WEKO3
アイテム
マダイのストレス反応に関する生理生化学的研究
https://fra.repo.nii.ac.jp/records/2003271
https://fra.repo.nii.ac.jp/records/2003271930c6dbb-5601-4e3b-b930-0c715e6010d8
| Item type | 紀要論文 / Departmental Bulletin Paper(1) | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 公開日 | 2024-04-25 | |||||
| タイトル | ||||||
| タイトル | マダイのストレス反応に関する生理生化学的研究 | |||||
| 言語 | ja | |||||
| タイトル | ||||||
| タイトル | Physiological and Biochemical Studies on the Stress Responses of the Red Sea Bream, Pagrus major (TEMMINCK et SCHLEGEL) | |||||
| 言語 | en | |||||
| 言語 | ||||||
| 言語 | jpn | |||||
| 資源タイプ | ||||||
| 資源タイプ識別子 | http://purl.org/coar/resource_type/c_6501 | |||||
| 資源タイプ | departmental bulletin paper | |||||
| アクセス権 | ||||||
| アクセス権 | metadata only access | |||||
| アクセス権URI | http://purl.org/coar/access_right/c_14cb | |||||
| 著者 |
石岡, 宏子
× 石岡, 宏子 |
|||||
| 抄録 | ||||||
| 内容記述タイプ | Abstract | |||||
| 内容記述 | As the red sea bream is usually cultured in the net pen of the coastal area where environmental factors such as salinity, water temperature and pollutants are more variable than their natural habitats and the life of the fish in the net pen is very different from the natural one, environmental changes, rearing system including high density, handling and transportation may cause severe stresses to the cultured fish. So, the study of the adaptability to the biological and non-biological environment in physiological sense, i.e., stress responses, is a very important subject not only for the fundamental understanding of fish physiology but also for the development of the management of the red sea bream culture. The present study was carried out to clarify the physiological responses of the red sea bream to various kinds of stressors hematologically and to analyze stress phases by cluster analysis. Hormonal control of the metabolism in the liver, muscle and adipose tissue during stress responses was also studied in vitro utilizing radio-labelled substances. (1) Hematological changes were determined on the fish stressed by temperature changes. Thermal stress produced the increases of hemoglobin content, hematocrit value, serum cortisol level and serum glucose level, whereas cold stress decreased hemoglobin content and hematocrit value, and increased serum cortisol and serum glucose levels. To clarify the phases of stress responses in the fish, the cluster analysis was applied by means of the Euclidean distances calculated by 3 variables: hematocrit value, serum glucose level and serum sodium level. Four phases were analyzed and these four phases were named as non-reactive, pre-reactive, reactive and exhaustive phase, respectively. Serum sodium level decreased slightly in the pre-reactive phase and serum glucose level and hematocrit value increased significantly in the reactive phase. In the exhaustive phase, a significant increase in serum sodium level was characteristic. (2) Hematological changes were determined on the fish stressed by salinity changes. A rapid elevation of environmental salinity induced hyperglycemia, increases of serum sodium, chloride and cortisol levels of the fish. The fish exposed to