Wildtierendokrinologie
Wildtierendokrinologie basiert weitgehend auf dem nicht-invasiven Monitoring von Geschlechtshormonen und von Hormonen der Nebenniere in leicht zugänglichen Substraten, wie Kot, Urin, Haaren. Unser Labor befasst sich mit der Testentwicklung und -validierung bei einer Vielzahl von Wildtieren und kooperiert mit vielen Forschungsprojekten am IZW und darüberhinaus.
| Laufzeit: | seit 1992 |
| Drittmittelfinanziert: | nein |
| Beteiligte Abteilung(en): | Abt. Reproduktionsbiologie |
| Projektleitung im Leibniz-IZW: | Jella Wauters (Abt. Reproduktionsbiologie) |
| Projektbeteiligte im Leibniz-IZW: |
Katarina Jewgenow, Alexandre Azevedo, Mareen Albrecht, Katrin Paschmionka (alle: Abt. Reproduktionsbiologie) |
| Konsortialpartner: | - |
| Aktuelle Förderorganisation: | - |
| Forschungsschwerpunkte: | |
| Verständnis von Wildtiergesundheit und gestörter Homeostase | |
| Verbesserung der Lebensfähigkeit von Wildtierpopulationen | |
| Entwicklung neuer Theorien, Methoden und Werkzeuge |
Das nicht-invasive Monitoring ermöglicht die hormonelle Analyse bei Zoo- und Wildtieren ohne deren Störung. Die am besten erforschten Substrate sind Kot und Urin, kürzlich haben wir auch die Haaranalytik etabliert. Unser Endokrinologielabor kooperiert mit allen anderen Abteilungen des Leibniz-IZW, in dem es die Hormontests für die zu untersuchende Tierart validiert und Hormonbestimmungen im Rahmen mehrerer Forschungsprojekte durchführt, u.a.:
- Gute Fortpflanzung und Gesundheit in einer genetisch verarmten Art, dem Gepard
- Verhaltensökologie und Evolutionsbiologie der Tüpfelhyänen-Population des Ngorongoro-Kraters
- Übertragung von Krankheitserregern in der Umwelt
- Seeadler Gesundheitsmonitoring
- Gesundheit arktischer Raubtiere
- Pandazucht – Brückenschlag zwischen Reproduktionsbiologie und innovativen Techniken der assistierten Reproduktion
- Serengeti-Hyänenprojekt
Projektfokus: Bestimmung von Steroidhormonen in Haarproben
Eine elegante Alternative zur Bestimmung des Hormonstatus wäre die Haaranalyse. Die Die Aufarbeitung von Haaren ist jedoch ein Herausforderung, weshalb eine gründliche Optimierung und Validierung der Extraktions- und Detektionstechniken (EIA) für jede untersuchte Art besonders wichtig ist. Zu diesem Zweck werden HPLC und (U) HPLC-MS/MS Untersuchungen durchgeführt, um unsere Extraktions- und EIA-Methoden zu bestätigen.
In diesem Projektteil untersuchen wir die Eignung von Haaren als Matrix, um den Fortpflanzungsstatus (z. B. Progesteron als Maß für die Trächtigkeit) oder das Wohlbefinden (z. B. Glukokortikoide als Maß für den Stress) eines Individuums zu ermitteln. So wäre die Messung von Sexualsteroiden in Haaren zur Bestimmung des Geschlechts bei wildlebenden Individuen eine unmittelbare Anwendungsmöglichkeit.
Ohne Frage eröffnet die Möglichkeit, Hormone in Haaren zu bestimmen, neue interessante Perspektiven für unterschiedlichste Projekte.
Kürzlich haben wir den Nachweis von Haarcortisol bei diversen Wildtieren, beispielsweise Alpinen Murmeltieren, Bären, Hyänen und Katzenarten validiert.
I am Alexandre Azevedo, PhD student in Department 4. If you would like to know more about my project, please watch the video!
