甲基睪酮對魚類內分泌的作用機理及其在水產養殖上的應用

摘要：介紹了甲基睪酮誘導魚類性逆轉的機制，闡述了其對于雌雄魚類不同的作用機理及相關研究，概括了其在水產養殖上的應用。

關鍵詞：甲基睪酮；內分泌；性逆轉；水產養殖

性類固醇激素在魚類性腺發育成熟過程中起著重要作用。1969 年，日本學者Yamamoto 和Kajishima 首次對魚類的性別決定機制進行了系統的闡述，總結了魚類的性腺類型、雌雄同體現象、性別決定的遺傳學基礎以及性類固醇激素對性分化的影響，提出類固醇激素是自然的“性誘導劑”，雌激素是“雌性誘導劑”，而雄激素是“雄性誘導劑”。

甲基睪酮（MT），又名甲基睪丸素或甲基睪丸酮，是人工合成的白色或乳白色結晶性粉末狀雄性激素，具有雄性和蛋白同化雙重作用。它能促進雄性性器官發育成熟和第二性征的形成，并能對抗雌激素、抑制子宮內膜生長及卵巢垂體、促進蛋白質合成代謝、興奮骨髓造血功能、刺激血細胞的生成。在水產養殖業中，MT一直作為苗種培育和性別控制等方面的特效藥物。迄今為止，至少在15個科47種魚類中進行了激素誘導實驗并取得了良好的誘導效果，在所使用的31種激素中，以17α-MT 誘導轉雄效果最好，且埋植激素比口服激素有效，在自然性逆轉發生之前任何年齡階段處理都可誘導轉雄。

1MT誘導魚類性逆轉的機制

17α-MT 誘導魚類性逆轉的機制有兩種觀點，Lee 等認為，17α-MT 誘導性逆轉是通

過直接作用于性腺或是對下丘腦－垂體軸產生正反饋，使GtH 升高，從而促進原始生殖細胞分化和增殖誘導性腺發生變化，周立斌等人用含有E₂和MT孵育液對長臀魚危（Cranoglanis bouderius）腦垂體碎片作用的研究證實了后一種可能性。但Kitano等認為17α-MT 誘導褐牙鲆（Paralichthys olivaceus）轉雄的機制同芳香化酶抑制劑一樣，是通過降低性腺中芳香化酶mRNA表達導致雌二醇（E₂）總量降低而引起的。李廣麗等人對赤點石斑魚（Epinephelus akaara）性逆轉的實驗表明，埋植17α-MT后，赤點石斑魚性腺中芳香化酶活性和血清中E₂濃度變化不顯著，但性腺中芳香化酶mRNA 表達卻顯著降低， 暗示性逆轉的根本原因在于性腺本身產生的E₂ 總量降低導致性腺中卵母細胞退化。但不排除17α-MT 直接或間接作用于性腺誘導其發生性逆轉的可能性，因為在錦魚（ T. duperrey） 性腺和中樞神經系統中可檢測到標記的睪酮（T）。上述說明，雄激素在下丘腦－腦垂體－性腺軸的相互關系中起著重要作用。

2MT對雌魚和雄魚不同的作用機理

外源激素處理魚類時，其雌雄反應也是不同的。在日本鰻鱺（Anguilla japonica）中，應用外源激素處理（魚類腦乖體勻漿、HCG、性類固醇激素等）誘導性腺發育的研究表明，雌鰻的性腺較雄鰻更難誘導成熟。

2.1MT對雌魚的作用機理

在鮭鱒魚類中，雌激素和能夠芳香化為雌激素的雄激素在性腺未發育成熟的魚中起正反饋調節作用，可促進GtH的合成。在雌魚的卵黃形成期，垂體分泌的GtH作用于卵巢濾泡，在濾泡膜細胞層合成雄烯二酮（ADSD），ADSD再轉化為可芳香化的雄激素，尤其是T；T擴散到濾泡顆粒細胞層，在芳香化酶的作用下轉化為17β-E₂ 。從卵巢釋放出的17β-E₂，刺激肝

臟合成和釋放卵黃蛋白原，在GtH作用下卵黃蛋白原進入發育的卵母細胞，形成卵黃顆粒，從而促進卵細胞的發育。在多種硬骨魚中，雌魚血液17β-E₂含量在卵黃形成階段明顯升高，同時在一些甲克類中也觀察到類似現象。MT是人工合成的T的類似物，MT和T都能促進性未成熟的虹鱒和鮭魚垂體合成和釋放GtH。埋植MT可促進日本鰻鱺垂體GtH的合成和分泌，進而促進鰻鱺的性腺發育。但魚體埋植MT超過一定劑量則可能會抑制T的合成，造成血清中T的含量降低。

