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Perfil dos esteroides gonadais e expressão dos hormônios folículo estimulante (FSH) e luteinizante (LH) durante a inversão sexual de Epinephelus marginatus (Teleostei: Serranidae), hermafrodita protogínico, utilizando-se inibidor de aromatase / Gonadal steroids profile and expression of follicle-stimulating (FSH) and luteinizing (LH) hormones during the sex reversal of Epinephelus marginatus (Teleostei: Serranidae) hermaphroditic protogynous, using aromatase inhibitor

Garcia, Carlos Eduardo de Oliveira 03 August 2012 (has links)
A plasticidade do desenvolvimento gonadal em peixes, que contrasta com os padrões mais estáveis encontrados nos demais vertebrados, deu origem a várias questões intrigantes relativas tanto ao seu significado adaptativo quanto aos fatores genéticos e fisiológicos que modulam o processo. A inversão do sexo em peixes hermafroditas seqüenciais (protândricos ou protogínicos) ocorre em decorrência de diversos fatores, dentre eles, fisiológicos, genéticos e comportamentais podendo ser ainda decorrente do comportamento social. A garoupa verdadeira, Epinephelus marginatus é um peixe teleósteo, hermafrodita protogínico característico do litoral rochoso, maturando primeiramente como fêmeas, e posteriormente, na vida adulta, os ovários são substituídos por testículos, transformando-os em machos reprodutivamente ativos. No presente trabalho foram realizados três experimentos de inversão sexual em condições assistidas, em diferentes estações do ano, utilizando a mesma dose do inibidor de aromatase (IA) letrozole (100μg/Kg) para promover a inversão sexual de E. marginatus visando contribuir e aprimorar o conhecimento dos mecanismos fisiológicos envolvidos nesse processo. O primeiro e o terceiro experimentos foram iniciados na primavera e início da primavera respectivamente e promoveram a inversão sexual com uma diminuição no índice gonadossomático (IGS) nos animais do grupo experimental que apresentaram uma desorganização gonadal peculiar, com lamelas características de ovário, no entanto em seu interior observou-se o compartimento intersticial desenvolvido com cistos de células germinativas masculinas em estágios avançados da espermatogênese, (espermatócitos, espermátides) células de Sertoli e grande quantidade de cistos rompidos com a liberação de espermatozoides no lúmen. Após trinta dias do início do experimento obteve-se um aumento significativo de 11 ceto-testosterona (11KT) e a concentração de estradiol (E2) permaneceu inalterada; com setenta e sete dias após o início do experimento constatou-se uma elevação na concentração de testosterona (T), uma queda nos níveis de 11KT, persistindo a manutenção na concentração de E2. Neste cenário, principalmente as concentrações de andrógenos podem ter ativado a alça de feedback negativo e juntamente com a ativação do sistema da kisspeptina podem ter promovido a ação do GnRH desviando a produção de FSH para LH. Nesse momento o número de cópias obtidas de βFSH na hipófise foi significativamente menor que o número encontrado no grupo controle. Ao observarmos o aumento significativo da concentração plasmática de 17-alfaOHprogesterona podemos sugerir que a ação do GnRH tenha aumentado a secreção do LH, principal gonadotropina que estimula a produção de progestágenos. Os machos invertidos produziram um volume médio de sêmen de 118,20 ± 24,83 μL com motilidade de 90% e densidade espermática de 8,94 ± 4,34 x 109 células mL-1. Não foram obtidas diferenças nas concentrações de proteínas totais plasmática, hepática e musculares. No experimento implantado no verão de 2010 o tratamento não promoveu a inversão sexual, o IGS não apresentou diferença significativa entre os animais tratados com inibidor de aromatase e os animais do grupo controle. Nas gônadas dos animais do grupo experimental foi observada uma ligeira desorganização da arquitetura gonadal com cistos em formação e um número grande de ovócitos em degeneração demonstrando que ao longo do processo de inversão sexual pode haver uma fase de intersexo. Após trinta dias do início do experimento obteve-se um aumento significativo de T e a concentração de E2 permaneceu inalterada. Não foram observadas diferenças significativas entre o número de cópias de βFSH e βLH ao longo do experimento. O resultado obtido para a concentração de proteínas totais do músculo dos animais do grupo experimental apresentou um aumento significativo em relação à concentração encontrada nos animais do grupo controle. Não ocorreu espermiação e a inversão se deu de forma incompleta promovendo indivíduos intersexo. De uma forma geral podemos concluir que o uso de inibidor de aromatase é um método eficaz para promover a inversão sexual em hermafroditas protogínicos como a garoupa verdadeira. O aumento dos andrógenos pode ser o gatilho da inversão sexual com papel fundamental na reestruturação gonadal e formação do tecido germinativo masculino neste processo / The plasticity of gonadal development in fish, which contrasts with the more stable patterns found in other vertebrates, has given rise to several thrilling questions concerning both, its adaptive significance regarding the genetic and physiological factors that modulate the process. The sex inversion in sequential hermaphrodites fish (protandrous or protogynuos) occurs due to several factors, including, physiological, genetic and behavioral, and may also be due to social behavior. The dusky grouper, Epinephelus marginatus is a teleost fish, protogynous hermaphrodite characteristic of rocky bottoms, maturing first as females and later in adult life, the ovaries are replaced by the testes, turning them into reproductively males. In this work three sex inversion experiments were performed in captivity in different seasons of the year, using the same dose of aromatase inhibitor (AI) letrozole (100μg/Kg) to promote sexual inversion in E. marginatus, to contribute and improve the knowledge of the physiological mechanisms involved in this process. The first and third experiments started in the spring and early spring, respectively and promoted sexual inversion with a decrease in