魚類の脂肪組織、筋肉組織、骨組織間のクロストークに関する最近の進歩

Recent advances in the crosstalk between adipose, muscle and bone tissues in fish.

抄録

組織の代謝や成長の制御には、サイトカインを介した臓器、組織、細胞タイプ間の相互作用や、細胞交換を介した直接的な情報伝達が必要です。実際、過去数十年の間に、哺乳類では脂肪組織、骨格筋、骨から産生される多くのペプチドがそれぞれアディポカイン、マイオカイン、オステオカインと名付けられ、器官や組織の発達や機能に重要な役割を果たすことが確認されています。これらのうち、アディポカインは古典的なホルモンとして循環系に放出されるが、オートクリン・パラクリンとして局所的に作用することもある。近年、これらのサイトカインの一部は、生物医学的あるいは農学的に興味深い魚類モデルで同定されている。本総説では、局所的な作用と組織間作用に焦点を当て、その現状を紹介する。魚類の脂肪細胞で報告されているアディポカインには、アディポネクチンやレプチンなどがある。これらのアディポカインの構造特性、遺伝子発現、受容体、作用について、脂肪組織そのものにおける細胞分化や代謝の制御を中心に、標的組織である筋肉や骨における作用にも焦点を当てます。さらに、リポカインと名付けられた脂質代謝産物は、代謝の恒常性を制御するシグナル伝達分子としても作用することがある。ミオカインについては、魚類ではミオスタチンとインスリン様成長因子が最もよく知られている。この総説では、ミオカインの特徴を分子レベルでまとめ、自己分泌作用と脂肪組織や骨との相互作用について述べている。しかしながら、魚類におけるこれらのサイトカインの機能および作用機序の理解はまだ不十分であり、特にオステオカイン（オステオカルシン）については、その潜在的な相互作用が未だ解明されていない。さらに、選択的育種や遺伝学的手法を用いることで、特定の組織の形成を変化させ、他の組織への影響を明らかにし、コミュニケーションシグナルの同定を可能にすることができる。また、モデルや試験を通じて検証されたサイトカインの特異的な効果についても説明する。さらに、魚類の臓器間クロストークをより深く理解するための将来の科学的展望（エクソソームなど）やツール（共培養、オルガノイドなど）についても紹介します。最後に、組織間コミュニケーションに関与する分子の同定が進めば、魚類のホメオスタシス制御に関する新たな知見が得られ、養殖や生物医学に応用できる戦略の可能性がある。

Control of tissue metabolism and growth involves interactions between organs, tissues, and cell types, mediated by cytokines or direct communication through cellular exchanges. Indeed, over the past decades, many peptides produced by adipose tissue, skeletal muscle and bone named adipokines, myokines and osteokines respectively, have been identified in mammals playing key roles in organ/tissue development and function. Some of them are released into the circulation acting as classical hormones, but they can also act locally showing autocrine/paracrine effects. In recent years, some of these cytokines have been identified in fish models of biomedical or agronomic interest. In this review, we will present their state of the art focusing on local actions and inter-tissue effects. Adipokines reported in fish adipocytes include adiponectin and leptin among others. We will focus on their structure characteristics, gene expression, receptors, and effects, in the adipose tissue itself, mainly regulating cell differentiation and metabolism, but in muscle and bone as target tissues too. Moreover, lipid metabolites, named lipokines, can also act as signaling molecules regulating metabolic homeostasis. Regarding myokines, the best documented in fish are myostatin and the insulin-like growth factors. This review summarizes their characteristics at a molecular level, and describes both, autocrine effects and interactions with adipose tissue and bone. Nonetheless, our understanding of the functions and mechanisms of action of many of these cytokines is still largely incomplete in fish, especially concerning osteokines (i.e., osteocalcin), whose potential cross talking roles remain to be elucidated. Furthermore, by using selective breeding or genetic tools, the formation of a specific tissue can be altered, highlighting the consequences on other tissues, and allowing the identification of communication signals. The specific effects of identified cytokines validated through models or trials will be described. Moreover, future scientific fronts (i.e., exosomes) and tools (i.e., co-cultures, organoids) for a better understanding of inter-organ crosstalk in fish will also be presented. As a final consideration, further identification of molecules involved in inter-tissue communication will open new avenues of knowledge in the control of fish homeostasis, as well as possible strategies to be applied in aquaculture or biomedicine.