Changes in plasma steroid hormones and gonadal histology associated with sexual maturation in wild southern hake (Merluccius australis)

Abstract

A detailed study of gametes development and characterization of plasma sex steroid hormones during the maturation cycle was performed for the first time in the southern hake (Merluccius australis). Fish were caught in the inland waters of the Reloncaví Sound, Interior Sea of Chiloé, Chile. Samples of gonads and blood were collected for histology and sex steroid hormone (17 β-estradiol, 11-ketotestosterone and 17,20 β-dihydroxy-4-pregnen-3-one) analysis, respectively. Sex steroid hormone quantification was performed using enzyme-immunoassay (ELISA). Results showed that M. australis males and females have asynchronous development of testicles and ovaries, in all stages of maturation. Most spawning fish were found during the spring months. Regarding the sex steroid hormones, serological fluctuations of 17 β-estradiol and 11-ketotestosterone were found during gonadal maturation of M. australis. These hormones are the main hormones responsible for vitelogenesis and spermatogenesis processes, respectively. Conversely, 17,20 β-dihydroxy-4-pregnen-3-one did not show any serological fluctuation in females and males. Further studies involving gonadotropins, 17,20 β,21-trihydroxy-4-pregnen-3-one and vitellogenin quantification are required in order to obtain a more complete description of the reproductive physiology of wild and farmed M. australis

El presente estudio se realizó para caracterizar el desarrollo de los gametos y el comportamiento de las hormonas esteroidales sexuales en plasma durante el ciclo de maduración de la merluza austral (Merluccius australis). Los peces estudiados fueron capturados en las aguas interiores del Seno de Reloncaví, Mar Interior de Chiloé, Chile. Muestras de gónadas y sangre fueron recolectadas para histología y análisis de hormonas esteroides sexuales (17 β-estradiol, 11-cetotestosterona y 17,20 β-dihidroxi-4-pregnen-3-ona), respectivamente. La cuantificación de las hormonas esteroidales sexuales se realizó utilizando la enzimainmunoensayo (ELISA). Los resultados mostraron que machos y hembras de M. australis poseen un desarrollo asincrónico de los testículos y ovarios, en todas las etapas de maduración. La mayoría de los ejemplares en etapa de desove se encontraron durante la primavera. En cuanto a las hormonas esteroides sexuales, fluctuaciones serológicos de 17 β-estradiol y 11-cetotestosterona se encontraron durante la maduración gonadal de M. australis. Estas hormonas son las principales responsables de los procesos de vitelogénesis y espermatogénesis, respectivamente. Por el contrario, 17,20 β-dihidroxi-4-pregnen-3-ona no mostró ninguna fluctuación serológica en hembras y machos. Nuevos estudios que incluyan la cuantificación de las hormonas gonadotropinas, 17,20 β,21-trihydroxy-4-pregnen-3-one y vitelogenina son requeridos para obtener una descripción más completa de la fisiología reproductiva de M. australis en estado silvestre y cautiverio.