the gonadosomatic index (GSI) in the animals from the experimental group, that showed a peculiar disorganized gonadal, with lamellae, characteristic from ovaries, however with an interstitial compartment developed with cysts of male germ cells in advanced stages of spermatogenesis (spermatocytes, spermatids), Sertoli cells and a large amount of cysts ruptured with the release of sperm in the lumen. After thirty days from the beginning of the experiment, there was an increase in 11- ketotestosterone (11KT) levels and an unchanged concentration of estradiol (E2); after seventy-seven days, there was a significant increase in testosterone (T) levels, a decrease in the 11KT levels and the maintenance of E2 plasma concentration. In this point of view, mainly the concentration of androgens may have activated the negative feedback loop and with the activation of the kisspeptin system may have promoted the action of GnRH diverting the production of FSH to LH. At this moment the number of copies of pituitary βFSH produced was ignificantly lower than the number of control group copies. The significant increase in plasma 17- alfaOHprogesterona concentration observed could suggest that the action of GnRH has increased the secretion of LH, the main gonadotropin that stimulates the production of progestogen. Inverted males produced an average volume of semen of 118.20 ± 24.83 μl with 90% motility and sperm density of 8.94 ± 4.34 x 109 cells.ml-1. No differences were obtained at the concentrations of total protein in plasma, liver and muscle. In the experiment established in the summer of 2010, the treatment did not promote sexual inversion, the GSI was not significantly different between animals treated with aromatase inhibitor and the control group. In the gonads of the animals from the experimental group there was a slight disruption of gonadal architecture with cysts in formation and a large number of degenerating oocytes showing that during the process of sex inversion may be a phase of intersex. Thirty days after the beginning of the experiment there was a significant increase of T and E2 concentration remained unchanged. No significant differences were observed between the number of copies of βFSH and βLH throughout this experiment. The result obtained for the total protein concentration of the muscle in experimental group showed a significant increase compared with the control animals. There was no spermiation and the sex inversion occurred incompletely, with the presence of intersex individuals. In general we could conclude that the use of an aromatase inhibitor is an effective method to promote the sex inversion in hermaphroditic protogynous as the groupers. The increase of androgens could trigger the sex inversion exerting an important role in gonadal restructuring and the development of male germ tissue in the process
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Alterações morfológicas e hormonais das gônadas e da hipófise da garoupa Epinephelus marginatus (Teleostei: Serranidae) durante a inversão sexual / Morphological and hormonal alterations in the gonads and pituitary of the dusky grouper Epinephelus marginatus (Teleostei: Serranidae) during the sex inversion

Rodrigues Filho, Jandyr de Almeida 14 May 2010 (has links)
A inversão do sexo em peixes hermafroditas sequenciais (protândricos ou protogínicos) ocorre em decorrência de diversos fatores, dentre eles, fisiológicos, genéticos, podendo ser ainda decorrência do comportamento social. Nos peixes hermafroditas marinhos as alterações sexuais são acompanhadas por alterações anátomo-funcionais das gônadas, coloração e comportamento dos animais. A espécie Epinephelus marginatus (garoupa verdadeira), serranídeo da fauna nativa e amplamente difundida no litoral brasileiro, é um hermafrodita protogínico que apresenta dificuldade na manutenção de indivíduos do sexo masculino em seus cardumes e, além disso, encontra-se na lista de espécies sobreexplotadas. Utilizando-se técnicas de inversão sexual induzida, em cativeiro, para a obtenção de machos, este trabalho teve como objetivo estudar as alterações de alguns tecidos endócrinos durante o processo de inversão sexual, utilizando tratamentos com inibidores de aromatase (AI) e metiltestosterona (MT) em animais jovens. Ao longo de 90 dias de experimento a utilização do AI e do MT promoveu uma aparente desorganização da arquitetura gonadal padrão, massiva degeneração das células germinativas femininas, surgimento de centros melanomacrofágicos, proliferação de estruturas associadas ao sexo masculino (tecido intersticial e células germinativas masculinas) e a maturação das células germinativas masculinas. A utilização do andrógeno sintético MT (sozinho ou combinado com AI) possibilitou a obtenção de gônadas em fases mais avançadas de espermatogênese, inclusive a fase de espermiogênese inicial, com redução significativa dos valores do índice gonadossomático (IGS). Já com a utilização do AI foram encontradas gônadas em processos de intersexo mais clássicos após 90 dias experimentais. As análises de imunomarcação das células gonadotrópicas hipofisárias foram viáveis utilizando-se anticorpos de salmão e os resultados mostraram que as células produtoras de FSH (hormônio folículo-estimulante) e LH (hormônio luteinizante) distribuem-se pela proximal pars distalis e pars intermedia da adenohipófise. Os resultados obtidos com as análises imunohistoquímicas da hipófise demonstraram uma marcação de pouca intensidade utilizando-se o anticorpo anti-βFSH no grupo tratado com AI após 90 dias. A análise dos esteróides gonadais mostrou que nos animais tratados com AI, não houve diminuição na concentração do estradiol aos 90 dias, desta forma a alça de feedback negativo provavelmente foi acionada, e a produção de FSH diminuiu, causando o aumento da concentração plasmática de 11 cetotestosterona (11 KT) (via ação do LH). Já nos grupos onde o MT foi administrado, houve uma diminuição na concentração de estradiol após o tratamento, causando possivelmente uma menor intensidade na alça de feedback negativo na hipófise, sendo a ação do andrógeno sintético mais efetiva na