Braz J Med Biol Res, joulukuu 1997, Volume 30(12) 1485-1487 (Lyhyt tiedonanto)
Plasma testosteroni- ja 11-ketotestosteronipitoisuudet urospuolisilla pacuilla Piaractus mesopotamicus (Cypriniformes, Characidae)
R. Gazola1 ja M.I. Borella2
1Escola de Farmácia e Odontologia de Alfenas, Alfenas, MG, Brasil
2Instituto de Ciências Biomédicas, Universidade de São Paulo, São Paulo, SP, Brasil
TiivistelmäTekstiKiitoksetKirjeenvaihto ja alaviitteet
Abstract 
Testosteronipitoisuudet (T) ja 11—ketotestosteroni (11-KT) määritettiin radioimmunomäärityksellä eteläamerikkalaisen pacun Piaractus mesopotamicuksen kahdessa lisääntymiskierron vaiheessa, i.e., lepo ja sukukypsyminen, ja gonadosomaattinen indeksi (GSI) laskettiin. Korkeimmat T- ja 11-KT-pitoisuudet saavutettiin kypsymisvaiheessa (T = 2400 ± 56 pg/ml; 11-KT = 2300 ± 60 pg/ml) ja alhaisemmat pitoisuudet säilyivät lepovaiheessa. Androgeenitasojen nousu tapahtui siittiöiden ilmaantuessa kypsymisvaiheessa, jolloin GSI oli korkeimmillaan.
Avainsanat: teleostokala, testosteroni, 11-ketotestosteroni, radioimmunomääritys, lisääntymiskierto
Korkeimpien selkärankaisten androgeenit tuotetaan sukurauhasissa ja lisämunuaiskuoressa, ja kiveksissä suurin osa androgeenista syntetisoituu ja erittyy. Kalojen kivekset voivat syntetisoida androgeeneja testosteronia (T), androstenedionia ja 11-ketotestosteronia (11-KT) (1,2).
Testosteronin ja 11-ketotestosteronin roolista urospuolisissa teleostereoissa on keskusteltu paljon. Yleisesti ajatellaan, että testosteronilla on vaikutusta joihinkin spermatogeneesin vaiheisiin, kuten spermatogonien lisääntymiseen ja siittiöiden muodostumiseen (3). Testosteronin aineenvaihduntatuote, joka vapautuu elimistöstä virtsaan, voi myös houkutella vastakkaista sukupuolta ja vaikuttaa seksuaaliseen käyttäytymiseen (4). Lisäksi testosteroni on estrogeenin biosynteesin esiaste, ja se voi olla osallisena sukupuolisen erilaistumisen prosessissa (5).
11-ketotestosteroni stimuloi selvästi sekundaaristen sukupuoliominaisuuksien kehittymistä urospuolisilla teleostereoilla (1). Seerumin gonadien steroidihormonipitoisuuksien kausittaiset muutokset on dokumentoitu useilla makean veden teleostilajeilla (4-9), mukaan lukien naaraspacu (10). Nämä tiedot ovat myötävaikuttaneet kalojen lisääntymisen endokrinologisten näkökohtien ymmärtämiseen.
Pacu, Piaractus mesopotamicus Holmberg, 1887, on eteläamerikkalainen vaelluskala, jolla on suuri taloudellinen merkitys ja joka elää Keski-Brasiliassa sijaitsevan Matogrosson alankoalueen joissa. Vankeudessa elävillä pacuilla on samanlainen sukurauhasten kypsymismalli kuin luonnossa; lisääntyminen ei kuitenkaan tapahdu spontaanisti vankeudessa (10).
Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli raportoida sukupuolisteroidien testosteronin ja 11-ketotestosteronin plasmapitoisuuksien muutoksista vankeudessa elävillä urospuolisilla pacuilla lisääntymiskierron kahdessa vaiheessa, ts, lepovaihe (R) ja kypsymisvaihe (M).
Sukupuolista pacua, Piaractus mesopotamicus (N = 30), kasvatettiin vankeudessa vesiviljelyn tutkimus- ja koulutuskeskuksessa (CEPTA), Pirassunungassa, SP:ssä, Brasiliassa (subtrooppinen vyöhyke, 22o 02′ eteläistä leveyttä, 47o 30′ läntistä leveyttä), ja sen avulla määriteltiin sukusolisästeroidien testosteroni- ja 11-ketotestosteronipitoisuudet lisääntymiskierron lepovaiheessa ja kypsymisvaiheessa. Verinäytteet (5 ml/kala) otettiin heparinoitujen ruiskujen avulla peräsuolesta, ja kaikki kalat punnittiin ja teurastettiin. Gonadosomaattinen indeksi (GSI) laskettiin seuraavasti: (gonadien paino/ruumiinpaino) x 100. Jokaisesta kalasta otettiin näytteet sukurauhasista, jotka kiinnitettiin Bouinin liuokseen ja käsiteltiin tavanomaisin histologisin menetelmin sukurauhasvaiheen määrittämiseksi. Verinäytteet sentrifugoitiin ja plasmanäytteet säilytettiin -20oC:ssa. Varastoitu plasma kuljetettiin kuivalla jäällä West Vancouverin laboratorioon (Vancouver, Brittiläinen Kolumbia), jossa hormonipitoisuudet määritettiin radioimmunomäärityksellä (RIA).
