Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Влияние доместификации на формирование эндокринной функции гонад и надпочечников серебристо-черных лисиц в эмбриогенезе

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Влияние доместификации на формирование эндокринной функции гонад и надпочечников серебристо-черных лисиц в эмбриогенезе"

новосибирский ордена трудового красного знамени государственный аграрный университет

нии ветеринарной генетики и селекции

На правах рукописи

ШУРКАЛОВА ТАМАРА АЛЕКСАНДРОВЫМ.

влияние доместикации на формирование эндокринной функции гонад и надпочечников - серебристо-черных лисиц в эмбриогенезе

ОЗ.00.13.-Физиология человека и животных 06.02.01.-Разведение, селекция и воспроизводство сельскохозяйственных животных

автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Новосибирск - 1994

Работа выполнена в лаборатории эволюционной генетики Института цитологии и генетики СО РАН, г.Новосибирск

Научный руководитель:

кандидат биологических наук, с.н.с. Л.В. Осадчук, Институт цитологии и генетики СО РАН, г.Новосибирск

Офщиалыше оппоненты:

доктор биологических наук, Л.Н.Маслова,

Институт цитологии и генетики СО РАН, г.Новосибирск

кандидат 6Но/0ГИУеСКИ*

наук, доцент кафедры разведения с.-х. животных и генетики НГАУ, В.И. Устинова, г.Новосибирск

Ведущее учреждение:

Научно исследовательский институт пушного звероводства, г.Москва

Защита состоится " " 1994г. в ¡1 час, на заседании

специализированного совета по присуждению ученой степени кандидата наук К 120.32.02 при Новосибирском ордена Трудового Красного Знамени государственном аграрном университете. Адрес университета: 530039, г.Новосибирск-39, ул.Добролюбова, 160.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке Новосибирского государственного аграрного университета.

Автореферат разослан ■1л. ^Шл 1994Г.

Ученый секретарь специализированного совета, к.с.-х.п., доцент Башдина Г.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теш. Селекция серебристо-черных лисиц на доместикационное поведение оказала существенное влияние на поведенческие, нейроэндонринные и эндокриные фукнции этих животных. . Значительным преобразованиям подверглась эндокринная функция гонад и надпочечников лисиц в дефинитивном состоянии и пубертатном периоде (Осадчук, Трут, 1989; Оськина, Осадчук, 1989; Осадчук, 1991). Как известно, стероидные гормоны являются важными морфогенетическими факторами в раннем онтогенезе и играют ключевую роль в дифференцировке полового тракта, половой дифференцировке мозга. Таким образом, спектр эндокринных изменений, обнаруженных при селекции серебристо-черных лисиц на доместикационное поведение может быть, по крайней мере частично, результатом сравнительно простых изменений в онтогенетическом формировании гормональных функций. Кроме того, проблема становления эндокринных функций в раннем онтогенезе представляет самостоятельный интерес для теории индивидуального развития, так как для многих видов животных является мало изученной, а в отношении серебристо-черных лисиц и других представителей семейства собачьих не изученной вообще.

Цель и задачи исследования. Основной целью исследования было изучение формирования эндокринной функции гонад и надпочечников серебристо-черных лисиц в эмбриогенезе после длительной селекции на доместикационное поведение, в связи с этим были поставлены следующие задачи:

- изучить уровень половых стероидных гормонов и кортизола в крови плодов и изменения в фетальных железах в период эмбрионального развития;

- оценить продукцию половых гормонов и кортизола in -vitro фетальными гонадами и надпочечниками;

- изучить влияние ХГ и АНТГ на продукцию стероидных гормонов in vitro соответственно фетальными гонадами и надпочечниками.

Научная новизна и практическая значимость -работа. Научная новизна работа заключается в том, что впервые у серебристо-черных лисиц на протяжении пренатального периода развития изучены гормональные характеристики гонад и надпочечников. Установлены сроки появления чувствительности к экзогенным тропным гормонам. Показано, что отбор животных на доместикационные свойства поведения сопровождается реорганизацией глюкокортикоидяой функции

надпочечников и эндокринной функции семенников у серебристо черных лесиц уке в пренатальный период развития.

Правильное представление об эндокринной функции гонад и сроках начала секреции половах стероидных гормонов в эмбриогенезе лисиц пожхат специалистам избежать нарушения их функционироания при поиске путей гормональной стимуляции плодовитости. Аналогичный методический подход ногат быть использован для изучения гормональной функции налез в прэ- и постнатальяый период онтогенеза у других сельскохозяйственных зкавотных.