espermiogênese nestes animais. As análises das gônadas e da hipófise sugerem a atuação do FSH no início da transição do sexo, sendo proposta a liberação desta glicoproteína como o gatilho para a inversão sexual em hermafroditas protogínicos. Estudos mais detalhados ao longo dos 90 dias de transição gonadal em E. marginatus precisam ser realizados para constatar o real envolvimento do FSH na inversão do sexo e verificar se a liberação do LH estaria envolvida com a produção de 11-ceto-testosterona, a espermiogênese completa e espermiação / The sex inversion in sequential hermaphrodite fish (protandrous or protogynous) occurs due to several factors, including physiological, genetics, and also can be associated with the social behavior. In marine hermaphrodite fish, the sex alterations are followed by anatomic and functional alterations in the gonads, color patterns and animal behavior. The species Epinephelus marginatus (dusky grouper), a native serranid and broadly distributed in the Brazilian coast, is a protogynous with problems in maintaining males in the shoal and, additionally, this species is part of the overexploited marine fish red list. Induction of sex change, in captivity, using aromatase inhibitors (AI) and 17α-methyltestosterone (MT) has been conducted with the purpose to study the morphophysiological alteration in some endocrine tissues in juveniles. During 90 experimental days, the use of AI and MT promoted an apparent disorganization of the standard gonad architecture, a massive degeneration of the female germ cells, the appearance of melanomacrophagic centers, a proliferation of the structures associated with the male sex (interstitial tissue and male germ cells) and the maturation of male germ cells. The use of the synthetic androgen, MT (alone or combined with AI) allowed the obtaining of gonads in a more advanced spermatogenesis phase, including an initial spermiogenesis phase, with a significant reduction of gonadossomatic index (GSI). With the use of AI, the gonads were found in a more classic intersex process after 90 days of experiment. The immunostaining analysis of the gonadotropic cells were viable using salmon antibodies and the results showed that FSH and LH cells were distributed in proximal pars distalis and pars intermedia in adenohypophysis. The immunohistochemistry analysis of the pituitary showed a low intensity of staining with the anti-βFSH in the AI group, after 90 experimental days. The analysis of the gonad steroids showed that in the animals from the AI group, there was no decrease in estradiol levels after 90 days, so the negative feedback loop probably was activated, the FSH secretion decreased, allowing the increase of plasma 11- ketotestosterone (11KT) (through LH action). In the MT groups there was a decrease in plasma estradiol, what probably decreased the intensity of the negative feedback loop in the pituitary, and in this case, the action of the synthetic androgen was predominant in spermiogenesis. The analysis of the gonads and pituitary suggest the action of FSH in the beginning of the sex transition, with the proposal that this glycoprotein acts triggering the sex inversion in protogynous hermaphrodites. We suggest that more detailed studies during the 90 days of gonad transition in E. marginatus must be done in order to find the real involvement of FSH in sex inversion and to elucidate the actual role of LH with 11KT production, the full spermiogenesis and spermiation
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Análise do comportamento natatório de larvas de peixes marinhos com técnicas de imageamento de alta frequência / Analysis of the swimming behavior of marine fish larvae with high frequency imaging techniques

Goçalo, Cássia Gongora 09 March 2015 (has links)
O comportamento natatório de larvas de peixes na fase da primeira alimentação de Rachycentron canadum e Epinephelus marginatus foi descrito usando imagens de câmeras de alta frequência (60 a 2000 quadros por segundo) pelas técnicas de imageamento: microscopia de campo claro, sistema de filtros pareados e holografia. Oito métricas comportamentais foram registradas na presença de náuplios de copépodes; rotíferos Brachionus sp. e; sem alimento: natação rotineira (1 a 2,9 vezes o comprimento do corpo por segundo, CP s-¹); natação explosiva (3 a 40 CP s-¹); recuo; distâncias percorridas; batimentos do complexo caudal na natação e manutenção da posição (40 b s-¹); contrações rápidas do corpo em formato de C (de 0,16 a 0,40 s) e S (0,009 a 0,17 s); repouso; e comportamento alimentar (visualização das presas e tentativa de captura). As larvas alteraram a velocidade de natação na presença de presas e aumentaram em função da idade. Os maiores valores alcançados do número de Reynolds foram na presença de presas, para natação rotineira foi 200. As contrações da musculatura e mudanças na velocidade de natação indicam relação com aspectos ecológicos dos organismos, como busca por alimento e interações intra e interespecíficas. / The swimming behavior of first feeding fish larvae Rachycentron canadum and Epinephelus marginatus was described using images acquired with high-speed cameras (60 to 2000 frames per second) by the imaging techniques: bright field microscopy, matched filters system and holography. Eight behavioral metrics were recorded in the presence of copepod nauplii; rotifer Brachionus sp.; and unfed: routine swimming (1 to 2.9 body lengths per second, BL s-¹); burst swimming (3 to 40 BL s-¹); backward swimming; distance traveled; caudal beat frequency of swimming and maintaining of the position (about 40 b s-¹); fast C-turns (0.16 to 0.40 s) and S-turns (0.009 to 0.17 s); rest; and feeding behavior (observation of prey and attempts to capture). The larvae altered their swimming velocity in the presence of prey and incresead according to age. The highest values of the Reynolds number were reached in the presence of prey, to routine swimming was < 20, and to bust swimming > 200. Muscles contractions and changes in the swimming showed a relation to ecological aspects of organisms, like food searching and intra and interspecific interactions.