a rapid lowering of salinity showed hyperglycemia, increases in serum cortisol level, and high hematocrit values and decreases in serum sodium and chloride levels. Above mentioned hematological changes depended on the magnitude and the rate of salinity changes. The phases of stress responses were determined by means of the Euclidean distances. Three phases were identified as non-reactive, reactive and exhaustive phases. Hyperglycemia was characteristically observed in the reactive phase while in the exhaustive phase, serum sodium level was observed to be remarkably influenced by environmental salinity. (3) The red sea bream showed changes of various hematological parameters by the rapid decrease of oxygen levels of the water (3.75ml/1 for half an hour and 3.5ml/1 for 4 hours). The most typical changes were hyperglycemia and the elevation of serum cortisol level. Increases of hematocrit values and hemoglobin contents were also observed. These hematological changes were not observed by the slow reduction of oxygen levels (1.72ml/1 and 1.29ml/1 for 4 hours), though serum glucose levels increased slightly. Three phases were identified by the cluster analysis. In addition to the non-reactive phase and the reactive phase characterized by hyperglycemia and high hematocrit value, the non- specified phase which was charactrized by remarkably low levels of three variables was observed. (4) The effects of handling and anesthetization with MS222 (ethyl-m-aminobenzoate methane sulfonate) on the red sea bream were investigated with reference to selected hematological parameters. The exposure of the fish to the air for 1 min. in a hand net (mild handling) produced no significant changes in hemoglobin content, hematocrit value, serum glucose, sodium and chloride levels, except serum potassium level. On the otherhand, the forced insertion of fish flesh (1g) through a polyvinyl tube into the stomach (severe handling that the procedure had taken about 5-7 minutes) caused an elevation of serum glucose level immediately after the treatment. These changes in serum glucose and serum potassium levels persisted for several hours after the handling. Anesthetization of the fish with 100 ppm MS222 did not affect hematological parameters at least within 10 minutes after treatment. Prolonged exposure (15-30 min.) to 50 ppm MS222 extremely elevated serum glucose and serum sodium levels. These changes in serum constituents suggested that osmoregulatory and metabolic dysfunctions had occurred by handling and anesthetization. (5) Red sea breams were transported experimentally by the living wells (1×1×1 m) of a boat and in the polyvinyl container on the truck. The container contained 20 1 of sea water and was tightly closed after blowing pure oxygen gas for 30 seconds. Changes in hematological parameters of the fish were studied during transportations. Two hour transportation of the fish immediately after loading in the boat living well produced hyperglycemia on the fish and some individuals also showed high hematocrit values and high serum sodium levels. However, transportation after 24 hours recovery from