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; 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。

这项研究旨在阐明软骨鱼类中宽升高环境的低盐分适应的机制，软骨鱼类中有90％以上生活在海水中，并了解软骨鱼环境适应和进化的历史。我们将使用宽盐的黄貂鱼，大麦鲨和狭窄的鲨鱼，专注于肾脏，这是一个支持广泛盐的黄貂鱼的重要器官，并从分子到个体生理学进行全面分析。在2022年，我们应用了去年建立的黄貂鱼育种过渡的实验以及使用鲨鱼收集尿液的方法，并成功地适应了淡水环境，再次适应了海水，并在海水，淡水和海水环境中反复收集尿液。结果，发现在低含量环境中，尿量增加了80倍，将多余的水排泄到体内，并且在重新收养海水时，尿量会降低到海水环境的原始水平。还发现，导致尿量增加的机制是由于肾小球滤过的增加以及肾脏中水的抑制作用，即肾肾脏中负责水的水通道分子分子的变化。使用转录组分析，定量PCR和原位杂交方法的组织学分析表明，在淡水环境中，某些类型的水通道蛋白会增加和减少表达，并且这些是在淡水环境中产生两个重要肾功能的机制：尿液体积增加和尿素沉思。对大白鲨鱼进行了类似的分析，尽管增加尿量的水通道蛋白相似，但与尿素重吸收有关的水通道蛋白的类型和外观也有所不同，即使它们是相同的宽紫色物种，但它们在鲨鱼和射线之间也有所不同。这样的结果表明，控制机制可能存在差异。