Вплив вінклозоліну, антиандрогенного фунгіциду, на вторинних статевих персонажів самців гуппі та
Фінансується за допомогою гранту Ради досліджень природничих наук Данії.
Марк Бейлі, Пітер Фогед Ларсен, Генрік Бекгаард, Ерік Баатруп, Ефекти Вінклозоліну, антиандрогенного фунгіциду, на вторинних статевих ознак самців гуппі та репродуктивний успіх, Біологія розмноження, том 69, випуск 6, 1 грудня 2003, сторінки 1951 –1956, https://doi.org/10.1095/biolreprod.103.017780
Анотація
Незважаючи на величезний обсяг досліджень, що стосуються різного впливу хімічних речовин, що руйнують ендокринні властивості, на рибу, все ще існує дуже мало доказів того, що ендокринні порушення можуть негативно вплинути на індивідуальну фертильність і, отже, створювати проблеми для населення. У цьому дослідженні гуппі (Poecilia reticulata) годували антиандрогенним фунгіцидом вінклозоліном у концентраціях від 1,8 до 180 мг/кг у віці 8–14 тижнів. Кількість сперми чоловічої статі та інтенсивність поведінки його сексуального прояву були значно знижені в групах лікування, що відповідало результатам попередніх досліджень. Тут ми далі показуємо, що ці порушення перетворюються на зниження родючості, вимірюване як розмір першого кладки самки. Крім того, ця знижена фертильність корелювала з кількістю сперми у чоловіків, але не з інтенсивністю прояву статевої активності у чоловіків. Нарешті, шляхом схрещування з експонованими тваринами ми показуємо, що несприятливий вплив вінклозоліну на розмноження опосередковується лише самцем.
Вступ
В останнє десятиліття відбувалися інтенсивні дослідження можливих наслідків хімічних речовин, що руйнують ендокринну систему (EDC), для людей та дикої природи. Найбільш відомі приклади ендокринних порушень були знайдені у водному середовищі, що навряд чи дивно, оскільки це кінцевий реципієнт для багатьох підозр на ОДГ як з побутових, так і з промислових джерел [1]. Дійсно, у морському середовищі розміщений найкращий (і, можливо, єдиний) встановлений приклад EDC, що спричиняє фактичну втрату плодючості та зменшення популяції, з впливом трибутилового олова на спільноти молюсків [2, 3]. Більшість досліджень щодо впливу ОДГ на водну дику природу було проведено на рибах. У чоловіків спостерігається низка ознак фемінізації, включаючи підвищений рівень вітелогеніну [4], відсталий розвиток яєчок [5], зменшення кількості сперматозоїдів [6–8] та аномальну репродуктивну поведінку [6, 7, 9, 10]. Вплив на самок було вивчено значно менше, але з'явились повідомлення про популяції риб, які мають пристрасть до чоловіків, поблизу целюлозних комбінатів, що може бути спричинено маскулінізацією самок [11–13]. Крім того, з’явилося багато повідомлень про інтерсекс у різних видів риб, у яких чітко ідентифікована тканина обох статей знаходиться в гонаді особини (для огляду див. [1]).
Незважаючи на ці численні ефекти ОДГ на рибу від молекулярного до тканинного та органного рівнів, дуже мало доказів підтверджує прямий вплив цих хімічних речовин на індивідуальну фертильність, що може свідчити про серйозне зменшення популяції в майбутньому. У лабораторних умовах репродукція риб зменшилася за рахунок статевих гормонів або їх фармацевтичних аналогів [14–16], октилфенолу [14–17], інгібітора ароматази фадрозолу [18] та пестициду метоксихлору, який, як відомо, має естрогенні властивості [14]. Однак ці лабораторні дослідження виявили лише докази зниження репродуктивного успіху при найвищих досліджених концентраціях, і два з цих досліджень зазначали, що вплив на репродукцію вимагав впливу більш ніж у вісім разів концентрації, що спричиняла ефекти на нижчих рівнях біологічної організації, таких як вітелогенез або статеві залози гістологія [15, 16]. Польові дані, що вказують на вплив ендокринних порушень на плодючість риб, є ще більш скупими, і лише одне дослідження показало позитивну кореляцію між частотою овотесів і зниженням плодючості чоловіків [1].
