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博 士 ( 水 産 学 ) 嵯峨 堅 学 位 論 文 題 名

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Academic year: 2021

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     博 士 ( 水 産 学 ) 嵯峨    堅 学 位 論 文 題 名

Cytophysiological studies on chronological appearance of hormone‑producing cells        in the pituitary gland of some teleost fishes

(数種の硬骨魚類における腺性脳下垂体ホルモン産生細胞の出現     および発達に関する細胞生理学的研究)

学位論文内容の要旨

  硬 骨 魚 類 の 内 分 泌 系 の 構 造 と 機 能 に つ い て の 研 究 は 古 く か ら な さ れ て お り 、 特 に 脳 下 垂 体 の そ れ に つ い て は 多 数 の 研 究 が あ る が そ の 多 く は 、 成 魚 の 脳 下 垂 体 を 解 析 し て い る 。  さ ら に 、 脳 下 垂 体 を 発 生学 的 に 検 索 し た 研 究 は 、 主 に 形 態 学 的 な 古 典 的 手 法 を 用 い て お り 、 免 疫 細 胞 化 学 的 手 法 を 用 い て 脳 下 垂 体 ホ レ モ ン 産 生 細 胞 の 出 現 を 検 索 し た研 究 は 少 な い 。 ま た 、 発 生 初 期 に お け る 腺 性 脳 下 垂 体 の 構 造 と 機 能 に 関 す る 研 究 は 、 水 産 増 養 殖 に お い て も 稚 仔 魚 の 成 長 お よ ぴ 性 分 化 機 構 の 解 明に繋がるため重要である。

  本研究は、ニジマス(Oncorhynchus mykiss)、テイラピァ(Oreochrom趣nnD灯CuS) とアユ(鬥ec〇劃0ssusaJガ刪js)を材料とし、脳下垂体の発達と腺性脳下垂体 ホ ル モン 産 生細 胞 の出 現 およ び 発達 を 形態 学 的並 び に免 疫 細 胞化 学 的に検 索 し たも の であ る 。一 次 抗体 . とし て 、シロサ ケ.プロラ クチン(PRL)、

テ イ ラ ピ ァ .PRL177、PRL188、 シ 口 サ ケ ・ 成 長 ホ ル モ ン (GH) 、 テ イ ラ ピ ァ .GH、 合 成 . 副 腎 皮 質 刺 激 ホ ル モ ン (ACTH) 、 ヒ ト ・ 甲状 腺 刺激 ホ ル モ ン (TSH)p、 ギ ン ザ ケ . 生 殖 腺 刺 激 ホ ル モ ン (GTH) ・エp、Hpヽ マ ダ イ.GTH・I、H口、Hp、 .黒色 素胞刺激ホ ルモン(MSH)、シロ サケ,

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ソ マトラクチン( SL )をそれぞれ 抗原とする抗体 と、合成.生 殖腺刺激 ホ ル モン 放 出刺 激ホ ル モン ( LHRH ) 抗 体を 用 いた 。    ま た、 腺性脳下 垂 体ホルモン産生 細胞の出現は 硬骨魚類のみ ならず、他の 脊椎動物で報 告 さ れて い る結 果と 比 較し て 考察 し た。    さ ら に、 ニジ マ スに おいて は 、視床下部・脳 下垂体.生殖 腺系の形成過 程を解析した 。   サケ科魚 類 で は 、 G TH‑I と GTH‑H が あ り 、 そ れ ら が 別 々 の 細 胞 で 産 生 さ れ 、 性 成 熟 過 程 で こ れ ら 2 種 類 の GTH の 血 中 濃 度 が 変 化 し 、 GTH‑I は 性 成 熟 初期に、GT H‑II は最終成 熟期への関与が示唆されている。   しかし、

