Plastizität im Stoffwechsel mütterlicher Androgene in Vogelembryonen

Scientific Reports Band 13, Artikelnummer: 8083 (2023) Diesen Artikel zitieren

193 Zugriffe

Details zu den Metriken

Mütter können die Phänotypen der Nachkommen beeinflussen, indem sie nicht-genetische Informationen auf die Jungen übertragen, was ihnen ein flexibles Werkzeug an die Hand gibt, um den Entwicklungsverlauf der Jungen in schwankenden Umgebungen anzupassen. Mütter können ihre Ressourcen im selben Fortpflanzungsversuch unterschiedlich einsetzen, abhängig von der Position der Nachkommen in der Geschwisterhierarchie. Es ist jedoch noch unklar, ob Embryonen aus verschiedenen Positionen plastisch auf die mütterlichen Signale reagieren können, was möglicherweise zu einem Mutter-Kind-Konflikt führt. Wir verwendeten Felsentauben (Columba livia), die zwei Gelege legen, bei denen der mütterliche Androgenspiegel in den zweiten Eiern bei der Eiablage höher ist als in den ersten Eiern, und untersuchten die Plastizität des embryonalen Stoffwechsels der mütterlichen Androgene. Wir erhöhten experimentell die Androstendion- und Testosteronspiegel in den ersten Eiern auf die Werte in den zweiten Eiern und maßen die Veränderung der Androgenspiegel und ihrer Hauptmetaboliten (Etiocholanolon und konjugiertes Testosteron) nach 3,5 Tagen Inkubation. Wir fanden heraus, dass Eier mit erhöhten Androgenen einen unterschiedlichen Grad des Androgenstoffwechsels aufweisen, abhängig entweder von der Eiablagesequenz oder den anfänglichen Androgenspiegeln oder beidem. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass Embryonen je nach mütterlichen Signalen eine gewisse Plastizität als Reaktion auf mütterliche Androgenspiegel aufweisen.

Mütter können die Entwicklung ihrer Nachkommen nicht nur durch die Übertragung von Informationen über ihre Gene beeinflussen, sondern auch durch die Übertragung nicht genetischer Signale wie Nährstoffe, Immunfaktoren und Hormone. Eine solche Übertragung kann von der mütterlichen Umgebung abhängen, die der Mutter ein Werkzeug an die Hand gibt, mit dem sie den Entwicklungsverlauf und den endgültigen Phänotyp ihres Nachwuchses an Umweltschwankungen anpassen kann, was durch sogenannte adaptive antizipatorische mütterliche Effekte zur Fitness beiträgt1. In den letzten Jahrzehnten wurde immer deutlicher, dass solche Effekte bereits pränatal auftreten, wenn Embryonen unterschiedlich exponiert oder Eier unterschiedlich mit Ressourcen und Signalen wie Nährstoffen und Hormonen versorgt werden (z. B. Insekten2,3, Reptilien4,5,6, Vögel7,8,9). und Säugetiere10,11). Ein klassisches Beispiel bei Vögeln ist die mütterliche Übertragung von Androgenen, die mit der Eiablagesequenz im selben Fortpflanzungsversuch variiert (oft zunimmt)7. Eine solche Variation würde die Entwicklung später gelegter Eier auf Kosten früher gelegter Eier unter guten Nahrungsbedingungen fördern, jedoch das frühe Überleben der später gelegten Eier unter schlechten Nahrungsbedingungen verringern, was zu einer Verringerung der Brutgröße führt12,13.

Bisher liegen umfangreiche Studien vor, die es uns ermöglichen, die Rolle der Mutter und die Auswirkungen ihrer Hormone auf den Nachwuchs im postnatalen Stadium zu verstehen. Gleichzeitig gibt es immer mehr Hinweise darauf, dass der Embryo möglicherweise nicht nur ein passiver Empfänger mütterlicher Signale ist14,15. Ein bekanntes Beispiel ist der menschliche Fötus, der seine Nährstoffverfügbarkeit durch die Ausschüttung von Plazentahormonen erhöhen kann, die sich auf die Physiologie seiner Mutter auswirken und zu einem Anstieg des mütterlichen Blutzuckers und Blutdrucks führen16. Solche Fälle wurden als früher Ausdruck eines Mutter-Kind-Konflikts interpretiert17. Dies wirft die Frage auf, inwieweit der Embryo in seiner Reaktion abhängig von kontextuellen Hinweisen plastisch ist, wie die Theorie vorhersagt7,14,15,18.

Im Laufe der Jahre haben deskriptive und experimentelle Studien an eierlegenden Arten festgestellt, dass Hormone mütterlichen Ursprungs in erheblichen Mengen im Eigelb dieser Arten vorhanden sind7,19,20,21,22,23 mit einer Vielzahl von positiven und schädlichen Auswirkungen auf die Entwicklung der Nachkommen7 ,24,25. Mehrere Studien haben inzwischen gezeigt, dass Embryonen eine aktive Rolle bei der Umwandlung der mütterlichen Hormone in andere Hormone spielen6,26,27,28,29. Ein solcher Metabolismus findet bereits in den sehr frühen Tagen der Entwicklung statt und kann wichtige biologische Auswirkungen haben und entweder direkt wirken, wie etwa die Funktion von Etiocholanolon als Neurosteroide30, oder indirekt, wie etwa die Umwandlung inaktiver Konjugate in die aktive freie Form später während der Embryonalentwicklung6. Es bleibt jedoch unklar, ob der Metabolismus mütterlicher Substanzen eine aktive plastische Reaktionsstrategie von Embryonen ist, die von kontextuellen Hinweisen abhängt und möglicherweise die phänotypische Entwicklung auf ihr persönliches Fitnessoptimum abstimmt.

Beweise für eine solche Plastizität wurden kürzlich von Kumar et al.29 vorgelegt, die beobachteten, dass Felsentaubenembryonen (Columba livia) je nach ihrer Position in der Legesequenz unterschiedliche Umwandlungsraten für mütterliche Androgene aufweisen und die für die Umwandlung erforderlichen Enzyme von ihnen produziert werden Embryonen31. Diese Art produziert Gelege mit zwei Eiern, bei denen die zweiten Eier viel höhere mütterliche Androgenspiegel enthalten als die ersten Eier, die jedoch innerhalb der ersten Tage nach der Inkubation auf ähnlich niedrige Werte absinken. Infolgedessen enthalten die zweitgelegten Eier höhere Mengen an Metaboliten wie Etiocholanolon und konjugierte Steroide. Es gibt zwei mögliche mechanistische Erklärungen für diese Ergebnisse: Entweder erhöhen Embryonen die Hormonumwandlungsrate mit zunehmender anfänglicher Androgenexposition, oder Embryonen aus unterschiedlichen Legesequenzen verstoffwechseln mütterliche Androgene entsprechend mütterlichen Hinweisen, die die Position des Embryos in der Legesequenz anzeigen. Im Folgenden werden diese beiden Szenarien als die vom Anfangsniveau abhängige Hypothese und die von der Verlegereihenfolge abhängige Hypothese bezeichnet. Für beide Hypothesen gibt es einige unterstützende funktionale Beweise. Eine Studie an derselben Art ergab, dass erhöhte Androgene im Eigelb des ersten Eies die Körpermasse des Kükens und damit seine Wettbewerbsfähigkeit innerhalb der Brut erhöhen32. Einige andere Studien zeigten, dass die Wirkung der Testosteronbehandlung bei Küken, die an unterschiedlichen Positionen in der Legereihenfolge geschlüpft sind, unterschiedlich ist (Zebrafinke Taeniopygia guttata9; Lachmöwe Larus Ridibundus12). Darüber hinaus wurde gezeigt, dass Androgenrezeptoren im Embryo vorhanden sind, bevor dieser seine eigenen Androgene produziert, was als starkes Argument für die Anpassung an mütterliche Androgene interpretiert wurde und das Signal in funktionelle Konsequenzen umwandelt33. Beweise für beide Hypothesen würden zeigen, welchen mütterlichen Hinweisen die Embryonen bei der Metabolisierung mütterlicher Androgene folgen, und darüber hinaus auf eine embryonale Plastizität als Reaktion auf mütterliche Signale hinweisen, die möglicherweise Konflikte zwischen Mutter und Nachkommen in einem anderen Kontext vermittelt.

