魚類の濾胞発生と排卵は異なるニューロペプチドによって制御される

Core Concepts

魚類の生殖過程は、異なるニューロペプチドによって制御されている。濾胞発生はコレシストキニン(CCK)によって、排卵はゴナドトロピン放出ホルモン(GnRH)によって主に調節されている。

Abstract

本研究は、魚類の生殖軸の神経内分泌制御メカニズムを明らかにしている。
魚類では、濾胞発生と排卵という二つの異なる生殖過程が、別々の細胞集団(FSH細胞とLH細胞)によって制御されている。従来の概念では、GnRHがこれらの過程を統括的に調節すると考えられていた。
しかし本研究の結果、以下のことが示された:

CCKがFSH細胞に特異的に作用し、濾胞発生を制御する主要な因子であることが明らかになった。CCKレセプターはFSH細胞に高発現しており、CCKレセプターノックアウト魚では濾胞発生が著しく阻害された。

GnRHはLH細胞を主に活性化し、排卵を誘導する一方で、FSH細胞への作用は弱く不安定であった。

CCKの投与はFSH分泌を増加させたが、GnRHの投与はLH分泌のみを増加させた。

以上より、魚類の生殖軸は、濾胞発生を司るCCKと、排卵を司るGnRHという二つの独立した神経内分泌経路によって制御されていることが明らかになった。この知見は、生殖生物学の理解を深めるとともに、水産養殖分野での応用にも寄与すると期待される。

Stats

CCKレセプターはFSH細胞に約100倍高発現している
CCKレセプターノックアウト魚では、全個体が小さな未発達の精巣を持つ雄魚であった
CCKレセプターノックアウト魚では、LHβとFSHβの遺伝子発現が有意に低下していた
GnRH刺激によりLH細胞は強い同期的なカルシウム応答を示したが、FSH細胞の応答は弱く不安定であった
CCK刺激によりFSH細胞は強いカルシウム応答を示したが、LH細胞の応答は弱かった
CCK投与により、FSH遺伝子発現とFSH分泌が有意に増加したが、GnRH投与ではLH分泌のみが増加した

Quotes

"CCKは魚類の生殖軸を制御する新たな重要な調節因子である"
"魚類の生殖軸は、濾胞発生を司るCCKと、排卵を司るGnRHという二つの独立した神経内分泌経路によって制御されている"

Key Insights Distilled From

The satiety hormone cholecystokinin gates reproduction in fish by controlling gonadotropin secretion

by Hollander co... at www.biorxiv.org 06-21-2023

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.06.18.545454v3

Deeper Inquiries

魚類以外の脊椎動物でも、生殖軸の神経内分泌制御にCCKが関与しているのだろうか?

この研究では、魚類においてCCKが生殖軸の制御に重要な役割を果たしていることが示されました。CCKは、飽食ホルモンとして知られており、代謝状態と生殖能力を直接結びつける神経回路を形成しています。進化の観点から考えると、卵生動物の生活史において、栄養状態が生殖に与える影響は非常に重要です。このような観点から、CCKが他の脊椎動物においても生殖軸の制御に関与している可能性があると考えられます。例えば、哺乳類においても、CCKが生殖軸に影響を与える可能性があります。今後の研究によって、他の脊椎動物におけるCCKの生殖軸制御への関与が明らかにされるかもしれません。

魚類のCCKレセプターノックアウト魚では、なぜ全個体が雄化したのか?その背景にある生物学的メカニズムは何か?

CCKレセプターノックアウト魚では、全個体が雄化し、未発達の精巣を持つことが観察されました。これは、CCKが生殖軸の制御に重要な役割を果たしていることを示唆しています。CCKは、FSH細胞を直接活性化し、精巣や卵巣の発達に影響を与えることが明らかになりました。したがって、CCKの欠如によって、生殖軸全体の機能が崩れ、精巣の発達が阻害されることが原因と考えられます。このような生物学的メカニズムによって、CCKの重要性が示されました。

魚類の生殖軸制御における、CCKとGnRHニューロンの相互作用はどのように機能しているのか?

この研究によると、魚類の生殖軸制御において、CCKとGnRHニューロンは相互に作用しています。GnRHは従来から生殖軸の主要な制御因子と考えられてきましたが、本研究では、CCKが実際にFSH細胞を直接活性化し、生殖軸の制御に重要な役割を果たしていることが示されました。GnRHは主にLH細胞を活性化し、CCKは主にFSH細胞を活性化することが明らかになりました。このような相互作用によって、生殖軸の活性が調節され、精巣や卵巣の発達が適切に制御されています。したがって、CCKとGnRHニューロンの相互作用は、魚類における生殖軸制御の重要な側面を示しています。