Braz J Med Biol Res, December 1997, Volume 30(12) 1485-1487 (Korte Mededeling)
Plasma testosteron en 11-ketotestosteron niveaus van mannelijke pacu’s Piaractus mesopotamicus (Cypriniformes, Characidae)
R. Gazola1 en 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
AbstractTekstErkenningenCorrespondentie en voetnoten
Abstract 
De niveaus van testosteron (T) en 11-ketotestosteron (11-KT) van de Zuid-Amerikaanse pacu Piaractus mesopotamicus werden bepaald met behulp van radio-immunoassay tijdens twee fasen van de voortplantingscyclus, i.e., rust en rijping, en de gonadosomatische index (GSI) werd berekend. De hoogste niveaus van T en 11-KT werden bereikt tijdens de rijpingsfase (T = 2400 ± 56 pg/ml; 11-KT = 2300 ± 60 pg/ml) en lagere niveaus werden gehandhaafd tijdens de rustperiode. De stijging van de androgeenspiegels deed zich voor bij het verschijnen van spermatozoa in de rijpingsfase, wanneer de GSI het hoogst was.
Key woorden: teleostvis, testosteron, 11-ketotestosteron, radio-immunoassay, voortplantingscyclus
Hogere gewervelde dieren produceren androgeen door de geslachtsklieren en de bijnierschors, waarbij de testis de plaats is waar de meeste androgeen wordt gesynthetiseerd en uitgescheiden. De testikels van vissen kunnen de androgenen testosteron (T), androsteendion en 11-ketotestosteron (11-KT) synthetiseren (1,2).
Er is veel discussie geweest over de rol van testosteron en 11-ketotestosteron bij mannelijke teleosts. Algemeen wordt aangenomen dat testosteron een effect heeft op sommige stappen van de spermatogenese, zoals de spermatogoniale vermenigvuldiging en de vorming van spermatocyten (3). Het stofwisselingsproduct van testosteron, dat in de urine uit het lichaam vrijkomt, kan ook het andere geslacht aantrekken en het seksueel gedrag beïnvloeden (4). Bovendien is testosteron een precursor van de biosynthese van oestrogeen en kan het betrokken zijn bij het proces van seksuele differentiatie (5).
11-ketotestosteron stimuleert duidelijk de ontwikkeling van secundaire geslachtskenmerken bij mannelijke teleosts (1). Seizoensgebonden veranderingen in serum gonadale steroide hormoonspiegels zijn gedocumenteerd bij een aantal zoetwater teleost soorten (4-9), waaronder vrouwelijke pacu’s (10). Deze gegevens hebben bijgedragen tot een beter begrip van de endocrinologische aspecten van de voortplanting bij vissen.
De pacu, Piaractus mesopotamicus Holmberg, 1887, is een Zuid-Amerikaanse trekvis van groot economisch belang die leeft in de rivieren van het Matogrosso Laagland complex in Centraal Brazilië. In gevangenschap vertoont de pacu een patroon van gonadale rijping dat vergelijkbaar is met dat in de natuur; voortplanting gebeurt echter niet spontaan in gevangenschap (10).
Het doel van dit onderzoek was de veranderingen in plasmaspiegels van de geslachtssteroïden testosteron en 11-ketotestosteron te rapporteren bij mannelijke pacu’s in gevangenschap gedurende twee stadia van de voortplantingscyclus, nl,
Mannelijke pacu’s, Piaractus mesopotamicus (N = 30), gekweekt in gevangenschap in het Centrum voor Onderzoek en Opleiding in Aquacultuur (CEPTA), Pirassununga, SP, Brazilië (subtropische zone, 22o 02′ Z, 47o 30′ W), werden gebruikt voor de bepaling van de testissteroïden testosteron en 11-ketotestosteron tijdens de rust- en rijpingsstadia van de voortplantingscyclus. Bloedstalen (5 ml/vis) werden genomen uit de caudale vaten met gehepariniseerde injectiespuiten en alle vissen werden gewogen en opgeofferd. De gonadosomatische index (GSI) werd berekend als (gewicht gonaden/lichaamsgewicht) x 100. Van elke vis werden monsters van de gonaden weggesneden, gefixeerd in Bouin’s oplossing en verwerkt volgens de gebruikelijke histologische methodes om het gonadale stadium te bepalen. De bloedmonsters werden gecentrifugeerd en de plasma-aliquots werden bewaard bij -20oC. Het opgeslagen plasma werd op droog ijs vervoerd naar het West Vancouver Laboratory (Vancouver, British Columbia), waar de hormoonconcentraties werden bepaald met behulp van radio-immunoassay (RIA).
