胰島素樣生長(zhǎng)因子和魚類繁殖課件

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1、2019/10/27 Sunday,#,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,胰島素樣生長(zhǎng)因子和魚類繁殖,胰島素樣生長(zhǎng)因子和魚類繁殖,1,摘要,魚類是優(yōu)秀的生物醫(yī)學(xué)模型,魚類的水產(chǎn)養(yǎng)殖對(duì)全球糧食產(chǎn)量的影響力穩(wěn)步增加,魚類繁殖與內(nèi)生的集成神經(jīng)內(nèi)分泌(促性腺激素)、內(nèi)分泌和自分泌/旁分泌信號(hào)有關(guān)，并與外源性因素(環(huán)境)有關(guān),主要的性腺分化和功能的內(nèi)分泌監(jiān)管機(jī)構(gòu)是類固醇激素，最近的研究表明其他激素也參與其中,胰島素樣生長(zhǎng)因子(igf),也就是說,Igf1、Igf2和近期發(fā)現(xiàn)的Igf3參與上訴過程,本文研究的是生長(zhǎng)激素(Gh),參與,和平衡內(nèi)分泌的原因，igf自分泌/旁分泌作用于

2、魚的性腺,未來研究主題方向?yàn)槔^續(xù)研究igf的和魚類繁殖,摘要魚類是優(yōu)秀的生物醫(yī)學(xué)模型,2,前言,魚繁殖通常受內(nèi)分泌和自分泌/旁分泌信號(hào)以及環(huán)境因素的集成影響,如食物可用性,溫度和季節(jié),在性腺層面,精子發(fā)生和卵子發(fā)生是與階段特異和細(xì)胞特異各種激素的相互作用緊密相關(guān)的,在魚和其他脊椎動(dòng)物,主要的性腺的內(nèi)分泌監(jiān)管機(jī)構(gòu)是類固醇激素。并且，仍未分化的性腺原基已經(jīng)有能力產(chǎn)生性別類固醇。然而,性類固醇很有可能并不是唯一的因素,因?yàn)樗麄兯坪踉谛詣e分化和繁殖中與其他激素相互作用,實(shí)驗(yàn)表明，激素,尤其是胰島素樣生長(zhǎng)因子(Igf1 Igf2),在魚類上,施加很多基本影響,也可以參加在魚類性腺的發(fā)育,Igf2和Igf

3、1主要是肝臟產(chǎn)生,這是激素igf的主要來源,前言魚繁殖通常受內(nèi)分泌和自分泌/旁分泌信號(hào)以及環(huán)境因素的集成,3,垂體前葉分泌的生長(zhǎng)激素(Gh)是,對(duì)肝臟igf的合成和釋放進(jìn)入血液循環(huán)的主要刺激,在羅非魚和斑馬魚中發(fā)現(xiàn)由一個(gè)單獨(dú)的基因編碼的,Igf。這種新發(fā)現(xiàn)的Igf被稱為Igf3,存在于有限的魚品種內(nèi),igf3 mRNA被認(rèn)為是在性腺中特定體細(xì)胞和顆粒細(xì)胞以及在卵巢和睪丸的間質(zhì)細(xì)胞中,表達(dá),Igf1已經(jīng)研究出大量的成果,而Igf2很少被研究，,igf3 剛剛被發(fā)現(xiàn),。因此,研究不同魚類品種性腺中的Igf2和,igf3,是一項(xiàng)重要課題,垂體前葉分泌的生長(zhǎng)激素(Gh)是對(duì)肝臟igf的合成和釋放進(jìn)入,

4、4,雄性性腺,在虹鱒魚,羅非魚,鱸魚中發(fā)現(xiàn),igf1 mRNA和,igf1,肽存在于支持細(xì)胞和睪丸間質(zhì)細(xì)胞中，表明Igf1具有自分泌/旁分泌功能,在人工培養(yǎng)的日本鰻魚和羅非魚的睪丸中,Igf1刺激精子形成是經(jīng)11-酮睪酮(11-KT)誘導(dǎo)。此外,Igf1刺激虹鱒魚睪丸中的精子發(fā)生過程中的胸腺嘧啶核苷納入到精原細(xì)胞和主精母細(xì)胞,基于上訴結(jié)果,Igf1被認(rèn)為是魚類精子形成過程中的自我監(jiān)管機(jī)構(gòu),在一定程度上與雄激素11-KT相互作用,但更多的關(guān)于Igf及睪丸實(shí)驗(yàn)仍需深入研究,雄性性腺在虹鱒魚,羅非魚,鱸魚中發(fā)現(xiàn)igf1 mRNA和ig,5,雌性性腺,在真鯛，金頭鯛,羅非魚剛開始發(fā)育時(shí)，,Igf1肽，