GTH 細胞の出現時期や、その出現と性分化との関連は不明である。   また、

GTH 分 泌 に 関 与 す る LHRH 神 経 線 維 に つ い て も 、 発 生 学 的 研 究 は 硬 骨 魚 類 では ほ とん どな い 。さ ら に、 腺 性脳 下 垂体 の各 ホ ルモ ン は血管系 を 介 して 各 標的 器官 ヘ 運ば れ るた め 、血 管 系の 確立 時 期を 検 索するこ とも視床下部・脳下垂体.生殖腺系の形成過程の解析のために重要である。

そ こ で、 腺 性脳 下垂 体 ホル モ ン産 生 細胞 の 出現 に加 え 、生 殖 腺、LHRH

神 経 線 維 、 血 管 系 の 形 成 過 程 を 発 生 学 的 に 検 索 し た 。

   ニジ マ ス成 魚 の腺 性 脳下 垂体 で は 8 種類 のホ ル モン 産 生細 胞( PRL 、

GH 、 TSH 、 ACTH 、 GTH‑ 工 、 GTH‑ II 、 MSH 、 SL ) が 識 別 さ れ 、

テ イ ラ ピ ァ と ア ユ 成 魚 で は 、 7 種 類 の ホ ル モ ン 産 生 細 胞 ( PRL 、 GH 、

TSH 、 ACTH 、 GTH 、 MSH 、 SL ) が 確 認 さ れ た 。    脳 下 垂 体 ホ ル モ

ン 産 生細 胞 の分 布は 、 他の 硬 骨魚 類 での 報 告と ほぼ 同 様な 傾 向を示し

て い た が 、 ニ ジ マ ス で は 、 PRL 細 胞 が分 布 する 主 葉前 部の 細 胞群 は 濾

胞 状 を 呈 し て い た 。 GTH 細 胞 は 、 GTH‑I と GTH‑H 細 胞 が そ れ ぞ れ

別の細胞であることが示され、Kawauchi ら(1987) やNozaki ら(1990) による報

告 と 一 致 し て い た 。 テ イ ラ ピァ で は、 2 種 類の PRL (PRL177 とPRL188)

が 報 告さ れ てお り、 こ れら 両 抗体 に 陽性 反 応を 示す 細 胞が 主 葉前部に

広 く 分布 す るこ とが 観 察さ れ たが 、 これ ら 細胞 群は 濾 胞状 に は配列し

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て い な かっ た 。 ア ユ で は 、 ニジ マ ス と 同 様 にPRL 細胞が 分布 する主 葉 前 部 が 濾胞 状を 呈して いた 。他の 細胞 の分布 はニ ジマス 、テ イラピ ァ と同様な傾向を示していた。

   発 生 学 的 検索 に お い て 、 ニ ジマ ス で は 、 脳 下 垂体 は 発 生 段 階 21 期 に 小 さ な細 胞塊 として 間脳 底部に 出現 してい た。 この段 階で は脳下 垂 体 前 部 に PRL 細 胞 が 、 後 部 に MSH 細 胞 が 観 察 さ れ た 。 28 期 に な る と 脳 下 垂 体 背側 部 に GH 細 胞 が 、中 央 部 に ACTH 細 胞が 出 現 し て い た 。 29 期 で は 、 脳 下 垂 体 の 中 央 背 側 部 に TSH 細 胞 が わず か に 出 現 し て い た 。 孵 化 は 30 期 直 前 に 起 こ り 、 32 期 で は 脳 下 垂 体は さ ら に 発 達 し 、 主 葉 と 中葉 が明 らかに 区別 できた 。こ の時期 に初 めて、 主葉 後部背 側 に 少 数 のGTH‑I 細 胞が 出 現 し て い た 。    テ イ ラピ ァでは 、脳 下垂体 が 初 め て 出現 する 孵化前 の個 体(受 精 72 時間後 )、 におい て、 PRL177 と PRL188 免 疫 陽性 反 応 が 脳 下 垂 体前 方 腹 側 部 の 同 一細 胞 に 、 ま た そ の 背 側 部 に 少 数 の GTH 細 胞 が 認 め ら れ た 。 孵 化 直 前の 個 体 ( 受 精 84 時 間 後 ) にお いて .はGH 細胞 が脳下 垂体 後方背 側部 に、ACTH 細 胞が前 方 背 側 部 と 中 央 部 に 、 MSH 細 胞 が 後 方 腹 側 部 に 、 少数 の SL 細 胞 が 後 方 中 央 部 に 出 現 し て い た 。 TSH 細 胞 は 孵 化 後 17 日 に 脳 下 垂 体 中 央 部 に 少 数 出現 し て い た 。 ア ユ では 、 孵 化 1 日 前 の個 体の脳 下垂 体原基 腹 側 部 に 少 数 の PRL 細 胞 と GH 細 胞 が 出 現 し て い た 。孵 化 直 後 に は 、 新 た に ACTH 細 胞 が 脳 下 垂 体 前 方 部 に 、 MSH 細 胞 と SL 細 胞 が 後 方 部 の 中葉 に分 化する 領域 に認め ら、 れた。 最後 に少数の TSH 細胞の出現が孵 化後50 日の個体に確認された。

