Ishizuka Mayumi

Faculty of Veterinary Medicine Veterinary Medicine Environmental Veterinary SciencesProfessor
Institute for the Advancement of Graduate EducationProfessor
Institute for the Advancement of Higher EducationProfessor
One Health Research CenterProfessor
Last Updated :2025/11/06

■Researcher basic information

Researchmap personal page

Research Keyword

  • シトクロムP450
  • 環境化学物質
  • エストロゲン
  • 野生動物
  • マイクロアレイ
  • アフリカ
  • ルシフェラーゼ
  • neonatal imprinting
  • レポーターアッセイ
  • アロマターゼ
  • レポーター
  • トランスジェニック
  • トキシコロジー
  • in vivoイメージング
  • ERE
  • インプリンティング
  • 視床下部
  • 環境汚染
  • ステロイドホルモン
  • 環境ホルモン
  • ビスフェノールA
  • ダイオキシン受容体
  • PPAR
  • フタル酸エステル
  • バイオマーカー
  • 環境汚染物質
  • ダイオキシン類
  • CYP1A
  • 海棲哺乳類
  • ドブネズミ

Research Field

  • Environmental science/Agricultural science, Landscape science
  • Environmental science/Agricultural science, Environmental agriculture
  • Environmental science/Agricultural science, Environmental effects of chemicals
  • Environmental science/Agricultural science, Environmental effects of radiation
  • Life sciences, Applied molecular and cellular biology
  • Life sciences, Hygiene and public health (non-laboratory)
  • Life sciences, Hygiene and public health (laboratory)
  • Life sciences, Healthcare management, medical sociology
  • Life sciences, Veterinary medicine

Educational Organization

■Career

Career

  • 2011 - 2012
    北海道大学 (連合)獣医学研究科, 教授

Committee Memberships

  • Present
    日本毒性学会, 評議員, Society
  • Present
    食品安全委員会, 専門委員(動物用医薬品、添加物), Government
  • Present
    日本環境化学会, 理事, Society
  • Present
    日本獣医学会, 理事, Society
  • Present
    日本学術会議, 会員, Government

Position History

  • 教育改革室室員, 2019年4月1日 - 2020年9月30日
  • 教育改革室室員, 2020年10月12日 - 2022年3月31日
  • 教育改革室室員, 2022年4月1日 - 2024年3月31日
  • 教育改革室室員, 2024年4月1日 - 2026年3月31日
  • 教育研究評議会評議員, 2021年4月1日 - 2023年3月31日
  • 経営戦略室室員, 2017年10月26日 - 2019年3月31日
  • 経営戦略室室員, 2019年4月1日 - 2020年9月30日
  • 経営戦略室室員, 2020年10月12日 - 2021年3月31日
  • 総長補佐, 2017年4月1日 - 2019年3月31日
  • 総長補佐, 2019年4月1日 - 2020年9月30日
  • 総長補佐, 2020年10月12日 - 2022年3月31日
  • 総長補佐, 2022年4月1日 - 2024年3月31日
  • 総長補佐, 2024年4月1日 - 2024年12月31日
  • 大学院獣医学院長, 2021年4月1日 - 2023年3月31日
  • 大学院獣医学院長, 2023年4月1日 - 2025年3月31日
  • 大学院獣医学研究科副研究科長, 2013年4月1日 - 2015年3月31日
  • 大学院獣医学研究科副研究科長, 2015年4月1日 - 2017年3月31日
  • 副理事, 2025年1月1日 - 2026年3月31日

■Research activity information

Awards

  • 2020, 日本環境化学会, 学術賞               
  • 2015, ソロプチミスト日本財団, 女性研究者賞               
    石塚真由美
  • 2015, 北海道大学, 研究総長賞(優秀賞)               
    石塚真由美
  • 2009, 文部科学省, 科学技術分野の文部科学大臣表彰・若手科学者賞               
    野生動物のシトクロムP450と汚染環境適応能力解明の研究
    石塚真由美
  • 2007, 日本農学会, 日本農学進歩賞               
    環境化学物質が野生動物に引き起こす毒性と適応
    石塚真由美
  • 2007, 日本トキシコロジー学会, 奨励賞               
    野生生物のシトクロムP450と汚染環境への適応機構に関する研究
    石塚真由美

Papers

Other Activities and Achievements

Books and other publications

Affiliated academic society

  • JAPANESE SOCIETY OF ZOO AND WILDLIFE MEDICINE               
  • Japan Society of Endocrine Disrupter Research               
  • JAPAN SOCIETY FOR ENVIRONMENTAL CHEMISTRY               
  • THE JAPANESE SOCIETY OF VETERINARY SCIENCE               
  • THE JAPANESE SOCIETY OF TOXICOLOGY               

