Μolecular and endocrine regulation of the stress response during early developmental stages in european sea bass (Dicentrarchus labrax)
Authors: Τσαλαφούτα Αλεξάνδρα 
Published: August 2021

Σκοπός αυτής της διατριβής ήταν η μελέτη της οντογένεσης της ενδοκρινικής απόκρισης στην καταπόνηση (stress), ο χαρακτηρισμός των μοριακών μηχανισμών που εμπλέκονται στην ρύθμιση του άξονα υποθαλάμου-υπόφυσης-επινεφρίδιων (HPI) και ο προσδιορισμός της επίδρασης του χρόνιου ήπιου στρες κατά τα πρώτα αναπτυξιακά στάδια της ζωής στην ανάπτυξη και την επίδοση των ψαριών σε μετέπειτα αναπτυξιακά στάδια, χρησιμοποιώντας ως μοντέλο ένα μεσογειακό θαλάσσιο τελεόστεο ιχθύ, το ευρωπαϊκό λαβράκι (Dicentrarchus labrax). Έμβρυα, προ-νύμφες και νύμφες λαβρακιού σε συγκεκριμένα αναπτυξιακά στάδια εκτέθηκαν σε οξύ στρες και προσδιορίστηκαν τα χρονικά πρότυπα των συγκεντρώσεων της κορτιζόλης και της α-MSH του σώματος, καθώς επίσης και η έκφραση γονιδίων που εμπλέκονται στη βιοσύνθεση και την αποικοδόμηση των κορτικοστεροειδών καθώς και στη σηματοδότηση τόσο της κορτιζόλης όσο και της α-MSH. Η έκφραση των γονιδίων που συμμετέχουν στην ρύθμιση της κορτικοειδούς απόκρισης (gr1, gr2, mr, crf) σε συνδυασμό με ιστολογικά δεδομένα, υποδεικνύουν ότι παρόλο που η απόκριση της κορτιζόλης στο στρες είναι εμφανής για πρώτη φορά στο στάδιο του πρώτου ταΐσματος, το πρότυπο της απόκρισης εγκαθιδρύεται σταδιακά στις νύμφες που βρίσκονται στις φάσεις της κάμψης της νωτοχορδής και μέχρι το σχηματισμό όλων των πτερυγίων. Η απόκριση της α-MSH στο στρες, ένα πρόσθετο μονοπάτι ρύθμισης του στρες πέραν της κορτιζόλης, είναι εμφανής για πρώτη φορά στο στάδιο του ανοίγματος του στόματος, εμφανίζοντας ένα συγκεκριμένο πρότυπο που χαρακτηρίζεται από αυξημένα επίπεδα, το οποίο εγκαθιδρύεται σταδιακά γύρω στο σχηματισμό όλων των πτερυγίων. Τα επίπεδα των mRNA μεταγράφων των pomc και mc2r μεταβλήθηκαν από την εφαρμογή του οξέως στρες παρουσιάζοντας ένα συνεπές πρότυπο αυξημένων επιπέδων, ειδικά με την πορεία της ανάπτυξης από την κάμψη της νωτοχορδής μέχρι το σχηματισμό όλων των πτερυγίων, εμφανίζοντας επίσης παρόμοιο πρότυπο με αυτό της μεταβολής των συγκεντρώσεων της α-MSH του σώματος. Το οξύ στρες δεν είχε καμία επίδραση στα επίπεδα έκφρασης του mc1r, ενώ στην περίπτωση του mc4r είχε ως αποτέλεσμα την αύξηση των επιπέδων μεταγραφής ήδη από το στάδιο του ανοίγματος του στόματος.Στα ψάρια, η έρευνα του στρες είναι επικεντρωμένη στη μελέτη της επίδρασης οξέως ή χρόνιου επιβλαβούς ερεθίσματος σωματικής, χημικής ή διαχειριστικής φύσεως σε νεαρά ή ενήλικα άτομα, ενώ δεν υπάρχουν πληροφορίες για την επίδραση της πρώιμης έκθεσης σε ήπια χρόνια στρεσογόνα ερεθίσματα στην ανάπτυξη και επίδοση των ψαριών σε επόμενες φάσεις του κύκλου-ζωής, ενώ επίσης δεν επίσης δεν υπάρχει κάποιο έγκυρο πρωτόκολλο ήπιου χρόνιου στρες για την πρώιμη ανάπτυξη των ψαριών. Για το σκοπό αυτό αναπτύχθηκε και εκτιμήθηκε για πρώτη φορά στην