5、mRNA集中在顆粒細(xì)胞內(nèi),在金頭鯛和羅非魚,igf1 mRNA進(jìn)一步檢測(cè)存在于卵母細(xì)胞前期，似乎暗示開始時(shí)，卵巢內(nèi)的 Igf1的產(chǎn)生是在生長(zhǎng)發(fā)育前期從卵母細(xì)胞向周圍的卵泡細(xì)胞轉(zhuǎn)變；后來的卵母細(xì)胞Igf1肽經(jīng)常是由周圍的顆粒細(xì)胞傳遞的,在未受精的虹鱒魚和真鯛的卵細(xì)胞中,已經(jīng)觀察到,微弱的igf1信使RNA信號(hào),而在河豚的未受精的卵中則沒有檢測(cè)到igf1 mRNA，證明成熟的卵母細(xì)胞可能是暫時(shí)性的產(chǎn)生Igf1和存儲(chǔ)供以后使用激素的場(chǎng)所,igf2的,m,RNA和肽都只,在羅非魚的卵泡階段后期的顆粒細(xì)胞中,被發(fā)現(xiàn)。,明確的表明IGF激素系統(tǒng)存在于魚卵巢,雌性性腺在真鯛，金頭鯛,羅非魚剛開始發(fā)育時(shí)，Ig

6、f1肽，mR,6,在真鯛，普遍鯉魚，鯰魚的卵母細(xì)胞中，Igf1在體內(nèi)和體外都增強(qiáng)了胚泡移植和分解（GVBD）,在不同的鱸魚品種卵泡成熟度的研究顯示，Igf1和Igf2都可以誘導(dǎo)減數(shù)分裂恢復(fù),正如胚泡移植和分解指出,可以提高卵母細(xì)胞成熟能力(OMC)和回應(yīng)成熟誘導(dǎo)甾類激素（MIH）,向體外培養(yǎng)的頭鰻魚的卵黃發(fā)育前的卵母細(xì)胞中加入Igf1治療，導(dǎo)致卵母細(xì)胞直徑增加,因此,Igf1，Igf2似乎最有可能的是促進(jìn)卵泡細(xì)胞和成熟卵母細(xì)胞的增殖,在真鯛，普遍鯉魚，鯰魚的卵母細(xì)胞中，Igf1在體內(nèi)和體外都增,7,Igf1在卵巢類固醇系統(tǒng)中有相同和不同的作用,在白鱸魚中,Igf1增加卵巢碎片產(chǎn)生的睪丸激素和1

7、7,-雌二醇(E2)，但是MIH（,成熟誘導(dǎo)甾類激素）,的產(chǎn)生下降,在銀大馬哈魚中,Igf1抑制外壁細(xì)胞中類固醇的產(chǎn)生(睪丸激素,17,-羥孕酮)并刺激排卵期前的卵巢的顆粒細(xì)胞產(chǎn)生MIH類固醇,在條紋鱸魚中Igf1增加了E2和MIH濃度，降低培養(yǎng)基中培養(yǎng)的卵巢碎片的睪丸激素水平,在虹鱒魚膜層,Igf1通過抑制c-AMP依賴蛋白激酶的活性刺激而抑制促黃體激素反應(yīng)性（Lh）在類固醇生成中的刺激作用,上訴內(nèi)容類似于增殖蛋白激酶介導(dǎo)的信號(hào)通路,因此,Igf1似乎施加不同的增殖和生長(zhǎng)促進(jìn)作用在GVBD（胚泡移植和分解）前后,并且似乎高度參與卵巢類固醇生成。這些相互作用可能構(gòu)成Igf1影響卵母細(xì)胞成熟的基