Projektfokus: Trächtigkeitsdiagnose bei Karnivoren
Eine Trächtigkeitsdiagnose erfolgt idealerweise durch den Nachweis eines heranwachsenden Embryos oder Fetus. Daher ist eine Ultraschalluntersuchung immer noch die eindeutigste Methode um eine Trächtigkeit zu bestätigen und gilt daher allgemein als Goldstandard. Allerdings induziert eine solche Untersuchung bei Wildtieren Stress oder ist nur unter Narkose möglich. In unserem Labor entwickeln wir daher Trächtigkeitstests basierend auf Hormonen, die charakteristisch für eine Trächtigkeit sind und zudem auch in nicht-invasiv gesammelten Proben wie Kot oder Urin nachweisbar sind.
Eine hormonbasierte Tächtigkeitsdiagnose ist bei einigen Arten relativ einfach (z. B. Nachweis von Progesteron-Metaboliten im Kot oder Urin bei Elefanten), gestaltet sich jedoch bei anderen Arten äußerst schwierig. Das betrifft insbesondere Spezies, die eine verzögerte Implantation oder eine Scheinträchtigkeit aufweisen, wie unter anderem Hunde-, Katzen- und Bärenarten. In diesem Projekt wollen wir neue Biomarker für die Schwangerschaft identifizieren, die auf verschiedenenen „state-of-the-art“ Technologien basieren, darunter immunologische Assays und Massenspektroskopie (HPLC-(HR)MS).
In diesem Rahmen wurde in unserem Labor ein PGFM-Test entwickelt, der die Trächtigkeitsdiagnose im letzten Trächtigkeitstrimester bei diversen Großkatzenarten ermöglicht (weitere Informationen in unserem Projekt zum iberischen Luchs). Zudem konnten wir, basierend auf der Messung verschiedener Biomarker (u. A. Östrogene und Prostaglandine) in Urinproben, erfolgreich eine Trächtigkeit beim Großen Panda (Ailuropoda melanoleuca) diagnostizieren. Das Trächtigkeitsmonitoring sowie die Forschung zum Repoduktionsgeschehen beim Großen Panda erfolgt in enger Zusammenarbeit mit der Universität Gent und deren Projektpartnern.
Proben für unsere Untersuchungen werden gewöhnlich von kooperierenden Zoos zur Verfügung gestellt. Essentiell für eine erfolgreiche Testentwicklung ist eine Verifizierung der Trächtigkeit via Ultraschall durch die TierärztInnen der Abteilung Reproduktionsmanagement.
Jenikejew J, Wauters J, Dehnhard M, Scheumann M (2021): The female effect - how female receptivity influences faecal testosterone metabolite levels, socio-positive behavior and vocalization in male Southern white rhinoceroses. CONSERVATION PHYSIOLOGY 9. doi.org/10.1093/conphys/coab026.
Sugianto NA, Dehnhard M, Newman C, Macdonald DW, Buesching CD (2021): A non-invasive method to assess the reproductive status of the European badger (Meles meles) from urinary sex-steroid metabolites. GENERAL AND COMPARATIVE ENDOCRINOLOGY 301. https://doi.org/10.1016/j.ygcen.2020.113655.
Krone O, Bailey LD, Jahnig S, Lauth T, Dehnhard M (2019): Monitoring corticoid metabolites in urine of white-tailed sea eagles: Negative effects of road proximity on breeding pairs. GEN COMP ENDOCRINOL 283, 113223. doi:10.1016/j.ygcen.2019.113223.
Seeber PA, Quintard B, Sicks F, Dehnhard M, Greenwood AD, Franz M (2018): Environmental stressors may cause equine herpesvirus reactivation in captive Grevy's zebras (Equus grevyi). PEERJ 6, e5422. doi:10.7717/peerj.5422.
Seeber PA, Franz M, Dehnhard M, Ganswindt A, Greenwood AD, East ML (2018): Plains zebra (Equus quagga) adrenocortical activity increases during times of large aggregations in the Serengeti ecosystem. HORM BEHAV 102, 1-9. doi:10.1016/j.yhbeh.2018.04.005.
