| 研究課題/領域番号 |
22KJ0602
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| 補助金の研究課題番号 |
21J20882 (2021-2022)
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 基金 (2023)
補助金 (2021-2022) |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 審査区分 |
小区分44040:形態および構造関連
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
油谷 直孝 東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2023-03-08 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
2023年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2022年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2021年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
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| キーワード | 広塩性 / 軟骨魚類 / 腎臓 / 尿量 / 糸球体濾過量 / アクアポリン / 膜輸送体 / 腎機能 / 浸透圧調節 / エイ類 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ほとんどが海棲種である軟骨魚類（エイ類・サメ類・ギンザメ類）においても、海水・淡水の両環境を利用できる広塩性種が存在する。本研究では、淡水適応に重要な役割を果たす腎臓に注目し、淡水適応に伴う腎機能変化を引き起こす制御因子の特定を目的とする。腎臓でのネフロン分節特異的なホルモン受容体発現の網羅的解析や、脳下垂体で発現するホルモンの遺伝子発現解析を通じて、広塩性種に特徴的な変化を引き起こす因子の特定を目指す。明らかになったメカニズムを真骨魚類など他の脊椎動物での知見とも比較し、広塩性の軟骨魚類が淡水環境を利用できる仕組みとその制御因子の解明を目指す。
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| 研究実績の概要 |
エイ・サメを含む軟骨魚類のほとんどは海水魚であるが、例外的に淡水へ進出を果たした広塩性種も存在し、淡水中でも高浸透圧の体液を維持する特徴的な適応を行う。本研究では、入手が容易な広塩性種であるアカエイを用いて、過剰な水を積極的に排出できる唯一の器官である腎臓の機能変化に注目し、その淡水適応メカニズムを解析した。
まず、アカエイを海水から低塩分環境、そして再度海水へと次々馴致させる飼育実験を行った。低塩分環境では、尿量が87倍にも上昇する一方で、糸球体濾過量は約7倍しか上昇しないことを世界で初めて明らかにした。同時に腎臓内での溶質再吸収量は増加し、さらに水再吸収量が減少することで、低塩分環境での大量の希釈尿生成を達成していることを突き止めた。これら腎機能の生理学的パラメーターは全て海水への再馴致により元のレベルに戻ったことから、環境の塩濃度に合わせて制御される現象であることが示された。
次にこの分子的なメカニズムを明らかにするために、腎臓の機能単位であるネフロンにおいて、溶質や水の再吸収を担う輸送体とチャネル遺伝子の発現解析を行った。近位尿細管前部(EDT)と集合細管では、それぞれNaClと尿素の再吸収を担う輸送体の発現が淡水で上昇し、海水再馴致個体で元のレベルに戻ることから、溶質再吸収の亢進はEDTや集合細管を中心に起きていることが示唆された。加えて、遠位尿細管後部(LDT)における複数のアクアポリンの発現が淡水で減少しており、LDTで水再吸収が抑制されていることが示唆された。一方で、ネフロンを取り囲む細胞膜や近位尿細管第一分節での水輸送・再吸収は淡水環境で亢進され、海水再馴致でもとのレベルに戻ることを確認した。このことは、これら領域での水輸送上昇が軟骨魚類特有の尿素保持機構のためであることを示唆しており、広塩性軟骨魚類に特有の水・電解質・尿素バランス制御モデルの提唱に至った。
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