   こ れ らの 結果 、ニジ マス 、テイ ラピ ァ、ア ユ成 魚にお ける 各ホル モ

ン 産 生 細胞 の分 布は、 他の 硬骨魚 類と ほぼ同 様な 傾向を 示し ていた 。

しかし、細胞の出現順序については、スズキにおける報告(Cambre ら,1990 )

とは異なっていた。申請者がこれまで検索してきたゴールデン・ハムスター

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    (Mesocricetus avratus)、スッポン(Triony̲Y sinensis japonicus、カスミサンショ   ウ ウオ (月跏D6juSne6凵。suS)を 含む他 の脊 椎動 物種 にお ける 結果 とも 比較 す   る と 、 哺 乳 類 、 鳥 類 、 爬 虫 類 等 の 羊 膜 類 や 海 産 硬 骨 魚 類 で は PRL細 胞 の 出 現 が 遅 く 、 両 生 類 や 淡 水 産 硬 骨 魚 類 で はPRL細 胞 の 出 現 が 早 い と い う 大 き な 違 い が 確 認 さ れ た 。 こ れ はPRLが 浸 透 圧 調 節 作 用 を 持 っ た めではなぃかと推察された。

    ニ ジ マ ス に お け る 、 生 殖 腺 、LHRH神 経 線 維 、 血 管 系 の 形 成 過 程 の 解 析 で は 、 脳 下 垂 体 が 小 さ な 細 胞 塊 と し て 間 脳 底 部 に 出 現 す る 発 生 段 階21期 で は 、 光 学 顕 微 鏡 レ ベ ル で は 脳 下 垂 体 周 辺 に 血 管 系 は 観 察 さ れ な か っ た 。 28期 に な る と 脳 下 垂 体 の 周 辺 部 に 血 管 系 が 認 め ら れ 、 29期 で は 、 1列 に 並 ん だ 少 数 の 始 原 生 殖 細 胞 が 、 生 殖 隆 起 中 に 確 認 さ れ た 。 孵 化 後 の 32期 で は 、 少 数 の GTH. I細 胞 が 、 主 葉 後 部 の 背 側 に 出 現 し て お り 、 LHRH神 経 線 維 も こ の 時 期 に 初 め て 確 認 さ れ 、 嗅 球 の 先 端 部 か ら 、 視 床 下 部 方 向 ヘ 走 行 し て い た 。 生 殖 腺 で は 、 生 殖 細 胞 が 分 裂 を 開 始 し 、 そ の 数 を 増 し て い た 。 35期 で は 、 生 殖 腺 は さ ら に 発 達 し て お り 、 約 半 数 の 個 体 で は ぃ く つ か の 生 殖 細 胞 が 初 期 の 減 数 分 裂 像 を 示 す 一 次 卵 母 細 胞 に な っ て お り 、 こ れ ら は 後 に 卵 巣 に 分 化 す る こ と がTakashimaら (1980) に よ り 報 告 さ れ て しゝ る 。  こ の 段階 にお しゝ て もGTH.H細胞は認められなかった。  LHRH神経線維は32期で出

