ИСТИНА

Изучение эволюционного тренда функций пролактина является актуальным как с фундаментальной точки зрения, так и с практической. Это даёт представление об эволюции функций гормона и способствует эффективному применению гормонов в аквакультуре. У рыб пролактин известен как осморегуляторный гормон, но некоторые исследования показали, что пролактин рыб также может принимать участие в регуляции половой функции [Slijkhius et al., 1984; Higashimoto et al., 2001; Cavaco et al., 2003]. Проект посвящён вопросу о сочетании осморегуляторной и репродуктивной функций пролактина у рыб в рамках одного организма. Исследование будет сфокусировано на трёхиглой колюшке Gasterosteus aculeatus и её основных органах, ассоциированных с репродукцией (почки у самцов, печень у самок) и осморегуляцией (жабры, почки, кишечник). Колюшка способна жить как в пресной, так и в морской воде, что свидетельствует о высокой осморегуляторной пластичности, имеет сложное половое и родительское поведение [Wootton, 1984]. Обе эти функции связаны с пролактиновой регуляцией, однако у колюшки не изучены, как и сама пролактиновая ось. Более того, данная работа будет первой по изучению репродуктивных функций пролактина у рыб. В проекте будут исследованы элементы пролактиновой оси (гены обоих пролактинов и обоих пролактиновых рецепторов) трёхиглой колюшки и их корреляция с основными компонентами процессов осморегуляции (генами Na/K-АТФазы и NCC-котранспортёр) и репродукции (генами спиггина у самцов, вителлогенина у самок) у животных разного пола в норме, в условиях гиперпролактинемии, гипопролактинемии, а также в модели пресноводной адаптации. Ожидается обнаружить разницу в пролактиновой регуляции у самцов и самок и изучить её, а также роль роль пролактина в репродукции трёхиглой колюшки. 1. Cavaco J.E., Santos C.R., Ingleton P.M., Canario A.V., Power D.M. Quantification of prolactin (PRL) and PRL receptor messenger RNA in gilthead seabream (Sparus aurata) after treatment with estradiol-17beta. // Biol Reprod. 2003 Feb;68(2):588-94. 2. Higashimoto Y., Nakao N., Ohkubo T., Tanaka M., Nakashima K. Structure and tissue distribution of prolactin receptor mRNA in Japanese flounder (Paralichtys olivaceus): conserved and preferential expression in osmoregulatory organs. // Gen Comp Endocrinol. 2001 Aug;123(2):170-9. 3. Slijkhuis H., de Ruiter A.J., Baggerman B., Wendelaar Bonga S.E. Parental fanning behavior and prolactin cell activity in the male three-spined stickleback Gasterosteus aculeatus L. // Gen Comp Endocrinol. 1984. V. 54. P. 297-307. 4. Wootton R. J. The functional biology of sticklebacks. // Berkeley and Los Angeles, University of California Press. 1984. P. 265.

The actuality of studying the evolutionary trend of prolactin functions is both fundamental and practical. It clearifies the evolution of hormone functions and promotes prolactin application in aquaculture. Prolactin is known in fish as an osmoregulatory hormone, however, some studies demonstrate that it can also regulate reproduction [Slijkhius et al., 1984; Higashimoto et al., 2001; Cavaco et al., 2003]. This project is dedicated to the elucidation of the presence of prolactin reproductive and osmoregulatory functions in one organism. The research will be focused on threespined stickleback Gasterosteus aculeatus and its main reproduction-associated organs (kidneys in males, liver in females) and osmoregulatory organs (gills, kidneys, intestine). Stickleback has high rates of plasticity of osmoregulatory functions due to capacity of habitation in both sea- and freshwater, and has complicated breeding and parental behaviour [Wootton, 1984]. Both these functions are associated with prolactin, however, have never been studied in stickleback as well as its prolactin axis. Moreover, this study will be the first to investigate reproductive functions of prolactin in fish. In this project it is planned to investigate the elements of prolactin axis (prolactin genes, prolactin receptors genes) in stickleback and their correlation with main components of osmoregulatory process (Na/K-ATPase and NCC-cotransporeter genes) and reproduction (spiggin gene in males and vitellogenin gene in females) in males and females in normal conditions and in model of adaptation to freshwater conditions, hyperprolactinemia and hypoprolactinemia. It is expected to find and investigate the difference in prolactin regulation in males and females and the role of prolactin in stickleback reproduction. 1. Cavaco J.E., Santos C.R., Ingleton P.M., Canario A.V., Power D.M. Quantification of prolactin (PRL) and PRL receptor messenger RNA in gilthead seabream (Sparus aurata) after treatment with estradiol-17beta. // Biol Reprod. 2003 Feb;68(2):588-94. 2. Higashimoto Y., Nakao N., Ohkubo T., Tanaka M., Nakashima K. Structure and tissue distribution of prolactin receptor mRNA in Japanese flounder (Paralichtys olivaceus): conserved and preferential expression in osmoregulatory organs. // Gen Comp Endocrinol. 2001 Aug;123(2):170-9. 3. Slijkhuis H., de Ruiter A.J., Baggerman B., Wendelaar Bonga S.E. Parental fanning behavior and prolactin cell activity in the male three-spined stickleback Gasterosteus aculeatus L. // Gen Comp Endocrinol. 1984. V. 54. P. 297-307. 4. Wootton R. J. The functional biology of sticklebacks. // Berkeley and Los Angeles, University of California Press. 1984. P. 265.

