、その金属濃度の測定を行っている。高濃度を示す個体や臓器をもとにXAFS解析に使用するサンプルを選定している。また、鉛の化学形態が体内動態や蓄積特性に及ぼす影響を明らかにするために、マウスを用いたIn Vivoでの投与実験も開始しており、今後に得られるデータをもとに異なる形態の鉛を暴露した各種動物における血液毒性、臓器毒性を精緻に検査する。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

予定通りにXAFS解析を行いデータを取得しているため計画通りに進展していると判断した。

今後の研究の推進方策

引き続きXAFS解析を進めていく。また、特に高濃度の鉛が検出された腎臓および肝臓においては、臓器ホモジネートの超遠心画分におけるLiquid Chromatography ICP-MS(LC-ICP-MS)などの組み合わせによる結合タンパク質の探索および、候補タンパク質に関しては、LC/MS/MS法によるタンパク質の同定を行う。

次年度使用額が生じた理由

COVID-19により想定よりも出張が少なくなったなどの理由のために支出額が減ったため。

  • 研究成果

    (18件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 11件、 査読あり 11件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 3件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] ザンビア大学/ザンビア保健省/ザンビア畜産水産省(ザンビア)

    • 国名
      ザンビア
    • 外国機関名
      ザンビア大学/ザンビア保健省/ザンビア畜産水産省
  • [雑誌論文] Assessment of LeadCare II analysis for testing of a wide range of blood lead levels in comparison with ICP-MS analysis2021

    • 著者名/発表者名
      Nakata Hokuto、Nakayama Shouta M.M.、Yabe John、Muzandu Kaampwe、Toyomaki Haruya、Yohannes Yared Beyene、Kataba Andrew、Zyambo Golden、Ikenaka Yoshinori、Choongo Kennedy、Ishizuka Mayumi
    • 雑誌名

      Chemosphere

      巻: 271 ページ: 129832~129832

    • DOI

      10.1016/j.chemosphere.2021.129832

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] An Investigation of the Wild Rat Crown Incisor as an Indicator of Lead (Pb) Exposure Using Inductively Couple Plasma Mass Spectrometry (ICP-MS) and Laser Ablation ICP-MS2021

    • 著者名/発表者名
      Kataba Andrew、Nakayama Shouta M. M.、Nakata Hokuto、Toyomaki Haruya、Yohannes Yared B.、Yabe John、Muzandu Kaampwe、Zyambo Golden、Kubota Ayano、Matsukawa Takehisa、Yokoyama Kazuhito、Ikenaka Yoshinori、Ishizuka Mayumi
    • 雑誌名

      International Journal of Environmental Research and Public Health

      巻: 18 ページ: 767~767

    • DOI

      10.3390/ijerph18020767

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Evaluation of the ameliorative effect of Spirulina (Arthrospira platensis) supplementation on parameters relating to lead poisoning and obesity in C57BL/6J mice2021

    • 著者名/発表者名
      Nakata Hokuto、Nakayama Shouta M.M.、Kataba Andrew、Yohannes Yared Beyene、Ikenaka Yoshinori、Ishizuka Mayumi
    • 雑誌名

      Journal of Functional Foods

      巻: 77 ページ: 104344~104344

    • DOI

      10.1016/j.jff.2020.104344

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Delta-aminolevulinic acid dehydratase (ALAD) and vitamin D receptor (VDR) genes polymorphisms in children residing in an abandoned lead/zinc mine area in Kabwe, Zambia2021

    • 著者名/発表者名
      Yohannes Yared B.、Nakayama Shouta M.M.、Yabe John、Toyomaki Haruya、Kataba Andrew、Nakata Hokuto、Muzandu Kaampwe、Ikenaka Yoshinori、Choongo Kennedy、Ishizuka Mayumi
    • 雑誌名

      Meta Gene

      巻: 27 ページ: 100838~100838

    • DOI

      10.1016/j.mgene.2020.100838

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Clinical biochemical parameters associated with the exposure to multiple environmental metals in residents from Kabwe, Zambia2021

    • 著者名/発表者名
      Nakata Hokuto、Nakayama Shouta M.M.、Yabe John、Muzandu Kaampwe、Toyomaki Haruya、Yohannes Yared Beyene、Kataba Andrew、Zyambo Golden、Ikenaka Yoshinori、Choongo Kennedy、Ishizuka Mayumi
    • 雑誌名

      Chemosphere

      巻: 262 ページ: 127788~127788

    • DOI

      10.1016/j.chemosphere.2020.127788

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Lead, Zinc and Cadmium Accumulation, and Associated Health Risks, in Maize Grown near the Kabwe Mine in Zambia in Response to Organic and Inorganic Soil Amendments2020

    • 著者名/発表者名
      Mwilola Patricia N.、Mukumbuta Ikabongo、Shitumbanuma Victor、Chishala Benson H.、Uchida Yoshitaka、Nakata Hokuto、Nakayama Shouta、Ishizuka Mayumi
    • 雑誌名

      International Journal of Environmental Research and Public Health

      巻: 17 ページ: 9038~9038

    • DOI

      10.3390/ijerph17239038

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Biosorption of Pb (II) and Zn (II) from aqueous solution by Oceanobacillus profundus isolated from an abandoned mine2020

