По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 577.4:591.524.12639.3.03 DOI:10.33920/sel-09-2504-01

Полносистемное исследование нейроэндокринной регуляции размножения рыб. 5. Участие гипоталамо-гипофизарной нейросекреторной системы в нересте рыб

П.Е. Гарлов Санкт-Петербургский государственный аграрный университет, Россия, Санкт-Петербург, E-mail: wba2009@mail.ru
А.Н. Денисенко Санкт-Петербургский государственный аграрный университет, Россия, Санкт-Петербург
Н.Б. Рыбалова Санкт-Петербургский государственный аграрный университет, Россия, Санкт-Петербург
Т.А. Нечаева Санкт-Петербургский государственный аграрный университет, Россия, Санкт-Петербург
С.У. Темирова Санкт-Петербургский государственный аграрный университет, Россия, Санкт-Петербург
В.В. Кузик Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Россия, Санкт-Петербург, E-mail: kuzikvv@mail.ru

В предыдущей работе был описан стартовый механизм процессов нейроэндокринной регуляции размножения рыб в форме «миграционного импульса», где впервые в мировой литературе на основе эколого-гистофизиологического метода исследований был показан комплексный синхронный эффект участия гипоталамо-гипофизарной нейросекреторной системы (НС) в инициировании миграций рыб. Целью настоящего исследования явилось выяснение степени участия НС в процессе размножения ценных видов промысловых рыб (осетровых и лососевых) с различными биологическими особенностями нереста. Участие НС в осуществлении нерестового процесса было показано с применением гистоморфологических, иммуногистохимических и электронно-микроскопических методик с использованием количественной морфометрии. Активация процессов синтеза и выведения нонапептидных нейрогормонов в начале нерестового процесса и последующее снижение функциональной активности НС после его завершения выявлены у каждого вида рыб независимо от сезона нереста (весенние, осенние и зимние нерестующие: Acipenser, Oncorhynchus, Lota). Подобная реакция НС прослеживается и в экспериментах при стресс-воздействии гипертонической среды на взрослых рыб Acipenseridae. Двухфазная реакция нейросекреторной системы, соответствующая стадиям тревоги и стрессоустойчивости, рассматривается как отражение участия НС в обеспечении защитно-приспособительных реакций организма на физиологический стресс, возникающий в период размножения полициклических рыб. У моноциклических видов сразу после нереста происходит блокада выведения нонапептидных нейрогормонов из заднего нейрогипофиза, соответствующая запредельному торможению системы при стрессорном воздействии. В начале нереста рыб независимо от его сезона нейросекреторная система инициирует нерестовое поведение и завершает нерест участием в защитно-приспособительных реакциях организма на естественный физиологический стресс.

Литература:

1. Гарлов, П.Е. Среда «критической» солености как перспективная модель для изучения эустресса и развития аквакультуры / П.Е. Гарлов // Труды Зоологического института РАН. — 2013. — Т. 317, № S3. — С. 75–83. — https://www.zin.ru/journals/trudyzin/ doc/vol_317_s2/t_31supplement_garlov.pdf.

2. Гарлов, П.Е. Нейроэндокринная регуляция размножения рыб / П.Е. Гарлов, В.В. Кузик. — СПб.: Аграф+, 2008. — 293 с. — EDN YVANLT. — https://www.elibrary.ru/item.asp ?edn=yvanlt&ysclid=m73615vys4617415527.

3. Гарлов, П.Е. Полносистемное исследование нейроэндокринной регуляции размножения рыб. 4. Миграционный импульс как стартовый механизм нерестовых миграций проходных рыб / П.Е. Гарлов, Н.Б. Рыбалова, Т.А. Нечаева [и др.] // Рыбоводство и рыбное хозяйство. — 2024. — Т. 18, № 6 (221). — С. 391–406. — DOI: 10.33920/sel-09-2406-03.

4. Гарлов, П.Е. Эколого-гистофизиологический обзор участия гипоталамо-гипофизарной нейросекреторной системы в размножении рыб / П.Е. Гарлов, М.В. Мосягина, Н.Б. Рыбалова // Труды Зоологического института РАН. — 2019. — Т. 323, № 4. — С. 476–-497. — DOI: 10.31610/trudyzin/2019.323.4.476.