T- ja 11-KT-pitoisuudet määritettiin suoraan uuttamattomasta, lämpökäsitellystä plasmasta (11). Täydelliset tiedot steroidien RIA:sta on kuvattu muualla (12). T- ja 11-KT-vasta-aineilla oli 50 %:n tasolla alle 6 % ristireaktio 11-hydroksitestosteronin kanssa ja alle 2 % andrenosteronin ja kaikkien muiden testattujen steroidien kanssa. Määrityksen validiteetti vahvistettiin osoittamalla, että tunnetut määrät T:tä ja 11-KT:tä, jotka lisättiin plasmaan ennen näytteen valmistelua RIA:ta varten, olivat tarkkoja. Tarkkuus määritettiin analysoimalla määrityksen sisäiset ja määritysten väliset variaatiokertoimet, jotka olivat alle 10 % molemmissa määrityksissä. Määritysten herkkyys oli 5 pg/ml. Tiedot ilmoitetaan keskiarvoina ± SEM, ja ne analysoitiin varianssianalyysillä (ANOVA) ja Student-Newman-Keulsin moninkertaisen vaihteluvälin testillä merkitsevyystason ollessa P<0,01.
Taulukossa 1 esitetään RIA:lla määritetyt T- ja 11-KT-profiilit sekä urospuolisen pacun GSI-arvot sukukierron R- ja M-vaiheissa. Plasman 11-KT-arvot olivat korkeammat kuin T-arvot R-vaiheessa, kun taas M-vaiheessa T-arvot olivat korkeammat kuin 11-KT. T- ja 11-KT-pitoisuuksien välillä ei kuitenkaan havaittu merkittäviä eroja samassa vaiheessa. T- ja 11-KT-arvot olivat merkitsevästi korkeammat (P<0,01) M-vaiheessa (T = 2400 ± 56 pg/ml; 11-KT = 2300 ± 60 pg/ml), jolloin myös GSI oli korkeampi (0,6 ± 0,1 %).
Spermatogeneesin ja siittiöiden erittymisen on katsottu tapahtuvan gonadotropiinien kontrolloimana teleosteilla (4,13). Urospuolisten teleostikalojen tärkeimmät kivesten syntetisoimat androgeenit näyttävät olevan testosteroni ja 11-ketotestosteroni (4,6,8,14).
T:tä ja 11-KT:tä esiintyy urospuolisten pacujen plasmassa suunnilleen yhtä suuria määriä samoissa gonadensyklin vaiheissa. Samankaltaisia tuloksia saatiin myös lohikaloista (8), joissa T ja 11-KT nousevat ja laskevat joko samanaikaisesti tai toisinaan siten, että T edeltää 11-KT:tä noin kuukaudella.
Urospuolisilla pacuilla plasman T- ja 11-KT-pitoisuudet olivat merkitsevästi korkeammat sukukypsymisvaiheessa kuin kiveksen kiertokulun lepovaiheessa, ja määritettyjen plasman steroidipitoisuuksien ja GSI:n välillä havaittiin positiivinen korrelaatio. Nämä tulokset ovat yhdenmukaisia teleostikaloista saatujen tulosten kanssa. Esimerkiksi Scorpius lineatus -lajissa GSI-arvot ovat suurimmillaan täydellisen spermatogeneesin aikana, ja 11-KT-pitoisuus on suurempi uroksilla ennen kutua (15). Fostierin (4) mukaan T- ja 11-KT-pitoisuudet ovat tyypillisesti koholla spermatogeenisen ja spermiogeenisen aktiivisuuden aikana ja laskevat lisääntymisrauhan aikana lohikaloissa. Pagrus auratus -lajin kaloilla plasman T-arvot nousevat spermioituvissa kaloissa, ja plasman 11-KT-tasot noudattavat hyvin samankaltaista mallia kuin T-tasot (16). Vuosittain kutevilla Dicentrarchus labrax -uroksilla T- ja 11-KT-plasman T- ja 11-KT-pitoisuudet ovat korkeammat siittiön aikana, koska C21-steroidit säätelevät sukukypsymisen loppuvaiheita (6).