Um diese beiden Hypothesen zu entwirren, erhöhten wir experimentell den Androgenspiegel (Androstendion und Testosteron) in den ersten Eiern auf die Werte, die für Zweiteier von Felsentauben typisch sind, und maßen anschließend die Veränderung des Androgenspiegels und seiner Hauptmetaboliten (Etiocholanolon und konjugiertes Testosteron). 3,5 Tage Inkubation. Um die Studie zu ergänzen, injizierten wir auch zweiten Eizellen die gleiche Androgendosis wie in den ersten Eizellen. Wir gingen davon aus, dass, wenn die Hypothese des anfänglichen Niveaus korrekt ist, die zuerst gelegten, mit Androgen behandelten Eier sich wie die zweiten, mit Androgen behandelten Kontrolleier „verhalten“ würden, während die zweitgelegten, mit Androgen behandelten Eier einen weiteren Anstieg der Konversionsrate zeigen würden (siehe Abb. 1A). . Wenn jedoch die Hypothese der Legesequenzabhängigkeit korrekt ist, würde die Androgenumwandlungsrate von der Legesequenz abhängen (siehe Abb. 1B). Darüber hinaus haben wir mehrere Metaboliten (konjugiertes Testosteron, konjugiertes Etiocholanolon und Etiocholanolon) gemessen, um zu untersuchen, ob die Embryonen diese in unterschiedlichen Prozentsätzen zu den ursprünglichen Androgenen produzieren, die sie besaßen, was ein weiterer Beweis für die embryonale Plastizität wäre.

Konzeptualisierung der beiden Hypothesen. Erst gelegte Eier (offene Kreise) haben einen geringeren Anteil maternaler Androgene und geringere Androgenumwandlungsraten als zweit gelegte Eier (offene Quadrate), weisen aber am Ende während der 3,5 Tage der Entwicklung ähnlich niedrige Werte auf. (A) Die vom anfänglichen Niveau abhängige Hypothese: Wenn der Unterschied in der Konversionsrate durch das anfängliche Niveau der von der Mutter in der Eizelle deponierten Androgene verursacht wird, würden steigende Androgenspiegel die Konversionsraten erhöhen, was zu Niveaus führt, die denen der Kontrolle ähneln Eier nach 3,5 Tagen Entwicklung. (B) Die von der Legesequenz abhängige Hypothese – wenn der Unterschied in der Konversionsrate auf intrinsische Eieigenschaften zurückzuführen ist, die mit der Legesequenz verbunden sind, dann sollten experimentell steigende Androgenspiegel (geschlossene Symbole) nach 3,5 zu höheren Androgenspiegeln sowohl in den ersten als auch in den zweiten gelegten Eiern führen Tage Entwicklungszeit im Vergleich zu unmanipulierten Eiern.

Embryonen wurden aus Eiern von vierzig Felsentaubenpaaren gewonnen, die in einer Außenvoliere (45 m Länge × 9,6 m Breite × 3,75 m Höhe) unter Umgebungslicht- und Temperaturbedingungen an der Universität Groningen, Niederlande, nach Belieben gehalten wurden Zugang zu frischem Wasser und Nahrung. Das Futter enthielt eine Mischung aus handelsüblichen Taubensamen (Kasper 6721 und Kasper 6712), P40-Vitaminpräparat (Kasper P40) und Splitt. An einer der Längsseiten der Voliere wurden 50 Nistkästen (Abmessungen: 60 cm × 50 cm × 36 cm) im Abstand von 1 m in einer Höhe von 1,5 m aufgestellt. In den Nistkästen wurden Brutschalen platziert und in der Voliere Nistmaterial bereitgestellt. Die Nahrungs- und Wasserverfügbarkeit, der Nestbau und die Eiablage wurden täglich überprüft. Alle Tierversuche wurden vom Tierschutzausschuss der Universität Groningen genehmigt und nach den Richtlinien dieses Ausschusses durchgeführt.

Alle Nistkästen wurden mit einer festen Identität versehen und von März bis Juni 2019 zweimal täglich um 12:00 Uhr und 19:00 Uhr kontrolliert, um frisch gelegte erste und zweite Eier zu sammeln. Bei der Entnahme wurde jedes zuerst gelegte Ei durch ein Scheinei ersetzt. Nach dem Einsammeln des zweiten Eies wurden die Scheineier entfernt und den Vögeln wurde ermöglicht, ein zweites Gelege zu produzieren. Am Tag der Entnahme wurden die Eier mit einer eindeutigen Ei-ID gekennzeichnet und dann zu unserer internen Einrichtung transportiert. Hier wurden sie auf 0,1 g genau gewogen und die Länge und Breite mit einer Schieblehre auf 0,1 mm genau bestimmt. Anschließend wurde ihnen ein Androgen oder eine Kontrolllösung injiziert (siehe unten). Die Behandlung wurde hinsichtlich der Nest- und Legereihenfolge randomisiert, aber an jedem Tag wurde der Hälfte der Eier die Hormonlösung und der anderen Hälfte die Kontrolllösung injiziert. Direkt nach den Injektionen wurden die Eier in einen Inkubator bei 37,4 °C, 55 % relativer Luftfeuchtigkeit und automatischem Eierdrehen alle 12 Stunden gelegt (Ova-Easy Advance Series II Digital Cabinet Egg Incubator, Brinsea Products Inc., 704 N Dixie Ave., Titusville, FL 32796–2017 USA). Nach 3,5 Tagen Inkubation, zu diesem Zeitpunkt hat ein erheblicher Umfang des mütterlichen Androgenstoffwechsels stattgefunden, aber die endogene Androgenproduktion hat noch nicht begonnen24, wurden die Eier einer Kerze unterzogen, um das Entwicklungsstadium zu bestimmen. Eier, die keine Anzeichen einer Entwicklung zeigten, wurden als unentwickelte Eier identifiziert, bei denen davon ausgegangen wurde, dass sie Hormonspiegel aufwiesen, die den Eiern bei der Eiablage entsprachen29. Die restlichen Eier wurden als entwickelte Eier betrachtet. Alle Eier wurden zur späteren Hormonanalyse bei –20 °C eingefroren. Insgesamt zeigten 10 von 37 erstgelegten Eiern und 12 von 40 neu gelegten Eiern in der Kontrollgruppe Anzeichen einer Entwicklung; 11 von 42 zuerst gelegten Eiern und 11 von 38 neu gelegten Eiern in der Androgenbehandlungsgruppe zeigten ordnungsgemäße Entwicklungszeichen. Für die Hormonanalyse verwendeten wir alle entwickelten Eizellen und 10 unentwickelte Eizellen jeder Behandlungsgruppe. Die Hormonbehandlung hatte keinen signifikanten Selektionseffekt auf das Überleben des Embryos (ANOVA, F = 0,02, p = 0,88).

