Greater-amberjack

Μελέτη της οντογένεσης του GH-IGF άξονα και των θυροειδών ορμονών

Στόχος της εργασίας ήταν η κατανόηση των ενδογενών παραγόντων και των περιβαλλοντικών παραμέτρων που συμβάλλουν στην μεγάλη παραλλακτικότητα του αυξητικού ρυθμού στα πρώτα στάδια ανάπτυξης του μαγιάτικου:

(α) απόκτηση βασικής γνώσης για τους ενδοκρινικούς παράγοντες που εμπλέκονται στη ρύθμιση της όρεξης, στην πρόσληψη και αφομοίωση της τροφής και στην αύξηση της σωματικής μάζας, και

(β) καθορισμός του ρόλου της διατροφής και της θερμοκρασίας στα αρχικά στάδια της εκτροφής στην απόδοση των νυμφών του μαγιάτικου.

Συλλέχθηκαν δείγματα από συνολικά 15 αναπτυξιακά στάδια

Για την μελέτη γονιδιακής έκφρασης επιλέχτηκαν γονίδια που ρυθμίζουν την όρεξη και την πρόσληψη τροφής, και συντονίζουν τους διαφορετικούς μηχανισμούς αύξησης και μεταβολισμού του GH/IGF και υποθαλάμου-υπόφυσης-θυρεοειδή άξονα των ψαριών στα πρώτα αναπτυξιακά στάδια.

Επιλέχτηκε μια σειρά από γονίδια που καθορίζουν τη ρύθμιση της αύξησης: η αυξητική ορμόνη (GH), η εκλυτική ορμόνη της αυξητικής ορμόνης (GHRH), οι ινσουλινομιμητικοί αυξητικοί παράγοντες, (Insulin-like Growth factor I & II – IGFs) και οι δεσμευτικές πρωτεΐνες και υποδοχείς τους (IGF-Binding Proteins – IGF-BPs).

Προσδιορίστηκαν γονίδια που ρυθμίζουν την όρεξη, λεπτίνη (leptin) ως ρυθμιστή της πρόσληψης τροφής που οδηγεί σε αύξηση του σωματικού βάρους, γκρελίνη (ghrelin) με αντίστροφες δράσεις στον υποθάλαμο και το νευροπεπτίδιο Y (NPY).

Μελετήθηκαν τα γονίδια που συντονίζουν τον μεταβολισμό των θυρεοειδικών ορμονών: η θυρεοεκλυτίνη (TRH), οι υποδοχέις των θυρεοειδικών ορμονών (THRA και ΤΗRB), την ιωδοτυροσίνη αποϊωδινάση (IYD) και των ενζύμων απoιϊωδινάσες (DIO I, II, III), οι οποίες συμμετέχουν στην ρύθμιση των θυροειδικών ορμονών. Τέλος, επιπρόσθετα προσδιορίστηκαν και τα γονίδια που συμμετέχουν στην απόκριση στο στρες: οι υποδοχείς για τα γλυκοκορτικοειδή (GCR), αλατοορτικοειδή (MCR), μελανοκορτικοειδή (MC1R και MC2R) και κορτικοειδή (CRG), η νευροτροφίνη αυξητικών παραγόντων (BDNF), η αργινίνη βαζοπρεσίνη (AVP) και το πρωτο-ογκογονίδιο (CFOS).

H ανάλυση κύριων συνιστωσών έδειξε ότι η πρώτη κύρια συνιστώσα (PC1) με 49.1% τα ποσοστά της συνολικής διακύμανσης παρουσίασε μεγάλη θετική συσχέτιση των αυξητικών παραγόντων με την έκφραση γονιδίων που συντονίζουν τον μεταβολισμό και την πρόσληψη τροφής για την αύξηση του σωματικού βάρους Η δεύτερη κύρια συνιστώσα (PC2) με 15.4% τα ποσοστά της συνολικής διακύμανσης έδειξε ότι ο ινσουλινομιμητικός αυξητικός παράγοντας 1 (IGF1), ο ινσουλινομιμητικοί αυξητικοί υποδοχείς δεσμευτικής πρωτεΐνης 1 και 2 (IGF-BP1 και IGF-BP2) και η ιωδοτυροσίνη δεϊωδινάση (IYD) έδειξαν υψηλότερες τιμές που παρουσιάζουν τη μεγαλύτερη διακύμανση στη γονιδιακή έκφραση καθ’όλη τη διάρκεια της νυμφικής εκτροφής, όπως υποδεικνύεται για τα από το Γράφημα 1.

Γράφημα 1. PCA scatterplot με τις δυο κύριες συνιστώσες (PC1 και PC2) των μελετημένων γονιδίων.

