見える化した魚類の真のストレスを軽減させる炭酸麻酔の分子作用機序の解明

• 研究課題/領域番号: 21K05725
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分40030:水圏生産科学関連
• 研究機関: 金沢大学
• 研究代表者: 松原 創 金沢大学, 生命理工学系, 教授 (50459715)
• 研究分担者: 鈴木 信雄 金沢大学, 環日本海域環境研究センター, 教授 (60242476)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2022年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
• キーワード: 魚類麻酔 / 炭酸 / ストレス可視化 / ストレス軽減麻酔 / 次世代シークエンサー解析 / 炭酸麻酔 / 真のストレスの見える化 / 分子作用機序 / 魚類

研究開始時の研究の概要

本研究では従来の魚類麻酔科学にはない分子レベルから炭酸麻酔の有用性を証明するため以下の2項目を提起する。ストレス応答誘導ヒラメに炭酸など各種麻酔をかけ、麻酔の作用を強く受ける脳・腎臓あるいは色素胞で発現する因子「とくにI)体色調節関連新規因子やII) 脳や中枢神経機能抑制新規因子」を、次世代シークエンサーで網羅的に探索、比較解析し、苦痛を最も軽減させるであろう炭酸麻酔の作用機序を分子レベルから解明する。

研究実績の概要

研究代表者は、これまで、１：背地適応魚ヒラメのストレスを可視化する方法、つまり、ストレスを与えたヒラメが白斑を凝集、その後、体色全体が黒化するというストレスの0次応答を見出した。あわせて、２：ヒラメに化学的なストレスを与えることで均一かつ再現性のあるストレス誘導を引き起こすことに成功、研究2年目である令和４年度、これらを特願2022-128908「魚類ストレス判定方法」として出願した。また令和４年度本研究では、上記の方法に従い、ストレスを与え0次応答を誘導したヒラメに、炭酸、研究汎用魚類麻酔である2-フェノキシエタノールおよびオイゲノールを含む水産承認麻酔であるFA100に浸漬し麻酔をかけ、ストレスにより出現する白班凝集に脳における体色関連遺伝子(メラニン凝集ホルモン:mch・メラノコルチン受容体:mc5r)が関与するか否かを、q-PCRにより遺伝子発現量を調べた。その結果、脳mch mRNA 量は炭酸で低い傾向が認められたが、他区と差はなかった。他方、脳mc5r mRNA 量は、FA100に比べ、2-フェノキシエタノールと炭酸、特に炭酸で有意に低い値を示した。これまで、我々は、炭酸が脳下垂体のプロオピオメラノコルチン発現も低値を示すことを報告している。このことから、炭酸は、白班凝集を抑制、ストレスを軽減している可能性が考えられた。あわせて、各麻酔処理したヒラメの脳と脳下垂体の次世代シークエンス解析を行なったが、ヒラメはゲノム情報が公開されていないため、新規ストレス軽減因子の探索に時間を要している。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

研究２年目は、炭酸・オイゲノール・フェノキシエタノール麻酔下における0次応答誘導ヒラメの脳・脳下垂体における次世代シークエンス解析も行ったが、ヒラメはゲノム情報が公開されていないため、候補遺伝子のリシークエンスに時間を要している。

今後の研究の推進方策

最終年度である今年度は、ゲノム情報が明らかになっているトラフグを用いて、0次応答誘導を調査、炭酸・オイゲノール・フェノキシエタノール麻酔下における0次応答誘導トラフグの脳・脳下垂体における次世代シークエンス解析を行い、顕著な発現差が認められた候補遺伝子を同定する。これを受けて、ヒラメの候補遺伝子の発現解析、抗体作成など次の研究に発展すべきデータ解析を実施する。

研究成果

• [雑誌論文] Tetrodotoxin Detection in Japanese Bivalves: Toxification Status of Scallops (2023)
  • 著者名/発表者名: Yasukawa Shino、Shirai Kyoko、Namigata Kaho、Ito Masaaki、Tsubaki Mei、Oyama Hikaru、Fujita Yukino、Okabe Taiki、Suo Rei、Ogiso Shouzo、Watabe Yukina、Matsubara Hajime、Suzuki Nobuo、Hirayama Makoto、Sugita Haruo、Itoi Shiro
  • 雑誌名: Marine Biotechnology 巻: － 号: 5 ページ: 666-676
  • DOI: 10.1007/s10126-023-10199-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fluorene is Highly Toxic to Zoea Larvae of the Red-Clawed Crab Chiromantes haematocheir (2023)
  • 著者名/発表者名: Kawamura R, Rafiuddin AM, Toyota K, Honda M, Amornsakun T, Tabuchi Y, Hattori A, Harumi T, Hirayama J, Urata M, Matsumoto K, Nishimoto S, Srivastav AK, Suzuki N, Matsubara H
  • 雑誌名: Int. J. Zoolog. Investig. 巻: 9 ページ: 1-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] <i>Limnotrachelobdella okae</i> (Hirudinida: Piscicolidae) Parasitic on Big-scaled Redfin, <i>Pseudaspius hakonensis</i> (Cypriniformes: Leuciscidae), in Two Brackish Water Lakes, Hokkaido, Japan (2022)
