کنترل هورمونی رشد و رسیدگی نهایی تخمک در ماهیان استخوانی عالی

تولیدمثل در ماهیها بوسیله ی فرآیندهای درونزا کنترل می گردد. این فرآیندهای داخلی از طریق عوامل محیطی از قبیل نور، دما و عوامل غذایی تحریک می شوند. با توجه به اطلاعات موجود این امر آشکار گردیده که تولید سلول جنسی در ماهیها، همانند سایر مهره داران ، بوسیله ی سیستم غدد درون ریز شامل مغز(هیپوتالاموس)، غده ی هیپوفیز و غدد جنسی کنترل می گردد. سیستم کنترل غدد درون ریز تولیدمثل در ماهیان باله دار بر اساس محور هیپوتالاموس – هیپوفیز- غدد جنسی، مشابه ی پستانداران، می باشد. هیپوتالاموس هورمون آزاد کننده ی گنادوتروپین (GnRH) که بر هیپوفیز تاثیر می گذارد ،را تولید می نماید. این غده سنتز و رهاسازی هورمون های گنادوتروپین (GtHs) که نقش آن سوق دادن غدد جنسی(تخمدان و بیضه) به سمت تولید سلول های جنسی می باشد، را کنترل می کند(ابراهیم زاده،۱۳۸۶). گنادوتروپین های سنتز شده در گنادوتروپ های غده ی هیپوفیز، به داخل چرخه ی خونی محیطی ترشح شده و از طریق اتصال به گیرنده های واقع در غدد جنسی سبب القاء فرآیند استروئیدوژنز و گامتوژنز در ماهیها می گردد.
به دلیل نقش اصلی سیستم غدد درون ریز در تولید سلول های جنسی، دانستن عمل کنترل و تنظیم هورمونی تولیدمثل ماهیها، به ما در استفاده ی بهینه از هورمون های مختلف در تکثیر مصنوعی ماهی کمک شایانی خواهد نمود.در این مقاله نقش سیستم غدد درون ریز و گنادوتروپین های مترشحه از هیپوفیز در تنظیم فرآیند رشد و رسیدگی نهایی تخمک در ماهیها مرور خواهد شد.
● مقدمه
تولیدمثل در ماهیها بوسیله ی فرآیندهای درونزا کنترل می گردد. این فرآیندهای داخلی از طریق عوامل محیطی از قبیل نور، دما و عوامل غذایی تحریک می شوند.در مناطق معتدله تغییرات فصلی طول روز عامل مهم در آغاز رسیدگی غدد جنسی می باشد. در نتیجه ی این هماهنگی فصلی ، تولید نوزادان در فصلی انجام می پذیرد که شرایط تغذیه ایی لاروها در بهترین حالت قرار دارد. چرخه ی تولیدمثلی اساسا بوسیله ی هورمون کنترل و تنظیم می گردد. این کنترل اصطلاحا توسط محور مغز-هیپوفیز-غدد جنسی صورت می پذیرد.