T en 11-KT niveaus werden rechtstreeks bepaald in niet-geëxtraheerd, warmtebehandeld plasma (11). Volledige details van de RIA van steroïden zijn elders beschreven (12). Op het 50%-niveau vertoonden T- en 11-KT-antilichamen minder dan 6% kruisreactie met 11-hydroxytestosteron, en minder dan 2% met andrenosteron en alle andere geteste steroïden. De validiteit van de test werd bevestigd door de demonstratie dat bekende hoeveelheden T en 11-KT die aan plasma waren toegevoegd vóór monstervoorbereiding voor RIA, nauwkeurig waren. De precisie is bepaald door analyse van de intra- en inter-assay variatiecoëfficiënten, die voor de twee bepalingen minder dan 10% bedroegen. De gevoeligheid van de assays was 5 pg/ml. De gegevens worden gerapporteerd als gemiddelde ± SEM en werden geanalyseerd door variantieanalyse (ANOVA) en de Student-Newman-Keuls multiple range test, met het significantieniveau vastgesteld op P<0.01.
De profielen van T en 11-KT zoals bepaald door RIA en de GSI van mannelijke pacu’s in de R en M stadia van de gonadale cyclus zijn weergegeven in tabel 1. De plasmawaarden van 11-KT waren hoger dan de T-waarden in het R-stadium, terwijl in het M-stadium de T-waarden hoger waren dan 11-KT. Er werden echter geen significante verschillen waargenomen tussen de T- en 11-KT-waarden in hetzelfde stadium. De T- en 11-KT-waarden waren significant hoger (P<0,01) in het M-stadium (T = 2400 ± 56 pg/ml; 11-KT = 2300 ± 60 pg/ml) wanneer de GSI ook hoger was (0,6 ± 0,1%).
Spermatogenese en spermiatie worden geacht onder controle van gonadotropines te staan bij teleosts (4,13). Bij mannelijke teleostvissen blijken de belangrijkste door de testes gesynthetiseerde androgenen testosteron en 11-ketotestosteron te zijn (4,6,8,14).
T en 11-KT zijn in plasma van mannelijke pacu’s in ongeveer gelijke hoeveelheden aanwezig in dezelfde stadia van de gonadale cyclus. Vergelijkbare resultaten werden verkregen voor de zalmachtige roze zalm (8), waarbij T en 11-KT gelijktijdig stijgen en dalen, of soms waarbij T ongeveer een maand voor 11-KT komt.
In mannelijke pacu’s waren de plasma T- en 11-KT-spiegels significant hoger tijdens de rijpingsfase dan tijdens de rustfase van de testiculaire cyclus, en er werd een positieve correlatie waargenomen tussen de plasma-steroïdenspiegels die werden bepaald en de GSI. Deze resultaten komen overeen met die welke zijn verkregen bij vissen van het Teleost-type. Bij Scorpius lineatus bijvoorbeeld zijn de GSI-waarden maximaal tijdens de periode van volledige spermatogenese en is de 11-KT-concentratie hoger bij de mannetjes vóór het kuitschieten (15). Volgens Fostier (4) zijn de T- en 11-KT-concentraties bij zalmachtigen karakteristiek verhoogd tijdens perioden van spermatogene en spermiogene activiteit en verlaagd tijdens perioden van rust in de voortplantingscyclus. Bij Pagrus auratus stijgen de plasma-T-waarden bij vissen die spermiatie ondergaan, en de plasma-11-KT-waarden volgen een patroon dat sterk lijkt op dat van de T-waarden (16). Bij Dicentrarchus labrax mannetjes die jaarlijks kuit schieten, zijn de plasmaniveaus van T en 11-KT hoger tijdens de spermiatie, aangezien de laatste stadia van de rijping worden gereguleerd door C21-steroïden (6).
