Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Melatonin ngăn chặn tác động ức chế của prolactin lên sự kích thích mùa vụ do chu kỳ ánh sáng trong việc tăng khối lượng cơ thể, sự phát triển tinh hoàn và tái sinh lông ở chim di trú trống đầu đỏ (Emberiza bruniceps)
Tóm tắt
Ít được biết đến về việc hormone tương tác như thế nào trong việc kích thích mùa vụ của phản ứng theo mùa ở chim. Trong nghiên cứu này, hai thí nghiệm đã xác định xem việc điều trị bằng melatonin có làm thay đổi hiệu ứng ức chế của prolactin lên việc kích thích mùa vụ do chu kỳ ánh sáng ở chim di trú đầu đỏ Emberiza bruniceps có xuất xứ từ Palearctic-India hay không. Mỗi thí nghiệm gồm ba nhóm (N = 6–7 mỗi nhóm) chim nhạy cảm ánh sáng được giữ trong điều kiện 8 giờ sáng: 16 giờ tối (8L:16D) kể từ đầu tháng Ba. Trong thí nghiệm 1, bắt đầu từ giữa tháng Sáu năm 2001, chim được tiếp xúc với độ dài ngày tự nhiên (NDL) ở vĩ độ 27 độ Bắc (độ dài ngày = khoảng 13.8 giờ, từ lúc mặt trời mọc đến lúc mặt trời lặn) trong 23 ngày. Trong thí nghiệm 2, bắt đầu từ đầu tháng Tư năm 2002, chim được tiếp xúc với 14L:10D trong 22 ngày. Bắt đầu từ ngày thứ 4 của NDL hoặc ngày thứ 1 của 14L:10D, chúng nhận 10 (thí nghiệm 1) hoặc 13 (thí nghiệm 2) lần tiêm hàng ngày melatonin và prolactin (nhóm 1) hoặc chỉ có prolactin (nhóm 2) với liều lượng 20 microgam cho mỗi chim mỗi ngày trong 200 microliter dung môi. Nhóm chứng (nhóm 3) nhận cùng thể tích dung môi tương tự. Sau đó, chim được để không tiêm trong 10 (thí nghiệm 1) hoặc 9 ngày (thí nghiệm 2). Tất cả các lần tiêm trừ melatonin được thực hiện vào thời gian zeitgeber 10 (ZT 0 = thời gian mặt trời mọc, thí nghiệm 1; thời gian bật đèn, thí nghiệm 2); melatonin được tiêm vào ZT 9.5, tức là 0.5 giờ trước prolactin. Các quan sát được ghi lại về sự thay đổi khối lượng cơ thể, sự phát triển tinh hoàn và tái sinh lông. Dưới NDL (thí nghiệm 1), sự phát triển tinh hoàn ở những chim nhận melatonin 0.5 giờ trước prolactin (nhóm 1) lớn hơn đáng kể (P < 0.05, kiểm định Student Newman-Keuls) so với những chim chỉ nhận prolactin (nhóm 2) hoặc dung môi (nhóm 3). Mặc dù khối lượng cơ thể trung bình của ba nhóm không khác biệt đáng kể ở cuối thí nghiệm, nhưng quá trình tái sinh nhú lông bị trì hoãn rất nhiều ở nhóm 2 chỉ được điều trị bằng prolactin. Tương tự, dưới 14L:10D (thí nghiệm 2), tinh hoàn của những chim nhận melatonin cộng với prolactin (nhóm 1) và dung môi (nhóm 3) lớn hơn đáng kể (P < 0.05, kiểm định Student Newman-Keuls) so với những chim chỉ nhận prolactin (nhóm 2). Ngoài ra, chim ở nhóm 1 và 3, nhưng không ở nhóm 2, đã có sự tăng đáng kể (P < 0.05, Phân tích phương sai một chiều với những phép đo lặp lại) về khối lượng cơ thể. Tuy nhiên, không giống như trong thí nghiệm 1, quá trình tái sinh lông ở chim của ba nhóm không có sự khác biệt đáng kể; tuy nhiên, một tỷ lệ phát triển nhú lông tương đối chậm hơn được ghi nhận ở chim nhóm 2. Xét tổng thể, những kết quả này cho thấy việc điều trị bằng melatonin trước đó ngăn chặn sự ức chế của prolactin lên việc kích thích mùa vụ ở chim đầu đỏ, và gợi ý một vai trò gián tiếp của melatonin trong việc điều tiết các phản ứng theo mùa của chim.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Wingfield JC, Farner DS: Endocrinology of reproduction in wild species. In: Avian Biology. 1993, Academic Press, IX: 163-277.
Jain N, Kumar V: Changes in food intake, body weight, gonads and plasma concentrations of thyroxine, luteinizing hormone and testosterone in captive male buntings exposed to natural daylengths at 29°N. J Biosci. 1995, 20: 417-426.