  • 著者名/発表者名: Nagasawa Kazuya、Sasaki Mizuki、Matsubara Hajime
  • 雑誌名: Species Diversity 巻: 27 号: 2 ページ: 279-284
  • DOI: 10.12782/specdiv.27.279
  • ISSN: 1342-1670, 2189-7301
  • 年月日: 2022-09-22
  • 査読あり
• [雑誌論文] Morphological and physiological studies on sex change in tropical fish: Sexual plasticity of the ovaries of hermaphroditic and gonochoristic fish (2022)
  • 著者名/発表者名: Nakamura,M, Nozu,R, Nakamura, S, Higa,M, Bhandari,R.K, Kobayashi,Y, Horiguchi,R, Komatsu, T, Kojima,Y, Murata, R, Soyano, K, Ogawa, S, Hirai, T, Matsubara, H, Tokumoto, T, Kobayashi, T, Kagawa, H, Adachi, S, Yamauchi, K, Nagahama,Y
  • 雑誌名: Galaxea, Journal of Coral Reef Studies 巻: 24 号: 1 ページ: 5-17
  • DOI: 10.3755/galaxea.G2021_S6R
  • NAID: 130008149244
  • ISSN: 1883-0838, 1883-3969
  • 年月日: 2022-01-31
  • 査読あり
• [雑誌論文] Physiological consequences of space flight, including abnormal bone metabolism, space radiation injury, and circadian clock dysregulation: Implications of melatonin use and regulation as a countermeasure (2022)
  • 著者名/発表者名: Hirayama Jun、Hattori Atsuhiko、Takahashi Akihisa、Furusawa Yukihiro、Tabuchi Yoshiaki、Shibata Masahiro、Nagamatsu Aiko、Yano Sachiko、Maruyama Yusuke、Matsubara Hajime、Sekiguchi Toshio、Suzuki Nobuo
  • 雑誌名: Journal of Pineal Research 巻: 74 号: 1
  • DOI: 10.1111/jpi.12834
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Functional analysis of a matrix peptide involved in calcification of the exoskeleton of the kuruma prawn, Marsupenaeus japonicus (2022)
  • 著者名/発表者名: Sekimoto Aika、Ohira Tsuyoshi、Shigematsu Atsushi、Okumura Takuji、Mekuchi Miyuki、Toyota Kenji、Mishima Hiroyuki、Kawamura Ryoya、Hatano Kaito、Kawago Umi、Kitani Yoichiro、Sekiguchi Toshio、Amornsakun Thumronk、Hirayama Jun、Hattori Atsuhiko、Matsubara Hajime、Suzuki Nobuo
  • 雑誌名: Aquaculture 巻: 559 ページ: 738437-738437
  • DOI: 10.1016/j.aquaculture.2022.738437
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Osteoclastic and Osteoblastic Responses to Hypergravity and Microgravity: Analysis Using Goldfish Scales as a Bone Model (2022)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto Tatsuki、Ikegame Mika、Furusawa Yukihiro、Tabuchi Yoshiaki、Hatano Kaito、Watanabe Kazuki、Kawago Umi、Hirayama Jun、Yano Sachiko、Sekiguchi Toshio、Kitamura Kei-ichiro、Endo Masato、Nagami Arata、Matsubara Hajime、Maruyama Yusuke、Hattori Atsuhiko、Suzuki Nobuo
  • 雑誌名: Zoological Science 巻: 39 号: 4 ページ: 388-396
  • DOI: 10.2108/zs210107
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Hydroxylated benzo[c]phenanthrene metabolites cause osteoblast apoptosis and skeletal abnormalities in fish (2022)
  • 著者名/発表者名: Suzuki Nobuo, Honda Masato, Sekiguchi Toshio, Toriba Akira, Tang Ning, Edward Nagato Go, Zhang Lulu, Hayakawa Kazuichi, et all.
