Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

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

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Влияние доместикации 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 АЛЕКСАНДРОВНА

ВЛИЯНИЕ ДОМЕСТИКАЦИИ НА ФОРМИРОВАНИЕ ЭНДОКРИННОЙ ФУНКЦИИ ГОНАД И НАДПОЧЕЧНИКОВ СЕРЕБРИСТО-ЧЕРНЫХ ЛИСИЦ В ЭМБРИОГЕНЕЗЕ

03.00.13.-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

Официальные оппоненты: доктор биологических наук,

Л.Н.Маслова,

Институт цитологии и генетики СО РАН, г.Новосибирск

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

Ведущее учреждение: Научно исследовательский институт пушного

звероводства, г.Москва

За:цита состоится & 1994г. в. .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: 630039, г.Новосибирск-39, ул.Добролюбова, 160.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке Новосибирского государственного аграрного университета.

Автореферат разослан п2й» „и&Л. 1994г.

\

Ученый секретарь специализированного \

совета, к.с.-х.н.. доцент К ^{¿Д^ Баяндина Г.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Селекция серебристо-черных лисиц на доместикационное поведение оказала существенное влияние на поведенческие, нейроэндокринные 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 дифференцировкв полового тракта, половой дифференцировкв мозга. Таким образом, спектр эндокринных изменений, обнаружениях 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 фатальных железах в период эмбрионального развития;

- оценить продукцию половых гормонов и кортизола in -ritro фатальными гонадами и надпочечниками;

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

Научная новизна и практическая значимость работы. Научная новизна работы 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 глшокортикоидной функции

надпочечников и эндокринной функции семенников у серебристо черных лисиц ужэ в пренатальный период развития.

Правильное представление об эндокринной функции гонад и сроках начала секреции половых стероидных гормонов в эмбриогенезе лисиц помог» т специалистам избежать нарушения их функционироания при поиске путей гормональной стимуляции плодоеитости. Аналогичный методический подход мозкет быть использован для изучения гормональной функции келез в пре- и постнатальяый период онтогенеза у других сельскохозяйственных енвотных.

Апробация результатов исследования. Материалы диссертации докладывались на мехлабораторном семинаре, Ученом совете и Отчетной сессии Института цитологии и генетики СО РАН (Новосибирск, 1991, IS94), Международном симпозиуме по физиологическим основам поЕНиения продуктивности пупных ЗЕерей (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 8 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 доме оптированной 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. Гонада 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 стероидных горюнов применяли радгопгмуЕЕый метод. Использовали специальные наборы "Стерон-Т- I", "Стерон-Р-12о1" и пКорт-1-3Ип Института биоорганнческой пз.пд АН БССР (г.Минск).

Статистическую обработку данных проводил с ло?,:сцью 1;-1фитерял Стыэдента.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ..

I. ФУНКЦИЯ ФЕТАЛЬНЫХ ГОНАД СЕРЕБРИСТО-ЧЕРНЫХ ЛИСИЦ РАЗЛИЧНЫХ НАСЛЕДСТВЕННО ДЕТЕИШ15РОВАННЫХ ФОР!,! ОБОРОНИТЕЛЬНОГО ПОВЕДЕНИЯ.

Содержание подовых стероидных гормонов в гонадах плодов.

Морфогенетическоэ действие гормонов гонад проявляется на строто определенных стадиях пренатального онтогенеза, которые называют "критическими". Их длительность и начало является характерной ендовой чертой.

Исследование эндокринных параметров функции фетальных гонад серебристо-черных лисиц показало, что тестостерон в семэнняиех обнаруживается не позднео 31-го дня эмбриогенеза, когда семенник характеризуется гистологической и анатмяиеской дкф£эренцировкой из индифферентной гонады (Рис.1). Очевидно, секреторная активность клеток Лейдига начинается у лисиц однавременно с тканевой дайеренцировкой гонад, а ранняя секреция андрогенов играет определяющую роль в дифференцировке полового тракта по мужскому типу.

Уже к 35-му дню внутриутробного развития содержание тестостерона в семенниках увеличивается в 3 раза и в дальнейшем продолжает прогрессивно нарастать, достигая максимальных значений в конце пренатального периода. Подобная динамика тестостерона в семенниках была отмечена в пренатальном онтогенезе крыс (Сзегтшз, 1986/. Особенно резкое увеличение содержания тестостерона в семенниках наблюдалось на 50-й день эмбриогенеза лисиц обеих популяций. Прогрессивное увеличение тестостерона в фетальных гонадах сопровождалось ростом самих желез, а расчет относительного содержания этого гормона на мг. ткани семенника дает основание считать, что рост семенников плодов не сопровождается одновременным усилением стероидогенеза.