Research Themes

  • Global Monitoring of Nanoplastics and Additives in Wildlife Using Metal Analysis Techniques
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    27 Jun. 2025 - 31 Mar. 2028
    石塚 真由美, 田中 厚資, 中山 翔太
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering), Hokkaido University, 25K21816
  • Creation of a platform for the evaluation of signal toxicity, starting with the development of methods for the detection and diagnosis of brain function disruption.
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    01 Apr. 2023 - 31 Mar. 2027
    池中 良徳, 星 信彦, 野見山 桂, 杉尾 翔太, 石塚 真由美, 戸田 知得, 江口 哲史, 池中 建介, 平野 哲史
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (A), Hokkaido University, 23H00512
  • アフリカの環境汚染によるヒトと動物の毒性学的影響とそのメカニズム解析
    科学研究費助成事業 国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))
    07 Oct. 2022 - 31 Mar. 2026
    石塚 真由美, 武田 一貴, 池中 良徳, 江口 哲史, 中山 翔太
    日本学術振興会, 国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B)), 北海道大学, 22KK0163
  • Adaptive evolution/change in mammals to exogenous chemicals (xenobiotics)
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    05 Apr. 2021 - 31 Mar. 2026
    石塚 真由美
    我々はこれまでの研究により、高次の動物が外来性の化学物質(Xenobiotics)への「適応」ために、化学物質の代謝や排泄など、解毒のカスケードに沿って薬物代謝酵素などの一連の多様性を発展させてきたとの仮説を立てた。化学物質感受性には多様性があり、解毒代謝酵素の解析から、この多様性獲得の主要因は食餌由来の化学物質である可能性を報告した。本研究では食性の観点および重度環境汚染域に棲息する動物を中心に、哺乳類が日常的に曝露される化学物質にどのように適応してきたのか、多様な種を用いてその進化を機能面から明らかにする。これまでの研究で構築してきた多様な動物試料を用いた研究体制を生かし、食性のユニークな動物種を対象としたウェットな実験や、データベースを用いた網羅的解析により、外来性の化学物質に対する動物の「適応」と「共存」メカニズムを明らかにする。


    今年度は、食肉目クマ科、スカベンジャー種(腐肉食類)等について、ゲノムデータベースを用いた遺伝子解析を行った。外来化学物質の代謝を担う第I相反応酵素シトクロムP450、第II相反応のグルクロン酸転移酵素や硫酸転移酵素について、種間比較を行い、食性との関連性について解析した。特に硫酸転移酵素についてはこれまで分子進化と食性に関するデータは少なく、研究成果については、現在論文を作成している。野生げっ歯類、トカゲ、一部の食肉性哺乳類について、次世代シークエンサーを用いて、エクソーム解析およびトランスクリプトームを行っている。また農薬や重金属の環境汚染地域に生活・棲息している野生げっ歯類及びヒトについてメタボローム解析を行った。現在データを解析中であるが、野生げっ歯類についてはDDT高濃度汚染域に棲息している野生げっ歯類のステロイド代謝への影響が認められた。現在、野生げっ歯類をDDT環境汚染レベル下で世代飼育し、フィールドデータの検証を行っている。
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (A), Hokkaido University, 21H04919
  • Construction and practice of MITA system for more sensitive and efficient toxicity testing
    Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
    30 Jun. 2022 - 31 Mar. 2025
    池中 良徳, 野見山 桂, 新間 秀一, 杉尾 翔太, 石塚 真由美, 江口 哲史, 中山 翔太, 星 信彦, 平野 哲史
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering), Hokkaido University, 22K18425
  • Large scale mapping of marine pollution risk using seabirds as a standardized sampling device
    Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
    01 Apr. 2019 - 31 Mar. 2024
    綿貫 豊, 依田 憲, 石塚 真由美, 力石 嘉人, 高田 秀重
    本研究では,海鳥をデバイスとする新しいアイデアで,生物多様性・資源保全に資する,広域スケールの汚染マップを作る。そのため,北太平洋西部において,①バイオロギング(動物装着型データロガー)により多数の外洋性海鳥(オオミズナギドリ)個体の移動を通年追跡して,集中度が高いホットスポットを抽出する,②全個体の血液・羽根など体組織の汚染物質濃度を,栄養段階に対して標準化し,体組織形成時期に対応する各個体の利用場所に関連付けることで,汚染度を地図化する,そして③体組織中のストレスマーカーで汚染物質の生体影響を知り,ホットスポットのリスクを評価する,の3つを達成する汎用性の高い手法を開発することを目的としている。R1年度は,新潟県粟島において、雛を育てている40個体のオオミズナギドリに追跡装置(ジオロケーター:光強度を記録することで日の出日の入り時刻を知り、1年間の毎日の位置を推定する、超小型記録装置)を足輪にて装着した。一方で、繁殖期間中の採食場所と行動を調べるために、GPS・加速度データロガーを装着回収し、回収時にその胃内容を採取した。また,オオミズナギドリを中心とした既存の海鳥体組織標本(一部はes-BANKより資料提供)をつかって,さまざまな部位の羽や血液、体脂肪などの窒素・炭素安定同位体比、酸化ストレス指標やストレス関連ステロイドや汚染物質などの予備的化学分析を実施し、問題点について検討し、追跡個体の体組織の分析に備えた。
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (A), Hokkaido University, 19H01157
  • アフリカにおける新興・再興の環境汚染のフィールドベースの毒性メカニズム解析
    科学研究費助成事業 国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))
    09 Oct. 2018 - 31 Mar. 2022
    石塚 真由美, 池中 良徳, 中山 翔太, 中田 北斗
    近年、アフリカ諸国では急速な資源開発がすすめられている。そのため急激な環境の汚染が顕在化しており、一部の国では生態 系や家畜・ヒトにおける健康被 害が報告されるようになった。化学物質は、食糧生産や感染症制圧には必要不可欠であるが、途上国では化学物質汚染によるリスクを度外視して使用している現 状がある。2018年度に発表された大気汚染度を国別で分析した データでは世界ワースト10のうち7か国はアフリカで占められている。化学物質による脅威(ケミ カルハザード)については、 目に見えにくい潜在的な性質のため、対策が後手に回される傾向が強い。本研究では、アフリカでもっとも問題となっている金属、農薬についてその現状を明ら かにすること、およびフィールドトキシコ ロジーの概念により、そのメカニズムと現象を結 びつけることを目的としてい る。当該研究では、ザンビア大学(金属)および南アフリカのノースウェスト大学(再興農薬)、ガーナのクワメエンクルマ科学技術大学(KNUST 、新興農薬)と共 同研究を計画した。


