Cortisol Messung in Koala (Phascolarctos cinereus) Pelz

Australische Ökosysteme erhalten das menschliche Leben durch die Bereitstellung von Dienstleistungen einschließlich Nahrung und Ballaststoffen und vielen anderen dynamischen Wechselwirkungen¹. Ironischerweise ist es die menschliche Aktivität, die als haupttreibender Treiber für Dieökosystemstörungen durch den Wandel der biologischen Vielfalt fungiert². Die Fragmentierung von Lebensräumen, bekannt als der Prozess der Aufteilung großer kontinuierlicher Lebensräume in kleine, voneinander isolierte Landflächen, ist die größte anthropogene Veränderung der biologischen Vielfalt, die die australischen Ökosysteme bedroht². Die Fragmentierung der Lebensräume ändert die Struktur und Vielfalt der Artenzusammensetzung in einem bestimmten Gebiet und verringert so die Lebensraumfläche, die für diese Arten zur Erhaltung lebensfähiger Populationen erforderlich ist². Das Ergebnis ist ein verstärkter Wettbewerb zwischen Denarten um Ressourcen wie Nahrung, Treibstoff, Fasern und Wasser³. Die Zerstörung australischer Ökosysteme durch veränderungen in der biologischen Vielfalt hat katastrophale Folgen für viele australische einheimische Arten¹.

Australiens ikonischste Beuteltierart, der Koala (Phascolarctos cinereus), hängt davon ab, dass die australischen Ökosysteme für ihr Überleben gesund bleiben⁴. Die Einführung der Europäischen Siedlung führte zu einem rapiden Rückgang der australischen Koalaspopulationen, da sie in einem großen Exporthandel für ihre Felle geschlachtet wurden, um Profit zu erzielen⁵. Diese Praxis wurde in den 1980er Jahren verboten und populationen von Koalas waren dann in der Lage,⁵zu stabilisieren. Jedoch hat exponentielles Wachstum der menschlichen Bevölkerung dazu geführt, dass diese Art um einen Großteil ihres Lebensraums konkurriert, und ihr Überleben ist wieder bedroht⁶. Nach Angaben der International Union for the Conservation of Nature (IUCN) sind alle Populationenaustralischer Koalas als vom Aussterben bedroht gelistet, tendenzianisch. Diese Auflistung wird auf die Ungewissheit um relevante Populationsparameter und die deutliche Veränderung der Populationstrends für diese Art⁷zurückgeführt. Als die ikonischsten und endemischsten Tiere profitieren Koalas der australischen Wirtschaft durch den Tourismus (NSW Office of Environment and Heritage 2018). Eine Schätzung legt nahe, dass der Koala-Tourismus etwa 9.000 Arbeitsplätze geschaffen hat und zwischen 1,1 und 2,5 Milliarden US-Dollar zur Wirtschaft beiträgt (NSW Office of Environment and Heritage 2018). Die Entfernung einer Art hat das Potenzial, katastrophal zu sein, und kann in der stetigen Abnahme der einheimischen australischen Tierwelt⁶gesehen werden. Darüber hinaus wird die australische Wirtschaft die Auswirkungen spüren, wenn die Populationen der australischen Koalas weiterhin mit der Geschwindigkeit sinken, die sie⁶beträgt.

Es wird vermutet, dass die Prävalenz von Tod und Krankheit als Reaktion auf die Fragmentierung von Lebensräumen das Ergebnis von chronischem Stress ist⁸. Bereits jetzt wurden 24 Beuteltierarten in Australien aufgrund der Fragmentierung von Lebensräumen für ausgestorben erklärt, wobei Koalas einem ähnlichen Trend folgen⁸. Die Komplexität der Habitatfragmentierung und der biologischen Systeme ist synergistisch, kann aber durch die Analyse der Stressreaktion⁶ausgepackt werden. Im Allgemeinen aktiviert jede Störung in der natürlichen Umgebung eines Tieres eine komplexe Kaskade neurohormonaler Ereignisse, die als “Kampf oder Flucht”-Reaktion bekannt ist^9,10. Diese Reaktion auf Stress ist ein Prozess, der im Gehirn beginnt, wo die Hypothalamus-Hypophysen-Nebennieren-Achse (HPA) aktiviert ist¹¹. Eine Komponente des Gehirns namens Hypothalamus setzt corticotrophin-releasing Hormon (CRH) frei, das dann signalisiert, dass die vordere Hypophyse adrenocorticotrophic Hormon (ACTH)¹¹freisetzen. Dies wiederum stimuliert die Glukokortikoid-Sekretion aus der Nebennieren-Medulla. Der Körper zirkuliert Glukokortikoide durch das Blut, das die Speicherung von Glukose aus Glykogen leitet und Glukose aus gespeichertem Glykogen¹¹mobilisiert. Diese Kaskade neurohormonaler Ereignisse ist die Reaktion, die das Tier verwendet, um mit unvorhersehbaren Reizen umzugehen¹¹. Wenn jedoch Glukokortikoide freigesetzt werden und über einen längeren Zeitraum erhöht bleiben, gilt das Tier als chronischer Stress^12,13. Dieser Prozess beinhaltet die Ableitung von Energie weg von anderen körperlichen Körperfunktionen, wie es für die laufende Glukokortikoid-Produktion benötigt wird¹³. Als Ergebnis kann chronischer Stress Wachstum, Fortpflanzung und Immunität verbieten, alles sind wichtige Fitnessmerkmale, die für das Überleben erforderlich sind¹⁴.