5. Backström, T. Social effects on AVT and CRF systems / T. Backström // Fish. Physiol. Biochem. — 2021. — № 47 (6). — P. 1699–1709. — DOI: 10.1007/s10695-021-00995-w.

6. Balment, R.J. Arginine vasotocin a key hormone in fish physiology and behaviour: a review with insights from mammalian models / R.J. Balment // Gen. Compar. Endocr. — 2006. — № 147 (1). — P. 9–16. — DOI: 10.1016/j.ygcen.2005.12.022.

7. Blanco, A.M. Hypothalamic- and hypophysial-derived growth and reproductive hormones and the control of energy balance in fish / A.M. Blanco // General and Comparative Endocrinology. — 2020. — № 287. — P. 113–322. — DOI: 10.1016/j.ygcen.2019.113322.

8. Bolis, C.L. Fish as model in pharmacological and biological research / C.L. Bolis, M. Piccolella, A.Z. Dalla Valle, J.C. Rankin // Pharmacol. Res. — 2001. — № 44. — P. 265–280. — DOI: 10.1006/phrs.2001.0845.

9. Garlov, P.E. Plasticity of nonapeptidergic neurosecretory cells in fish hypothalamus and neurohypophysis / P.E. Garlov // Int. Rev. Cytol. — 2005. — № 245. — P. 123–170. — DOI: 10.1016/S0074-7696(05)45005-6.

10. Godwin, J. Nonapeptides and social behavior in fishes / J. Godwin, R. Thompson // Horm. Behav. — 2012. — № 61. — P. 230–238. — DOI: 10.1016/j.yhbeh.2011.12.016.

11. Hasunuma, I. Roles of arginine vasotocin receptors in the brain and hypophysial of submammalian vertebrate / I. Hasunuma, F. Toyoda, R. Okada [et al.] // Int. Rev. Cell. Mol. Biol. — 2013. — № 304. — P. 191–225. — DOI: 10.1016/B978-0-12-407696-9.00004-X.

12. Mennigen, J.A. Reproductive roles of the vasopressin/oxytocin neuropeptide family in teleost fishes / J.A. Mennigen, Ramachandran, K. Shaw [et al.] // Front. Endocrinol. (Lausanne). — 2022. — № 13. — P. 1005863. — DOI: 10.3389/fendo.2022.1005863.

13. Polenov, A.L. The hypothalamo-hypophysial system in Acipenseridae. I. Ultrastructural organization of large neurosecretory terminals (Herring bodies) and axoventricular contacts / A.L. Polenov, P.E. Garlov // Z. Zellforsch. — 1971. — № 116. — P. 349–374. — https:// elibrary.ru/xkmuxj?ysclid=m768e12p8k4316481633.

14. Polenov, A.L. Hypothalamo-Hypophysial System in Acipenseridae V. Ecologicalhistophysiological analysis of the neurohypophysis of the female sturgeon Acipenser gueldenstaedti Brandt during up-stream migration and after spawning / A.L. Polenov, P.E. Garlov, E.D. Koryakina, T.I. Faleeva // Cell Tiss. Res. — 1976. — Vol. 170 (1). — P. 113. — DOI: 10.1007/BF00220114.

15. Polenov, A.L. The hypothalamo-hypophysial system in Acipenseridae. IV. The functional morphology of the neurohypophysis of Acipenser gueldenstaedti Brandt and Acipenser stellatus Pallas after exposure to different salinities / A.L. Polenov, P.E. Garlov // Z. Zellforsch. — 1974. — № 148 (2). — P. 259–275. — DOI: 10.1007/BF00224587.

16. Zohar, Y. Fish reproductive biology — Reflecting on five decades of fundamental and translational research / Y. Zohar //Gen. Comp. Endocrinol. — 2021. — № 300. — P. 113544. — DOI: 10.1016/j.ygcen.2020.113544.

17. Zohar, Y. Neuroendocrinology of reproduction in teleost fish / Y. Zohar, J.A. MuñozCueto, A. Elizur, O. Kah // Gen Comp Endocrinol. — 2010. — № 165 (3). — P. 438–455. — DOI: 10.1016/j.ygcen.2009.04.017.

