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アイテム
マウスを用いたピペロニルブトキシドの後世代に及ぼす影響に関する研究
https://az.repo.nii.ac.jp/records/3340
https://az.repo.nii.ac.jp/records/33405459a87e-7b06-4de4-8881-5922171401c0
名前 / ファイル | ライセンス | アクション |
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Item type | 学位論文 / Thesis or Dissertation(1) | |||||
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公開日 | 2013-02-28 | |||||
タイトル | ||||||
タイトル | マウスを用いたピペロニルブトキシドの後世代に及ぼす影響に関する研究 | |||||
タイトル | ||||||
タイトル | Study of influences of piperonyl butoxide on the next generations in mice | |||||
言語 | en | |||||
言語 | ||||||
言語 | jpn | |||||
資源タイプ | ||||||
資源タイプ識別子 | http://purl.org/coar/resource_type/c_46ec | |||||
資源タイプ | thesis | |||||
著者 |
田中, 豊人
× 田中, 豊人 |
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抄録 | ||||||
内容記述タイプ | Abstract | |||||
内容記述 | ピペロニルブトキシドはピレスリンなどの殺虫剤の効果を高めるために用いられる農薬の共力剤であり、日本では食品添加物の防虫剤として登録され、諸外国では、果実・野菜・穀類などの貯蔵や保存のためにポストハーベスト農薬として用いられている。日本ではピペロニルブトキシドは、食品添加物として穀類1kgに対して0.024g(24ppm)以下で使用が認められている。また、WHOが定める1日あたりの許容摂取量(ADI)は、体重1kg当たり0.20mgとなっている。 ピペロニルブトキシドの毒性についてはSarlesとVandegrift(1952)がラットを用いて第2世代及び第3世代に対して特に影響がなく、肝臓に対する発ガン性も認められないと報告している。生殖発生毒性についてはKennedyら(1977)がピペロニルブトキシドはラットに対して催奇形性を示さないと報告し、Kheraら(1979)も同様にラットに対して催奇形性及び母体毒性を示さないと報告している。 一方、ピペロニルブトキシドの神経行動毒性に関してAterら(1984)が雄マウスにおいて神経毒性と抗痙攣活性を示すことを見いだしている。ピペロニルブトキシドは主食である穀類を保存の目的で混入することが認められており、非意図的に食品から摂取される可能性が高いことから、潜在的な健康被害のリスクが高い化学物質と考えられる。また、東京都の輸入食品の残留農薬調査でベビーフードから少量ながらピペロニルブトキシドが検出されたこともあり、市販のピレスロイド系防虫シートに共力剤としてピペロニルブトキシドが添加されている製品も見つかっている。そこで、本研究ではマウスを用いて、ピペロニルブトキシドの潜在的なリスクがより大きいと考えられる母体内及び授乳期曝露による後世代に及ぼす影響を検討するため、以下に掲げる5つの実験研究を行ない、ピペロニルブトキシドがマウスの後世代に及ぼす影響について考察した。 第1章では、ピペロニルブトキシドが後世代に及ぼす影響について、まず2世代の行動発達毒性研究を行ない、生殖と行動発達に及ぼす影響について検討した。ピペロニルブトキシドを、0(対照群)、0.15、0.30、0.60%の濃度で、マウスF_0世代の5週齢からF_1世代の9週齢まで2世代にわたって投与した。その結果、オープンフィールド試験において親マウスの8週齢の移動量と立ち上がり回数、子マウスの3週齢の移動量が雄の投与群で用量依存的に抑制された。また、授乳期間中の子マウスの体重は投与群で有意に抑制された。子マウスの行動発達では7日齢の正向反射と4日齢の背地走性、及び14日齢の嗅覚性指向反応が投与群で用量依存的に抑制された。4日齢の遊泳試験では方向、頭角度、四肢の動きが投与群で用量依存的に抑制された。以上の結果から、本章で用いられた用量のピペロニルブトキシドは、親動物の一般状態にはあまり影響を及ぼさないが、生殖と行動発達に対しては抑制的に影響することが確認された。 第2章では、第1章で実施した2世代の行動発達毒性研究の結果を受けて、より低濃度のピペロニルブトキシドを含む投与量による3世代毒性研究を行ない、生殖と行動発達に及ぼす影響の再現性と複数世代を経た影響について検討した。ピペロニルブトキシドを、0(対照群)、0.1、0.2、0.4、0.8%の濃度で、マウスF_0世代の5週齢からF_2世代の離乳時まで3世代にわたって投与した。その結果、産子数と一腹子の重さが各世代とも0.8%投与群で減少した。授乳期間中の子マウスの体重は各世代とも投与群で有意に抑制され、3週齢の生存率は0.8%投与群で減少した。0.4%投与群の93匹の子マウスの中で、四肢全ての第5指が欠損している雌子マウスが1匹確認された。子マウスの行動発達ではF_1世代の7日齢の正向反射及び背地走性、14日齢の嗅覚性指向反応が投与群で用量依存的に抑制され、遊泳試験での14日齢の頭角度及び四肢の動きが0.8%投与群で抑制された。F_2世代では4日齢及び7日齢の正向反射、4日齢の背地走性、7日齢の断崖回避及び14日齢の嗅覚性指向反応が投与群で用量依存的に抑制された。以上の結果から、本章で用いられた用量のピペロニルブトキシドは、生殖と行動発達に対しては複数世代にわたって抑制的に影響することと、その影響の再現性が確認された。 第3章では、第2章で実施した3世代の行動発達毒性研究において、ピペロニルブトキシド0.4%投与群において四肢の奇形を有する雌子マウスが確認されたことから、マウスの発生に対する影響について、特に四肢の奇形に重点を置いて検討した。ピペロニルブトキシドを、0(対照群)、1065、1385、1800mg/kg bwの濃度で、マウスに妊娠9日目に単回投与し、胎子の発生に及ぼす影響について観察した。その結果、早期死胚数及び後期死胚数が用量依存的に増加し、胎子体重増加は雌雄ともに用量依存的に抑制された。