    ザンビアでは鉛による環境汚染がヒトおよび動物に及ぼす毒性学的影響について調査を行った。特に、イヌを歩哨動物とした汚染モニタリング方法について報告した。また、乳児における鉛汚染の状況について調査を行った。ガーナではヒト試料の最終に向けた準備を行うとともに、ネオニコチノイドが神経系や脂肪代謝等に及ぼす影響について動物を用いた実験を行った。南アフリカではDDTが引き起こす毒性学的影響について、家畜や野生動物を用いてオミクス解析を行い、バイオマーカーの探索を行った。
    日本学術振興会, 国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B)), 北海道大学, 18KK0287
  • Evaluation of Chemical Susceptibility Diversity by mlAOP Concept and its Application to Understanding Insecticide Poisoning
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    01 Apr. 2018 - 31 Mar. 2022
    IKENAKA Yoshinori
    In this study, we tested a new assessment concept, mlAOP, to evaluate species diversity in toxic effects. As a model compound, we focused on neonicotinoids (NN) and compared their neurotoxic effects on mice, zebrafish, and Xenopus. As a result, behavioral abnormalities and neurotransmitter disturbances were observed in both species at exposure levels below the non-toxic dose (NOAEL). Furthermore, in order to evaluate the sensitivity of a wide range of wild animal species, this study constructed an evaluation system focusing on skin fibroblasts, and evaluated the effects of NN in diverse species.
    Clinical studies conducted to evaluate human exposure and health effects were the first in the world to identify the source of exposure to neonicotinoids.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (A), Hokkaido University, 18H04132
  • ザンビアにおける鉛汚染のメカニズムの解明と健康・経済リスク評価手法および予防・修復技術の開発
    国際的な科学技術共同研究などの推進 SATREPS
    2015 - 2021
    石塚 真由美
    汚染除去法を最適化し、健康リスク評価に基づく経済効果を定量化 鉛汚染が深刻なザンビアにおいて生態系および人への汚染メカニズムとリスクを解明し、経済的損失を可視化することで、汚染防御対策や環境修復へと結びつける。リモートセンシングによる調査、地上調査による土壌や植物のキャラクテリゼーション、人の鉛汚染のメカニズム、健康ハザードと経済リスクの可視化、環境修復技術の確立と同時に、モニタリングシステムの構築とキャパシティビルディングによる各専門家の持続的育成を行う。 環境修復、健康・経済リスク評価をもとに、汚染低減に貢献! ザンビアの未来を担う人(特に幼児)の鉛レベルに低下が見られる。ザンビアにおける環境修復、健康リスク評価の新規プロトコルなどの政策に採用される。将来的には、アフリカを中心とした世界的に主要なハザードである金属汚染対策に貢献する。
    科学技術振興機構, 北海道大学
  • Development of new "cocktail type" rodenticide
    Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
    29 Jun. 2018 - 31 Mar. 2020
    Ishizuka Mayumi
    Currently, secondary damage to birds of prey from rodenticides is frequently occurring. Therefore, no effective and safe control measures exist for rodenticide-resistant rats. This is due to the lack of research on resistance acquisition mechanisms and the lack of methods for assessing susceptibility in wildlife. The purpose of this study was to elucidate the causes of the acquisition of rodenticide resistance and to obtain data that will contribute to the development of rodenticides and their conservation to non-target species. This study demonstrated that mutations in the binding pocket and within the binding pocket of vitamin K epoxide reductase contribute to the acquisition of resistance in wild rodents as a cause of rodenticide resistance, and revealed a new mechanism of resistance acquisition through enhanced NADPH production and subsequent activation of rodenticide metabolism by cytochrome P450.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory), Hokkaido University, 18K19847
  • Elucidation of species differences and adaptive evolution of chemical sensitivity in mammal and bird species
    Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
    01 Apr. 2016 - 31 Mar. 2020
    Ishizuka Mayumi
    We cloned P450 and UGT, the major pathways of xenobiotic metabolism in the liver, in mammals and birds, and characterized them enzymatically, identifying species in which UGT and ST are deficient or extremely inactive and the causes. In addition, anticoagulant rodenticides are currently used primarily for the control of exotic small mammals worldwide. Therefore, we evaluated the susceptibility of a wide range of animal species to rodenticides and clarified the differences in the metabolic capacity of P450 and UGT.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (A), Hokkaido University, 16H01779
  • Contraction of wild-life iHep cell and development of the evaluation method for metabolism of the top predator
    Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
    30 Jun. 2017 - 31 Mar. 2019
    Ikenaka Yoshinori