в

20

2 М

Т

Е 22 С Т О О Т Е Р О Н

ь

iLc-ii

ißf

Л

31 35 40 45 50

ДНИ ПРЕНАТАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ

Рис.1. Содержание тестостерона в Детальных семенниках серебристо-черных лисиц в различные периоды пренатального развития, (нг/обе железы).

Обозначено здесь и далее: [7771 - доместицированные;

I | - недоместицированные. над столбиками - число животных в группе.

Результаты настоящего исследования предполагают, что до 45-го дня развития фетальные 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 домеетицируемых и недоместицируемых животных (Рис. I).

е

Продукция тестостерона семенниками плодов серебристо-черных

лисиц в условиях in 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).

С 0,6

т о

с °-4-1 т

0,2 •

jf

L

35 40 45 50

ДНИ ПРЕНШЛЫГОГО РАЗВИТИЯ

Рис. 2. Продукция тестостерона in vitro фетальными семенниками серебристо-черных лисиц, (нг/обе железы/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 Дж., 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 фатальными семенниками in vitro.

Проблема формирований эндокринных функций в онтогенезе включает не только вопросы созревания отдельных звеньев соответствующей системы, но и установление между ними функциональных связей. Анализ становления гипофизарного контроля эндокринной функции семенников у некоторых видов млекопитающих дает основание говорить, что он проходит в период внутриутробного развития. Изучение зф£эктов 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 лишь с 40-го дня пренатального периода развития (Рис. 3). Полученные данные подтверждают предположение о том, что у лисиц суцествует период автономной секреции тестостерона семенниками, который заканчивается после 40 дня эмбриогенеза.

Рис. 3. Продукция тестостерона фетальными семенниками- доместици-рованных и недоместицированных лисиц при действии ХГ (нг/обе железы/час).

8

35 • 40 45 50

ДНИ ПРЕНАТАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ

Обнаружены изменения в сроках - формирования реактивности семенников на гонадотропин в эмбриогенезе домествддруемых животных. Фетальные семенники доме оптированных лисиц начинают раньше (с 40-го дня развития) отвечать увеличением продукции тестостерона на стимуляцию ХГ, чем семенники лисиц, неселекцконпрованных по поведению (с 45-го дня внутриутробного развития).

Таим образом, установлено существование гетерохронии пря формировании прямых функциональных связей в гипофязарно-половой системе плодов лисиц как формообразовательном последствии доместикации этих кивотних.

2. ВЛИЯНИЕ СЕЛЕКЦИИ ПО ПОВЕДЕНИЮ НА ФОРМИРОВАНИЕ ГЛШОКОРТИКОИДНОН ФУНКЦИИ НАДПОЧЕЧНИКОВ САЫЦОВ И САМОК СЕРЕБРИСТО-ЧЕРНЫХ ЛИСИЦ В ПРЕНАТАЛЬНШ ПЕРИОД ЭМБРИОГЕНЕЗА

Содержание кортизола в надпочечниках плодов.

Кортизол в надпочечйиках плодов лисиц обеих популяций Снл обнаружен с 31-го дня развития. В ходе эмбриогенеза содэр^аннэ гормона в надпочечниках возрастает и достигает максимального значения у лисиц обоего пола недоместицированной популяции на 50-й день, а у лисиц, селекционированных по поведению на 45-й день эмбрионального развития (Рис. 4)-.

100 •

к

о р

т и

3

о л

80

60

40 ■

20 •

■ 23

I

51°

ПО

35 40 45 50 ДНИ ПРЕНАТАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ

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

* *

Динамика содержания кортизола в надпочечниках плодов дом;;Стицирова1шых и недоместалированных лисиц обнаруживает достоверные различия на 50-й день развития. Снижение содержания кортизола у плодов доместицированных лисиц может быть связано с оодве низким уровнем пролиферации клеток пучковой зоны фатального н 1.цпочечника, секретирующей кортикостероиды или обусловлено -ч обенностями развития функциональных отношений мезду гипофизом и .адпочечниками.

Продукция кортизола In vitro фетальными 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 надпочечеиками аналогична изменениям содержания этого гормона в фетальных надпочечниках (Табл. I, Рис. 4).

зо ■

25 ■

20 ■

IT,2

1-

с

1

35 40 45 50 ДНИ ПРЕНАТАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ

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

IG

Полученные данные свидетельствуют о сниженной продз из® кортизола надпочечниками плодов доместалированных лисиц по сравнению с плодами недоместицированных. У плодов мужского пола г;ти различия достоверны на 45-день, а у плодов женского пола на - 1-й день развития (Табл. I).