Апробация результатов исследования. Материалы диссертации докладавались на меклабораторном семинаре, Ученом совете и Отчетной' сессии Института цитологии и генетики СО РАН (Новосибирск, 1991, 1994), Международном симпозиуме по физиологическим основам повышения продуктивности пушных зверей (Петрозаводск, 1991), X, Всесоюзном совещании по эволюционной физиологии (Ленинград, 1990).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 5 работ.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 128 страницах машинописного текста, содержит 3 таблиц и иллюстрирована 21 рисунком. Построена по традиционному плану и состоит из введения, четырех глав, выводов и списка литературы. Список литературы включает 190 ссылок, в том числе 102 - иностранных авторов.

материалы и методы

В качестве экспериментальных животных использовались серебристо-черные лисицы, разводимые на экспериментальной звероферме Института цитологии и генетики СО РАН. Самок из доместицированной и недоместицированной популяций забивали электрическим током на 31, 35, 40, 45 и 50-й дни беременности, при общей длительности беременности 51-52 дня. Плоды извлекали из рогов матки, взвешивали и декапитировали. Гонады и надпочечники плодов взвешивали и хранили в физиологическом растворе при -20°С. Перед определением гормонов ткань тщательно гомогенизировалась. Инкубацию фетальных гонад и надпочечников проводили в предварительно насыщенной карбогеном среде Игла в течение 2-х часов при температуре +38°С в присутствии 100 и 50 миллиединиц тройного гормона(соответственно ХГ и АКТГ). Сыворотка крови плодов и инкубаты желез замораживались и хранились при -20°С до определения гормонов.

Для определения стероццшп гормонов применяли радзокгстЕшгй метод. Использовал! специальные наборы "Стерон-Т- I", "Стерон-Р-125!" и пКорт-1-3Н'' Института биоорганической хпити АН БССР (г.Минск).

Статистическую обработку данных проводили с помоцыо 1;-критэрзя Стьюдента.

результаты и обсуждение.

I. дажщя «жгмьшх гонад серебристо-черных лшщ рдашных наследственно детекяио'ованшх фоил оборонтгельного поведения.

Содержание подовых стероидных гормонов в гонадах плодов.

Морфогенетическое действие гормоноз гонад проявляется на строго определенных стадиях прэяатального онтогенеза, которые называют "критическими". Их длительность и начало являются характерной видовой чертой.

Исследование эндокринных параметров функцпи фатальных гонад серебристо-черных лисщ показало, что тестостерон в семекглках обнаруживается не позднее 31-го дня эмбриогенеза, когда сэгэшппс характеризуется гистологической и анатомической даф£еренцировксй :-з индифферентной гонады (Рис.1). Очевидно, секреторная активность клеток Лейдига начинается у лисиц однавракенно с тканевой дифференцировкой гонад, а ранняя секреция андрогенов играет определяющую роль в диф^оренцировке полового тракта по мужскому • типу.

Уке к 35-му дню ■внутриутробного развития содержание тестостерона в семенниках увеличивается в 3 раза и в дальнейзем продолжает прогрессивно нарастать, достигая максимальных значений в конце пренатального периода. Подобная динамика тестостерона в семенниках была отмечена в прэнатальном онтогенезе крыс (Сзегпиа, 1986/. Особенно резкое увеличение содержания тестостерона в семенниках наблюдалось на 50-й день эмбриогенеза лисиц обеих популяций. Прогрессивное увеличение тестостерона в фетальнкх гонадах сопрововдалось ростом самих нелез, а расчет относительного содержания этого гормона на гиг. ткани семенника дает основание считать, что рост семенников плодов не сопровождается одновременны;,! усилением стероидогенеза.

24*

т

Е 22

С

т 20

0

С

т

Е А

Р

0 2

Н

§

¡2.

1

1ТГ

[15

31 35 40 45 50

дни пристального развития

Рис Л. Содержание тестостерона в фетальных семенниках серебристо-черных лисиц в различные периода пренатального развития, (нг/обе железы).

Обозначено здесь и далее: Г7771 - доместицированные;

1 | - не доме оптированные. Цифры над столбиками - число животных в группе.

Результаты настоящего исследования предполагают, что до 45-го дня развития фатальные семенники серебристо-черных лисиц функционируют автономно, без стимулирующих влияний гипофиза, но не позднее 50-го дня эмбриогенеза подвергаются стимулирующему действию собственных гонадотропинов, что сопровождается увеличением продукции тестостерона, которое на 50-й день превышает его содержание на 45-й день эмбриогенеза в 5-6 раз.

