Summary

Misurazione del cortisolo a Koala (Phascolarctos cinereus) Pelliccia

Published: August 23, 2019
doi:

Summary

Vi presentiamo un protocollo per determinare il solvente di estrazione ottimale per misurare il cortisolo dalla pelliccia di koala. I solventi utilizzati in questo protocollo sono metanolo, etanolo e isopropanolo. Determinare un solvente di estrazione ottimale aiuterà a misurare in modo affidabile la pelliccia per determinare l’impatto dello stress cronico sui koala.

Abstract

I metodi ottimali di estrazione degli ormoni utilizzati per misurare lo stress negli animali tra i tipi di campione non sono sempre gli stessi. L’iconica specie marsupiale australiana, il koala (Phascolarctos cinereus), deve affrontare un’esposizione prolungata a fattori di stress antropogenici e la valutazione dello stress cronico nelle popolazioni selvatiche è urgentemente giustificata. Uno dei modi più efficaci per misurare lo stress cronico è attraverso l’analisi dell’ormone glucocorticoide cortisolo nei capelli o pelliccia, in quanto supporta le risposte fisiologiche e comportamentali. Questo studio di convalida di laboratorio ha lo scopo di testare le tecniche attuali per convalidare un metodo ottimale di estrazione dell’ormone da utilizzare come misura non invasiva del cortisolo nella pelliccia di koala. È riconosciuto che l’utilizzo di tecniche non invasive per misurare gli ormoni dello stress è preferito rispetto alle tecniche tradizionali ed invasive a causa delle loro ideali punti di vista pratici ed etici. Inoltre, è relativamente più facile acquisire pelliccia dai koala che acquisire campioni del loro sangue. Questo studio ha utilizzato campioni di pelliccia di koala acquisita dall’Adelaide Koala e dal Wildlife Hospital per eseguire una serie di tecniche di estrazione ormonale nel tentativo di convalidare un metodo ottimale di estrazione del cortisolo. I risultati hanno mostrato che il metanolo al 100% ha fornito l’estrazione del solvente più ottimale rispetto al 100% di etanolo o al 100% dell’isopropanolo sulla base dei risultati del parallelismo. In conclusione, questo metodo di estrazione del cortisolo dalla pelliccia di koala ha fornito un saggio affidabile non invasivo che potrebbe essere utilizzato per studiare lo stress cronico nei koala.

Introduction

Gli ecosistemi australiani sostengono la vita umana attraverso la fornitura di servizi tra cui cibo e fibra tra molte altre interazioni dinamiche1. Ironia della sorte, è l’attività umana che opera come il motore dominante della perturbazione dell’ecosistema attraverso il cambiamento della biodiversità2. La frammentazione degli habitat, noto come processo di divisione di grandi habitat continui in piccole macchie di terra, isolate l’una dall’altra, è il principale cambiamento di biodiversità antropogenica che minaccia gli ecosistemi australiani2. La frammentazione dell’habitat modifica la struttura e la diversità della composizione delle specie in qualsiasi area, riducendo così l’area di habitat necessaria a queste specie per mantenere le popolazioni vitali2. Il risultato è una maggiore concorrenza tra le specie per le risorse tra cui cibo, carburante, fibra e acqua3. La distruzione degli ecosistemi australiani a seguito del cambiamento della biodiversità sta avendo conseguenze catastrofiche su molte specie autoctone australiane1.

La specie marsupiale più iconica dell’Australia, il koala (Phascolarctos cinereus), dipende dal fatto che gli ecosistemi australiani rimangano sani per la loro sopravvivenza4. L’introduzione dell’insediamento europeo ha causato un rapido declino delle popolazioni australiane di koala, in quanto sono state massacrate per le loro pelli in cerca di profitto in un grande commercio di esportazione5. Questa pratica è stata vietata negli anni ’80 e le popolazioni di koala sono state quindi in grado di stabilizzare5. Tuttavia, la crescita esponenziale della popolazione umana ha portato questa specie a competere per gran parte del loro habitat, e la loro sopravvivenza è di nuovo sotto minaccia6. Secondo l’Unione Internazionale per la Conservazione della Natura (IUCN), tutte le popolazioni di koala australiani sono elencate come vulnerabili all’estinzione con una tendenza demografica in diminuzione7. Questo elenco è attribuito all’incertezza sui parametri della popolazione pertinenti e alla marcata variazione delle tendenze demografiche per questa specie7. Essendo gli animali più iconici ed endemici, i koala beneficiano in gran parte l’economia australiana attraverso il turismo (NSW Office of Environment and Heritage 2018). Una stima suggerisce che il turismo correlato al koala ha generato circa 9.000 posti di lavoro e contribuisce tra 1,1 e 2,5 miliardi di dollari per l’economia (NSW Office of Environment and Heritage 2018). La rimozione di qualsiasi specie ha il potenziale per essere catastrofica, e può essere visto nel costante declino della fauna selvatica australiana nativa6. Inoltre, l’economia australiana sentirà le ramificazioni se le popolazioni di koala australiani continueranno a diminuire al ritmo di6.

