Biologie ryb - Endokrinní systém

19.12.2017 - Tomáš Lotocki

Endokrinní systém a vliv hormonálního znečištění na zdraví ryb

V našem seriálu o biologii ryb jsme si už představili mnohé ze základních funkcí rybího organizmu, které rozhodují o způsobu života a chování ryby v jejím přirozeném vodním prostředí. V tomto díle se zaměříme na hormony, jakési chemické posly, kteří cirkulují v krevním oběhu a ovlivňují činnost mnoha tělesných orgánů. Kromě samotné činnosti endokrinního systému pak v druhé části článku zaostříme na problém, který se na první pohled může jevit spíše jako neškodná kuriozita, ale který ve skutečnosti vážným způsobem ohrožuje celé populace ryb ve světových i tuzemských vodách.

Endokrinní systém a hormonální činnost ryb

Soustava žláz s vnitřní sekrecí, neboli endokrinní systém (endokrinní = s vnitřním vyměšováním, sekrece = vylučování), je kontrolní systém endokrinních žláz vylučujících specificky účinné látky - hormony - do krve. Ta je pak přepravuje na místa působení v příslušných orgánech. Jak už jsme zmínili v úvodu, hormony jsou vlastně takovými chemickými posly, kteří cirkulují v krevním oběhu a ovlivňují činnost mnoha tělesných orgánů - podílejí se například na udržení homeostázy, regulují metabolizmus, hrají roli při odezvě organizmu na stres a jsou hlavním regulátorem růstu a reprodukce jedince. Endokrinní systém je významně propojený s nervovou soustavou. Na rozdíl od nervové soustavy, která pracuje okamžitě a uplatňuje se zejména při bezprostřední odezvě na vnější podnět a při chování organizmu, je činnost hormonů pomalejší a uplatňuje se hlavně při regulacích dlouhodobého charakteru.

Endokrinní soustava ryb je do značné míry podobná savčí, úloha některých žláz a hormonů však stále není zcela vysvětlena. Některé součásti endokrinní soustavy, které známe u člověka a jiných vyšších obratlovců, u ryb zcela chybí a jsou nahrazeny jednoduššími orgány. Jak už jsme výše uvedli, žlázy s vnitřní sekrecí se významnou měrou podílejí na řízení a chodu celého organizmu a uplatňují se proto v celé řadě biologických procesů. Proto jsme se také některým z nich v našem seriálu již docela podrobně věnovali, např. v článcích o vylučovací či pohlavní soustavě. Abychom se tedy zbytečně neopakovali, představíme si jen v krátkosti jednotlivé orgány ze soustavy žláz s vnitřní sekrecí.

Hypofýza neboli podvěsek mozkový

Hypofýza je nejdůležitější žlázou endokrinní soustavy, funkčně nadřazená ostatním. Společně s hypotalamem (částí mezimozku) vytváří funkční celek pro neurohumorální (tedy se vztahem k nervovému systému i hormonům) regulaci organizmu. Hypofýza leží na spodině mozku v jamce klínové kosti, zvané turecké sedlo. Skládá se z části nervové (neurohypofýza) a části epitelové (adenohypofýza).

Neurohypofýza shromažďuje hormony produkované činností hypotalamu, a to oxytocin a vasopresin. Oxytocin zvyšuje napětí hladkých svalů, vasopresin pak zvyšuje krevní tlak v cévách.

Adenohypofýza produkuje shodné hormony jako nervová část hypofýzy vyšších obratlovců. Jedná se například o růstový hormon somatotropin, gonadotropní hormony kontrolující činnost pohlavních žláz, folikuly, stimulující hormony, které působí na zrání pohlavních buněk, a mnoho dalších hormonů.

Jak už jsme v našem seriálu zmínili, hypofýza se používá i při umělém výtěru ryb, zejména její gonadotropní hormony, které urychlují a synchronizují nástup ovulace a spermiace. Při procesu umělé reprodukce se používá injekční aplikace roztoku odvodněné hypofýzy ve fyziologickém roztoku, a to buď nitrosvalově, nebo do dutiny břišní. Přestože se většinou používá hypofýza kapra obecného, výsledky umělých výtěrů ukazují, že gonadotropní hormony nejsou zcela druhově specifické a mohou vyvolat ovulaci a spermiaci nejen u kapra obecného, ale i u jiných druhů ryb.

Brzlík

Jedná se o velmi malý orgán, vytvořený pouze u juvenilních, tedy nedospělých, ryb. V průběhu života se postupně ztrácí, až nakonec zcela zaniká. Většinou je ostrůvkovitě rozptýlený okolo tepenného násadce a výstupů přívodních žaberních tepen. Význam brzlíku souvisí s imunitním systémem, brzlík má také vliv na rychlost růstu.