  • 雑誌名: Ecotoxicology and Environmental Safety 巻: 234 ページ: 113401-113401
  • DOI: 10.1016/j.ecoenv.2022.113401
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Analysis of the thermal responses in Japanese pearl oysters, Pinctada fucata martensii (2022)
  • 著者名/発表者名: Hatano, K, Kawamura, R, Watabe, Y, Ogiso, S, Nagami, A, Matsubara, H, Urata, M, Matsumoto, K, Yachiguchi, K, Shimizu, N, Hirayama, J, Furusawa, Y, Tabuchi, Y, Srivastav, A.K, Suzuki, N
  • 雑誌名: International Journal of Zoological Investigations 巻: 8 ページ: 371-378
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The First Report of the Feather Mite <i>Pseudalloptinus milvulinus</i> (Acariformes: Pterolichidae) from the Black Kite <i>Milvus migrans</i> in Japan (2021)
  • 著者名/発表者名: Waki Tsukasa、Sasaki Mizuki、Matsubara Hajime、Shimano Satoshi
  • 雑誌名: Species Diversity 巻: 26 号: 2 ページ: 273-279
  • DOI: 10.12782/specdiv.26.273
  • NAID: 130008101904
  • ISSN: 1342-1670, 2189-7301
  • 年月日: 2021-10-07
• [雑誌論文] Oral administration of melatonin increases plasma calcium and magnesium and improves bone metabolism in aged male mice (2021)
  • 著者名/発表者名: Igarashi-Migitaka Junko、Maruyama Yusuke、Seki Azusa、Hirayama Jun、Kamijo-Ikemori Atsuko、Hirata Kazuaki、Kawamura Ryoya、Matsubara Hajime、Srivastav Ajai K、Tabuchi Yoshiaki、Mishima Hiroyuki、Hattori Atsuhiko、Suzuki Nobuo
  • 雑誌名: Melatonin Research 巻: 4 号: 4 ページ: 581-591
  • DOI: 10.32794/mr112500113
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Effects of a styrene trimer (2,4,6-triphenyl-1-hexene) on plasma mineral concentrations of nibbler fish, Girella punctata (2021)
  • 著者名/発表者名: Kawago, U, Hatano, K, Ikeuchi, T, Honda, M, Watabe, Y, Ogiso, S, Nagami, A, Matsubara, H, Urata, M, Matsumoto, K, Srivastav, A.K, Saido, K, Suzuki, N
  • 雑誌名: International Journal of Zoological Investigations 巻: 7 ページ: 785-791
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Glyoxal‐induced formation of advanced glycation end‐products in type 1 collagen decreases both its strength and flexibility in vitro (2021)
  • 著者名/発表者名: Kitamura Kei‐ichiro、Hirayama Jun、Tabuchi Yoshiaki、Minami Takao、Matsubara Hajime、Hattori Atsuhiko、Suzuki Nobuo
