نقش هورمون تیروئید در توسعه ماهیان

پیشرفت های جدید در فهم نقش هورمون تیروئید در رشد ماهیان با مراجعه به پرورش ماهیان مورد بررسی قرار گرفت.هورمون تیروئید یک هورمون محلول در چربی کوچک است که توسط فولیکولهای تیروئید تولید می شود که دو فرم فعال آن: تیروکسین T۴ و تیروکسین T۳ میباشد. ماهیان مولد مقدار قابل توجهی TH را در اووسیتهای توسعه یافته خود ذخیره می کنند.
مقدار هورمون تیروئید و نسبت T۳به T۴ درتخم گونه های مختلف و درمولدین گونه های یکسان زیاد می باشد.

نقش هورمون تیروئید در تخمها هنوز روشن نیست گرچه بالا بردن بقا و رشد جنین ها و لاروها توسط غنی سازی در تخمها با هورمون تیروئید در بعضی موارد گزارش شده است.از طرف دیگر هورمون تیروئید باعث جلو اندازی و تحول لارو های جوان در دگردیسی و بوجود آمدن ماهیان استخوانی میشود. سطح بالای TH در شروع دگردیسی و طریقه عمل TH میتواند باعث تحریک در زودرس کردن دگردیسی شود. با توجه به نقش TH در توسعه ماهیان، بی نظمی مربوط به وظایف آن میتواند باعث تغیر شکل لارو های جوان شودکه تکرار آن در هچری قابل مشاهده است. بعلاوه، افزایش مقدار زیاد مواد شیمیایی در محیط باعث میشود پتانسیل وظایف TH در توسعه جنین و لاروهای جوان کاهش یابد.

مقدمه
در مهرگان آلی،نقش هورمون تیروئید معین شده که رنج وسیع را که شامل پیشرفت فیزیولوژی، متابولیسم پایه، هموستازی و غیره را کنترل میکند. در مهرگان پست ،نقش یک هورمون تحریک کننده متامورفیز در دوزیستان است که احتمالا بهترین خصوصیت هورمون تیروئید است. نبودن هورمون تیروئید یا بی نظمی دروظایف آن موجب مسائل خطرناک در زندگی میشود از جمله بیماری کرتی نیسم در انسانها، که این نوعی از کار افتادن غده است که باعث کمبود رشد و کم هوشی میشود.

از اینرو TH در مهرگان آلی تراثرات زیستی حاصل از آن خیلی زود در زندگی اعمال میشود. همچنین این هورمون دارای ارزش زیاد ونقشی ضروری درتوسعه ماهیان در طول مدت جنینی و دوره لاروی بازی میکند.اگر چه نقش هورمون تیروئید درتوسعه ماهیان در دراز مدت نا مشخص است. یک دانش وسیع درباره TH در توسعه ماهیان، اکثرا در ماهیان استخوانی، در دو دهه اخیر جمع آوری شده است. اکثر اطلاعات کشف شده مهم هستند که مربوط به مقدار TH در تخمها و نقش TH در جلو اندازی و تحول لاروهای جوان میباشد.در این مرور، وظایف TH در توسعه ماهیان مورد بحث میباشد.

مروری بر تولید و وظایف هورمون تیروئید
یک درک اساسی از تولید,متابولیسم و وظیفه هورمون تیروئید، مخصوصا هورمون تیروئید در ماهیان، خلاصه ای در این بخش میباشد.

تشریح جزئیات در تجدید نظر قبلی گفته شده است. تنظیم کردن و متابولیسم را از طریق هورمون تیروئید نشان میدهد. ساخت هورمون تیروئید از فولیکولهای تیروئید است که شامل تنها یک لایه سلول مخاطی میباشد. بر خلاف پستانداران، فولیکولهای تیروئید در اکثر گونه های ماهی مربوط به یک قسمت نیست اما در طول شریان متفرق هستند.

تولید هورمون تیروئید توسط هورمون تحریک کننده تیروئید (TSH) از غده هیپوفیز تنظیم میشود. در صورتیکه فاکتورهای هیپوتالاموسی کنترل کننده ترشح TSH در ماهی ناشناخته است. TRH که محرک رهاسازی TSH در پستانداران و پرندگان است، در ماهی موثر نیست.

هورمون تیروئید یک هورمون تیروئید محلول در چربی کوچک با انواع مشخص شده نیست و دو فرم فعال T۳,T۴دارد بنابراین شامل ۴ یا ۳اتم ید در یک مولکول است.
بر خلاف مهرگان آلی، کمبود ید در رژیم غذایی ماهی مهم نیست؛ زیرا ید بطور عمده از آب بطور محدود توسط آبشش ها گرفته میشود. هورمون عمده سنتز شده در غده تیروئید ماهی شامل T۴است. T۴تجزیه میشود به T۳های زیستی زیاد توسط حلقه بیرونی یا متناوبا، به T۳ معکوس غیر فعال (rT۳) توسط حلقه داخلی، اکثرا در بافت پیرامون، بصورت ذره هایی در کبد میباشد.