また、外表奇形では前肢の欠指症が投与群で用量依存的に増加した。以上の結果から、本章で用いた高い用量のピペロニルブトキシドは、マウス胎子の成長を抑制し、四肢に対する催奇形性を有することが確認された。 第4章では、第1章及び第2章で実施した2世代及び3世代毒性研究の結果を受けて、これまで用いた投与量より低濃度のピペロニルブトキシドによる行動発達毒性研究を行ない、ピペロニルブトキシドの生殖と行動発達に及ぼす影響が、より低濃度においても再現されるかについて検討した。ピペロニルブトキシドを、0(対照群)、0.01、0.03、0.09%の濃度で、マウスF_0世代の5週齢からF_1世代の9週齢まで2世代にわたって投与した。その結果、ピペロニルブトキシドは出生時における産子数、一腹子の重さ及び性比に影響を及ぼさず、行動発達では雄子マウスの7日齢の正向反射と14日齢の嗅覚性指向反応が投与群で用量依存的に抑制された。また、小動物運動解析装置ANIMATE AT-420による探査行動の測定では、F_1世代の雄成体マウスで総移動距離・平均移動距離及び平均移動速度が用量依存的に増加した。以上の結果から、本章で用いられた用量のピペロニルブトキシドは、雄子マウスの正向反射と嗅覚性指向反応を用量依存的に抑制し、さらに0.03%という低い濃度のピペロニルブトキシドは行動発達に影響することが確認された。また、ピペロニルブトキシドはF_1世代の成体雄マウスの探査行動の活動性を高める作用を示した。 第5章では、第4章において行動発達毒性研究を実施し、低濃度のピペロニルブトキシドの投与が行動発達と探査行動に対して影響を及ぼしたことから、自発行動の測定を含む行動発達毒性研究を行ない、ピペロニルブトキシドの行動発達と探査行動に及ぼす影響の再現性と自発行動に及ぼす影響について検討した。ピペロニルブトキシドを、0(対照群)、0.02、0.06、0.18%の濃度で、マウスにF_0世代の5週齢からF_1世代の12週齢まで2世代にわたって投与した。その結果、小動物運動解析装置による探査行動ではF_0世代の雌成体マウスの立ち上がり時間が用量依存的に増加した。また、子マウスの行動発達では雄子マウスの断崖回避と雌子マウスの正向反射が投与群で用量依存的に抑制された。また、ANIMATE AT-420による自発行動の測定ではF_1世代の雌成体マウスの0.18%投与群で動作回数・移動時間・総移動距離及び方向回転数が増加した。以上の結果から、本研究で用いられた用量のピペロニルブトキシドは、雄子マウスの断崖回避と雌子マウスの正向反射を用量依存的に抑制することが確認された。また、新奇環境に対する探査行動では、F_0世代の雌成体マウスの活動性を高める作用を示した。F_1世代の自発行動については、雌成体マウスの0.18%投与群で活動性が促進された。 本研究において、高濃度のピペロニルブトキシドはマウスの生殖指標や行動発達に抑制的な影響を及ぼし、その影響は再現性のあることが明らかになるとともに、低濃度投与は行動発達を用量依存的に抑制し、次世代の探査行動及び自発行動に促進的な影響を及ぼすことが明らかになった。本研究における最小毒性量(LOAEL)は、行動発達と探査行動に対して0.03%(約50-55mg/kg相当)で、1日許容摂取量(ADI)を基にした無毒性量(NOAEL)である20mg/kgの2倍強と非常に近い値になっている。しかし、実際に人が摂取すると推定される量(体重1kg当たり0.0354μg)は、ADI値(0-0.20mg/kg)に較べると非常に低い量であることから、ピペロニルブトキシドを食品としての摂取した場合、人に対してほとんど影響を及ぼさないことが明らかとなった。しかしながら、ピペロニルブトキシドは四肢に対する催奇形性を持つこと、母体に毒性を示さない0.1%以下の濃度を母体が摂取すると、授乳期間中の子マウスの行動発達が抑制されることから、母体が摂取したピペロニルブトキシドは、そのままの構造あるいはその代謝物として胎盤を通過して胎子に移行する可能性があり、乳汁を介してピペロニルブトキシドまたはその代謝物が子マウスに影響を及ぼす可能性も示唆された。従って、本研究の結果は、ピペロニルブトキシドを食品添加物として処理する作業、農薬として散布するなどの作業に従事する場合の次世代への危険性を示唆するものであり、これまでほとんど顧みられなかったピペロニルブトキシドの取扱に警鐘を鳴らすものである。 |
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Abstract | ||||||
内容記述タイプ | Other | |||||
内容記述 | Piperonyl butoxide is a pesticide synergist used to enhance the effect of pyrethrins and other insecticides. It is registered for use on various fruits, vegetables, forage, and grain crops, as well as on livestock and other agricultural premises. The maximum allowable use level on raw cereals is 0.024 g/kg (24 ppm) in Japan, while the acceptable daily intake (ADI) for humans has been set at 0-0.2 mg/kg of body weight by Joint FAO/WHO Meeting on Pesticide Residues (JMPR). In toxicological studies of piperonyl butoxide, Sarles and Vandegrift (1952) reported that cumulative toxic effects in the second and third generation of rats was absent. Furthermore, they found that it did not exhibit hepatocarcinogenic effects in rats. With regards to reproductive and developmental toxicity studies, Kennedy et al. (1977) found that this compound showed no teratogenicity in rats. Furthermore, Khera et al. (1979) reported that it did not