軟骨魚類の広塩性メカニズムの解明：「海水魚」がなぜ低塩分環境に適応できるのか

阐明软骨鱼的高盐机制：为什么咸水鱼能够适应低盐环境？

• 批准号: 22KJ0602
• 负责人: 油谷 直孝
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0602/
• 关键词: 軟骨魚類; 広塩性; 腎機能; 浸透圧調節; エイ類; 尿量; 糸球体濾過量; アクアポリン; 腎臓; 膜輸送体

本研究は、90％以上が海水にのみ生息する軟骨魚類の中でも、淡水への進出を果たした広塩性種の持つ低塩分環境適応メカニズムを解明し、軟骨魚類の環境適応と進化の歴史を理解することを目的としている。広塩性のアカエイやオオメジロザメ、狭塩性のホシエイをモデルに、広塩性を支える重要な器官である腎臓に注目し、分子から個体生理学的までの包括的解析を進める。令和4年度は、昨年度に確立したアカエイの飼育移行実験やトラザメでの採尿方法を応用し、淡水環境に馴致させたアカエイを再度海水に馴致させ、海水・淡水・海水環境で繰り返し採尿することに成功した。その結果、低塩分環境下では尿量が80倍にも上昇して体内に過剰となる水を排出していること、海水に再度馴致させると、尿量は元々の海水環境レベルに減少することがわかった。また、この尿量上昇を引き起こすメカニズムとして、糸球体濾過量の上昇と、ネフロンでの水再吸収抑制、すなわち腎臓ネフロンでの水再吸収を担うアクアポリン分子の変動によるものであることを明らかにした。トランスクリプトーム解析と定量PCR、in situ hybridization法による組織学的な解析から、アクアポリンの種類によって淡水環境で発現が上昇するものと低下するものが存在し、そのことが尿量の増加と尿素保持という、淡水環境における２つの重要な腎機能を生み出す機構であることを示した。オオメジロザメにおいても同様の解析を実施したところ、尿量を増加させるアクアポリンは類似していたものの、尿素再吸収に関わるアクアポリンの種類と発現部位は異なることがわかり、同じ広塩性種と言ってもサメ類とエイ類では異なることがわかった。このような結果は、制御メカニズムに違いがある可能性を示唆している。

在90%以上只生活在海水中的软骨鱼类中，这项研究旨在阐明已扩展到淡水的胸膜鱼类的适应机制，并对软骨鱼类的环境适应和进化历史进行了解。我们以黄貂鱼和牛鲨为模型，以稀疏咸星鳐为模型，以肾脏这个支撑全球系统的重要器官为研究对象，从分子到个体的生理层面进行全面分析。 2020财年，我们将应用去年建立的黄貂鱼繁殖过渡实验和利用虎鲨的尿液收集方法，使已经适应淡水环境的黄貂鱼再次适应海水，并在海水、淡水和咸水环境中反复收集尿液。 。结果，在低盐环境下，尿量增加80倍，以排出体内多余的水分，而当重新适应海水时，尿量会减少到原来海水环境的水平。他们还揭示，导致尿量增加的机制是由于肾小球滤过率增加和肾单位水重吸收的抑制，即负责肾单位水重吸收的水通道蛋白分子的变化。转录组分析、定量PCR和使用原位杂交的组织学分析表明，根据水通道蛋白的类型，在淡水环境中有些水通道蛋白的表达增加，有些水通道蛋白的表达减少，导致尿量增加和尿素潴留。这是在淡水环境中产生两种重要的肾脏功能的机制。在牛鲨中进行了类似的分析，发现虽然增加尿量的水通道蛋白相似，但参与尿素重吸收的水通道蛋白的类型和表达位点不同，尽管我们发现它们是相同的广泛盐种类。鲨鱼和鳐鱼是不同的。这些结果表明控制机制可能存在差异。

项目成果

腎機能に注目したアカエイの淡水適応メカニズムの解析

以肾功能为中心分析黄貂鱼淡水适应机制

• 发表时间: 2021
• 作者: 油谷直孝;高木亙;工樂樹洋;齊藤和裕;牛堂和一郎;坂本竜哉;兵藤晋
• 通讯作者: 兵藤晋

広塩性軟骨魚類の腎臓における尿量調節メカニズム

扁盐软骨鱼肾脏的尿量调节机制

• 发表时间: 2022
• 作者: 油谷直孝;高木亙;工樂樹洋;齊藤和裕;牛堂和一郎;坂本竜哉;兵藤晋
• 通讯作者: 兵藤晋

広塩性サメ・エイ類の腎臓における水再吸収制御メカニズム：なぜ海水魚が淡水にも適応できるのか？

白鲨和鳐鱼肾脏的水重吸收控制机制：为什么咸水鱼能够适应淡水？

• 发表时间: 2023
• 作者: 油谷直孝;高木亙;兵藤晋
• 通讯作者: 兵藤晋

アカエイ腎臓における淡水適応の分子メカニズム

黄貂鱼肾淡水适应的分子机制

• 发表时间: 2021
• 作者: 油谷直孝;高木亙;工樂樹洋;齊藤和裕;牛堂和一郎;坂本竜哉;兵藤晋
• 通讯作者: 兵藤晋

Why are more rays be able to utilize low-salinity environments than sharks?

为什么比鲨鱼更多的鳐鱼能够利用低盐度环境？

• 发表时间: 2022
• 作者: Aburatani N.;Takagi W.;Wong M.S.K.;Kuraku S.;Tanegashima C.;Kadota M.;Saito K.;Godo W.;Sakamoto T. and Hyodo S.
• 通讯作者: Sakamoto T. and Hyodo S.