GtH-। مسئول رشد گناد و تشکیل گامت و GtH-॥ در آزادسازی آن نقش دارد. به طور کلی، تستوسترون اصلیترین آندروژن و E2 اصلیترین استروژن تولید شده در تمام مهرهداران است. اما بسیاری از ماهیان استخوانی نر، ۱۱-کتوتستوسترون نیز تولید می کنند و این ترکیب، آندروژن اصلی درگردش در جنس نر بسیاری از گونه ها است. ماهیان استخوانی ماده نیز تستوسترون تولید می کنند و حتی سطح درگردش این ترکیب می تواند به اندازه E2 نیز باشد [۴۴].
استروئیدهای جنسی را می توان به دو دسته اصلی تقسیم نمود؛ ترکیبات شبهآندروژنی و ترکیبات شبهاستروژنی. در این بخش چگونگی فرایند اثربخشی این ترکیبات و اثرات مخرب آنها بیان می شود.
۲-۱-۱- ترکیبات شبه آندروژنی
آندروژنها گروهی از هورمونها یا ترکیبات هستند که عمدتا رشد و توسعه سیستم تولیدمثلی نر را تحت تاثیر قرار می دهند. در حالیکه ضد آندروژنها، داروها یا ترکیباتی هستند که فعالیت هورمون آندروژن را متوقف میکنند. هورمون آندروژن اصلی در ماهیان ۱۱-کتوتستوسترون است که قسمت عمده آن توسط بیضهها تولید می شود. از جمله نقش آندوژنها در بدن، تنظیم GnRH، اسپرماتوژنزیز، ایجاد رفتارهای طبیعی جنس نر، عملکرد طبیعی ضمایم و غدد جنسی و سایر اثرات غیر تولیدمثلی از قبیل عملکرد سیستم ایمنی، متابولیسم استخوان و توسعه ماهیچه است. ترکیبات شیمیایی شبه آندروژنی، از طریق اتصال به گیرندههای آندروژنی از آندروژنهای طبیعی تقلید می کنند و مسیرهای سیگنال دهنده سلولی را تحت تاثیر قرار می دهند [۳۹].
اثرات کوتاه مدت حضور آندروژنها یا ضدآندروژنها بر ماهیان هنوز به طور کامل شناخته نشده است. هرچند نمونههایی از اثرات این ترکیبات شامل نرسازی کپورماهیان دنداندار (Cyprinodontidae) ماده در رودخانههایی که پساب کارخانههای تولید چوب و کاغذ را دریافت می کنند، است. این ویژگیهای نرینه شامل ایجاد باله مخرجی (گنوپودیوم) تغییر یافته در ماهیان باردار، رفتارهای جفتگیری شبیه به جنس نر، ایجاد ماهیان هرمافرودیت (وجود همزمان اووسیتهای زردهدار و کیستهای اسپرماتید و اسپرماتوزوا) است. در تحقیق دیگری که بر روی جنین مارماهی زندهزا (Zoarces viviparus) در معرض پساب حاصل از کارخانه تولید خمیر چوب انجام گرفت، مشاهده شد که نسبت جنسی به نفع جنس نر تغییر کرده است [۶۳، ۶۴].
در حال حاضر روشهای موجود برای تشخیص اثرات EDCها به ویژه برای آندروژنها ناکافی، محدود و اکثر تحقیقات انجام شده مربوط به اثرات استروژنها بر تولیدمثل است.
۲-۱-۲- ترکیبات شبه استروژنی
استروژن نام گروهی از هورمونهای جنسی مربوط به جنس ماده است که در رشد و توسعه ویژگیهای جنسی و روند تولید مثل در این جنس نقش اساسی دارد. شکل ۲-۳ برخی از مهمترین مسیرهای تاثیر ترکیبات شبه استروژنی بر سیستم درونریز را نشان میدهد. بررسی ادرار زنان نشان می دهد که هر زن می تواند روزانه حدود ۷ میکروگرم E1، ۴/۲ میکروگرم E2 و ۶/۴ میکروگرم استریول (E3)[32] دفع کند. از سوی دیگر، کاربرد زیاد قرصهای جلوگیری از بارداری که حاوی ترکیبات استروژنی هستند نیز مقادیر زیادی از این ترکیبات را وارد سیستم فاضلاب می کند. بنابراین به نظر میرسد که کارخانههای تصفیه فاضلاب یکی از منابع اصلی این نوع آلایندهها هستند چرا که این ترکیبات توسط فرایندهای مرسوم تصفیه جدا یا تجزیه نمی شود [۵۱]. توانایی این هورمونهای استروژنی ۱۰ تا ۱۰۰ برابر بیشتر از ترکیبات شبه هورمونی است [۳۹]. پساب ناشی از فعالیتهای کشاورزی و دامپروری نیز از منابع بالقوه ایجاد ترکیبات شبه استروژنی هستند. جدول ۲-۱ برخی از این ترکیبات به همراه کاربرد و تعدادی از اثرات احتمالی آنها را نشان میدهد.
