瀕危物種保護與管理中野生動物類固醇激素的無損傷監測研究進展

于沿澤　劉長樂

摘要：? 保護生理學是一門新興的多學科交叉學科，幫助了解瀕危物種因環境變化而產生的生理反應，從而尋找可能的干預方案，使其免于滅絕。本文綜述了瀕危動物保護中涉及的各種非侵入性激素監測方法和內分泌研究。非侵入性激素監測方法已成功地用于了解基本生殖生物學，妊娠診斷和廣泛的圈養動物和野生動物的福利，這項技術將直接或間接地有助于保護瀕危動物。本文綜述了無損傷激素監測在瀕危物種有效管理和保護中的應用。

關鍵詞：? 無損傷監測；? 類固醇激素；? 瀕危物種保護

中圖分類號：? ?S 567. 19? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：? ?A? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：１００1 － 9499（２０23）06 － 0052 － 02

類固醇激素是一類脂溶性激素，它們在結構上都是環戊烷多氫菲衍生物。脊椎動物的類固醇激素可分為腎上腺皮質激素和性激素兩類。保護生理學是一門新興的學科，研究動物因環境變化而產生的生理反應。它是瀕危物種保護的一個重要領域，因為它有助于了解內分泌對環境變化、營養、代謝等生理反應。近幾十年來，內分泌監測已成為瀕危物種保護的重要手段。野生動物的類固醇激素主要通過糞便、尿液、羽毛和毛發等生物樣本測量，這些生物樣本主要來源于大型貓科動物[ 1 ]、靈長類動物[ 2 ]、有蹄類動物[ 3 ]、亞洲象[ 4 ]、鳥類[ 5 ]、兩棲動物[ 6 ]、龜類動物[ 7 ]、犀牛[ 8 ]和鯨魚[ 9 ]。本文綜述了野生動物內分泌研究中圈養及自由放養的動物生殖生理和應激生理的非侵入性評價方法。為了解圈養動物和野生動物的生殖生物學和應激生理學提供有價值的信息，直接或間接地為保護瀕危動物做出貢獻。

1 無損傷取樣

了解內分泌反應對于圈養和野生動物種群制定成功的繁殖計劃和管理至關重要。傳統上，類固醇激素是從血液中提取并定量[ 10 ]，但在野生動物中，反復取樣血液被認為具有侵入性和挑戰性。主要利用糞便、尿液、唾液、毛發等其他生物樣本中評估內分泌狀況。非侵入性激素評估方法可在樣品采集時極少與動物接觸，在盡可能不傷害動物的情況下進行長期監測。

2 類固醇代謝物—糞便的收集、儲存

新鮮的糞便樣本在排便后立即收集并立即冷凍，這樣可以避免或最大限度的減少樣本中類固醇和其他生化過程的細菌降解。

3 免疫分析和驗證

3. 1 高效液相色譜法（HPLC）

高效液相色譜法（HPLC）已被用于鑒定、分離和定量非侵入性樣品中的類固醇代謝物[ 11 ]。

3. 2 酶免疫分析法

免疫測定法的選擇和發展主要取決于存在于糞便或尿液，并建議使用群體特異性抗體來測量類固醇激素[ 12 ]。放射免疫測定（RIAs）和酶免疫測定（EIA）是常用的免疫測定法，用于準確和精確地測量類固醇激素。RIA因其準確度高而成為測定類固醇激素代謝物的首選方法。然而，由于RIA需要危險的放射性物質、昂貴的設備、較短的保質期和放射性廢物處理設施，因此，EIA越來越受歡迎。另一方面，由于其成本效益，環境影響評估更具優勢，并且由于不含放射性同位素而成為首選。在過去的二十年中，已經開發了廣泛的環境影響評價，用于評估和監測各種動物的生殖和應激生理，使用糞便類固醇代謝物。然而，EIA必須驗證其抗體的交叉反應性和敏感性、平行性、精密度/準確度、回收率、測定間和測定內變異系數[ 13 ]。

4 圈養動物和野生動物的應激評估

生理應激的非侵入性測量在評估哺乳動物生理應激源、人為干擾等神經內分泌反應方面具有巨大的潛力。Bhattacharjee等人報道[ 13 ]，放牧、人類和車輛交通等人為干擾顯著增加了沙里斯卡老虎保護區重新引入老虎的糞便糖皮質激素代謝物濃度。這項研究進一步揭示了人為干擾直接影響了重新引入老虎繁殖潛力。最近對圈養亞洲象的類似研究表明，縱向監測糞便激素有助于更好地管理和飼養動物。此外，該研究還表明，大象參與公共游行或節日會顯著提高壓力水平，直接影響到雌性的正常發情周期[ 4 ]。糞便糖皮質激素被用作生物下丘腦-垂體激活指示器，改變內分泌反應腎上腺軸。包括心理在內的多種因素的反應壓力源（人為干擾，旅游，環境影響，社會生態壓力等。

