ナノ粒子胎仔期曝露の脳神経系への影響の解明―脳神経疾患の予防を目指して

阐明胎儿接触纳米粒子对脑神经系统的影响 - 旨在预防脑神经疾病

基本信息

批准号：
10J05895
负责人：
横田理
金额：
$ 0.9万
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：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2011
项目状态：
已结题

项目摘要

これまでに、ディーゼル排ガスやディーゼル排気微粒子、酸化チタンナノ粒子を曝露させるとモノアミンなどの神経伝達物質の変動や学習機能の低下が認められていた。病理学的な所見からも脳血管周囲に障害が多く認められており、血管が障害されることによって脳神経系が障害を受け、行動にまで影響が認められる可能性が示唆されていた。しかし、ナノ粒子が脳内に移行した量やそれと関わる細胞の同定はできておらず、エンドポイントの原因がよく分からなかった。また、ナノ粒子の曝露量の最適化と直接脳内にどれだけ移行するのかを評価した研究はほとんどない。ナノ粒子の健康影響評価を適切に行うためにはエンドポイントを押させるだけでなく、ナノ粒子の体内動態並びにナノ粒子が到達しうる細胞や脳領域の把握が重要である。そこで本年度は表面修飾した金属ナノ粒子を蛍光標識して、マウスの脳内をしらみつぶしに評価した。具体的には、金属ナノ粒子の表面を両親媒性物質で修飾させ、それに蛍光標識を施した(コロナ)。ナノ粒子の細胞認識並びに輸送経路には、ナノ粒子の表面が重要であると仮説をたてて研究を進めた。その結果、ナノ粒子の蓄積は大脳皮質、線条体、小脳に特徴的であった。さらに、脳内に移行したナノ粒子の大半は血管内皮細胞やグリア細胞であった。この結果は、ナノ粒子の物性・性状、及びナノ粒子に含まれる物質で毒性を及ぼすか否かが決定され、表面の情報を明確化させることで、ナノ粒子と関わる細胞の姿が明らかになることが示唆された。これによって、ナノ粒子の健康影響だけでなく、その予防法、さらにはドラッグデリバリーシステム等のナノ粒子健康科学のさらなる発展が望まれる成果を挙げることに成功した。

此前的研究表明，接触柴油机尾气、柴油机尾气颗粒物和氧化钛纳米颗粒会导致单胺等神经递质发生变化，导致学习功能下降。病理结果显示，脑血管周围存在大量损伤，提示血管损伤会损害颅神经系统，甚至影响行为。然而，无法确定迁移到大脑或相关细胞中的纳米粒子的数量，并且终点的原因尚不清楚。此外，很少有研究评估纳米颗粒暴露的优化以及有多少纳米颗粒直接转移到大脑中。为了正确评估纳米粒子对健康的影响，不仅要确定终点，而且要了解纳米粒子的内部动力学以及纳米粒子可以到达的细胞和大脑区域。因此，今年，我们对表面修饰的金属纳米颗粒进行了荧光标记，并对小鼠大脑内部进行了彻底的评估。具体来说，用两亲性物质对金属纳米颗粒的表面进行修饰，并在其上施加荧光标记（电晕）。我们假设纳米颗粒的表面对于细胞识别和纳米颗粒的运输途径很重要，并继续我们的研究。结果表明，纳米颗粒的积累是大脑皮层、纹状体和小脑的特征。此外，迁移到大脑中的大多数纳米颗粒是血管内皮细胞和神经胶质细胞。该结果决定了纳米颗粒的物理性质和性质，以及纳米颗粒中所含的物质是否有毒。通过澄清表面上的信息，与纳米颗粒相关的细胞的外观变得清晰。因此，我们成功地取得了预期将导致纳米颗粒健康科学进一步发展的成果，不仅包括纳米颗粒的健康影响，还包括预防方法和药物输送系统。