مطالعات انجام شده نشان دادهاند که عوارض حاد ناشی از حضور ترکیبات شبهاستروژنی شامل ایجاد جنسیت بینابینی، کاهش تحرک اسپرم، کاهش جمعیت ماهیان، کاهش اندازه گناد و انحراف نسبت جنسی به نفع ماده است. درحالیکه ازجمله عوارض حضور کوتاهمدت این ترکیبات میتوان به تولید ویتلوژنین در جنس نر و یا تغییر الگوی تولید آن در جنس ماده اشاره کرد [۵۴].
به طور کلی اختلال در تولیدمثل طبیعی ماهی توسط استروژنها در مراحل لاروی و جنینی از طریق سنتز تعداد غیر طبیعی گیرنده استروژنی و در مراحل بالاتر چرخه زندگی از طریق تحریک گیرندههای استروژنی در ماهیان ماده بالغ یا نابالغ در زمانهای نامناسب و یا ماهیان نر بالغ یا نابالغ ایجاد می شود [۳۹].
۲-۱-۳- اثرات زیستی ترکیبات مخرب سیستم درونریز (ترکیبات شبه استروژنی)
آنالیز شیمیایی آب و رسوبات به علت گران بودن و طیف گستردهی EDCها، روش کارآمدی برای شناسایی این ترکیبات نیستند. بنابراین استفاده از ویژگیهای فیزیولوژیکی گونه ها نه تنها می تواند نمایانگر اختلال در سیستم درونریز و سلامت تولیدمثلی ماهی باشد، بلکه می تواند تصویر روشنی از اثرات این ترکیبات در سطح موجود زنده فراهم آورد. شاخص های زیستی در مطالعات صحرایی ابزارهای نیرومندی در ردیابی اثرات یک ماده یا ترکیبی از مواد هستند [۴۹]. شاخص های زیستی اینچنین تعریف شده اند: “تغییر در پاسخ بیولوژیکی (اعم از پاسخهای مولکولی، سلولی و فیزیولوژیک) که میتوانند در ارتباط با حضور یا اثرات سمی ترکیات شیمیایی در محیط زیست باشند” [۷۸].
الف- ویتلوژنین و سایر پروتئینهای تولیدمثلی مخصوص جنس ماده
در بدن ماهیان، هیپوتالاموس که به محرکهای محیطی حساس است و از این طریق به همزمانی چرخه تولیدمثلی در فصل مناسب کمک می کند، با هورمونهای تولیدی خود هیپوفیز را تحت تاثیر قرار میدهد و موجب ترشح هورمونهای گنادوتروپین از آن میگردد (شکل ۲-۴). این هورمونها بر تخمدان اثر می کند و سبب تولید E2 از آن میشوند. این هورمون به گیرندههای خود در کبد متصل و سبب سنتز پروتئینهای مهم تولید مثلی از قبیل ویتلوژنین و پروتئین زونارادیاتا (Zrp)[33] موجود در پوسته تخم می شود (شکل۲-۳).
ویتلوژنین یک فسفولیپوگلیکوپروتئین مخصوص جنس ماده است که توسط کبد ماهی ماده در پاسخ به استروژنهای داخلی در چرخش، در مرحله زرده سازی سنتز می شود .این ماده ترکیب اصلی تشکیل دهنده زرده تخم است که پس از تولید در کبد، توسط جریان خون به تخمدان منتفل می شود و در آنجا نهایتا به عنوان ماده مغذی لازم برای رشد جنین، جذب اووسیتها میگردد [۳۹].
شکل ۲-۳) مسیرهای اصلی عملکرد ترکیبات شبهاستروژنی موجود در محیط [۲۶]:
هورمونهای استروئیدی از قبیل E2، تستوسترون و پروژسترون در سلولهای گنادی سنتز میشوند. بازدارندهی آنزیم های CYP450 از جمله داروها و آفتکشها در این قسمت عمل می کنند.
