Browsing by Author "Almeida, O. G."
Now showing 1 - 9 of 9
Results Per Page
Sort Options
- Ca2+-Calmodulin regulation of testicular androgen production in Mozambique tilapia (Oreochromis mossambicus)Publication . Martins, Rute S. T.; Fuentes, J.; Almeida, O. G.; Power, Deborah; Canario, Adelino V. M.The Ca2+-Calmodulin (CaM) signaling pathway has previously been shown to be involved in the regulation of teleost fish ovarian steroidogenesis. However, a putative role of CaM in testicular steroidogenesis and potential targets has not been examined. To examine whether basal steroidogenesis is modulated by Ca2+ and CaM levels in the testis of Mozambique tilapia (Oreochromis mossambicus) we have incubated testicular fragments in vitro under different conditions and analyzed steroid output. Calcium-free medium with or without EGTA did not affect testicular basal 11-ketotestosterone (11-KT) and testosterone (T) secretion. However, addition of 80 lM the CaM inhibitor W7 significantly reduced basal 11-KT, T and androstenedione secretion. Interestingly, the decreased androgen production by 80 lM of W7 was accompanied by increased 11-desoxicortisol output and by the activation of cortisol synthesis in the testis, the latter undetected in untreated tissues. However, production of 17,20a-dihydroxy-4-pregnen- 3-one was unaltered by W7. This suggests that C17,20 desmolase, 21-hydroxylase and possibly 11bhydroxysteroid dehydrogenase are targets for CaM. In addition, androgen production was also found to be regulated by the level of cAMP since incubations with forskolin (FK) significantly increased 11-KT and T output. A cross-talk between the cAMP and Ca2+-CaM signaling pathways was detected since W7 administration also decreased FK stimulated androgen production. Altogether, these data show that both basal and cAMP stimulated androgen levels were modulated by intracellular Ca2+-dependent CaM and that possibly Ca2+-CaM determines the shift in steroidogenesis from C21 steroids to androgens.
- Castration affects reproductive but not aggressive behavior in a cichlid fishPublication . Almeida, O. G.; Canario, Adelino V. M.; Oliveira, Rui F.Gonads are the main source of sex steroids, which have been implicated in the regulation of sexually differentiated behavior, such as reproductive and aggressive displays. In the Mozambique tilapia (Oreochromis mossambicus) territorial males have higher androgen levels than non-territorials, express reproductive behavior and use a urine-borne pheromone to signal their social status towards conspecifics. Here we investigated the effects of gonadectomy on the circulating levels of androgens and cortisol, and on the expression of aggressive and reproductive behavior (nest building, courtship behavior, and nuptial coloration). Males were either castrated, urine bladder damaged, or sham-operated and visually exposed to a group of females during 8 consecutive days and subsequently to a male on day 9. The urine bladder damaged treatment was included in the experimental design because a full castration procedure in this species causes quite often damage to the urine bladder. Gonadectomy lowers dramatically the circulating levels of androgens measured at 4 and 8 days post-castration and abolishes the expression of nest building, courtship behavior and nuptial coloration, but has no effect on the expression of aggressive behavior. These results confirm the gonads as the main source of androgens in this species and show that androgens are necessary for the expression of reproductive behaviors. However, the expression of aggressive behavior seems to be decoupled from gonadal steroids, namely androgens, suggesting the action of independent central mechanisms.
- Male urine signals social rank in the Mozambique tilapia (Oreochromis mossambicus)Publication . Barata, E. N.; Hubbard, Peter; Almeida, O. G.; Miranda, A.; Canario, Adelino V. M.The urine of freshwater fish species investigated so far acts as a vehicle for reproductive pheromones affecting the behaviour and physiology of the opposite sex. However, the role of urinary pheromones in intra-sexual competition has received less attention. This is particularly relevant in lek-breeding species, such as the Mozambique tilapia (Oreochromis mossambicus), where males establish dominance hierarchies and there is the possibility for chemical communication in the modulation of aggression among males. To investigate whether males use urine during aggressive interactions, we measured urination frequency of dye-injected males during paired interactions between size-matched males. Furthermore, we assessed urinary volume stored in the bladder of males in a stable social hierarchy and the olfactory potency of their urine by recording of the electro-olfactogram. Males released urine in pulses of short duration (about one second) and markedly increased urination frequency during aggressive behaviour, but did not release urine whilst submissive. In the stable hierarchy, subordinate males stored less urine than males of higher social rank; the olfactory potency of the urine was positively correlated with the rank of the male donor. Dominant males store urine and use it as a vehicle for odorants actively released during aggressive disputes. The olfactory potency of the urine is positively correlated with the social status of the male. We suggest that males actively advertise their dominant status through urinary odorants which may act as a 'dominance' pheromone to modulate aggression in rivals, thereby contributing to social stability within the lek.
