Morphological and immunohistochemical comparison of the pituitary gland between a tropical Paracheirodon axelrodi and a subtropical Aphyocharax anisitsi characids (Characiformes: Characidae)

Cardinal tetra Paracheirodon axelrodi and bloodfin tetra Aphyocharax anisitsi are two species of characids with high trade value as ornamental fish in South America. Although both species inhabit middle water layers, cardinal neon exhibits a tropical distribution and bloodfin tetra a subtropical one. Generally, these species are difficult to grow, so it becomes essential to know some key components of the neuroendocrine system to achieve their reproduction in captivity. Considering the importance of deepening the knowledge of the reproductive physiology through functional morphology, for the first time in this work we performed an anatomical, morphological and immunohistochemical analysis of the pituitary gland of these two species. In both species, a leptobasic type pituitary is found in the ventral zone of the hypothalamus and it is characterized by a neurohypophysis which has a well-developed pituitary stalk and a globular adenohypophysis. The pituitary components, characterized by histochemistry and immunohistochemistry, shows a distribution pattern of cells types similar to other teleost species, with only slight differences in the distribution of βFSH and βLH for P. axelrodi.(AU)

El cardenal tetra Paracheirodon axelrodi y el tetra Aphyocharax anisitsi son dos especies de carácidos con alto valor comercial como peces ornamentales en América del Sur. Aunque ambas especies habitan en las capas medias de agua, el neón cardenal exhibe una distribución tropical, mientras que el tetra cola roja una distribución subtropical. En general estas especies son difíciles de cultivar, por lo que es esencial conocer algunos componentes clave de los sistemas neuroendocrinos para lograr su reproducción en cautiverio. Considerando la importancia de profundizar en el conocimiento de la fisiología reproductiva a través de la morfología funcional, en este trabajo realizamos, por primera vez, un análisis anatómico, morfológico e inmunohistoquímico de la glándula pituitaria de estas dos especies. En ambas especies, la hipófisis, del tipo leptobásica, se encontró en la zona ventral del hipotálamo y se caracteriza por una neurohipófisis con un tallo hipofisario bien desarrollado y una adenohipófisis globular. Los componentes hipofisarios, caracterizados por la histoquímica y la inmunohistoquímica, mostraron un patrón de distribución de tipos de células similares a otras especies de teleósteos, con solo pequeñas diferencias en la distribución de βFSH y βLH para P. axelrodi.(AU)

Topological and histological description of preoptic area and hypothalamus in cardinal tetra Paracheirodon axelrodi (Characiformes: Characidae)

Topological and histological descriptions of the preoptic area and hypothalamus of the cardinal tetra Paracheirodon axelrodi were performed. Standard histological paraffin sections were used and stained with Nissl technique, and plastic sections for high-resolution optic microscopy (HROM). The preoptic area showed some differences related to the location of the magnocellular preoptic nucleus (PM) and the size of the neurons in this region, as they were the biggest in all the preoptic area. Additionally, within the preoptic area, the different structures that comprise the organum vasculosum of the lamina terminalis (OVLT) were identified and characterized. The hypothalamus could be subdivided in three regions - the ventral, the dorsal and the caudal hypothalamic regions - neuron morphology, size and staining pattern were similar in all of them.(AU)

ESUMEN Se realizó la descripción topológica e histológica del área preóptica e hipotálamo en el Neón cardenal Paracheirodon axelrodi. Se usaron cortes obtenidos con tecnicas histológicas estándar, coloreados con técnica de Nissl y secciones en resina con microscopía óptica de alta resolución (MOAR). El área preóptica muestra algunas diferencias relacionadas con la localización del núcleo preóptico magnocelular (PM) y el tamaño de algunas neuronas en esta región, puesto que estas eran las más grandes de toda el área preoptica. Adicionalmente, dentro del área preóptica, fue posible identificar y caracterizar las diferentes estructuras que componen el órgano vasculoso de la lámina media (OVLM). El hipotálamo puede sudividirse en tres zonas: la zona hipotalámica ventral, la zona hipotalámica dorsal y la zona hipotalámica caudal. La morfología de las neuronas de los núcleos que comprenden las diferentes zonas del hipotálamo tiene tamaño, forma y coloración similar.(AU)

A case of intersex occurrence in Steindachneridion parahybae (Steindachner, 1877) (Siluriformes: Pimelodidae) under captivity condition: a cytogenetic and morphological study