8、礎(chǔ),Igf1在卵巢類固醇系統(tǒng)中有相同和不同的作用,8,Gh參與性腺igf的表達(dá)嗎?,據(jù)報(bào)道生長(zhǎng)激素受體(Ghr)已經(jīng)確認(rèn)位于卵巢,未成熟卵母細(xì)胞比成熟的卵母細(xì)胞包含更多ghr mRNA,由于生長(zhǎng)激素受體(Ghr)托管于igf1 mRNA，Gh可以直接影響卵巢igf1合成,在關(guān)于尼羅羅非魚，鱒魚，虹鱒魚的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，,整個(gè)Gh/性腺Igf1軸參與繁殖,在頭鰻魚，海鯛，不成熟的虹鱒魚，亞洲鯰魚的相關(guān)實(shí)驗(yàn)中，并不是整個(gè),Gh/性腺Igf1軸參與繁殖，只有其中之一與繁殖有關(guān)，除了這些少量的研究外沒有其他有關(guān)Gh/Igf1軸的研究,Gh參與性腺igf的表達(dá)嗎?據(jù)報(bào)道生長(zhǎng)激素受體(Ghr)已經(jīng),9,內(nèi)分泌

9、,Igf1,對(duì)自分泌/旁分泌Igf1,在成熟的大麻哈魚中,Igf1血漿水平與垂體Fsh水平，11-KT和E2等離子體水平呈正相關(guān)，表明內(nèi)分泌Igf1對(duì)兩性類固醇合成的影響,奇努克鮭魚（大鱗大馬哈魚）實(shí)驗(yàn)，表明內(nèi)分泌Igf1在精子發(fā)生過程中發(fā)揮作用,銀鮭魚卵巢,Igf1內(nèi)分泌的參與，與Igf1血漿水平、E2和垂體Fsh呈正相關(guān)，這些研究表明卵巢內(nèi)分泌Igf1的生理作用,羅非魚雌性和雄性性腺不同細(xì)胞群觀察到的早期Igf1的表現(xiàn)，似乎也印證了局部Igf1的重要性,內(nèi)分泌Igf1對(duì)自分泌/旁分泌Igf1在成熟的大麻哈魚中,I,10,早期性腺發(fā)育,在羅非魚中，Igf1似乎出現(xiàn)的很早且在性腺有明顯分布，表

10、明局部的Igf1對(duì)雌性魚和雄性魚的性腺發(fā)育都有很高的影響,體細(xì)胞中的Igf1可能對(duì)性腺進(jìn)一步發(fā)育和分化起至關(guān)重要的作用,體細(xì)胞中Igf1的早期表達(dá)很有可能是受Gh的刺激,在,雌性和雄性,羅非魚的原始生殖細(xì)胞中，7 DPF(受精后天數(shù))中只檢測(cè)到Igf1肽。最有可能的是在發(fā)育的第一周內(nèi) PGCs（原始生殖細(xì)胞）他們并不生成Igf1,有人假定 Igf1可能起源于體細(xì)胞再轉(zhuǎn)移到 PGCs或者直接為母體起源。但這些假設(shè)沒有實(shí)驗(yàn)支持,近期的一個(gè)研究，對(duì)斑馬魚胚胎的嗎啉代寡核苷酸的1型 Igf受體使用基因沉默，是有兩個(gè)基因受體的功能拷貝即igf1ra 和 igf1rb，演示了性腺發(fā)育中Igf1的高功能影響

11、。這項(xiàng)研究證明了通過igf1rb抑制Igf信號(hào)導(dǎo)致錯(cuò)誤遷移和PGCs的細(xì)胞凋亡。,早期性腺發(fā)育在羅非魚中，Igf1似乎出現(xiàn)的很早且在性腺有明顯,11,igf1 mRNA和肽在雌性生殖細(xì)胞29 DPF,(受精后天數(shù)),被檢測(cè)到而在雄性生殖細(xì)胞 51 53DPF之前都檢測(cè)不到,在羅非魚中,卵巢的第一次減數(shù)分裂發(fā)生在28 DPF左右，在睪丸中則發(fā)生在52-53 DPF左右,根據(jù)這些結(jié)果提出生殖細(xì)胞中Igf1的出現(xiàn)可能與減數(shù)分裂的出現(xiàn)有關(guān),因此,Igf1可能參與增殖擴(kuò)散,上訴假設(shè)得到了最近的一項(xiàng)鱸魚睪丸中幾種基因的階段特異性表達(dá)研究的支持,igf1 mRNA和肽在雌性生殖細(xì)胞29 DPF(受精后天數(shù),