卵黃蛋白原為成熟雌魚所特有的蛋白，在雄魚以及未成熟幼魚肝臟中不能產生卵黃蛋白原，因此廣泛用于篩選類雌激素。MT對稀有鯽（Gobiocypris rarus）幼魚暴露后，在50～500ng·L-1 MT暴露組中血清中卵黃蛋白原顯著增加。Pawlowski等曾報道雄性黑頭軟口鰷（Pimephales promelas）暴露到1000ng·L-1 以上MT中，其血清中卵黃蛋白原含量顯著高于對照組，Seki等發現長期暴露到32ng·L-1 MT中的青鳉（Oryzias latipes）體內卵黃蛋白原水平增加，與劉阿朋等人的實驗結果一致。但在Andersen等的工作中，斑馬魚（Daniorerio）暴露到1000ng·L-1 以下MT中，其體內卵黃蛋白原的含量有所下降，在1000ng·L-1 暴露組中又恢復到對照水平，說明不同魚類對MT的敏感性不同。

因此，在一定的劑量范圍內MT主要表現出雄激素效應，能導致雌性魚體卵巢中出現成熟精細胞，進而改變雌魚的性別特征；而其在體內代謝產生的甲基雌二醇（EE₂），能夠誘導產生卵黃蛋白原，表現出雌激素效應。

2.2MT對雄魚的作用機理

魚類精子的發生受激素調節。雄激素生精效應的機理，Lofts曾認為是17α-MT刺激精原細胞增殖的緣故；另一些研究者則認為，雄激素（T或17α-MT）只是作用在精子發生的某一些時期，例如精原細胞的增殖，精母細胞的形成及以后的成熟。方永強等人認為，17α-MT可促使鯔魚腦垂體分泌促性腺激素參與生精活動，控制整個生精過程。

關于激素對精子發生的影響，早期的研究主要是通過切除及移植的手段；隨著組織及細胞培養技術的發展，采用離體培養的方法可排除其它因子的干擾，因而能更好地了解這一過程。Cochran 用無血清孵育液研究T、11-酮基睪酮（11-KT）等類固醇激素對底鳉（Fundulus heteroclitus）精子發生的影響時認為直接影響底鳉精子發生的是T而不是11-KT。也有研究發現，雄激素11一KT、T和llβ一羥睪酮可促進體外培育的雄性日本鰻鱺精巢的發育。根據Mium 等的結果，MT或ADSD誘導鰻鱺精子發生的作用機理可以表述為：MT或ADSD由體外進入性未成熟的鰻鱺體內后，一方面通過正反饋（可轉化為T或直接作用）于下丘腦和腦垂體，刺激下丘腦mGtRH及腦垂體GtH的合成與釋放，GtH作用于精巢Leydig細胞，使之產生11-KT；另一方面MT與ADSD可在精巢中轉化為11-KT，再由11-KT誘導精子的發生和形成。因此MT可能直接或通過其代謝產物作用于精巢，促進雄魚精巢發育成熟。

另外芳香化酶是控制雄激素向雌激素轉化的關鍵酶和限速酶，它的活性高低直接影響雌二醇的產生量。羅非魚（Oreochromis mossambicus）在性別分化的特定時間里用17α-MT 處理后，發現腦芳香化酶活性的顯著性升高，且腦芳香化酶活性升幅最大的一組羅非魚雄性率最高。赤點石斑魚埋植17α-MT 后，前腦和中腦的芳香化酶活性均明顯升高，表明腦部芳香化酶活性的提高與性逆轉密切相關。17α-MT 可能通過提高腦部芳香化酶活性，將腦部雄激素轉化為雌激素（主要是雌二醇E₂），從而完成腦的性分化、激活雄性性行為等多種雄性化效應。

3水產養殖上的應用

3.1促進魚類生長

研究發現促性腺激素釋放激素（GnRH）及類似物能刺激鯉科魚類腦垂體生長激素（GH）釋放。性類固醇激素不能在轉錄水平上對生長激素基因表達進行調控，但適當濃度能夠加強GnRH類似物在刺激GH分泌及基因調控方面的作用。Goos報道了睪酮有刺激未成熟虹鱒魚（Salmo gairdneri）GnRH的合成與釋放，從而使其性早熟的作用。

魚類生長狀態表明了魚類的健康狀態。Boudreau 等發現10 和100ng·L-1 MT對底鳉的生長未產生影響，但在高于1000ng·L-1 MT暴露組中，幼魚出現畸形，嚴重抑制了其發育。然而也有文獻報道10 和100ng·L-1 MT對黑頭軟口鰷1 周的短期暴露后，顯著促進其生長；同樣通過餌料暴露到MT中，促進了銀鮭（Oncorhynchus Kisutch）的生長。50ng·L-1以上暴露組中稀有鯽性腺指數顯著增加（p≤0.05），而500ng·L-1 MT對其生長有所抑制。MT對稀有鯽幼魚生長的抑制，可能是由于肝臟中積累了卵黃蛋白原，進而導致肝臟損傷。因此，根據魚類的品種不同，選擇合適劑量的MT處理，能夠達到促進魚類生長的目的。

