台湾中研院：NMT发现皮质醇处理和GR2敲除会影响青鳉酸分泌为证明皮质醇和GR2对青鳉体液酸碱调节具有保守作用提供依据

基本信息

主题：NMT发现皮质醇处理和GR2敲除会影响青鳉酸分泌为证明皮质醇和GR2对青鳉体液酸碱调节具有保守作用提供依据

期刊：Journal of Comparative Physiology B

研究使用平台：NMT斑马鱼创新平台

标题：Cortisol and glucocorticoid receptor 2 regulate acid secretion in medaka (Oryzias latipes) larvae

作者：中央研究院细胞与个体生物学研究所黄鹏鹏，国立高雄科技大学、国立中兴大学Chia‑Hao Lin

检测离子/分子指标

H⁺（pH）

检测样品

青鳉皮肤离子细胞（距卵黄囊膜10~20 μm）

中文摘要

淡水鱼生活的环境中，pH值的波动比海水中的波动更大。在酸性胁迫过程中，这些鱼类体内的酸碱平衡受鳃中的离子细胞调节，这些离子细胞直接接触水，作为外部肾脏发挥作用。在离子细胞中，顶端酸分泌主要由H⁺-ATPase和Na/H交换体（NHE）介导。该系统的控制以前被认为依赖于激素、皮质醇，主要基于对斑马鱼的研究，斑马鱼是一种狭盐性鱼类，它利用H⁺-ATPase作为顶端酸分泌的主要途径。然而，皮质醇在优先使用NHE作为主要转运体的广盐性鱼类中的作用知之甚少。本研究探讨了皮质醇在青鳉幼鱼NHE介导的酸分泌中的作用。在青鳉幼鱼中，酸性淡水处理（AFW，pH 4.5，2天）增强了与酸分泌和皮质醇合成酶相关的转运蛋白的mRNA表达水平。此外，外源皮质醇处理（25 mg/L，2天）导致7dpf 青鳉幼鱼nhe3和rhcg1表达上调，以及导致酸分泌。在功能丧失实验中，微量注射糖皮质激素受体（GR）2 吗啉（MO）可导致nhe3和rhcg1表达的减少和酸分泌的减少，而微量注射盐皮质激素受体（MR）和GR1 MOs则没有影响。总之，这些结果表明皮质醇和GR2对鱼的体液酸碱调节具有保守作用。

离子/分子流实验处理方法

5 dpf青鳉幼鱼暴露于淡水（FW，pH 7.0）或AFW（pH 4.5）处理2 d

5 dpf 青鳉幼鱼进行外源皮质醇处理2 d

离子/分子流实验结果

经AFW处理后，青鳉幼鱼的质子分泌无明显变化（图1）。

图1.AFW处理下青鳉幼鱼酸分泌情况。正值代表H⁺外排。

皮质醇处理可以刺激青鳉幼鱼质子分泌（图2）。

图2.皮质醇处理下青鳉幼鱼酸分泌情况。正值代表H⁺外排。

MR和GR1基因敲除不会改变青鳉幼鱼质子分泌（图3、图4）。

图3.MR不是青鳉幼鱼酸分泌所必须的。正值代表H⁺外排。

图4.GR1不是青鳉幼鱼酸分泌所必须的。正值代表H⁺外排。

GR2的敲除降低了青鳉幼鱼质子分泌（图5）。

图5.GR2是青鳉幼鱼酸分泌所必须的。正值代表H⁺外排。

其他实验结果

与暴露于FW的鱼相比，暴露于AFW后，nhe3、rhcg1、ae1b和cyp11b的表达量和皮质醇水平显著升高。
外源皮质醇处理能够显著提高青鳉幼鱼的皮质醇水平。在有或没有外源性皮质醇处理的青鳉幼鱼的离子细胞密度相似。此外，外源皮质醇处理并没有改变ae1b的表达，但显著刺激了青鳉幼鱼中nhe3和rncg1表达。
MR和GR1基因敲除不会改变离子细胞密度、转运体表达；然而，敲除GR2降低了离子细胞密度；此外，在GR2敲低的幼鱼中，nhe3和rhcg1的表达量均有所降低，但ae1b的表达没有被调节。

结论

总之，与斑马鱼一样，目前的结果表明，皮质醇合成酶cyp11b在AFW处理时上调，皮质醇通过GR作用，上调酸分泌转运体的表达，并刺激青鳉的酸分泌。然而，在青鳉中，调控酸分泌的皮质醇-GR途径并不涉及离子细胞密度的增加。综上所述，这些发现表明皮质醇介导的通过GR刺激酸分泌可能在具有不同酸分泌策略的鱼类中是保守的。虽然机制可能是保守的，但皮质醇-GR信号对酸分泌的影响可能在鱼类之间表现出细微的差异。这些细微的差异是否与鱼类体内酸分泌的不同机制有关，值得在未来进行深入研究。最近的研究还表明，NHE介导的NH₄⁺外排可能在斑马鱼和青鳉的酸碱调节中发挥重要作用。皮质醇信号如何调节鱼类在酸性环境中的NH₄⁺是未来研究中值得探讨的问题。

测试液

0.5 mM NaCl, 0.2 mM CaSO₄, 0.2 mM MgSO₄, 0.16 mM KH₂PO₄, 0.16 mM K₂HPO₄, 300 μM MOPS, 0.3 mg/L ethyl3-aminobenzoate methanesulfonate, pH 7.0