Рисунок 1. Онтогенетические и фенотипические последствия тиреотоксикоза и гипотиреодизма индуцированных на разных этапах раннего онтогенеза Danio rerio.
Роль гипоталамо-гипофизарно-тиреоидной оси (ГГТО) в индивидуальном развитии и жизнедеятельности позвоночных животных трудно переоценить. Конечным продуктом этого нейрогуморального каскада являются гормоны щитовидной железы или тиреоидные гормоны (ТГ), которые связываясь со специфическими транскрипционными факторами (ТГ рецепторами) влияют на экспрессию генов-мишеней, т.е. являются сигналами, с помощью которых нервная система регулирует активность ядерного и неядерного генома различных клеток. Плейотропное действие ТГ дает возможность поддерживать гомеостаз организма, а также адаптивно настраивать его метаболизм и онтогенез в соответствии с изменениями факторов внешней и внутренней среды. Любые, даже незначительные отклонения от нормальной активности этой эндокринной оси могут приводить к серьезным фенотипическим последствиям, которые в большинстве случаев носят негативный (патологический) характер и снижают приспособленность организма, но иногда, становятся эволюционно значимыми и обеспечивают его быструю адаптацию к новым условиям обитания. Эти качества делают ГГТО одним из наиболее интересных эндокринных каскадов с точки зрения, как медицины, так и современной эволюционной биологии развития (EvoDevo).
Однако большинство экспериментальных работ по изучению роли ГГТО в развитии, жизнедеятельности и эволюции осуществляется на организмах, для которых измененный тиреоидный статус: гипер- или гипотиреоидизм является постоянной характеристикой. В таких экспериментах онтогенетические и фенотипические последствия носят кумулятивный характер, что сильно ограничивает знание о процессах, регулируемых ТГ. В связи с этим нами была поставлена серия экспериментальных работ, направленных на изучение онтогенетических и фенотипических последствий кратковременного тиреотоксикоза и гипотиреоидизма на разных этапах раннего онтогенеза модельного вида карповых рыб Danio rerio. Основное внимание в ходе экспериментов уделялось развитию и морфологии костного скелета рыб (Рис. 1).
Рисунок 2. Фенотипические последствия тиреотоксикоза и гипотиреодизма индуцированных на этапе критического онтогенетического окна Danio rerio.
Основным результатом работ стало обнаружение критического онтогенетического окна - наиболее чувствительного к изменению тиреоидного статуса этапу развития рыб. Показано, что колебания уровня ТГ в этот относительно короткий период приводят к скоординированным онтогенетическим изменениям и фенотипическим последствиям, сопоставимыми с таковыми у рыб с постоянными гипер- и гипотиреоидизмом (Рис. 2). Примечательно, что обнаруженное онтогенетическое окно совпадает с этапом развития, на котором возникают гетерохронии, приводящие к формированию экологического и морфологического разнообразия в ходе адаптивной радиации карповых рыб.
Результаты опубликованы в: Borisov, V., & Shkil, F. (2024). Effects and phenotypic consequences of transient thyrotoxicosis and hypothyroidism at different stages of zebrafish Danio rerio (Teleostei; Cyprinidae) skeleton development. The Anatomical Record, 1–25.