elicit any teratogenic nor any adverse maternal effects. With regard to neurobehavioural toxicity Ater et al. (1984) reported that piperonyl butoxide showed neurotoxicity and anticonvulsant activity in male mice. Piperonyl butoxide is commonly mixed with grain, staple food for many people, for preservation purposes. Therefore, its unintentional ingestion by the public through their food supply, may pose a potential health hazard. Recently, small quantities of piperonyl butoxide have been detected in baby food when the Tokyo Metropolitan investigated the pesticide residue in imported food. Also, the pyrethrins seat products added piperonyl butoxide as a pesticide synergist are found in the market. The present study was designed to evaluate the reproductive and neurobehavioural effects of piperonyl butoxide exposure during the gestation and lactation in mice. In Chapter 1, piperonyl butoxide was included in the diet at a concentration of 0% (control), 0.15%, 0.3% and 0.6% from 5 weeks of age of the F_0 generation to 9 weeks of age of the F_1 generation in mice. Next, selected reproductive and neurobehavioural parameters were measured. In an open-field test of the F_0 generation, ambulation and rearing of adult males were significantly decreased in a dose-dependant manner. During the lactation period, the average body weight of the F_1 offspring decreased significantly in the presence of piperonyl butoxide in a dose-dependant manner. Among the behavioural parameters, surface righting at postnatal day (PND) 7, negative geotaxis at PND 4 and olfactory orientation at PND 14 were significantly delayed in a dose-dependant manner. Furthermore, similar results were observed in swimming behaviour at PND 4 in which the swimming direction, head angle and limb movement were significantly delayed. In an open-field test of the F_1 generation, ambulation of male offspring was significantly decreased in a dose-dependant manner. Based on these results, we can conclude that dose-dependant piperonyl butoxide exposure produced few effects on the general conditions in parental mice, but produced several adverse effects on the reproductive and neurobehavioural parameters of F_1 generation mice. In Chapter 2, piperonyl butoxide included in the diet at a concentration of 0% (control), 0.1%, 0.2%, 0.4% and 0.8% from 5 weeks of age of the F_0 generation to weaning of the F_2 generation in mice. Next, the selected reproductive and neurobehavioural parameters were measured. In each generation, litter size and litter weight were decreased in the 0.4% and/or 0.8% groups, and the average body weight of offspring during the lactation period was significantly decreased. The survival index at PND 21 was decreased in the 0.8% group for each generation. One female offspring in the 0.4% group showed incomplete development of the fifth digit on all four limbs. Among the behavioural developmental parameters of