  • 雑誌名: Journal of Diabetes Investigation 巻: 12 号: 9 ページ: 1555-1559
  • DOI: 10.1111/jdi.13528
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] キンギョのメスの生殖生理におけるカルシトニンI 及びIIの役割 (2023)
  • 著者名/発表者名: 黒田康平, 端野開都, 川村龍矢, 笹山雄一, 福島綾香, 田渕圭章, 古澤之裕, 池亀美華, 服部淳彦, 平山 順, 松原 創, 河合 海, 関口俊男, Srivastav AK, 鈴木信雄
  • 学会等名: 令和5年度日本水産学会 春季大会
• [学会発表] Effect of environmental factors on the embryonic development of the rosy seabass Doederleinia berycoides (2022)
  • 著者名/発表者名: Rafiuddin,M.A, Sakai,K, Kobayashi, S, Shigematsu,K, Nakade,M, Inada.K, Kobayshi,H, Nagami,A, Ogiso,S, Toyota,K, Tabuchi,Y, Furusawa,Y, Hirayama,J, Harumi, T, Suzuki,N, Matsubara,H
  • 学会等名: Joint Usage/Joint Research on Transboundary Pollution and its Impact on Social Environment
  • 国際学会
• [学会発表] Reproductive behavior of mature tiger puffer Takifugu rubripes in Noto, Japan (2022)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi,S, Rafiuddin,M.A, Nakade,M, Kobayshi,H, Sakai,K, Inada.K, Shigematsu,K, Nagami,A, Ogiso,S, Toyota,K, Tabuchi,Y, Furusawa,Y, Hirayama,J, Harumi, T, Suzuki,N, Matsubara,H
  • 学会等名: Joint Usage/Joint Research on Transboundary Pollution and its Impact on Social Environment
  • 国際学会
• [学会発表] Gonadal sexual plasticity in tiger puffer Takifugu rubripes (2022)
  • 著者名/発表者名: Nakade,M, Rafiuddin,M.A, Kobayashi,H, Kobayshi,S, Sakai,K, Inada.K, Shigematsu,K, Nagami,A, Ogiso,s, Toyota,K, Tabuchi,Y, Furusawa,Y, Hirayama,J, Harumi, T, Suzuki,N, Matsubara,H
  • 学会等名: Joint Usage/Joint Research on Transboundary Pollution and its Impact on Social Environment
  • 国際学会
• [学会発表] Study on osmoregulatory function in larvae of red-clawed crab (2022)
  • 著者名/発表者名: Kawamura,R, Mekuchi,M, Toyota,K, Ogiso,S, Watabe,Y, Nagami,A, Maruyama,Y, Hattori,A, Yanai,S, Hirayama, j, Matsubara,H, Suzuki,N
  • 学会等名: Joint Usage/Joint Research on Transboundary Pollution and its Impact on Social Environment
  • 国際学会
• [学会発表] カルシトニンIに加えてカルシトニンIIもキンギョの雌の生殖生理に関与する (2022)
  • 著者名/発表者名: 黒田康平, 端野開都, 川村龍矢, 笹山雄一, 福島綾香, 田渕圭章, 古澤之裕, 池亀美華, 服部淳彦, 平山順, 松原創, 河合海, 関口俊男, Srivastav AK, 鈴木信雄
  • 学会等名: 第46回日本比較内分泌学会