Brandstätter R, Kumar V, Van't Hof TJ, Gwinner E: Seasonal variations of in vivo and in vitro melatonin production in a passeriform bird, the house sparrow (Passer domesticus). J Pineal Res. 2000, 31: 120-126. 10.1034/j.1600-079x.2001.310205.x.
Blache D, Sharp PJ: A neuroendocrine model for prolactin as the key mediator of seasonal breeding in birds under long- and short-day photoperiods. Can J Physiol Pharmacol. 2003, 81: 350-358. 10.1139/y03-025.
Dawson A, Goldsmith AR: Prolactin and gonadotrophin secretion in wild starlings (Sturnus vulgaris) during the annual cycle and in relation to nesting, incubation, and rearing young. Gen Comp Endocrinol. 1982, 48: 213-221.
El Halawani ME, Burke WH, Millam JR, Fehrer SC, Hargis BM: Regulation of prolactin and its role in gallinaceous bird reproduction. J Exp Zool. 1984, 232: 521-529.
Dawson A, Sharp PJ: The role of prolactin in the development of reproductive photorefractoriness and postnuptial molt in the European starling (Sturnus vulgaris). Endocrinology. 1998, 139: 485-490. 10.1210/en.139.2.485.
Lincoln GA, Clarke IJ: Noradrenaline and dopamine regulation of prolactin secretion in sheep: role in prolactin homeostasis but not photoperiodism. J Neuroendocrinol. 2002, 14: 36-44. 10.1046/j.0007-1331.2001.00734.x.
Meier AH, Martin DD, MacGregor R: Temporal synergism of corticosterone and prolactin controlling gonadal growth in sparrows. Science. 1971, 173: 1240-1242.
Tewary PD, Tripathi BK, Kumar V: Effects of exogenous prolactin on ovarian growth and fattening in the redheaded bunting, Emberiza bruniceps. Gen Comp Endocrinol. 1983, 52: 315-318. 10.1016/0016-6480(83)90127-2.
Tewary PD, Kumar V, Tripathi BK: Response to exogenous prolactin during gonadal stimulation on male blackheaded bunting (Emberiza melanocephala). Current Sci. 1984, 53: 1307-1308.
Sharp PJ, Macnamee MC, Sterling RJ, Lea RW, Pedersen HC: Relationship between prolactin, LH and broody behaviour in bantam hens. J Endocrinol. 1987, 118: 279-286.
Buntin JD, Lea RW, Figge GR: Reductions in plasma LH concentration and testicular weight in ring doves following intracranial injection of prolactin or growth hormone. J Endocr. 1988, 118: 33-40.
Kumar V, Follett BK: The circadian nature of melatonin secretion in Japanese quail (Coturnix coturnix japonica). J Pineal Res. 1993, 14: 192-200.
Brandstätter R, Kumar V, Abraham U, Gwinner E: Photoperiodic information acquired and stored in vivo is retained in vitro by a circadian oscillator, the avian pineal gland. Proc Natl Acad Sci USA. 2000, 97: 12324-12328. 10.1073/pnas.200354997.
Gwinner E, Hau M, Heigl S: Melatonin: generation and modulation of avian circadian rhythms. Brain Res Bull. 1997, 44: 439-444. 10.1016/S0361-9230(97)00224-4.
Kumar V: Melatonin and circadian rhythmicity in birds. In: Avian Endocrinology. Edited by: Dawson A, Chaturvedi CM. 2001, New Delhi, Narosa Publishing House, 93-112.
Kumar V, Gwinner E, Van't Hof TJ: Circadian rhythms of melatonin in European starlings exposed to different lighting conditions: relationship with locomotor and feeding rhythms. J Comp Physiol A. 2000, 186: 205-215. 10.1007/s003590050020.
Kumar V, Singh BP, Rani S: The bird clock: a complex, multi-oscillatory and highly diversified system. Biol Rhythm Res. 2004, 35: 121-144. 10.1080/09291010412331313287.
Kumar V, Follett BK: The nature of photoperiodic clock in vertebrates. Zool Soc Calcutta (J. B. S. Haldane Commemoration Volume). 1993, 217-227.
Singh S, Misra M, Rani S, Kumar V: The photoperiodic entrainment and induction of the circadian clock regulating seasonal responses in the migratory blackheaded bunting (Emberiza melanocephala). Chronobiol Int. 2002, 19: 865-881. 10.1081/CBI-120014570.
Rani S, Kumar V: Phasic response of the photoperiodic clock to wavelength and intensity of light in the redheaded bunting, Emberiza bruniceps. Physiol Behav. 2000, 69: 277-283. 10.1016/S0031-9384(99)00247-4.
Kumar V, Singh S, Misra M, Malik S, Rani S: Role of melatonin in photoperiodic time measurement in the migratory redheaded bunting (Emberiza bruniceps) and the non-migratory Indian weaver bird (Ploceus philippinus). J Exp Zool. 2002, 292: 277-286. 10.1002/jez.10079.
