Neural regulation of bone mineral homeostasis : new insights from fish

Abstract

Diseases and malformations are ones of the major hurdles for the developing aquaculture industry. Thus, despite the improved methodologies for farming of marine and fresh water fish species, egg and larval viability in some species is still very low as a consequence of a high incidence of dystrophies. Often skeletal pathologies may be a combination of several deformities, however, neck, vertebral, and spinal disorders are most prevalent. Many times the dystrophies are not immediately apparent (or detected) leading to wasteful use of food, energy, space and human resources until dystrophic fish are graded and removed. Previous studies suggest that malformations are induced in early stages during the embryonic and larval periods of life, although the causes and mechanisms responsible are not well understood. It has been proposed that alteration of skeletal development is probably a result of complex interactions between genetic, nutritional and environmental factors. Currently, there is scanty information about the development and metabolism of bone in fish species. Specifically, we will focus on Pth4 (PTHL, parathyroid hormone like), a discovered member of PTH family of peptides that are known to play critical roles in phosphate and calcium homeostasis and bone development in human and other vertebrates. Most studies have tried to provide insights about peptide-receptor interaction for several ligands from the PTH family to understand and treat disorders of bone and mineral metabolism. Pth4 (PTHL) gene was identified and isolated for the first time in the teleost Takifugu rubripes and then in other vertebrates like Xenopus and chicken, with the exception of placental mammals. We aim to characterize the function of Pth4 (PTHL) and its genetic regulation as a possible gene involved on the skeletal development in zebrafish.

Las enfermedades y malformaciones son dos de los principales obstáculos para el desarrollo de la industria acuícola. Así, a pesar de las mejoras introducidas en el cultivo de peces de agua marina y dulce, la viabilidad de huevos y larvas es todavía baja en algunas especies como consecuencia de la alta incidencia de distrofias. Normalmente las patologías esqueléticas son una combinación de varias deformidades, sin embargo los trastornos de cuello, vértebras y de columna son los más frecuentes. La mayoría de las veces las distrofias no son inmediatamente aparentes (o detectadas) lo cual conduce a la pérdida de alimentos, energía, espacio y recursos humanos hasta que los peces malformados son clasificados y eliminados. Estudios previos sugieren que las malformaciones son inducidas en las primeras etapas durante los períodos embrionario y larval, aunque no se conocen bien las causas y los mecanismos responsables. Se ha propuesto que la alteración del desarrollo esquelético es probablemente un resultado de complejas interacciones entre factores genéticos, ambientales y nutricionales. Actualmente, hay escasez de información sobre el desarrollo y el metabolismo de hueso en especies de peces . En concreto, nos centraremos en la Pth4 (PTHL, parathyroid hormone like), un miembro de la familia de las hormonas paratiroideas que juegan un papel crítico en la homeostasis del fosfato y del calcio y el desarrollo esquelético en humanos y otros vertebrados. La mayoría de los estudios han tratado de proporcionar información acerca de la interacción péptido-receptor para varios ligandos de la familia de PTH para entender los trastornos del metabolismo óseo y mineral. El gen Pth4 (PTHL) fue identificado por primera vez en el teleósteo Takifugu rubripes y luego en otros vertebrados como en Xenopus y Gallus, con la excepción de los mamíferos placentarios. Nuestro objetivo es caracterizar la función de Pth4 (PTHL) y su regulación genética como un posible gen implicado en el desarrollo esquelético en el pez cebra.

As enfermidades e malformacións son dous dos principais obstáculos para o desenvolvemento da industria acuícola. Así, a pesar das melloras introducidas no cultivo de peixes de auga mariña e doce, a viabilidade de ovos e larvas é aínda baixa nalgunhas especies como consecuencia da alta incidencia de distrofias. Normalmente as patoloxías esqueléticas son unha combinación de varias deformidades, non obstante os trastornos de colo, vértebras e de columna son os máis frecuentes. A maioría das veces as distrofias non son inmediatamente aparentes (ou detectadas) o cal conduce á perda de alimentos, enerxía, espazo e recursos humanos ata que os peixes malformados son clasificados e eliminados. Estudos previos suxiren que as malformacións son inducidas nas primeiras etapas durante os períodos embrionario e larval, aínda que non se coñecen ben as causas e os mecanismos responsables. Propúxose que a alteración do desenvolvemento esquelético é probablemente un resultado de complexas interaccións entre factores xenéticos, ambientais e nutricionais. Actualmente, hai escaseza de información sobre o desenvolvemento e o metabolismo de óso en especies de peixes. En concreto, centrarémonos na Pth4 (PTHL, parathyroid hormone like), un membro da familia das hormonas paratiroideas que xogan un papel crítico na homeostase do fosfato e do calcio e o desenvolvemento esquelético en humanos e outros vertebrados. A maioría dos estudos trataron de proporcionar información acerca da interacción péptido-receptor para varios ligandos da familia de PTH para entender os trastornos do metabolismo óseo e mineral. O xene Pth4 (PTHL) foi identificado por primeira vez no teleósteo Takifugu rubripes e logo noutros vertebrados como en Xenopus e Gallus, coa excepción dos mamíferos placentarios. O noso obxectivo é caracterizar a función de Pth4 (PTHL) e a súa regulación xenética como un posible xene implicado no desenvolvemento esquelético no peixe cebra.