    The purpose of this study is to develop the evaluation method of metabolism, which is the key to chemical sensitivity, and to clarify the chemical metabolic ability of rare top predator. Fresh liver is required for the evaluation of metabolism, but rare species are difficult to obtain. Therefore, in this study, we attempted to differentiate and induce liver-like cells (iHep cells) from skin fibroblasts by direct reprogramming. First, as a result of this study, we succeeded in culturing fibroblasts of several top predators such as brown bear and Sea lion. Furthermore, as a result of attempting to induce iHep cells using cultured fibroblasts, it was found that the cells were transformed into epithelial cells expressing albumin by introducing a specific factor. In this study, it is highly probable that iHep cells were successfully generated starting from wild animals.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory), Hokkaido University, 17K20038
  • Toxicological assessment of organohalogen contaminants in cat (Felis catus) omics approach
    Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
    01 Apr. 2016 - 31 Mar. 2019
    Nomiyama Kei, Ishizuka Mayumi, Iwata Hisato
    In vivo exposure of 12 PCB congeners mixture were conducted on cats, and analyzed transcriptome and metabolome in blood, liver and brain.
    Of the 21890 genes in the transcriptome, 531 genes showed significant differences in the PCBs-exposed group. As a result of the pathway analysis, the inflammation and infection related pathways are affected, and the influence on the immune system by PCBs was suggested.
    In metabolome analysis of serum, 122 metabolites showed significant difference. As a result of pathway analysis, metabolome related to central carbon metabolism such aspentose phosphate pathway and histidine metabolic system decreased, suggesting suppression of these metabolic pathways accompanying PCBs exposure.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (B), Ehime University, 16H02989
  • Investigation of hepatic warfarin metabolism activity in rodenticide-resistant black rats (Rattus rattus)
    Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
    01 Apr. 2016 - 31 Mar. 2018
    Ishizuka Mayumi
    Anti-blood coagulation rodenticides, such as warfarin, have been used all over the world. They inhibit vitamin K epoxide reductase (VKOR), which is necessary for producing several blood clotting factors. This inhibition by rodenticides results in lethal hemorrhage in rodents. However, heavy usage of these agents has led to the appearance of rodenticide-resistant rats. The mutation of the target enzyme of warfarin, VKOR, is considered as major cause for rodenticide resistance in wild rats. However, there have been few studies regarding the hepatic metabolism of warfarin. We investigated warfarin metabolism in resistant rats, and our results showed new mechanism for the rodenticide resistance in wild black rats in Japan.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research, Hokkaido University, 16K15034
  • Elucidation of useful livestock/poultry for Pb source estimation and its molecular mechanisms underlying species differences by integrated metallomics approaches
    Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
    01 Apr. 2016 - 31 Mar. 2018
    Nakayama Shouta, Ishizuka Mayumi, Ikenaka Yoshinori, Mizukawa Hazuki, Hirata Takafumi
    According to WHO, approximately 230,000 people annually die mainly from lead (Pb) poisoning derived from mineral deposits and affect the intellectual development of more than 600,000 children, but useful methods for estimating pollution sources have not been established. In this study, we aimed to elucidate useful livestock and poultry species for source estimation of Pb contamination. From the high precision lead isotope ratio analysis, it was revealed that it is possible to estimate the source of Pb contamination by using goats and chickens distributed in developing countries including Africa and also used as human food sources. Local distribution of Pb in mice was analyzed by LA-ICP-MS (laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry). High Pb accumulation in the hippocampus area of the brain and Pb accumulation at a higher concentration than in the cortex than the medulla of the kidney was revealed.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Young Scientists (B), Hokkaido University, 16K16197