• [学会発表] Changes in osmoregulatory function during growth of red-clawed crab larvae (2022)
  • 著者名/発表者名: Kawamura,R, Mekuchi,M, Toyota,K, Ogiso,S, Watabe,Y, Nagami,A, Maruyama,Y, Hattori,A, Yanai,S, Hirayama, j, Matsubara,H, Suzuki,N
  • 学会等名: The 6th International Exchange Seminar of Zoology
• [学会発表] 能登半島九十九湾に生息するアカテガニ(Chiromantes haema tocheir)の幼生の生理・生態学的研究 (2022)
  • 著者名/発表者名: 川村龍矢,馬久地みゆき, 豊田賢治,小木曽正造,渡部雪菜,永見新,丸山雄介, 服部淳彦,平山順,柳井清治, 松原創,鈴木信雄
  • 学会等名: 2022年日本動物学会
• [学会発表] トラフグの脳地図作製とアルギニンバソトシン(AVT)様免疫陽性反応の脳内分布 (2022)
  • 著者名/発表者名: 長嶺諒, 今野紀文, 中町智哉, 松原創, 松田恒平
  • 学会等名: 2022年日本動物学会
• [学会発表] 特異的に浅海に棲むマシコヒゲムシ Oligobrachia mashikoi の生息状況及び光環境への適応 (2022)
  • 著者名/発表者名: 小木曽正造, 渡辺数基, 三宅裕志, 丸山雄介, 平山順, 服部淳彦, 関口俊男, 端野開都, 木谷洋一郎, 渡部雪菜, 松原創, 笹山雄一, 鈴木信雄
  • 学会等名: 2022年日本動物学会
• [学会発表] 温故知新~受精後のメダカ卵のCa 上昇~ (2022)
  • 著者名/発表者名: 春見達郎, 毛利達磨, 成瀬清, 松原創, 柳町隆造
  • 学会等名: 2022年日本動物学会
• [学会発表] 日本近海域に生息する二枚貝類のフグ毒保有状況 (2022)
  • 著者名/発表者名: 安川詩乃, 伊藤正晟, 尾山輝, 藤田雪乃, 岡部泰基, 小木曽正造, 渡部雪菜, 松原創, 鈴木信雄, 平山真, 高谷智裕, 荒川 修, 杉田治男, 周防玲, 糸井史朗
  • 学会等名: 令和4年度日本水産学会 春季大会 オンライン
• [学会発表] プラスチック由来の有害化学物質(スチレン)の魚類に対する影響評価 (2022)
  • 著者名/発表者名: 河合海, 本田匡人, 池内俊貴, 木谷洋一郎, 関口俊男, 松原創, 道祖土勝彦, 楠井隆史, 古澤之裕, 高橋ゆかり, 遠藤雅人, 田渕圭章, 鈴木信雄
  • 学会等名: 令和3年度 日本環境毒性学会第2回オンライン研究発表会
• [学会発表] トラフグの脳地図作成とキンギョの脳地図との比較 (2021)
  • 著者名/発表者名: 長嶺諒、今野紀文、中町智哉、松原創、松田恒平
  • 学会等名: 日本動物学会 中部支部大会 オンライン
• [学会発表] 漂流・漂着ポリスチレン由来のスチレンオリゴマーは魚類の骨代謝を攪乱する (2021)
  • 著者名/発表者名: 河合海、本田匡人、池内俊貴、木谷洋一郎、関口俊男、松原創、道祖土勝彦、楠井隆史、古澤之裕、高橋ゆかり、遠藤雅人、田渕圭章、鈴木信雄
  • 学会等名: 日本動物学会 中部支部大会 オンライン
• [学会発表] アカテガニ（ <i> Chiromantes haematocheir <i/> ）の幼生の生理・生態学的研究 (2021)
  • 著者名/発表者名: 川村龍矢, 馬久地みゆき, 豊田賢治, 小木曽正造, 渡部雪菜, 永見 新, 丸山雄介, 服部淳彦, 柳井清治, 松原 創, 鈴木信雄
  • 学会等名: 日本動物学会 中部支部大会 オンライン
• [学会発表] Effects of water salinity on the egg hatching, growth, and survival of larvae and fingerlings of climbing perch, Anabas testudineus (2021)
  • 著者名/発表者名: Amornsakun,T, Srithongthum,S, Promkaew,P, Hassan,A, Matsubara,H, Takeuchi,Y, Mukai,K, Shimazsaki,Y, Ohshima,Y, Suzuki,N
  • 学会等名: International Online Symposium, Joint Symposium:To the New Stage of collaboration
  • 国際学会
• [学会発表] Physiological and ecological research of red‐clawed crab Chiromantes haematocheir (2021)