نور از طریق چشم ها و غده ی پینه آل یا غده ی صنوبری که در بالاترین قسمت مغز جلویی قرار دارد، بر فرآیند های داخلی ماهی تاثیر می گذارد. غده ی صنوبری ملاتونین را ترشح می کند. سطح ترشحی ملاتونین به سطح نور موجود در محیط بستگی دارد.بطوریکه بیشترین تولید ملاتونین در تاریکی انجام می گیرد. ماهیهایی که در مناطق معتدله بسر می برند ، معمولا به تغییرات طول روز( و ماهیهای گرمسیری به سیکل گردش ماه) حساس می باشند. در نتیجه ی تغییرات فصلی در تولید ملاتونین به همراه ریتم های درونزای ماهی ، تولید هورمون آزاد کننده ی گنادوتروپین (GnRH) در هیپوتالاموس تحریک می گردد(Pavlov و همکاران،۲۰۰۷). هفت نوع هورمون آزاد کننده ی گنادوتروپین در مهره داران شناسایی گردیده که تا به امروز دو نوع از این هورمون در ماهیان استخوانی عالی مورد شناسایی قرار گرفته است. GnRH-II جوجه (cGnRH-II) و GnRH آزاد ماهیان (sGnRH) در مغز تعدادی از ماهیان استخوانی از قبیل ماهی طلایی، قزل آلای رنگین کمان، آزاد ماهیان و سوف ماهیان دریایی وجود دارد (Kahو همکاران، ۱۹۹۳).هورمون آزادکننده ی گنادوترپین به غده ی هیپوفیز (که متصل به هیپوتالاموس می باشد) منتقل شده و سبب القاء رسیدگی جنسی از طریق تحریک سلول های عصبی- ترشحی ویژه در هیپوفیز برای تولید و ترشح دو نوع هورمون گنادوتروپین (GtH-I=FSH= هورمون محرک فولیکول و GtH-II=LH= هورمون محرک جسم زرده) می گردد. گنادوتروپین های سنتز شده در گنادوتروپ های غده ی هیپوفیز، به داخل چرخه ی خونی محیطی ترشح شده و از طریق اتصال به گیرنده های واقع در غدد جنسی سبب القاء فرآیند استروئیدوژنز و گامتوژنز در ماهیها می گردد.
● کنترل هورمونی رشد و رسیدگی نهایی تخمک
تخمدان در ماهیان استخوانی از اووگونیا، اووسیت، سلول های فولیکولی محاط کننده ی تخمک، بافت های حمایتی یا استروما و بافت عروقی و عصبی تشکیل شده است(ابراهیم زاده،۱۳۸۲) .با رشد اووسیت ها، سلول های فولیکول چند لایه می گردند. این لایه ها عبارتند از لایه سلولی دانه دار یا گرانولوزا و لایه ی تک . بنابر این اووسیت در مرحله ی زرده سازی مانند سایر مهره داران، دارای دو لایه ی سلولی اصلی _ یک لایه سلولی در بیرون (لایه ی تک) و یک لایه سلولی داخلی (لایه ی گرانولوزا) _ می باشد که بوسیله ی یک غشاء پایه از همدیگر جدا می گردند. لایه ی تک از سلول زاینده ی بافت پیوندی (فیبروبلاست)، فیبرهای کلاژن و مویرگ و در برخی از گونه ها سلول های ویژه تشکیل شده است(Nagahama،۱۹۹۴).در مرحله ی ابتدایی رشد، تخمک ها در مرحله ی پروفاز تقسیم میوز متوقف می شوند. با وجود این تخمک ها به رشد خود ادامه داده و در مرحله ی زرده سازی یا ویتلوژنز به حداکثر رشد خود می رسند(ابراهیم زاده،۱۳۸۲). مواد تشکیل دهنده ی زرده ی تخم (ویتلوژنین) در این مرحله از کبد از طریق جریان خونی وارد اووسیت می گردد. با توجه به اینکه گنادوتروپین باعث تحریک سنتز ۱۷- بتا- استرادیول(E) می شود که در حقیقت محرک سنتز ویتلوژنین کبدی می باشد، حذب ویتلوژنین بوسیله ی اووسیت توسط گنادوتروپین نوع اول و احتمالا دیگر فاکتورهای رشدی تحریک و کنترل می گردد(Tyler و همکاران،۱۹۹۱) در طول رشد تخمک ، پوسته ی تخم یا پوسته ی ویتلین ، بین سلول های لایه ی گرانولوزا و غشاء اووسیت تشکیل می شود. پوسته ی تخم حاوی یک لایه ی نازک بیرونی و لایه ضخیم درونی می باشد(Swanson، ۱۹۹۴). پروتئین های زنورادیاتا (Zr) از جنس گلیکوپروتئین بوده که در کبد در پاسخ به ترشح ۱۷- بتا- استرادیول(E) تولید می گردند(Oppen-Berntsen و همکاران،۱۹۹۲).