transferring did not produce any signs of stress responses. When the fish had been transferred one day before, transportation in the container produced remarkable hyperglycemia, comparatively constant serum sodium level and lower hematocrit value. It was suggested that these changes resulted from severe confinement and too high dissolved oxygen tensions in closed transporting system. (6) Effects of angling on hematological parameters of the red sea bream were studied using wild red sea breams fished by a hook and line in the Seto Inland Sea. Hematocrit value, serum glucose level and serum sodium level of the fish after angling were 34.8±4.87 (mean ±s.e., n=31), 63.5±25.14 (n=47) and 181.7±20.00 (n=71), respectively. Serum sodium levels were fluctuated in each sampling season. (7) Discriminant function analysis was carried out to distinguish stressed conditions of the red sea bream. From the cluster analysis on stress responses of the fish exposed to changes of water temperature and salinity and ambient oxygen reduction, non-stressed and stressed phase were defined by 3 parameters that were 10 × (hematocrit value), 100 × log (serum glucose level) and serum sodium level. According to MAP (Multivariate Analysis Program Package) introduced by Computing Centre for Research in Agriculture, Forestry and Fishery, the discriminant function between non-stressed and stressed groups was defined. By applying 3 parameters of the fish stressed by handling, anesthesia, transportation and angling, the condition at blood sampling time in each fish was discriminated as non-stressed or as stressed phase. The results were shown in Table 18. (8) In order to clarify the energy metabolism of tissues under stresses, in vitro experiments were conducted mainly using isotope techniques. Isolated tissue samples were prepared as follows. The liver was sliced by the Stadie-Rigg's slicer into 50-100mg pieces and the adipose tissue was cut into small pieces (ca. 20mg) by scissors. Muscle tissues were prepared by peeling off the pectoral fin muscles composed of musculus abductor superior, musculus abductor profundus and musculus arrector ventralis. (9) Effect of starvation on the energy metabolism of isolated tissue samples was studied. After 2-month-starvation, tissue samples of the red sea bream were isolated and incubated in Kreb's bicarbonate ringer contained U-14C-glucose as a substrate and the glucose incorporation was determined in sliced liver, sliced trunk muscle and adipose tissue pieces. In fasted fish, condition factor, 100 × (body weight/fork length3), declined and relative liver weight decreased profoundly to a half value of that in fed fish in early summer time. In vitro experiment, incorporation of labelled glucose into CO2 in fasted fish was significantly larger in liver and in adipose tissue on the basis of a gram of wet tissue. There was no difference in the amount of U-14C-glucose incorporation into tissue and glycogen on the basis of a wet weight gram also. It was suspected that the rapid utilization of glucose and the depletion of stock material in the fasted fish would produce different patterns