the F_1 generation, surface righting and negative geotaxis at PND 7 and olfactory orientation at PND 14 were significantly delayed. Furthermore, in the swimming behaviour at PND 14, the head angle and limb movement were significantly delayed in the 0.8% group. In the F_2 generation, surface righting at PNDs 4 and 7, negative geotaxis and cliff avoidance at PND 7 and olfactory orientation at PND 14 were significantly delayed. All the observations were does-dependant. Based on these results, it was observed that the dose of piperonyl butoxide produced several adverse effects on both reproductive and neurobehavioural parameters in mice, and these effects are reproducible compared to those of a previous study. In Chapter 3, piperonyl butoxide was administered to pregnant mice by gavage at a dose of 0 (control), 1065, 1385, 1800 mg/kg of body weight on day 9 of gestation. The animals were euthanized on day 18 of gestation. Early and late foetal deaths were increased significantly in groups receiving higher doses of piperonyl butoxide. The average body weight of male and female foetuses was significantly decreased and the external malformation of oligodactyly in the forelimbs was significantly increased in the higher-dose groups in a dose-related manner. All the observations were does-dependant. Based on these results, it was concluded that piperonyl butoxide exposure produced adverse effects on foetal growth and induced teratogenic effects on limbs in mice. In Chapter 4, piperonyl butoxide was included in the diet at concentrations of 0% (control), 0.01%, 0.03%, and 0.09% from 5 weeks of age of the F_0 generation to 9 weeks of age of the F_1 generation in mice. Next, the selected reproductive and neurobehavioural parameters were measured. Piperonyl butoxide had no adverse effects on the litter size, weight or sex ratio at birth. Among the behavioural developmental parameters, surface righting at PND 7 was significantly delayed in male offspring of 0.03% and 0.09% groups, and the olfactory orientation at PND 14 was significantly delayd in the male offspring of 0.03% and 0.09% groups. Examination of exploratory behaviour at 9 weeks of age of the F_1 generation revealed that the total distance travelled by males significantly increased in the 0.03% and 0.09% groups. Furthermore, the average distance and speed were significantly increased in the 0.09% group. All the observations were does-dependant. Based on the results, the experimental piperonyl butoxide doses used produced some adverse effects on reproductive and neurobehavioural parameters in mice. In Chapter 5, piperonyl butoxide was included in the diet at concentrations of 0% (control), 0.02%, 0.06%, and 0.18% from 5 weeks of age of the F_0 generation to 12 weeks of age of the F_1 generation in mice. Next, the selected reproductive and neurobehavioural parameters were measured. Among the exploratory behavioural parameters