Unmittelbar nach der Entnahme wurden die Eier 5 Minuten lang horizontal auf einen Eierhalter gelegt, damit das Eigelb nach oben schwimmen konnte. Dann wurde ein Wattepad mit 75 % Ethanol aufgetragen, um die Eierschale zu desinfizieren, und oben wurde ein kleines Loch in die Eierschale gebohrt, etwa 2 mm neben der Mittelachse und etwa bei zwei Dritteln des Eies in Richtung der Luftkammer. Dann wurde eine Einweg-Insulinspritze (U-100, 29G-Nadel × 12,7 mm, BD Micro-Fine) in einem Winkel von etwa 15 Grad durch das Loch eingeführt, um entweder 50 µl Sesamöl (Vehikel) oder 50 µl Sesamöl mit a zu injizieren Mischung aus 144 ng/ml Testosteron (T; Art.-Nr. 86500-1g, Sigma) und 2210 ng/ml Androstendion (A4; Art.-Nr. 46033-250mg, Sigma). Diese Konzentrationen basierten auf dem Unterschied dieser Hormonspiegel zwischen ersten und zweiten gelegten Eiern, wie von Kumar et al.29 berichtet, und erhöhen daher die Gesamtmenge an T und A4 in den zuerst gelegten Eiern auf die Gesamtmenge in den zweitgelegten Eiern. Mit dieser Menge erhöhten wir auch den T- und A4-Spiegel in zweitgelegten Eiern, wodurch sich T und A4 um etwa das 1,5-fache erhöhten. Dieser Anstieg liegt innerhalb des Durchschnittsniveaus plus dem Zweifachen der Standardabweichung34 und gilt als sicher für die Embryonalentwicklung. Nach der Injektion wurde ein Tropfen Vetbond (3M, USA) aufgetragen, um den Einstich in der Eierschale abzudichten.

Hormonextraktionen und -analysen folgten Kumar et al.29. Kurz gesagt, die Eier wurden bei Raumtemperatur aufgetaut und das gesamte Ei (mit Ausnahme der Schalen) homogenisiert. Für jedes Ei wurden 300 mg des Homogenats für die Flüssigkeitschromatographie in Kombination mit Tandem-Massenspektrometrie (LC-MS/MS) verwendet, um den Gehalt an Testosteron, konjugiertem Testosteron und Androstendion zu bestimmen (konjugiertes Androstendion wurde als Ziel ausgeschlossen, da ihm a fehlt). eine freie Hydroxylgruppe in seiner Struktur und kann daher nicht konjugiert werden). In der Zwischenzeit wurden 600 mg des Homogenats für die Gaschromatographie in Kombination mit Tandem-Massenspektrometrie (GC-MS/MS) verwendet, um den Gehalt an Etiocholanolon und konjugiertem Etiocholanolon zu bestimmen. Interner Standard (Für LC–MS/MS: 25 μL von 30 nmol/L 13C3-markiertem Testosteron in 50 % Methanol, IsoSciences; Für GC–MS/MS: 100 μL: von 6,7 µmol/L 2H5-markiertes Etiocholanolon in 100 % Methanol, IsoSciences) wurde zu den Proben gegeben, gründlich gemischt und zur Äquilibrierung eine Stunde bei Raumtemperatur belassen. Anschließend wurde jede Probe zweimal in 1 ml Methanol extrahiert. Der Überstand wurde dann zur Lipidfällung in Röhrchen mit festem ZnCl2 (200 mg für LC-MS/MS; 300 mg für GC-MS/MS) überführt. Das endgültige Eluat wurde über C18-Säulen (#5138775, Aurora Borealis) für LC–MS/MS oder HLB-Kartuschen (#WAT094226, Waters Chromatography BV) für GC–MS/MS erhalten. Das Eluat wurde dann in zwei gleiche Teile geteilt und mit oder ohne Hydrolyse durchgeführt. Durch den Hydrolysevorgang werden die konjugierten Hormone in ihre freien Formen dekonjugiert. Die Konzentrationen der Konjugate wurden daher als Differenz zwischen den Teilen, bei denen eine Hydrolyse erfolgte, und den Teilen, die ohne Hydrolyse verliefen, berechnet. Alle Proben wurden dann zur chromatographischen Trennung und Massenspektrometrie an das Universitätsklinikum Groningen übertragen. Die Nachweisgrenze betrug 0,025 nmol/L für Testosteron in freier Form, 0,01 nmol/L für Androstendion in freier Form und 1 nmol/L für Etiocholanolon in freier Form.

Alle Daten wurden mit der Software R (Version 4.0.4) analysiert, mit Paket lme4 für Linear Mixed Models (LMMs)35.

Die Daten zum Hormonspiegel in unentwickelten Eizellen wiesen eine verzerrte Verteilung auf (Shapiro-Test mit p < 0,05). Daher verglichen wir die Hormonspiegel in unentwickelten Kontroll- und mit Androgen behandelten Eiern mithilfe des Mann-Whitney-U-Tests, um die Wirksamkeit unserer Behandlung zu überprüfen. Wie erwartet lagen die Konzentrationen von Etiocholanolon und konjugiertem Etiocholanolon, die beide durch die Embryonalkonversion erzeugt werden und in diesen unentwickelten Eiern fehlen sollten, bei fast allen unentwickelten Eiern unter der Nachweisgrenze und wurden von diesen Analysen ausgeschlossen. Daher haben wir nur T, A4 und konjugiertes T analysiert. Außerdem haben wir alle Versuchsgruppen getrennt für unentwickelte und entwickelte Eier zusammengefasst und T-Tests verwendet, um die Auswirkungen der Entwicklung auf die Veränderungen jedes Hormons zu analysieren.

Um die aktive Rolle des Embryos in der Steroiddynamik während der frühen Inkubation zu untersuchen und unsere beiden Hypothesen zu testen, haben wir unsere Erwartungen (Abb. 1) mithilfe von LMMs (mit Normalverteilung aufgrund des Central-Limits-Theorems) mit Hormonspiegeln in unentwickelten und unentwickelten Ländern getestet entwickelte Eier als abhängige Variablen und Entwicklung (ja oder nein), Eisequenz (1 oder 2), Behandlung (Androgen- oder Vehikelinjektion), Interaktion von Entwicklung und Eisequenz und Interaktion von Entwicklung und Behandlung als Prädiktoren, weibliche Identität (was gleich ist). (zur Nestidentität, da die Weibchen eine sehr hohe Treue zum Nistkasten haben) als Zufallskoeffizient und die Weibchenidentität als Zufallskoeffizient für die Eierablagesequenz. Wir haben die Interaktion zwischen Eizellensequenz und Behandlung als Prädiktor in unserem Modell ausgeschlossen, da sie nicht in unserem Interesse lag (dh in den beiden Hypothesen nicht formuliert wurde).

Um zu testen, ob sich die Hormonspiegel der Eier trotz möglicher Unterschiede in der Hormonumwandlungsrate zwischen verschiedenen Gruppen nach 3,5 Tagen Inkubation immer noch unterschieden, verwendeten wir Mann-Whitney-U-Tests (da die Daten verzerrte Verteilungen aufwiesen (Shapiro-Test mit p < 0,05)).

