ゼブラフィッシュ嗅上皮における薬物代謝関連分子検出系の水質汚染評価への応用

斑马鱼嗅上皮药物代谢相关分子检测系统在水污染评估中的应用

基本信息

批准号：
17710049
负责人：
工藤秀明
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Hokkaido University (2006-2007)University of Occupational and Environmental Health, Japan (2005)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では,汚染物質が特定できない段階での水質汚染における有害化学物質を検出する簡便なスクリーニング法の開発のための基礎的知見を得ることを目的として,魚類嗅上皮が「生物センサー」として機能する点に着目し,同組織内に存在する薬物代謝関連分子群の発現動態を指標とした水質汚染バイオアッセイ系の構築を試みた。実験には,飼育が容易でかつゲノム遺伝子情報が豊富なことから代替実験動物としても注目されているゼブラフィッシュおよび寒冷地での応用に適したシロザケを用いた。本年度までのタンパク発現解析において,最も水質汚染物質の検出に有効な薬物代謝関連分子であることが示されているグルタチオンS-トランスフェラーゼπ(GST)について,ジゴキシゲニン標識cRNAプローブを用いた in situ ハイブリダイゼーションにより遺伝子レベルの発現解析を両魚種の嗅上皮組織において施行した。その結果,両魚種ともに免疫染色によるタンパク発現同様に線毛性および微絨毛性嗅細胞に遺伝子発現を示すシグナルが観察された。家畜し尿汚染モデルとしてアンモニア,および重金属汚染モデルとしてカドミウム添加飼育水による飼育実験では,アンモニアに対し両魚種とも嗅細胞でGST発現が遺伝子およびタンパクレベルで増加し,さらに嗅細胞以外の嗅上皮構成細胞においてもGST発現が認められた。一方,今回のカドミウム実験では嗅上皮の組織障害が大きく組織化学的なGST発現解析が不可能であった。さらに,より水質汚染物質の検出に有効な薬物代謝関連分子を検索するため,マイクロアレイ用DNAチップ作製に伴う遺伝子情報の収集を行った。

在本研究中，我们旨在为在污染物无法识别的阶段开发一种简单的筛选方法来检测水污染中的有害化学物质提供基础知识，针对这一点，我们尝试构建水污染生物测定系统。以同一组织中存在的药物代谢相关分子的表达动态为指标。在实验中，我们使用了斑马鱼和鲑鱼，斑马鱼因其易于饲养且具有丰富的基因组信息而作为替代实验动物而备受关注，而鲑鱼则适合寒冷地区的应用。使用地高辛标记的 cRNA 探针进行谷胱甘肽 S-转移酶 π (GST) 的原位杂交，该探针已被证明是迄今为止在蛋白质表达分析中检测水污染物最有效的药物代谢相关分子。在两种鱼类的嗅觉上皮组织中进行表达分析。结果，在这两种鱼类中，在菌毛和微绒毛嗅细胞中观察到指示基因表达的信号，并且通过免疫染色观察到蛋白质表达。在使用氨作为牲畜排泄物污染模型和添加镉的饲养水作为重金属污染模型的饲养实验中，两种鱼类的嗅觉细胞中的GST表达在对氨的反应下在基因和蛋白质水平上增加，而且，除嗅觉细胞外的嗅上皮结构细胞中也观察到GST表达增加。另一方面，在这个镉实验中，嗅觉上皮的组织损伤非常严重，以至于无法对GST表达进行组织化学分析。此外，为了寻找更有效地检测水污染物的与药物代谢相关的分子，我们通过制造用于微阵列的DNA芯片来收集遗传信息。