通し回遊魚ウナギにおける浸透圧調節メカニズムの解明

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前年度までの研究でNa^+/K^+-ATPase抗体に対する明瞭な免疫反応が塩類細胞だけではなく被蓋細胞にも観察されたことから、被蓋細胞もイオン調節に補助的な役割を果たしている可能性が示された。今年度には、皮膚の被蓋細胞の構造および各種イオン輸送タンパクの局在を検証した。まず、Na^+/K^+-ATPaseに対する特異的抗体を用いた免疫染色の結果、海水に馴致したウナギ皮膚では免疫反応があまり見られなかったが、淡水のウナギでは体表の最外層に強い免疫反応が観察された。この結果は、淡水ウナギの体表でNa^+/K^+-ATPaseによって駆動されるイオンの能動輸送が行われていることを示唆する。次に環境水による皮膚被蓋細胞の形態変化を走査型および透過型電子顕微鏡を用いて調べた。被蓋細胞は淡水、海水を問わずその表面に指紋状構造をもち、細胞質には適度に発達したミトコンドリアと基底部の陥入が観察された。Na^+/K^+-ATPaseの細胞内局在を明らかにするために、電子顕微鏡レベルの免疫染色を行った。その結果、海水群の被蓋細胞にはNa^+/K^+-ATPaseの免疫反応がなかったのに対し、淡水群ではNa^+/K^+-ATPase陽性および陰性の細胞が観察された。Na^+/K^+-ATPase陽性細胞では免疫反応が側底膜の陥入部分に観察された。次に、他のイオン輸送タンパクの局在を調べるため、低浸透圧環境下でイオンの取り込みに関わっていると考えられるNHE3とV-ATPaseを免疫染色で調べた結果、V-ATPaseがNa^+/K^+-ATPaseと共局在していることが確認された。また、V-ATPaseのmRNA発現量を比較したところ、外界浸透圧の低下に伴って発現量が高くなる傾向を示した。ウナギは他の多くの魚種と異なり、鱗が真皮に埋没している。外部環境の変動から体内の環境を守るため、他の魚類よりも粘液が豊富であることが知られている。淡水域に生息するウナギは砂や泥などに潜っていることが多く、そうした状況で多量の粘液を分泌し、イオンの流出を抑制していると考えられる。鯉の被蓋細胞ばかりでなく、面積が広い体表の被蓋細胞でイオンを取り込む可能性は十分に考えられる。これまでの成果と合わせ、ウナギは鯉の塩類細胞のイオン輸送機能を変化させるとともに、被蓋細胞で補助的なイオンの取り込みを行うことで、淡水から海水まで幅広い塩分環境に適応できることが明らかとなった。