5 小 結

非侵入式激素監測方法可用于解決圈養和散養瀕危動物保護中存在的一系列問題。該技術已廣泛應用于從魚類到哺乳動物的多物種保護工作中。非侵入式內分泌監測不可避免地成為動物保護福利評估的潛在保護工具。無創內分泌學是保護生物學中一門新興的前沿學科，它主要為了解圈養動物和野生動物的生殖生物學和應激生理學提供有價值的信息，可以直接或間接地為保護瀕危動物做出貢獻。

致謝：感謝穆棱林業局和平林場工作人員在采樣期間對本研究的支持和幫助。感謝黑龍江省生態所劉延坤、刁云飛研究員對本研究的支持，特此致謝。

參考文獻

［1］ Dehnhard M， Kumar V， Chandrasekhar M， et al. Non-invasive pregnancy diagnosis in big cats using the PGFM （13， 14-dihydro- 15-keto-PGF 2α） Assay. PLoS ONE，2015，10（12）：201-220.

［2］ Hidayatik N， Agil M， Heistermann M， et al.? ?Assessing female reproductive status of spectral tarsier （Tarsius tarsier） using fecalsteroid hormone metabolite analysis. AMERICAN JOURNAL OFPRIMATOLOGY，2018， 80 （11）：22917.

［3］ Creel S， Winnie JA & Christianson D. Glucocorticoid stresshormones and the effect of predation risk on elk reproduction. Proc Natl Acad Sci， 2009，106（30）： 12388-12393.

［4］ Kumar V， Reddy VP， Kokkiligadda A， et al.? Non-invasive? assessment of reproductive status and stress in captive Asian elephants in three south Indian zoos. Gen Comp Endocrinol，2014， 201：37-40.

［5］ Goymann W. Noninvasive monitoring of hormones in bird droppings： physiological validation， sampling， extraction， sex differences， and the influence of diet on hormone metabolite levels. Ann N Y Acad Sci，2005，1046：? 35-53.

［6］ Narayan EJ.Non-invasive reproductive and stress endocrinology in amphibian conservation physiology. Conserv Physiol， 2013，1（1）：593-621.

［7］ Umapathy G， Deepak V， Kumar V， et al.? Endocrine profiling of endangered tropical chelonians using noninvasive fecal steroid analyses. Chelonian Conserv Biol， 2015，14 （1）： 108-115.

［8］ Schwarzenberger F， Mostl E， Palme R，et al. Faecal steroid analysis for non-invasive monitoring of reproductive status in farm， wild and zoo animals. Anim Reprod Sci，1996， 42： 515-526.

［9］ Valenzuela-Molina M， Atkinson S， Mashburn K，et al.? Fecal steroid hormones reveal reproductive state in female blue whales sampled in the Gulf of California， Mexico. Gen Comp Endocrinol，2018， 261：127-135.

［10］ Rasmussen LE， Buss IO， Hess DL， et al. Testosterone and dihyd-? rotestosterone concentrations in elephant serum and temporal gland secretions. Biol Reprod，1984， 30（2）：352-362.

［11］ Budithi NRB， Kumar V， Yalla SK， et al. Non-invasive moni-? ?toring of reproductive and stress hormones in the endangered red panda （Ailurus fulgens fulgens）. Anim Reprod Sci，2016，172：173-181.

［12］ Palme R， Rettenbacher S， Touma C， et al. Stress hormones in mammals and birds： comparative aspects regarding metabolism， excretion， and noninvasive measurement in fecal samples. Ann N Y Acad Sci，2005， 1040：162-171.

［13］ Brown J， Walker S， Steinman K. Endocrine manual for the reproductive assessment of domestic and non-domestic species. Endocrine Research Laboratory， Department of Reproductive Sciences， Conservation and Research Center， National Zoological Park， Smithsonian Institution， Handbook， 2004，20（1）197-212.

［14］ Bhattacharjee S， Kumar V， Chandrasekhar M， et al. Glucocorticoid stress responses of reintroduced tigers in relation to anthropo-? ? ? genic disturbance in Sariska Tiger Reserve in India. PLoS ONE， 2015，10 （6）：293-320.

［15］ Creel S， Christianson D， Schuette P.Glucocorticoid stress responses of lions in relationship to group composition， human land use， and proximity to people. Conserv Physiol，2013，1（1）：456-480.