現 し て お り 、GTH・ エ 細 胞 の 出 現 時 期 と 一 致 し て い る こ と が 確 認 さ れ た 。   さ ら に 、 GTH.I細 胞 が 出 現 し 発 達 す る 時 期 と 、 生 殖 細 胞 の 分 化 の 時 期 に も 関 連 が 認 め ら れ 、 血 管 系 も こ の 段 階 に は す で に 完 成 さ れ て い る こ と か ら 、 GTH,Iの 性 分 化 へ の 関 与 が 推 察 さ れ る 。   以 上 、 ニ ジ マ ス に お い て は LHRH神 経 線 維 、 GTH. I細 胞 の 出 現 、 血 管 系 の 発 達 や 生 殖 腺 の 分 化 の 間 に は 、 密 接 な 関 係 が あ り 、 視 床 下 部 . 脳 下 垂 体 . 生 殖 腺 系 は 32,期以降に完成されることが確かめられた。

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学位論文審査の要旨 主 査    教授    山 内晧 平 副 査    教授    山 崎文 雄 副 査    教授    原    彰 彦 副査   助教授   上田   宏 副査   助教授   足立伸次

学 位 論 文 題 名

Cytophysiological studies on chronological appearance of hormone‑producing cells        in the pituitary gland of some teleost fishes

(数種の硬骨魚類における腺性脳下垂体ホルモン産生細胞の出現     および発達に関する細胞生理学的研究)

  硬骨魚類の脳下垂体の構造と機能についての研究は多数あるが、発生学的に免疫 細胞化学的手法を用いて脳下垂体ホルモン産生細胞の出現を検索した研究は少な い。また、発生初期における腺性脳下垂体の構造と機能に関する研究は、水産増養 殖においても稚仔魚の成長および性分化機構の解明に繋がるため重要である。本研 究は、ニジマス、テイラピァとアユを用い、脳下垂体の発達と腺性脳下垂体ホルモ ン産生細胞の出現および発達を形態学的に免疫細胞化学的手法を用い検索したもの である。さらに、ニジマスでは、視床下部・脳下垂体.生殖腺系の形成過程を解析し た。サケ科魚類では、生殖腺刺激ホルモン(GTH)‑エとGTH‑ IIがあり、それらが別々 の細胞で産生され、性成熟過程への関与が示唆されている。しかし、それらの出現 時期や、性分化との関連は不明である。また、生殖腺刺激ホルモン放出刺激ホルモ ン(LHRH)神経線維や血管系につ。ゝても、発生学的研究は硬骨魚類ではほとんどな い。そこで、腺性脳下垂体ホルモ、ン産生細胞の出現に加え、生殖腺、LHRH神経線 維、血管系の形成過程を発生学的に検索した。

  ニジマス成魚の腺性脳下垂体では8種類のホ冫レモン産生細胞(プロラクチン (PRL)、 成長ホルモン(GH)、甲状腺刺激ホルモン(TSH)、副腎皮質刺激ホルモン (ACTH)、GTH‑工、GTH‑ II、黒色素胞刺激ホルモン(MSH)、ソマトラクチン(SL))

が、テ イラピァと アヱ成魚で は、7種 類のホJレモン産生細胞(PRL、GH、TSH、 ACTH、GTH、MSH、SL)が確認された。脳下垂体ホルモン産生細胞の分布は、他の 硬骨魚類とほぼ同様な傾向を示していたが、ニジマスでは、PRL細胞が分布する主

