ナノ物質の妊娠期曝露が引き起こす母体炎症応答と胎児への間接影響の評価

孕期接触纳米材料引起的母体炎症反应及对胎儿的间接影响评估

• 批准号: 15J05718
• 负责人: 小野田 淳人
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Tokyo University of Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J05718/
• 关键词: ナノ粒子; カーボンブラック; 胎児期暴露; 中枢神経系; 血管; アストロサイト; 小胞体ストレス; 抗酸化剤; 胎児期曝露; GFAP; AQP4

本研究の目的は、ナノ粒子の胎児期曝露が子の中枢神経系に及ぼす影響とその機序の解明である。最終年度では「ナノ粒子の胎児期曝露により脳血管周辺にβ-sheet rich proteinが集積する要因の解明」を中心的な課題として取り組んだ。β-sheet rich proteinとして、①β-sheet構造を多分に含み、ナノ粒子の胎児期曝露により高発現したタンパク質、②胎児脳に移行したナノ粒子との相互作用により増加したタンパク質の構造変化体 の2つが想定された。網羅的遺伝子発現解析とタンパク質二次構造予測を用いて①の仮説を、脳の老廃物排出機構に基づいて組織学的解析を行うことで②の仮説を検証した。結果、タンパク質の構造変化体の集積によって誘導される小胞体ストレスの脳血管周辺での亢進が認められた。先行研究により、生体内に移行したナノ粒子はタンパク質の二次構造を変化させ、β-sheet構造を増加させること、脳内に存在するタンパク質の構造変化体は血管周辺に集積されることが報告されている。これらの知見と本研究の結果から、ナノ粒子の胎児期曝露は、子の脳血管周辺にタンパク質の構造変化体であるβ-sheet rich proteinを増加・集積させ、脳血管周辺の細胞群に小胞体ストレスやそれに伴う組織学的異変を誘導することが示唆された。この他にも、デンマークとの共同研究によりナノ粒子の妊娠期吸入曝露による子の脳機能への影響とナノ粒子の発達神経毒性に対する抗酸化剤の効果についても更に追究し、論文としてまとめた。以上の成果は、ナノ粒子の胎児期曝露に起因する中枢神経疾患の初期病変を捉えたとともに、その機序の解明に向けた基盤となる知見を提供したものである。本研究で示した知見は、より安全なナノマテリアルの開発や持続可能な利用法の確立に、大気中に浮遊するナノ粒子の健康影響の予測と予防に資するものと期待される。

The aim of this study was to elucidate the mechanism of fetal exposure to these particles in the central nervous system. In the final year, the central topic of "Understanding the essential causes of accumulation of β-sheet rich protein in the peripheral blood vessels of fetal exposure to particles" was selected. Beta-sheet rich protein is mainly composed of (1) beta-sheet structure,(2) high appearance of particles,(3) migration of particles, and (4) interaction of particles. The analysis of the occurrence of genetic material in the network and the application of qualitative secondary structure prediction in the analysis of basic histology of the old material discharge mechanism The results showed that the accumulation of structural transformation in the body was induced by the hyperactivity of small cells and peripheral blood vessels. In this paper, we first study the migration of particles in vivo, the secondary structure of particles in vivo, the increase of β-sheet structure, the existence of particles in vivo, and the accumulation of particles in the periphery of blood vessels. The results of this study indicate that fetal exposure to particles increases in β-sheet rich protein concentrations in perivascular structural changes, and increases in microcellular changes associated with histological changes in perivascular cell populations. This paper is a joint study on the effects of anti-acidification agents on the development of neurotoxicity and the effects of inhalation exposure during pregnancy. These findings provide insight into the causes of fetal particle exposure, the early stages of neurological disease, and the mechanisms underlying it. This study demonstrates the importance of knowledge, safety, and development in establishing and predicting the health effects of airborne particles in the environment.

项目成果

Perivascular Accumulation of β-Sheet-Rich Proteins in Offspring Brain following Maternal Exposure to Carbon Black Nanoparticles.

• DOI: 10.3389/fncel.2017.00092
• 发表时间: 2017
• 期刊: Frontiers in cellular neuroscience
• 影响因子: 5.3
• 作者: Onoda A;Kawasaki T;Tsukiyama K;Takeda K;Umezawa M
• 通讯作者: Umezawa M

シリカナノ粒子によるアルブミン分子構造変化の赤外分光スペクトル解析

二氧化硅纳米粒子引起的白蛋白分子结构变化的红外光谱分析

• 发表时间: 2015
• 作者: 松澤智美;小野田淳人;川崎平康;武田健;梅澤雅和
• 通讯作者: 梅澤雅和

ナノ粒子胎児期曝露により出生児の脳に起こるアストログリオーシスの顕微赤外スペクトル法による病態解析

使用微红外光谱对由于胎儿暴露于纳米粒子而在新生儿大脑中发生的星形胶质细胞增生进行病理学分析

• 发表时间: 2017
• 作者: 小野田淳人;川﨑平康;築山光一;武田健;梅澤雅和
• 通讯作者: 梅澤雅和

In situ characterization of the brain perivascular abnormalities induced by maternal exposure to nanoparticle using fourier transform infrared microspectroscopy (FT-IR).

使用傅里叶变换红外显微光谱 (FT-IR) 对母体暴露于纳米颗粒引起的大脑血管周围异常进行原位表征。

• 发表时间: 2016
• 作者: Onoda A;Kawasaki T;Tsukiyama K;Takeda K;Umezawa M.
• 通讯作者: Umezawa M.

Effect of airway exposure to carbon black nanoparticle on the liver of mouse fed with n-3 polyunsaturated fatty acids-deficient diet.

气道暴露于炭黑纳米颗粒对缺乏 n-3 多不饱和脂肪酸饮食的小鼠肝脏的影响。

• 发表时间: 2016
• 作者: Umezawa M;Nakamura M;Hori H;Onoda A;Takeda K.
• 通讯作者: Takeda K.