T۳,rT۳میتواند مجدد به T۲سنتز شود.غیر فعال شدن هورمون تیروئید همچنین توسط گلوکرونیک یا سولفات کنژوگه،دی آمینا سیون یا دکربو کسیلاسیون انجام میشود.
یک قسمت بزرگ از چرخه هورمون تیروئید (تقریبا ۹۹%در آزاد ماهیان) محدود به پروتئین های شبیه پروتئین های پلاسما همانند پرآلبومین است. در فعالیت های زیستی مختلف ید تیرونین ها ظاهر میشوند به حالتهای مختلف در یک پیوستگی الزامی به یک گیرنده TH: TRدر حدود ده قسمت پیوسته و بزرگ دارد برای T۳ سپس برای T۴ و مقداری برای rT۳ و T۲.TR متعلق به خانواده هورمون های گیرنده مغزی میباشد، اگرچه شامل گیرنده هایی برای استروئید، ریتینوئید، ویتامین D میباشد.

در پستانداران، خوب ثابت شده که شامل فرمهای پیچیده ligand_TR تک میزبانه یا چند میزبانه با گیرنده ریتینوئید و سپس میزان کردن ژن بیان شده گرچه یک تنظیم ویژه توالی نوکلئوتید از هدفهای ژن است.

TH مادری در تخمها
مقدار هورمون تیروئید در تخم ها
زرده تخم های غیر بارور ماهیان از نظر میزان TH آنها مورد بررسی قرار گرفت.سطوح T۳,T۴ در تخمهای گونه های پرورشی در جدول شماره ۱ آورده شده است.این سطوح و نسبت T۳ به T۴ در تخمها ی گونه ها و حتی بین مولدین مختلف گونه های یکسان تغیر میکند.به طور کلی،تخمهای ماهیان آب شیرین دارای غلظت بیشتری از T۴ نسبت به T۳ هستند.از آنجائیکه در تخمهای گونه های دریایی مشاهده شده که دارای گرایش بیشتری هستند .مقدار T۳,T۴ که در تخمها ظاهر میشود برابر یا اندکی بیشتر از مقدار آن در خون ماهیان بالغ می باشد.

وظایف هورمون تیروئید در طول دوره جنینی
حضور مقدار قابل توجهی از TH در تخمهای غیر بارور همراه با سطحی ازTH در تخمها باعث کاهش توسعه دوره جنینی میشود که نقشی مهم در توسعه دوره جنینی ماهیان دارد.علاوه بر آن،حضور TR در جنین ماهیانzebrafish,sea bream قبل از هچ شدن به اثبات رسیده است.آزمایشاتی از وظایف هورمون تیروئید در بهبود دوره جنینی یا بقا و رشد لاروها خلاصه شده در فهرست شماره ۲ .در بعضی موارد،هورمون تیروئید باعث افزایش بقا و رشد ماهی میشود.نتایج بدست آمده نقش مثبت TH را در توسعه دوره جنینی تایید میکند.البته در بعضی موارد بدون اثر مثبت حتی با وجود غنی سازی موفق در تخمها هستند.

بعلاوه در medaka fish ،گر چه درمان ماهی مولد با goitrogen (داروی ضد تیروئید) به مقدار زیادی سطح TH را در تخمها کاهش میدهد، بقا و رشد لاروها را این اصلاح نکرد. هر چند این نتایج لزوما به این معنا نیست که هورمون تیروئید در توسعه دوره جنینی و لاروی ماهیان غیر ضروری است،از این رو فقط مقدار کمی از هورمون تیروئید در تخمها ذخیره شده، که احتمالا برای تاثیر هورمونی کافی باشد و مقدار مورد نیاز TH که در بین گونه ها فرق کند. بنابراین،موارد زیادی از TR به اثبات رسیده در جنینها و افزایش بقا و رشد بوسیله درمان TH در برخی گونه های ماهی پیشنهاد شده برای نقش TH در نمو زود هنگام ماهی؛ ولی هنوز مکانیسم اینکه چگونه TH عمل میکند هنوز مشخص نیست.

انتقال هورمون تیروئید به تخم ها
سر چشمه TH در تخمها ظاهرا مربوط به TH مادری میباشد.از این رو TH مصنوعی غنی شده در تخمها توسط عمل ماهی مولد به آسانی قابل انجام است، این یک روش مفید برای بهبود کیفیت تخم هاست اگر TH در این تخمها اثر کند باعث توسعه دوره جنینی و لاروی میشود. TH از طریق گردش خون وارد تخمها میشود اگر چه مکانیسم آن هنوز نامعلوم است. سه مکانیسم امکان پذیر پیشنهاد شده، انتشار غیر فعال، ورود به زرده و شامل پروتئینهای انتقال دهنده.

