激素比率作为新热带鲶 Pimelodus maculatus 性别鉴定的可靠生物标志物

《Animal Reproduction Science》：Hormonal ratios as reliable biomarkers for sex identification in the Neotropical catfish Pimelodus maculatus

　　

摘要
对于外部两性异形有限的硬骨鱼而言，性别鉴定仍然是水产养殖和繁殖管理中的一个主要挑战。为了克服这一局限，本研究以斑点鮰（*Pimelodus maculatus*）为模型，评估了循环性类固醇激素（包括 17β-雌二醇 (E2)、睾酮 (T) 和 11-酮睾酮 (11-KT)）以及激素比值 T/E2 和 11-KT/E2 作为性别鉴定的微创生物标志物的潜力。在循环水养殖系统 (RAS) 中饲养的雌性和雄性个体在 2024 年 7 月和 12 月两个采样时间点进行了评估。单个激素在不同采样时间点之间表现出有限或可变的区分性能，而 T/E2 比值产生了最高的数值分类指标，与超声性别鉴定具有实质性到近乎完美的吻合度。11-KT/E2 比值也显示出区分潜力，但在不同采样时间点之间表现出更大的变异性。互补群体的组织学分析显示，其性腺特征与性成熟但未达到性腺发育高级阶段的成年个体一致，为解释实验条件下的内分泌图谱提供了生理背景。总体而言，这些发现证明了循环内分泌指标在斑点鮰微创性别鉴定中的潜力，并支持进一步调查 T/E2 比值作为候选复合内分泌指标。

引言
硬骨鱼的生殖生理学受下丘脑 - 垂体 - 性腺 (HPG) 轴调控，该轴通过合成和分泌性类固醇来协凋性腺发育和配子发生 (Wootton and Smith, 2014, Juntti and Fernald, 2016, Fontaine et al., 2020, Munley and Alward, 2025)。在这些激素中，17β-雌二醇 (E2)、睾酮 (T) 和 11-酮睾酮 (11-KT) 在卵巢和睾丸发育中发挥着 fundamental 作用，调控诸如卵黄发生、精子发生和性腺成熟等过程 (Rajakumar and Senthilkumaran, 2020, Nagahama et al., 2021)。鉴于这些类固醇的循环浓度反映了性腺的生理活性，它们已成为生殖状态的有前途的内分泌生物标志物。在各种硬骨鱼物种中，雄性和雌性表现出独特的激素图谱，特别是在生殖活动时期，这表明这些类固醇也可能有助于可靠的性别鉴定 (Kumar et al., 2021)。然而，尽管它们的生理重要性已得到公认，但将类固醇激素作为性别鉴定生物标志物的应用仍局限于相对较少的物种，且其在新热带硬骨鱼中的潜力仍知之甚少。

对于许多鲇形目 (Siluriformes) 物种中常见的缺乏或极少外部两性异形的情况，性别鉴定仍然是水产养殖繁殖管理中的一个主要挑战 (Villa-Navarro et al., 2017, Joya et al., 2023)。尽管一些鲇鱼物种表现出能够实现可靠宏观性别鉴定的第二性征，如体型二态性和生殖乳突形态差异 (Haffray et al., 1998, Jimoh et al., 2021, Rizzato and Almeida, 2025)，但这些性状具有高度物种特异性。例如，在*Silurus glanis* (Gkenas et al., 2025) 和*Clarias gariepinus* (Kruger et al., 2013) 中，宏观性别鉴定非常准确。相比之下，许多其他鲇形目物种，特别是鮰科 (Pimelodidae) 成员，表现出极少或没有外部两性异形，使得视觉性别鉴定不可靠。

在缺乏明显外部两性异形的物种中，性别鉴定通常依赖于具有不同程度侵入性的操作，包括插管术 (Cerqueira et al., 2017, Kobashi, 2022, Torati et al., 2022)、内窥镜 (Hurvitz et al., 2007, Maskill et al., 2022, Reid et al., 2025)、腹腔镜 (Falahatkar et al., 2011) 或直接检查性腺 (Mansur et al., 2021)。尽管插管术用于多种鱼类的性别鉴定以及卵母细胞和精子成熟的评估，但该技术的成功取决于获得具有代表性的生殖材料 (Kucharczyk et al., 2023, Król et al., 2024)。因此，其在某些个体或特定群体（如鲇鱼）中的性别鉴定有效性受到限制，因为生殖导管形态通常阻止了从雄性和雌性中采集样本。

侵入性较小的方法，如超声检查，也已成功应用于多种鱼类的性别鉴定 (Kujawa et al., 2019, Fernandes et al., 2024)。然而，其有效性可能因物种、性腺发育阶段、鱼类大小和操作者经验而异 (Ledoré et al., 2021, Maskill et al., 2022)。这些局限性凸显了需要提供可靠的性别鉴定同时尽量减少处理压力和动物福利影响的替代方法的需求。

由于性类固醇的产生与性腺分化和生殖生理学直接相关，在外部形态评估不可靠的物种中，循环激素浓度可以提供具有生物学相关性的性别指标。在硬骨鱼中，睾酮 (T) 在类固醇生成中占据中心地位，既是雌二醇 (E2)（通过芳香化）的前体，也是雄性主要生物活性雄激素 11-酮睾酮 (11-KT) 的前体 (Borg, 1994, Schulz et al., 2010)。因此，雄激素和雌激素途径之间的相对平衡可能提供超出单个激素浓度所获得的内分泌信息。据此，寻找微创且具有生理信息量的性别鉴定方法，激发了对作为可靠、安全且操作可行的工具的内分泌生物标志物的研究 (Nazeri et al., 2014)。