1. Garlov, P.E. The environment of “critical” salinity as a promising model for studying eustress and aquaculture development. Proceedings of the Zoological Institute RAS, 2013, vol. 317, no. S3, pp. 75 (in Russian). https://www.zin.ru/journals/trudyzin/doc/vol_317_s2/ t_31supplement_garlov.pdf.

2. Garlov, P.E., Kuzik, V.V. Neuroendocrine regulation of fish reproduction. Agraf, Saint-Petersburg, 2008. 296 p. (in Russian). https://www.elibrary.ru/item.asp?edn=yvanlt&ysclid= m73615vys4617415527.

3. Garlov, P.E., Ribalova, N.B., Nechaeva, T.A. et al. A complete study of neuroendocrine regulation of fish reproduction. 4. Migration impulse as a starting mechanism of spawning. Fish breeding and fisheries, 2024, no. 6, pp. 391–406 (in Russian). DOI: 10.33920/sel-09-2406-03.

4. Garlov, P.E., Mosyagina, M.V., Ribalova, N.B. Ecologic-histophysiological overview of the involvement of the hypothalamo-hypophysial neurosecretory system in fish reproduction. Proceedings of the Zoological Institute RAS, 2019, vol. 323, no. 4, pp. 476–497 (in Russian). DOI: 10.31610/trudyzin/2019.323.4.476.

5. Backström, T. Social effects on AVT and CRF systems. Fish. Physiol. Biochem., 2021, no. 47 (6), pp. 1699–1709. DOI: 10.1007/s10695-021-00995-w.

6. Balment, R.J. Arginine vasotocin a key hormone in fish physiology and behaviour: a review with insights from mammalian models. Gen. Compar. Endocr., 2006, no. 147 (1), pp. 9–16. DOI: 10.1016/j.ygcen.2005.12.022.

7. Blanco, A.M. Hypothalamic- and hypophysial-derived growth and reproductive hormones and the control of energy balance in fish. General and Comparative Endocrinology, 2020, no. 287, pp. 113–322. DOI: 10.1016/j.ygcen.2019.113322.

8. Bolis, C.L., Piccolella, M., Dalla Valle, A.Z., Rankin, J.C. Fish as model in pharmacological and biological research. Pharmacol. Res., 2001, no. 44, pp. 265–280. DOI: 10.1006/ phrs.2001.0845.

9. Garlov, P.E. Plasticity of nonapeptidergic neurosecretory cells in fish hypothalamus and neurohypophysis. Int. Rev. Cytol., 2005, no. 245, pp. 123–170. DOI: 10.1016/S00747696(05)45005-6.

10. Godwin, J., Thompson, R. Nonapeptides and social behavior in fishes. Horm. Behav., 2012, no. 61, pp. 230–238. DOI: 10.1016/j.yhbeh.2011.12.016.

11. Hasunuma, I., Toyoda, F., Okada, R., Yamamoto, K. et al. Roles of arginine vasotocin receptors in the brain and hypophysial of submammalian vertebrate. Int. Rev. Cell. Mol. Biol., 2013, no. 304, pp. 191–225. DOI: 10.1016/B978-0-12-407696-9.00004-X.

12. Mennigen, J.A., Ramachandran, D., Shaw, K. et al. Reproductive roles of the vasopressin/ oxytocin neuropeptide family in teleost fishes. Front. Endocrinol. (Lausanne), 2022, no. 13, pp. 1005863. DOI: 10.3389/fendo.2022.1005863.

13. Polenov, A.L., Garlov, P.E. The hypothalamo-hypophysial system in Acipenseridae. I. Ultrastructural organization of large neurosecretory terminals (Herring bodies) and axoventricular contacts. Z. Zellforsch., 1971, no. 116, pp. 349–374. https://elibrary.ru/xkmuxj?yscli d=m768e12p8k43164816 33.