  • Risk assessment of vector control chemicals to wild animals and development of novel method to determine the chemical sensitivity
    Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
    01 Apr. 2015 - 31 Mar. 2018
    Ikenaka Yoshinori
    In this study, attention was paid to the KwaZulu-Natal state in South Africa, a vector control area in Africa, and its threat situation was investigated and toxicity impact assessment was conducted on living organisms.
    As a result of investigation focusing on poultry, the DDT concentration in the liver showed a very high value of 920 ng / g ww in the median and 14,400 ng / g ww in the maximum value. As a result of gene expression analysis by real-time RT-PCR method, it became clear that it affected genetic group involved in lipid metabolism, synthesis and sex steroid hormone synthesis. The results of this study suggest that DDT gives certain effects to the living body, suggesting the need to implement more appropriate Vector control in the future.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (B), Hokkaido University, 15H02825
  • Elucidation for metabolic capacities of organologen compounds and assessment of thyroid function
    Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
    01 Apr. 2015 - 31 Mar. 2018
    MIZUKAWA HAZUKI, ISHIZUKA Mayumi, IKENAKA Yoshinori, NAKAYAMA Shouta, TAKIGUCHI Mitsuyoshi, NOMIYAMA Kei
    To clarify the in vivo kinetics (absorption, distribution, metabolism, and excretion) of organohalogen compounds in cats, PCBs short-term administration test and long-term administration test of BDE 209 were carried out. Also, I have evaluated the influence on thyroid function and risk assessment by chemical and toxicological analysis. As a result, exposure to PCBs and BDE 209 not only affected thyroid function but also increased oxidative stress, disturbance of production of NADPH, disturbance of lipid metabolism function and immune function were expected.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Young Scientists (B), Hokkaido University, 15K16132
  • Ecological and human risk assessment of vector control pesticides
    Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
    01 Apr. 2014 - 31 Mar. 2017
    Ikenaka Yoshinori, SAKURAI Tatsuya, MIYABARA Yuichi, SHIMOZURU Michito, NAKAYAMA Shouta, MIZUKAWA Hazuki, Johan van Vuren, Vlok Wynand, Smit Nico, Grobler Paul, Beyene Yared, Teju Endale
    WHO recommended to use DDT for controlling Anopheles, and allow to use more than 5000 tons as indoor residual spraying (IRS) in developing countries mainly in Africa. On the other hand, DDT is well known chemical that is persistence in the environment and has long half-life, with carcinogenicity and endocrine disruption. IRS is considered low environmental burden because spraying occurs inside the house, however, there is insufficient research about the effect on human and animals. From our data, chicken accumulated very high concentration of DDT with the cancer risk for humans health. Moreover, wild rats was accumulated DDT with exceeded the levels that in experimentally exposed rat had cause the liver function disorder. Furthermore, I could detect DDTs from all the examined eggs from wild birds.
    These results indicated that DDT IRS that has been considered as low environmental impact has potential toxicological effects and environmental risks.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (B), Hokkaido University, 26304043
  • Development of analytical method for the organohalogen metabolites elucidation of metavolic capacities and risk assessment in the pet cat
    Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
    30 Aug. 2013 - 31 Mar. 2015
    MIZUKAWA Hazuki, ISHIZUKA Mayumi, IKENAKA Yoshinori, NAKAYAMA Shouta, TAKIGUCHI Mitsuyoshi, NOMIYAMA Kei
    This study was develop the analyzing method for hydroxylated polybrominated diphenyl ethers (OH-PBDEs) and the glucuronidation compounds of OH-PCBs using liquid chromatography tandem mass spectrometry (LC-MS/MS). Moreover, it was measured the glucuronidation activities using the liver microsomes of the cats. I also attempted the evaluation of metabolic capacities of PCBs and PBDEs in the cats.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Research Activity Start-up, Hokkaido University, 25892001
