Endocrine mechanisms of adaptation to low temperature in amphibians

• Project/Area Number: 16K07420
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Morphology/Structure
• Research Institution: Shizuoka University
• Principal Investigator: Okada Reiko 静岡大学, 理学部, 講師 (50386554)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 菊山 榮 早稲田大学, 教育・総合科学学術院, 名誉教授 (20063638)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2018: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2017: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2016: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: 両生類 / 視床下部 / 下垂体 / 凍結耐性 / アルギニンヴァソトシン / プロラクチン / グルコース / 脳下垂体 / 視床下部ホルモン / 低温適応 / 環境適応

Outline of Final Research Achievements

Using the bullfrog as a model, we studied the discrepancy of the role of hypophysiotropic hormones between poikilotherms and homeotherms. It was revealed that in the frog, the main hypophysiotropic hormones for TSH, ACTH, and PRL are CRF, AVT, and TRH, respectively. Considering that in the poikilothermic frog, TRH secretion is enhanced when subjected to a lower temperature, it was concluded that the hypophysiotropic system for metamorphosing amphibians is reasonable, and that the shift of the role of the hypophysiotropic system would have been one of the driving forces for the appearance of homeotherms. In addition, a novel type of PRL expressed only in the larval bullfrog pituitary is expected to be a clue for analyzing the tolerance mechanism in the larvae to a cold temperature. In another series of experiments, we have demonstrated that in the freeze-resistant Japanese tree frog, a cold temperature enhances synthesis of glucose and tissue-specific expression of glucose transporters.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

視床下部－下垂体の調節メカニズムについて、両生類では哺乳類と異なることの詳細を明らかにした。これは脊椎動物の進化の過程で、下垂体ホルモン産生細胞の視床下部因子に対する感受性が変化したことを示唆する知見であり、比較生物学的・進化学的に意義がある。また、一部の両生類に備わる凍結耐性機構の一端を明らかにし、脊椎動物の多様な生存戦略について考察した。

