ドイツ沿岸のゴマフアザラシ (Phoca vitulina) の骨格成長中の骨ミネラル密度と微細構造の変化

Scientific Reports volume 13、記事番号: 7196 (2023) この記事を引用

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種を超えて、骨格系は内臓の保護、運動の構造的基盤、内分泌器官としての機能などの相互機能を共有しており、したがって生存にとって極めて重要です。 しかし、海洋哺乳類の骨格の特徴、特に成長期の骨格についての洞察は限られています。 ゴマフアザラシ (Phoca vitulina) は、北海とバルト海で一般的な海洋哺乳類であり、生態系の状態を示す適切な指標です。 ここでは、ゴマフアザラシの新生児、若年体、成体を対象に、二重エネルギー X 線吸収測定法 (DXA) による全身の面骨塩密度 (aBMD) と、高解像度末梢定量的コンピューター断層撮影 (HR-pQCT) による腰椎を分析しました。 。 骨格の成長に沿って、DXAによる二次元aBMDの増加は、HR-pQCTによる三次元体積BMDと平行しており、これは小柱数が一定のままで小柱の厚さが増加したことに起因すると考えられる。 体の寸法（体重と長さ）とaBMDおよび小柱の微細構造の間には強い関連性が観察されました（R2 = 0.71〜0.92、すべてp < 0.001）。 DXA 測定 (つまり、人間の骨粗鬆症を診断するために世界中で使用されている標準的な方法) の結果を検証するために、HR-pQCT 法の 3 次元測定値を使用して線形回帰分析を実行しました。これにより、2 つの画像技術間の強い関連性が明らかになりました。 (例、aBMD および Tb.Th: R2 = 0.96、p < 0.0001)。 まとめると、私たちの発見は、成長中の海洋哺乳類の体系的な骨格調査の重要性を強調しており、この文脈におけるDXAの精度の高さを示しています。 限られたサンプルサイズに関係なく、観察された小柱の肥厚は、椎骨成熟の明確なパターンを表す可能性があります。 栄養状態の違いなどは骨格の健康に影響を与える可能性が高いため、海洋哺乳類の骨格評価を定期的に実施することが不可欠であると考えられます。 結果を環境曝露の文脈に置くことで、その個体群を保護するための効果的な対策が可能になる可能性があります。

ゴマフアザラシ (Phoca vitulina) は、ドイツの海岸沿いで一般的な海洋哺乳類で、北海とバルト海で見られます。 彼らは頂点捕食者であり、長生きの海洋哺乳類（オスで 20 ～ 25 年、メスで 30 ～ 35 年）、行動範囲が狭いため、生態系の状態を示す適切な指標となります 1,2,3。 複数の研究が、北海とバルト海のゴマフアザラシの免疫、内分泌、生殖システムに対するさまざまな人為的影響とその影響について報告しています2,4,5,6。 しかし、骨格系とさまざまなストレス要因による潜在的な変化を調査した研究は限られています 7,8。

海と陸の間など、基本的な環境の違いにもかかわらず、骨格系は種を超えて同様の機能を共有しています。 骨格の少なくとも 5 つの共通の特徴を定義できます。これには、運動のための構造的基盤の提供、内臓の保護、カルシウムの主な貯蔵、内分泌器官としての骨、聴覚中の音の伝達が含まれます9,10。 骨は、骨形成と吸収のバランスを通じて生涯にわたって再構築されます。このバランスは、2 つの異なる骨細胞タイプ、つまり骨形成骨芽細胞と骨吸収破骨細胞によって密接に連携して行われます 11。 これら 2 つの細胞型 (骨芽細胞と破骨細胞) に次いで、マトリックスに埋め込まれた機械感受性骨細胞が最も豊富な細胞型を表し、シグナル伝達タンパク質やホルモンの産生を含むさまざまなプロセスによるリモデリング プロセスを調整します 12,13。 骨細胞の特徴における特定の変化、すなわち下部ラクナ領域として骨領域あたりの骨細胞ラクナの数が減少することは、他のクジラ種と比較してマッコウクジラで以前に示されており、これは深く潜ることが骨細胞の生存率の低下に関連している可能性があるためである14。 リモデリングのプロセスは環境の変化に非常に敏感であり、このため、ビタミン、ホルモン、栄養素、汚染物質などの複数の要因にも影響を受けます15、16、17。 さらに、骨の質の乱れや変化は、個人の全体的な健康や生理機能に重大な影響を与える可能性があります18。