  • カロテノイド/レチノイド類による有蹄類の異物代謝の新たな調節機構の解明
    科学研究費助成事業 特別研究員奨励費
    2011 - 2013
    石塚 真由美, DARWISH Abdallah, DARWISH ABDALLAH
    シトクロムP450の分子種のひとつCYPIA1は様々な発がん物質や変異原物質を代謝的に活性化し、化学物質の毒性を決定する重要な異物代謝酵素である。CYPIA1はAhR(アリルハイドロカーボン受容体)によって転写調節を受けており、CYPIA1の上流域のXRE (Xenobiotic Response Element)に結合してその転写を活性化することが知られている。最近、我々はカロテノイド類がAhRの機能に影響を及ぼすことを見出しており、カロテノイドがCYPIA1の生理的な動態の決定因子の一つである可能性を見出している。そこで、本研究では、カロテノイド類がAhRに及ぼす影響、およびその他のシトクロムP450分子種を制御する転写調節因子とのクロストークを明らかにし、カロテノイド類の新たな機能を明らかにすることを目的とする。
    本年度は、実際に産業動物などがどの程度の重金属類を蓄積しているのかを明らかにし、実施に環境中で人や動物が暴露されている範囲での金属暴露を細胞を用いて行った。H4IIE細胞、およびHepG2細胞を用いて実際に動物が暴露される可能性のある濃度で金属類及びカロテノイドの暴露が異物代謝酵素群にどのような影響を及ぼすのかについて調べた。金属類の曝露によりシトクロムP450、グルクロン酸抱合酵素等の発現量が減少した。メカニズムとして酸化ストレスの介在が考えられたが、同時に転写調節因子の発現量も減少していた。
    日本学術振興会, 特別研究員奨励費, 北海道大学, 11F01097
  • Effects of environmental pollutants on cancer in wildlife
    Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
    2007 - 2010
    FUJITA Shoichi, IKENAKA Yoshinori, ISHIZUKA Mayumi, SAKAMOTO Kentaro
    We investigated bioaccumulation levels of environmental chemicals, e.g., carcinogens and pro-carcinogens, in wildlife and elucidated the effects of these environmental toxic compounds. We cloned cytochrome P450 1 subfamilies, arylhydrocarbon receptors and phase II enzymes, which contribute to activation or detoxification of carcinogens and procarcinogens, from bird and mammalian species including rare wildlife, and characterized these molecules. We also reported the molecular evolution of these enzymes and regulation receptors in wildlife.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (A), Hokkaido University, 19208028
  • A birth cohort study to detect adverse health effects of environmental chemicals on the next generation and gene-environment interaction
    Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
    2007 - 2009
    KISHI Reiko, SATA Fumihiro, YOSHIOKA Eiji, BAN Susumu, NAKAJIMA Sonomi, SASAKI Seiko, MUROHASHI Harumitsu, KAMIO Youko, SENGOKU Ysuhito, HANAOKA Tomoyuki, SAIJO Yasuaki, FUJITA Shoichi, NAKANAWA Hiroyuki, KAJIWARA Junboku, YUASA Motoyuki, ISHIZUKA Mayumi
    The prospective birth cohort with one obstetric hospital in Sapporo City has been conducted to investigate the association between child growth, neuro-development, and allergy, and low-level exposure to environmental chemicals during pregnancy, infancy and up to school age. A follow-up questionnaire was used at 18, 42, and 84 months of age to obtain relevant information including allergy prevalence, dietary habits, and smoking history of mother and the partner. The levels of PCDDs/PCDFs and PCBs in maternal blood and breast milk were measured using a high-resolution gas chromatography/high-resolution mass spectrometer (HRGC/HRMS). PFOS and PFOA levels in maternal blood were analyzed by liquid chromatography-tandem mass spectrometry (LC/MS/MS). We assessed the influence of low level intrauterine exposure of toxic chemicals on childhood neurodevelopment at 6, 18 and 42 months of age using the Bayley Scales of Infant Development second edition (BSID-II) and Japanese version of the Kaufman Assessment Battery for Children (K-ABC). The Japanese version of the Child Behavior Checklist (CBCL) was used to collect information on child behavior at age 43 months.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (A), Hokkaido University, 19209024
  • ホルムアルデヒドはパーキンソン氏病の原因となりえるか?
    科学研究費助成事業 萌芽研究
    2007 - 2008
    藤田 正一, 石塚 真由美, 坂本 健太郎
    ホルムアルデヒドはシックハウス症候群の1原因物質としてその詳細が調べられてきた。しかし、長期曝露による神経毒性は、「神経変性」という観点からは不明であり、さらに、ホルムアルデヒドとドパミンの縮合によって合成されるノルサルソリノールに着目してその毒性やパーキンソン氏病との関連を研究した報告は殆どない。そこで、本研究では、上記仮説の検証を含め、ホルムアルデヒドの内因性の発生や消去能の低下、ホルムアルデヒドを発生させる環境化学物質への曝露が弧発性パーキンソン氏病の原因となりえるのかを究明することを目的とする。
    本年度は、脳におけるホルムアルデヒドの解毒に重要なADH3のノックアウト(KO)マウスの繁殖を行い、材料採集と受容体発現の変化について調べた。また、行動を詳細に解析するために、データロガーを用いた毒性学的な行動解析方法を確立した。
    一方、シトクロムP450の分子種のひとつCYP2Dの遺伝的多型がパーキンソン氏病の発症とかかわりがあるとの報告があることから、ドパミンの代謝へのCYP2Dの関与について同定を行った。CYP2Dを欠損するDAラットを用いてカテコールアミン濃度や代謝に対し、P450がどのように関与するのか、明らかにした。また、その過程ではDAラットにおけるCYP2D2mRNAの低発現は、CYP2D2遺伝子の転写調節領域内の一塩基置換により、hnRNP K蛋白質のDNA結合が低下する事が原因である事を初めて明らかにした。