in the F_0 generation, vertical time of adult females was significantly increased whereas in among those in the F_1 generation, cliff avoidance of male offspring at PND 7 was significantly delayed in the 0.18% group. In female offspring, surface righting at PND 7 was significantly delayed in the 0.18% group. For spontaneous behaviour in the F_1 generation, females in the 0.18% group showed increased activity in movement, movement time, total distance and number of turns. According to these results, the experimental dose of piperonyl butoxide used in the present study produced adverse effects on cliff avoidance in male offspring and on surface righting in female offspring. For exploratory behavioural parameters in a novel environment, piperonyl butoxide exposure accelerated the activity of adult female mice of the F_0 generation. Similarly, for spontaneous behaviour, it accelerated the activity of adult female mice of the F_1 generation in the 0.18% group. In Conclusion, piperonyl butoxide caused reproducible adverse effects on the reproductive and behavioural development in mice offspring. These adverse behavioural effects were dose-dependant, causing accelerated exploratory and spontaneous behaviour in F_1 generation mice. The lowest observed adverse effect level (LOAEL) of the present study is 0.03% (approximately 50-55 mg/kg/day) for behavioural development and exploratory behaviour, and it is two times or more the no observed adverse effect level (NOAEL) of piperonyl butoxide (20 mg/kg/day) calculated from ADI (0-0.20 mg/kg/bw). However, the estimated daily intake of this compound is presumed to be substantially lower or approximately 0.0354 μg/kg/day in Japan. Therefore the levels of actual dietary intake of piperonyl butoxide are quiet unlikely to produce any significant degree of adverse toxic effects in humans. However, piperonyl butoxide did exhibit teratogenic effects of limb development in mice and it also affected the behavioural development of offspring during the lactation period when the dam ingested 0.1% level or less as the dose lower than necessary, toxicity was not exhibited in the dams. It was therefore suggested that piperonyl butoxide or its metabolites were most likely transferred to the foetuses through the placenta and also through milk from lactating dams. Therefore, the results of this study indicate that piperonyl butoxide could be considered a health hazard when used as a food additive or as an agricultural pesticide, due to its teratogenic and adverse effects thus appropriate instructions for handling the compound should be provided. |
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学位名 | ||||||
学位名 | 博士(獣医学) | |||||
学位授与機関 | ||||||
学位授与機関名 | 麻布大学 | |||||
学位授与年月日 | ||||||
学位授与年月日 | 2011-02-28 | |||||
学位授与番号 | ||||||
学位授与番号 | 乙第425号 | |||||
著者版フラグ | ||||||
出版タイプ | AM | |||||
出版タイプResource | http://purl.org/coar/version/c_ab4af688f83e57aa |