Изучение эффектов доместикации на содержание тестостерона в гонадах у лисиц плодов различных наследственно детерминированных форм оборонительного поведения свидетельствует об одинаковых секреторных возможностях фетальных гонад доме стихиру емых и недоместицируемых животных (Рис. I).

е

Продукция тестостерона семенниками плодов серебристо-черных

лисиц в условиях ici vitro.

Продукция тестостерона семенниками in vitro установлена с 35-го дня эмбриогенеза. Она колеблется от 0,3 до 0,4 нг/обе железы/час (Рис. 2).

Рис. 2. Продукция тестостерона in vitro фатальными семенниками серебристо-черных лисиц, (нг/обе желэзы/час).

Содержание тестостерона в инкубатах. семенников плодов невелико по- сравнению с содержнием этого гормона в гомогентах фетальных семенников и практически не меняется в течение эмбриогенеза, в то время как содержание тестостерона в семенниках плодов увеличивается в течение пренатального периода (Рис. I). Вероятно, тестостерон, синтезируемый в семенниках, не полностью секретируется в кровяное русло, а в значительной мере метаболизируется непосредственно в железах. Об .этом свидетельствуют данные других авторов, показывающие, что свое морфогенетическое действие на половые пути и акцессорные органы тестостерон может осуществлять путем диффузии из семенников в окружающие ткани (Теппермен Дк., Теппермен X., 1991).

Представленные данные свидетельствуют, что не имеется достоверных различий в продукции тестостерона семенниками in vitro у плодов доместицированных и недоместицированных животных. Отсутствие различий в продукции тестостерона in vitro позволяет

предположить, что ферментативные системы биосинтеза тестостерона не изменили свою активность в процессе доместикации.

Влияние экзогенного хорионического гонадотропина на продукцию тестостерона фетальннш семенниками to vitro.

Проблема формирований эндокринных функций в онтогенезе вклвчает не только вопросы созревания отдалышх звеньев соответствующей системы, но и установление между ними функциональных связей. Анализ становления гипофазарного контроля эндокринной функции семенников у некоторых видов млекопитающих дает основание говорить, что он проходит в период внутриутробного развития. Изучение эффектов влияния экзогенного гонадотропина на продукцию тестостерона семенниками в различные сроки пренатального развития показало, что в период эмбриогенеза семенники плодов лисиц обеих популяций отвечают увеличением продукции тестостерона в инкубационную среду при действии ХГ. Однако, такое увеличение наблюдается лиаь с 40-го дня пренатального периода развития (Рис. 3). Полученные данные подтверждают предположение о том, что у лисиц существует период автономной секреции тестостерона семенниками, который заканчивается после 40 дня эмбриогенеза.

35 - 40 45 50

ДНИ ПРЕНАТАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ

Рис. 3. Продукция тестостерона фетальныш семенниками- доместици-рованннх и не доме сталированных лисиц при действии ХГ (нг/обе железы/час).

е

Обнаружены изменения в сроках формирования реактивности семенников на гонадотропин в эмбриогенезе доме с'хицируекнх гивотных. Фетальше семенники доместицированвня лисиц настают раныпе (с 40-го дня развития) отвечать увеличением продукции тестостерона на стимуляцию ХГ, чем семенники лисиц, не селекционированных по поведению (с 45-го дня внутриутробного развития).

Таким образом, установлено существование гетерохронии при формировании прямых функциональных связей в глпофкзарно-половой системе плодов ляснц как формообразовательном последствии доместикации этих еивотних.

2. ВЛИЯНИЕ СЕЛЕКЦИИ ПО ПОВЕДЕНИЮ НА ЙОРМИРОВАНИЕ ШМОКОРТШСОИДНОЛ ФУНКЦИИ НАДПОЧЕЧНИКОВ СА!.ЩОВ И САМОК СЕРЕБРИСТО-ЧЕРНЫХ ЛИСИЦ В ПРЕНАТАЛЬНЫЯ ПЕРИОД ЭМБРИОГЕНЕЗА.

Содержание кортпзола в надпочечниках плодов.

Кортазол в надпочечйиках плодов лисиц обеих популяций бал обнаруаен с 31-го дня развития. В ходе эмбриогенеза содерааште гормона в надпочечниках возрастает и достигает максимального значения у лисиц обоего пола нэдомэ «газированной популяции на БО-й день, а у лисиц, селекционированных по поведению на 45-Я день эмбрионального развития (Рис. 4)-.

100

к

о р

т и

3

о л

80 -

60 ■

40 •

20

23

£[т?