3.2改變觀賞魚體色

許多魚類之所以為人們喜愛和觀賞，最主要的是由于它們體色多樣性和艷麗奪目。尤其是一些處于繁殖季節的雄性觀賞魚，其體色會變得比平時更加美麗動人。

魚類的體色除了與魚的生理狀態和環境因素等有關外，主要是由一類稱之為類胡蘿卜素的色素決定。由于MT是一種人工合成雄性激素，雖然它本身并不能合成β-胡蘿卜素，也不能促使其它物質合成β-胡蘿卜素，但是，一定劑量的MT卻能使一定規格的魚發生性逆轉，使雌魚轉變成雄魚。由于雄激素的作用，使雄魚的體表及肌肉中的β－胡蘿卜素量增加，體色較雌魚鮮艷，從而間接地使觀賞魚的群體色調加深，更有利于觀賞。

在餌料里添加MT，使魚體在雌激素作用下，促使魚體髓質分化為精巢組織而抑制其皮質分化為卵巢組織。從而使魚體單性化。李云，向梟等利用MT對孔雀魚（Poecilia reticulates Peters）、珍珠瑪麗魚（Mollienesia Viliferia）和紅劍尾魚（Xiphophorous helleri）的研究表明，用MT處理的魚苗個體越小，其雄性化的比例越高，而已完成分化的魚苗口服性激素不能完成性反轉。珍珠瑪麗魚和紅劍尾魚均為卵胎生魚類，在其性腺分化過程中，當它們的性腺向一種性別分化時，仍保持著向另一種發育的性原基。在雌魚轉化為雄魚的過程中，它們的生殖腺內皮質部優先發育成卵巢時，髓質部仍有精原囊存在其中。而在MT的作用下，其卵細胞逐漸萎縮而精原囊得以增殖并分化，最終雌魚變成雄魚。由于雄性激素的作用而使得觀賞魚雄魚比雌魚體色鮮艷。

3.3生產功能性雄魚

由于羅非魚雄魚比雌魚生長快40%～50%，如能生產全雄魚種，在不增加任何投入的情況下，可使養殖產量大幅度提高。早期水產養殖中，一直使用MT培育全雄羅非魚，而目前多采用羅非魚屬不同種的不同性別機制，通過雜交，產生全雄魚后代。

天然雌核發育的三倍體銀鯽（♀）和二倍體興國紅鯉（♂）雜交，人工授精發育的子代即為異育銀鯽（Carassius auratus gibelio）。紅鯽的人工雌核發育子代及異育銀鯽都是雌性個體。為大量繁殖純系后代，需一定數量遺傳相同的雄性個體。為此，很多人開展了應用雄性激素誘導異育銀鯽性轉化的研究。有結果表明，以每克飼料中投喂30ugMT效果最佳。

對于一些雌雄同體雌性先熟以及雌雄發育成熟不同步的魚類，雄性個體的缺乏會導致苗種供應不足，養殖受到限制。利用MT的雄化特性，生產功能性雄魚，對于這些魚的人工繁殖和苗種培育具有重要意義。

虹鱒養殖中，雄魚的性成熟約比雌魚的早一年，由于性成熟又引起生長停滯，肉質下降。為了避免因性成熬早而影響魚的產量和質量，進行全雌性養殖是一個可采用的途徑。全雌性養殖適宜于進行大型魚培育和提高飼料效率。在全雌生產中，可考慮用雌性激素把遺傳上的雄鯉直接轉化為雌魚，但更可行而有效的方法是利用性轉化將遺傳上的雌魚轉化為功能上的雄魚（假雄）。假雄魚由于不含Y染色體，只產生x精子。當x精子與正常卵子（x）授精，則受精卵全部為XX，從而獲得全雌性苗種。

赤點石斑魚為名貴海水經濟魚類，屬雌雄同體、雌性先熟魚類，存在性轉變現象。在自然條件下雌性初次性成熟年齡個別為2齡，多數為3齡；從雌性轉變為雄性一般為6齡。近幾年來，由于自然海區釣捕過度，赤點石斑魚資源嚴重衰退，生殖群體性比失調，大個體的雄性親魚極難捕獲，使得人工繁殖和育苗工作難以進行。而采用外源性激素17α-MT的誘導能成功獲得具有生殖功能的雄性魚。另外17α-MT誘導鮭點石斑魚（Epinephelus fario）、黃腹石斑魚（Epinephelus guaza）、白紋石斑魚（Epinephelus undulosus）等，均取得了良好的轉雄效果。

鯔魚是聯臺國漁農組織推薦的世界四大養殖魚類之一，也是深受我國臺灣省和東南沿海人們喜愛的一種魚。早年曾報道鯔魚人工繁殖成功，但至今仍未見有魚苗供應，其原因之一，也是在人工繁殖時遇到雄魚不足。方永強等人的研究證實，17α-MT可誘發雄鯔生精活動，尤其是在非繁殖季節，更有生產應用價值。建議取淡水養殖雄鯔魚，體重在500g以上，2～3齡，最好用膠管埋植法或將激素拌在餌料中，適宜水溫為27℃左右，可誘導精巢發育和成熟。因為淡水鯔魚資源更加豐富，從而可為鯔魚人工繁殖所出現的雄鯔不足問題提供一條有效的解決途徑。