Fecal Glucocorticoid-Analyse: Nicht-invasive Monitoring-Adrenal in Equids
Summary
Adrenal activity can be assessed in the equine species by analysis of feces for corticosterone metabolites. The method offers a non-invasive option to assess long term patterns in both domestic and free ranging horses. This protocol describes the enzyme linked immunoassay involved and the associated biochemical validation.
Abstract
Adrenal activity can be assessed in the equine species by analysis of feces for corticosterone metabolites. During a potentially aversive situation, corticotrophin releasing hormone (CRH) is released from the hypothalamus in the brain. This stimulates the release of adrenocorticotrophic hormone (ACTH) from the pituitary gland, which in turn stimulates release of glucocorticoids from the adrenal gland. In horses the glucocorticoid corticosterone is responsible for several adaptations needed to support equine flight behaviour and subsequent removal from the aversive situation. Corticosterone metabolites can be detected in the feces of horses and assessment offers a non-invasive option to evaluate long term patterns of adrenal activity. Fecal assessment offers advantages over other techniques that monitor adrenal activity including blood plasma and saliva analysis. The non-invasive nature of the method avoids sampling stress which can confound results. It also allows the opportunity for repeated sampling over time and is ideal for studies in free ranging horses. This protocol describes the enzyme linked immunoassay (EIA) used to assess feces for corticosterone, in addition to the associated biochemical validation.
Introduction
Das beschriebene Verfahren Ziele Corticosteron-Konzentrationen in equine Kot, um eine nicht-invasive Beurteilung von adrenalen Aktivität bereitzustellen zu analysieren. Hypothalamus-Hypophysen-Nebennieren-Achse (HPA) Aktivität zu messen, ist ein akzeptierter Ansatz, um die Reaktion auf potenziell aversiven Situationen sowohl in Gefangenschaft und Haustierarten zu untersuchen. Die Referenztechnik und die am weitesten verbreitete Methode ist die Verwendung von Blutplasma 1 jedoch alternative Methoden wie Stuhlanalyse wurden entwickelt, um sich durch Blutentnahme induziert , den Stress zu überwinden und ermöglichen die Fähigkeit , frei lebenden Arten zu überwachen.
Während einer aversiven Situation wird physiologische Homöostase gestört. Der Hypothalamus im Gehirn Freisetzungen Releasing Hormon (CRH), Corticotropin, die auf der vorderen Hypophyse wirkt und stimuliert Freisetzung von adrenocorticotropen Hormons (ACTH). ACTH gelangt in den Blutkreislauf und regt die NNR specie absonderns spezifische Glucocorticoide (GC). Glucocorticoide sind eng mit belastenden Ereignissen verknüpft und nicht in allen Energie erhöhte Staaten konsequent produziert deshalb werden sie häufig bevorzugt , gemessen über andere Stress verbunden Hormone 2. Glucocorticoide sind mehrere adaptive Effekte bei Pferden verantwortlich. Energie schnell von Speicherstellen im Körper in Form von Fettsäuren und Glukose mobilisiert wird, wird die Sauerstoffaufnahme erhöht, sensorische Funktion 3 erhöht und der Blutfluss zu den Bereichen verringert nicht erforderlich , für die Bewegung 4. Neben dem Einsatz als Bewältigungsmechanismus wirkt, kann der Stress induzierten Anstieg der Glukokortikoide auch das Tier für die nächste Stressor helfen 5 vorzubereiten.
Beurteilung der Hormonspiegel im Plasma und Speichel beinhaltet jedoch die tatsächliche zirkulierenden Hormons Messung der Stoffwechselprodukte in den Faeces Maßnahmen die metabolische Endprodukt des Hormons gemessen wird. Zirkulieren Steroide sind in der l katabolisiertIver vor Ausscheidung in die Galle , wo sie weitere Veränderungen durch die enzymatischen Aktivitäten der Bakterienflora im Darm Spur 6 erleichtert unterziehen. Daher auf Blut Glucocorticoide gerichtet Immunoassays kann nicht für die Analyse von Stuhl Glukokortikoidmetaboliten 7 geeignet sein.
Als fäkale Sammlung kann das Pferd ohne Störung durchgeführt werden, die Analyse der Faeces für Corticosteron, umfassend zu überwachen, HPA-Aktivität in einer Reihe von Umständen verwendet wurde. Erhöhte Corticosteron im Kot von Pferden hat als Reaktion auf potenziell aversiven Situationen berichtet worden 9 während der postoperativen Behandlung Veterinär 8 und in restriktiver Gehäuse einschließlich. Fecal Probenahme spiegelt eine gepoolte Glucocorticoid – Ebene im Laufe der Zeit , statt den Zeitpunkt Probenahme von Plasma und Speichel bot es angemessen für die Überwachung der langfristigen machen, chronische oder saisonale Muster 10. Aufgrund der nicht-invasiveNatur des Verfahrens Proben 11 ohne die Notwendigkeit für die Aufnahme oder Rückhalte wiederholt für einen einzelnen gesammelt werden. Allerdings müssen bestimmte Darmtransitzeit Arten berücksichtigt werden, wenn ein Probenahmeprotokoll zu planen. Bei Pferden ist gut Laufzeit ca. 18 Std 12 daher, Neben Reaktion und anschließender Corticosteron – Metaboliten in den Kot einen Tag nach der ersten Aktivierung der HPA – Achse erfasst werden.
