腸内Na+,K+,2Cl-コトランスポーター2がユーリハリンテレオストの高浸透圧遷移に重要な役割を果たしていることを明らかにした

Intestinal Na+, K+, 2Cl- cotransporter 2 plays a crucial role in hyperosmotic transitions of a euryhaline teleost.

• Andrew J Esbaugh
• Brett Cutler

抄録

アカヒラメ（Sciaenops ocellatus）のようなユリハリン系の魚類は、高浸透圧と低浸透圧の生理学的戦略の間で迅速に移行しなければならない。淡水の個体が海水に移行する際には、拡散性のある水の損失とイオンの増加にさらされる。浸透調節のバランスを維持するためには、海水を摂取して腸から吸収し、その後エラでイオンを排泄する必要がある。魚類の戦略間の移行能力は、許容できる浸透圧ショックの大きさを制限することができる。ここでは、レッドドラムが真水から完全な強度の海水に直接移行しても、血漿中のイオン濃度と筋中のイオン濃度、および筋中の水分が示すように、浸透圧バランスへの影響はわずかであるが、耐性があることを示した。海水移行は、腸液量の大幅な増加と同時に行われる。腸管内の浸透調節可塑性の典型的なパターンは、ngcc1とcftrの発現が増加したエラで観察された。前腸の発現変化は、ngcc2では24時間後に観察され、slc26a3、slc26a6、およびnbcではより小さく、より遅い応答が観察された。また、海水魚の前腸の吸収電流は、10μmol/Lのブメタニド存在下で有意に減少した。これらの結果から、NKCC2は高浸透圧遷移の際に重要な役割を果たしており、一般的に考えられている以上に重炭酸塩分泌経路を補完する重要な役割を果たしている可能性が示唆された。

Euryhaline fishes, such as the red drum (Sciaenops ocellatus), must quickly transition between hyperosmotic and hypoosmotic physiological strategies. When freshwater individuals transition to seawater they are exposed to increased diffusive water loss and ion gain. To maintain osmoregulatory balance these animals must drink and absorb seawater through the intestine, followed by ion excretion at the gills. The ability of fishes to transition between strategies can limit the magnitude of osmotic shock that can be tolerated. Here, we demonstrate that red drum can tolerate direct transfer from freshwater to full-strength seawater with marginal impacts on osmotic balance, as indicated by plasma and muscle ion concentration, as well as muscle water. Seawater transition is concurrent with a significant increase in intestinal fluid volume. Typical patterns of osmoregulatory plasticity were observed in the gill with increased expression of nkcc1 and cftr Expression changes in the anterior intestine were observed after 24 h for nkcc2 with smaller and later responses observed for slc26a3, slc26a6, and nbc Immunofluorescence staining demonstrated similar patterns of NKCC localization in freshwater and seawater intestines; however, reduced basolateral staining of V-type ATPase was observed in seawater. Electrophysiological preparations demonstrated that seawater fish had increased absorptive current in the anterior intestine, which was significantly reduced in the presence of 10 μmol/L bumetanide. Overall, these results suggest that nkcc2 plays a crucial role during hyperosmotic transitions, and may be a more important complement to the well-known bicarbonate secretion pathway than generally considered.

© 2016 The Authors. Physiological Reports published by Wiley Periodicals, Inc. on behalf of The Physiological Society and the American Physiological Society.