14. Polenov, A.L., Garlov, P.E., Koryakina, E.D., Faleeva, T.I. Hypothalamo-Hypophysial System in Acipenseridae V. Ecological-histophysiological analysis of the neurohypophysis of the female sturgeon Acipenser gueldenstaedti Brandt during up-stream migration and after spawning. Cell Tiss. Res., vol. 170 (1), pp. 113. https://doi.org/ 10.1007/BF00220114.

15. Polenov, A.L., Garlov, P.E. The hypothalamo-hypophysial system in Acipenseridae. IV. The functional morphology of the neurohypophysis of Acipenser gueldenstaedti Brandt and Acipenser stellatus Pallas after exposure to different salinities. Z. Zellforsch., 1974, no. 148 (2), pp. 259–275. DOI: 10.1007/BF00224587.

16. Zohar, Y. Fish reproductive biology — Reflecting on five decades of fundamental and translational research. Gen. Comp. Endocrinol., 2021, no. 300, pp. 113544. DOI: 10.1016/j. ygcen.2020.113544.

17. Zohar, Y., Muñoz-Cueto, J.A., Elizur, A., Kah, O. Neuroendocrinology of reproduction in teleost fish. Gen Comp Endocrinol., 2010, no. 165 (3), pp. 438–455. DOI: 10.1016/j.ygcen.2009.04.017.

До наших работ нейроэндокринологи, изучавшие функциональную роль и степень участия главного звена нейроэндокринного комплекса мозга — гипоталамо-гипофизарной нейросекреторной системы (НС) в размножении рыб, определяли его как нерестовый процесс, а не как этап жизненного цикла, включающий миграции и нерест [7; 11; 12]. Исследования были ограничены лишь анализом влияния различных частей нейроэндокринного комплекса на тропные функции аденогипофиза и на функции гонад.

Эколого-гистофизиологическими исследованиями НС рыб школы профессора Н.Л. Гербильского на осетровых и костистых рыбах было показано лишь «косвенное» участие НС в виде ее активации при смене среды обитания и в связи с сезонными изменениями температур в процессе нерестовых миграций [3]. Исследованиями ученика Н.Л. Гербильского, основателя отечественной школы нейроэндокринологов члена-корреспондента АН СССР А.Л. Поленова были разработаны и применены объективные количественные методы оценки функционального состояния НС и показано ее участие в обеспечении защитно-приспособительных реакций организма на стрессорное воздействие [2; 4]. К настоящему времени установлено воздействие нонапептидных нейрогормонов (НПГ) НС на органы-мишени трансвентрикулярным, трансаденогипофизарным и парааденогипофизарным путями (соответственно на ЦНС, на аденотропоциты гипофиза и на общий кровоток в нейрогипофизе), показаны генерализованные и пролонгированные нейротропные, висцеротропные, аденогипофизотропные, метаболические и иммунотропные эффекты НПГ. Однако степень участия НС в процессах размножения, имеющих важное значение для существования вида, оказалась наименее изученной и не была определена [7; 16; 17]. Основываясь на результатах количественных морфофункциональных исследований механизмов участия НС в размножении проходных рыб, включающего нерестовые миграции и нерест, мы установили основной стартовый комплексный механизм миграций рыб в социальной форме «миграционного импульса» [3]. Он заключается в нейротропном действии ее нонапептидных нейрогормонов на поведенческие центры, вызывающем доминантное состояние возбуждения ЦНС, а также в их участии в переводе организма на «гипертонический» пресноводный тип осморегуляции и, главное, на энергозатратный «энергетический» тип метаболизма. При этом степень участия и функциональная роль НС в осуществлении репродуктивных процессов основаны на анализе морфофункциональных механизмов действия нонапептидных нейрогормонов на репродуктивную систему органов. Следующим этапом и целью настоящей работы явилось выяснение степени участия НС в осуществления нереста у рыб с его различным сезоном и биологическими особенностями.

Для Цитирования:
П.Е. Гарлов, А.Н. Денисенко, Н.Б. Рыбалова, Т.А. Нечаева, С.У. Темирова, В.В. Кузик, Полносистемное исследование нейроэндокринной регуляции размножения рыб. 5. Участие гипоталамо-гипофизарной нейросекреторной системы в нересте рыб. Рыбоводство и рыбное хозяйство. 2025;4.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: