PCBsが脳と行動に与る影響―メダカの群行動を通して脳への影響を解明する―

PCB 对大脑和行为的影响 - 通过青鳉鱼的群体行为阐明对大脑的影响 -

• 批准号: 14042247
• 负责人: 大嶋 雄治
• 金额: $ 2.69万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14042247/
• 关键词: PCBs; トリブチルスズ; 相加作用; メダカ; 群行動; 性行動; 内分泌攪乱

1.個体行動実験:[方法]メダカにトリブチルスズ(TBT)およびPCBsを餌より各1μg/g B.W.の割合で3週間単独および複合投与した。このメダカをガラス製水槽にいれ,側面よりその行動をビデオに記録し,遊泳速度,および水槽を左右に泳ぐ行動(straight swimming;ST)と水槽を回る行動(swimming in circles;SC),停止行動の頻度を計数した。さらに,メダカの存在位置より乱雑さ(エントロピー)を求めた。[結果]TBTおよびPCBsの単独・複合投与で遊泳速度は変化せず,急性毒性は発現しなかったと考えられた。しかしながら,PCBsの暴露によりSTとSCの頻度が増加し,多動な状態が示唆された。また,TBTは水槽における出現位置のエントロピーを有意に増加させた。2.群行動試験:[方法]メダカに3週間餌よりPCBs(0,1,5,25,125μg PCBs/g)を魚体重の3%毎日投与した。群行動用水槽にPCBs投与したメダカおよび無投与メダカ3尾を入れ群行動を1時間撮影した。撮影後の行動をカテゴリー分けその頻度と時間を観測した。また衝突回数も記録した。さらに,画像処理装置を用いてswimming velocity (SV),turning angle (TA),nearest neighbor distance(NND)を計算した。加えて,フラクタル次元解析およびウエーブレット解析を行った。[結果]6尾で群行動する時間は25μg PCBs/g区で対照区に対して23.7%に短縮された。衝突回数も125μg PCBs/g区(31.3)で対照区に比べて増加した(13.3)。画像処理の結果,SVは暴露濃度に依存して低下し,25μg/g PCB区におけるNNDは対照区に比べ126%増加した。フラクタル次元解析の結果,125μg PCBs/g区のTAは有意に増加し,暴露されたメダカが頻繁に遊泳方向を変えていることが明らかとなった。メダカの総個体間距離を求めウエーブレット解析を行った結果,PCBs混成群では17秒および34秒周期で総個体間距離が大きく振動し,フラクタル次元は有意に減少していた。メダカ脳の解析:[方法]メダカに餌からPCBs mixture,2,2',4,4',5,5'-hexachlorobiphenyl(PCB153)を5 or 25μg/g含む餌を3週間暴露した。このメダカの脳の遺伝子発現の変動を,メダカ脳マイクロアレイを用いて網羅的に解析した。また暴露したメダカの脳内モノアミンを測定した。[結果]PCBs mixtureとPCB153を暴露した結果,メダカの脳内遺伝子の発現は変動していた。その一つはゼブラフィッシュのthyrotropin releasing hormone(TRH)と高い相同性があり,本遺伝子の発現の変動とメダカの行動異常に関連性が考えられた。脳内モノアミン類の濃度に顕著な差はなかった。

1.个体行为实验：[方法]将三丁基锡（TBT）和PCBs单独或联合给予青鳉鱼，剂量为1μg/g体重，持续3周。将青鳉放入玻璃水箱中，从侧面将其行为记录下来，记录其游泳速度、直游（ST）、转圈游（SC）和停止行为的频率。此外，混乱度（熵）是根据青鳉鱼的位置来确定的。 [结果]单独或联合施用TBT和PCBs时，游泳速度没有变化，表明没有发生急性毒性。然而，接触 PCB 会增加 ST 和 SC 的频率，表明处于过度活跃状态。 TBT还显着增加了水族箱中出现位置的熵。 2.群体行为测试：[方法]每天给青鳉鱼按体重的3%施用PCBs（0、1、5、25、125μg PCBs/g），持续3周。将1只经过PCBs处理的青鳉和3只未处理的青鳉放入群体行为池中，拍摄群体行为1小时。我们在拍摄照片后对他们的行为进行了分类，并观察了他们的频率和持续时间。还记录了碰撞次数。此外，使用图像处理装置计算游泳速度（SV）、转动角度（TA）和最近邻距离（NND）。此外，还进行了分形维数分析和小波分析。 [结果]与对照组相比，25μg PCBs/g组中6条鱼的群体行为时间减少至23.7%。与对照组 (13.3) 相比，125 μg PCBs/g 组 (31.3) 的碰撞次数也有所增加。图像处理的结果是，SV 根据暴露浓度而降低，25 μg/g PCB 组中的 NND 与对照组相比增加了 126%。分形维数分析显示，在125 μg PCBs/g区域，TA显着增加，暴露的青鳉频繁改变游动方向。采用小波分析测定青鳉鱼的总个体间距离，结果表明，PCBs混合组中，总个体间距离在17秒和34秒周期内振荡较大，分形维数显着下降。青鳉大脑分析：[方法]将青鳉喂食含5或25μg/g PCBs混合物2,2',4,4',5,5'-六氯联苯(PCB153)的饮食3周。利用青鳉脑微阵列对青鳉脑中基因表达的变化进行了全面分析。我们还测量了暴露的青鳉鱼大脑中的单胺含量。 [结果]暴露于PCBs混合物和PCB153后，青鳉脑内基因表达发生变化。其中一种与斑马鱼促甲状腺素释放激素（TRH）高度同源，人们认为该基因表达的变化与青鳉鱼的行为异常之间存在关系。脑内单胺浓度没有显着差异。

项目成果

大嶋雄治, 本城凡夫: "メダカの行動を用いた水質の生物センサー3次元行動分析による水質の監視"エンバイオ. 2. 45-47 (2002)

Yuji Oshima、Nobuo Honjo：“利用鳉鱼行为的水质生物传感器。通过三维行为分析监测水质”Enbio。

Oshima, Y., Kang, I.J., Kobayashi, M., Nakayama, K., Imada, N., Honjo, T.: "Suppression of sexual behavior in male Japanese medaka (Oryzias latipes) exposed to 17β-estradiol"Chemosphere. 50. 429-436 (2003)

Oshima, Y.、Kang, I.J.、Kobayashi, M.、Nakayama, K.、Imada, N.、Honjo, T.：“暴露于 17β-雌二醇的雄性日本青鳉 (Oryzias latipes) 性行为的抑制”Chemosphere。 50. 429-436 (2003)

Nakayama K, Oshima Y, Yamaguchi T, Tsuruda Y, Kang IJ, Kobayashi M, Imada N, Honjo T.: "Fertilization success and sexual behavior in male medaka, Oryzias latipes, exposed to tributyltin."Chemosphere. (in press). (2004)

Nakayama K、Oshima Y、Yamaguchi T、Tsuruda Y、Kang IJ、Kobayashi M、Imada N、Honjo T.：“暴露于三丁基锡的雄性青鳉 Oryzias latipes 的受精成功和性行为。”Chemosphere。

Nakayama K., Oshima, Y., Hiramatsu K., Honjyo T.: "Alteration of general behavior of male medaka, Oryzias latipes, exposed to tributyltin and/or polychlorinated biphenyls."J.Fac.Agri.Kyushu University. (in press). (2004)

Nakayama K.、Oshima, Y.、Hiramatsu K.、Honjyo T.：“暴露于三丁基锡和/或多氯联苯的雄性青鳉 Oryzias latipes 一般行为的改变。”J.Fac.Agri.九州大学。