1. Wei-Xin Z (1988). Testosteronin ja 11-oksotestosteronin muutokset vuotuisen syklin ja indusoidun kutun aikana tylppäkurkkulohella (Megalobrama anblycephala). Guangzhoun, Kiinan kansantasavallan kansainvälisen symposiumin pöytäkirjat, 14-16: 66-72.
2. Vermeulen GJ, Lambert JGD, Van-der-Looy MJW & Goss HJT (1994). Kaasukromatografis-massaspektrometrinen (GC-MS) analyysi sukurauhassteroidien pitoisuuksista urospuolisen afrikkalaisen monnin, Clarias gariepinus, plasmassa: kastraation tai gonadotropiinia vapauttavan hormonianalogin hoidon vaikutus. General and Comparative Endocrinology, 96: 288-297.
3. Billard R, Fostier A, Weil C & Breton B (1982). Spermatogeneesin endokriininen ohjaus teleostikaloissa. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences, 39: 65-79.
5. Liley NR, Breton B, Fostier A & Tan ESP (1986). Endokriiniset muutokset, jotka liittyvät kutukäyttäytymiseen ja sosiaalisiin ärsykkeisiin luonnonvaraisessa kirjolohipopulaatiossa (Salmo gairdneri). General and Comparative Endocrinology, 62: 145-156.
6. Prat F, Zanuy S, Carrillo M, De Mones A & Fostier A (1990). Seasonal changes in plasma levels of gonadal steroids of sea bass, Dicentrarchus labrax L. General and Comparative Endocrinology, 78: 361-373.
7. Pavlidis M, Dimitriou D & Dessypris A (1994). Testosteronin ja 17B-estradiolin plasman vaihtelut kutuaikana uros- ja naaraspuolisilla kirjolohilla, Oncorhynchus mykiss (Walbaum), joita pidetään useissa fotoperiodijärjestelmissä. Annales Zoologici Fennici, 31: 319-327.
8. Dye HM, Sumpter JP, Fagerlund UHM & Donaldson EM (1986). Lisääntymisparametrien muutokset merilohen, Oncorhynchus gorbuscha (Walbaum), kutuvaelluksen aikana. Journal of Fish Biology, 29: 167-176.
9. Scott AP & Sumpter JP (1989). Kausittaiset vaihtelut kivesten sukusoluvaiheissa ja plasman sukupuolisteroidipitoisuuksissa 2-vuotiaana kypsyvillä uros kirjolohilla (Salmo gairdneri). General and Comparative Endocrinology, 73: 46-58.
10. Gazola R, Borella MI, Donaldson EM, Val-Sella MV, Sukumasavin N, Fava-De-Moraes F & Bernardino G (1996). Plasman steroidi- ja kortikosteroidipitoisuudet naaraspacuilla Piaractus mesopotamicus, Teleostei-Characidae. Brazilian Journal of Medical and Biological Research, 29: 659-664.
11. Scott AP, Mackenzie DS & Stacey NE (1984). Endokriiniset muutokset luonnollisen kutuvaelluksen aikana valkoisella suckerilla, Catostomus commersoni. General and Comparative Endocrinology, 56: 350-359.
12. Van der Kraak G, Dye HM & Donaldson EM (1984). LH-RH-etyyliamiinin vaikutukset plasman sukupuolisteroidiprofiiliin aikuisilla naaraspuolisilla koholohilla. General and Comparative Endocrinology, 55: 36-45.
13. Planas V & Swanson P (1995). Kypsymiseen liittyvät muutokset lohen kiveksen vasteessa gonadotropiinien (GTH I ja GTH II) steroidogeenisille vaikutuksille in vitro. Biology of Reproduction, 52: 697-704.
14. Kobayashi M, Aida K & Hanyu I (1986). Vuosittaiset muutokset gonadotropiinien ja steroidihormonien plasmapitoisuuksissa kultakaloilla. Bulletin of the Japanese Society of Scientific Fisheries, 52: 1153-1158.
15. Dedual M & Pankhurst NW (1992). Plasman steroidihormonipitoisuudet suhteessa luonnosta pyydetyn nuohoojan Scorpius lineatus (Kyphodidae) lisääntymiskiertoon. Australian Journal of Marine and Freshwater Research, 43: 753-763.
Kiitokset
Haluamme kiittää tohtori E.M. Donaldsonia, West Vancouverin laboratorion päällikköä hormonimittauksista, N. Sukumasavinia teknisestä tuesta ja G. Bernardinoa kalojen toimittamisesta.