- Muscular hypertrophy of urinary bladders in dominant tilapia facilitates the control of aggression through urinary signalsPublication . Keller-Costa, Tina; Lopes, O. S.; Almeida, O. G.; Hubbard, Peter; Iacovella, A.; Lima, M.; Barata, E. N.; Canario, Adelino V. M.The urination pattern of the Mozambique tilapia (Oreochromis mossambicus) depends on social context, and the olfactory potency of urine released depends on social rank (males) and reproductive status (females). This strongly suggests that urine mediates chemical communication in this species. The current study tested, firstly, whether urine production rate depends on sex or social status and, secondly, whether differences in urination pattern and volume of urine stored are associated with variation in the morphology of the urinary bladder. Finally, the effect of urination during aggressive male–male interactions was assessed. Urine production in catheterized fish depended neither on sex nor social status (males). Nevertheless, males had larger kidneys than females. Dominant males had heavier urinary bladders than subordinate males or females, mainly due to enlarged muscle fibres, thicker urothelium and a thicker smooth muscle layer. In male pairs wherein urination was prevented by temporary constriction of the genital papillae, social interaction escalated to aggression (mouth-to-mouth fighting) more rapidly and frequently than control pairs. This was accompanied by elevated plasma testosterone and 11-ketotestosterone levels. In control encounters, the male that initiated the aggressive behaviour was usually the winner of the subsequent fight; this did not happen when the males could not urinate. These results suggest that the larger, more muscular bladder of dominant males is an adaptation, facilitating higher urination frequency, post-renal modulation and storage of larger urine volumes for longer. It is likely that urinary pheromones modulate aggression in male–male encounters by providing information on the social rank and/or motivation of the emitter; males are unlikely to invest in costly highly aggressive fights if they judge their opponent to be more dominant. Thus, a morphological explanation for the differing urination patterns of dominant and subordinant males, and females, has been provided, and a possible function for this behaviour in male–male interactions is suggested.
- Neuroendocrinologia do comportamento social no ciclídeo africano Oreochromis mossambicus: mecanismos reguladores e modulação social da reproduçãoPublication . Almeida, O. G.; Oliveira, Rui; Canário, Adelino V. M.A reprodução em teleósteos é controlada pelo eixo hipotálamo-pituitária-gónada (HPG) que modula a gametogénese, o desenvolvimento dos caracteres secundários e a expressão do comportamento reprodutor. A informação sobre fatores endógenos e exógenos é integrada no cérebro e a atividade do eixo HPG é regulada, fazendo com que traços comportamentais sejam expressos no momento e no contexto certos. Fatores exógenos relacionados com condições físicas do ambiente (e.g. temperatura e fotoperíodo) têm o papel principal no controlo da reprodução. No entanto, o estatuto social e o contexto social têm sido menos estudados. Mecanismos hormonais e neuroendócrinos são muito conservados ao longo dos vertebrados, fazendo dos peixes um bom modelo para o estudo da endocrinologia do comportamento. Os objetivos gerais deste trabalho consistem em determinar de que forma o contexto social interfere na expressão do comportamento e o papel de mecanismos hormonais e neuroendócrinos nesse processo, sendo abordados dois mecanismos, os androgénios e os neuropéptidos arginina vasotocina (AVT) e Isotocina (IT), dando-se especial relevância à AVT. A tilápia moçambicana (Oreochromis mossambicus) foi o modelo usado. A a sua biologia é bem conhecida, é muito adaptável a condições artificiais, e que tem uma importância económica crescente. Esta espécie possui um sistema social elaborado, com machos a organizarem-se em arenas reprodutoras, onde escavam depressões no substrato, para as quais atraem as fêmeas para a reprodução. Todos os trabalhos apresentados nesta dissertação tiveram como como sujeito focal o macho. Esta tese está organizada quatro capítulos. No capítulo I- Introdução geral, é apresentada uma revisão da literatura relevante para enquadrar o presente trabalho. Os capítulos II e III englobam os 4 artigos científicos que foram redigidos, denominados de artigo 1 a 4, consoante a ordem em que são apresentados na tese. O capítulo II, intitulado “Modulação social da reprodução”, é apresentado um estudo (artigo 1) que aborda o efeito do ambiente social no comportamento e no estado fisiológico da tilápia moçambicana. Com este trabalho pretendia-se perceber qual o efeito do contexto de instabilidade social nos níveis plasmáticos hormonais e a influência destes contextos na criação de padrões de comportamento. Gerou-se com sucesso um cenário de instabilidade social, através da substituição de machos dominantes entre replicados, por oposição ao contexto social estável em que