Little is known about reproductive biology of endangered Steindachneridion parahybae , a gonochoristic teleost species inhabiting the Paraíba do Sul River Basin, and herein is the first description of intersex in S. parahybae juvenile. The normal appearance of ovaries and testes in juvenile from the same lot of breeding were also described for comparison, even as cytogenetic analysis was performed in these juveniles. One specimen was a priori classified as female due to the macroscopic characteristic of ovaries, with small yellow oocytes, without fringes (a main characteristic of catfish male), and larger than testes; however the microscopic analysis revealed the presence of ovotestes, including the complete spermatogenesis. S. parahybae had diploid number, 2n = 56 chromosomes with no evidence of differentiated sex chromosomes or supernumerary chromosomes among them. These findings may be due to the result of exposure to endocrine disrupting compounds or may also be influenced by environmental conditions. The possibility of intersexes might also happen spontaneously and it cannot be ruled out. Therefore, the functional significance and reproductive consequences of this anomaly remain to be determined, suggesting that this species may be susceptible to endocrine disruption. These results contribute to gain expertise about reproductive biology of an endangered species in captivity.(AU)

Poco se sabe sobre la biología reproductiva de Steindachneridion parahybae , una especie de teleósteo gonocorístico en peligro de extinción que habita la cuenca del río Paraíba do Sul y en éste trabajo se describe por primera vez la aparición de individuo intersexo en juvenil de S. parahybae . También se describió el aspecto normal de los ovarios y de los testículos de individuos juveniles procedentes del mismo lote de cría para su comparación; se realizó además el análisis citogenético. Un espécimen fue clasificado a priori como hembra debido a las características macroscópicas de los ovarios, con pequeños oocitos amarillos, sin flecos (característica principal de los bagres macho) y más grande que los testículos; sin embargo el análisis microscópico reveló la presencia de un ovotestis, incluyendo una espermatogénesis completa. S. parahybae presentó un número diploide, 2n = 56 cromosomas, sin evidencia de cromosomas sexuales diferenciados o supernumerarios entre ellos. Estos hallazgos pueden deberse al resultado de la exposición de los individuos a desorganizadores endocrinos o estar influenciados por las condiciones ambientales. Sin embargo no se puede descartar la posibilidad de la presencia de intersexos de forma espontánea. Por lo tanto, la importancia funcional y las consecuencias reproductivas de estas anomalías permanecen aún sin ser determinadas, sugiriendo que esta especie puede ser susceptible a los disruptores endocrinos. Estos resultados contribuyen a ampliar el conocimiento de la biología reproductiva de esta especie en peligro de extinción en condiciones de cautiverio.(AU)

Gross anatomy and histology of the alimentary system of Characidae (Teleostei: Ostariophysi: Characiformes) and potential phylogenetic information

A compared study of the morphology of the alimentary tract and liver of seven selected species corresponding to the main clades of the Characidae family is presented herein. Three new set of characters corresponding to 1) alimentary tract gross anatomy, 2) alimentary tract histology and 3) liver gross anatomy are evaluated as potential sources of data for future phylogenetic studies of the Characidae. Not considerable interspecific variation was observed at the histological level and therefore this source is not considered to be phylogenetically informative at the taxonomic level analyzed. In contrast, liver and alimentary tract gross anatomy presented important interspecific variation while a relatively homogenous intraspecific morphology was observed. Those characters are optimized in tree-topologies from previous phylogenetic analyses and their evolution and potential relationship with ecological traits are discussed.

Un estudio comparado de la morfología del tracto alimentario y el hígado de siete especies seleccionadas correspondientes a los principales clados de la familia Characidae es presentada aquí. Tres nuevos conjuntos de caracteres correspondientes a 1) anatomía gruesa del tracto alimentario, 2) histología del tracto alimentario y 3) anatomía gruesa del hígado son evaluados aquí como potenciales fuentes de información para futuros estudios filogenéticos de los Characidae. No se observó una variación intraespecífica considerable a nivel histológico y consecuentemente esta fuente no es considerada como informativa filogenéticamente al nivel taxonómico analizado. En contraste, la anatomía gruesa del hígado y el tracto alimentario presentaron una variación interespecífica importante mientras que una relativamente homogénea variación intraespecífica fue observada. Estos caracteres son optimizados en topologías de árboles de análisis filogenéticos previos y su evolución y potencial relación con características ecológicas son discutidas.

Social and reproductive physiology and behavior of the Neotropical cichlid fish Cichlasoma dimerus under laboratory conditions

