دانلود پایان نامه
سه محور اصلی سیستم درونریز که توسعه و عملکرد تولیدمثلی را به عهده دارند، محورهای هیپوتالاموس- هیپوفیز- گناد (HPG)، هیپوتالاموس- هیپوفیز- تیروئید (HPT) و هیپوتالاموس- هیپوفیز- غدهی بینکلیه (HPI) هستند که مهمترین آنها محور HPG هستند.
محور HPG از سه جزء اصلی تشکیل شده است (شکل 2-2): الف) هورمونهای آزاد کننده گنادوتروپین (GnRH) ب) گنادوتروپهای موجود در بخش قدامی هیپوفیز که گنادوتروپینهای (GtH) نوع اول و دوم را ترشح میکنند و ج) سلولهای سوماتیک گنادها (سلولهای تکا و گرانولوزا در تخمدان، سلولهای لایدیک و سرتولی در بیضه). GtH-। بر سلولهای تکا در جنس ماده و لایدیک در جنس نر و GtH-॥بر سلولهای گرانولوزا در جنس ماده و سرتولی در جنس نر اثر میگذارد. متعاقب آن، استروئیدهای جنسی گناد حاصل از اثر محرک GtH-। به همراه بازدارندهای پروتئینی حاصل از اثر GtH-॥، به جریان خون رها میشود و با ایجاد بازخور در گنادوتروپهای هیپوتالاموس و هیپوفیز باعث کاهش ترشح GnRH،GtH-। و GTH-॥ میشوند. در واقعیت مکانیسم عمل این محور بسیار پیچیدهتر است. مثلا اثرات GnRHبر ترشح GtH-। و GtH-॥اساسا با یکدیگر متفاوت است چراکه GtH-। به صورت شدید (در برهههای زمانی خاص) ولی GtH-॥ بسیار آهسته و طی چندین ساعت ترشح میشود [20، 24].
علاوه بر اینگونه پیچیدگیهای جزئی موجود در طرح اولیهی سیستم درنریز، فاکتورهای مهم دیگری نیز وجود دارد که باید مدنظر قرار گیرند. یکی از این فاکتورها، تنظیم میزان حساسیت سلولها نسبت به محرکها است. گنادوتروپها پاسخپذیری ثابتی به تحریکات GnRHو سلولهای هدف در گنادها پاسخپذیری ثابتی به تحریکات GtH-। و GtH-॥ ندارند. مثلا تواترهای غیرطبیعی ناگهانی یا مزمن GnRH یا ترکیبات مشابه آن، منجر به تخریب یا همئوستازی منفی گیرندههای آن در گنادوتروپها میشود و آنها را نسبت به تحریکات آتی مقاومتر مینماید.
شکل 2-2) نمودار شماتیک از محور HPG در ماهیان [26].
موضوع بسیار مهمی که سبب پیچیدگی بیشتر این محور میشود، نقش پروتئینهایی است که به استروئیدهای جنسی متصل میشوند. این پروتئینها شامل آلبومین و آلفا-فتوپروتئین و گلبولین متصل به هورمونهای جنسی (SHBG) در انسان است. تقریبا 97-98% از تستوسترون و E2 در گردش خون انسان به SHBG متصل و تنها 2-3% از آن آزاد و از نظر زیستی فعال است [83].
مورد دیگری که باعث پیچیدگی بیشتر محور HPG میشود، برهمکنشهای اجزاء برونریز و درونریز این محور است. مثلا تستوسترون تولید شده در سلولهای لایدیک بر سلولهای سرتولی مجاور اثر میگذارد. به نظر میرسد که این موضوع مهمترین نقش تستوسترون در جنس نر است چراکه اثرات آن بر سلولهای سرتولی، اصلیترین مسیری است که اسپرماتوژنزیز را پشتیبانی میکند [91]. اثرات مشابه در تخمدان نیز مشاهده میشود. آندروژنهای ساخته شده در سلولهای تکا، اثرات برونریزی را بر سلولهای گرانولوزای مجاور (فولیکولهای در حال توسعه) اعمال میکند. مهمترین نتیجهی در معرضقرارگیری سلولهای گرانولوزا با تستوسترون این است که این سلولها میتوانند این آندروژن را به E2 تبدیل کنند. قابلیت سلولها در بیان آروماتاز و یا 5آلفا-ردوکتاز در تبدیل یک هورمون برونریز با اثر موضعی (تستوسترون) به یک هورمون درونریز (E2 یا دیهیدروتستوسترون (DHT)) بسیار رایج است [92، 93].