Метою цього дослідження було, по-перше, визначити, чи впливає вінклозолін на вторинні статеві ознаки самця гуппі в згубний вплив на розмноження, і, по-друге, намагатися розрізнити батьківський та материнський вплив на будь-яке можливе зниження розмноження.
Матеріали і методи
Експериментальні тварини та аквариуми
Експериментальними тваринами були гуппі дикого типу (P. reticulata), що походили з Колумбії в 1997 році і з тих пір утримувалися в нашій лабораторії в акваріумах з нержавіючої сталі об'ємом 500 л. Ці акваріуми витримували при 25 ± 2 ° C і отримували воду з аерованого резервуара, що містив суміш деіонізованої води, виробленої системою зворотного осмосу, та безхлорної води з крана у співвідношенні 5: 1. Крім того, було додано 450 мг води з резервуару NaCl/L, що призвело до рН 7,3 та постійної провідності 600 мкСм/см. Цю воду використовували у всіх акваріумах, описаних нижче. Популяція поголів’я харчувалася щодня вилупленою артемією та комерційними рибними кормами (TetraMinRubin, TetraMin та TetraPhyla; Tetra Werke, Melle, Німеччина).
У цьому дослідженні було проведено три експерименти для розрізнення репродуктивних ефектів вінклозоліну (Riedel-de-Haen AG, Seelze, Німеччина), опосередкованих ефектами на чоловічий статевий фенотип від ефектів на самок перед заплідненням та наслідків, що проявляються під час вагітності. У перших двох з цих експериментів щойно вилуплених особин щодня вивозили зі сховищ акваріумів і розміщували у 80-літровому безшовному скляному акваріумі (Struers KEBO lab A/S, Копенгаген, Данія), що містить наповнену гравієм банку, через яку вода була перероблена. Ці неповнолітні спостерігалися щодня для першої появи статевих ознак, тоді вони були розділені за статтю на дві однакові, але менші акваріуми (25 л), що дозволило збирати незайманих самок для експериментів, що було необхідно, оскільки гуппі може утримувати сперму для ряду муфт від одного спарювання [23].
Вплив вінклозоліну
У всіх трьох експериментах гуппі піддавали дії їжі вінклозоліном через їжу, використовуючи ацетон як розчинену речовину-носій у вихідних розчинах. Їжу готували з вмістом 0,1, 1,0 або 10,0 мкг вінклозоліну/мг сухого корму. Їжу для контролів готували так само, використовуючи лише ацетон. Під час впливу гуппі отримували в середньому 18 мг сухого корму на грам риби (старт мокрої маси) на день, в результаті чого середні номінальні дози становили 1,8, 18 та 180 мг вінклозоліну/кг. Середні стартові ваги визначали випадковим вилученням 10 риб з кожної групи незайманих самців та самок та грубих самок.
Експеримент експозиції незайманої жінки
Сімдесят п’ять незайманих самок (вік, 10 тижнів) були випадковим чином вибрані з дівочого жіночого акваріума, а 15 помістили в кожен з п’яти безшовних скляних акваріумів (34,5 × 29 × 28 см), що містять воду на глибину 15 см і гравій банку фільтра, як описано вище. Два з цих акваріумів були органами управління; риба в трьох інших акваріумах отримувала 0,1, 1,0 і 10,0 мкг вінклозоліну/мг сухого корму відповідно протягом 30 днів, протягом яких кал і не з’їдена їжа видалялася щодня відсмоктуванням. У цей час рибу розподіляли по групах по три риби за однакової обробки у 23 безшовних скляних акваріумах (28,5 × 20 × 22 см), що містять воду на глибину до 7 см, банку з гравійним фільтром та сітку з нержавіючої сталі притулок (діаметр, 8 см), так що всі акваріуми містили три незаймані самки. Вісім із цих акваріумів служили контролем, тоді як усі інші методи лікування повторювались п’ять разів. Після дня аклімації дорослого самця зі стадових акваріумів додали на 7 днів для запліднення, після чого дорослого самця видалили. Ці акваріуми спостерігали тричі на день протягом 45 днів щодо новонароджених нащадків, яких вилучали, щоб уникнути канібалізму дорослих.