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Análise do comportamento natatório de larvas de peixes marinhos com técnicas de imageamento de alta frequência / Analysis of the swimming behavior of marine fish larvae with high frequency imaging techniques

Cássia Gongora Goçalo 09 March 2015 (has links)
O comportamento natatório de larvas de peixes na fase da primeira alimentação de Rachycentron canadum e Epinephelus marginatus foi descrito usando imagens de câmeras de alta frequência (60 a 2000 quadros por segundo) pelas técnicas de imageamento: microscopia de campo claro, sistema de filtros pareados e holografia. Oito métricas comportamentais foram registradas na presença de náuplios de copépodes; rotíferos Brachionus sp. e; sem alimento: natação rotineira (1 a 2,9 vezes o comprimento do corpo por segundo, CP s-¹); natação explosiva (3 a 40 CP s-¹); recuo; distâncias percorridas; batimentos do complexo caudal na natação e manutenção da posição (40 b s-¹); contrações rápidas do corpo em formato de C (de 0,16 a 0,40 s) e S (0,009 a 0,17 s); repouso; e comportamento alimentar (visualização das presas e tentativa de captura). As larvas alteraram a velocidade de natação na presença de presas e aumentaram em função da idade. Os maiores valores alcançados do número de Reynolds foram na presença de presas, para natação rotineira foi 200. As contrações da musculatura e mudanças na velocidade de natação indicam relação com aspectos ecológicos dos organismos, como busca por alimento e interações intra e interespecíficas. / The swimming behavior of first feeding fish larvae Rachycentron canadum and Epinephelus marginatus was described using images acquired with high-speed cameras (60 to 2000 frames per second) by the imaging techniques: bright field microscopy, matched filters system and holography. Eight behavioral metrics were recorded in the presence of copepod nauplii; rotifer Brachionus sp.; and unfed: routine swimming (1 to 2.9 body lengths per second, BL s-¹); burst swimming (3 to 40 BL s-¹); backward swimming; distance traveled; caudal beat frequency of swimming and maintaining of the position (about 40 b s-¹); fast C-turns (0.16 to 0.40 s) and S-turns (0.009 to 0.17 s); rest; and feeding behavior (observation of prey and attempts to capture). The larvae altered their swimming velocity in the presence of prey and incresead according to age. The highest values of the Reynolds number were reached in the presence of prey, to routine swimming was < 20, and to bust swimming > 200. Muscles contractions and changes in the swimming showed a relation to ecological aspects of organisms, like food searching and intra and interspecific interactions.