πρώιμη ανάπτυξη του λαβρακιού, ένα πρωτόκολλο μη προβλέψιμου, χρόνιου και ήπιας έντασης στρες (UCLIS). Η εφαρμογή του UCLIS διήρκησε 14 συνεχόμενες ημέρες, ξεκινώντας σε τρεις διαφορετικές φάσεις της πρώιμης οντογένεσης (πρώτο τάισμα, κάμψη της νωτοχορδής και σχηματισμός όλων των πτερυγίων). Η αξιολόγηση του πρωτοκόλλου UCLIS βασίστηκε στον προσδιορισμό των συγκεντρώσεων της κορτιζόλης που απελευθερώνονταν στο νερό των νυμφικών δεξαμενών εκτροφής ανά τακτά χρονικά διαστήματα, στην καταγραφή της θνησιμότητας και της επίδοσης στην ανάπτυξη. Επιπρόσθετα, έγινε εκτίμηση της επίδραση του UCLIS σε μετέπειτα αναπτυξιακές φάσεις μέσω της καταγραφής των αναπτυξιακών χαρακτηριστικών και του προσδιορισμού της κορτιζόλης του πλάσματος σε νεαρά ψάρια, πριν και 30 λεπτά μετά την εφαρμογή ενός οξέως στρες. Τα δεδομένα δείχνουν ότι οι νύμφες του λαβρακιού είναι ευαίσθητες σε ήπια διαχειριστικά ερεθίσματα με συνέπειες ακόμα και σε μετέπειτα φάσεις του κύκλου ζωής, με τα στάδια του πρώτου ταΐσματος και της ανάπτυξης όλων των πτερυγίων να είναι τα πιο κρίσιμα, επισημαίνοντας της αναγκαιότητα αναθεώρησης των συνηθισμένων πρακτικών εκτροφής. Συγκεκριμένα, η εφαρμογή του UCLIS είχε σαν αποτέλεσμα τον υψηλότερο ρυθμό απελευθέρωσης της κορτιζόλης στο νερό σε όλες ομάδες που εφαρμόστηκε το στρες σε σύγκριση με τις ομάδες αναφοράς, αποδεικνύοντας ότι είναι ένας αξιόπιστος μη-επεμβατικός δείκτης του στρες ακόμη και κατά την πρώιμη οντογένεση. Επίσης, η εφαρμογή του πρωτοκόλλου στρες επηρέασε και την επίδοση των ψαριών, υπό την έννοια της του ρυθμού ανάπτυξης, καθώς οι νύμφες που είχαν εκτεθεί στο UCLIS στην αρχή των σταδίων του πρώτου ταΐσματος και του σχηματισμού όλων των πτερυγίων επέδειξαν χειρότερη επίδοση από τα ψάρια που είχαν εκτεθεί στο UCLIS στο στάδιο της κάμψης της νωτοχορδής και από τα ψάρια που άνηκαν στην ομάδα αναφοράς. Το στρες στα πρώιμα στάδια της ζωής δεν επηρέασε τα επίπεδα της κορτιζόλης του πλάσματος σε νεαρά ψάρια όταν αυτά εκτέθηκαν σε οξύ στρες. Παρόλα αυτά, τα ψάρια ήταν πολύ ευαίσθητα σε κοινές διαχειριστικές πρακτικές και επιπλέον, στα νεαρά ψάρια που είχαν εκτεθεί στο UCLIS στα στάδια του πρώτου ταΐσματος και του σχηματισμού όλων των πτερυγίων βρέθηκαν σημαντικά υψηλότερες συγκεντρώσεις της κορτιζόλης του πλάσματος σε σύγκριση με τις άλλες δύο ομάδες, σε συμφωνία με τις παρατηρούμενες διαφορές στους ρυθμούς ανάπτυξης. Καταλήγοντας, τα δεδομένα που προέκυψαν από αυτή τη μελέτη παρέχουν μια βαθύτερη γνώση σχετικά με την οντογένεση και τη ρύθμιση της απόκρισης στο στρες στα πρώτα αναπτυξιακά στάδια στο λαβράκι και αποδεικνύεται για πρώτη φορά ότι το στρες, υπό τη μορφή κοινών διαχειριστικών πρακτικών, κατά τα πρώιμα στάδια της ζωής έχει επίδραση τόσο στην αναπτυξιακή επίδοση των νυμφών όσο και σε μετέπειτα στάδια της ανάπτυξης σε αυτό το είδος, καθώς η «ιστορία» των ψαριών επηρέασε την ανάπτυξη και την απόκριση στην κορτιζόλη στο στάδιο των νεαρών ψαριών.