در تعداد زیادی از ماهیان استخوانی عالی، مشخص گردیده که در طول رشد تخمک، سطح پلاسمایی ۱۷- بتا- استرادیول(E) افزایش یافته و در ادامه، قبل از رسیدگی نهایی تخمک، مقدار آن کاهش می یابد. تولید ۱۷- بتا- استرادیول(E) توسط سلول های فولیکولی تخمدان آزاد ماهیان به سلول های ویژه ایی از هر دو لایه ی سلولی تک و گرانولوزا نیازمند می باشد.تستوسترون (T) توسط سلول های لایه ی تک تولید شده و توسط آنزیم آروماتاز در سلول های لایه ی گرانولوزا به ۱۷- بتا- استرادیول(E) تبدیل می گردد. در گونه های دیگر سلول ویژه لایه ی تک وجود نداشته و سلول های لایه گرانولوزا مکان اصلی تولید استروئیدها می باشند(Swanson، ۱۹۹۴). در آزاد ماهیان مشاهده گردیده که سطح هورمون گنادوتروپین نوع اول ارتباط معنی داری با سطح هورمون ۱۷- بتا- استرادیول و پروتئین های لایه ی زونارادیاتا دارد(Oppen-Berntsen و همکاران،۱۹۹۲)..بنابراین تولید ویتلوژنین و پروتئین های پوسته ی تخم در آزاد ماهیان احنمالا بطور غیر مستقیم توسط گنادوتروپین نوع اول از طریق تاثیر آن بر روی تولید استرادیول ، انجام می گیرد(Swanson، ۱۹۹۴).
در ادامه ی رشد تخمک، شاهد فرایند های رسیدگی نهایی(FOM)(شروع دوباره ی تقسیم میوز) و تخمک گذاری (اوولاسیون) در تخمدان ماهیها می باشیم. تحقیقات انجام شده بر روی ماهیهای مختلف نشان می دهند که گنادوتروپین ها از طریق تولید هورمون های القاء کننده ی رسیدگی جنسی (MIH) در آغاز رسیدگی نهایی تخمک توسط سلول های فولیکولی مؤثر می باشند(Thomas و همکاران ،۲۰۰۳). در شرایط آزمایشگاهی هورمون های استروئیدی مختلفی در القاء رسیدگی تخمک مؤثر واقع شده اند که برخی از آنها عبارتند از: ۱۷-آلفا-هیدروکسی پروژسترون( ۱۷-OHP) ، ۱۷ - آلفا- ۲۰- بتا- دی هیدروکسی – ۴ پریژنن -۳- وان (۱۷a,۲۰B-DP)، ۱۷ - آلفا- ۲۰- بتا- ۲۱- تری هیدروکسی – ۴ پریژنن -۳- وان(۲۰-s)، کورتیزول، دی اکسی کورتیکواسترون (Swanson، ۱۹۹۴).
در آزاد ماهیان گنادوتروپین سبب تحریک سلول های لایه ی تک برای تولید ۱۷-آلفا-هیدروکسی پروژسترون می گردد. این هورمون در سلول های لایه ی گرانولوزا در اثر فعالیت آنزیم ۲۰-بتا-هیدروکسی استروئید دی هیدروژناز(۲۰B-HSD) به ۱۷ - آلفا- ۲۰- بتا- دی هیدروکسی – ۴ پریژنن -۳- وان(۱۷a,۲۰B-DP) تبدیل می شود(Nagahama،۱۹۸۷). هورمون های القاء کننده ی رسیدگی جنسی سبب تولید فاکتور پیش برنده ی رسیدگی جنسی (MPF) در سیتوپلاسم اووسیت می گردد. این ماده باعث تغییرات زیر در اووسیت می گردد:
۱) مهاجرت هسته به قطب حیوانی اووسیت در جهت میکروپیل؛
۲) شکست هسته(GVB ): غشاء هسته از بین رفته و ترکیبات آن با سیتوپلاسم مخلوط می گردد؛
۳) تقسیم دوم میوزی آغاز شده و این فرآیند در مرحله ی متافاز متوقف می گردد(Thomas و همکاران ،۲۰۰۳).
