内分泌学分析法在圈养野生动物研究中的应用

卫泽珍 崔媛媛

(太原动物园，太原，030009)

内分泌学分析法在圈养野生动物研究中的应用

卫泽珍 崔媛媛*

(太原动物园，太原，030009)

动物园等迁地保护机构承载着珍稀野生物种保护和科学繁殖的重任，合理保障圈养野生动物的繁殖成功率，关注动物在饲养环境下的应激水平及福利状态，是动物园动物管理工作的重要组成部分。随着各项科学技术的发展，在动物学研究中将宏观行为学与内分泌研究结合，可以更为准确、细致地进行动物繁殖判定分析，也将得到越来越广泛的应用。本文主要针对动物园中的圈养野生物种，对内分泌分析法在野生动物发情能力判定、适时配种、妊娠诊断、性别判定、应激测定等方面的应用进行了一定的阐述，并讨论了内分泌分析法中血液、尿液、粪样等测定样品利弊，旨在为今后相关的研究工作提供一定的帮助。

内分泌；繁殖；应激；动物园；非损伤性取样

动物园承载着野生物种移地保护的重任，实现圈养野生动物的成功、合理繁殖是其中的重点工作之一[1]。长期以来，通过行为学判定动物的发情及妊娠状态是最为基础且应用最为广泛的手段。但由于动物在发情和妊娠期间，易受外界环境等因素影响，造成行为发生变化，加之不同个体行为差异和不同观察者间的差异，仅通过这一手段较难准确判断动物的发情水平、妊娠状态及临产时间等[2-4]。另外，如大熊猫(Ailuropodamelanoleuca)等动物还普遍存在假孕现象，在行为学上的表征与真正受孕的动物十分类似，饲养人员大多直至后期才能确定其是否属假孕，给饲养繁殖工作带来不必要的麻烦和损失[5]。

同时，随着动物福利概念的提出，由于馆舍环境单一、饲喂方式简单以及游客干扰等因素造成动物应激性上升，刻板行为严重，影响其正常繁殖等动物福利问题也得到越来越多动物饲养管理人员的重视。同样，对于长期圈养的动物，行为谱往往较为单一，即使行为学能显示其在不同状态下的差异，也很难准确衡量、比较其应激的程度性[2，6]。

现今，随着微观研究的逐步深入，通过监测动物的各种激素水平并结合动物的行为学特征，判断动物的繁殖状态以及应激程度，开始越来越广泛地应用于动物园的各项饲养工作中，成为判定个体及种群生存、发育、应激水平以及繁殖状态的良好工具。

1 内分泌研究法的应用

1.1 监测雄性发情能力

分析雄性个体的雄性激素，尤其是发情期的睾酮水平，在合理计划动物配种及科学培养种公兽等方面具有很大的价值。研究表明伴随着发情行为的出现，雄性激素同步出现明显上升，并在雌雄接触最为频繁的时期或伴随着雌性表现出最强烈交配欲的同时达到高峰值。而未表现出发情行为或发情欲望低的个体，睾酮水平只在较低水平上不规则波动，无明显的峰值出现[7-8]。

同时，利用雄性激素水平还可更为准确地判断年老个体的繁殖能力。吴登虎等[9]曾发现27岁的老年雄性大熊猫与16岁中壮年大熊猫尿中睾酮的含量在同一时段并不存在显著性差异，并且该老年大熊猫确实顺利地完成自然交配，并均使交配的雌性怀孕产仔，延长了雄性大熊猫配种的年龄。这一手段在合理计划动物配种时，具有明显的指导意义。

1.2 雌性适时配种时间的判定

通过监测雌性动物的雌激素水平(如雌二醇、雌酮化合物)以及孕激素(如孕酮、孕二醇)水平也可以更准确把握个体的适时配种时间，对提高珍稀野生动物的繁殖率具有重要的意义[2，10-11]。如多年来国内通过监测大熊猫的内分泌变化，对配种时间及受孕率之间的关系作了十分详尽的研究，总结了大量宝贵的经验[12-14]。研究发现动物的雌激素在发情中期出现明显上升，并开始出现发情、交配行为；而在发情后期，雌性孕激素及一些代谢产物的含量开始出现上升趋势，表明已有成熟卵子的排出，此时若再有延迟，卵子活力会逐渐减弱，如若这时再进行配种将导致其受孕率降低。但须注意的是在进行配种的过程中，可适当参考其他个体的研究结果，但仍需结合本体的行为学以及生理学特征来确定最佳的配种时间；或者可以通过多年连续的内分泌监测积累本体各项激素变化规律。