  • Η γονιδιακή ανάλυση έδειξε πως η έκφραση κάποιων γονίδιων του άξονα υποθαλάμου-υπόφυσης-θυρεοειδή συσχετίζονται σημαντικά μεταξύ τους και ιδιαίτερα στο αυτότροφο στάδιο πριν την αρχική χορήγηση τροφής (FF). Τα γονίδια που συμμετέχουν στη ρύθμιση της αύξησης και της πρόσληψης τροφής που οδηγεί σε αύξηση του σωματικού βάρους, φαίνεται να συσχετίζονται σημαντικά με την έκφραση γονιδίων που συντονίζουν και ρυθμίζουν τον μεταβολισμό των θυρεοειδικών ορμονών.  Συγκεκριμένα, φάνηκε πως υπάρχει  σημαντική συσχέτιση  μεταξύ  της εκλυτικής ορμόνης και της αυξητικής ορμόνης (GHRH)  με τα : ινσουλινομιμητικο αυξητικό παράγοντα (Insulin-like Growth factor II – IGF2),  λεπτίνη (leptin),  θυρεοεκλυτίνη (TRH),  υποδοχείς των θυρεοειδικών ορμονών (THRA και ΤΗRB), και τα ένζυμα απoιϊωδινάσες (DIO II και III).
  • Επιπλέον, ο αυξητικός ρυθμός των νυμφικών εκτροφών στην αρχή της ανάπτυξης και πριν την αρχική χορήγηση τροφής (FF) επηρεάζεται σημαντικά και από την έκφραση των γονιδίων που συμμετέχουν στην απόκριση στο στρες:  υποδοχείς για τα γλυκοκορτικοειδή (GCR), αλατοκορτικοειδή (MCR), μελανοκορτικοειδή (MC1R και MC2R) και κορτικοειδή (CRG), η νευροτροφίνη αυξητικών παραγόντων (BDNF), η αργινίνη βασοπρεσίνη (AVP) και το πρωτο-ιγκογονίδιο (CFOS).
  • Η αυξημένη έκφραση των γονιδίων που συμμετέχουν στην απόκριση στο στρες στην αρχή της ανάπτυξης των νυμφικών εκτροφών φαίνεται να επηρεάζεται περισσότερο από τη διατροφή με τροχόζωα και λιγότερο από την εκτροφή σε πιο ψηλή θερμοκρασία, στους 24 oC.  

Σε σχέση με τις συγκεντρώσεις των ορμονών:

  • Στα αυγά παρατηρήθηκε χαμηλή συγκέντρωσης κορτιζόλης μητρικής προέλευσης. Στη συνέχεια σημειώθηκε μια σταδιακή αύξηση με κορύφωση στο στάδιο ΜΜ, όπου παρατηρήθηκε επίσης ότι οι συγκεντρώσεις κορτιζόλης ήταν σημαντικά υψηλότερες στην ομάδα που η θερμοκρασία στο αυτότροφο στάδιο ανάπτυξης ήταν 24oC καθώς και στην ομάδα που τρέφονταν με κωπήποδα, σε σύγκριση με τις ομάδες 20 oC και τροχοζώων, αντίστοιχα.
  • Οι διαφορές που σημειώθηκαν στις συγκεντρώσεις κορτιζόλης μπορεί να οφείλονται σε αυξημένη καταπόνηση των νυμφών στους 24 oC καθώς και στην ομάδα που της χορηγήθηκε ζωντανή τροφή βασισμένη σε κωπήποδα και τροχόζωα ή στον ταχύτερο αυξητικό ρυθμό και κατά συνέπεια στις αυξημένες μεταβολικές ανάγκες των νυμφών.
  • Στα αυγά παρατηρήθηκαν μέτριες συγκεντρώσεις της αυξητικής ορμόνης (GH), μητρικής προέλευσης. Στα αναπτυξιακά στάδια Flexion και ELR παρατηρήθηκαν στατιστικά σημαντικά υψηλότερες συγκεντρώσεις αυξητικής ορμόνης στην ομάδα των 20οC σε σχέση με την ομάδα των 24οC, ενώ η διατροφή δεν φαίνεται να επηρέασε τις συγκεντρώσεις της αυξητικής ορμόνης.
  • Οι συγκεντρώσεις του  ινσουλινομιμητικού παράγοντα 1 (IGF-1) δεν παρουσίασαν στατιστικά σημαντικές διαφορές μεταξύ των διαφορετικών θερμοκρασιών και σιτηρεσίων αλλά παρουσίασαν μέγιστες συγκεντρώσεις στο στάδιο FF, για να εξασφαλίσουν με την έναρξη της λήψης εξωγενούς τροφής, τη σωστή λειτουργία των αναβολικών διεργασιών και την αξιοποίηση της τροφής.
  • Στα αυγά παρατηρήθηκαν μέτριες συγκεντρώσεις λεπτίνης και μη ανιχνεύσιμες τιμές στο τέλος του αυτότροφου σταδίου (FF). Στα επόμενα αναπτυξιακά στάδια σημειώθηκαν στατιστικά σημαντικά χαμηλότερες συγκεντρώσεις λεπτίνης στην ομάδα των 24οC σε σχέση με την ομάδα των 20οC.
  • Αυξημένες συγκεντρώσεις τριιωδοθυρονίνης (Τ3) παρουσιάστηκαν στις προνύμφες που καθ’ όλη τη διάρκεια του αυτότροφου σταδίου είχε παραμείνει στους 20oC σε σχέση με αυτές που είχαν παραμείνει στους 24oC. Στη συνέχεια οι συγκεντρώσεις της Τ3 αυξάνονται σταδιακά μετά την έναρξη της λήψης εξωγενούς τροφής με μέγιστο στο στάδιο ΜΜ, σύμφωνα με τα πρότυπα αλλαγών που έχουν παρατηρηθεί σε πολλά είδη ψαριών.

Συμπερασματικά προκύπτει ότι η θερμοκρασία παραμονής στα πρώιμα αναπτυξιακά στάδια του μαγιάτικου (από έμβρυο μέχρι πρώτο τάισμα) επηρεάζει σε σημαντικό βαθμό την αύξηση των νυμφών κατά τα επόμενα αναπτυξιακά στάδια και τα ορμονικά αποτελέσματα συνάδουν με τα φαινοτυπικά, δηλαδή με την καλύτερη αύξηση των νυμφών στην ομάδα που παρέμεινε στα πρώτα αναπτυξιακά στάδια (early life temperature) στους 20 oC σε σχέση με τους 24οC.