In this work we describe for the first time the social and reproductive behavior of the Neotropical fish Cichlasoma dimerus (Heckel, 1840) [Perciformes: Cichlidae], endemic to the Paraná River basin, using a comprehensive-integral approach, including morphological and physiological features. This substrate breeding fish has biparental care of the fry and presents a dominance hierarchy that determines access to breeding territories among males, and to males with territories among females. Gregarious behavior associated with a pale body color, was observed before reproductive behaviors started. Afterwards, a dominance hierarchy was established through aggressive interactions. Territorial individuals had bright body color patterns and non territorial an opaque grey one. Black ventral coloration was associated with reproductive individuals. Courtship displays, which were similar to threatening displays, had the common effect of increasing the visible area of the individual. The dominant male was always the largest one suggesting that size is probably a major factor determining the hierarchy establishment and that these intra-sexually selected traits may have been reinforced by inter-sexual selection. Reproductive males had higher pituitary levels of β-follicle stimulating hormone (β-FSH) and somatolactin (SL) than non reproductive ones, while no differences were found among females. No differences were found among male gonadosomatic indexes. Non reproductive individuals had higher plasma cortisol levels for both sexes. It is possible that dominant reproductive individuals may be inhibiting reproduction of subordinate fish through physical contact, increasing their cortisol levels and diminishing FSH and SL pituitary content. However, this was not reflected as an inhibition at the gonadal level in our experimental design.

En este trabajo se describen por primera vez el comportamiento social y reproductivo del pez cíclido neotropical Cichlasoma dimerus (Heckel, 1840) [Perciformes: Cichlidae], endémico de la cuenca del Paraná, desde un enfoque integral y abarcador, incluyendo características morfológicas y fisiológicas. Éste pez incubador de substrato, tiene cuidado biparental de las crías y presenta una jerarquía de dominancia que determina el acceso a territorios reproductivos entre los machos, y a machos con territorios entre las hembras. Se observó un comportamiento gregario con una coloración corporal pálida característica, antes que comenzaran los comportamientos reproductivos. Luego, una jerarquía de dominancia se estableció a través de interacciones agresivas. Los individuos territoriales presentaron patrones de coloración corporal brillantes y los individuos no territoriales uno gris opaco. Una coloración ventral oscura fue observada asociada a individuos reproductivos. Los despliegues de cortejo fueron similares a los de amenaza y tuvieron la característica común de aumentar el área visible de los peces. El macho dominante fue siempre el más grande, sugiriendo que probablemente la fuerza (tamaño) es un factor preponderante determinando el establecimiento de las jerarquías y que éstas características seleccionadas intrasexualmente pueden haber sido reforzadas por selección intersexual. Los machos reproductivos presentaron un mayor contenido hipofisario de β-FSH y SL que aquellos no reproductivos, mientras que no se encontraron diferencias entre las hembras. No se encontraron diferencias entre los índices gonadosomáticos de los machos. Los individuos no reproductivos presentaron niveles plasmáticos mayores de cortisol para ambos sexos. Aunque los individuos reproductivos dominantes podrían estar inhibiendo la reproducción de los peces menos dominantes a través de interacciones de contacto físico, aumentando sus niveles de cortisol y disminuyendo el contenido hipofisario de FSH y SL, esto no se vería reflejado a nivel gonadal en nuestro diseño experimental.

Studies on the reproductive and developmental biology of Cichlasoma dimerus (Percifomes, Cichlidae): [review]

Many characteristics of the South American teleost fish Cichlasoma dimerus (body size, easy breeding, undemanding maintenance) make it amenable to laboratory studies. In the last years, many of the fundamental aspects of its reproductive and developmental biology have been addressed in our laboratory. Rather recently, the immunohistochemical localization of pituitary hormones involved in reproduction and in background color adaptation has been described in both adult and developing individuals, and the role of FSH in ovarian differentiation has been established. These findings have been correlated with mapping of some of their brain-derived controlling hormones. The latter include brain-derived gonadotropins which were shown to be active in vitro in the control of pituitary hormone secretions. The emerging picture shows C. dimerus as an interesting species in which many of their basic features have already been investigated and which conform a solid platform for comparative studies correlating neurohormones, pituitary hormones and behavior, from the molecular to the organismic level.

Immunocytochemical localization of different cell types in the adenohypophysis of the cichlid fish Cichlasoma dimerus (Heckel, 1840)

The adenohypophysis of the cichlid fish Cichlasoma dimerus was studied using the avidin-biotin-peroxidase method with antisera raised against piscine pituitary hormones and heterologous antisera against mammalian pituitary hormones. Antiserum raised against rabbit ACTH recognized a group of cells bordering the neurohypophysis (NH) in the rostral pars distalis (RPD). Anti-chum salmon prolactin (PRL) identified a compact group of cells in the periphery of the RPD. Gonadotropin II (GTH II), thyrotropin (TSH) and growth hormone (GH)-ir cells were localized in the proximal pars distalis. Ir-GTH II cells were also observed in the dorsal area of the pars intermedia (PI). Ir-GTH I cells could not be identified using anti-chum salmon GTH I, this may be due either to a failure of the antisera to recognize the gonadotropin or to a low expression of the hormone in adults of this species. PAS positive cells from the PI bound specifically with three different antisera raised against somatolactin (SL) of four different fish species. These cells surrounded deep branches of the NH in the PI.