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葉前部の細胞群は濾胞状を呈していた。また、GTH細胞は、GTH‑IとGTH‑ II細胞 がそれぞれ別の細胞であることが示され、他のサケ科魚類での報告と一致してい た。  テイラピァではPRL細胞群は濾胞状には配列していなかった。アユは、ニジ マスと同様な傾向を示していた。発生学的検索において、ニジマスでは、脳下垂体 は発 生段階21期に 小さな細胞塊として間脳底部に出現していた。この段階では PRL細胞とMSH細胞が観 察された。28期になるとGH細胞とACTH細胞が出現してい た。29期では、TSH細胞が出現していた。孵化は30期直前に起こり、32期では、

主葉 と中葉が明 らかに区別でき、この時期に初めて、GTH‑エ細胞が出現してい た。 テイラピァ では、脳下 垂体が初め て出現する 受精72時間後に、RPL細胞と GTH細胞が認 められ、  孵化 直前の個体 (受精84時間 後)ではGH細胞、ACTH細 胞、MSH細胞 とSL細胞が出現していた。最後にTSH細胞が孵化後17日に出現して いた 。アユでは 、孵化1目前にPRL細胞とGH細胞が出現し、孵化直後には、新た にACTH細 胞、MAH細 胞とSL細胞が 認められた 。最後にTSH細胞の出現が孵化後5 0日の個体に確認された。

  以上、ニジマス、テイラピァ、アユにおける各ホルモン産生細胞の分布は、他 の硬骨魚類とほぼ同様な傾向を示していが、各ホルモン産生細胞の出現順序につ いては、それぞれ異なっていた。申請者がこれまで検索してきたゴールデン・ハム スター、スッポン、カスミサンショウウオを含む他の脊椎動物種における結果と 比較すると、種固有の出現順序があることが明らかとされた。特にPRLでは、哺乳 類、鳥類、爬虫類等の羊膜類や海産硬骨魚類では出現が遅く、両生類や淡水産硬 骨魚類では出現が早いとぃう大きな違いが確認された。これはPRLが浸透圧調節作 用を持っためではないかと推察された。

  ニジマスにおける、生殖腺、LHRH神経線維、血管系の形成過程の解析では、脳 下垂体が小さな細胞塊として出現する発生段階21期では、光学顕微鏡レベルでは 脳下垂体周辺に血管系は観察されなかった。28期になると脳下垂体の周辺部に血 管系が認められ、29期では、1列に並んだ少数の始原生殖細胞が、生殖隆起中に 確認 された。孵 化後の32期で は、GTH‑I細 胞が出現し ており、LHRH神経線維も この時期に初めて確認された。35期では、生殖腺はさらに発達し、約半数の個体 ではぃくつかの生殖細胞が初期の減数分裂像を示す一次卵母細胞になっており、

これらiま後に卵巣に分化することがTakashimaら(1980)により報告されてしゝる。

この段階においてもGTH‑ II細胞は認められなかった。以上、GTH‑I細胞が出現、

発達する時期と、LHRH神経線維、生殖腺の分化時期に関連が認められ、血管系も この段階にはすでに完成されていることから、GTH‑Iの性分化への関与が推察さ れる 。以上、ニ ジマスにお いてはLHRH神経 線維、GTH‑I細胞の出現、血管系の 発達や生殖腺の分化の間には、密接な関係があり、視床下部・脳下垂体.生殖腺系は 32期以降に完成されることが確かめられた。

  上述のように、本研究では、ニジマス、テイラピァ、アユにおいて腺性脳下垂 体の形態形成過程の解析を行い、腺性脳下垂体ホルモン産生細胞の出現と発達を

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明らかにし、さらにニジマスにおいては、視床下部・脳下垂体.生殖腺系の確立時期 を 明ら かに した 。こ れら の結果 は、 魚類の初期発生時の内分泌機構の解析に重要 な 基礎 的知 見を 提供 した ものと して 高く評価され、本論文が博士(水産学)の学 位請求論文として相当の業績であると認定した。

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