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Alterações morfológicas e hormonais das gônadas e da hipófise da garoupa Epinephelus marginatus (Teleostei: Serranidae) durante a inversão sexual / Morphological and hormonal alterations in the gonads and pituitary of the dusky grouper Epinephelus marginatus (Teleostei: Serranidae) during the sex inversion

Jandyr de Almeida Rodrigues Filho 14 May 2010 (has links)
A inversão do sexo em peixes hermafroditas sequenciais (protândricos ou protogínicos) ocorre em decorrência de diversos fatores, dentre eles, fisiológicos, genéticos, podendo ser ainda decorrência do comportamento social. Nos peixes hermafroditas marinhos as alterações sexuais são acompanhadas por alterações anátomo-funcionais das gônadas, coloração e comportamento dos animais. A espécie Epinephelus marginatus (garoupa verdadeira), serranídeo da fauna nativa e amplamente difundida no litoral brasileiro, é um hermafrodita protogínico que apresenta dificuldade na manutenção de indivíduos do sexo masculino em seus cardumes e, além disso, encontra-se na lista de espécies sobreexplotadas. Utilizando-se técnicas de inversão sexual induzida, em cativeiro, para a obtenção de machos, este trabalho teve como objetivo estudar as alterações de alguns tecidos endócrinos durante o processo de inversão sexual, utilizando tratamentos com inibidores de aromatase (AI) e metiltestosterona (MT) em animais jovens. Ao longo de 90 dias de experimento a utilização do AI e do MT promoveu uma aparente desorganização da arquitetura gonadal padrão, massiva degeneração das células germinativas femininas, surgimento de centros melanomacrofágicos, proliferação de estruturas associadas ao sexo masculino (tecido intersticial e células germinativas masculinas) e a maturação das células germinativas masculinas. A utilização do andrógeno sintético MT (sozinho ou combinado com AI) possibilitou a obtenção de gônadas em fases mais avançadas de espermatogênese, inclusive a fase de espermiogênese inicial, com redução significativa dos valores do índice gonadossomático (IGS). Já com a utilização do AI foram encontradas gônadas em processos de intersexo mais clássicos após 90 dias experimentais. As análises de imunomarcação das células gonadotrópicas hipofisárias foram viáveis utilizando-se anticorpos de salmão e os resultados mostraram que as células produtoras de FSH (hormônio folículo-estimulante) e LH (hormônio luteinizante) distribuem-se pela proximal pars distalis e pars intermedia da adenohipófise. Os resultados obtidos com as análises imunohistoquímicas da hipófise demonstraram uma marcação de pouca intensidade utilizando-se o anticorpo anti-&#946;FSH no grupo tratado com AI após 90 dias. A análise dos esteróides gonadais mostrou que nos animais tratados com AI, não houve diminuição na concentração do estradiol aos 90 dias, desta forma a alça de feedback negativo provavelmente foi acionada, e a produção de FSH diminuiu, causando o aumento da concentração plasmática de 11 cetotestosterona (11 KT) (via ação do LH). Já nos grupos onde o MT foi administrado, houve uma diminuição na concentração de estradiol após o tratamento, causando possivelmente uma menor intensidade na alça de feedback negativo na hipófise, sendo a ação do andrógeno sintético mais efetiva na espermiogênese nestes animais. As análises das gônadas e da hipófise sugerem a atuação do FSH no início da transição do sexo, sendo proposta a liberação desta glicoproteína como o gatilho para a inversão sexual em hermafroditas protogínicos. Estudos mais detalhados ao longo dos 90 dias de transição gonadal em E. marginatus precisam ser realizados para constatar o real envolvimento do FSH na inversão do sexo e verificar se a liberação do LH estaria envolvida com a produção de 11-ceto-testosterona, a espermiogênese completa e espermiação / The sex inversion in sequential hermaphrodite fish (protandrous or protogynous) occurs due to several factors, including physiological, genetics, and also can be associated with the social behavior. In marine hermaphrodite fish, the sex alterations are followed by anatomic and functional alterations in the gonads, color patterns and animal behavior. The species Epinephelus marginatus (dusky grouper), a native serranid and broadly distributed in the Brazilian coast, is a protogynous with problems in maintaining males in the shoal and, additionally, this species is part of the overexploited marine fish red list. Induction of sex change, in captivity, using aromatase inhibitors (AI) and 17&#945;-methyltestosterone (MT) has been conducted with the purpose to study the morphophysiological alteration in some endocrine tissues in juveniles. During 90 experimental days, the use of AI and MT promoted an apparent disorganization of the standard gonad architecture, a massive degeneration of the female germ cells, the appearance of melanomacrophagic centers, a proliferation of the structures associated with the male sex (interstitial tissue and male germ cells) and the maturation of male germ cells. The use of the synthetic androgen, MT (alone or combined with AI) allowed the obtaining of gonads in a more advanced spermatogenesis phase, including an initial spermiogenesis phase, with a significant reduction of gonadossomatic index (GSI). With the use of AI, the gonads were found in a more classic intersex process after 90 days of experiment. The immunostaining analysis of the gonadotropic cells were viable using salmon antibodies and the results showed that FSH and LH cells were distributed in proximal pars distalis and pars intermedia in adenohypophysis. The immunohistochemistry analysis of the pituitary showed a low intensity of staining with the anti-&#946;FSH in the AI group, after 90 experimental days. The analysis of the gonad steroids showed that in the animals from the AI group, there was no decrease in estradiol levels after 90 days, so the negative feedback loop probably was activated, the FSH secretion decreased, allowing the increase of plasma 11- ketotestosterone (11KT) (through LH action). In the MT groups there was a decrease in plasma estradiol, what probably decreased the intensity of the negative feedback loop in the pituitary, and in this case, the action of the synthetic androgen was predominant in spermiogenesis. The analysis of the gonads and pituitary suggest the action of FSH in the beginning of the sex transition, with the proposal that this glycoprotein acts triggering the sex inversion in protogynous hermaphrodites. We suggest that more detailed studies during the 90 days of gonad transition in E. marginatus must be done in order to find the real involvement of FSH in sex inversion and to elucidate the actual role of LH with 11KT production, the full spermiogenesis and spermiation
