キスペプチンニューロン系の進化的に保存された機能は、非哺乳類の研究で明らかにされているように非生殖的調節です

神経ペプチドキスペプチンとその受容体GPR54で構成されるキスペプチンニューロン系は、哺乳類では生殖調節の重要な要因であるいわゆる視床下部 - 下垂体 - ゴナダル（HPG）軸と考えられています。しかし、非哺乳類の脊椎動物、特に硬骨魚では、HPG軸上のキスペプチン調節の存在は依然として議論の余地があります。この研究では、多学的な技術を硬骨魚のメダカに適用し、HPG軸上の可能なキスペプチン調節を調べました。最初に、キスペプチン関連遺伝子のノックアウトメダカを生成し、それらが正常な出生率、生殖腺の成熟、および性腺刺激症の発現を示すことを発見しました。さらに、パッチクランプ技術によって記録されたGNRH1ニューロンの発火活動は、Kisspeptinアプリケーションによって変更されませんでした。さらに、金魚では、in vivoのキスペプチン投与はHPG軸調節にプラスの効果を示さなかった。しかし、キスペプチン遺伝子は鳥を除く脊椎動物の間で完全に保存されているため、キスペプチンは脊椎動物に重要な非生殖機能を持つべきだと推測しました。したがって、キスペプチンの新規機能を発見するために、GPR54-1：強化された緑色蛍光タンパク質（EGFP）トランスジェニックメダカを生成しました。GPR54-1の神経投影の分析：EGFP発現ニューロンは、下垂体への腹外側視神経視領域プロジェクトにおけるこれらのニューロンが、おそらくゴナドトロピン放出以外の内分泌調節に関与していることを示しました。さらに、ディープシーケンス、組織学的、および電気生理学的分析の組み合わせにより、キスペプチンニューロンの制御下にあるさまざまな新規神経系、つまり神経ペプチドYb、コレシストキニン、イソトシン、バソトシン、神経ペプチドBを発現するさまざまな新規神経系が明らかになりました。標識受容体を発現するニューロンは、脊椎動物で保存される可能性のあるさまざまなキスペプチン依存性ニューロン系に関する洞察を与えます。

The kisspeptin neuronal system, which consists of a neuropeptide kisspeptin and its receptor Gpr54, is considered in mammals a key factor of reproductive regulation, the so-called hypothalamic-pituitary-gonadal (HPG) axis. However, in nonmammalian vertebrates, especially in teleosts, existence of kisspeptin regulation on the HPG axis is still controversial. In this study, we applied multidisciplinary techniques to a teleost fish, medaka, and examined possible kisspeptin regulation on the HPG axis. First, we generated knockout medaka for kisspeptin-related genes and found that they show normal fertility, gonadal maturation, and expression of gonadotropins. Moreover, the firing activity of GnRH1 neurons recorded by the patch clamp technique was not altered by kisspeptin application. Furthermore, in goldfish, in vivo kisspeptin administration did not show any positive effect on HPG axis regulation. However, as kisspeptin genes are completely conserved among vertebrates except birds, we surmised that kisspeptin should have some important nonreproductive functions in vertebrates. Therefore, to discover novel functions of kisspeptin, we generated a gpr54-1:enhanced green fluorescent protein (EGFP) transgenic medaka, whose gpr54-1-expressing cells are specifically labeled by EGFP. Analysis of neuronal projection of gpr54-1:EGFP-expressing neurons showed that these neurons in the ventrolateral preoptic area project to the pituitary and are probably involved in endocrine regulation other than gonadotropin release. Furthermore, combination of deep sequencing, histological, and electrophysiological analyses revealed various novel neural systems that are under control of kisspeptin neurons-that is, those expressing neuropeptide Yb, cholecystokinin, isotocin, vasotocin, and neuropeptide B. Thus, our new strategy to genetically label receptor-expressing neurons gives insights into various kisspeptin-dependent neuronal systems that may be conserved in vertebrates.