of stress responses hematologically. (10) In order to clarify the relationship between hormones and the tissue metabolism, in vitro studies were conducted on the metabolic effects of epinephrine, glucagon of mammals, cortisol and bovine insulin to the isolated liver, adipose tissue and fin muscles of the red sea bream. Liver slices incubated for one hour in Kreb's bicarbonate ringer blowed with 95% O2 and 5% CO2 gas at 25℃ released some amount of glucose. Epinephrine (10μg/ml) and glucagon (17μg/ml) enhanced the release of glucose from liver slices. On the other hand cortisol (10μg/ml) and insulin (10μg/ml) partially suppressed the glucose output. Epinephrine, glucagon and insulin had no effect on the release of free fatty acid from slices of liver, fin muscle and adipose tissue during 3-hour incubation in Kreb's phosphate ringer. Cortisol slightly stimulated free fatty acid release from liver slices. Thus, epinepheine, glucagon and insulin induced similar effects on carbohydrate metabolism of the red sea bream in vitro to those of warm blooded animals. (11) Effects of epinephrine on the glucose utilization by isolated tissues was studied in vitro using isotope technique. The experiment was duplicated. Among three kinds of isolated tissue, fin muscle was most active on the tissue incorporation and glycogen synthesis from the U-14C-glucose in the incubation medium. In the experiment I, epinephrine inhibited the incorporation of U-1C-glucose into glycogen in the liver and fin muscle and stimulated the production of CO2 from U-14C-glucose in the adipose tissue. On the other hand, only the suppression of labelled glucose incorporation into glycogen in the fin muscle was observed in the experiment II. (12) Effects of cortisol on glucose, lactic acid and glycine utilization were studied in vitro. Each substrate examined showed different behavior in respective tissues. Glucose was utilized effectively in all tissues for respiration and was incorporated into glycogen in the liver and fin muscle. Lactic acid was easily metabolized for respiration and converted to lipid and glucose in the liver, though it was scarcely incorporated into glycogen in liver and fin muscle. Glycine was effectively utilized for respiration and for glucose production in the liver slices though the incorporation into glycogen and lipid was relatively small. This amino acid was poorly utilized for respiration or for synthesis of glycogen and lipid in the fin muscle and adipose tissue. Addition of cortisol into the incubation medium caused the inhibition of glucose incorporation into the fin muscle and stimulated glucose incorporation into lipid in the adipose tissue. Cortisol markedly decreased the incorporation of U-14C-glycine into glycogen in the liver and moderately decreased glycine incorporation into the fin muscle. No effect of cortisol was observed on lactic acid utilization during one-hour incubation. The actions of epinephrine and cortisol, which increased in circulatory blood when the fish was exposed to various stressors, were discussed in relation to hyperglycemia. The results obtained by in vitro