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Perfil dos esteroides gonadais e expressão dos hormônios folículo estimulante (FSH) e luteinizante (LH) durante a inversão sexual de Epinephelus marginatus (Teleostei: Serranidae), hermafrodita protogínico, utilizando-se inibidor de aromatase / Gonadal steroids profile and expression of follicle-stimulating (FSH) and luteinizing (LH) hormones during the sex reversal of Epinephelus marginatus (Teleostei: Serranidae) hermaphroditic protogynous, using aromatase inhibitor

Carlos Eduardo de Oliveira Garcia 03 August 2012 (has links)
A plasticidade do desenvolvimento gonadal em peixes, que contrasta com os padrões mais estáveis encontrados nos demais vertebrados, deu origem a várias questões intrigantes relativas tanto ao seu significado adaptativo quanto aos fatores genéticos e fisiológicos que modulam o processo. A inversão do sexo em peixes hermafroditas seqüenciais (protândricos ou protogínicos) ocorre em decorrência de diversos fatores, dentre eles, fisiológicos, genéticos e comportamentais podendo ser ainda decorrente do comportamento social. A garoupa verdadeira, Epinephelus marginatus é um peixe teleósteo, hermafrodita protogínico característico do litoral rochoso, maturando primeiramente como fêmeas, e posteriormente, na vida adulta, os ovários são substituídos por testículos, transformando-os em machos reprodutivamente ativos. No presente trabalho foram realizados três experimentos de inversão sexual em condições assistidas, em diferentes estações do ano, utilizando a mesma dose do inibidor de aromatase (IA) letrozole (100&mu;g/Kg) para promover a inversão sexual de E. marginatus visando contribuir e aprimorar o conhecimento dos mecanismos fisiológicos envolvidos nesse processo. O primeiro e o terceiro experimentos foram iniciados na primavera e início da primavera respectivamente e promoveram a inversão sexual com uma diminuição no índice gonadossomático (IGS) nos animais do grupo experimental que apresentaram uma desorganização gonadal peculiar, com lamelas características de ovário, no entanto em seu interior observou-se o compartimento intersticial desenvolvido com cistos de células germinativas masculinas em estágios avançados da espermatogênese, (espermatócitos, espermátides) células de Sertoli e grande quantidade de cistos rompidos com a liberação de espermatozoides no lúmen. Após trinta dias do início do experimento obteve-se um aumento significativo de 11 ceto-testosterona (11KT) e a concentração de estradiol (E2) permaneceu inalterada; com setenta e sete dias após o início do experimento constatou-se uma elevação na concentração de testosterona (T), uma queda nos níveis de 11KT, persistindo a manutenção na concentração de E2. Neste cenário, principalmente as concentrações de andrógenos podem ter ativado a alça de feedback negativo e juntamente com a ativação do sistema da kisspeptina podem ter promovido a ação do GnRH desviando a produção de FSH para LH. Nesse momento o número de cópias obtidas de &beta;FSH na hipófise foi significativamente menor que o número encontrado no grupo controle. Ao observarmos o aumento significativo da concentração plasmática de 17-alfaOHprogesterona podemos sugerir que a ação do GnRH tenha aumentado a secreção do LH, principal gonadotropina que estimula a produção de progestágenos. Os machos invertidos produziram um volume médio de sêmen de 118,20 ± 24,83 &mu;L com motilidade de 90% e densidade espermática de 8,94 ± 4,34 x 109 células mL-1. Não foram obtidas diferenças nas concentrações de proteínas totais plasmática, hepática e musculares. No experimento implantado no verão de 2010 o tratamento não promoveu a inversão sexual, o IGS não apresentou diferença significativa entre os animais tratados com inibidor de aromatase e os animais do grupo controle. Nas gônadas dos animais do grupo experimental foi observada uma ligeira desorganização da arquitetura gonadal com cistos em formação e um número grande de ovócitos em degeneração demonstrando que ao longo do processo de inversão sexual pode haver uma fase de intersexo. Após trinta dias do início do experimento obteve-se um aumento significativo de T e a concentração de E2 permaneceu inalterada. Não foram observadas diferenças significativas entre o número de cópias de &beta;FSH e &beta;LH ao longo do experimento. O resultado obtido para a concentração de proteínas totais do músculo dos animais do grupo experimental apresentou um aumento significativo em relação à concentração encontrada nos animais do grupo controle. Não ocorreu espermiação e a inversão se deu de forma incompleta promovendo indivíduos intersexo. De uma forma geral podemos concluir que o uso de inibidor de aromatase é um método eficaz para promover a inversão sexual em hermafroditas protogínicos como a garoupa verdadeira. O aumento dos andrógenos pode ser o gatilho da inversão sexual com papel fundamental na reestruturação gonadal e formação do tecido germinativo masculino neste processo / The plasticity of gonadal development in fish, which contrasts with the more stable patterns found in other vertebrates, has given rise to several thrilling questions concerning both, its adaptive significance regarding the genetic and physiological factors that modulate the process. The sex inversion in sequential hermaphrodites fish (protandrous or protogynuos) occurs due to several factors, including, physiological, genetic and behavioral, and may also be due to social behavior. The dusky grouper, Epinephelus marginatus is a teleost fish, protogynous hermaphrodite characteristic of rocky bottoms, maturing first as females and later in adult life, the ovaries are replaced by the testes, turning them into reproductively males. In this work three sex inversion experiments were performed in captivity in different seasons of the year, using the same dose of aromatase inhibitor (AI) letrozole (100&mu;g/Kg) to promote sexual inversion in E. marginatus, to contribute and