Ожидается, что в результате выполнения данного проекта в рамках моделей пресноводной адаптации, гипер- и гипопролактинемии будут изучены в тканях мозга как гормонпродуцирующей ткани, почек, жабр, кишечника как осморегуляторных тканей и тканей, ассоциированных с репродукцией (почки у самцов, печень у самок) будет: 1. Показано наличие или отсутствие экспрессии генов пролактина и его рецепторов, что даст представление о наличии центральной экспрессии генов пролактина и возможной его экспрессии в периферических тканях как паракринного регулятора, а также позволит выявить наличие или отсутствие чувствительности данных тканей к пролактину, что является одним из ключевых звеньев гормональной регуляции. 2. Изучены (при наличии) уровни экспрессии пролактина. Наибольший интерес представляет его гипофизарная экспрессия, поскольку гипофиз – основная секретирующая пролактин железа, и изменение питуитарной экспрессии под влиянием трёх предложенных моделей, а также зависимость её от пола. Изменение под влиянием трёх предложенных моделей и зависимость от пола экспрессии пролактиновых рецепторов в тканях позволят выделить дополнительный уровень пролактиновой регуляции для каждой из тканей. 3. Оценена в целом (при наличии) зависимость экспрессии пролактина и его рецепторов в тканях интереса от пола, что позволит при проведении дальнейших работ по данной теме сфокусироваться на тканях с наибольшими различиями экспрессии элементов пролактиновой оси у самцов и самок. 4. Оценено влияние адаптации к пресной воде морских колюшек на элементы пролактиновой оси и осморегуляторные органы колюшек. Эта часть работы важна для оценки вклада пролактина в осморегуляцию трёхиглой колюшки в целом и дальнейшего сравнения осморегуляторных влияний пролактина у колюшки и других видов рыб. 5. Оценено влияние гиперпролактинемии на пролактиновую ось и осморегуляторные органы колюшек. Данная часть исследования уточняет характеристики пролактиновой оси у трёхиглой колюшки и позволяет делать вывод об обратной связи внутри пролактиновой оси, что раньше на рыбах не делали. 6. Изучено влияние гипопролактинемии на пролактиновую ось и осморегуляторные органы колюшек. Это позволит сделать выводы о вкладе эндогенного пролактина в осморегуляторную и репродуктивную функции. 7. Оценен уровень экспрессии генов ионных транспортёров Na/K-АТФазы и NCC-котранспортера в органах осморегуляции, определена зависимость от пола изменения уровня экспрессии этих транспортёров. Это покажет связь пролактиновой оси с основными возможными мишенями пролактина рыб и позволит уточнить механизмы осморегуляторной функции пролактина. 8. Оценен уровень экспрессии генов-индикаторов репродуктивной активности: Spg в почках для самцов, Vtg в печени для самок. Это позволит оценить вклад пролактиновой регуляции в половую функцию и уточнить механизмы функционирования пролактина как репродуктивного гормона. Научная значимость данных результатов заключается в том, что на их основе будет возможна оценка эволюционного развития функций пролактина позвоночных от осморегуляции к репродукции. Также, данное исследование сможет стать первым из работ по уточнению репродуктивной функции пролактина у низших позвоночных. Прикладная значимость заключается в том, что, при учёте вклада пролактина как полового гормона в регуляцию физиологических функций организма, гормональные влияния в аквакультуре (такие как использование пролактина как иммуностимулятора и использование половых стероидов с целью направления половой дифференцировки рыб) могут стать более эффективными и направленными.

Одна треть эксперимента выполнена и обработана, в настоящее время пишется статья, подобраны праймеры, налажена методика.