Misra M, Rani S, Singh S, Kumar V: Regulation of seasonality in the migratory male blackheaded bunting (Emberiza melanocephala). Reprod Nutr Dev. 2004, 44: 341-352. 10.1051/rnd:2004039.
Stetson MH, Sarafidis E, Rollag MD: Sensitivity of adult male Djungarian hamsters Phodopus sungorus to melatonin injections throughout the day: effects on the reproductive system and the pineal. Biol Reprod. 1986, 35: 618-623.
Kumar V: Effects of melatonin in blocking the response to a skeleton photoperiod in the blackheaded bunting. Physiol Behav. 1996, 59: 617-620. 10.1016/0031-9384(95)02122-1.
King JR, Farner DS: Premigratory changes in body weight and fat in wild and captive male white-crowned sparrows. Condor. 1959, 61: 315-324.
Helms CW, Aussiker WH, Bower EB, Fretwell SD: A biometric study of major body components of the slate-colored junco, Junco hyemalis. Condor. 1967, 69: 560-578.
Kumar V, Singh S, Misra M, Malik S: Effects of duration and time of food availability on photoperiodic responses in the migratory male blackheaded bunting (Emberiza melanocephala). J Exp Biol. 2001, 204: 2843-2848.
Boswell T: The physiology of migratory fattening in the European quail, Coturnix coturnix. Ph D Thesis. 1991, University of Bristol UK
Kuenzel WJ, Helms CW: An annual cycle study of tan-striped and white-striped white-throated sparrows. Auk. 1974, 91: 44-53.
Garrison MM, Scow RO: Effect of prolactin on lipoprotein lipase in crop sac and adipose tissue of pigeons. Am J Physiol. 1975, 228: 1542-1544.
McCormik SD: Endocrine control of osmoregulation. Amer Zool. 2001, 41: 781-794.
Falcon J, Besseau L, Fazzari D, Attia J, Gaildrat P, Beauchaud M, Boeuf G: Melatonin modulates secretion of growth hormone and prolactin by trout pituitary glands and cells in culture. Endocrinology. 2003, 144: 4648-4658. 10.1210/en.2003-0707.
El Halawani ME, Youngren OM, Chaiseha Y: Neuroendocrinology of prolactin regulation in the domestic turkey. In: Avian Endocrinology. Edited by: Dawson A, Chaturvedi CM. 2001, New Delhi, Narosa Publishing House, 233-244.
Sharp PJ, Sreekumar KP: Photoperiodic control of prolactin secretion. In: Avian Endocrinology. Edited by: Dawson A, Chaturvedi CM. 2001, New Delhi, Narosa Publishing House, 245-255.
Adachi A, Suzuki Y, Nogi T, Ebihara S: The relationship between ocular melatonin and dopamine rhythms in the pigeon: effects of melatonin inhibition on dopamine release. Brain Res. 1999, 815: 435-440. 10.1016/S0006-8993(98)01077-4.
Chu Y-S, Shieh K-R, Yuan ZF, Pan J-T: Stimulatory and entraining effect of melatonin on tuberoinfundibular dopaminergic neuron activity and inhibition on prolactin secretion. J Pineal Res. 2000, 28: 219-226. 10.1034/j.1600-079X.2000.280404.x.
Misra M, Malik S, Singh S, Rani S, Kumar V: Photoperiodic responsiveness of the migratory male blackheaded bunting (Emberiza melanocephala). Proc 23rd Int Ornithol Cong. 2002, 212-abstract
Maney DL, Schoech SJ, Sharp PJ, Wingfield JC: Effects of vasoactive intestinal peptide on plasma prolactin in passerines. Gen Comp Endocr. 1999, 113: 445-46. 10.1006/gcen.1998.7219.
Guyomarc'h C, Lumineau S, Vivien-Roels B, Richard J, Deregnaucourt S: Effect of melatonin supplementation on the sexual development in European quail (Coturnix coturnix). Behav Proc. 2001, 53: 121-130. 10.1016/S0376-6357(01)00133-4.
Gupta BBP, Haldar-Misra C, Ghosh M, Thapliyal JP: Effect of melatonin on gonads, body weight and luteinizing hormone (LH) dependent coloration of the Indian finch, Lal munia (Estrilda amandava). Gen Comp Endocrinol. 1987, 65: 451-456. 10.1016/0016-6480(87)90131-6.
Chakraborty S: Comparative study of annual changes in the pineal gland morphology with reference to the influence of melatonin on testicular activity in tropical birds, Psittacula cyanocephala and Ploceus philippinus. Gen Comp Endocrinol. 1993, 92: 71-79. 10.1006/gcen.1993.1144.
Balasubramanian KS, Saxena RN: Effect of pinealectomy and photoperiodism in the reproduction of Indian weaver birds, Ploceus philippinus. J Exp Zool. 1973, 185: 333-348.