Стероидные гормоны, селен и цинк в биологической системе гонады — половые продукты — личинки мидии Mytilus galloprovincialis Lam. | Steroid hormones, selenium, and zinc in the gonads – gametes – larvae biological system of the mussel Mytilus galloprovincialis Lam.

Assessment of the interaction of marine farms with the environment in the industrial cultivation of the mussel Mytilus galloprovincialis is very important. In the mussel farm – environment system, biotic fluxes of chemical compounds through gonads, gametes (sperm and eggs), and larvae make a considerable contribution to this interaction. Since gonads play a key role in the mussel reproduction, it is interesting to study the budget of materials, that are directly involved in this process. Out of these materials, testosterone, estradiol, fatty acids, and some trace minerals, such as Se and Zn, are known to affect spawning, growth, and development. The molluscs absorb these materials from food and water. These materials are partly metabolically assimilated by mussels and partly excreted into the environment with gametes. The aim of this study was to estimate the components of the budget of steroid hormones, fatty acids, and two essential trace elements (Zn and Se) in mussel gonads, gametes, and larvae. The total testosterone and estradiol in gonads and gametes were quantified by enzyme-linked immunosorbent assay. The contents of the trace elements were found using inductively coupled plasma mass spectrometry. The fatty acid composition was determined by means of gas chromatography–mass spectrometry. The contents of Se and Zn in mussel gonads and gametes were found to depend on the stage of the reproductive cycle. In female gonads, Se and Zn concentrations were higher than in male ones. The highest concentration of Se was recorded in eggs: (14.7 ± 2.9) μg·g−1 dry weight (d. w.). In sperm, it was (14.4 ± 1.8) μg·g−1 d. w. Zn content in gonads before spawning was higher than in gametes. In male gonads and in sperm, its values were (27.5 ± 3.7) and (19.3 ± 6.4) μg·g−1 d. w., respectively. In female gonads and eggs, the contents of zinc were (53.6 ± 10.9) and (49.3 ± 8.2) μg·g−1 d. w., respectively. In spring, the mean values of Se and Zn assimilation degree (q) in gonads of the mussel were within 0.1–0.6. The limit values of the alimentary accumulation coefficient (Klim) of Se and Zn ranged 0.6 to 1.4. While spawning, mussels excrete polyunsaturated fatty acids (PUFA), which are probably used by other marine organisms. Up to 56.2 % of PUFA are excreted with sperm, and 48.1 %, with eggs, whereas in larvae this fraction does not exceed 10.2 %. The data obtained indicate that the molluscs assimilate sex hormones, fatty acids, selenium, and zinc to maintain vital processes: prostaglandins are synthesized from PUFA in the body, and testosterone esters are formed from testosterone. Se and Zn, when coupled with proteins, play a key role in the reproduction and formation of larval shells.

Оценка взаимодействия морских хозяйств с окружающей средой при промышленном выращивании мидии Mytilus galloprovincialis весьма актуальна. В системе мидийная ферма — среда важную роль играют биотические потоки веществ через гонады, половые продукты (сперма и яйцеклетки) и личинки. Поскольку гонады выполняют ключевую роль в размножении мидий, представляется интересным рассмотреть элементы баланса веществ, принимающих непосредственное участие в этом процессе. Тестостерон, эстрадиол, жирные кислоты, а также селен и цинк, потребляемые моллюсками вместе с пищей и водой, прежде всего необходимы им для осуществления нереста, а также для роста и развития. Часть потребляемых веществ задействуется организмом мидий в процессе метаболизма, а часть экскретируется в водную среду вместе с половыми продуктами. Цель данной статьи — провести количественное определение элементов баланса стероидных гормонов, жирных кислот и биогенных микроэлементов в гонадах, половых продуктах и личинках моллюсков, играющих важную роль в метаболизме их организма. Концентрацию общего тестостерона и эстрадиола в гонадах и половых продуктах определяли методом твёрдофазного иммуноферментного анализа. Содержание микроэлементов измеряли методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой. Относительный состав жирных кислот гонад, половых продуктов и личинок мидий определяли методом хромато-масс-спектрометрии. Концентрации селена и цинка в гонадах и половых продуктах мидий зависят от стадии репродуктивного цикла. В женских гонадах содержание селена и цинка выше, чем в мужских. Наибольшая концентрация селена обнаружена в яйцеклетках — (14,7 ± 2,9) мкг·г−1сух. Концентрация в сперматозоидах — (14,4 ± 1,8) мкг·г−1сух. Содержание цинка в гонадах до нереста выше, чем в половых продуктах. В гонадах самцов до нереста концентрация цинка составляет (27,5 ± 3,7) мкг·г−1сух, в сперматозоидах — (19,3 ± 6,4) мкг·г−1сух. В гонадах самок — (53,6 ± 10,9) мкг·г−1сух, в яйцеклетках — (49,3 ± 8,2) мкг·г−1сух. В весенний период значения степени усвоения селена и цинка из пищи (q) в гонадах мидий колеблются в диапазоне от 0,1 до 0,6. Значения предельного коэффициента пищевого накопления селена и цинка (Кп) составляют от 0,6 до 1,4. Мидии служат источником полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК), которые, вероятно, используются другими гидробионтами. Со спермой выделяется до 56,2 % ПНЖК, с яйцеклетками — 48,1 %, тогда как в личинках этот показатель не превышает 10,2 %. Полученные данные свидетельствуют о том, что моллюски потребляют гормоны, жирные кислоты, селен и цинк из пищи и воды для поддержания жизненных процессов: из ПНЖК в организме образуются простагландины, из тестостерона — сложные эфиры тестостерона. Селен и цинк, соединяясь с белками, играют ключевую роль в размножении и формировании оболочек личинок.