基于生殖内分泌轴调控的鲐鱼(Scomber japonicus)青春期机制研究及其在水产养殖中的应用价值

【编辑推荐】本研究针对水产养殖中鲐鱼性成熟调控难题，通过解析脑-垂体-性腺轴(BPG axis)中kisspeptin和leptin的协同作用机制，首次证实Kiss2-12能显著促进垂体fshb/lhb基因表达，并发现leptin通过直接作用于垂体GTH细胞调控生殖功能，为人工诱导鱼类性成熟提供了新靶点和技术路径。

　　

在全球渔业资源濒临枯竭的背景下，水产养殖已成为人类获取优质蛋白质的重要途径。鲐鱼作为日本重要经济鱼种，其养殖业却长期受制于野生苗种依赖问题。实现全生命周期人工养殖的关键在于精确控制性成熟时间，而这一过程的核心调控机制——青春期启动机制在鱼类中仍属未知领域。九州大学研究团队利用其建立的陆基水池全周期养殖系统，以鲐鱼为模型，揭示了kisspeptin和leptin在生殖内分泌轴中的创新性作用。

研究采用基因组编辑、脑室注射、重组蛋白合成等关键技术，结合从受精卵到成鱼的系统采样策略。通过RT-qPCR、原位杂交和双标记荧光检测等方法，明确了kisspeptin受体在GnRH1神经元中的定位，并首次在鱼类中发现leptin直接作用于垂体FSH/LH细胞。

【Reproductive brain–pituitary–gonads reproductive endocrine axis】
证实鲐鱼存在保守的BPG轴调控机制，不同于哺乳动物的HPG轴，其垂体促性腺激素(GTH)分泌受多因素调控。

【Chub mackerel as an experimental fish】
建立1年性成熟的陆基养殖模型，克服海水鱼排卵诱导难题，实现从受精卵到成体的可重复实验系统。

【Kisspeptin】
发现哺乳动物青春期启动关键因子kisspeptin在鱼类中的同源基因，其Kiss-10区域高度保守。

【Identification of kisspeptin and its receptor】
克隆获得kiss1/kiss2及其受体基因，发现kissr1在缰核强表达，kissr2在GnRH1神经元周边富集。

【Evaluation of the physiological activity of kisspeptin】
脑室注射证实Kiss2-12可显著上调fshb/lhb表达，长期外周给药促进卵黄生成，为人工诱导成熟提供方案。

【Leptin】
分离出lepa/lepb双亚型和lepr受体，发现营养状态改变会显著影响lepa在肝脏的表达水平。

【Co-expression of GTH-producing cells and LepR】
通过双标记荧光证实垂体FSH/LH细胞共表达leptin受体，揭示营养信号直接调控生殖轴的新通路。

研究结论表明，鲐鱼青春期启动涉及kisspeptin-GnRH1-LH的正反馈循环，而leptin作为营养状态传感器通过双重途径调控生殖：既通过下丘脑kisspeptin神经元间接作用，又直接激活垂体GTH分泌。该发现不仅为理解硬骨鱼类生殖调控提供新范式，更推动水产养殖从经验型向精准调控转变。特别值得注意的是，在15种鲭科鱼类中发现的kisspeptin序列保守性，暗示该调控机制可能具有广谱适用性，为发展跨物种的性成熟诱导技术奠定理论基础。论文发表于《General and Comparative Endocrinology》，获日本比较内分泌学会2023年度鼓励奖。