  • 著者名/発表者名: Kawamura,R, Mekuchi,M, Toyota,K, Ogiso,S, Watabe,Y, Nagami,A, Maruyama,Y, Hattori,A, Yanai,S, Matsubara,H, Suzuki,N
  • 学会等名: International Online Symposium, Joint Symposium:To the New Stage of collaboration
  • 国際学会
• [学会発表] Evaluation of the plastic‐derived toxic chemicals (styrene oligomer) on fish bone metabolism (2021)
  • 著者名/発表者名: Kawago,U, Honda,M, Ikeuchi,T, Kitani,Y, Sekiguchi,T, Matsubara,H, Saido,K, Kusui,T, Furusawa,Y, Takahashi,Y, Endo,M, Tabuchi,Y, Suzuki,N
  • 学会等名: International Online Symposium, Joint Symposium:To the New Stage of collaboration
  • 国際学会
• [学会発表] プラスチック由来の化学物質(スチレンオリゴマー)の魚類の骨代謝に対する影響評価 (2021)
  • 著者名/発表者名: 河合 海、本田匡人、池内俊貴、木谷洋一郎、関口俊男、松原 創、道祖土勝彦、楠井隆史、古澤之裕、高橋ゆかり、遠藤雅人、田渕圭章、鈴木信雄
  • 学会等名: 日本比較内分泌学会 オンライン
• [学会発表] プラスチック由来の化学物質(スチレンオリゴマー)の魚類の骨代謝に対する影響評価と海洋細菌による分解 (2021)
  • 著者名/発表者名: 河合海, 本田匡人, 池内俊貴, 木谷洋一郎, 関口俊男, 松原創, 道祖土勝彦, 楠井隆史, 古澤之裕, 高橋ゆかり, 遠藤雅人, 田渕圭章, 鈴木信雄
  • 学会等名: 日本環境毒性学会 オンライン
• [図書] 消滅可能性都市「能登」で挑む「真」のオーガニック養殖 アグリバイオ (2022)
  • 著者名/発表者名: 松原創, 永見新, 小木曽正造, 鈴木信雄
  • 総ページ数: 5
  • 出版者: 北隆館
• [図書] In vivo suppression of osteoclastic and osteoblastic activities of goldfish scales in water containing cadmium (2021)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, N, Kawago, U, Honda, M, Srivastav, A.K, Amornsakun, T, Matsumoto, K, Hirayama, J, Matsubara, H, Shimizu, N, Sekiguchi, T, Sasayama, Y, Tabuchi, Y, Hattori, A, Shimasaki, Y, Oshima, Y
  • 出版者: 九州大学大学院農学研究院紀要 66
• [図書] 能登の里山里海で実践するオーガニック養殖 (2021)
  • 著者名/発表者名: 松原創
  • 出版者: Ocean Newsletter
• [図書] のとらうと (2021)
  • 著者名/発表者名: 松原創, 永見新, 鈴木信雄, 中村將, 山内晧平, 長浜嘉孝, 柳町隆造, 木下邦則, 藤井 寛之
  • 出版者: 養殖ビジネス７月号
• [備考] 金沢大学能登海洋水産センター
  • URL: https://aqua.w3.kanazawa-u.ac.jp/en-wp/
• [備考] 持続可能な水産技術を能登から世界に発信
  • URL: https://www.kanazawa-u.ac.jp/research/kokokara/research60
• [備考] （前編）海の不思議がいっぱい！魚の最先端研究施設に突撃取材！【海洋研究取材#1】
  • URL: https://www.youtube.com/watch?v=xo9KpiyryN0
• [備考] （後編）海の不思議がいっぱい！海と魚の最先端研究施設に突撃取材！【海洋研究取材#1】
  • URL: https://www.youtube.com/watch?v=JKYnZeLEDbk
• [産業財産権] 魚類ストレス判定方法 (2022)
  • 発明者名: 松原創, 鈴木信雄, 永見新, 小木曽正造, 重松淳志
  • 権利者名: 松原創, 鈴木信雄, 永見新, 小木曽正造, 重松淳志
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2022