studies suggested that the increase of blood glucose in the initial stage of stress responses were combined result of glucose production by glycogenolysis in the liver and muscle, inhibition of glucose utilization by peripheral tissues (i.e., fin muscle) and increased gluconeogenesis from substrates such as lactic acid and amino acid and so on. Especially, lactic acid was considered to be a major precursor to contribute to gluconeogenesis in the liver because it was easily produced in the muscle during tissue hypoxia in the stressed condition. Epinephrine seemed to play a leading role in the early stage of metabolism of stress responses. | |||||
| 言語 | en | |||||
| 抄録 | ||||||
| 内容記述タイプ | Abstract | |||||
| 内容記述 | 近年,種苗生産技術が発展し,マダイは完全養殖魚として広く生産されるようになった。マダイの生産過程で受ける種々なストレスは疾病,成長抑制,事故による大量発死などを通して生産を低下させることにつながり生物学的,非生物学的環境に対するマダイの適応性(ストレス反応)の解明は単に魚類生理学的観点からのみではなく生産管理技術向上のためにも必要とされている。本研究では種々なストレス時のマダイのストレス反応を血液学的性状の変化として把握し,それらの結果よりストレス反応の状態の程度の分類を試みた。また,ストレス反応の機構を知るためストレス時の物質代謝がホルモンによってどのように制御されるかを遊離組織標本を用いた in vitro 実験系によって明らかにしようとした。(1)ストレッサーとして飼育水の温度変化刺激を与えた時のマダイの血液性状の変動を測定した。急激な温度上昇刺激を受けた魚はヘマトクリット値,へモグロビン量,血清コーチゾール量,血清グルマース量の増加を示した。急激な温度低下刺激はヘマトクリット値低下とへモグロビン量の減少,血清ョーチゾール量,血清グルコース量の増加をひき起した。温度変化刺激を受けた魚のストレス状態を分類するために,採血時間毎の魚類のヘマトクリット値,血清グルコース量,血清ナトリウム量の平均値を用いてュークリッド距離を算出しクラスター分析を行った。その結果全体の血液性状はストレスを与えていない時の状態(対照相)前ストレス状態(前反応相)ストレス状態(反応相)疲弊状態(疲弊相)の4群に分類することができた。前反応相では血清ナトリウム量がわずかに低下し,反応相では血清グルコース量とヘマトクリット値の増加が顯著であった。被弊相では血清ナトリウム量の著しい増加が特徴的であった。(2)ストレッサーとして塩分変化刺激を与えた時のマダイの血液性状の変動を調べた。急激な塩分上昇刺激に対して,血清グルコース量,血清コーチゾール量,ナトリウム量,クロライド量の上昇が認められ,急激な塩分低下刺激に対しては,高血糖,コーチゾール量増加,高ヘマトクリット値,血清ナトリウム量,クロライド量の減少が認められた。これら血液性状の変動の在り方から,海産魚のストレス状態の分類をクラスター分析によって試み,対照相,反応相,疲弊相が分類された。反応相ではグルコース値上昇が顕著で疲弊相では,ナトリウム量が周囲環境水に大きく影響を受けている状態が示された。(3)飼育水の溶存酸素量を減少させた時のマダイの血液性状を測定した。急性,亜急性の溶存酸素量減少はヘマトクリット値,へモグロどン量の増加と著しい高血糖,血清コーチゾール量の増加をひき起こした。4時間で1.72ml/1,1.92ml/1の溶存酸素量減少の時のマダイではわずかに血糖値の増加が認められただけであった。ヘマトクリット値,血清グルコース量,血清ナトリウム量を用いて行なったクラスター分析では,酸素量低下時のストレス状態は3群に分別することができた。反応相では高血糖と高へマトクリット値が特徴的であり,また3変数の値が著しく低い一群が分離された。(4)“取り扱い”や“麻酔”などの通常の魚取り扱い操作がマダイの血液性状に与える影響を知るために,緩やかな“取り扱い”(ネットで魚を持ち上げて一分間空中に放置),酷い“取り扱い”(魚を取り上げ麻酔をし胃中にカテーテルで餌料を挿入する),MS222(50ppm,100ppm)による麻酔の実験を行ない,へモグロビン量,ヘマトクリット値,血清グルミース量,ナトリウム量,塩素量,カリウム量等を測定した。緩やかな“取り扱い”直後の血液性状では,カリウム量の有意な低下がみられたものの他の成分には変化はみられなかった。酷い“取り扱い”の場合には,取り扱い直後から血糖の増加,血清カリウム量の増加等が認められた。MS222による麻酔では2~3分程度で魚が横転する濃度 100ppm の時には血液性状には特に変化はみられないが,15分以上かかる麻酔(50ppm)では一時的なへモグロビン量の滅少,血糖値の増加,血清ナトリウム量の増加等が認められた。これらマダイで得られた結果と他の魚種で得られている血液性状変化に関する知見から,“取り扱い”麻酔時のストレス反応の特徴を論じた。(5)マダイ輸送時にどの程度のストレス反応が起っているかを知るために,船舶活魚倉輸送と,トラックコンテナ輸送を行なった。船舶輸送の場合には,1×1×1mの活魚倉に魚を収容 し18.5km/hで運行し,海水は船底からの流入流出にまかせた状態で行ない,コンテナ輸送の場合には,大型厚手ビニール袋に201の海水を入れ,これに酸素ガスを30秒間吹き込み,その後密閉して段ボール箱に収容しトラックに積み込み輸送した。輸送中,輸送後の適当な時間に魚を取り上げ,キュビェ氏管より採血し,ヘマトクリット値を測定し,分離した血清についてグルマースとナトリウム量を測定した。船舶輪送の際,輸送直前に魚を活魚倉に収容した場合には著な血糖値の上昇が認められ,また,ヘマトクリット値,血清ナトリウム量の増加が認められる場合もあった。しかし,24時間前に魚を収容しておくと頭著な血糖値の上昇は認められなかった。このことは,“取り扱い”の影響が極めて大きいことを意味している。コンテナ輸送の場合には,収容時間の如何を問わず、顕著な血糖増加が認められ,ヘマトクリット値は高溶存酸素の影響による低下が認められた。魚の輸送時に,ストレス反応が起っていることは明らかである。その反応の起り方は実験毎に異なり,輸送のような複合的なストレッサーの影響に対する反応は必ずしも一定でないと判断された。(6)瀬戸内海における天然マダイの血液性状を調べた。