12、12,垂體的-性腺的(HPG)軸,最近,形態(tài)學(xué)證據(jù)提出了Igf1可能與Fsh（促卵泡激素）、Lh不僅在性腺上還在垂體水平上相互作用，在羅非魚腦垂體中igf1基因表達(dá)的發(fā)展支持這個(gè)假設(shè),igf1 mRNA出現(xiàn)在雌性和雄性腦垂體GTH區(qū)域，伴隨著性腺的生殖細(xì)胞減數(shù)分裂的開始。促性腺細(xì)胞的數(shù)量包含igf1 mRNA在青春期達(dá)到高峰,在以后的生命里減少,但在生殖階段有暫時(shí)性的增加,正常的羅非魚群體中,占主導(dǎo)地位的雄性，腦垂體表現(xiàn)出在Lh區(qū)域只有少量的igf1,mRNA,容納細(xì)胞，但有大量的Lh免疫反應(yīng)性的細(xì)胞,而附屬的雄性表現(xiàn)出相反的模式,人工培養(yǎng)的鰻魚垂體細(xì)胞中,增加Lh細(xì)胞含量，釋放劑量、時(shí)間依賴

13、方式,垂體的-性腺的(HPG)軸最近,形態(tài)學(xué)證據(jù)提出了Igf1可能,13,在毛足鱸中，Lh的含量在性活躍的雄性垂體高于不活躍的雄性，結(jié)果表明了魚垂體內(nèi)的Igf1在性行為和競(jìng)爭(zhēng)所起作用,依此發(fā)現(xiàn)在垂體中Igf1的形成，并表明Igf1可能通過增加在垂體水平上Lh細(xì)胞的數(shù)量從而促進(jìn)青春期和繁殖。這種影響可能對(duì)占主導(dǎo)地位的雄性不是必須的，它們有大量的Lh細(xì)胞,但對(duì)附屬雄性是必不可少的,它們需要增加Lh細(xì)胞的數(shù)量去競(jìng)爭(zhēng),因此，Igf1和HPG軸的相互作用在未來需要延伸到其他物種中，而且應(yīng)該利用性腺的體外途徑來決定其準(zhǔn)確的生理作用,在毛足鱸中，Lh的含量在性活躍的雄性垂體高于不活躍的雄性，結(jié),14,內(nèi)分泌

14、干擾,Igf1在魚性腺中似乎是內(nèi)分泌失調(diào)復(fù)合物的目標(biāo),特別是仿雌激素,羅非魚早期發(fā)育時(shí)暴露于環(huán)境相關(guān)濃度的 17,-炔雌醇-求偶素(EE2;5 和 25 ng EE2/L)中導(dǎo)致生長(zhǎng)障礙，雌性化并改變肝臟和性腺中Igf1的表達(dá),性腺的響應(yīng)模式不同于肝臟,在兩性中從剛開始的igf1 mRNA的上升調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期的下降調(diào)節(jié)。然而,對(duì)EE2的性別差異反應(yīng)被觀察到,可能是由于性腺中雌激素的生理性自分泌/旁分泌功能,在睪丸中,igf1基因表現(xiàn)出重要的但很短暫的下降調(diào)節(jié)，長(zhǎng)期接觸會(huì)消失或變成上升調(diào)節(jié),成年雄性羅非魚經(jīng)每克體重5微克E2短期治療后,睪丸的igf1和igf2 mRNA沒有變化,在卵巢中，igf1

15、 mRNA水平隨處理時(shí)間增加而增加,內(nèi)分泌干擾Igf1在魚性腺中似乎是內(nèi)分泌失調(diào)復(fù)合物的目標(biāo),特,15,海鯛中，向幼齡期個(gè)體施加3.5 微克 E2減少了卵巢igf1mRNA，而對(duì)igf2mRNA沒有明顯的影響,這種差異可能是由于不同的模版和應(yīng)用階段導(dǎo)致的,如前所述,Igf1很有可能在精子發(fā)生和卵母細(xì)胞增殖和成熟中發(fā)揮作用，可能通過類固醇激素相互作用而起作用,如雌激素。在羅非魚中,EE2改變了在性腺個(gè)體發(fā)育中Igf1的正常表達(dá)模式。因此通過實(shí)驗(yàn)性治療，它有導(dǎo)致有害后果的潛能或可能涉及雌性化影響。環(huán)境中的雌激素是否也影響性腺Igf2體系仍有待澄清,海鯛中，向幼齡期個(gè)體施加3.5 微克 E2減少了卵巢igf1,16,胰島素樣生長(zhǎng)因子和魚類繁殖課件,17,