Pribbenow S, Wachter B, Ludwig C, Weigold A, Dehnhard M (2016): Validation of an enzyme-immunoassay for the non-invasive monitoring of faecal testosterone metabolites in male cheetahs (Acinonyx jubatus). GEN COMP ENDOCRINOL 228, 40-47. doi:10.1016/j.ygcen.2016.01.015.
Kelm DH, Popa-Lisseanu AG, Dehnhard M, Ibanez C (2015): Non-invasive monitoring of stress hormones in the bat Eptesicus isabellinus - Do fecal glucocorticoid metabolite concentrations correlate with survival? GEN COMP ENDOCRINOL 226, 27-35. doi:10.1016/j.ygcen.2015.12.003.
Pribbenow S, East ML, Ganswindt A, Tordiffe AS, Hofer H, Dehnhard M (2015): Measuring Faecal Epi-Androsterone as an Indicator of Gonadal Activity in Spotted Hyenas (Crocuta crocuta). PLOS ONE 10, e0128706. doi:10.1371/journal.pone.0128706.
Pribbenow S, Jewgenow K, Vargas A, Serra R, Naidenko S, Dehnhard M (2014): Validation of an enzyme immunoassay for the measurement of faecal glucocorticoid metabolites in Eurasian (Lynx lynx) and Iberian lynx (Lynx pardinus). GEN COMP ENDOCRINOL 206, 166-177. doi:10.1016/j.ygcen.2014.07.015.
Lueders I, Ludwig C, Schroeder M, Mueller K, Zahmel J, Dehnhard M (2014): Successful nonsurgical artificial insemination and hormonal monitoring in an Asiatic golden cat (Catopuma temmincki). J ZOO WILDL MED 45, 372-379.
Kersey DC, Dehnhard M (2014): The use of noninvasive and minimally invasive methods in endocrinology for threatened mammalian species conservation. GEN COMP ENDOCRINOL 203, 296-306. doi:10.1016/j.ygcen.2014.04.022.
Projektfokus: Bestimmung von Steroidhormonen in Haarproben
Azevedo A, Wauters J, Kirschbaum C, Serra R, Rivas A, Jewgenow K (2020): Sex steroids and glucocorticoid rations in Iberian lynx hair. CONSERVATION PHYSIOLOGY 8. doi.org/10.1093/conphys/coaa075.
Azevedo A, Bailey L, Bandeira V, Dehnhard M, Fonseca C, de Sousa L, Jewgenow K (2019): Age, sex and storage time influence hair cortisol levels in a wild mammal population. PLOS ONE 14, e0221124. doi:10.1371/journal.pone.0221124.
Jewgenow K, Azevedo A, Albrecht M, Kirschbaum C, Dehnhard M (2020): Hair cortisol analyses in different mammal species: choosing the wrong assay may lead to erroneous results. CONSERV PHYSIOL 8, coaa009. https://doi.org/10.1093/conphys/coaa009.
Projektfokus: Trächtigkeitsdiagnose bei Karnivoren
Wauters J, Jewgenow K, Göritz F, Hildebrandt TB (2020): Could embryonic diapause facilitate conservation of endangered species? BIOSCIENTIFICA PROCEEDINGS 10. DOI: 10.1530/biosciprocs.10.005.
Dehnhard M, Kumar V, Chandrasekhar M, Jewgenow K, Umapathy G (2015): Non-invasive pregnancy diagnosis in big cats using the PGFM (13,14-dihydro-15-keto-PGF2α) assay. PLOS ONE 10, e0143958. doi:10.1371/journal.pone.0143958.
Dehnhard M, Naidenko SV, Jewgenow K (2014): Comparative metabolism of PGFM (13,14-dihydro-15-keto-PGF2alpha) in feces of felids. THERIOGENOLOGY 81, 733-743. doi:10.1016/j.theriogenology.2013.12.007.
Wilson KS, Wauters J, Valentine I, McNeilly A, Girling S, Li R, Li D, Zhang H, Rae MR, Howie F, Andrew R, Duncan WC (2019): Urinary estrogens as a non-invasive biomarker of viable pregnancy in the giant panda (Ailuropoda melanoleuca). SCI REP 9, 12772. doi:10.1038/s41598-019-49288-6.