Wenn nicht-invasive Techniken Immunoassay verwendet eine sorgfältige Validierung für die Spezies untersucht 13 von wesentlicher Bedeutung. Darüber hinaus Geschlechtsunterschiede in der Hormon Ausscheidung der Metaboliten wurden in Stoffwechselrate und die Art des Corticosteron – Metaboliten ausgeschieden in verschiedenen Arten , darunter Mäuse 14 und Hühner 15 aufgrund von Unterschieden berichtet wahrscheinlich ist. Es war daher wichtig, als Teil dieses Verfahrens, daß der Assay für die Verwendung sowohl in männlichen und weiblichen Hauspferde validiert wurde wie detailliert in the Protokoll. Dieser Unterschied in der Hormonmetabolismus zwischen den Geschlechtern hat Konsequenzen für die Datenqualität noch ist es selten als Teil der Assayvalidierung angesprochen und einbezogen.
Diese nicht-invasive Methode ermöglicht langfristige Beurteilung der Nebentätigkeit bei domestizierten Pferden. Die Protokolldetails sowohl die Validierung des Assays und der Assay-Technik selbst.
Protocol
Representative Results
Discussion
Fecal Corticosteron Analyse stellt ein Mittel zur bei Pferden langfristig Muster der Nebentätigkeit zu beurteilen. Die nicht-invasive Art des Verfahrens überwindet die verwirrende Wirkung anderer Stichprobenverfahren verwendet , um adrenale Aktivität einschließlich Speichel und Plasmaanalyse 9 beurteilen. Darüber hinaus hat die Technik eine klare, nicht-invasive Vorteil, wenn freilaufenden Pferde zu studieren.
Es gibt mehrere wichtige Punkte in Bezug auf diese Methode und ihr…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Funding for the production of this manuscript was provided by Nottingham Trent University. The authors wish to thank the University yard manager, Anna Gregory for the use of her horses and provision of fecal samples for use in the protocol. Thanks also to Chester Zoo Wildlife Endocrinology Laboratory for use of their facilities.
Materials
| Corticosterone antibody & HRP kit | Coralie Munro – UC Davis | NA | No longer available through UC Davis – please see Arbor Assays |
| Cortisol antibody & HRP kit | Coralie Munro – UC Davis | NA | No longer available through UC Davis – please see Arbor Assays |
| Corticosterone synthetic standard hormone | Sigma Aldrich | 50-23-7 | Harnful if ingested or with skin contact. Use in fume cupboard |
| Cortisol synthetic standard hormone | Sigma Aldrich | 15087-01-1 | Harnful if ingested or with skin contact. Use in fume cupboard |
| Methanol | Sigma Aldrich | 67-56-1 | Irritant. Use in fume cupboard |
| Sodium Bicarbonate | Sigma Aldrich | 144-55-8 | Irritant |
| Sodium Carbonate Anhydrous | Sigma Aldrich | 497-19-8 | Irritant |
| Sodium Phosphate Dibasic | Sigma Aldrich | 7558-79-4 | Irritant |
| Sodium Phosphate Monobasic | Sigma Aldrich | 10049-21-5 | Irritant |
| BSA | Sigma Aldrich | 9048-46-8 | Irritant |
| Tween 20 | Sigma Aldrich | 9005-64-5 | Irritant |
| Citric Acid | Sigma Aldrich | 77-92-9 | Irritant |
| ABTS | Sigma Aldrich | 30931-67-0 | Irritant |
| Hydrogen Peroxide 30% | Sigma Aldrich | 7722-84-1 | Irritant |
| Sodium Chloride | Sigma Aldrich | 7647-14-5 | Irritant |
| Buffer capsules – pH 4 | VWR | 332732B | |
| Buffer capsules – pH 7 | VWR | 332742D | |
| Buffer capsules – pH 10 | VWR | 332762H | |
| Hydrochloric Acid | Sigma Aldrich | 435570 | Irritant. Use in fume cupboard |
| Sodium Hydroxide | Sigma Aldrich | S5881 | Irritant |
| Analytical balance | Fisher Scientific | BFS-525-010A | |
| Air compressor | |||
| Centrifuge | |||
| Computer +printer | |||
| fridge-freezer | |||
| Drying apparatus | |||
| +tubing | |||
| Flammable liquid storagecabinet | VWR | 649-002 | |
| Fume cupboard | |||
| Hot-plate stirrer | VWR | 640-282 | |
| Microplate reader | VWR | ||
| Microplate washer | VWR | ||
| pH meter | VWR | ||
| Eppendorf Research® pipettes – multipack option 2 | VWR | ||
| Pipette – 1000ul | VWR | ||
| Pipette – 200ul | VWR | ||
| Pipette – 20ul | VWR | ||
| Repeater pipette | VWR | ||
| Pipette filler | VWR | ||
| Orbital shaker | Progen Scientific | ||
| Sonicator | Hilsonic | ||
| Vortex | VWR | ||
| Warm water bath | |||
| Water purification system | Millipore |
References
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