    • 著者名/発表者名
      Mwandira Wilson、Nakashima Kazunori、Kawasaki Satoru、Arabelo Allison、Banda Kawawa、Nyambe Imasiku、Chirwa Meki、Ito Mayumi、Sato Tsutomu、Igarashi Toshifumi、Nakata Hokuto、Nakayama Shouta、Ishizuka Mayumi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 10 ページ: 21189

    • DOI

      10.1038/s41598-020-78187-4

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Assessing the population-wide exposure to lead pollution in Kabwe, Zambia: an econometric estimation based on survey data2020

    • 著者名/発表者名
      Yamada Daichi、Hiwatari Masato、Hangoma Peter、Narita Daiju、Mphuka Chrispin、Chitah Bona、Yabe John、Nakayama Shouta M. M.、Nakata Hokuto、Choongo Kennedy、Ishizuka Mayumi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 10 ページ: 15092

    • DOI

      10.1038/s41598-020-71998-5

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Acute exposure to environmentally relevant lead levels induces oxidative stress and neurobehavioral alterations in larval zebrafish (Danio rerio)2020

    • 著者名/発表者名
      Kataba Andrew、Botha Tarryn L.、Nakayama Shouta M.M.、Yohannes Yared B.、Ikenaka Yoshinori、Wepener Victor、Ishizuka Mayumi
    • 雑誌名

      Aquatic Toxicology

      巻: 227 ページ: 105607~105607

    • DOI

      10.1016/j.aquatox.2020.105607

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Land Use in Habitats Affects Metal Concentrations in Wild Lizards Around a Former Lead Mining Site2020

    • 著者名/発表者名
      Doya Rio、Nakayama Shouta M. M.、Nakata Hokuto、Toyomaki Haruya、Yabe John、Muzandu Kaampwe、Yohannes Yared B.、Kataba Andrew、Zyambo Golden、Ogawa Takahiro、Uchida Yoshitaka、Ikenaka Yoshinori、Ishizuka Mayumi
    • 雑誌名

      Environmental Science & Technology

      巻: 54 ページ: 14474~14481

    • DOI

      10.1021/acs.est.0c00150

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Blood lead levels and aberrant DNA methylation of the ALAD and p16 gene promoters in children exposed to environmental-lead2020

    • 著者名/発表者名
      Yohannes Yared B.、Nakayama Shouta MM.、Yabe John、Nakata Hokuto、Toyomaki Haruya、Kataba Andrew、Muzandu Kaampwe、Ikenaka Yoshinori、Choongo Kennedy、Ishizuka Mayumi
    • 雑誌名

      Environmental Research

      巻: 188 ページ: 109759~109759

    • DOI

      10.1016/j.envres.2020.109759

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Effects of environmentally and regulatory lead (Pb) levels on survival, neuromuscular, cardiovascular and oxidative stress systems in zebrafish embryos2020

    • 著者名/発表者名
      Andrew Kataba, Tarryn L. Botha, Shouta M.M Nakayama, Yared B. Yohannes, Yoshinori Ikenaka, Victor Wepener and Mayumi Ishizuka
    • 学会等名
      環境化学オンライン研究発表会2020
  • [学会発表] Embryonic lead exposure induced development toxicity, neuromuscular, cardiovascular and oxidative stress responses in zebrafish (Danio rerio)2020

    • 著者名/発表者名
      Andrew Kataba, Tarryn L. Botha, Shouta M.M Nakayama, Yared B. Yohannes, Yoshinori Ikenaka, Victor Wepener and Mayumi Ishizuka
    • 学会等名
      The 8th Sapporo Summer Symposium for One Health (8th SaSSOH)
    • 国際学会
  • [学会発表] 腸内と土壌を行き来する微生物コミュニティは鉛汚染地域にどのように適応しているのか2020

    • 著者名/発表者名
      内田義崇、中山翔太、中田北斗、龍見史恵
    • 学会等名
      第6回北海道大学部局横断シンポジウム
  • [学会発表] Environmentally relevant lead levels induce neuromuscular, cardiovascular and oxidative stress systems derangements in zebrafish embryos2020

    • 著者名/発表者名
      Andrew Kataba, Tarryn L. Botha, Shouta M.M Nakayama, Yared B. Yohannes, Yoshinori Ikenaka, Victor Wepener and Mayumi Ishizuka
    • 学会等名
      SETAC North America 41st Annual Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] Does Spirulina (Arthrospira platensis) Supplementation Ameliorate Lead Poisoning and Obesity in C57BL/6J mice?2020

    • 著者名/発表者名
      Hokuto Nakata, Shouta M.M. Nakayama, Andrew Kataba, Yared Beyene Yohannes, Yoshinori Ikenaka, Mayumi Ishizuka
    • 学会等名
      SETAC North America 41st Annual Meeting
    • 国際学会
  • [備考] 北海道大学大学院獣医学研究院 毒性学教室

    • URL

      http://tox.vetmed.hokudai.ac.jp/theses

URL: 

公開日: 2021-12-27  

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