Метод гипофизарных инъекций, история возникновения, развитие и значение в

Современном рыбоводстве

В период, когда была выдвинута задача получения икры от недозревших производителей (1929-1930 гг.), литературных данных о значении гормонов в половом созревании рыб не было. Исследователи пользовались более удобными лабораторными объектами и на них ставили свои опыты. Поэтому действие гормонов на половое созревание было, прежде всего, установлено в опытах с белыми мышами и крысами, морскими свинками, кроликами, лягушками. На основании этих опытов в медицине нашли широкое распространение различные препараты, полученные из гипофиза, половых желёз, крови и мочи.

Первые попытки удовлетворить потребности рыбоводных предприятий в стимулировании созревания половых клеток у рыб выразились в использовании для этого различных гормональных препаратов теплокровных животных и человека, а также лизатов. Так, пытались получить ранний нерест у зеркального карпа путём инъекции питуитрина А, пролана, гравидана, фолликулина, оварикрина и других препаратов (Павлов и Гербильский на Никольском РЗ). Эти попытки не дали ожидаемых результатов. Неудачным было применение этих препаратов на сазане и леще (Павлов и Гербильский на Ладожском озере). Более удачными оказались опыты с окунем (Скадовский, Морозова, 1936). Икрометания окуня удалось добиться после инъекций значительных доз пролана.

Применение пролана для получения зрелой икры от Рис. 45. Николай Львович
севрюги и стерляди, а также инъекции гравидана и гипофиза Гербильский (1900-1967)

крупного рогатого скота осетру привели к выбрасыванию незрелой икры — «абортивному икрометанию» (Морозова, 1937).

Не получив нужных результатов в указанных опытах, Н.Л. Гербильский (рис. 45) пришёл к заключению, что в отношении механизма регуляции полового созревания рыбы чем-то существенно отличаются от млекопитающих и амфибий. На основании подробных и разносторонних исследований воспроизводительной системы рыб, выполненных в Ленинградском государственном университете и Лаборатории основ рыбоводства Главрыбвода, Н.Л. Гербильским и его сотрудниками был разработан метод гипофизарных инъекций (МГИ).

Сначала выполнялись внутричерепные инъекции, поскольку, по данным Н.Л. Гербильского, наибольшая часть гормонов гипофиза у рыб поступает непосредственно в полость мозгового желудочка. Первые эксперименты с внутричерепными инъекциями суспензии гипофиза самкам корюшки, судака и леща (проделанные Гербильским при участии студентов ЛГУ Кащенко и Кичко) дали в 1936 г. прекрасные результаты. В 1937 г Н.Л. Гербильский проверил МГ внутричерепных инъекций в полу производственных условиях в низовьях Дона. В результате инъекций вместо обычных 8-10 созрело 80% производителей судака и 60% леща. Полученные половые продукты были использованы для рыбоводных целей. В этом же году получили положительные результаты при инъецировании осетровых рыб.

При разработке МГИ были подробно изучены половые циклы и гаметогенез рыб с различной биологией размножения в сочетании с исследованиями гистофизиологии гипофиза и сезонных колебаний гонадотропной активности гипофиза.

Независимо от Н.Л. Гербильского, другим путём к методу внутримышечных гипофизарных инъекций пришёл бразильский учёный Фон Иеринг (1935). Его работа была опубликована в 1935 г., но стала известна Н.Л. Гербильскому, как он писал в 1941 г, значительно позже. Кроме публикации, результаты работ Ф. Иеринга по гипофизарным инъекциям рыб, давшим положительные результаты, были доложены Кардозо с сотрудниками на 15-ом Международном физиологическом конгрессе в Ленинграде в 1936 г.

В 1938 г., проверяя свои теоретические соображения, Н.Л. Гербильский применил внутримышечные инъекции. Оказалось, что введение суспензии гипофиза в спинные мышцы рыб даёт такой же эффект, как черепная инъекция. Последняя часто приводила к гибели рыб.

При применении инъекций гипофиза для целей рыбоводства была использована следующая особенность гаметогенеза рыб. Полное окончание трофоплазматического роста ооцитов и завершение процессов сперматогенеза происходят у многих видов рыб не непосредственно перед нерестом, а задолго до перехода к размножению. Благодаря такой заблаговременной готовности половых желёз производители способны перейти в нерестовое состояние в максимально короткие сроки, как только появится комплекс условий, необходимых для размножения. Наличие этой важной адаптации позволяет в наиболее благоприятных условиях осуществиться размножению, причём развитие потомства при этом также протекает более благополучно. Введение препарата гипофиза рыбам с таким состоянием половых желёз приводит к созреванию половых клеток, выходу спермы в выводные протоки семенника и овуляции.

Подавляющее большинство осетровых и все полупроходные рыбы входят в реки во время весенней нерестовой миграции, имея половые железы в IV СЗ. Эта стадия у самок характеризуется прежде всего тем, что ооциты той порции, которая должна быть выметана в данном году, уже достигли максимальных размеров. Однако в яичниках IV СЗ в отличие от V СЗ ооциты ещё плотно окружены слоем клеток фолликулярного эпителия и спаяны соединительной тканью. Кроме того, IV СЗ соответствует несколько состояний ооцитов, различающихся по положению и состоянию ядра, состоянию желтка (главным образом, жировой его части), строению оболочек, по степени развития микропиле. Опыты H.Л. Гербильского показали, что при инъекции препаратов гипофиза можно получить зрелую икру, действуя на любое состояние яичника, соответствующее IV СЗ. Вместе с тем, наиболее быстрые и благоприятные результаты получаются при инъецировании самок с яйцеклетками, завершающими прохождение этой стадии созревания. Перевод самцов в нерестовое состояние также осуществляется под влиянием гонадотропного гормона гипофиза.