وظایف TH در تحول لاروها
فعالیت غده تیروئید
غده تیروئید در آزاد ماهیان قبل از هچ فعال میشود، از آنجائیکه در ماهیان غده تیروئید بصورت غیر متشابهی در هچ تفاوتهایی دارد هچینگ چندین روز بعد تخم ریزی اتفاق می افتد.برای ماهیان ،ابتدا فولیکولهای کوچک خیلی زود در مرحله ای از دوره لاروی ظاهر میشوند. سپس فولیکولها به تدریج در رقم و سایزهای زیادی افزایش می‌یابد. فولیکولها قادر به تولید TH هستند از اینرو فولیکول های تیروئید نشان میدهد واکنش ایمنی را با آنتی سرم بر خلاف TH و TH در لارو ماهی قابل یافت است ولی غلظت آن نسبتا کم است.

در لارو بیشتر گونه های ماهیان تفاوتهای زیادی در فرم بیرونی آنها ظاهر میشود وقتی آنها به مرحله جوانی میرسند دستخوش یکسری تغییرات شکلی برجسته میشوند که شکل اصلی بلوغ ماهی میباشد. این تغییر شکل همانند تغییر شکل در دوزیستان است. در یک رده بندی از ماهیان پهن و مار ماهی تغییر شکل یک خصوصیت طبیعی میباشد.
در اوایل قرن بیستم، تغییر شکل توسط فعالیت هورمون تیروئید تشخیص داده شد که توسط ضخیم شدن فولیکول های اپتیلیوم و آندوسیتوزی از کلوئیدهای تیروئیدی توسط سلولها، در ماهی پهن و مار ماهی شرح داده شد.

از نظر جانبی، آزمایشی از TH در تغییر شکل ماهیان پهن به اثبات رسیده و مقدار زیادی از TH در تغییر شکل ماهیان در راس نمودار قرار دارد. بطور مشابه، همراه با افزایش در مقدار TH تغییر شکل یا توسعه لاروهای جوان در توده ای از مار ماهیان، ماهیان دریای سیاه، ماهیان دریای سرخ، ماهیان دریای گرمسیر، ماهیان پهن و غیره تجدید نظر شده است. ماهیان بطور مجزا در یک دوره کوتاه تغییر شکل داده و این سطح بالای TH را نشان میدهد.

گذشته از ماهیان استخوانی، لامپری ها دارای تغییر شکل آشکاری هستند، اما در پروفیلی از هورمون تیروئید یک توسعه شگفتی را نشان میدهد، در اینکه مقدار TH در مدت دوره لاروی به بالاترین سطح رسیده است و کاهش بسیار سریعی در اولین تغییر شکل دارند. کاهش مقدار TH به نظر میرسد اشاره ای به آغاز تغییر شکل دارد البته جزئیات این مکانیسم نا مشخص است.

 

وظایف هورمون تیروئید
عمل هورمون تیروئید در تغییر شکل از آزمایشی با هورمون یا آنتی هورمون و عکس العمل لاروها پیش برده شده بود. هورمون تیروئید در لاروها موجب تحریک در تغییر شکل آنها یا تحول دوره لاروی میشود، از آنجائیکه گویتروژن باعث تاخیر در گونه های مختلف ماهیان میشود.
بعلاوه مورفولوژی شکل بیرونی نامعین در آنها ایجاد میکند، توسعه توسط رفتار، وظایف و تغییر شیمیایی همراه است.

هورمون تیروئید بیرونی تحریک کننده و باعث تحول در پروتئینهای ماهیچه، تعویض گلبول قرمز در سلولها، تبدیل لارو به دوران بلوغ، تجمع رنگدانه در پوست، توسعه غده های معده و شکمی، رشد فلس، رشد باله ها میشود.

همزمان کارهای گوناگونی در بافتها و اندام ها دارد که از خصوصیات هورمون تیروئید در طول دوره تغییر شکل میباشد همراه با این تغییرات نیاز به مواد غذایی بیشتر، جا و مکان اصلی آنها همچنین تغییر میکند.این تغییر شکلها در ماهیان توسط تغییر و تبدیل در ژن توسط TR بیان میشود، ژن های TR در ماهی وابسته به تولید مثل است که در چندین گونه به مراتب بیشتر است.