improve the knowledge of the physiological mechanisms involved in this process. The first and third experiments started in the spring and early spring, respectively and promoted sexual inversion with a decrease in the gonadosomatic index (GSI) in the animals from the experimental group, that showed a peculiar disorganized gonadal, with lamellae, characteristic from ovaries, however with an interstitial compartment developed with cysts of male germ cells in advanced stages of spermatogenesis (spermatocytes, spermatids), Sertoli cells and a large amount of cysts ruptured with the release of sperm in the lumen. After thirty days from the beginning of the experiment, there was an increase in 11- ketotestosterone (11KT) levels and an unchanged concentration of estradiol (E2); after seventy-seven days, there was a significant increase in testosterone (T) levels, a decrease in the 11KT levels and the maintenance of E2 plasma concentration. In this point of view, mainly the concentration of androgens may have activated the negative feedback loop and with the activation of the kisspeptin system may have promoted the action of GnRH diverting the production of FSH to LH. At this moment the number of copies of pituitary &beta;FSH produced was ignificantly lower than the number of control group copies. The significant increase in plasma 17- alfaOHprogesterona concentration observed could suggest that the action of GnRH has increased the secretion of LH, the main gonadotropin that stimulates the production of progestogen. Inverted males produced an average volume of semen of 118.20 ± 24.83 &mu;l with 90% motility and sperm density of 8.94 ± 4.34 x 109 cells.ml-1. No differences were obtained at the concentrations of total protein in plasma, liver and muscle. In the experiment established in the summer of 2010, the treatment did not promote sexual inversion, the GSI was not significantly different between animals treated with aromatase inhibitor and the control group. In the gonads of the animals from the experimental group there was a slight disruption of gonadal architecture with cysts in formation and a large number of degenerating oocytes showing that during the process of sex inversion may be a phase of intersex. Thirty days after the beginning of the experiment there was a significant increase of T and E2 concentration remained unchanged. No significant differences were observed between the number of copies of &beta;FSH and &beta;LH throughout this experiment. The result obtained for the total protein concentration of the muscle in experimental group showed a significant increase compared with the control animals. There was no spermiation and the sex inversion occurred incompletely, with the presence of intersex individuals. In general we could conclude that the use of an aromatase inhibitor is an effective method to promote the sex inversion in hermaphroditic protogynous as the groupers. The increase of androgens could trigger the sex inversion exerting an important role in gonadal restructuring and the development of male germ tissue in the process
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An investigation of the health status of wild Libyan dusky grouper, Epinephelus marginatus (Lowe), with characterisation of a new disease, Dusky Grouper Dermatitis (DGD)

Rizgalla, Jamila January 2016 (has links)
The dusky grouper Epinephelus marginatus (Lowe 1834), is a protogynous sequential hermaphrodite and is considered to be one of the most important fish species in the Mediterranean Sea. It is a K-strategist, being slow growing and late maturing, and this, coupled with its reproductive biology and relatively sedentary behaviour, has made it extremely sensitive to overexploitation, leading it to be classified by the IUCN as an endangered fish species. Wild dusky grouper have suffered from disease outbreaks in the past decade, leading to mass mortalities across the Mediterranean Sea, including Libyan coastal waters. These mortalities have mostly been attributed to Nodavirus infections. In Europe and Brazil, efforts are in place to culture this fish for commercial grow-out and stock enhancement programmes. In Libya, the dusky grouper is consumed regularly and is considered a prime-eating fish. Its importance for the Libyan internal market, as well as its potential for export, makes it an ideal candidate for future Libyan aquaculture activities. Given the scarce literature regarding the dusky grouper in Libya, this study aimed first to assess dusky grouper fisheries, spawning seasons and to identify the main threats that the fishing sector poses for wild stocks. Second this study aimed to determine the health status of wild dusky grouper offered at a local fish market in the capital Tripoli, in order to identify pathogens, pathologies or other health issues that might pose a hazard to cultured populations but also to remaining wild dusky grouper stocks. To achieve these aims, twelve field surveys spanning the period of 2013-2015 were conducted. From these surveys, it was established that the dusky grouper is captured throughout the year, including the spawning season. Fish sizes offered for sale ranged between 20-92 cm total length (TL), with the fish being sold from local fishing grounds around Tripoli, but also from as far as Benghazi, 1300 km to the east of Tripoli. The dusky grouper is principally caught in artisanal fisheries and by spearfishing, with approximately 300 spear-fishermen serving one particular fish market in Tripoli that was a focus in this study, and with dusky grouper being one of their main targets. Over the period of the survey, 267 landed dusky grouper were inspected for visible lesions prior to sampling. A total of 50 dusky grouper with sizes ranging from 27- 66 cm TL including the gonads from a further five fish measuring 66-92 cm TL that were sampled separately and examined to assess the stage of sexual maturity and to look for the presence of parasitic infections mainly affecting the gills, skin and gonads. The spawning season was found to extend from May to early September, with females ranging between 39-68 cm TL, males measuring 57-92 cm TL, and transient fish measuring 58-68 cm TL. From otolith readings of 8 fish, the youngest fish was a 3 year old juvenile of 28 cm TL and the oldest was an 8-9 year old 56 cm TL female. Whilst the highest