os animais foram retirados e reintroduzidos no mesmo aquário. Em contexto social instável verificou-se tal como esperado, um aumento do comportamento agonístico. Apesar da agressividade não ter sido acompanhada pelo aumento dos níveis hormonais, os resultados sugerem que os androgénios funcionam como fator de reforço da integração na criação de padrões comportamento em contexto social instável, mostrando assim uma otimização do comportamento em períodos de instabilidade social. No capítulo III, intitulado “Mecanismos reguladores do comportamento social”, são apresentados três artigos e foi dividido em duas secções. Na primeira é abordado o papel dos androgénios (artigo 2) e na segunda o papel da AVT e IT (artigo 3 e 4) na regulação do comportamento social. Em relação ao estudo do papel dos androgénios (artigo 2), pretendeu-se estudar o efeito da falta de androgénios em circulação na exibição do comportamento agonístico e reprodutor. Para tal, procedeu-se à castração de machos de tilápia. A remoção integral das gónadas baixou os níveis de androgénios em cerca de 90% para a testosterona e quase 100% para 11KT e provocou uma completa abolição do comportamento reprodutor (construção do ninho, coloração nupcial e corte), no entanto o comportamento agonístico não foi afetado. Revelou-se desta forma que o mecanismo de regulação do comportamento reprodutor e agonístico é diferente, com os androgénios como agentes mediadores do comportamento reprodutor e moduladores do comportamento agonístico, uma vez que a literatura existente relaciona os androgénios com o comportamento agonístico nesta espécie. O estudo da regulação da AVT e IT em função do estatuto social foi efetuado com duas abordagens diferentes, resultando em dois artigos científicos (artigo 3 e 4). A primeira tinha como objetivo perceber se a AVT e IT estava distribuída por todo o cérebro em quantidades mensuráveis ou apenas em alguma área específica, além de perceber qual a diferença dos níveis cerebrais e glândula pituitária entre machos dominantes e subordinados. Procedeu-se ao doseamento da AVT e IT no cérebro através de cromatografia de fase líquida (high performance liquid cromatography, HPLC) em machos dominantes e subordinados (com o estatuto estabilizado há pelo menos 5 semanas). O cérebro foi dividido em 7 áreas [bolbos olfativos, telencéfalo, teto ótico, diencéfalo, cerebelo, rombencéfalo e pituitária (considerada como área cerebral para efeitos comparativos)]. Verificou-se que a área que apresentou uma maior concentração de neuro péptidos (AVT e IT) foi a pituitária, seguida dos bolbos olfactivos e finalmente as restantes áreas. A existência destes neuropéptidos no bolbo olfactivo sugere que a AVT e IT estão implicadas no mecanismo de reconhecimento social. Esta relação tem particular importância para esta espécie uma vez que a Tilápia usa o mecanismo do olfacto, por exemplo para o reconhecimento do estado reprodutivo das fêmeas. Machos subordinados apresentaram concentrações de AVT superiores na pituitária, o que sugere a influência da AVT num processo fisiológico específico relacionado com a subordinação. Uma vez que machos subordinados armazenam menos urina do que machos dominantes (machos dominantes armazenam grandes quantidades de urina que libertação de forma pulsátil, de forma dependente do contexto, aumentando o número de pulsos na presença de machos rivais ou fêmeas pré-ovuladas). A AVT pode estar a exercer um efeito antidiurético nos machos subordinados diminuindo assim a produção de urina. Machos dominantes apresentaram valores superiores de IT no rombemcéfalo, sugerindo que a isotocina pode estar relacionada com o comportamento social em dominantes. Para avaliar o efeito do estatuto na organização dos grupos neuronais produtores de AVT (situados na área pré-ótica) foram criadas condições semelhantes à situação anterior, neste caso foram contabilizados os neurónios imunorreativos à AVT na área pré-ótica e medida a área dos corpos celulares em machos dominantes, subordinados e fêmeas. Os grupos neuronais da área pré-ótica são constituídos por células parvocelulares (pPOA), magnocelulares (mPOA) e gigantocelulares (gPOA). A literatura relaciona uma maior expressão de células pPOA em machos subordinados e gPOA em dominantes, no entanto os resultados do artigo 4 mostraram que machos subordinados aumentaram a área dos corpos celulares de todos os grupos neurais, e todos os grupos apresentam projeções para pituitária (apesar de projetarem para outra áreas) sugerindo que este aumento generalizado do tamanho das células implica um aumento da produção de AVT direcionada para a pituitária. As células (principalmente a área dos corpos celulares) correlacionaram-se negativamente com o comportamento agressivo e positivamente com o comportamento de fuga, sugerindo uma inibição geral do comportamento reprodutor e agonístico em machos subordinados. O tamanho das células mPOA está inversamente associado ao peso do rim o que sugere um efeito deste grupo neural no rim provavelmente implicado no mecanismo antidiurético em machos subordinados.