Research Products

• [Journal Article] A novel type of prolactin expressed in the bullfrog pituitary specifically during the larval period (2019)
  • Author(s): Okada Reiko、Suzuki Masakazu、Ito Nozomi、Hyodo Susumu、Kikuyama Sakae
  • Journal Title: General and Comparative Endocrinology Volume: 276 Pages: 77-85
  • DOI: 10.1016/j.ygcen.2019.02.006
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Possible involvement of thyrotropin-releasing hormone receptor 3 in the release of prolactin in the metamorphosing bullfrog larvae (2018)
  • Author(s): Nakano Masaki, Hasunuma Itaru, Minagawa Atsuko, Iwamuro Shawichi, Yamamoto Kazutoshi, Kikuyama Sakae, Machida Takeo, Kobayasi Tetsuya
  • Journal Title: General and Comparative Endocrinology Volume: 267 Pages: 36-44
  • DOI: 10.1016/j.ygcen.2018.05.029
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Diethylstilbestrol administration inhibits theca cell androgen and granulosa cell estrogen production in immature rat ovary (2017)
  • Author(s): Imamichi, Y., Sekiguchi, T., Kitano, T., Kajitani, T., Okada, R., Inaoka, Y., Miyamoto, K., Uwada, J., Takahashi, S., Nemoto, T., Mano, A., Khan, M.R.I., Islam, M.T., Yuhki, K., Kashiwagi, H., Ushikubi, F., Suzuki, N., Taniguchi, T., Yazawa, T.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 7 Issue: 1 Pages: 8374-8374
  • DOI: 10.1038/s41598-017-08780-7
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Arginine vasotocin is the major adrenocorticotropic hormone-releasing factor in the bullfrog Rana catesbeiana. (2016)
  • Author(s): Okada. R., Yamamoto, K., Hasunuma, I., Asahina, J., Kikuyama, S.
  • Journal Title: General and Comparative Endocrinology Volume: 237 Pages: 121-130
  • DOI: 10.1016/j.ygcen.2016.08.014
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 両生類の変態：分子から個体レベルの制御 (2016)
  • Author(s): 岡田令子、鈴木賢一
  • Journal Title: 生物科学 Volume: 67 Pages: 146-153
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 両生類における下垂体ホルモン放出因子の役割の特異性とその意義 (2016)
  • Author(s): 岡田令子
  • Journal Title: 比較内分泌学 Volume: 42 Pages: 60-61
  • NAID: 130005158049
• [Presentation] 両生類の環境適応とアクアポリン (2018)
  • Author(s): 岡田令子，鈴木雅一
  • Organizer: 第43回日本比較内分泌学会
  • Invited
• [Presentation] ウシガエル幼生下垂体は2種類のプロラクチンを発現している (2018)
  • Author(s): 岡田令子，鈴木雅一，伊藤希実，兵藤晋，菊山榮
  • Organizer: 第33回日本下垂体研究会学術集会
• [Presentation] 両生類をモデルとした腺性下垂体の研究 (2018)
  • Author(s): 菊山榮
  • Organizer: 第33回日本下垂体研究会学術集会
  • Invited
• [Presentation] アフリカツメガエル3型甲状腺刺激ホルモン放出ホルモン受容体（TRHR3）の構造と機能性発現の検討 (2018)
  • Author(s): 中野真樹，岩室祥一，小林哲也，山本和俊，菊山榮，蓮沼至
  • Organizer: 第43回日本比較内分泌学会
• [Presentation] 有尾両生類アカハライモリにおける新規プロラクチン受容体の同定 (2018)
  • Author(s): 須藤百合子，池田卓聡，岩室祥一，菊山榮，蓮沼至
  • Organizer: 第89回日本動物学会
• [Presentation] アカハライモリ新規プロラクチン受容体遺伝子の同定 (2018)
  • Author(s): 須藤百合子、池田卓聡、岩室祥一 、菊山榮、蓮沼至
  • Organizer: 日本動物学会関東支部 第70回大会
• [Presentation] 両生類の水環境適応におけるアクアポリンの役割 (2017)
  • Author(s): 鈴木雅一，岡田令子
  • Organizer: 日本動物学会第88回富山大会 第7回ホメオスタシスバイオロジーシンポジウム
  • Invited
• [Presentation] 変態期のウシガエル幼生下垂体中の2種類のプロラクチンmRNAの発現様式 (2017)
  • Author(s): 伊藤希実、岡田令子、鈴木雅一、兵頭晋
  • Organizer: 平成29年度日本動物学会中部支部大会
• [Presentation] ニホンアマガエル凍結耐性におけるグルコースの役割 (2017)
  • Author(s): 岡田令子，阿達駿，岩﨑良平
  • Organizer: 日本動物学会第88回富山大会
• [Presentation] ソデフリンに走りアイモリンを得るまで (2017)
  • Author(s): 菊山 榮
  • Organizer: 日本動物学会第88回富山大会
  • Invited
• [Presentation] プロラクチンはイモリ脳内細胞の分裂活性を高める (2017)
  • Author(s): 大和田孝祐、豊田ふみよ、岩室祥一、菊山榮、蓮沼至
  • Organizer: 第42回日本比較内分泌学会大会
• [Presentation] アカハライモリのアルギニンバソトシンV2b受容体の発現とその機能 (2017)
  • Author(s): 小野慧, 豊田ふみよ, 岩室祥一, 菊山榮, 蓮沼至
  • Organizer: 日本動物学会第69回関東支部大会
  • Place of Presentation: 筑波大学東京キャンパス（東京都文京区）
• [Presentation] Arginine vasotocin, but not authentic corticotropin-releasing factor, acts as the major factor for inducing the corticotropin release from the bullfrog pituitary. (2016)
  • Author(s): Okada, R., Yamamoto, K., Hasunuma, I., Asahina, J., Kikuyama, S.
  • Organizer: Joint meeting of the 22nd International Congress of Zoology and 87th meeting of Zoological Society of Japan
  • Place of Presentation: 沖縄コンベンションセンター（沖縄県宜野湾市）
  • Year and Date: 2016-11-14
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Prolactin acts directly on the thyroid gland of larval bullfrogs to suppress its function (2016)
  • Author(s): Hayama S, Watanabe T, Yamamoto K, Iwamuro S, Kikuyama S, Hasunuma I
  • Organizer: Joint meeting of the 22nd International Congress of Zoology and 87th meeting of Zoological Society of Japan
  • Place of Presentation: 沖縄コンベンションセンター（沖縄県宜野湾市）
  • Year and Date: 2016-11-14
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ニホンアマガエルの凍結耐性に関わるグルコース輸送体（GLUT）の機能 (2016)
  • Author(s): 阿達駿，滝谷優，廣田敦司，鈴木雅一，岡田令子
  • Organizer: 日本動物学会2016中部支部大会
  • Place of Presentation: 静岡大学（静岡市）
  • Year and Date: 2016-09-10
• [Presentation] 変態に関わる下垂体ホルモンの放出制御因子 (2016)
  • Author(s): 岡田令子
  • Organizer: 第2回次世代両生類研究会
  • Place of Presentation: 岡崎コンファレンスセンター（愛知県岡崎市）
  • Year and Date: 2016-08-08
  • Invited
• [Presentation] ウシガエル幼生甲状腺のサイロキシン放出におよぼすプロラクチンの影響 (2016)
  • Author(s): 葉山舜, 山本和俊, 菊山榮, 岩室祥一, 蓮沼至
  • Organizer: 第２回次世代両生類研究会
  • Place of Presentation: 岡崎コンファレンスセンター（愛知県岡崎市）
  • Year and Date: 2016-08-08
• [Remarks] 岡田研究室 静岡大学理学部生物科学科
  • URL: https://wwp.shizuoka.ac.jp/bio-okada/