9Г10

■10

35 40 45 50 ДНИ ПРЕНАТАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ

Рис. 4. Содержание кортизола в надпочечниках плодов-самцов в различные периоды пренатального развития (нг/обе железы/час).

4

Динамика содержания кортизола в надпочечниках плодов дом;; стицированных. и недоместицированных лисиц обнаруживает достоверные различия на 50-й день развития. Снижение содержания кортизола у плодов доместицированных лисиц может быть связано с оо.>:ее низким уровнем пролиферации клеток пучковой зоны фетального нчесточечника, сенрэтируадей кортикостероида или обусловлено ч обенностями развития функциональных отноиений между гипофизом и адпочечниками.

Продукция кортизола in vitro феталъными надпочечниками и влияние экзогенного АКТГ.

Продукция кортизола надпочечниками плодов in vitro у лисиц обеих популяций установлена с 35-го дня эмбриогенеза. С увеличением сроков пренатального развития происходит усиление продукции кортизола (Рис. 5), и динамика изменений продукции кортизола надаачечэиками аналогична изменениям содержания этого гормона в фетальных надпочечниках (Табл. I, Рис. 4).

3Oi

25 ■

15 ■

Ю ■

&rL

тг

1.

I

L

35 <0 45 50

ДНИ ПРЕНАТАШЮГО РАЗВИТИЯ

Рис. 5. Продукция кортизола in vitro надпочечниками плодов-самцов в различные периоды пренатального развития (нг/ обе железы/час).

го

Полученные данные свидетельствуют о сниженной прода сции кортизола надпочечниками плодов доместицированных лисиц по сравнению с плодами не доме сталированных. У плодов мужского пола :;ти различия достоверны на 45-день, а у плодов женского пола на -г )-й день развития (Табл. I).

Таблица I.

ОБЩАЯ ПРОДУКЦИЯ КОРТИЗОЛА IN VITRO ФЕТАЛЬНЫМИ НАДПОЧЕЧНИКАМ СЕРЕБРИСТО-ВЕРНЫХ ЛИСИЦ В НОРМЕ (КОНТРОЛЬ) И ПРИ ДЕЙСТВИЙ АКТГ (ОПЫТ), (НГ/ОБЕ ЖЕЛЕЗЫ/ЧАС).

ДНИ ЭМБРИОГЕНЕЗА НЭДМЕСТВДРОВЩШЕ | ДОМЕСТЩИРОВАННЫЕ

САМЦЫ

Контроль Опит Контроль Опыт

35 7,7i1,2 г ■ С6) А 20,8*2.9 (6) 3.9 (1) 22,3 (1)

ад 12,4i1,3 <6, 18,2l1,5 г (7) 10.2*1.3 (12) А 18,211 ,3 (12)

45 18,612,1 (6, L . .А 37.2*6,0 N <5) 11,0*2,3 1 (i) ■ А 21,1*2,3 (5)

50 28,2i2,4 (5) А 47,2±3,5 (5) 26,7*2,2 (8) 1- А 43,3*3,2 (8)

САМКИ

Контроль СИыт Контроль Ошт

35 3,5i0,3 г (б> А 16,0*3.5 (6) 3.0 <2> 12,0 (2)

40 Т,3»1 л (9) А 18,5*2,6 (8) 6.4*1,1 (9) А 18.1*2,4 (9)

45 11,5±2,Т (5) 28.5*4,1 (5) 7,8*1,4 г (Т) к 18,4*3,6 (7,

50 L » 35.2*3.3 (б) L А 49,3*2,9 (6) 24,3*3,1 (5) L А 44,5*5,0 (5)

Обозначено: достоверность различий, р<0,05:

I—| - »аду изученными сроками развития; 4 - мваду контролем и опытом; •, » - между плодами доместицированных и недоместици-рованних лисиц

Изучение влияния экзогенного АКТГ на продукцию кортизола феталънами надпочечЕккаги in -vitro показало, значительное увеличение продукции корткзола надпочечниками ео все изученные периоды ЕМбркояальзого развития (Табл. I). Таким образом, кы нз обнаружили периода вмбриогенеза, в которые надпочечники были бы не чувствительны к действию АКТГ. Вероятно, установление прямых связей в пшофшарпо-адрэналовой слстемэ лисиц начинается уке в ранний эмбриональный период развития. Кйогиэ авторы также указывают, что фетальЕые надпочечники способны отвечать на стимуляцию экзогенным АКТГ в сшзэ ранние сроки развития, с периода первых сигналов стерогдогенеза в кора надпочечников (Кацкевич, 1878; Roebuk et al. 19ЕО; Belangsr et al., 1988).