1. Wei-Xin Z (1988). Veranderingen in testosteron en 11-oxotestosteron gedurende een jaarlijkse cyclus en geïnduceerd kuitschieten bij stompe snuitbrasem (Megalobrama anblycephala). Proceedings van het Internationale Symposium van Guangzhou, PRC, 14-16: 66-72.
2. Vermeulen GJ, Lambert JGD, Van-der-Looy MJW & Goss HJT (1994). Gas chromatographic-mass spectrometric (GC-MS) analysis of gonadal steroids in plasma of the male African catfish, Clarias gariepinus: effect of castration or treatment with gonadotropin releasing hormone analogue. General and Comparative Endocrinology, 96: 288-297.
3. Billard R, Fostier A, Weil C & Breton B (1982). Endocrine control of spermatogenesis in teleost fish. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences, 39: 65-79.
5. Liley NR, Breton B, Fostier A & Tan ESP (1986). Endocrine changes associated with spawning behavior and social stimuli in a wild population of rainbow trout (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). Testosterone and 17B-estradiol plasma fluctuations throughout spawning period in male and female rainbow trout, Oncorhynchus mykiss (Walbaum), kept under several photoperiod regimes. Annales Zoologici Fennici, 31: 319-327.
8. Dye HM, Sumpter JP, Fagerlund UHM & Donaldson EM (1986). Changes in reproductive parameters during the spawning migration of pink salmon, Oncorhynchus gorbuscha (Walbaum). Tijdschrift voor Visbiologie, 29: 167-176.
9. Scott AP & Sumpter JP (1989). Seasonal variations in testicular germ cell stages and in plasma concentrations of sex steroids in male rainbow trout (Salmo gairdneri) matureuring at 2 years old. 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). Plasma steroïde en corticosteroïde niveaus bij vrouwelijke pacu’s Piaractus mesopotamicus, Teleostei-Characidae. Braziliaans Tijdschrift voor Medisch en Biologisch Onderzoek, 29: 659-664.
11. Scott AP, Mackenzie DS & Stacey NE (1984). Endocrine changes during natural spawning in the white sucker, Catostomus commersoni. General and Comparative Endocrinology, 56: 350-359.
12. Van der Kraak G, Dye HM & Donaldson EM (1984). Effects of LH-RH-ethylamine on plasma sex steroid profile in adult female coho salmon. General and Comparative Endocrinology, 55: 36-45.
13. Planas V & Swanson P (1995). Maturation-associated changes in the response of the salmon testis to the steroidogenic actions of gonadotropins (GTH I and GTH II) in vitro. Biology of Reproduction, 52: 697-704.
14. Kobayashi M, Aida K & Hanyu I (1986). Annual changes in plasma levels of gonadotropin and steroid hormones in goldfish. Bulletin van de Japanse Vereniging voor Wetenschappelijke Visserij, 52: 1153-1158.
15. Dedual M & Pankhurst NW (1992). Plasma steroid hormone concentrations in relation to the reproductive cycle of the sweep Scorpius lineatus (Kyphodidae) caught from the wild. Australian Journal of Marine and Freshwater Research, 43: 753-763.
Aankondigingen
Wij danken Dr. E.M. Donaldson, Hoofd van het West Vancouver Laboratorium, voor de hormoonmetingen, N. Sukumasavin voor de technische ondersteuning en G. Bernardino voor het ter beschikking stellen van de vissen.