난황형성 전 및 초기 정자 형성 정지 경골어류, 납작머리 회색 숭어(Mugil cephalus)의 산란 유도를 위한 재조합 Fsh 및 Lh 치료법

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 6563(2022) 이 기사 인용

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전 세계적으로 양식업이 확대되고 다양화됨에 따라 생식 기능 장애가 있는 종의 보조 생식을 위한 새로운 생명 기술을 개발하려는 노력이 계속되고 있습니다. 지중해 지역의 집중적인 환경에서 사육되는 납작머리회색숭어(Mugil cephalus) 수컷은 유창한 이리를 생산하지 못하며 대부분의 암컷은 난황발생 전 단계에서 정지됩니다. 재조합 난포 자극 호르몬(rFsh)과 황체 형성 호르몬(rLh)을 매주 주사하면 치료된 암컷(n = 21)에서 난황 형성이 유도되고 완료되었으며, 치료된 수컷에서는 유창한 정자가 생산되었습니다(n = 9). 프라이밍 용량 30 µg kg−1 rLh 및 분해 용량 40 mg kg−1 프로게스테론 또는 프라이밍 및 분해 용량 30 µg kg−1 rLh를 적용하면 성숙, 배란 및 자연 산란이 유도되었습니다. 각각 85%(암컷 9마리 중 8마리)와 100%(n=6)의 산란 성공률을 보였습니다. 수집된 알의 수정률은 63 ± 21%였으며 배아 발생률은 58 ± 23%였습니다. 이에 비해 대조 개체는 생식선 발달의 진전을 보이지 않았고 유창한 정자를 생산하지 못했습니다. 현재의 결과는 경골어류 종에서 rFsh 및 rLh만을 사용하여 난황 전 형성부터 성숙 완료 및 수정 수조 산란까지 난자 생성을 제어할 수 있는 가능성을 확인시켜 줍니다.

집중 양식은 대규모 상업적 생산을 위한 치어 공급을 보장하기 위해 특히 생식 기능 장애가 있는 종의 생식 제어를 개선할 수 있는 방법을 찾고 있습니다. 배양 프로토콜의 개발은 성장 작업을 위한 일관되고 지속 가능한 공급을 보장할 뿐만 아니라 선택적 육종을 통해 유전적 개선도 가능하게 합니다. 양식 프로토콜의 성공은 많은 경우에 훼손되는 자연 개체군 자원에 대한 어업 압력을 완화할 것입니다. 안정적인 치어 공급을 제공하는 데 필수적인 부분은 가두어 놓은 성어의 번식을 통제하는 것입니다. 그러나 일부 종은 사육 상태에서 번식을 완료하지 못하며 양식 생산을 개발하기 위해 외인성 호르몬 치료법이 사용되었습니다.

두 가지 생식 단계인 배우자 형성(난자 형성 및 정자 형성)과 성숙(난모세포 성숙 및 정자 생성)은 뇌하수체와 생식선에서 생산되는 다양한 생식 호르몬, 즉 성선 자극 호르몬 호르몬(Gths)과 스테로이드에 의해 제어됩니다1. 성선 자극 호르몬 방출 호르몬과 황체 형성 호르몬 수용체 작용제(인간 융모 성 성선 자극 호르몬 또는 뇌하수체 추출물)를 기반으로 한 호르몬 치료법은 일반적으로 성숙 단계를 제어하는 데 사용되는 반면, 배우자 형성의 호르몬 제어는 양식 산업에서는 거의 사용되지 않습니다2. 상대적으로 새로운 재조합 성선 자극 호르몬(rGths), 재조합 난포 자극 호르몬(rFsh) 및 황체 형성 호르몬(rLh)의 사용은 양식업에서 생식 장애를 치료하고 비계절 육종 프로그램을 개발하기 위한 새로운 전략을 열 수 있습니다3. 이를 위해 단일 또는 이중 rGths 주사4,5에 의한 최종 성숙 및 정자 생성/배란 단계에 주로 초점을 맞춘 다양한 생체 내 치료법이 개발되었습니다. 그러나 생식 주기의 초기 단계에서 체포된 어종은 특정 Gths3의 높은 혈장 수준을 유지하는 반복 주입의 장기 치료와 함께 배우자 형성의 제어가 필요합니다. 수컷의 경우, 미성숙 유럽 장어(Anguilla anguilla)6와 성숙한 세네갈 가자미(Solea senegalensis)7,8에 대해 다양한 성공적인 장기 접근 방식이 설명되었습니다. 암컷의 경우, 난황 형성 이전에 체포된 암컷으로부터 생존 가능한 배우자를 생산하기 위한 유사한 장기 치료법을 정의하기가 어려웠습니다. 난황형성 전 납작머리 회색 숭어(Mugil cephalus) 암컷을 rFsh 및 rLh로 장기간 치료하여 난황 형성을 성공적으로 완료함으로써 상당한 진전이 이루어졌습니다9. 그러나 rLh와 프로게스테론(P4)을 이용한 성숙 유도 후, 정자를 생산하는 수컷과 함께 사육된 암컷은 자연적으로 산란하지 못했습니다. 따라서 배우자를 제거하고 인공적으로 수정했으며 낮은 수정율(< 1%)을 얻었으며 이는 양식 목적을 위한 프로세스의 실행 가능성에 의문을 제기했습니다. 그러나 수정률이 낮음에도 불구하고 이 연구는 rFsh 및 rLh를 사용하여 난황전형성에서 난자 생성을 유도하여 집중적인 조건에서 알과 유충을 얻을 수 있는 가능성을 입증했으며 얻은 결과를 개선하기 위한 추가 연구를 장려했습니다.

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>