= ФИЗИОЛОГИЯ ПОВЕДЕНИЯ; ОБУЧЕНИЕ И ПАМЯТЬ =
УДК 591.15:591.16:591.51:591.147:599.323.4
ЗАВИСИМЫЕ ОТ ГЕНОТИПА ИЗМЕНЕНИЯ РЕПРОДУКТИВНОЙ ФУНКЦИИ ПРИ ФОРМИРОВАНИИ СОЦИАЛЬНОЙ ИЕРАРХИИ У САМЦОВ ЛАБОРАТОРНЫХ МЫШЕЙ
© 2010 г. Л. В. Осадчук, И. Н. Саломачева, А. В. Осадчук
Лаборатория эндокринологической генетики Института цитологии и генетики СО РАН, Новосибирск,
e-mail: losadch@bionet.nsc.ru Поступила в редакцию 09.11.2008 г.
Принята в печать 26.10.2009 г.
У мышей инбредных линий BALB/cLac, PT и CBA/Lac исследовали изменения репродуктивных параметров после совместного содержания 2 взрослых самцов разного генотипа в течение 5 дней. Иерархический статус каждой особи устанавливали ретроспективно по асимметрии в агонистическом поведении. У самцов определяли уровень тестостерона в сыворотке крови, его содержание в семенниках, количество сперматозоидов в каудальном эпидидимисе, долю аномальных головок сперматозоидов, а также массу семенников, каудального эпидидимиса и семенных пузырьков. После содержания самцов в группе наблюдалось снижение уровня тестостерона в крови и его содержания в семенниках у животных линии РТ, количества сперматозоидов в каудальном эпидидимисе — у BALB/cLac и увеличение доли аномальных головок сперматозоидов — у CBA/Lac независимо от социального ранга особи. У самцов линии BALB/cLac и CBA/Lac установлена ранговая асимметрия в прекопуляторном поведении, а у линии BALB/cLac — в гормональном ответе семенников на помещение рецептивной самки: эти показатели были снижены у субординантов по сравнению с доминантами. Полученные результаты указывают на то, что у самцов лабораторных мышей характер репродуктивных ответов на формирование социальной иерархии определяется генотипом особи.
Ключевые слова: социальная иерархия, тестостерон, сперматогенез, инбредные линии мышей.
Genotype-Related Changes in Reproductive Function under Social Hierarchy
in Laboratory Male Mice
L. V. Osadchuk, I. N. Salomacheva, A. V. Osadchuk
Laboratory of Endocrine Genetics, Institute of Cytology and Genetics, Russian Academy of Sciences, Siberian
Department, Novosibirsk, e-mail: losadch@bionet.nsc.ru
The study was designed to investigate genetic differences in reproductive consequences of social hierarchy using inbred mice strains BALB/cLac, PT and CBA/Lac. Two adult males of different genotypes were housed together for 5 days. Hierarchical status of both partners was determined by asymmetry in agonistic behavior. The number of epididymal sperm and a proportion of abnormal sperm, weights of reproductive organs, serum concentration and testicular content of testosterone, and the testosterone response to introduction of a receptive female were determined. The testosterone measures were significantly decreased in the PT strain, the epididymal sperm number was significantly decreased in the BALB/cLac strain and a proportion of abnormal sperm heads was significantly increase in the CBA/Lac (in both dominants and subordinates) as compared to control mice. The testicular testosterone response to a receptive female and precopulatory behavior was unchanged in dominants and suppressed in subordinates of the BALB/cLac strain. The results indicate that in laboratory mice the pattern of reproductive response to social hierarchy is determined by genetic background.
Key words: social hierarchy, testosterone, spermatogenesis, inbred strains of mice.
339
6*
Этологическая структура популяции формируется путем установления социальной иерархии, обусловливающей закономерности распределения и потребления ресурсов ее членами. Поддержание иерархии осуществляется через социальное доминирование — широко распространенный феномен у животных, — выраженное в виде конкуренции за лимитирующий экологический ресурс. Доминирование обеспечивает живот-ному-доминанту определенные преимущества при конкуренции за пищу, территорию, полового партнера и т.д. У многих видов животных, включая мышей, иерархические отношения складываются, как правило, на основе агрессивных столкновений.
Известно, что установление социальной иерархии в сообществе животных может модифицировать репродуктивную функцию особей, но генетическая изменчивость в репродуктивных ответах на действие социальных факторов изучена недостаточно. Установлено, что у мышей самцы-доминанты имеют преимущественный успех в размножении [2, 11, 12, 14, 23]. Работы нашей лаборатории указывают на существенную связь между генетическими особенностями животного, его положением в иерархической структуре и дифференциальным размножением. Например, при использовании генетически гетерогенной модели микропопуляции, которая включала 6 самцов мышей различных ин-бредных линий, выявлены генетические различия по уровню доминирования и дифференциальному размножению [2—5]. Выяснены некоторые физиологические особенности социальной модификации репродуктивной функции у доминантных и подчиненных особей [8, 24, 26]. Так, у самцов мышей в условиях группового содержания уровень тестостерона и гонадотропинов в крови и способность семенников продуцировать тестостерон снижались по сравнению с животными, находящимися в условиях визуальной изоляции, причем у субординантных особей наблюдались более значительные и длительные изменения. Уменьшение количества сперматозоидов в репродуктивном тракте и доли подвижных сперматозоидов наблюдали у самцов крыс низкого социального ранга, живущих в природных условиях, а также у лабораторных мышей [13, 18, 19]. Однако в некоторых исследованиях у лабораторных мышей не было найдено связанных с рангом различий в уровне андрогенов [21, 22], таким образом, соци-
альный ранг не всегда положительно связан с функциональной активностью семенников.