    日本学術振興会, 萌芽研究, 北海道大学, 19658111
  • 凍結ケナガマンモスのチトクロームP450を用いた更新世の古環境復元
    科学研究費助成事業 萌芽研究
    2006 - 2007
    坂本 健太郎, 藤田 正一, 石塚 真由美
    チトクロームP450(CYP)は外来異物を主な基質とする事を特徴とする酵素である。天然物質としては植物性アルカロイドなどが基質として知られている。これは植物側が捕食されないための防衛手段として毒性のあるアルカロイドを産生し、草食動物がそれを解毒するための酵素を進化させたと考える事が出来る。従って、解素酵素を解析することによって、餌生物に関する情報を得る事が出来るのではないかと考えた。本研究の最終的な目標は、既に絶滅してしまったケナガマンモスのCYPの解析を通して、その種が生息していた環境に関する情報を得ることである。本年度は下記の成果を得た。
    CYPの種間差を比較検討するために、哺乳類の12目、38種の試料採集を行った。このサンプルを元に、CYP1AのcDNAをクローニングし、その塩基配列について比較検討を行った。また、酵素活性と基質特異性について調べた。
    哺乳動物目間の比較では、食肉目内で塩基配列の種差が比較的少ない傾向が明らかとなった。また、酵素活性を調べたところ、草食獣では他の食性をもつ動物種に比べ、酵素活性が高いことが明らかとなった。これらの草食獣では、肝臓におけるCYP1Aの発現レベルも高かったことから、草食性の動物ではCYPをより多く発現させることで酵素活性を高く保っていると考えられた。食性の違いで代謝の動物種差があることから、これらの傾向は動物の生息状況を反映している可能性が示唆された。
    日本学術振興会, 萌芽研究, 北海道大学, 18658129
  • Development of Environmental Risk Assessment System
    Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
    2003 - 2006
    FUJITA Shoichi, ISHIZUKA Mayumi, SAKAMOTO Kentaro
    The DNA microarray techniques are useful method to determine toxicological effects of xenobiotics, such as drugs and environmental chemicals, on the cells or experimental animals. To clarify the usefulness of DNA microarray method for wildlife samples, we collected wild Norway rats (rats) from urban areas, landfill and isolated island in Japan. Laboratory rats (Wistar) were used as control animals in this study. We measured the accumulation levels of polychlorinated dibenzo-p-dioxins (PCDD), furans (PCDF), polychlorinated biphenyls (PCBs), and organochlorine insecticides. We also examined the residue levels of polybrominated diphenyl ether (PBDE) in rat livers, which are used as flame retardants in plastics and rubbers. Additionally, we screened the alterations of mRNA in liver and testis of wild rats using DNA chip technique, and reported the relationships between accumulated contaminants and expression profiles of RNA. In this study, we also showed the genes which can be used as biomarkers.
    To develop the DNA microarray for wild animals, we collected samples of wild and captive animals to compare the gene sequences. We cloned P450 and nuclear receptor genes from broad spectrum mammalians, birds and amphibians. We elucidated the possibility of microarray development for several wildlife species.
    In current study, we also aimed at establishment of functional array which can assess the affinity of environmental chemicals to nuclear receptors. We determined the ligand affinities of nuclear receptors and cross-talk among xenobiotic receptors, e.g., arylhydrocarbon receptor, constitutive active receptor and peroxisome proliferator-activated receptors.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (A), Hokkaido University, 15201009
  • 狂牛病原因物質プリオン・モデルペプチドの変成機序に関する分光学的研究
    科学研究費助成事業 萌芽研究
    2002 - 2003
    数坂 昭夫, 佐々木 一正, 石塚 真由美, 藤田 正一
    狂牛病を始めとするプリオン病研究において、PrPcからPrPScへの変性機序の解明と、それに基ずく発病機序の解明が重要と考え、幾つかの検討を行ってきた。その後、諸外国での研究成果の蓄積が多く重ねられている。それらの成果を考慮し本年は以下の研究を進めてきた。幾つかの成果を得た。
    1.生体中で、変性によって生ずる異常タンパク質を高選択・高感度に検出するバイオセンサーの開発を試みた。
    2.研究分担者が従来行ってきた、光ファイバセンシング・システムの改良を行い、目的達成を試みた。本システムでは、従来の蛍光発光の測定に加え、光屈折を利用する表面プラズモン測定を検出系とするシステム開発を継続中である。
    3.光ファイバに先端にPrPScに特異的に反応する抗体を固定化し、高選択バイオセンサの作成を試みている。光ファイバ先端を金微粒子を含む高分子で加工することにより抗体を安定に固定化することが可能であることが明らかになった。金微粒子の調製と高分子の選択が現在の課題である。
    4.タンパク質変性状態をより詳しく調べることを目的として、捕捉されたタンパク質のラマンスペクトル観測の有効性が期待される。その時、タンパク質に銀微粒子等を加えることにより、Surface enhanced ramanスペクトルの観測も期待され、高感度バイオセンサーへの拡張を今後の検討課題と考えている。
    日本学術振興会, 萌芽研究, 北海道大学, 14657091
  • 哺乳類の生殖および行動異常の現状と汚染の関係
    科学研究費助成事業 特定領域研究
    2001 - 2003
    藤田 正一, 昆 泰寛, 石塚 真由美, 数坂 昭夫
    環境汚染による野生動物への影響として、野生生物における個体数の減少、奇形の発生、性比のバランスの変化、繁殖能低下や行動異常が懸念されている。特に、PCBなどの有機塩素系化合物は、環境中において安定で脂溶性に富むため、食物連鎖の上位に立つ生物に高濃度の濃縮されることが知られている。当該研究では、アザラシやイルカ等の海棲哺乳類に、生物濃縮によって高濃度の有機塩素系化合物が蓄積されていることや、それらが内分泌系を撹乱している可能性を報告した。
    前述の海棲哺乳類については残留性の高い環境汚染物質が高濃度に蓄積しているため、他にも多くの毒性学的データが得られている。しかし、一方で、陸棲哺乳類については、魚食性の海棲哺乳類に比べると汚染レベルも低いため、環境汚染物質曝露がこれらの生物にもたらす影響については報告が少ない。そこで、我々は本研究において、陸生野生げっ歯類(アカネズミ、エゾヤチネズミ、ドブネズミ)に関し、生体に蓄積する環境汚染物質(ダイオキシン類、そのほかの有機塩素系化合物、臭素系難燃剤)や、土壌など棲息環境の汚染(PCB、DDTなどの有機塩素系化合物、多環芳香族)の分析を行い、また、生殖行動を調節するステロイドホルモンに関して、生合成・代謝を行う代謝酵素シトクロムP450(P450、CYP)の発現や活性、生殖器の発現遺伝子プロファイルや病理的変化との関係について調べた。また、野生げっ歯類のモデルとして、ラットを用いて、環境化学物質がどのような影響をもたらす可能性があるのかについて明らかにした。