Štítná žláza

Nejen lidé, ale i ryby mají štítnou žlázu. U ryb je vytvořená na spodní straně hltanu mezi prvním a druhým žaberním obloukem a nalézá se ostrůvkovitě roztroušená okolo tepenného násadce a přívodních žaberních tepen.

Orgán štítné žlázy produkuje několik hormonů, které obsahují jód a způsobují zvýšení látkové výměny. Působí také na ukládání guaninu v šupinách, což se projevuje výrazným zestříbřením těla ryb, např. u mladých lososů před migrací z řek do moří.

Langerhansovy ostrůvky pankreatu

Jak už jsme psali v článku o trávicí soustavě, většina ryb nemá samostatný orgán slinivky, ale tzv. hepatopankreas (česky játroslinivku), což je vlastně tkáň slinivky rozptýlená v játrech. Slinivka produkuje důležitý hormon inzulín, který snižuje hladinu cukru v krvi. Je zajímavé, že produkce inzulínu je u ryb obrovská a mnohonásobně překračuje produkci této látky v tělech savců.

Nadledviny

Pravé nadledviny rybám chybějí. Nahrazuje je tzv. suprarenální tkáň (odpovídá dřeni nadledvin) a interrenální tkáň (odpovídá kůře nadledvin). Oba typy tkáně jsou oddělené a rozptýlené v podobě malých tělísek v přední části ledvin. Tkáň odpovídající dřeni nadledvin produkuje hormony adrenalin a noradrenalin. Zvýšenou produkcí těchto hormonů jsou vyvolávány změny krevního oběhu, osmoregulace a energetického metabolizmu, i změny srdeční činnosti.

Tkáň odpovídající kůře nadledvin produkuje glukokortikoidy a kortikosteroidy - u ryb je to především hormon kortizon. Tyto látky hormonální povahy řídí metabolizmus bílkovin, tuků, vody a solí.

Pohlavní žlázy

Tyto žlázy produkují pohlavní buňky i pohlavní hormony, které jsou důležité pro dozrávání pohlavních produktů a vytvoření sekundárních sexuálních znaků (zbarvení, třecí vyrážka aj.).

Pohlavním hormonem samců je testosteron, samičími hormony pak estrogeny. Množství produkovaných hormonů závisí na stupni zralosti gonád - s dozráváním těchto pohlavních žláz se zvyšuje i produkce hormonů.

A zde už se dostáváme k tématu, které jsme předznamenali v úvodu našeho povídání o hormonech ryb. Ukazuje se totiž, že hormonální látky, které se ve větším množství dostávají do volných vod, působí na ryby jako tzv. endokrinní disruptory, neboli česky řečeno hormonální rozvraceči. Tyto látky jsou schopny rozvrátit křehkou hormonální rovnováhu v tělech organizmů, čímž bezprostředně ohrožují nejen jednotlivce, ale i celé populace ryb a dalších vodních organizmů. Hormonální znečištění má především devastující vliv na orgány rozmnožovací soustavy, u nichž dochází k nezvratným procesům vedoucím až ke změně pohlaví jednotlivců a pochopitelně i k neplodnosti.

Znečištění vodního prostředí hormonálními látkami je přitom (řečeno s mírně cynickým nádechem) doslova pupeční šňůrou spojeno s objevem a masivním rozšířením hormonální antikoncepce.

Vliv hormonálního znečištění na život ryb

Objev hormonální antikoncepce se stal jedním z nejdůležitějších počinů v oblasti regulace početí a výrazně přispěl k tzv. sexuální revoluci v 60. letech minulého století. Dlouho se diskutovalo pouze o tom, co užívání těchto látek přináší ženám a obecně lidské civilizaci, v posledních letech se však některé vědecké studie začaly zabývat i otázkou dopadu používání hormonální antikoncepce na život ostatních organizmů.

Výsledky výzkumů studujících vliv steroidních léčiv, jež se dostanou do volných vod, na ryby, jsou skoro neuvěřitelné a velmi alarmující. Bez nadsázky lze říct, že používání hormonální antikoncepce lidmi má vliv na život vodních organizmů, a tento vliv může být i naprosto fatální.

Abychom tuto problematiku lépe uchopili, vysvětleme si nejdříve, jakým způsobem se dostávají tyto látky až k rybám.

Hormony z antikoncepce vylučují ženy z těla močí. Moč se dostává odpadními vodami do čističek, kde jsou organické sloučeniny různě metabolizovány bakteriemi. Hormony procházejí těmito čisticími procesy částečně nezměněny a částečně se mění na látky s různě silnými hormonálními účinky. Tyto hormonální látky mají vliv na vývoj pohlaví u ryb v řekách, a dokonce i v mořích, do kterých se hormonálně znečištěné řeky vlévají. Hormonální znečištění tak nabývá globálních měřítek. Zhoubný vliv hormonálního znečištění na život některých druhů ryb snad nejlépe ilustruje výzkum, který se před několika lety uskutečnil v Severní Americe.