Имеющиеся данные позволяют предположить, что при формировании социальной иерархии генотип животного может определять характер функциональных ответов репродуктивной системы. Чтобы выявить межлинейную изменчивость в репродуктивных последствиях установления социальной иерархии, проведено сравнительное исследование гормональной функции семенников, сперматогенеза, прекопуляторного поведения и других репродуктивных показателей у самцов мышей трех инбредных линий BALB/cLac, CBA/Lac и PT в экспериментальной модели социальной иерархии.
МЕТОДИКА Животные и экспериментальные процедуры
Все животные были выращены в стандартных условиях вивария Института цитологии и генетики СО РАН. В возрасте 1 мес потомство отсаживали от родителей и, объединяя несколько пометов, формировали группы по 4—6 самцов, которых содержали в стандартных пластиковых клетках при свободном доступе к воде и пище и естественном освещении.
В работе использовали половозрелых самцов мышей инбредных линий BALB/cLac, CBA/Lac и PT без предварительного социального и сексуального опыта. Для формирования социальной группы подбирали пару самцов разного генотипа (масса животных в паре была максимально выровнена), которых одновременно помещали в центральный отсек экспериментальной клетки, разделенной на три части перегородками с лазами для свободного перемещения животных. В этой клетке каждая пара самцов находилась в течение 5 дней (общее количество пар равно 57). Из них 18 пар представляли сочетания генотипов BALB/cLac - CBA/Lac, 19 пар PT -CBA/Lac и 20 пар BALB/cLac - PT Социальный ранг присваивали каждой особи ретроспективно по соотношению числа побед и поражений в агрессивных столкновениях, наблюдая за агрессивным поведением каждой пары 2-3 раза в день. Более детально методика наблюдения за агонистическим поведением при парном ссаживании самцов лабораторных мышей, а также генетические различия в уровне социального доминирования у этих инбредных линий изложены ранее
[3]. Самцы БЛЬБ/сЬас и РТ с большей вероятностью доминировали над самцами СБЛ/Ьас, в то время как в парах БЛЬБ/сЬас — РТ доминирование самцов каждого генотипа было равновероятно.
Морфометрические, сперматогенные и гормональные параметры репродуктивной функции
На 5-й день наблюдения, т.е. в период стабильных доминантно-субординантных отношений, 27 генетически гетерогенных пар самцов использовали для изучения репродуктивных параметров. Контролем служили интактные самцы аналогичного возраста и тех же инбредных линий после 4-дневного одиночного содержания ("интактный контроль", количество самцов равно 53). Самцов взвешивали и декапитировали с 14:00 до 15:00. Выделяли и взвешивали семенники, каудальную часть обоих эпидидимисов, семенные пузырьки. Периферическую кровь центрифугировали 20 мин при 3000 об/мин и 4°С, сыворотку хранили при —20°С. Семенники гомогенизировали в фосфатном буфере, центрифугировали, супернатант хранили при —20°С.
Для подсчета количества сперматозоидов ткань каудальной части обоих эпидидимисов измельчали в 1 мл фосфатного буфера и фильтровали через нейлоновый фильтр. В аликвоте полученной суспензии проводили подсчет сперматозоидов визуально в камере Горяева с использованием светового микроскопа при увеличении х200. Для подсчета аномальных головок сперматозоидов аликвоту суспензии окрашивали 1%-ным водным раствором эозина, каплю помещали на предметное стекло и делали мазок. После высыхания мазок фиксировали канадским бальзамом и накрывали предметным стеклом. Окрашенные препараты анализировали под световым микроскопом при увеличении х400. Исследовали первые 300 сперматозоидов. Учет морфологических аномалий головки сперматозоидов вели по методике [1].
Тестостерон в сыворотке крови и гомоге-натах семенников определяли иммунофер-ментным методом с использованием стандартных наборов "Стероид ИФА-тестостерон-01" фирмы "Алкор Био" (Санкт-Петербург) по прилагаемой инструкции. Градуировочную кривую для расчета содержания тестостерона в семенниках строили с использованием
стандарта тестостерона после разведения фосфатным буфером, а для определения концентрации гормона в сыворотке крови — после разведения бесстероидной мышиной сывороткой.
Прекопуляторное поведение и гормональная функция семенников при помещении рецептивной самки
Для исследования эффектов социального ранга на половое поведение и хемосенсорную стимуляцию тестикулярного сте
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.