Um zu untersuchen, ob Embryonen auch Plastizität in den Anteilen der Metaboliten zeigten, die von den ursprünglich abgelagerten Androgenen (Androstendion, Testosteron und konjugiertes Testosteron) in unterschiedliche Prozentsätze von Metaboliten umgewandelt wurden, abhängig von der Versuchsgruppe, berechneten wir die gruppenweise durchschnittliche Menge jedes Androgens (nmol/Ei) der unentwickelten Eier und setzen Sie deren Summe (als Gesamtandrogene) auf 100 % (Ergänzungstabelle 1). Anschließend berechneten wir die Prozentsätze der Androgene und ihrer Metaboliten in den entwickelten Eiern für jede Gruppe, wobei die Differenz (die Abnahme) in der Gesamtmenge der gemessenen Hormone als unbekannte Metaboliten zugeordnet wurde (Ergänzungstabelle 2). Der Konkordanzkoeffizient von Kendall wurde verwendet, um den prozentualen Unterschied zwischen den Gruppen zu bewerten. T-Tests wurden als Post-hoc-Tests verwendet, um den prozentualen Unterschied der umgewandelten Androgene und Metaboliten zwischen den Gruppen zu vergleichen.

Wie erwartet zeigten unentwickelte, zweitgelegte Kontrolleier höhere Testosteron- und Androstendionwerte im Vergleich zu unentwickelten, erstgelegten Kontrolleiern (Tabelle 1). Darüber hinaus erhöhte die Androgenbehandlung effektiv die Androstendion- und Testosteronspiegel in den unentwickelten ersten Eiern (Tabelle 1) auf die der zweitgelegten Kontrolleier, was zu keinen signifikanten Unterschieden zwischen beiden führte (Tabelle 1). Außerdem waren die Testosteron- und Androstendionspiegel in unentwickelten Eiern in den mit Androgen behandelten zweiten Eiern höher als in den zweiten Eiern der Kontrollgruppe (Tabelle 1).

Wir haben die Ergebnisse von Kumar et al.29 wiederholt, da sowohl der Androstendion- als auch der Testosteronspiegel während der frühen Entwicklung stark abnahmen, während die drei Metaboliten deutlich anstiegen (t-Tests, alle p < 0,001, siehe auch Abb. 2). Darüber hinaus gab es signifikante Wechselwirkungen zwischen Entwicklung und Behandlung hinsichtlich der Post-Inkubation-Spiegel von Androstendion und Testosteron (Tabelle 3). Dies unterstützt die anfängliche, spiegelabhängige Hypothese, da Eier mit erhöhten Androgenen deutlich mehr von beiden Hormonen metabolisierten als Kontrolleier (Abb. 2A, B). Doch trotz ihres schnelleren Stoffwechsels wiesen Eier mit erhöhten Androstendion- und Testosteronspiegeln immer noch höhere Werte dieser Androgene auf als ihre Kontrollgruppen (Tabelle 2). Darüber hinaus war sowohl für Testosteron als auch für Androstendion die Wechselwirkung zwischen Entwicklung und Legesequenz ebenfalls signifikant (Tabelle 3): Dies stützt die Hypothese der Abhängigkeit der Legesequenz, da zweitgelegte Eier unabhängig von ihren anfänglichen Hormonkonzentrationen mehr Testosteron und Androstendion verstoffwechselten als erstgelegte Eier (Abb. 2B). Dennoch wiesen zweitgelegte Eier immer noch einen höheren Testosteron-, aber keinen Androstendionspiegel auf (Tabelle 2). Schließlich wiesen die mit Androgen behandelten ersten Eier einen höheren Testosteronspiegel, aber gleiche Androstendionwerte im Vergleich zu den zweitgelegten Kontrolleiern auf (Tabelle 2).

Hormonspiegel in unentwickelten und entwickelten Eiern, beide 3,5 Tage lang bebrütet. Die Tafeln A–E zeigen die Konzentrationen von Androstendion, Testosteron, Etiocholanolon, konjugiertem Testosteron und konjugiertem Etiocholanolon in ganzen Eiern. Der mittlere Balken, die Scharniere und die Schnurrhaare der Box stellen Mittelwerte, Standardabweichung bzw. Min-Max-Werte dar.

Der prozentuale Anteil an Androgenen und ihren Metaboliten in entwickelten Eiern war zwischen den Gruppen unterschiedlich (Kendall's W = 0,91, p = 0,003, Abb. 3). Post-hoc-Analysen zeigten, dass der Prozentsatz der umgewandelten Androgene bei den zweitgelegten Kontrolleiern höher war als bei den ersten gelegten Kontrolleiern und dass er durch die Androgenbehandlung bei den erstgelegten Eiern erhöht wurde, interessanterweise jedoch nicht bei den zweitgelegten Eiern (ergänzende Abbildung). . 1A). Bei konjugiertem Testosteron war der Prozentsatz bei zweitgelegten Kontrolleiern niedriger als bei zuerst gelegten Kontrolleiern, während die Androgenbehandlung den Prozentsatz sowohl bei erst- als auch bei zweitgelegten Eiern verringerte (ergänzende Abbildung 1B). Bei Etiocholanolon verringerte sich durch die Androgenbehandlung der Prozentsatz in den erstgelegten Eiern, nicht jedoch in den zweitgelegten Eiern (ergänzende Abbildung 1C). Schließlich wiesen die erstgelegten Kontrolleier einen geringeren Prozentsatz an unbekannten Metaboliten auf als die zweitgelegten Kontrolleier, während die Androgenbehandlung den Prozentsatz der ersteren, jedoch nicht der letzteren erhöhte (ergänzende Abbildung 1E).

Anteil der Hormone an den gesamten Androgenen, die in unentwickelten Eizellen vorhanden sind. Die Facetten zeigen die prozentualen Anteile an unentwickelten und entwickelten Eiern sowie die prozentuale Veränderung zwischen entwickelten und unentwickelten Eiern (negative Werte bedeuten eine Abnahme und positive Werte bedeuten eine Zunahme). 1C = zuerst gelegte Kontrolleier, 2C = zweitgelegte Kontrolleier, 1A = zuerst gelegte androgenbehandelte Eier, 2A = zweitgelegte androgenbehandelte Eier.

In dieser Studie liefern wir experimentelle Beweise für eine aktive, kontextabhängige Rolle des Embryos sehr früh in der Entwicklung bei der Bestimmung der Konzentration von Androgenen mütterlichen Ursprungs und ihrer Metaboliten, denen er ausgesetzt sein wird. Wir haben gezeigt, dass die Umwandlungsrate von Androstendion und Testosteron während der Entwicklung von den anfänglichen Hormonspiegeln in den Eiern abhängt, sodass nach 3,5 Tagen Inkubation die anfänglichen Unterschiede zwischen den Eiern stark reduziert waren. Darüber hinaus hing die Abnahme von Androstendion und Testosteron auch von der Position des Embryos in der Legesequenz ab. Darüber hinaus unterschieden sich die unterschiedlichen Anteile der anderen Hormone, in die Androstendion und Testosteron umgewandelt wurden, je nach den anfänglichen Androgenspiegeln und der Legesequenz. Diese Ergebnisse zeigen nicht nur, wie wichtig es ist, die Rolle des jungen Embryos für das Verständnis hormonvermittelter mütterlicher Wirkungen zu untersuchen, sondern weisen auch auf eine aktive Rolle des Embryos bei der Beeinflussung des Spielraums für biologische Wirkungen mütterlicher Hormone auf sich selbst hin. Dies könnte die Möglichkeit einer Rolle des Embryos in einem potenziellen Mutter-Kind-Konflikt eröffnen, aber dazu sind noch viel mehr Tests erforderlich.