هورمونها از گنادها به جریان خون ترشح میشوند و از طریق انتشار یا به صورت متصل به SHBG در دسترس سلولها قرار میگیرند. ترکیبات سمی میتوانند میزان در دسترسی هورمونها را با تغییر میزان SHBG تغییر دهند.
هورمون استروئیدی به درون سلول انتشار مییابد.
هورمون به داخل محوطهی پیشهستهای جایی که گیرندههای آزاد ® وجود دارد، انتشار مییابد.
هورمون یا مقلد آن به گیرنده متصل می شود. تحقیقات نشان داده است که بسیاری از ترکیبات شیمیایی مصنوعی به گیرندههای استروژنی یا آندروژنی متصل میشوند.
گیرنده ® اکنون به لیگاند طبیعی یا مصنوعی متصل می شود، متحمل تغییراتی در ساختار میگردد و در نهایت همودایمر تشکیل میدهد.
همودایمرها با تجمع فاکتورهای رونویسی (tf)[34]، یک گروه رونویسی تشکیل می دهند که به توالیهای خاصی در DNA ژنهای وابسته به هورمون که به عنوان عناصر پاسخ به هورمون (HRE)[35] شناخته میشوند، متصل میشوند.
mRNA به خارج از هسته و به درون سیتوپلاسم انتقال مییابد.
پروتئینها به کمک اسیدهای آمینه (aa) متصل به tRNA خاص (فلشهای پررنگ) و ریبوزومها و از روی mRNA الگو، سنتز میشوند.
پروتئین که محصول اصلی سیستم درونریز است می تواند به شکل آنزیم، هورمون پروتئینی یا فاکتور رشد و یا جزء ساختاری سلول باشد. مثالی از یک شاخص وابسته به هورمون، ویتلوژنین است.
در برخی موارد اثر ترکیبات سمی مخرب سیستم درونریز از طریق تغییر عملکرد کبد اعمال می شود.
به طور طبیعی، ویتلوژنین تنها در پلاسمای ماهی ماده وجود دارد اما ماهیان نر نیز دارای ژن کدکننده این ترکیب هستند. بنابراین وقتی در معرض استروژنهای خارجی قرار میگیرند، این ژن به راحتی القاء می شود. از جمله مناسبترین روشهای آزمایشگاهی برای سنجش حضور و اثرات استروژنها در محیط، سنجش تولید ویتلوژنین توسط هپاتوسیتهای کبد ماهی است. از روشهای اندازه گیری این ترکیب، آنالیز نمونههای پلاسما با آزمونهای ایمنولوژیک از قبیل الایزا[۳۶] و یا وسترن بلات با آنتیبادیهای خاص است. از آنجاییکه ویتلوژنین یک پروتئین گلیکولیپیدی بزرگ و در برخی گونه ها شکننده و ناپایدتر است، احتمال دارد در زمان استفاده از آزمونهای ایمنولوژیک تخریب شود و مشکلاتی را به وجود آورد. بنابراین اندازه گیری بیان ژن کدکننده آن با استفاده ازReal-time PCR به دلیل دقت بسیار بالا، اخیرا بیشتر مورد توجه قرار گرفته است [۱۰۱]. به دلیل سرعت بالای القاء VTG mRNA، این روش می تواند در پایش کوتاهمدت اکوسیستم بهکاررود.
شکل۲-۴). مکانیسم اثر هورمون استرادیول در تولید VTG و Zrp در ماهیان. در پاسخ به محرکهای نوری (hv)، GTH-। از هیپوفیز ترشح و توسط جریان خون به تخمدان منتقل می شود. در این بافت E2 سنتز و توسط جریان خون به کبد میرود و سبب تولیدVTG و Zrp در این بافت میگردد. این دو ترکیب نهایتا در اووسیتهای در حال تشکیل، تجمع مییابند [۳۹].