دو نمونه از TR ،TRa وTRb ، که در اکثر گونه های ماهی و مهرگان آلی یافت میشود. TRa در یک گونه معین همسان است ولی در گونه های مختلف مربوط به TRb است، حتی بین ماهی و پستانداران، همچنین با TRb میباشد. این میتواند اشاره به یک برتری یا فرق داشته باشد و وظایف هر یک از انواع TR در تمام حیوانات آلی ضروری است. تشخیص محل تمرکز و تنظیم ژن های بیان شده، از TRa و TRb در مدت تغییر شکل و توسعه زود هنگام است و همچنین به اعضاء مختلف کمک میکند.

بنابراین، هورمون تیروئید قابلیتی از وظایف هورمون تیروئید را در سطح گیرنده دارد گرچه میتواند نسبتا تا یک اندازه نفوذ کند چرا که هورمون تیروئید میتواند همزمان در قسمتهای مختلف بدن نفوذ کند.این یک بنیان خوب در مهره داران آلی تر است که تنظیم TR توسط ژنهای واکنش دهنده یک عنصر فعال cic در ژن است.این طور عمل کردن از هدفهای ژنهاست که همچنان در ماهیان قابل تعیین نیست.

بی نظمی هورمون ها
ظاهر غیر طبیعی در آبزی پروری (مورفولوژی)
در هچری ها، بد شکلی ماهیها اغلب ظاهر میشود و در بعضی وقتها اکثریت را در بر میگیرد.این بد شکلی به واضح قابل مشاهده است در استخوانهای قسمتهای مختلف، خمیدگی در ستون فقرات و موارد خیلی شدید اتفاق می افتد، در صورتیکه بد شکلی در استخوان جمجمه و استخوان پشت ایجاد میشود.

تجمع غیر عادی رنگدانه ها در پوست اغلب ماهیان پهن اتفاق می افتد.از اینرو اتفاقات تغییر شکل ماهی منجر به بی ارزش شدن آن میشود که جلوگیری از این اقدام باعث سود ویژه ای میشود.اگر چه علت این تغییر شکل در بسیاری از نمونه ها هنوز تشخیص داده نشده است زیرا بافتهای حساس که مکان هدف هورمون تیروئید هستند تغییر شکل می یابند، مقدار هورمون تیروئید در دفرم کردن در حال بررسی است.

در واقع، زودرس کردن متامورفیز در ماهیان پهن توسط هورمون تیروئید تحریک میشود که درصد زیادی از آلبینیسم در کناره های بدن دیده میشود، که باید رنگدانه سیاه داشته باشند. علاوه بر آن، رفتار لارو ماهیان پهن با اسید ریتیونیک، که اثر متقابل با هورمون تیروئید توسط گیرنده عصبی آنها دارد باعث تحریک رنگدانه های پایین بدن و ستون فقرات را بد شکل میکند.

بنابراین، تغییرات در وظایف TH میتواند باعث تحریک نا بهنجاری های مورفولوژیکی در کفشک ماهیان جوان شود. اختلال در وظایف هورمون تیروئید ممکن است یکی از علل تغییر شکل ماهیان جوان پرورش داده شده در هچری ها شود.

محیط شیمیایی
اخیرا یک مطالعه توسط Rolland و brawn و همکارانش، روی خیلی از مواد شیمیایی سمی همانند هیدروکربن های آروماتیک هالوژن مسطح (PCB )، هیدروکربن های آروماتیک چند حلقه ای (PAH )، فلزات سنگین، استروئید ها و غیره بررسی کردند. دارای پتانسیلی برای تاخیر بر روی کیفیت تیروئید هستند عملکرد این مواد شیمیایی بر روی ماهی دارای اثراتی بر روی مورفولوژی غده تیروئید و بر روی سطوح مثبت و منفی بر طبق موارد دارد. اگر چه اختلالات هورمون تیروئید به علت این عوامل مختل کننده درونی در ماهیان وحشی به ندرت گزارش شده است و این در سالمون وحشی در دریاچه های بزرگ در جایی که غده تیروئید سالمون ها توسعه پیدا کرده عملا مشاهده شد.

علاوه بر این، در جوندگان تغذیه کننده از سالمون دریاچه های بزرگ دچار از کار افتادگی غده شده اند، پیشنهاد شده بعضی از مواد شیمیایی که در بدن ماهی سالمون ذخیره میشود میتواند اختلال در غدد مترشحه داخلی ایجاد کند. بیشتر مطالعات آشفتگی تیروئید و اثرات آن باید مورد توجه قرار گیرد توسط اندازه گیری مقدار TH پلاسما در ماهی بالغ که به سختی صورت میگیرد و یا آزمایشی در لارو ماهی صورت میگیرد. به طوریکه موارد نامبرده، TH تاثیرات بیولوژیکی زیادی در مراحل ابتدائی زندگی دارد.

بنابراین، مطالعات آتی باید بر روی آشفتگی تیروئید در مراحل اولیه ماهی متمرکز شود.

نویسنده: علیرضا مختاری