Znečištění životního prostředí a endokrinně podmíněná neplodnost samců ryb

Abstract

V životním prostředí se vyskytuje velké množství přírodních a syntetických kontaminantů (ECs), u kterých je známo nebo existuje podezření, že napodobují nebo interferují s endokrinními funkcemi u samčí reprodukce. Naše dosavadní poznatky ukazují, že právě tyto kontaminanty mohou způsobit estrogeny podmíněnou feminizaci. Nicméně existuje několik ECs, které podobně jako estrogenní ECs způsobují změny v produkci androgenů, ale nezpůsobují vitelogeninem podmíněnou feminizaci. Mechanismy působení těchto látek jsou stále nejasné, vzhledem k tomu, že jsou do značné míry neznámé funkce androgenního receptoru (AR) ve fyziologii androgenně-zprostředkované samčí reprodukce. V této studii jsme zkoumali účinky vinklozolinu (VZ) (100, 400 a 800 ?g/l) a di-(2-ethylhexyl)ftalátu (DEHP) (1, 10 a 100 ?g/l) na reprodukci samců karasů po dobu 30 dnů. Vzhledem k tomu, že VZ i DEHP působí jako agonisté a/nebo antagonisté hormonálních receptorů, byly studovány subtypy estrogenů (er) a hladiny mRNA androgenních receptorů (ar). Kvůli studiu estrogenní aktivity byla jedna skupina ryb vystavena působení 17?-estradiolu (E2). U ryb vystavených DEHP (1, 10 a 100 ?g/l) došlo ke snížení produkce spermií, pohyblivosti a rychlosti. Naše předchozí studie ukázaly, že produkce spermií, pohyblivost a rychlost se u ryb snižují při expozici VZ o koncentraci 800 ?g/l. To naznačuje, že DEHP a VZ jsou schopny zasahovat do spermatogeneze a dozrávání spermií. Žádný ze samců vystavených účinku E2 neprodukoval spermie, což ukazuje na potlačenou spermatogenezi. Podobně jako u ryb exponovaných E2, také u ryb vystavených koncentracím DEHP ?10 a ?1 ?g/l bylo pozorováno snížení hladiny 11-KT, a to konkrétně v 15. a 30. dnu testování. U ryb exponovaných VZ bylo zaznamenáno snížení hladiny 11-KT, a to u ryb vystavených koncentraci 800 ?g/l VZ po dobu 7 dní, ale sledovali jsme její zvýšení u ryb vystavených koncentraci 100 ?g/ VZ po dobu 30 dnů. Hladiny E2 zůstaly nezměněny u ryb vystavených DEHP a zvýšeny u skupiny, kde byl použit E2. Hladiny LH se zvýšily u ryb vystavených koncentraci VZ 100 ?g/l. Na rozdíl od ryb vystavených účinkům DEHP a E2, kde byly hladiny LH po 15 dnech expozice sníženy. Zde byla také zjištěna souvislost mezi hladinami LH a 11-KT, což vypovídá, že inhibice nebo stimulace produkce androgenu byla způsobena změnami ve funkci hypofýzy vyvolanými právě působením DEHP nebo VZ. U ryb vystavených VZ se snižovaly hladiny gnrh3 mRNA po dobu 7denní expozice a zvyšovaly se při nízkých dávkách během 30denní expozice. kiss1 nebo kiss2 mRNA hladiny také vzrostly, zatímco gpr54 mRNA zůstala nezměněna. U ryb vystavených působení DEHP se hladiny gnrh3, kiss1 a jeho receptoru (gpr54) mRNA během doby expozice nezměnily. U ryb exponovaných E2 byly hladiny gnrh3 mRNA sníženy 7. den působení, ale hladiny kiss1 a gpr54 mRNA byly zvýšeny v 30. den expozice. Tyto výsledky ukazují, že na rozdíl od DEHP, VZ narušuje funkce hypotalamu a zpětnovazebné mechanismy v neuroendokrinní regulaci, což ovlivňuje činnost hypofýzy a testikulární funkce. Hladiny mRNA ar v mozku a lhr v testes byly ovlivněny v závislosti na dávce a době působení VZ a E2, ale zůstaly nezměněny u ryb vystavených DEHP. Tyto rozdíly vypovídají o tom, že DEHP může působit přes nezávislou hormonální receptorovou cestu, zatímco VZ působí přes receptorovou cestu. Vtg, er a cyp19a1b zůstaly beze změny u ryb vystavených DEHP a VZ, ale vzrostly u ryb vystavených účinkům E2. Ani VZ, ani DEHP tedy nepůsobí jako estrogenní kontaminanty narušující samčí plodnost.Výsledkem naší práce bylo zjištění,že v důsledku stimulace nebo inhibice produkce 11-KT prostřednictvím VZ a DEHP se snižuje kvalitu spermií ryb.K tomuto dochází z důvodu narušení funkce hypofýzy produkovat LH nebo narušením přenosu Cholesterolu pro steroidogenezi.U ryb vystavených VZ byly přerušeny zpětněvazebné mechanismy neuroendokrinních regulátorů (gnrh3 a kiss-1/gpr54).Společné působení VZ a DEHP ovlivňuje funkce mozku a testes a má negativní dopad na samčí plodnost