Si suggerisce che la prevalenza di morte e malattia in risposta alla frammentazione dell’habitat sia il risultato dello stress cronico8. 24 specie marsupiali sono già state dichiarate estinte in Australia a causa della frammentazione dell’habitat, con i koala che seguono una tendenza simile8. La complessità della frammentazione dell’habitat e dei sistemi biologici è sinergica, ma può essere discomificata attraverso l’analisi della risposta allo stress6. Generalmente, qualsiasi disturbo in un ambiente naturale di animali attiva una complessa cascata di eventi neuroormonali, noti come una risposta ‘lotta o volo’9,10. Questa risposta allo stress è un processo che inizia nel cervello dove viene attivato l’asse ipotalamico-pituitario-surrenale (HPA)11. Un componente del cervello chiamato l’ipotalamo rilascia l’ormone che rilascia corticotrofina (CRH), che poi segnala l’ipofisi anteriore per rilasciare l’ormone adrenocorticotrofico (ACTH)11. Questo a sua volta stimola la secrezione glucocorticoide dalla medulla surrenale. Il corpo circola glucocorticoidi attraverso il sangue, che devia la conservazione del glucosio dal glicogeno e mobilita il glucosio dal glicogeno immagazzinato11. Questa cascata di eventi neuroormonali è la risposta utilizzata dall’animale per affrontare stimoli imprevedibili11. Tuttavia, quando i glucocorticoidi vengono rilasciati e rimangono elevati per un periodo prolungato di tempo, l’animale è considerato vivendo stress cronico12,13. Questo processo comporta la deviazione di energia da altre funzioni corporee corporali, in quanto è necessario per la produzione di glucocorticoidi in corso13. Di conseguenza, lo stress cronico può vietare la crescita, la riproduzione e l’immunità, tutti essendo tratti chiave del fitness necessari per la sopravvivenza14.

Misurare la produzione di glucocorticoidi di un animale è un indicatore comune utilizzato per determinare se l’animale sta vivendo o meno stress fisiologico15. Per farlo, i glucocorticoidi possono essere misurati nel plasma sanguigno, siero, saliva, urina o feci16. Tuttavia, l’evidenza suggerisce che i capelli sono un indicatore molto più efficace di stress cronico, al contrario del suddetto16. Questo perché i capelli è pensato per incorporare ormoni trasmessi al sangue durante la sua fase di crescita; è relativamente stabile; e qualsiasi cortisolo rilevato nei capelli riflette lo stress fisiologico sperimentato nel periodo di crescita dei capelli, che può essere settimane fino a mesi16. Inoltre, qualsiasi raccolta di cortisolo dovrebbe essere non invasiva al fine di ridurre al minimo lo stress associato alla cattura e alla manipolazione16. Tuttavia, qualsiasi stress sperimentato durante questo evento non avrebbe un impatto sui livelli di glucocorticoide nei capelli16. Ci sono stati molti studi che esplorano la competenza di utilizzare i capelli per misurare lo stress a lungo termine in un certo numero di animali, e comprendono studi su renne, orsi grizzly, scimmie rhesus, buoi muso e orsi bruni17,18, 19 del 12 , 20 anni , 21. Il cortisolo per capelli viene solitamente estratto lavando prima il campione per garantire che il sudore e il cortisolo di derivazione sebum depositati sulla superficie dei capelli non venga co-estratto con cortisolo e poi polverizzando il campione in un perline-battitore22. Dopo il lavaggio, il campione deve essere essiccato per garantire la completa evaporazione22. Infine, utilizzando un solvente, il campione può essere estratto e ricostituito per facilitare il saggio di cortisolo22. Il solvente più comune utilizzato per estrarre il cortisolo dalla pelliccia è il metanolo21,23; tuttavia, ci sono alcuni studi che utilizzano etanolo e isopropanolo nelle loro tecniche di estrazione del cortisolo. Ad esempio, uno studio che ha usato l’etanolo ha avuto successo per estrarre il cortisolo dal liquido amniotico umano24. Inoltre, uno studio che ha usato isopropanol ha avuto successo per estrarre cortisolo da capelli e unghie umane25,26. Per questo motivo, questo studio ha testato tutti e tre i solventi (metanolo, etanolo e isopropanolo) per determinare quale sia stato il più riuscito per l’estrazione del cortisolo da campioni di pelliccia di koala.