Die von uns gemessenen Hormone zeigten während der Entwicklung unterschiedliche Dynamiken. Dies kann dadurch erklärt werden, dass die an verschiedenen Hormonumwandlungen beteiligten Enzyme teilweise unterschiedlich sind (Abb. 4). Androstendion benötigt 17β-HSD, um in (HSD17B3) oder zurück aus (HSD17B2) Testosteron umgewandelt zu werden36. Es benötigt 5β-Reduktase, gefolgt von 3β-HSD, um in Etiocholanolon umgewandelt zu werden, während Testosteron 5β-Reduktase, 3α-HSD, gefolgt von 17β-HSD, benötigt, um in Etiocholanolon umgewandelt zu werden37. Es ist bekannt, dass die relevanten Enzyme für diese Umwandlungen bereits in Hühnerembryonen im Alter von zwei Tagen exprimiert werden können24,38 und Hormone wie Testosteron können die Enzymaktivität, die für die eigene Umwandlung relevant ist, hochregulieren39,40, was die teilweise Unterstützung dafür erklären könnte Anfangshypothese. Mittlerweile sind Enzyme wie Sulfotransferase/Glucuronosyltransferase und Sulfatase/Glucuronidase für die Hormonkonjugation und -dekonjugation während der Embryonalentwicklung verantwortlich41. Die Dynamik der von uns gemessenen Metaboliten kann jedoch nicht durch die Dynamik ihrer vorgeschalteten Androgene (dh Androstendion und Testosteron) erklärt werden, da der Anstieg bei ersteren geringer war als der Rückgang bei letzterem. In welche Verbindungen die übrigen Androgene umgewandelt werden, muss noch untersucht werden.

Die in dieser Arbeit untersuchten Hormonstoffwechselwege. Die Pfeile geben die Richtung der Umwandlung zwischen zwei Hormonen an und die Zahlen stellen die für die Umwandlung benötigten Enzyme dar. 1 = HSD17B3, 2 = HSD17B2, 3 = 5β-Reduktase, 4 = 3α-HSD, 5 = Sulfotransferase, 6 = Sulfatase, 7 = Glucuronosyltransferase, 8 = Glucuronidase. Etiocholanolonsulfat und Etiocholanolonglucuronid sind beide konjugierte Etiocholanolone. Ebenso sind Testosteronsulfat und Testosteronglucuronid konjugiertes Testosteron.

Die unterschiedlichen Prozentsätze der metabolisierten Androgene und die unterschiedlichen Prozentsätze der Metaboliten zwischen den Gruppen zeigten, dass Embryonen bei der Metabolisierung mütterlicher Androgene plastisch sind. Interessanterweise stieg in den ersten, aber nicht in den zweiten Eiern der Prozentsatz der metabolisierten Androgene und ihrer unbekannten Metaboliten, während der Prozentsatz von Etiocholanolon durch die Androgenbehandlung abnahm (Ergänzungstabelle 2, ergänzende Abbildung 1A, C), was dies weiter anzeigt Embryonen an verschiedenen Positionen in der Legesequenz können unterschiedliche Strategien bei der Metabolisierung von mütterlichem Androgen haben. Bei den Konjugaten verringerte die Androgenbehandlung den Prozentsatz an konjugiertem Testosteron und konjugiertem Etiocholanolon sowohl in den erst- als auch in den zweitgelegten Eiern, dennoch war der Prozentsatz (sowie der absolute Spiegel) von konjugiertem Testosteron viel höher als der von konjugiertem Etiocholanolon (ergänzende Abbildung 1B). ,D). Eine mögliche Erklärung für diesen deutlichen Unterschied zwischen den Konjugaten ist, dass konjugiertes Testosteron im Gegensatz zu konjugiertem Etiocholanolon, das nicht wieder in Testosteron umgewandelt werden kann, wieder in freies Testosteron umgewandelt werden und am weiteren Androgenstoffwechsel beteiligt sein kann29,41. Daher haben Embryonen möglicherweise eine größere Fähigkeit, Testosteron zu konjugieren. Dies wird durch die Tatsache gestützt, dass Testosteron in entwickelten Eiern ein viel höheres Verhältnis von konjugierter zu freier Form aufweist als Etiocholanolon (ungefähr 10:1 gegenüber 1:20, siehe Abb. 2), was darauf hindeutet, dass konjugiertes Testosteron eher so wirkt ein dynamischer Pufferpool von Testosteron, der für Etiocholanolon möglicherweise nicht gilt.

Die aktive Rolle des Embryos im Umgang mit mütterlichen Hormonen könnte das evolutionäre Ergebnis eines Eltern-Nachkommen-Konflikts über die Hormonexposition sein. Wie in der Einleitung erwähnt, kann die Zuteilung erhöhter Androgenspiegel durch die Mutter an einen Nachwuchs gegenüber dem anderen vorteilhaft für die Fitness der Mutter sein, sich jedoch nachteilig auf einen dieser Nachkommen auswirken12, abhängig vom Kontext, beispielsweise der Nahrungsverfügbarkeit32. Basierend auf unseren Daten handelt es sich hierbei jedoch um eine Spekulation. Daher könnte die Wiederholung des Experiments sowohl unter guten als auch unter schlechten Ernährungsbedingungen relevant sein, um die funktionellen Konsequenzen des embryonalen Metabolismus der mütterlichen Androgene zu erklären.

Unsere Studie hat gezeigt, dass der Mechanismus für die kontextabhängige Reaktion der Nachkommen vorhanden ist und wahrscheinlich für eine Selektion verfügbar ist. Der Mechanismus, nach dem die Embryonen gegen das Interesse der Mutter mit mütterlichen Androgenen umgehen könnten, erfordert jedoch weitere Studien zu zwei wichtigen Fragen. Erstens ist es erforderlich, dass die Nachkommen den relevanten Kontext wahrnehmen, der entgegen dem Interesse der Mutter bereitgestellt wird. Bei dem von der Legereihenfolge abhängigen Effekt kann es sich dabei um Veränderungen in der Eizusammensetzung während der Legereihenfolge handeln, die das Muttertier aufgrund knapper werdender Ressourcen während der Eiablage nicht vermeiden kann, da sich bei mehreren anderen Vogelarten die Eier an unterschiedlichen Legepositionen in vielen Aspekten, einschließlich des Eigelbs, unterscheiden und Albuminmasse sowie die Mengen an Antikörpern, Carotinoiden und Vitaminen42,43,44. Bei anderen kontextbezogenen Hinweisen wie der Nahrungsverfügbarkeit könnte es sich um die Menge an Nährstoffen im Ei handeln. Ein weiterer möglicher Umwelthinweis könnte ein Unterschied in der Inkubationstemperatur sein. Oftmals beginnen die Eltern vor Abschluss des Geleges damit, die zuvor gelegten Eier teilweise zu bebrüten, um sie lebensfähig zu halten, bevor die vollständige Bebrütung einsetzt45. Allerdings erlebten in unserem Experiment alle Eier das gleiche Inkubationsmuster im Inkubator, sodass dieser Faktor für die Erklärung unserer Ergebnisse ausgeschlossen werden kann.

