2016 Fiscal Year Annual Research Report
二酸化チタンナノ粒子が誘発する精巣機能障害の分子機構解明
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15H02829
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| Research Institution | National Institute of Occupational Safety and Health,Japan |
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Principal Investigator |
三浦 伸彦 独立行政法人労働者健康安全機構労働安全衛生総合研究所, 産業毒性・生体影響研究グループ, 総括研究員 (20229644)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大谷 勝己 独立行政法人労働者健康安全機構労働安全衛生総合研究所, 産業疫学研究グループ, 上席研究員 (50333373)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 酸化チタン / ナノ粒子 / 精巣機能 / 肝障害 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は先ず、TiNPのリスクアセスメントを目的として、投与量を変えてLOAEL又はNOAELの算出を試みた。TiNPの結晶型混合物P25（アナターゼ型：ルチル型＝8：2）をC57BL/6Jマウスに4回（1回／週）静脈内投与し、投与3日後の精巣機能を調べた。P25の投与量は4点（0.1, 1, 2, 10 mg/kg）とした。その結果、精子数は殆ど変化せず、しかし精子運動能は1 mg/kg群から投与量依存的に低下し、10 mg/kg群では対照群の約45%であった。この時、0.1 mg/kg投与群による精子運動能は10 mg/kg群よりも低下し、実験系を通しての投与量依存性を得ることはできなかった。これは凝集性の違いなどのナノ粒子独自の反応（生体影響）である可能性も考えられる。従って、今回の実験系からは0.1 mg/kgがP25のLOAELと考えられるが、単純に判定することは慎重を要する(1)。なおP25の慢性曝露により肝障害が報告されていることから、本実験系でも肝障害を幾つかの指標(ALT, AST等)を用いて検討したが対照群との違いは認められなかった。このことから我々は、精巣はTiNPに対して感受性の高い臓器ではないかと考えている(1)。精巣機能に関わるホルモン系（テストステロン、GnRH、FSH、LH）には変動が認められず、ホルモンを介した障害ではない可能性がある。また精子形成関連遺伝子の解析を行い、中途段階ではあるが、Sirt1及びPHGPxの低下が確認されていることから、TiNPによる精巣機能障害の一因である可能性もあり、解析を急いでいる。なお、アナターゼ型・ルチル型それぞれを単独投与した場合、ルチル型では精子運動能低下が認められなかったことから、TiNPの精巣機能障害はアナターゼ型に起因する可能性がある。
(1) Miura et al (2017), J Toxicol Sci, 42, 359-366
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当研究所で購入予定であった精子解析システムの購入が見送られ、予定していた精子解析ソフトウェアによる解析が不可能となったため、手動で行う必要が出てきた。またチタンの組織内分布の解析を依頼していた研究員が年度途中で退職したため、実行不可能或いは遅延となっている。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成29年度は、精子形成に関与すると考えられる因子群の遺伝子レベル及びタンパクレベルを解析することで、TiNPによる精巣機能障害の分子機構を考察して行くが、特にTiNPによる成熟精子への直接的なアタックが考えられることから、精子への影響を網羅的に解析するため、TiNP投与後の成熟精子を採取し、精子内で生じる遺伝子変動をマイクロアレイ法により調べる予定である。また精巣機能低下が認められた精巣及び精巣上体尾部の病理所見を得ているものの解析が遅れているため、新たな投与実験を行いつつ解析を進める。さらに次世代影響指標としてin vitro fertilization (IVF)を行っているが、本系の感度が低く（受精率が低く）、CO2インキュベーターのCO2濃度制御不足であることを突き止めてある（CO2インキュベーターを新規購入し検討済み）。平成29年度に最終判定を行う。さらに、TiNPの行動及び性行動影響を調べるために、購入済みの回転ケージ及びビデオカメラ（赤外撮影機能付き）を用いた解析を行う。
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