Таким образом, применение МГИ ограничивается тем, что он даёт положительный результат в том случае, если его применяют в отношении самок и самцов, имеющих гонады в IV СЗ, то есть МГИ стимулирует созревание и овуляцию половых клеток, находящихся в стадии окончания трофоплазматического роста. Инъецирование производителей с гонадами на более ранних стадиях развития, как правило, не даёт положительного эффекта, то есть метод гипофизарных инъекций (МГИ) нельзя использовать как универсальное средство для получения полноценных половых клеток у рыб с любой стадией развития гонад.

Кроме того, необходимо иметь в виду, что нельзя добиться положительного результата при однократной инъекции препарата гипофиза рыбам, у которых не полностью завершилась IV СЗ (например, у белого амура, толстолобика, озимых форм осетра), а также когда общее состояние производителей неудовлетворительно и половые клетки в гонадах находятся на грани повреждения. В этих случаях хорошие результаты даёт применение повторных или «градуальных» и дробных инъекций.

Труднее оказалось добиться созревания половых клеток с помощью гипофизарных инъекций у осенне-нерестующих рыб. При их инъецировании этот метод, как правило, не давал эффекта. В 40-е годы XX в. положительные результаты были получены при введении рыбам с осенним нерестом 8-10 – кратных доз препарата гипофиза. Позже сотрудниками Лаборатории основ рыбоводства под руководством H.JI. Гербильского был разработан новый вариант МГИ для осенне-нерестующих рыб. Нерест осенне-нерестующих рыб протекает при низкой температуре, в то же время период нереста характеризуется усилением обмена веществ в организме. Если у весенне-нерестующих рыб повышение обмена веществ обусловливается увеличением температуры воды, то оставалось предположить, что у осенне-нерестующих рыб оно связано с активной деятельностью в нерестовый период щитовидной железы, то есть выделением гормона тироксина под воздействием тиреотропного гормона гипофиза.

Опыты подтвердили правильность этого предположения. Для стимулирования созревания половых клеток осенне-нерестующих рыб сначала делали инъекцию тироксина, а затем вводили препарат гипофиза. В опытах с волховским сигом такие комбинированные инъекции дали некоторые положительные результаты.

Другой вариант (Жукова и Кузнецова) — инъецирование осенне-нерестующих рыб (сига) гипофизами также осенне-нерестующих рыб (белорыбицы), обладающих тиреотропной активностью. Это позволяло значительно уменьшить дозу гипофиза белорыбицы в сравнении с дозой гипофиза леща.

Долгое время существовали сомнения относительно биологической полноценности МГИ. Основным оппонентом этого метода был академик АН АзССР А.Н. Державин. По его мнению, применение этого метода не способствует созреванию половых клеток, а обеспечивает только их овуляцию, поэтому применение МГИ в низовьях рек нецелесообразно, так как может привести к «изменению наследственного основания» рыб.

Однако сторонники МГИ, H.Л. Гербильский с сотрудниками, своими многочисленными исследованиями доказали, что при применении инъекций не нарушается нормальное развитие половых клеток и получаемого потомства. Это подтвердила и многолетняя практика рыбоводства. МГИ после опытов H.Л. Гербильского стал широко и успешно применяться на различных видах рыб. имеющих важное промысловое значение. Этот метод получил название «физиологического» метода стимулирования созревания половых клеток у рыб.

В настоящее время МГИ является основой для искусственного воспроизводства осетровых, растительноядных рыб китайского фаунистического комплекса; он имеет большое значение в карповом хозяйстве, в разведении судака, сазана, щуки, хариуса, а в последние годы используется при воспроизводстве рыбца, внедряется на лососевых и сиговых РЗ. МГИ применяется либо с последующим взятием половых продуктов на РЗ, либо для стимуляции нереста в нерестовых прудах. МГИ успешно применяется в рыбоводстве десятков стран. Лишь благодаря этому методу растительноядные рыбы стали объектами рыбоводства на разных континентах.

Новое направление в рыбоводстве — марикультура, также связана с применением МГИ, благодаря чему появилась возможность управлять численностью и ареалом ценных промысловых рыб.

Современные методики применения гипофизарных препаратов для получения зрелых икры и спермы рыб заключаются в следующем:

• суспензию ацетонированного гипофиза в физиологическом растворе вводят производителям рыб двукратно внутримышечно или внутрибрюшинно;

• первая предварительная доза составляет от 1/10 до 1/2 от второй разрешающей дозы;

• суммарная доза ацетонированного гипофиза для самцов рыб, находящихся в преднерестовом состоянии, составляет от 1 до 5 мг/кг массы рыбы, а для самок в аналогичном физиологическом состоянии — от 2 до 15 мг/кг;

• перспективным способом введения, позволяющим осуществить «мягкое» и продолжительное воздействие стимуляторов, является имплантация силастических и холестероловых капсул с гормональными препаратами.

В современных условиях нужны интенсивные исследования по дальнейшей разработке методов гормональной стимуляции созревания половых клеток у рыб. Это связано с необходимостью управлять различными этапами полового цикла, а не только переходом половых желёз из IV в V СЗ, и освоением новых объектов рыбоводства и изменением состояния производителей ряда видов в результате нарушения естественных условий миграций и размножения.