Was den anfänglichen spiegelabhängigen Effekt betrifft, deuten die Daten darauf hin, dass die Embryonen trotz erhöhter Zuteilung mütterlicher Androgene diese schnell in Metaboliten umwandeln. Dies wirft ein zweites wichtiges Problem auf: Wir müssen mehr über die biologische Funktion dieser Metaboliten wissen. Es wurde vermutet, dass die konjugierten weniger polaren Formen der freien Androgene für die Aufnahme der freien polaren Formen aus der Dotterumgebung in den wässrigen Embryonalkreislauf benötigt werden und dass sie dann im Zielgewebe des Embryos dekonjugiert werden46,47 . Außerdem kann Etiocholanolon Auswirkungen auf die Erythropoese haben, was wiederum die Entwicklung des Embryos fördern könnte28,48,49,50. Darüber hinaus deutete eine aktuelle Übersicht darauf hin, dass Etiocholanolon als Neurosteroid wirken kann30. Inwieweit die Metaboliten biologisch aktiv sind und inwieweit sie sich in ihren Auswirkungen auf den endgültigen Phänotyp unterscheiden, muss weiter untersucht werden. Dennoch wiesen die Eier trotz der erhöhten Umwandlungsrate mütterlicher Hormone in Zweiteiern oder hormonbehandelten Eiern in einigen Fällen nach 3,5 Tagen Inkubation immer noch etwas höhere Werte dieser Hormone auf, obwohl der anfängliche Unterschied zwischen den Eiern vor der Inkubation viel größer war . Dies könnte darauf hindeuten, dass Mutter und Nachkommen im Laufe der Evolution einen Kompromiss gefunden haben, was erklärt, warum Mütter den zweiten Eiern im Vergleich zu den ersten Eiern immer noch höhere Mengen an Androgenen zuordnen und dieser Unterschied durch den Embryo vollständig verringert wird. In jedem Fall deutet der starke frühe Stoffwechsel darauf hin, dass die hohen Androgenspiegel in frisch gelegten Eiern nicht als Quelle für eine allmähliche Aufnahme über die gesamte Inkubationszeit hinweg dienen45,47,51.

Zusammenfassend legt diese Studie nahe, dass sich entwickelnde Embryonen bereits in der frühen Entwicklung in der Lage sein könnten, mütterliche Androgene kontextabhängig zu modulieren. Unsere Ergebnisse liefern nicht nur grundlegende Einblicke in hormonvermittelte mütterliche Wirkungen, sondern könnten auch die Inkonsistenzen von Studien zur In-ovo-Androgeninjektion erklären52, da die Ergebnisse je nach Eisequenz und möglicherweise anderen kontextuellen Faktoren, die die Eizusammensetzung und/oder die Inkubationsmuster beeinflussen, unterschiedlich sein können. Es zeigt eine faszinierende neue Ebene der Komplexität hormonvermittelter mütterlicher Wirkungen und unterstreicht die Bedeutung des Verständnisses, inwieweit die Embryonen den mütterlichen Input regulieren und optimieren könnten, möglicherweise unabhängig vom mütterlichen Interesse, obwohl dies noch viel weiterer Tests erfordert.

Die Daten stehen als elektronisches Zusatzmaterial zur Verfügung.

Marshall, JD & Uller, T. Wann ist ein mütterlicher Effekt adaptiv? Oikos 116(12), 1957–1963. https://doi.org/10.1111/j.2007.0030-1299.16203.x (2007).

Artikel Google Scholar

Mousseau, T. Mütterliche Auswirkungen auf die Lebensgeschichte von Insekten. Annu. Rev. Entomol. 36(1), 511–534. https://doi.org/10.1146/annurev.ento.36.1.511 (1991).

Artikel Google Scholar

Sonobe, H. & Yamada, R. Ecdysteroide während der frühen Embryonalentwicklung bei der Seidenraupe Bombyx mori: Stoffwechsel und Funktionen. Zool. Wissenschaft. 21(5), 503–516. https://doi.org/10.2108/zsj.21.503 (2004).

Artikel CAS Google Scholar

Lovern, MB & Wade, J. Testosteronkonzentrationen im mütterlichen Plasma und Eigelb während der Embryonalentwicklung bei grünen Anolisen (Anolis carolinensis). Gen. Comp. Endokrinol. 124(2), 226–235. https://doi.org/10.1006/gcen.2001.7704 (2001).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Uller, T., Astheimer, L. & Olsson, M. Konsequenzen des mütterlichen Dottertestosterons für die Entwicklung und das Überleben der Nachkommen: Experimenteller Test an einer Eidechse. Funktion. Ökologisch. 21(3), 544–551. https://doi.org/10.1111/j.1365-2435.2007.01264.x (2007).

Artikel Google Scholar

Paitz, RT & Bowden, RM Biologische Aktivität von Östradiolsulfat in einem eierlegenden Amnioten: Auswirkungen auf maternale Steroidwirkungen. Proz. R. Soc. B Biol. Wissenschaft. 278(1714), 2005–2010. https://doi.org/10.1098/rspb.2010.2128 (2011).

Artikel CAS Google Scholar

Groothuis, TGG, Müller, W., von Engelhardt, N., Carere, C. & Eising, C. Mütterliche Hormone als Instrument zur Anpassung des Phänotyps der Nachkommen bei Vogelarten. Neurosci. Bioverhalten. Rev. 29(2), 329–352. https://doi.org/10.1016/j.neubiorev.2004.12.002 (2005).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Gil, D. Kapitel 7 Hormone in Vogeleiern: Physiologie, Ökologie und Verhalten. In Advances in the Study of Behavior 337–398 (2008). Verfügbar unter: https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0065345408000077

Boncoraglio, G., Groothuis, TGG & von Engelhardt, N. Die unterschiedliche mütterliche Testosteronverteilung unter den Geschwistern kommt sowohl der Mutter als auch den Nachkommen beim Zebrafinken Taeniopygia guttata zugute. Bin. Nat. 178(1), 64–74. https://doi.org/10.1086/660278 (2011).

Artikel PubMed Google Scholar

Dloniak, SM, French, JA & Holekamp, KE Rangbezogene mütterliche Auswirkungen von Androgenen auf das Verhalten wilder Tüpfelhyänen. Nature 440(7088), 1190–1193 (2006).

Artikel CAS PubMed ADS Google Scholar

Helle, S., Laaksonen, T. & Huitu, O. Geschlechtsspezifisches Nachwuchswachstum entsprechend dem mütterlichen Testosteron-, Corticosteron- und Glukosespiegel. Verhalten. Ökologisch. 24(1), 205–212. https://doi.org/10.1093/beheco/ars155 (2013).

Artikel Google Scholar

Eising, CM, Eikenaar, C., Schwabl, H. & Groothuis, TGG Mütterliche Androgene in Eiern von Lachmöwen (Larus Ridibundus): Konsequenzen für die Entwicklung der Küken. Proz. R. Soc. B Biol. Sci. 268(1469), 839–846 (2001).

Artikel CAS Google Scholar

Hsu, B.-Y., Dijkstra, C., Darras, VM, Vries, B. & Groothuis, TGG Mütterliche Anpassung oder Einschränkung: Unterschiedliche Auswirkungen der Nahrungsverfügbarkeit auf die mütterliche Ablagerung von Makronährstoffen, Steroiden und Schilddrüsenhormonen bei Felsentauben Eier. Ökologisch. Entwicklung 6(2), 397–411. https://doi.org/10.1002/ece3.1845 (2016).

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Reed, WL & Clark, ME Jenseits maternaler Auswirkungen bei Vögeln: Reaktionen des Embryos auf die Umwelt. Integr. Komp. Biol. 51(1), 73–80. https://doi.org/10.1093/icb/icr032 (2011).

Artikel PubMed Google Scholar

Bebbington, K. & Groothuis, TGG Wer hört auf die Mutter? Eine familienübergreifende Perspektive auf die Entwicklung der mütterlichen Hormonverteilung. Biol. Rev. 96, 1951–1968. https://doi.org/10.1111/brv.12733 (2021).

Artikel PubMed Google Scholar

Haig, D. Genetische Konflikte in der menschlichen Schwangerschaft. Q. Rev. Biol. 68(4), 495–532. https://doi.org/10.1086/418300 (1993).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Del Giudice, M. Fetale Programmierung durch mütterlichen Stress: Erkenntnisse aus einer Konfliktperspektive. Psychoneuroendokrinologie 37(10), 1614–1629. https://doi.org/10.1016/j.psyneuen.2012.05.014 (2012).

