Vai trò của hormone melatonin đối với sự phát triển buồng trứng cá

Trục HPG bắt đầu ở vùng dưới đồi, đóng vai trò là trung tâm điều hòa bằng cách giải phóng hormone gonadotropin (GnRH) từ các tế bào thần kinh sau đó kích thích sản sinh hormone tạo nang trứng (FSH) và hormone tạo hoàng thể (LH). Hormone FSH thúc đẩy sự phát triển của nang trứng và tổng hợp các estrogen buồng trứng, trong khi hormone LH thực hiện chức năng của nó bằng cách thúc đẩy sự trưởng thành của tế bào trứng và quá trình rụng trứng. 

Melatonin là một loại hormone chủ yếu được tổng hợp và tiết ra từ tuyến tùng theo nhịp sinh học của cơ thể dẫn đến nồng độ trong máu cao vào ban đêm và thấp vào ban ngày. Melatonin lần đầu tiên được phát hiện trong chiết xuất tuyến tùng của bò. Hơn nữa, melatonin được tổng hợp bởi nhiều cơ quan khác nhau và điều chỉnh các chức năng sinh lý khác nhau như giấc ngủ, kiểm soát mạch máu, chống co giật, điều hòa miễn dịch, hoạt động chống oxy hóa, chuyển hóa năng lượng và bao gồm cả quá trình sinh sản. Cơ chế mà melatonin điều chỉnh sự sinh sản ở  động vật có xương sống là một trong những lĩnh vực đang được nghiên cứu chính hiện nay. 

Ngày càng có nhiều báo cáo được công bố rộng rãi chứng minh rằng quá trình sinh sản của cá cũng được kiểm soát bởi trục dưới đồi-tuyến yên-tuyến sinh dục (HPG) và tác động tích cực của melatonin lên trục HPG kích thích sự phát triển của buồng trứng cá. Tác động của melatonin trên buồng trứng được thực hiện thông qua việc kích hoạt các thụ thể kết hợp với protein G (chất điều tiết truyền tín hiệu) đồng thời hoạt động như một chất loại bỏ các gốc tự do hay nói cách khác là một chất chống oxy hóa. 

Dữ liệu gần đây chỉ ra rằng melatonin cũng được tổng hợp trong buồng trứng và nó hoạt động trực tiếp để điều chỉnh sinh lý buồng trứng bao gồm quá trình sản sinh steroid (nội tiết tố sinh dục), sự hình thành nang trứng, sự trưởng thành của noãn bào và quá trình rụng trứng. Để có cái nhìn toàn diện về tác động sinh học của melatonin, bài viết này cung cấp thông tin tóm tắt mô tả tác động trực tiếp của melatonin đối với sinh lý buồng trứng từ các nghiên cứu trên cá. 

Hormone melatonin có tác dụng trực tiếp đối với sinh lý buồng trứng cá.

Trong các loài cá, melatonin được phát hiện trong buồng trứng của cá chép Catla (Catla catla), cá medaka (Oryzias latipes) và cá ngựa vằn (Danio rerio). Một nghiên cứu được thực hiện bằng cách sử dụng buồng trứng cá medaka (Oryzias latipes) chỉ ra rằng các tế bào nang ở giai đoạn tiền rụng trứng có khả năng tổng hợp melatonin. Trong nghiên cứu đó, nồng độ melatonin trong huyết thanh được phát hiện là thấp vào ban ngày và cao vào ban đêm trong chu kỳ sinh sản 24 giờ phù hợp với nhịp sinh học được tìm thấy ở nhiều động vật có xương sống. Dựa trên những quan sát này, các tác giả kết luận rằng melatonin được tổng hợp trong tế bào của nang trứng trong chu kỳ sinh sản 24 giờ ở cá.

Như đã đề cập ở trên, melatonin ảnh hưởng trực tiếp lên buồng trứng cá khi liên kết với các thụ thể, sau đó các thụ thể sẽ liên kết với protein G (chất điều tiết truyền tín hiệu ) hoặc thông qua hoạt động chống oxy hóa kích thích sự trưởng thành của tế bào trứng. Một số nghiên cứu đã xác định sự hiện diện của các thụ thể melatonin trong tuyến yên ở cá hồi chum (Oncorhynchus keta), cá hồi vân (Oncorhynchus mykiss), cá chó (Esox lucius L), cá vàng (Carassius auratus), cá vược (Perciformes spp.) và cá hồi Đại Tây Dương (Salmo salar). Điều này cho thấy tác động của melatonin lên tuyến yên có tác dụng điều chỉnh thời gian sinh sản và tổng hợp các nội tiết tố sinh dục được kiểm soát bởi trục HPG và có liên quan chặt chẽ với sự trưởng thành của tuyến sinh dục, rụng trứng và sinh sản trên cá.

Bản chất kỵ nước cao của melatonin tạo điều kiện thuận lợi cho sự khuếch tán qua màng sinh chất, cho phép tiếp cận tự do với tất cả các thành phần tế bào, bao gồm nhiều loại phân tử gốc tự do. Tác dụng chống oxy hóa này của melatonin, không cần thụ thể, được cho là có lợi cho sinh lý buồng trứng bằng cách giảm thiểu tổn thương mô do các gốc oxy hóa tự do. Có nhiều công bố ghi nhận sự gia tăng hoạt động chống oxy hóa của melatonin trong tỷ lệ trưởng thành tế bào trứng ở động vật có vú, chẳng hạn như con người, gia súc, lợn và chuột dẫn đến chất lượng tế bào trứng được cải thiện, tăng tỷ lệ thụ tinh và sự phát triển của phôi.

Một trong những câu hỏi quan trọng cần được trả lời là liệu nồng độ melatonin trong buồng trứng có đủ cao để hoạt động như một chất chống oxy hóa hiệu quả trong cơ thể sống hay không. 

Nguồn: Takahashi, T., & Ogiwara, K. (2021). Roles of melatonin in the teleost ovary: A review of the current status [online], viewed 20 September 2021, from:< https://doi.org/10.1016/j.cbpa.2021.110907>.