- Olfactory discrimination of female reproductive status by male tilapia (Oreochromis mossambicus)Publication . Miranda, A.; Almeida, O. G.; Hubbard, Peter; Barata, E. N.; Canario, Adelino V. M.The current study investigated whether discrimination of sexual status of female tilapia by males is mediated by olfaction. Size-matched groups of female tilapia were assigned as pre- or post-ovulatory according to the time since their last ovulation (15–19·days pre-ovulatory, N=7; 1–3·days post-ovulatory, N=8). Female-conditioned water and body fluids (urine, bile, faeces and plasma) were assessed for olfactory potency in males by recording the electro-olfactogram (EOG). Water extracts, urine and faeces from pre-ovulatory females all evoked significantly larger amplitude EOGs in male fish (N=6), with correspondingly lower thresholds of detection, than those from post-ovulatory females. Plasma and bile evoked very large amplitude EOGs in males but with no differences between the two groups of females. Anosmic males (N=6) did not behave differently towards pre- or post-ovulatory females, while sham-operated males (N=6) showed a marked increase in urination rate towards pre-ovulatory females. We conclude that the ability of male tilapia to discriminate between females of differing reproductive status is mediated by odorants released into the water, probably via the urine and faeces, by pre-ovulatory females.
- A sterol-like odorant in the urine of mozambique tilapia males likely signals social dominance to femalesPublication . Barata, E. N.; Fine, J. M.; Hubbard, Peter; Almeida, O. G.; Frade, P.; Sorensen, P. W.; Canario, Adelino V. M.Many species of freshwater fish with relatively simple mating strategies release hormonally derived sex pheromones in urine. However, it is not known whether species with more complex reproductive strategies use specialized urinary chemical signals. We addressed this by using the Mozambique tilapia (Oreochromis mossambicus Peters 1852), a lek-breeding species in which males establish dominance hierarchies and visiting females mate preferentially with territorial/dominant males. We measured urination frequency of territorial males in social isolation and in the presence of females that were either ready to spawn or had finished spawning. In groups of fish, we monitored the volume of urine stored in subordinate and dominant males to determine if urine volume and olfactory potency (by recording electro-olfactograms, EOG, in females) are related to the male’s social rank. Dominant, territorial males stored more urine than subordinates and released it in short pulses, the frequency of which increased in the presence of females ready to spawn but not in the presence of post-spawn females. Urine from subordinate and dominant males was fractionated by liquid chromatography and fractions tested for olfactory potency by using the EOG, with the most potent fraction analyzed by mass spectrometry (MS). The olfactory system of females was sensitive to a urinary compound that was more abundant in the urine of dominant males than in that of subordinates. MS analysis suggested the compound is a sulfated aminosterol-like compound with a formula of C29H40N2O10S. Therefore, we suggest that dominant/territorial tilapia males dramatically increase urination frequency in the presence of females ready to spawn and that the urinary odorant acts as a pheromonal signal of dominance, thereby influencing female spawning.
- Tilapia male urinary pheromone stimulates female reproductive axisPublication . Huertas, Mar; Almeida, O. G.; Canario, Adelino V. M.; Hubbard, PeterMozambique tilapia males congregate in leks where they establish dominance hierarchies and attract females to spawn in sandy pits. Dominant males store more urine than subordinates and the pattern of urination and the high sensitivity of females to male urine suggest chemical signalling via the urine. Here we show that pre-ovulated and post-spawn females when exposed to dominant male urine increased significantly, in less than 1 h, the release rate of the maturation-inducing steroid 17,20bdihydroxypregn- 4-en-3-one which is maintained elevated for at least 6 h. This indicates a pheromonal role for male urine in the synchronisation of spawning. Furthermore, we show that the lack of affinity of 17,20bP to sex steroid binding globulin explains, at least partly, its rapid release and lack of detection in the blood. Thus tilapia urine involvement in several communication processes confirms that cichlids have evolved a sophisticated chemical signalling system together with their complex visual, acoustic and behavioural displays.
- Urine as a social signal in the Mozambique tilapia (Oreochromis mossambicus)Publication . Almeida, O. G.; Miranda, A.; Frade, P.; Hubbard, P. C.; Barata, E. N.; Canario, A.V.M.