Artikel PubMed Google Scholar

Müller, W., Lessells, CM, Korsten, P. & von Engelhardt, N. Manipulative Signale in Familienkonflikten? Über die Funktion mütterlicher Dotterhormone bei Vögeln. Bin. Nat. 169(4), E84–E96. https://doi.org/10.1086/511962 (2007).

Artikel PubMed Google Scholar

Hallo JP. Eine Studie über Schilddrüsenhormone in Eiern und Larven von Zander, Stizostedion vitreum und Regenbogenforelle, Oncorhynchus mykiss. (1994). Verfügbar unter: https://doi.org/10.31274/rtd-180813-11255.

McCormick, MI Experimenteller Test der Wirkung mütterlicher Hormone auf die Larvenqualität eines Korallenrifffisches. Oecologia 118(4), 412–422. https://doi.org/10.1007/s004420050743 (1999).

Artikel CAS PubMed ADS Google Scholar

Crews, D. Temperaturabhängige Geschlechtsbestimmung: Das Zusammenspiel von Steroidhormonen und Temperatur. Zool. Wissenschaft. 13(1), 1–13. https://doi.org/10.2108/zsj.13.1 (1996).

Artikel MathSciNet CAS ADS Google Scholar

Janzen, FJ, Wilson, ME, Tucker, JK & Ford, SP Endogene Dotter-Steroidhormone bei Schildkröten mit unterschiedlichen geschlechtsbestimmenden Mechanismen. Ein besonders interessanter Aspekt dieser mütterlichen Wirkungen betrifft die Verteilungsmuster und die daraus resultierenden biologischen Wirkungen von mütterlichen (und geschwisterlichen) Steroiden Hormone. Gen. Comp. Endokrinol. 111, 306–317. https://doi.org/10.1006/gcen.1998.7115 (1998).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Schwabl, H. Eigelb ist eine Quelle für mütterliches Testosteron für sich entwickelnde Vögel. Proz. Natl. Acad. Wissenschaft. USA 90(24), 11446–11450. https://doi.org/10.1073/pnas.90.24.11446 (1993).

Artikel CAS PubMed PubMed Central ADS Google Scholar

von Engelhardt, N., & Groothuis, TGG Mütterliche Hormone in Vogeleiern. In Hormone und Fortpflanzung von Wirbeltieren 91–127. Elsevier (2011). Verfügbar unter: https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/B9780123749291100046.

Groothuis, TGG, Hsu, B.-Y., Kumar, N. & Tschirren, B. Überprüfung der Mechanismen und Funktionen pränataler hormonvermittelter maternaler Effekte am Beispiel von Vogelarten. Philos. Trans. R. Soc. B Biol. Wissenschaft. 374(1770), 20180115. https://doi.org/10.1098/rstb.2018.0115 (2019).

Artikel CAS Google Scholar

de Jesus, EG, Hirano, T. & Inui, Y. Veränderungen der Cortisol- und Schilddrüsenhormonkonzentrationen während der frühen Entwicklung und Metamorphose bei der japanischen Flunder, Paralichthys olivaceus. Gen. Comp. Endokrinol. 82(3), 369–376. https://doi.org/10.1016/0016-6480(91)90312-T (1991).

Artikel PubMed Google Scholar

de Jesus, EG & Hirano, T. Veränderungen der Ganzkörperkonzentrationen von Cortisol, Schilddrüsenhormonen und Sexualsteroiden während der frühen Entwicklung des Kumpellachses Oncorhynchus keta. Gen. Comp. Endokrinol. 85(1), 55–61. https://doi.org/10.1016/0016-6480(92)90171-F (1992).

Artikel PubMed Google Scholar

Paitz, RT, Bowden, RM & Casto, JM Embryonale Modulation mütterlicher Steroide bei europäischen Staren (Sturnus vulgaris). Proz. R. Soc. B Biol. Wissenschaft. 278(1702), 99–106. https://doi.org/10.1098/rspb.2010.0813 (2011).

Artikel CAS Google Scholar

Kumar, N., van Faassen, M., Kema, I., Gahr, M. & Groothuis, TGG Die frühe embryonale Modifikation mütterlicher Hormone unterscheidet sich systematisch zwischen Embryonen unterschiedlicher Legereihenfolge: Eine Studie an Vögeln. Gen. Comp. Endokrinol. 269 (Februar), 53–59 (2018).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Mouton, JC & Duckworth, RA Mütterlicherseits gewonnene Hormone, Neurosteroide und die Entwicklung von Verhalten. Proz. R. Soc. B Biol. Wissenschaft. 2021(288), 20202467. https://doi.org/10.1098/rspb.2020.2467 (1943).

Artikel CAS Google Scholar

Kumar, N. et al. Gonadensteroidspiegel in Felsentaubeneiern spiegeln nicht die ausreichende mütterliche Verteilung wider. Wissenschaft. Rep. 8(1), 1–9. https://doi.org/10.1038/s41598-018-29478-4 (2018).

Artikel CAS Google Scholar

Godsave, SF, Lohmann, R., Vloet, RPM & Gahr, M. Androgenrezeptoren im Hinterhirn des embryonalen Zebrafinkens legen nahe, dass mütterliche Androgene eine Rolle beim Überleben in der Perischlüpfphase spielen. J. Comp. Neurol. 453(1), 57–70 (2002).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Hsu, B.-Y., Dijkstra, C. & Groothuis, TGG Kein Entrinnen vor dem Willen der Mutter: Auswirkungen von mütterlichem Testosteron auf das Fortpflanzungsverhalten der Nachkommen bis weit ins Erwachsenenalter hinein. Anim. Verhalten. 117, 135–144. https://doi.org/10.1016/j.anbehav.2016.05.004 (2016).

Artikel Google Scholar

Bates, D., Mächler, M., Bolker, B. & Walker, S. Anpassung linearer Mixed-Effects-Modelle mit lme4. J. Stat. Softw. https://doi.org/10.18637/jss.v067.i01 (2015).

Artikel Google Scholar

Mostaghel, EA Steroidhormon-Synthesewege bei Prostatakrebs. Übers. Androl. Urol. 2(3), 212–227. https://doi.org/10.3978/j.issn.2223-4683.2013.09.16 (2013).

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Kaminski, RM, Marini, H., Kim, W.-J. & Rogawski, MA Antikonvulsive Wirkung von Androsteron und Ethiocholanolon. Epilepsie 46(6), 819–827. https://doi.org/10.1111/j.1528–1167.2005.00705.x (2005).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Bruggeman, V., Van As, P. & Decuypere, E. Entwicklungsendokrinologie der Fortpflanzungsachse im Hühnerembryo. Komp. Biochem. Physiol. Teil A Mol. Integr. Physiol. 131(4), 839–846. https://doi.org/10.1016/S1095-6433(02)00022-3 (2002).

Artikel Google Scholar

Li, J., Ding, Z., Wang, Z., Lu, J.-F., Maity, SN, Navone, NM, et al. Androgenregulation von 5α-Reduktase-Isoenzymen bei Prostatakrebs: Auswirkungen auf die Prostatakrebsprävention. Kyprianou N, Herausgeber. PLoS ONE 6(12), e28840 (2011). https://doi.org/10.1371/journal.pone.0028840

Pratis, K. et al. Differenzielle Regulierung der testikulären 5alpha-Reduktase-Typ-1- und 2-Isoformen der Ratte durch Testosteron und FSH. J. Endocrinol. 176(3), 393–403. https://doi.org/10.1677/joe.0.1760393 (2003).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Paitz, RT & Bowden, RM Die Sulfonierung maternaler Steroide ist ein konservierter Stoffwechselweg bei Wirbeltieren. Integr. Komp. Biol. 53(6), 895–901. https://doi.org/10.1093/icb/ict027 (2013).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Hsu, B.-Y., Muller, M., Gahr, CL, Dijkstra, C. & Groothuis, TGG Koevolutionäre mütterliche Effekte eliminieren selektiv die Nachkommen, abhängig von der Ressourcenverfügbarkeit. bioRxiv 83, 437 (2020).