GtH-। مسئول رشد گناد و تشکیل گامت و GtH-॥ در آزادسازی آن نقش دارد. بهطور کلی، تستوسترون اصلیترین آندروژن و E2 اصلیترین استروژن تولید شده در تمام مهرهداران است. اما بسیاری از ماهیان استخوانی نر، 11-کتوتستوسترون نیز تولید میکنند و این ترکیب، آندروژن اصلی درگردش در جنس نر بسیاری از گونهها است. ماهیان استخوانی ماده نیز تستوسترون تولید میکنند و حتی سطح درگردش این ترکیب میتواند به اندازه E2 نیز باشد [44].
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 میشود.
2-1-1- ترکیبات شبه آندروژنی
آندروژنها گروهی از هورمونها یا ترکیبات هستند که عمدتا رشد و توسعه سیستم تولیدمثلی نر را تحت تاثیر قرار میدهند. در حالیکه ضد آندروژنها، داروها یا ترکیباتی هستند که فعالیت هورمون آندروژن را متوقف میکنند. هورمون آندروژن اصلی در ماهیان 11-کتوتستوسترون است که قسمت عمده آن توسط بیضهها تولید میشود. 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 میدهند [39].
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 میکنند، 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 [63، 64].
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.
2-1-2- ترکیبات شبه استروژنی
استروژن نام گروهی از هورمون های جنسی مربوط به جنس ماده است که در رشد و توسعه ویژگیهای جنسی و روند تولید مثل در این جنس نقش اساسی دارد. شکل 2-3 برخی از مهمترین مسیرهای تاثیر ترکیبات شبه استروژنی بر سیستم درونریز را نشان میدهد. بررسی ادرار زنان نشان می دهد که هر زن میتواند روزانه حدود 7 میکروگرم E1، 4/2 میکروگرم E2 و 6/4 میکروگرم استریول (E3) 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 میکند. 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 نمیشود [51]. توانایی این هورمونهای استروژنی 10 تا 100 برابر بیشتر از ترکیبات شبه هورمونی است [39]. پساب ناشی از فعالیتهای کشاورزی و دامپروری نیز از منابع بالقوه ایجاد ترکیبات شبه استروژنی هستند. جدول 2-1 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 اندازهی 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 [54].
بهطور 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 میشود [39].
2-1-3- 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 گونهها نه تنها میتواند نمایانگر اختلال در سیستم درونریز و سلامت تولیدمثلی ماهی باشد، بلکه میتواند تصویر روشنی از اثرات این ترکیبات در سطح موجود زنده فراهم آورد. شاخصهای زیستی در مطالعات صحرایی ابزارهای نیرومندی در ردیابی اثرات یک ماده یا ترکیبی از مواد هستند [49]. شاخصهای زیستی اینچنین تعریف شدهاند: “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” [78].
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 میکند، با هورمونهای تولیدی خود هیپوفیز را تحت تاثیر قرار میدهد و موجب ترشح هورمونهای گنادوتروپین از آن میگردد (شکل 2-4). این هورمونها بر تخمدان اثر میکند 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) موجود در پوسته تخم می شود (شکل2-3).
ویتلوژنین یک فسفولیپوگلیکوپروتئین مخصوص جنس ماده است که توسط کبد ماهی ماده در پاسخ به استروژنهای داخلی در چرخش، در مرحله زرده سازی سنتز میشود .این ماده ترکیب اصلی تشکیل دهنده زرده تخم است که پس از تولید در کبد، توسط جریان خون به تخمدان منتفل میشود و در آنجا نهایتا به عنوان ماده مغذی لازم برای رشد جنین، جذب اووسیتها میگردد [39].
شکل 2-3) مسیرهای اصلی عملکرد ترکیبات شبهاستروژنی موجود در محیط [26]:
هورمونهای استروئیدی از قبیل E2، تستوسترون و پروژسترون در سلولهای گنادی سنتز میشوند. بازدارندهی آنزیمهای CYP450 از جمله داروها و آفتکشها در این قسمت عمل میکنند.
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 (R) وجود دارد، انتشار مییابد.