Die Messung der Glukokortikoiumproduktion eines Tieres ist ein gängiger Indikator, der verwendet wird, um zu bestimmen, ob das Tier physiologischen Stress hat¹⁵. Dazu können Glukokortikoide im Blutplasma, Serum, Speichel, Urin oderFäkalien 16 gemessen werden. Jedoch, Beweise deuten darauf hin, dass Haar ist ein viel effektiver Indikator für chronischen Stress, im Gegensatz zu den oben genannten¹⁶. Dies liegt daran, Haar wird gedacht, um blutübertragene Hormone während seiner Wachstumsphase zu integrieren; sie ist relativ stabil; und jedes Cortisol, das im Haar nachgewiesen wird, spiegelt physiologischen Stress wider, der während des Zeitraums des Haarwachstums erlebt wird, der Wochen bis Monate¹⁶betragen kann. Darüber hinaus sollte jede Sammlung von Cortisol nicht-invasiv sein, um den Stress zu minimieren, der mit der Erfassung und Handhabung von¹⁶verbunden ist. Jedoch, Jeder Stress während dieses Ereignisses erlebt würde glukokortikoiden Ebenen im Haar nicht beeinflussen¹⁶. Es gab viele Studien, die die Fähigkeit der Verwendung von Haaren, um Langzeitstress bei einer Reihe von Tieren zu messen, und umfassen Studien an Rentier, Grizzlybären, Rhesusaffen, Muskoxen und Braunbären^{17,18, 19 , 20 , 21}. Haarcortisol wird in der Regel durch erstes Waschen der Probe extrahiert, um sicherzustellen, dass Schweiß und Talg-abgeleitetes Cortisol, das auf der Oberfläche des Haares abgelagert wird, nicht mit Cortisol mitextrahiert wird und dann die Probe in einem Perlenschlag pulverisiert²². Nach dem Waschen muss die Probe getrocknet werden, um eine vollständige Verdunstung zu gewährleisten²². Schließlich kann die Probe mit einem Lösungsmittel extrahiert und rekonstituiert werden, um den Test von Cortisol²²zu erleichtern. Das gängigste Lösungsmittel, das zur Gewinnung von Cortisol aus Fell verwendet wird, ist Methanol^21,23; es gibt jedoch einige Studien, die Ethanol und Isopropanol in ihren Cortisolextraktionstechniken verwenden. Zum Beispiel war eine Studie, die Ethanol verwendet, erfolgreich für die Extraktion von Cortisol aus menschlicher Fruchtwasser²⁴. Zusätzlich, eine Studie, die Isopropanol verwendet wurde erfolgreich für die Extraktion von Cortisol aus menschlichen Haaren und Nägeln^25,26. Aus diesem Grund wurden in dieser Studie alle drei Lösungsmittel (Methanol, Ethanol und Isopropanol) getestet, um festzustellen, welche für die Extraktion von Cortisol aus Proben von Koalafell am erfolgreichsten war.

Das primäre Ziel dieser Studie war es, aktuelle Techniken zu verwenden, um eine optimale Hormonextraktionstechnik zu validieren, die als nicht-invasive Sysolmessung aus Koalafell verwendet werden soll. Dies wurde durch die Prüfung von drei Extraktionslösungsmitteln (Methanol, Ethanol und Isopropanol) erreicht. Wir vermuteten, dass Methanol das optimale Lösungsmittel für die Extraktion von Cortisol aus Koala-Pelz verwendet wird, weil es das empfohlene Lösungsmittel der Extraktion durch Arbor Assay Cortisol Kits²⁷ist.