1.3 妊娠诊断

孕激素为妊娠诊断中主要测定的激素。根据孕激素，尤其是孕酮含量的变化以及结合妊娠行为的变化可对雌性个体是否受孕、是否可能造成流产以及是否临近分娩做出有力的判断[4]。在妊娠早期，由于排卵后黄体的形成及发育，尿样中的孕激素含量会出现相应的升高，并始终维持在较高的水平，在临近分娩时，孕激素还会出现明显的变化；而对于大熊猫等胚胎延缓着床动物，孕激素会在妊娠中期开始下降，并维持在低水平波动；到晚期胎盘取代黄体大量分泌孕酮，又会造成尿样中孕激素水平达到最高峰，并在产前1周或2 周出现急剧的下降。未受孕或流产的雌性个体，其孕激素含量在配种后始终处于基础水平[14-16]。

假孕现象很难单从行为学上予以判别[5，17]，但假孕动物在疑似妊娠期间的孕激素水平要明显低于受孕个体，即使孕激素出现疑似的高峰值，也不会一直维持在较高的水平，反而会在较短的时间内下降，表征上显示为无规律的波动[5]。因此利用激素的水平变化再辅以行为观察可以更为准确对假孕现象进行辨识。

1.4 性别判定

通过激素进行动物性别判定的相关研究报道较少，国内曾利用雌二醇与睾酮的质量分数之比作为区分黄腹角雉(Tragopancaboti)性别的报道，其值在雌鸟粪样中的含量明显高于雄鸟[18]。日本也有研究表明同一季节内成年雄性大熊猫粪样中的睾酮含量显著高于成年雌性，但未成年个体粪样中睾酮含量却无规律性，因此推断可通过睾酮的差异辅助判断成年大熊猫性别[19]。

利用性激素水平的差异可作为辨别成年动物雌雄的有效手段之一，更便于动物园对物种进行相应的管理。但鉴于幼体性腺未成熟的特征，其激素分泌量也没有明显的规律性，因此这一方法并不适合于辨别幼体动物。

1.5 应激测定

圈养野生动物的福利水平是现今动物园普遍关注的一大问题，而动物的应激状态则是其中最为主要的关注点，因其在一定程度上反映着动物对圈养环境的适应性，同时是动物身心健康、抗病能力等的重要衡量生理指标[20-21]。本质上而言，应激水平反映出动物的防御和抗损伤状态，过高或过低都不利于动物对外界环境的适应。对于动物园中的圈养动物，热刺激、噪音刺激、麻醉、饲养环境单一、运输以及游客参观等都是主要的应激原，刺激能引起动物体内皮质醇等皮质激素的明显上升[22-23]，同时一些关于动物园环境丰容的研究也可降低动物的皮质醇水平，显示出动物个体应激性的下降[24-25]。但并不是所有应激水平的上升都会引起动物行为学上的明显变化，如研究发现，五一黄金周期间随着客流量的上升，圈养大熊猫粪样中皮质醇含量明显上升，表明突然增加的游客量对大熊猫均造成了一定程度的干扰，然而其从行为上并未表现与往日明显不同的变化[3]，因此从内分泌水平结合动物行为学综合判定动物的应激状态等往往比只观察其行为更为敏锐、有效。

2 样品来源

2.1 血液

血样是动物园最为常用的测定样本，具有样品保存方便，测定快捷，数据精确度高等优点，同时血样可以反映动物即时的激素变化，便于准确把握当前动物的生理状态[26-27]。

但采集血样大多数情况仍需将动物诱捕、绑定或麻醉后才可进行，这些手段通常会对动物造成生理上的损伤[28]，干扰其正常的行为及生理状态，特殊的麻醉剂还有可能干涉或阻碍雌性动物排卵，且对于一些敏感物种而言，强迫性的采样过程还会造成动物生理和心理的损伤。另外，麻醉保定的过程本身对动物就是一项刺激，造成不必要的应激性，对应激监测数据造成干扰[29-30]。同时，尽管部分经过训练的圈养动物不经麻醉即可实现采血，但为了监测动物体的繁殖生理变化，如卵巢周期活动、排卵时间等，须每隔几天甚至每日采集1次血样以测定激素变化，频繁的采血也会导致红细胞的数量减少和血管的脆弱，甚至可能会引起动物体的多种疾病[15]。

2.2 非损伤性样品

非损伤性采样法是目前国内外更为推荐的样品采集方式，其中尿样、粪样是较为常见的测试样品。这类样品具有以下几项优点：1.采样方法不用对动物进行保定、麻醉，不会对动物正常生理活动产生影响；2.避免了人为干扰对动物激素分泌与释放的影响；3.取样方法更加简便快捷；且与血样相比，粪、尿样内的激素水平往往可反映一段时间内的平均水平，而不是某一时刻的脉冲值[2-3，13]。目前，非损伤性方法在大熊猫、麋鹿(Elaphurusdavidianus)等珍稀濒危物种的各项繁殖学研究中发挥了重要的作用，也已经形成了较为系统的测定方法[2-5，12]，且相关研究已证明大多数动物的激素在血液和粪、尿样中具有很高的相关性。