Таблица I.

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

ДНИ ЭМБРИОГЕНЕЗА НЕДОКЕСТИЦИРОВАННЫЕ | ДОИЕЯТИЦдеОЕИйШ

САМЦЫ

Контроль Опыт Контроль Опыт

35 7,7*1,2 г (6) д 20,812,9 (6) 3,9 (1) 22,3 (1)

40 12,4*1,3 г w А 18,2t1,5 г (7> 10,2t1,3 (12) 18,211,3 (12)

45 18,6*2,1 г (6' L . .4 37,2i6,0 х (5) 11,012,3 г w . 4 21,112,3 г (5)

50 28,2i2,4 (5) Л 47,2i3,5 (5) 26,7i2,2 (8) L А 43,3t3,2 (8)

САМКИ

Контроль Ойыт Контроль Опыт

35 3,5i0,3 (6) А 16,013,5 (б) 3,0 (2) 12,0 (2)

40 7,3*1.4 (9) Л 18,5*2,6 (8) 6.411,1 (9) А 18,112,4 (9)

45 11,5±2,7 г (5) А 28,514,1 г (5) 7,8l1,4 г <7) А 18,413,6 г (7)

50 L • 35,2*3,3 (6) I- А 49,312,9 (б) 1 • 24,313,1 (5) 1- А 44,515,0 (5)

Обозначено: достоверность различи, р<0,05:

I—| - между изученными сроками развития; i - между контролем и опытом; -•, » - между плодами доместицированных и недомэстици-рованных лисиц

Изучение влияния экзогенного АКТГ на продукцию кортизола фетальными надпочечниками in vitro показало, значительное увеличение продукта кортизола надпочечниками во все изученные периоды эмбрионального развития (Табл. I). Таким образом, ки не обнаружили периода эмбриогенеза, в которые надпочечники были бы не чувствительны к действию АКТГ. Вероятно, установление прямых связей в гипофизарно-адреналовой системе лисиц начинается уже в ранний эмбриональный период развития. Многие авторы такта указывают, что фетальша надпочечники способны отвечать на стимуляцию экзогенным АКТГ в селю ранние сроки развития, с периода первых сигналов стерокдогвЕЭза в коре надпочечников (йщкевич, 1878; Roebuic et al.,' 1980; Belanger et al., 19S3).

Ha\3i обнаружены достоверные различия в реакции надпочечников на АКТГ у "плодов доместицированных лисиц и контрольных нивотных (Табл. I). Ка 45-й день развития плоды лисиц селекционированных по поведению отвечают на стимуляцию тройного гормона меньшей продукцией кортизола. Предполагается, что различия в реакции надпочечников на АКТГ в значительной степени связано с низкой функциональной активностью гипофизарного адренокортикотрошша у плодов докесталированных гшвотных. К таким ае выводам приходят исследователи, показавшие снижение функциональной активности системы гипофиз-надпочечники у взрослых серебристо-черных лисиц при доместикации (Оськина, Осадчук, 1985; Осьхина, Трут, Ба:;ан, 1985).

Таким образом, установлено влияние селекции по поведению на эмбриогенез, глюкокортикоидной функции надпочечников серебристо-черных лисщ, однако в отличие от системы гипофиз-гонада, 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.

1Я

выводи

1. В Детальных семенниках тестостерон обнаруживается с 31-го дня развития, с увеличением сроков эмбриогенеза его содержание в семенниках возрастает, достигая максимального значения в конце пренаталъного развития.

2. Не обнаружены различия в содержании тестостерона в семенниках, плазме крови и продукции in vitro семенниками у плодов лисиц из доместицированной и недоместицированной популяций, что свидетельствует об одинаковых секреторных возможностях этих гселез в пренатальном онтогенезе.

3. Установлена гетерохрония в форгаровании реактивности фетальшх семенников на гонадотропин при селекции лисиц по поведению, т.к. семенники плодов доме оптированных лисиц начинают отвечать усилением продукции тестостерона на стимуляцию экзогенным ХГ раньие (с 40-го дня), чем семенники недоместицировгнных 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 попа. Эти показатели увеличиваются до 50-го дня эмбриогенеза у плодов лисиц, неселекционированных то 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 теме диссертации.

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

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

3. Щуркалова 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. Щуркалова Т.А., Осадчук Л.В. Исследование эндокринной функции гонад и наддочечеников 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, 1991. С. 142-154.

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