Analysis of neural circuit for cross talk with bone metabolism in cichlid pharyngeal jaw

• Project/Area Number: 16K08448
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: General anatomy (including histology/embryology)
• Research Institution: Yokohama City University
• Principal Investigator: Imura Kosuke 横浜市立大学, 医学部, 講師 (10415086)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2018: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2017: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2016: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: シクリッド / ティラピア / 咽頭顎 / 神経 / 骨 / 破骨細胞 / TRAP / 迷走葉 / 末梢神経 / 比較解剖学 / 魚類

Outline of Final Research Achievements

Pharyngeal jaw bone of tilapia fish was used as a model to investigate for a possible interaction nerve and bone tissues. Distributions of osteoclasts and nerve terminals were visualized by double immunohistochemical staining in the pharyngeal jaw bone. As a result, I observed some nerve terminals contacted with a few osteoclasts. The nerve fibers innervating the pharyngeal jaw bone was identified as a branch of the vagal nerve by immunohistochemical and stereomicroscopic observations. Neuro-tracing experiments revealed that the vagal nerve branch innervating the pharyngeal jaw bone projected to vagal lobe in the medulla oblongata.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

咽頭顎内の破骨細胞と神経終末が近接していることが観察され、末梢で神経‐骨の相互作用が存在する可能性を形態学的に示した。これは、魚類において末梢の細胞レベルで異なる器官の直接連絡があることを初めて示したものであると考える。また、咽頭顎骨を支配する迷走神経分枝の中枢投射領域を明らかにしたことにより、上位中枢のどの領域が下行性に当該領域に情報を送るのかという、今後解明すべき興味深い課題を提示した。本研究は、脊椎動物の神経と骨という異なる器官が、どのように機能的に結びついているのかを探るための神経解剖学的な基盤を示すことができた。

Research Products

• [Presentation] シクリッド咽頭顎に分布する末梢神経の中枢連絡について (2019)
  • Author(s): 井村 幸介、武田 昭仁、遠藤 雅人、船越 健悟
  • Organizer: 第124回日本解剖学会総会・全国学術集会
• [Presentation] シクリッド咽頭顎内の末梢神経と破骨細胞の分布について (2018)
  • Author(s): 井村幸介、跡部好敏、武田昭仁、遠藤雅人、船越健悟
  • Organizer: 第123回日本解剖学会総会・全国学術集会
• [Presentation] シクリッド咽頭顎に分布する末梢神経 (2017)
  • Author(s): 井村幸介、跡部好敏、武田昭仁、遠藤雅人、船越健悟
  • Organizer: 第122回日本解剖学会総会・全国学術集会
  • Place of Presentation: 長崎大学坂本キャンパス（長崎県長崎市）
  • Year and Date: 2017-03-28
• [Presentation] ティラピア咽頭顎骨内における破骨細胞と末梢神経の分布について Distributions of osteoclasts and nerve fibers in the pharyngeal jaw of Nile tilapia (Oreochromis niloticus) (2017)
  • Author(s): 井村幸介、跡部好敏、武田昭仁、遠藤雅人、船越健悟
  • Organizer: 第2回モナッシュ大学脳科学研究所‐富山大学理学部国際シンポジウム「神経行動学の最新動向」第12回シンポジウム「水生動物の行動と神経系」合同シンポジウム