卵黄形成前および精子形成初期に停止した硬骨魚であるアカボラ (Mugil cephilus) の産卵誘導のための組換え Fsh および Lh 療法

Scientific Reports volume 12、記事番号: 6563 (2022) この記事を引用

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メトリクスの詳細

世界的な水産養殖の拡大と多様化に伴い、生殖機能障害を示す種の生殖補助のための新しいバイオテクノロジーの開発への取り組みが続けられています。地中海地域で集中的な環境で飼育されているコチボラ (Mugil cephalus) の雄は流暢な白子を生産せず、ほとんどの雌は卵黄形成前に停止します。組換え卵胞刺激ホルモン (rFsh) と黄体形成ホルモン (rLh) を毎週注射すると、治療を受けたメス (n = 21) では卵黄形成が誘導され完了し、治療を受けたオスでは滑らかな精子が生成されました (n = 9)。プライミング用量 30 μg kg-1 rLh と回復用量 40 mg kg-1 プロゲステロン、またはプライミング用量と回復用量 30 μg kg-1 rLh の適用により、成熟、排卵、および自然産卵が誘導されました。産卵成功率はそれぞれ 85% (雌 9 匹中 8 匹) と 100% (n = 6) でした。収集された卵は、63 ± 21% が受精し、胚が発育し、58 ± 23% が孵化しました。対照的に、対照個体は生殖腺発達の進歩を示さず、滑らかな精子を生成しませんでした。今回の結果は、硬骨魚種においてrFshとrLhのみを用いて、卵黄形成前から成熟の完了および受精槽産卵までの卵形成を制御できる可能性を確認した。

集中的な水産養殖では、大規模な商業生産のための稚魚の供給を確保するために、特に生殖機能不全種において生殖制御を改善する方法が模索されています。培養プロトコルの開発は、成長操作のための一貫した持続可能な供給を確保するだけでなく、選抜育種による遺伝子の改善も可能にします。養殖プロトコルが成功すれば、多くの場合侵害されている自然個体群の資源に対する漁業圧力が軽減されることになる。稚魚を確実に供給するために不可欠な部分は、飼育下にある成魚の繁殖を制御することです。しかし、一部の種は飼育下では完全な繁殖を行わず、水産養殖生産を開発するために外因性ホルモン療法が使用されています。

配偶子形成 (卵形成と精子形成) と成熟 (卵母細胞の成熟と精子形成) という 2 つの生殖段階は、下垂体と生殖腺で産生されるさまざまな生殖ホルモン、つまり性腺刺激ホルモン (Gths) とステロイドによって制御されます1。性腺刺激ホルモン放出ホルモンと黄体形成ホルモン受容体アゴニスト（ヒト絨毛性性腺刺激ホルモンまたは下垂体抽出物）に基づくホルモン療法は、成熟期の制御に一般的に使用されますが、配偶子形成のホルモン制御は水産養殖産業ではほとんど使用されません2。比較的新しい組換え性腺刺激ホルモン (rGths)、組換え卵胞刺激ホルモン (rFsh) および黄体形成ホルモン (rLh) の使用は、生殖障害を治療し、季節外れの繁殖プログラムを開発するための水産養殖における新しい戦略を開く可能性があります3。この目的を達成するために、主に 1 回または 2 回の rGths 注射による最終成熟および精子形成/排卵段階に焦点を当てた、さまざまな in vivo 治療法が開発されています 4,5。しかし、生殖周期の初期段階で停止した魚種には、特定の Gths3 の血漿レベルの上昇を維持する反復注射による長期治療による配偶子形成の制御が必要です。雄の場合、未成熟のヨーロッパウナギ (Anguilla anguilla)6 と成熟したセネガルのヒラメ (Solea senegalensis) 7,8 に対して、異なる長期的アプローチが成功していることが報告されています。メスの場合、卵黄形成前に捕獲されたメスから生存可能な配偶子を生成するための同様の長期治療を定義することは困難であった。卵黄形成前のコチボラ (Mugil cephalus) 雌を rFsh および rLh で長期治療して卵黄形成を成功裡に完了させることで、大きな進歩が達成されました9。しかし、rLh とプロゲステロン (P4) による成熟誘導後、精子形成中の雄と一緒に保持された雌は自発的に産卵できませんでした。したがって、配偶子を剥がして人工的に受精させたところ、低い受精率（< 1%）しか得られず、水産養殖を目的としたプロセスの実行可能性に疑問が生じました。しかし、受精率が低いにもかかわらず、この研究はrFshとrLhを使用して卵黄形成前から卵形成を誘導し、集中的な条件で卵と幼虫を得る可能性を示し、得られた結果を改善するためのさらなる研究を奨励しました。

2.25 years) although not all females that were held for this time had started vitellogenesis./p> 200 µm). Weekly doses were maintained at 12 µg kg−1 during vitellogenesis. As vitellogenesis progressed and when mean diameter of the most developed oocytes was ≥ 300 µm, females received in addition a weekly administration of rLh at rising doses. Initially an rLh dose of 2.5 µg kg−1 was given and maintained until females entered into late-vitellogenesis (≥ 400 µm)17 and was then increased to 4 and 6 μg kg−1. At an oocyte diameter of ~ 500 µm, weekly rFsh doses were reduced to 4 μg kg−1 while rLh was increased to 9 μg kg−1. A combination of 4 μg kg−1 rFsh and 12 μg kg−1 rLh per week was administered until vitellogenic growth was completed. The completion of oocyte growth was determined when oocytes were deemed approaching maturation; microscopic examination showed that the most developed oocytes were nearing 600 µm in diameter. The nine females in the control group were also manipulated each week and were injected with saline solution (1 mL) a total of twelve times./p> 200 µm) and vitellogenic growth was maintained with a dose of 12 µg kg−1 per week. When the mean diameter of the largest oocytes was ≥ 300 µm, in addition to rFsh, rLh was administered in increasing doses. Initially an rLh dose of 2.5 µg kg−1 was given and maintained until females presented ≥ 400 µm oocytes and was raised to 4 and 6 μg kg−1. At ~ 500 µm diameter, weekly rFsh doses were reduced to 4 μg kg−1 whereas rLh was increased to 9 μg kg−1. A combination of 4 μg kg−1 rFsh and 12 μg kg−1 rLh per week were administered until vitellogenic growth was completed (~ 600 µm). Each point corresponds to a weekly administration. This scheme represents the longest pattern of administration of those females that required a total of thirteen weeks to complete vitellogenic growth./p> 25 μm s−1 and fast progressive sperm to have a straightness (SRT = VSL/VAP × 100) of > 80% and a VCL of > 80 μm s−1. All samples were analysed on the day of the collection and 48 h after collection. Samples collected at the end of the experiment (week 13) were also analysed on days 1, 4, 6, 8, 11, 13 and 15 after collection./p> 50%) were obtained from oocytes treated with P4 (4000, 1000, 500 and 50 ng mL−1) or 100 ng mL−1 of rLh (Supplementary Fig. S6). All oocytes treated with P4 and oocytes treated with 400, 200 and 100 ng mL−1 of rLh had significantly (P < 0.05) higher percentages (> 34%) of ovulation than untreated oocytes (control) and oocytes treated with rFsh or 10 ng mL−1 of rLh (< 8%). Oocytes treated with 50 ng mL−1 of rLh had a percentage of ovulation (21.3 ± 18.5%) that was intermediate between the highest and lowest ovulation groups./p>