2.2.1 尿液

在非损伤性方法中，通过尿样中的激素水平来监测野生动物的内分泌变化是应用最广的一种方式，目前国内相关研究较多，在川金丝猴(Rhinopithecusroxellana)、大熊猫等珍稀濒危物种的各项繁殖学研究中发挥了重要的作用[9，13，31]。但对于如食草类等圈养环境为沙地、土地的动物，由于排出的尿液会很快渗入土壤当中，往往为尿样的收集带来困难[32]。雨天或过于潮湿的天气也都可能冲淡、稀释尿样，因此若要采集尿样需要对动物及外界环境进行密切观察，并做好动物识别。另外，在分析中需要注意的是，由于动物排尿具有一定的延迟性[14]，因此对于不同的动物，对于排卵时间等需比较精确把握激素变化的测定工作，熟悉不同种类的排尿延迟时间，可以更为精准地做出分析。

2.2.2 粪样

粪样最大的优点是具有很高的辨识性，并能在排泄之后保持一段时间的稳定性，但放置时间过长，通常在几小时后，其中的激素就会被微生物降解，从而发生改变，因此仍需要尽可能快的收集样品，需要保存的样品最好采用低温冷冻的方式。在国内，利用粪样分析动物的内分泌水平的方法开始逐渐被采用，主要涉及麋鹿[2]及黄腹角雉[18]的繁殖行为与性激素分泌水平的相关性研究，雌雄小熊猫(Ailurusfulgens)[8]的繁殖启动、发情监测、妊娠诊断，以及雌性海南坡鹿(Rucervuseldiihainanus)[4]的早期妊娠诊断等，以及大熊猫、黑猩猩(Pantroglodytes)、川金丝猴等珍稀圈养动物的应激性检测[3，6，24-25]。

需要注意的是，通过粪样提取测定激素，往往不能得到很精确的数值，例如日粮中纤维含量的不同就可能会部分的影响肝-肠循环，从而导致肠内激素代谢发生改变，影响粪样中相应的激素水平[33]。因此，粪样更适合于应用在对动物内分泌水平变化趋势、以及进行雌雄判定等方面。另外，与血样及尿样相比，由于胃肠的蠕动时间要更长一些，粪样内的激素通常会在分泌后的0.3～3 d内排出[6，34]，当要测定野生动物的排卵时间或者研究激素与行为变化之间的联系，必须考虑时间延迟的问题，才能准确地反映动物机体内实际的内分泌水平。

2.2.3 唾液

唾液也是测定性激素的非损伤性样品，曾用于监测野生动物的卵巢周期[35]及应激状态[36-37]等。虽然唾液样品也适于从圈养条件下经过训练的动物体上采集，但与粪尿样品相比，在动物园圈养野生动物中的应用研究仍相对较少。

3 小结

内分泌分析法在圈养野生动物的饲养管理及研究中发挥着非常重要的作用。特别是近30 a间，针对大熊猫、麋鹿、大型猫科动物、黄腹角雉等珍稀濒危野生物种，通过尿液、粪样中的激素进行非损伤性研究，迅速地扩大了内分泌研究在圈养野生动物中的应用。内分泌分析法在发情能力判定、适时配种、妊娠诊断、性别判定、应激测定等方面均具有很大的应用价值及应用潜力，而非损伤性采样法是其中最为实用、便捷且不会对野生动物造成福利干扰的主要研究手段。

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Application of Endocrine Analysis in Captive Animals

Wei Zezhen Cui Yuanyuan*

(Taiyuan Zoo，Taiyuan，030009，China)

Zoos and related organizations are importantex-situconservation facilities for endangered wildlife species conservation and scientific breeding.Assuring successful reproduction，caring about stress levels and animal welfare of captive animals are important parts of zoo animal management.With the development of scientific technology，the combination of macroscopic ethology and endocrine analysis could more accurately and meticulously analyze and determine the animal breeding status and will be widely used.In this paper，we discuss applications of endocrine analysis for captive wildlife in zoos，including assessment of breeding capability，mating at the right time，pregnancy diagnosis，sex determination，and stress detection，and also discussed the pros and cons of blood，urine，fecal samples in zoo endocrine analysis，aiming at providing more information for future research.

Endocrine；Reproduction；Tress；Zoo；Non-invasive samples

稿件运行过程

2016-09-05

修回日期：2016-10-17

发表日期：2017-08-10

S864.5

A

2310-1490(2017)03-524-05

卫泽珍，男，55岁，高级兽医师；主要从事野生动物饲养管理、预防治疗工作。E-mail：tywzz2008@163.com

*通讯作者：崔媛媛，E-mail：tracytee@126.com