在此背景下，黄曼迪鲶（*Pimelodus maculatus*）成为一个相关的模型物种。鮰科成员表现出较低的外部两性异形 (de Pinna, 1998)，这阻碍了整个生殖周期的视觉性别鉴定，通常需要侵入性操作来确认性别 (Fernandes et al., 2024)。尽管先前的研究描述了斑点鮰生殖生物学方面的某些特征 (Paschoalini et al., 2013)，但与性别相关的激素图谱及其作为区分生物标志物的潜力仍知之甚少。准确的性别鉴定对于水产养殖中的亲鱼管理、生殖监测和辅助繁殖计划至关重要。因此，在缺乏可靠外部两性异形的物种中，开发具有生理信息量的性别鉴定方法可能为繁殖管理提供重要的补充工具。

鉴于雄性硬骨鱼通常表现出较高的循环雄激素浓度，特别是 11-酮睾酮，而雌性往往表现出较高的雌激素水平，我们假设 E2、T 和 11-KT 的循环图谱，无论是单独分析还是表示为雄激素/雌激素比值，都会表现出具有潜在区分价值的性别相关差异。因此，本研究的目的是表征在受控循环水养殖条件下饲养的斑点鮰的这些性类固醇图谱，并评估其作为微创性别鉴定内分泌生物标志物的潜力。

章节片段
伦理声明
所有涉及动物的实验程序均按照既定的动物实验伦理标准进行，并获得了圣卡塔琳娜联邦大学（巴西）动物伦理委员会的批准（CEUA/UFSC；协议号 7182200722）。

鱼类与养殖系统
本研究使用的斑点鮰（*Pimelodus maculatus*）成年雌性和雄性（2 岁）获得自巴西圣卡塔琳娜联邦大学 (UFSC) 的实验养鱼站，并饲养在聚乙烯...

水理化学参数
在两个采样时间点（2024 年 7 月和 12 月），水理化学参数均在淡水鱼类的推荐限值范围内（表 1）。

斑点鮰的性类固醇图谱与性别鉴定
在循环水养殖系统 (RAS) 中饲养的斑点鮰样本于 7 月和 12 月采集，评估了雄性和雌性样本中 17β-雌二醇 (E2)、睾酮 (T) 和 11-酮睾酮 (11-KT) 的血清浓度（表 2）。
在两个采样... 时间点，雌性血清 E2 浓度显著高于雄性。

作为性别鉴定生物标志物的性类固醇
性类固醇激素在性腺分化、配子发生和生殖功能中发挥着 fundamental 作用 (Al-Suhaimi et al., 2022, Kumar et al., 2021)，因此已被调查作为硬骨鱼非致死性性别鉴定的潜在生物标志物 (Yang et al., 2021)。然而，目前的发现表明，生理相关性并不必然转化为诊断性能。尽管评估的激素显示出性别相关的内分泌差异，但其...

结论
本研究证明了在受控 RAS 条件下，循环性类固醇及其比值作为斑点鮰（*Pimelodus maculatus*）微创性别鉴定指标的潜力。在评估的内分泌指标中，T/E2 比值在两个采样时间点均显示出最高的数值分类性能，优于单个类固醇激素。这些发现确定了 T/E2 比值作为性别... 鉴定的有前途的候选复合内分泌指标。

伦理声明
本研究遵循以下动物福利和/或报告指南：巴西国家动物实验控制委员会 (CONCEA) 指南。本研究已获得巴西圣卡塔琳娜联邦大学 (CEUA/UFSC) 动物伦理委员会批准。（批准号 7182200722）

未引用参考文献
(Munley and Alward, 2023, Schork et al., 2020)

CRediT 作者贡献声明
Alex Pires de Oliveira Nu?er：写作 – 审查与编辑，写作 – 初稿，可视化，验证，监督，资源，项目管理，方法论，调查，资金获取，形式分析，数据整理，概念化。Domickson Silva Costa：写作 – 初稿，方法论，数据整理。Maria Alcina Martins de Castro：写作 – 审查与编辑，写作 – 初稿，可视化，验证，监督，方法论，调查，形式...

利益冲突声明
为了法律目的，我们声明题为“激素比值作为新热带鲇鱼*Pimelodus maculatus*性别鉴定的可靠生物标志物”的文章作者 Jackellynne Fernanda Farias Fernandes, Ingrith Aparecida Mazuhy Santarosa, José Ant?nio de Oliveira Junior, Marisa Pereira de Sousa, Domickson Silva Costa, Maria Alcina Martins de Castro, 和 Alex Pires de Oliveira Nu?er 没有任何潜在的冲突利益，无论是财务上的还是个人上的。

致谢
我们感谢研究与大学扩展支持基金会 (FAPEU)（资助号 982021）和巴西高等教育人员改善协调处 (CAPES)（金融代码 001；资助号 88887.640933/2021-00）的财政支持。

利益冲突声明
作者声明他们没有任何已知的竞争性财务利益或个人关系，可能会影响本论文报告的工作。

Jackellynne Fernanda Farias Fernandes|Ingrith Aparecida Mazuhy Santarosa|José Ant?nio de Oliveira Junior|Marisa Pereira de Sousa|Domickson Silva Costa|Maria Alcina Martins de Castro|Alex Pires de Oliveira Nu?er
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