    日本学術振興会, 特定領域研究, 北海道大学, 13027201
  • ヒト生殖毒性および次世代影響のバイオマーカーとしての神経内分泌動態の有効性
    科学研究費助成事業 萌芽研究
    2001 - 2002
    岸 玲子, 佐田 文宏, 小橋 元, 本間 研一, 石塚 真由美
    「目的」近年、内分泌かく乱物質に関する問題が重要視され、スチレン、2-ブロモプロパンなどの有機溶剤曝露労働者での無月経、不正月経周期、不正出血、受精率の減少が報告されている。その作用機序を解明するために、内分泌かく乱物質も含めた環境化学物質曝露による神経内分泌物質の動態と、生殖毒性の発現について知見を得ることを目的とした。
    「方法」産業分野での用途の広さ、また、日常的にも食品容器としての使用頻度の高さに伴い、取り扱い作業者の数も多いことから、内分泌かく乱作用の疑いのある有機溶剤スチレンモノマーを使用した。8週令オスラットに150ppm吸入曝露8時間/日で12日間行い、血漿中プロラクチン、成長ホルモン、甲状腺刺激ホルモンレベルをELISAにより測定した。また、精巣、血液を採取し、リアルタイムPCRによる精巣ステロイド合成酵素mRNAの定量と組織学的検討、RIAによる血中テストステロン濃度の検討を行った。
    「結果と考察」曝露により、血漿中のプロラクチンがメスで、甲状腺刺激ホルモンがオスで有意に増加していた。精巣毒性の検討で、血漿中テストステロン濃度、精巣組織への曝露影響は見られなかった。また、ステロイド合成酵素であるP450scc,3-beta-hydroxysteroid dehydrogenase, CYP17,CYP19 mRNAの発現には、どれも有意な差は見られなかった。プロラクチンに関しては、労働者で有意に増加するという報告があることから、疫学的報告を裏付ける結果を得た。また、結果の雌雄差については、血中スチレン濃度に雌雄差があったことから、代謝能力の違いによるものと考えられる。生殖毒性に関しては、短期間曝露であったため影響が見られなかったと考えられるため、今後より高濃度、長期間曝露の検討が必要である。
    日本学術振興会, 萌芽研究, 北海道大学, 13877057
  • The effects of endocrine disrupting chemicals on wildlife
    Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
    1999 - 2002
    FUJITA Shoichi, HIDENOBU Hoshi, ISHIZUKA Mayumi, KAZUSAKA Akio
    In this study, we investigated the accumulation levels of environmental pollutants and their effects on the hormonal homeostasis in reproductive organs and livers of wild life or experimental animals. Especially, we focused on the effects of environmental pollutants on fish-eating wild life, since numerous lipophilic compounds were accumulated in these species.
    Chlorinated hydrocarbon (CHCs) levels in the blubber of Larga seals and Ribbon seals collected from the coastal waters of Hokkaido, Japan were determined in order to assess the hormonal effects of CHC exposure. In Ribbon seals, total T3 levels significantly decreased with an increase of di-ortho PCB (PCB170 and 180) residues. We also determined the organochlorine concentrations in the breaset muscle of Steller's sea eagles and white-tail sea eagles. We detected PCB, DDT and other organopesticides at high levels, which was possible to cause reproductive toxicity. Furthermore, we investigated the accumulation levels of other heavy metals and detected tri-butyltin (TBT) in wild life at high concentration. Thus, we investigated the effects of TBT on the developing experimental animals. The pregnant rats were administrated corn oil or TBT from gestation day (GD 5) through postnatal day (PND) 25. The glial cell differentiations in hypothalamus and cerebellum of pups were transiently suppressed by TBT treatment.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (A), Hokkaido University, 11306021
  • The risk assessment and clarification of endocrine disrupting chemicals in environment. Use of P450 for the biomonitoring and bioremediation of environmental pollution-
    Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
    1999 - 2002
    FUJITA Shoichi, HOSHI Hidenobu, ISHIZUKA Mayumi, KAZUSAKA Akio
    The usefulness of P450 as a biomarker and an assessing tool for the impact of environmental endocrine disrupting chemicals on the wild animals was studied.
    Chlorinated hydrocarbon (CHC) levels in the blubber of Larga seals and Ribbon seals collected from the coastal waters of Hokkaido, Japan were determined in order to assess the hormonal effects of CHC exposure. In these animals, CYP1A expression levels were coincided with CHC accumulation levels. We also tried to isolate P450 isoforms such as CYP1A and CYP3A subfamilies, which contributed to elimination of xenobiotic and to catabolism of steroid hormone in mammals. We detemined the sequences and enzymatic characters of CYP1A1, CYP1A2 and CYP3A forms.
    We also investigated the CHC effects on xenobiotic metabolisms and hormonal homeostasis in fish. We collected male and female carps from Hikiji river, where raw sewage containing dioxins had been released into river water for seven and a half years. The expression levels of CYP1A subfamily were coincided with dioxin accumulation levels. In contrast, estrogen level and GSI (gonadal somatic index) value were reduced in female carps collected from dioxin-contaminated river.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (A), Hokkaido University, 11358009