釣り上げた後10分以内に船上で採血し,へマトクリット値,血清グルコース量,血清ナトリウム量,血清カリウム量等を測定した。ヘマトクリット値は34.8±4.87%,(平均値±標準偏差,n=31)血清グルコース量は63.5±25.14mg/di, n=47),血清ナトリウム量は181.7±20.00mEq(n=71)であった。血清ナトリウム量は季節により大きな変動を示した。(7)ストレッサーの強度の明らかな温度変化,塩分変化,溶存酸素量低下時のマダイの血液性状を基にマダイがストレス状態にあるか否かを判断するための判別函数分析を行なった。それぞれの実験結果より対照相,反応相と判断されたクラスターに含まれる各個体の10×(ヘマトクリット値),100×log(血清グルコース量),血清ナトリウム量の3変数を用いてそれぞれのグループを定義した。農林水産計算センターの多変量解析プログラムによって算出した判別函数式はZ =19.268-0.004X1-0.029X2-0.027X3 Z:それぞれのグループからの距離, X1:10×(ヘマトクリット値) X2:100×log(血清グルコース量), X3:血清ナトリウム量であった。取り扱い,MS222による麻酔,輪送,釣り上げ時のマダイ個体のヘマトクリット値,血清グルコース量,血清ナトリウム量の測定値を判別函数式に適用しストレス状態にあるか否かの判別を行った。(8)ストレス時のエネルギー代謝を明らかにするために主としていC を用いたトレーサー実験を行なった。組織標本は肝臓,筋肉組織,腔内脂肪組織を用いた。肝臓組織はスタディ·リグススライサーを用い薄切片とし,筋肉組織は胸議骨上体表側筋肉を剝離し,腹腔内脂肪組織は20mg程度の細切片として in vitro 実験に供した。(9)遊離組織標本についてクレブス氏重炭酸緩衝液中の U-HC-グルコースの代謝に与える飢餓の影響を研究した。初夏,2ヶ月間の絶食は肥満度,肝体重比の著しい減少を起した。in vitro 実験では標識グルコースは効率的に利用され,特に飢餓魚では肝臓や腹腔内脂肪組織では湿重量あたりの炭酸ガス生成は著しく増大した。しかし,組織への取込みやグリコーゲソへの転換には有意差は認められなかった。グルコースの炭酸ガス生成としての利用増大や,貯臓物質の減少は,飢餓時の血液学的性状にみられるストレス反応の様相を正常時とは異なったものにするであろうと推測された。(10) マダイのスライスした肝臓組織標本,胸骨上剝離筋肉および腹腔内脂肪組織細片を用いたinvitro 実験で,各種ホルモンが肝臓組織からのグルコース遊離,及び肝臓,筋肉,脂訪組織からの脂肪酸遊離に与える影響を調べた。ホルモンを添加しない同一魚体の対照区との比較で,エビネフリンとグルカゴンは肝臓からのグルコース遊離を促進し,コーチゾールとイソスリンは肝臓からのグルコース遊離を抑制した。クレブス燐酸緩衝液中で各種組織の振盪培養を3時間行なった後,組織と緩衝液を Doleの液で振盪抽出し,Trout の方法により脂肪酸の定量を行なった。エピネフリン,グルカゴン,インスリンは,どの組織についても特定の効果を示さなかった。コーチゾールには肝臓の遊離脂肪酸を増加させる傾向が認められたがその量は大きくなく、今後の検討が必要と考えられた。(11)遊離組織標本におけるグルコース利用に与えるエビネプリンの影響をU-14C-グルコースにより調べた。2回の実験を行なった。クレブス氏重炭酸緩衝液中の遊離組織標本は基買グルコースを組織に取り込み,炭酸ガス生成やグリコーゲン合成のために利用し,特に胸鰭筋肉に於けるグルコース利用は大きかった。ェビネプリンは2回の失験で胸鰭筋肉におけるグリコーゲン合成を抑制し,1つの実験では肝臓におけるグリコーゲン合成の抑制と腹空内脂肪組織における炭酸ガス生成の増加を起した。(1遊離組織標本における U-NC-グルコース,U-1C-乳酸,U-MC-グリシンの利用に与えるコーチゾールの影響を in vitro 実験系で論べた。これら基質の代謝の様相は組織毎に異なった。グルコースは,肝臓と胸鰭筋肉で主に呼吸(炭酸ガス生成)とグリコーゲン合成に多く利用され,乳酸は肝臓では呼吸と脂肪合成と糖新生に脂肪組織では脂肪合成に利用され,グリコーゲン合成に利用される割合は少なかった。グリシンは,肝臓では呼吸基質とグルコース生成に利用され,グリコーゲンや脂質に利用される割合は少なく,胸鰭筋肉や腹腔内脂肪組織では呼吸基質,グリコーゲン,脂肪としての利用は少なかった。コーチゾールを実験系に添加すると,グルコースの胸鰭筋肉取り込み抑制と腹腔内脂肪組織におけるグルコースからの脂肪合成の促進がみられた。また、肝臓においてグリシンからのグリコーゲン生成抑制と胸鰭筋肉におけるグリシン取り込み抑制がみられた。調べた条件範囲内では乳酸の代謝に関してコーチゾールの影響は認められなかった。(ストレス時に血液中に増加するエピネフリン,コーチゾールの物買代謝に与える影響とストレス時の高血糖の機構を考察した。in vitro 実験の結果から少なくともストレス時初期の血糖上昇は,肝臓や筋肉におけるグリコーゲン分解によるグルコース生成,末稍組織におけるグルコース利用の抑制、肝臓における乳酸やアミノ酸等からの糖新生等の複合的結果であると考えられた。特に乳酸は、ストレス状態で起り易い組織窒息の結果産生され,肝臓では組織内に保持されることなく呼吸基質、脂肪,糖として代謝されるという特性から糖新生基質として,重要であると考えられた。反応の大きさや確実さからストレス時の初期の代謝変化を起すホルモンは主にエピネフリンであると考えられた。 | |||||
| 言語 | ja | |||||
| bibliographic_information |
ja : 南西海区水産研究所研究報告 en : Bulletin of the Nansei Regional Fisheries Research Laboratory 巻 17, p. 1-133, ページ数 133, 発行日 1984-09 |
|||||
| 出版者 | ||||||
| 出版者 | 南西海区水産研究所 | |||||
| 言語 | ja | |||||
| 出版者 | ||||||
| 出版者 | Nansei Regional Fisheries Research Laboratory | |||||
| 言語 | en | |||||
| item_10002_source_id_9 | ||||||
| 収録物識別子タイプ | PISSN | |||||
| 収録物識別子 | 0388-841X | |||||
| item_10002_source_id_11 | ||||||
| 収録物識別子タイプ | NCID | |||||
| 収録物識別子 | AN00181988 | |||||
| 情報源 | ||||||
| 識別子タイプ | Local | |||||
| 関連識別子 | nnf_k_17_1 | |||||
| 関連サイト | ||||||
| 識別子タイプ | URI | |||||
| 関連識別子 | https://agriknowledge.affrc.go.jp/RN/2010302895 | |||||
| 言語 | ja | |||||
| 関連名称 | 日本農学文献記事索引(agriknowledge) | |||||