Tým zámořských vědců pod vedením kanadské bioložky Karen Kiddové provedl v izolovaném jezeru v kanadské provincii Ontario experiment na místní střevli druhu Pimephales promelas. Během experimentu byl do vod jezera přidáván syntetický hormon 17alfa-ethynylestradiol, který je běžnou součástí antikoncepčních pilulek. Je důležité zmínit, že koncentrace hormonu ve vodě dosahovala úrovně 5 až 6 ng/litr, což se nijak zásadně nevymyká hodnotám běžného hormonálního znečištění povrchových vod.

Výsledky studie jsou více než znepokojivé. U samců sledované střevle začalo docházet v krátkém čase ke změně pohlaví. Varlata se jim měnila ve vaječníky, rybí samci se tzv. feminizovali a pochopitelně nebyli schopni výtěru. Hormon měl vliv i na pohlaví samic, u nichž se projevila snížená plodnost. Už po dvou letech od začátku experimentu došlo k výraznému poklesu početnosti střevle a celá populace postupně naprosto zkolabovala. Dospělé ryby měly silně narušenou plodnost nebo se staly zcela neplodnými a nemohly se rozmnožovat. Jejich porodnost poklesla natolik, že nemohla zaručovat přirozenou obnovu populace. Zbývalo tedy v podstatě jen čekat, až dospělé ryby z jezera postupně vymřou.

Výsledky tohoto experimentu jsou zkrátka děsivé. Prokazují nade vši pochybnost, že hormonální znečištění má bezprostřední vliv na zdraví ryb a že zejména u druhů s krátkým životním cyklem, jako byla zmíněná střevle, může dojít během velmi krátké doby k rozvratu celé populace a jejímu úplnému vymizení. Zatím není jasné, zda jsou vůči hormonálnímu znečištění stejně vnímavé i další druhy ryb s jiným životním cyklem (například středněvěké či dlouhověké druhy). Zámořští vědci se domnívají, že pokud by estrogen do pokusného jezera přidávali déle než tři roky, měl by hormon vliv také na déle žijící ryby. Masově narušený vývoj pohlaví byl ostatně zaznamenán už i u lososů táhnoucích řekami panenské přírody Britské Kolumbie.

I výzkumy prováděné v našem prostředí jednoznačně prokázaly vliv hormonálního znečištění na zdraví a plodnost ryb, a to zejména u říčních, reofilních druhů (například u parem). Vliv na vodní organizmy přímo stoupá se snižujícím se naředěním vypouštěné vody. Nejhorší situace proto není, jak by se dalo předpokládat, na dolních tocích řek, ale spíše na menších tocích či ve středních partiích řek, kde se voda vypouštěná z čističek ředí méně. Možná i proto byly účinky hormonálních rozvracečů u nás pozorovány zejména u reofilních druhů ryb (což jsou např. parmy, ostroretky, podoustve nebo tloušti) obývajících střední partie toků, tzv. parmového pásma. Ke zvýšené koncentraci těchto látek přispívá i změna klimatu projevující se zvyšováním teplot a malým množstvím srážek, což vede k dlouhodobě nízkým průtokům (zejména v letním období).

Jak je zřejmé, hormonální znečištění představuje globální ekologický problém, který nelze v nejmenším podceňovat či bagatelizovat.

Na druhou stranu smyslem tohoto článku není vyhlásit „svatou válku“ hormonální antikoncepci, už proto, že počet uživatelů těchto látek dnes (aspoň v západním světě) postupně klesá. Navíc si musíme uvědomit, že pohlavní hormony přirozeně vylučujeme z těla močí všichni a i tyto hormony končí ve vodách řek a moří. Na hormonálním znečištění se také nemalou měrou podílejí i ostatní živočichové, např. chovný skot. Steroidní léčiva ani nejsou jedinými výrobky, které působí jako rozvraceči endokrinního systému. Mezi běžně používané přípravky obsahující hormonální rozvraceče patří například některé kosmetické výrobky nebo saponáty.

Steroidní léčiva nejsou také jedinými farmaky, která ovlivňují život a chování ryb. Ale o znečištění vod farmaky a obecně o vlivu chemického znečištění na zdraví ryb si povíme v příštím pokračování našeho seriálu.

Text: Tomáš Lotocki, s přispěním Lukáše Vetešníka
Foto: autoři, Milan Rozsypal

Prameny:
Baruš V., Oliva O., kolektiv autorů (1995). Mihulovci (Petromyzontes) a ryby (Osteichthyes) 1 a 2, Academia.
Hanel L., Lusk S. (2005). Ryby a mihule České republiky, ČSOP Vlašim.