Google Scholar

Williams, TD Intraspezifische Variation der Eigröße und Eizusammensetzung bei Vögeln: Auswirkungen auf die Fitness der Nachkommen. Biol. Rev. 69(1), 35–59. https://doi.org/10.1111/j.1469-185X.1994.tb01485.x (1994).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Groothuis, TGG et al. Mehrere Wege maternaler Effekte bei Lachmöweneiern: Einschränkung und adaptive kompensatorische Anpassung. J. Evol. Biol. 19(4), 1304–1313. https://doi.org/10.1111/j.1420-9101.2005.01072.x (2006).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Williams, TD Physiologische Anpassungen für die Zucht bei Vögeln (Princeton University Press, 2012).

Buchen Sie Google Scholar

Williams, T. & Groothuis, T. Eiqualität, Embryonalentwicklung und Phänotyp nach dem Schlüpfen: Eine integrierte Perspektive. In „Nester, Eier und Inkubation: Neue Ideen zur Fortpflanzung von Vögeln“ (Hrsg. Charles-Deeming, D. & James-Reynolds, S.) (Oxford University Press, 2015). https://doi.org/10.1093/acprof:oso/9780198718666.003.0010.

Kapitel Google Scholar

Moore, MC & Johnston, GIH Auf dem Weg zu einem dynamischen Modell der Ablagerung und Nutzung von Dottersteroiden. Integr. Komp. Biol. 48(3), 411–418. https://doi.org/10.1093/icb/icn079 (2008).

Artikel PubMed Google Scholar

Paitz, RT & Bowden, RM Eine vorgeschlagene Rolle des Sulfotransferase/Sulfatase-Signalwegs bei der Modulation der Dottersteroideffekte. Integr. Komp. Biol. 48(3), 419–427. https://doi.org/10.1093/icb/icn034 (2008).

Artikel PubMed Google Scholar

Campbell, NA, Angles, R., Bowden, RM, Casto, JM & Paitz, RT Charakterisierung des Timings des Testosteronstoffwechsels im Eigelb und der Auswirkungen von Etiocholanolon auf die Entwicklung in Vogeleiern. J. Exp. Biol. https://doi.org/10.1242/jeb.210427 (2020).

Artikel PubMed Google Scholar

Levere, RD, Kappas, A. & Granick, S. Stimulation der Hämoglobinsynthese in Blastodermen von Küken durch bestimmte 5beta-Androstan- und 5beta-Pregnan-Steroide. Proz. Natl. Acad. Wissenschaft. 58(3), 985–990. https://doi.org/10.1073/pnas.58.3.985 (1967).

Artikel CAS PubMed PubMed Central ADS Google Scholar

Irving, RA, Mainwaring, WIP & Spooner, PM Die Regulierung der Hämoglobinsynthese in kultivierten Blastodermen von Küken durch Steroide im Zusammenhang mit 5β-Androstan. Biochem. J. 154(1), 81–93. https://doi.org/10.1042/bj1540081 (1976).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Groothuis, TGG & Schwabl, H. Determinanten der Schwankungen der mütterlichen Hormonspiegel innerhalb und zwischen Gelegen in Lachmöweneiern. Funktion. Ökologisch. 16(3), 281–289. https://doi.org/10.1046/j.1365-2435.2002.00623.x (2002).

Artikel Google Scholar

Groothuis, TGG & Taborsky, B. Einführung des biologischen Realismus in die Untersuchung der Entwicklungsplastizität im Verhalten. Vorderseite. Zool. 12(Beilage 1), S6. https://doi.org/10.1186/1742-9994-12-S1-S6 (2015).

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Referenzen herunterladen

Wir danken Gerard Overkamp für seine Anleitung zur Verwendung der Inkubatoren. Wir danken auch den Tierpflegern Robin Kremer und Saskia Helder von der Tierstation des Groningen Institute for Evolutionary Life Sciences. Wir erklären, dass über diese Studie in Übereinstimmung mit den ARRIVE-Richtlinien berichtet wird.

Diese Studie wurde durch das Stipendium Nr. 190140118 der Universität Groningen an Ton Groothuis finanziert.

Groningen Institute for Evolutionary Life Sciences, Universität Groningen, Groningen, Niederlande

Yuqi Wang, Bernd Riedstra, Bonnie de Vries und Ton Groothuis

Universitätsklinikum Groningen, Universität Groningen, Groningen, Niederlande

Martijn van Faassen, Alle Pranger & Ido Kema

Sie können diesen Autor auch in PubMed Google Scholar suchen

YW führte das Hauptexperiment und die statistische Analyse durch und verfasste die erste Version des Manuskripts. BV half bei der Herstellung der Hormonlösung und den Hormonextraktionen. IK beteiligte sich an der Organisation und Aufsicht von MF und AP, die LC- und GC-MS/MS-Analysen durchführten. YW, BR und TG beteiligten sich gleichermaßen an der Gestaltung, Analyse, Interpretation und Bearbeitung des Manuskripts.

Korrespondenz mit Yuqi Wang.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

Springer Nature bleibt neutral hinsichtlich der Zuständigkeitsansprüche in veröffentlichten Karten und institutionellen Zugehörigkeiten.

Open Access Dieser Artikel ist unter einer Creative Commons Attribution 4.0 International License lizenziert, die die Nutzung, Weitergabe, Anpassung, Verbreitung und Reproduktion in jedem Medium oder Format erlaubt, sofern Sie den/die Originalautor(en) und die Quelle angemessen angeben. Geben Sie einen Link zur Creative Commons-Lizenz an und geben Sie an, ob Änderungen vorgenommen wurden. Die Bilder oder anderes Material Dritter in diesem Artikel sind in der Creative Commons-Lizenz des Artikels enthalten, sofern in der Quellenangabe für das Material nichts anderes angegeben ist. Wenn Material nicht in der Creative-Commons-Lizenz des Artikels enthalten ist und Ihre beabsichtigte Nutzung nicht gesetzlich zulässig ist oder über die zulässige Nutzung hinausgeht, müssen Sie die Genehmigung direkt vom Urheberrechtsinhaber einholen. Um eine Kopie dieser Lizenz anzuzeigen, besuchen Sie http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.

Nachdrucke und Genehmigungen

Wang, Y., Riedstra, B., de Vries, B. et al. Plastizität im Stoffwechsel mütterlicher Androgene in Vogelembryonen. Sci Rep 13, 8083 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-35340-z

Zitat herunterladen

Eingegangen: 26. Oktober 2022

Angenommen: 16. Mai 2023

Veröffentlicht: 18. Mai 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-35340-z

Jeder, mit dem Sie den folgenden Link teilen, kann diesen Inhalt lesen:

Leider ist für diesen Artikel derzeit kein Link zum Teilen verfügbar.

Bereitgestellt von der Content-Sharing-Initiative Springer Nature SharedIt

Durch das Absenden eines Kommentars erklären Sie sich damit einverstanden, unsere Nutzungsbedingungen und Community-Richtlinien einzuhalten. Wenn Sie etwas als missbräuchlich empfinden oder etwas nicht unseren Bedingungen oder Richtlinien entspricht, kennzeichnen Sie es bitte als unangemessen.