ب- مطالعات فیزیولوژیک و رفتاری
از دیگر شاخص های زیستی مورد استفاده در تعیین اثرات EDCها، مطالعات فیزیولوژیک و رفتاری ماهیان است. مطالعه همزمان میزان ویتلوژنین و بافتشناسی گناد، درک گستردهای از سمشناسی تولیدمثلی[۳۷] به همراه دارد [۴۹]. در ماهیان نر، اثر مستقیم سنتز ویتلوژنین در شامل ایجاد جنسیت بینابینی در گناد، کاهش کلسیم در فلس و اسکلت، هایپرتروفی کبد، آسیب به کلیه، هدررفت شدید انرژی، تاخیر در ایجاد بیضه یا ایجاد بیضه غیرطبیعی و در نتیجه کاهش شایستگی تولیدمثلی است [۳۹]. به علاوه تولید این ترکیبات در جنس نر سبب اختلال در دینامیک و عملکرد طبیعی خون میگردد [۸۹]. از سوی دیگر ممکن است ویژگیهای ثانویه جنسی و علائم بدنی نیز به درستی تکامل نیابند و این مساله منجر به عدم بروز رفتارهای جنسی یا بروز رفتارهای غیرطبیعی گردد. در لارو ماهیان نر، حضور هورمونهای استروژنی در طی دوره حساسی از توسعه گنادی می تواند سبب مادهسازی کامل فنوتیپ شود. این موضوع سبب ایجاد مادههای ظاهراً طبیعی میگردد در حالی که این ماهیان از نظر ژنتیکی نر هستند. در ماهیان ماده، اثرات استروژنهای خارجی از اهمیت کمتری برخوردار است و می تواند سبب رسیدگی و توسعه زود هنگام و خارج از فصل تخمدان شود. سنتز خارج از برنامه Zrp در ماهیان ماده سبب ایجاد پوسته غیر طبیعی در تخمک، کاهش کیفیت تخم و در نتیجه کاهش بقا میگردد [۳۹].
ج- شاخص های وضعیت
شاخص های اورگانوسوماتیک (نسبت وزن اندام/ وزن بدن) به ویژه GSI اطلاعات دقیقی از اندام موردنظر فراهم می کند. آلایندهها میتوانند تغییرات سریع و شدیدی را در این شاخص ها به وجود آورند. این تغییرات بسته به فصل و چرخه زندگی متفاوت هستند [۵۶، ۵۷].
۲-۲- مرور منابع
۲-۲-۱- فراسنجههای خونی
ویژگیهای خونشناسی ماهیان یکی از مهمترین عوامل منعکسکننده ارتباط خصوصیات اکوسیستم آبی و سلامت آنها است. فراسنجههای خونی در ماهیان تحت تأثیر عوامل فیزیولوژیک مانند جنسیت، مرحله تولیدمثل، سن، اندازه و وضعیت سلامت آنها تغییر می کند و بنابراین شاخص مناسبی از وضعیت سلامت گونه های مختلف محسوب می شود. این فراسنجهها تحت تأثیر عوامل خارجی نظیر فصل، دمای آب، غذا، تنشهای محیطی، انواع آلودگی و انواع بیماریها نیز دچار تغییر میشوند [۱۰۵]. مطالعات اندکی در رابطه با اثرات EDCها بر فاکتورهای خونشناسی ماهیان انجام گرفته و بیشتر اطلاعات در رابطه با سایر مهرهداران است.
مطالعه کلارک[۳۸] (۱۹۸۴) بر روی پستانداران نشان داد که تعادل بین هورمونهای جنسی نر و ماده بر میزان حساسیت سیستم ایمنی موثر است. به طور کلی هورمون جنسی نر (تستوسترون) محرک سیستم ایمنی و E2 و ترکیبات مصنوعی استروژنی غیر استرادیولی از قبیل دیاتیلاستیلبسترول بازدارندههای قوی سیستم ایمنی هستند. در طول بارداری تغییرات قابل توجهی در اندامهای لنفاوی مشاهده می شود، سطح E2 در سرم افزایش مییابد، تعداد لنفوسیتها به طور غیرطبیعی کم و ایمنی سلولی متوقف می شود [۲۲].
مطالعه انجام شده توسط گلوب[۳۹] و همکاران (۲۰۰۴) در مورد تاثیر دیاتیلاستیلبسترول و متوکسیکلر بر فاکتورهای خونی میمون رزوس (Macaca mulatta) نشان داد که تیمار میمونها با ۵/۰ میلیگرم دیاتیلاستیلبسترول/ کیلوگرم/ روز سبب کاهش معنیدار گلبولهای سفید به ویژه لنفوسیتها، هموگلوبین و هماتوکریت نسبت به گروه شاهد می شود. درحالیکه تیمار آنها با ۵۰ میلیگرم متوکسیکلر/ کیلوگرم/ روز تاثیری بر فراسنجههای مذکور نداشت [۴۰].