در فولیکول آزاد ماهیان قبل از تخمک گذاری(اوولاسیون) هر دو نوع گنادوتروپین در تحریک سلول های لایه ی تک برای تولید ۱۷-آلفا-هیدروکسی پروژسترون نقش دارند ولی گنادوتروپین نوع دوم در تبدیل ۱۷-آلفا-هیدروکسی پروژسترون به ۱۷ - آلفا- ۲۰- بتا- دی هیدروکسی – ۴ پریژنن -۳- وان۱ مؤثرتر می باشد.افزایش توانایی گنادوتروپین نوع دوم در طول این مرحله با ظهور گیرنده های ویژه ی GtH-II بر روی لایه ی گرانولوزا همراه می باشد. بعد از مرحله ی زرده سازی، توانایی فولیکول برای تولید ۱۷- بتا- استرادیول کاهش یافته و از فعالیت آنزیم آروماتاز در سلول های گرانولوزا بطور چشمگیر کاسته می شود و در عوض فعالیت آنزیم ۲۰-بتا-هیدروکسی استروئید دی هیدروژناز(۲۰B-HSD) افزایش می یابد. در این زمان توانایی سلول های تک در پاسخ به افزایش گنادوتروپین برای تولید تستوسترون افزایش یافته و درست قبل از رسیدگی نهایی تخمک تولید ۱۷-آلفا-هیدروکسی پروژسترون( ۱۷-OHP) توسط سلول های تک گسترش می یابد(Swanson، ۱۹۹۸). بنابراین، GtH- II پلاسما درست قبل از رسیدگی نهایی اووسیت افزایش یافته و باعث تعویض تولیدات استروئیدوژنیک (۱۷- بتا استرادیول و استرون در ماهیان ماده) با تولیدات پروژستونیک (مانند ۱۷- آلفا- ۲۰- بتا- دی هیدروکسی – ۴ پروژنن -۳- وان و ۱۷- هیدروکسی پروژسترون) در سلول های لایه ی تک تخمک می گردد(ابراهیم زاده،۱۳۸۶).تولید ۲۰-بتا-هیدروکسی استروئید دی هیدروژناز(۲۰B-HSD) نیز توسط گنادوتروپین نوع دوم کنترل می گردد چون سطح پلاسمایی این ماده در این دوره افزایش یافته و گیرنده های GtH- II واقع در لایه ی گرانولوزا نیز در این زمان گسترش می یابند(Swanson، ۱۹۹۴).

منابع
- ابراهیم زاده، سید مرتضی؛ کنترل تولیدمثل در ماهیان استخوانی از طریق هورمون آزاد کننده ی گنادوتروپین(GnRH)،پایگاه اطلاع رسانی شیلات ایران(www.shilat.com)، ۱۳۸۶
- ابراهیم زاده، سید مرتضی؛ نحوه ی رشد و تکامل اووسیت در ماهیان استخوانی عالی، سمینار دوره ی کارشناسی ارشد، دانشگاه تربیت مدرس، ۱۳۸۲
Kah O, Anglade I, Lepretre E, Dubourg P, and de Monbrision D,۱۹۹۳. The reproductive brain in fish. Fish Physiol Biochem ۱۱:۸۵-۹۸
MIURA, T., YAMAUCHI, K., NAGAHAMA, Y. and TAKAHASHI, H. (۱۹۹۱). Induction of spermatogenesis in male Japanese eel, Anguilla japonica, by a single injection ۰۱ human chorionic gonadotropin. Zool. Sci. ۸: ۶۳-۷۳
MOAISAWA, S. and MORISAWA, M. (۱۹۸۶). Acquisition of potentia! for sperm motility in rainbow trout and chum salmon. J. Exp. Bioi. ۱۲۶: ۸۹-۹۶.
Nagahama, Y.(۱۹۹۴), Endocrine regulation of gametogenesis in fish.Int. J. Biol. ۳۸:۲۱۷-۲۲۹
-
Pavlov, D.A.; Emel’yanova, N.G.; Novikov, G.G.; Reproductive dynamics, unpublish
Thomas P.C., Rath S.C., Mohapatra D.K. (۲۰۰۳), Breeding and seed production of Fin fish and Sellfish. Daya puplishing house.
سید مرتضی ابراهیم زاده
دانش آموخته ی دانشگاه تربیت مدرس-مقطع کارشناسی ارشد