L’obiettivo principale di questo studio era quello di utilizzare le tecniche attuali per convalidare una tecnica ottimale di estrazione dell’ormone da utilizzare come misura non invasiva del cortisolo dalla pelliccia di koala. Ciò è stato ottenuto testando tre solventi di estrazione (metanolo, etanolo e isopropanolo). Abbiamo ipotizzato che il metanolo sarà il solvente ottimale utilizzato per estrarre il cortisolo dalla pelliccia di koala perché è il solvente raccomandato di estrazione da Arbor saggio cortisol kit27.

Protocol

Questo progetto è stato eseguito secondo severe linee guida per la cura degli animali e dell’uomo. L’etica animale è stata concessa dalla Western Sydney University (A12373). Inoltre, una valutazione del rischio di laboratorio e un modulo di biosicurezza e radiazioni sono stati inviati e accettati dalla Western Sydney University per intraprendere in modo sicuro questa ricerca (B12366). NOTA: I campioni di pelliccia di Koala per questo progetto sono stati ottenuti dall’Adelaide Koala and Wildl…

Representative Results

Il rilevamento di analisi dei metaboliti ormonali di interesse è determinato utilizzando il parallelismo. Utilizzando una curva di parallelismo, il punto di rilegatura del 50% determina anche il fattore di diluizione del campione sulla curva standard (Figura 1). Come mostrato nel grafico del parallelismo (Figura 1), gli estratti di etanolo al 100% e 100% isopropanol non hanno fornito uno spostamento parallelo rispetto allo standard cortisolo. Tuttavia, l’estratto di metanolo 100% ha for…

Discussion

Ci sono una serie di studi che utilizzano una serie di tecniche per rilevare cortisolo nella pelliccia di mammifero. Questo studio presenta i risultati per la rilevazione del cortisolo nella pelliccia raccolta da un koala selvatico esposto allo stress antropogenico corrente. Questo studio innovativo usato pelliccia per testare quale dei tre solventi comunemente utilizzati sono meglio per estrarre cortisolo, una misura di stress cronico, dalla pelliccia koala. I risultati hanno mostrato che il metanolo al 100% era il solv…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Questo lavoro è stato sostenuto attraverso finanziamenti di ricerca per le start-up per Edward Narayan attraverso la Western Sydney University, School of Science and Health. Gli autori ringraziano Jack Nakhoul per l’assistenza nell’elaborazione dei campioni.

Materials

Centrifuge Tubes n/a n/a 1.5 mL
Chrome Steel Beads n/a n/a 3.2 mm x 3
Cortisol Kit Arbor Assays K003-H1W Manufactured in Michigan USA
DetectX Cortisol Enzyme Immunoassay Kit Arbor Assays K003-H5 Used first-time for cortisol testing in koala fur
Ethanol n/a n/a HPLC Grade
Isopropanol n/a n/a HPLC Grade
Methanol n/a n/a HPLC Grade
Micro Pipette n/a n/a n/a
Micro Precision Sieve n/a n/a 0.5 mm
Microplate Reader Bio Radi n/a n/a
Microplate Washer Bio Radi n/a n/a
Orbital Shaker Bio Line n/a n/a
Plastic Weighing Boat n/a n/a n/a
Plate Sealer n/a n/a n/a
Precision Balance n/a n/a n/a
Vortex Mixer Eppendorf n/a n/a

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Citar este artigo
Charalambous, R., Narayan, E. Cortisol Measurement in Koala (Phascolarctos cinereus) Fur. J. Vis. Exp. (150), e59216, doi:10.3791/59216 (2019).

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