prevalence of parasitic infection was found to be monogenean infection of the gills, with 100% prevalence, followed by gnathiid isopods infecting the oral cavity with 92% prevalence, it was the nematode Philometra sp. infecting post-spawning ovaries at 52% prevalence, that gave the highest apparent pathological impact. Necrosis potentially attributed to Philometra sp. in one particular ovary, was at a level likely to have caused complete parasitic castration, while others showed varying levels of probable functional reduction. The pathologies described need further investigation, especially in relation to possible synergies between Philometra sp. and bacteria in causing the necrosis. From the 267 inspected dusky grouper, 55 fish ranging in size from 42-92 cm TL were observed to be affected by external skin lesions of unknown aetiology. Twenty-six of these fish were sampled, having lesions at various stages of severity, and 5 further unaffected fish were used for histological assessment of the skin as negative controls. Histopathologically, the lesions comprised a multifocal, unilateral or bilateral dermatitis, involving the epidermis, superficial dermis and scale pockets, and sometimes, in severe cases, the hypodermis. Severe lesions had marked epidermal spongiosis progressing to ulceration. Healing was observed in some fish. Bacteria and fungi could be isolated from severe lesions, although they were not seen histopathologically in early-stage lesions. By contrast, metazoan parasite eggs were observed in the dermis and epidermis of some fish with mild and moderate dermatitis. Unidentified gravid digenean trematodes, carrying similar eggs, were also seen within the blood vessels of the deep and superficial dermis. The newly described condition was termed dusky grouper dermatitis (DGD). DGD’s geographical distribution along the Libyan coastline was investigated using a novel application of the social media network Facebook. Using Facebook, it was possible to document skin lesions of dusky grouper in Libyan waters from images attached to the entries of spear-fishermen. Thirty two Facebook accounts and 8 Facebook groups posting from 23 Libyan coastal cities provided a retrospective observational dataset comprising a total of 382 images of dusky grouper caught by spearfishing from December 2011-December 2015. Skin lesions were observable on 57 / 362 fish, for which images were of sufficient quality for analysis, giving a minimal prevalence for lesions of 15.75%. Only dusky grouper exceeding an estimated 40 cm total length exhibited lesions. The ability to collect useful data about the occurrence and geographical distribution of pathological conditions affecting wild fish using social media networks, demonstrates their potential utility as a tool to support epidemiological studies and monitor the health of populations of aquatic animals. The gravid digenean trematode described from mild lesions of five fish was identified using reconstruction through histological sectioning as belonging to the Family Aporocotylidae Odhner, 1912. This is the first description of a blood fluke from the dusky grouper, as well as from dermal blood vessels. The parasite was relatively long; the longest section of the parasite that could be measured was 1500 µm and 20-80 µm in width, while the total length of the parasite was estimated at 1500-2000 µm. Minute tegumental spines, possibly covering only a few parts of the parasite, were seen from some cross-sections. The parasite had one post-testicular ovary, which might overlap the testis, a pre-ovarian ascending uterus, and a post-ovarian descending uterus. It also possessed an oesophagus surrounded by oesophageal glandular cells and a pre-ovarian and pre-testicular extension of the vitelline cells, mostly at the level of the ascending uterus. The parasite was observed to be intra-vascular, the uterine lumen varies in size to accommodate between 1-7 eggs. The uterine eggs were embryonated and observed to span several stages of maturation. Eggs were also found in the dermal blood vessels, in the dermis, and in the epidermis, with the latter appearing to provide a potential route of egress of eggs into the environment. The extra-uterine eggs were 23.5 to 37.52 µm long and contained a ciliated miracidium. The eggs seemed to elicit a mixed inflammatory reaction, with degranulation of eosinophilic granular cells attached to the external surface of some of the eggs within the blood vessels but also the dermis. From observations made in the current study, this parasite appears to be a new species, most closely allied to none of the currently described Aporocotylidae genera. / In summary, the present study has demonstrated that the dusky grouper is extensively fished in Libya without discrimination to sizes and season, by both artisanal and spearfishing, with the latter as one of the main fishing methods, posing treats to the spawning potential and conservation of dusky grouper in Libya. The philometrid infecting the ovaries has a potential to reduce fecundity or to result in parasitic castration of wild broodstock. Gill-infecting monogeneans might represent a hazard for all stages of dusky grouper production. Dusky grouper dermatitis is a skin lesion, although there are no indications that infections may result in mortalities. Under culture conditions, however, this might change due to increase bacterial loads, which might lead to secondary bacterial infection. The presence of skin lesions would undoubtedly reduce the market value of whole fish. These findings are important for existing wild stocks, and for future plans regarding the aquaculture of dusky grouper. Future studies need to focus on the pathology of DGD, describing the disease process and aetiology using laboratory techniques such as TEM and virology as well as using morphology and molecular-based tools to describe the blood fluke and to determine their potential role in the initiation the disease. The novel approach to disease surveillance using social media Facebook posts could be further expanded by attracting citizen scientists, for future research assessing disease in wild fish, for sightings of mortality events and/or the appearance of disease outbreaks, or, for mapping marine mammal stranding’s and/or turtle nesting activity.

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