Нами обнаруташ достоверные различия в рэакции надпочечников на АКТГ у "плодов доиестицированных лисиц и контрольных ккеотных (Табл. I). На 45-й день развитая плода лпсвд селекционированных по поведению отвечают на стимуляцию трошюго гормона меньшей продукцией корткзола. Предполагается, что различия в реакции надпочечников на АКТГ в значительной степеш связано с низкой функциональной активностью гипофизарного адрэнокортЕкогротша у плодов докэствдированкых еивотшх. К таким же выводам приходят исследователи, показавшие стажениэ функциональной активности система гипофсз-надпочечники у взрослых серебристо-черных лжжц при доместикации (Осыщна, Осадчук, 1985; Оськииа, Трут, Бааай, 1985).

Тазам образом, установлено влияние селекции по поведению на эмбриогенез; глюкокортикоздной функции надпочечников серебристо-черных лисиц, однако в отличие от системы гипофиз-гонады, где гетерохрония развития прежде всего наблюдается, как предполагается, в рецепторном аппарате семенников, в системе гипофиз-надпочечники изменение временных и количественных параметров развития предполагается на гипофизарном уровне.

выводи

1. В фатальных семенннках тестостерон обнаруживается с 31-го дня развития, с увеличением сроков эмбриогенеза его содераание в семенниках возрастает, достигая максимального значения в конце пренатального развития.

2. Не обнаругганы различия в содержании тестостерона в семенниках, плазме крови и продукции 1л vitro семенниками у плодов лисиц из доместицированной и недоместпцированной популяций, что свидетельствует об одинаковых секреторных возможностях этих хселез в пренатальном онтогенезе.

3. Установлена гетерохрония в формировании реактивности фатальных семенников на гонадотропин при селекции лисиц по поведению, т.к. семенники плодов доме оптированных лисиц начинают отвечать усилением продукции тестостерона на стимуляцию экзогенным ХГ раньше (с 40-го дня), чем семенники недоместицированных лисиц (с 45-го дня'эмбриогенеза).

4. Содержание кортизола в надпочечниках, уровень его в крови и продукция надпочечниками in vitro определено с 35-го дня развития у плодов обоего пола. Эти показатели увеличиваются до 50-го дня эмбриогенеза у плодов лисиц, неселекционированных по поведению, в то время как у плодов доместицированных лисиц происходит снижение содержания кортизола в надпочечниках и уровня его в крови с 45-го по 50-й день развития.

5. Надпочечники плодов лисиц отвечают усилением продукции кортизола на стимуляцию экзогенным АКТГ во все изученные периоды эмбриогенеза. Плоды лисиц, селекционированных■ на доместикационное поведение, отвечают на АКТГ меньшим • увеличением продукции кортизола, чем неселекционированные.

6. Отбор серебристо-черных лисиц на доместикационный характер поведения сопровождается реорганизацией глюкокортикоидной функции надпочечников серебристо-черных лисиц уже в период эмбрионального развития.

Список работ, опубликованных по тема диссертации.

1. Осадчук Л.В., Шуркалова Т.А. Продукция тестостерона фатальными семэнннками серебристо-черных лисиц, селекционируемых на доместикационное поведение // Ж. эвол. биохимии и физиологии. 1992. Т.28. * 3. С.337-341.

2. Осадчук Л.В., Шуркалова Г.А. Уровень тестостерона в семенниках серебристо-черных лисиц в процессе пренатального развития // Онтогенез. 1992. Т.23. * 4. С.335-389.

3. Шуркалова Т.А., Осадчук Л.В. Влияние доместикации на формирование эндокринной функции гонад и надпочечников серебристо-черных лисиц в эмбриогенезе // Вопросы эволюц. физиологии. Тез. сообщ., Л., Наука, 1990.

4. Шуркалова Т.А., Осадчук Л.В. Исследование эндокринной функции гонад и надпочечеников в эмбриогенезе у серебристо-черных лисиц Эффекты доместикации // Эволюционно-генетические и генетико-физиологические аспекты доместикации пушных зверей / Отв. ред. Л.Н.Трут и др. Новосибирск: ИЦиГ СО АН СССР, Г991. С. 142-154.

5. Шуркалова Т.А., Осадчук Л.В. Формирование эндокринной функции половой и гипофизарно-надпочечниковой системы в пренатальном развитии ' серебристо-черных лисиц // Тез. сообщ. Мездунар. симпозиума "Физиологические основы повышения продуктивности хищных пушных зверей". Петрозаводск, 1991.