ون دن استین[۴۰] و همکاران (۲۰۱۰) مشاهده کردند که در معرض گذاری سار اروپایی (Sturnus vulgaris) با گروهی از اترهای بیفنیلی پلی برومینه (PBDE)[41] به مدت ۶ ماه به میزان ۱۴۰ میکروگرم/کیلوگرم وزن بدن اثر معنیداری بر فراسنجههای خونی این پرنده از قبیل میزان گلبولهای قرمز، غلظت هموگلوبین و هماتوکریت ندارد [۱۰۵].
آریکن و پلامپ[۴۲] (۱۹۹۰) نشان دادند که در معرض قرارگیری گربهکاهی کانالی (Ictalurus punctatus) با حشرهکش اورگانوفسفاته مالاتیون[۴۳] منجر به افزایش اریتروسیتها، هموگلوبین و میانگین هموگلوبین ذرهای (MCH) [۴۴] و کاهش لوکوسیتها می شود [۱۱].
آدیمو[۴۵] (۲۰۰۷) اثرات سرب (یکی از فلزات مخرب سیستم درونریز) را بر فاکتورهای خونشناسی نوعی گربهماهی با نام علمی Clarias gariepinus بررسی کرد. در این مطالعه، کاهش اریتروسیتها و میزان هموگلوبین و در نتیجه کمخونی وکاهش لوکوسیتها و بنابراین تضعیف سیستم ایمنی مشاهده شد. در این مطالعه هر سه شاخص حجم متوسط گویچه قرمز (MCV)[46]، میانگین غلظت هموگلوبین ذرهای (MCHC)[47] و MCH در گروه تیمار نسبت به گروه شاهد افزایش یافت [۷].
در مطالعه ای که توسط برنتسن[۴۸] و همکاران (۲۰۱۰) بر روی پست اسمولت آزادماهی اطلس (Salmo salar) تغذیه شده با اندوسولفان[۴۹] انجام شد، هیچگونه تغییری در ویژگیهای خونشناسی از قبیل میزان اریتروسیت و هموگلوبین مشاهده نشد [۱۶].
همانطور که در مثالهای مذکور مشاهده می شود، اثرات ترکیبات مخرب سیستم درونریز بر فراسنجههای خونی بسیار متفاوت و حتی گاهی متناقض است و به عواملی همچون گونه مورد بررسی، نوع ماده شیمیایی یا ترکیب و مقدار آنها بستگی دارد.
۲-۲-۲- بافتشناسی گناد، GSI و نسبت جنسی
اولین شواهد مبنی بر توسعه غیرطبیعی گناد در ماهی مقارن با کشف القاء ویتلوژنین در آنها بود. بیشتر اطلاعات در این مورد، مطالعاتی است که بر روی ماهیان در معرض پساب کارخانههای تصفیهی فاضلاب در انگلستان، انجام گرفته است. این ماهیان مسلما تحت تاثیر آلایندههایی با فعالیت استرونی قرار گرفتهاند [۲۶].
هریس[۵۰] و همکاران (۱۹۹۷) به شواهدی مبنی بر ممانعت از رشد بیضهها در ماهیان بالغ قزلآلایرنگینکمان (Oncorhynchus mykiss) در رودخانهای در انگلستان که شدیدا توسط ترکیبات استروژنی به ویژه آلکیلفنولها[۵۱] آلوده است، دست یافتند [۴۲].
گیمنو[۵۲] و همکاران (۱۹۹۷) زمانیکه یک جمعیت نر از کپورمعمولی (Cyprinus carpio) را در دروهی جنینی-لاروی به مدت سه روز در معرض پنتیلفنول قرار دادند، هیچ اثری بر تمایز جنسی یا تکثیر سلولهای پیشساز جنسی[۵۳] مشاهده نشد اما زمانی که این در معرضگذاری طولانیتر و از قبل از تمایز جنسی (۲۴-۵۱ روز پس از تفریخ) صورت گرفت، موجب تشکیل مجرای تخمبر و کاهش تعداد سلولهای پیشساز جنسی گردید [۳۶].
دانلود مطالب پایان نامه ها در مورد ارزیابی برخی شاخص های زیستی عروس ماهی زاینده رود ...
