濒危物种保护与管理中野生动物类固醇激素的无损伤监测研究进展

于沿泽　刘长乐

摘要：  保护生理学是一门新兴的多学科交叉学科，帮助了解濒危物种因环境变化而产生的生理反应，从而寻找可能的干预方案，使其免于灭绝。本文综述了濒危动物保护中涉及的各种非侵入性激素监测方法和内分泌研究。非侵入性激素监测方法已成功地用于了解基本生殖生物学，妊娠诊断和广泛的圈养动物和野生动物的福利，这项技术将直接或间接地有助于保护濒危动物。本文综述了无损伤激素监测在濒危物种有效管理和保护中的应用。

关键词：  无损伤监测；  类固醇激素；  濒危物种保护

中图分类号：   S 567. 19               文献标识码：   A                文章编号：１００1 － 9499（２０23）06 － 0052 － 02

类固醇激素是一类脂溶性激素，它们在结构上都是环戊烷多氢菲衍生物。脊椎动物的类固醇激素可分为肾上腺皮质激素和性激素两类。保护生理学是一门新兴的学科，研究动物因环境变化而产生的生理反应。它是濒危物种保护的一个重要领域，因为它有助于了解内分泌对环境变化、营养、代谢等生理反应。近几十年来，内分泌监测已成为濒危物种保护的重要手段。野生动物的类固醇激素主要通过粪便、尿液、羽毛和毛发等生物样本测量，这些生物样本主要来源于大型猫科动物[ 1 ]、灵长类动物[ 2 ]、有蹄类动物[ 3 ]、亚洲象[ 4 ]、鸟类[ 5 ]、两栖动物[ 6 ]、龟类动物[ 7 ]、犀牛[ 8 ]和鲸鱼[ 9 ]。本文综述了野生动物内分泌研究中圈养及自由放养的动物生殖生理和应激生理的非侵入性评价方法。为了解圈养动物和野生动物的生殖生物学和应激生理学提供有价值的信息，直接或间接地为保护濒危动物做出贡献。

1 无损伤取样

了解内分泌反应对于圈养和野生动物种群制定成功的繁殖计划和管理至关重要。传统上，类固醇激素是从血液中提取并定量[ 10 ]，但在野生动物中，反复取样血液被认为具有侵入性和挑战性。主要利用粪便、尿液、唾液、毛发等其他生物样本中评估内分泌状况。非侵入性激素评估方法可在样品采集时极少与动物接触，在尽可能不伤害动物的情况下进行长期监测。

2 类固醇代谢物—粪便的收集、储存

新鲜的粪便样本在排便后立即收集并立即冷冻，这样可以避免或最大限度的减少样本中类固醇和其他生化过程的细菌降解。

3 免疫分析和验证

3. 1 高效液相色谱法（HPLC）

高效液相色谱法（HPLC）已被用于鉴定、分离和定量非侵入性样品中的类固醇代谢物[ 11 ]。

3. 2 酶免疫分析法

免疫测定法的选择和发展主要取决于存在于粪便或尿液，并建议使用群体特异性抗体来测量类固醇激素[ 12 ]。放射免疫测定（RIAs）和酶免疫测定（EIA）是常用的免疫测定法，用于准确和精确地测量类固醇激素。RIA因其准确度高而成为测定类固醇激素代谢物的首选方法。然而，由于RIA需要危险的放射性物质、昂贵的设备、较短的保质期和放射性废物处理设施，因此，EIA越来越受欢迎。另一方面，由于其成本效益，环境影响评估更具优势，并且由于不含放射性同位素而成为首选。在过去的二十年中，已经开发了广泛的环境影响评价，用于评估和监测各种动物的生殖和应激生理，使用糞便类固醇代谢物。然而，EIA必须验证其抗体的交叉反应性和敏感性、平行性、精密度/准确度、回收率、测定间和测定内变异系数[ 13 ]。

4 圈养动物和野生动物的应激评估

生理应激的非侵入性测量在评估哺乳动物生理应激源、人为干扰等神经内分泌反应方面具有巨大的潜力。Bhattacharjee等人报道[ 13 ]，放牧、人类和车辆交通等人为干扰显著增加了沙里斯卡老虎保护区重新引入老虎的粪便糖皮质激素代谢物浓度。这项研究进一步揭示了人为干扰直接影响了重新引入老虎繁殖潜力。最近对圈养亚洲象的类似研究表明，纵向监测粪便激素有助于更好地管理和饲养动物。此外，该研究还表明，大象参与公共游行或节日会显著提高压力水平，直接影响到雌性的正常发情周期[ 4 ]。粪便糖皮质激素被用作生物下丘脑-垂体激活指示器，改变内分泌反应肾上腺轴。包括心理在内的多种因素的反应压力源（人为干扰，旅游，环境影响，社会生态压力等。

5 小 结

非侵入式激素监测方法可用于解决圈养和散养濒危动物保护中存在的一系列问题。该技术已广泛应用于从鱼类到哺乳动物的多物种保护工作中。非侵入式内分泌监测不可避免地成为动物保护福利评估的潜在保护工具。无创内分泌学是保护生物学中一门新兴的前沿学科，它主要为了解圈养动物和野生动物的生殖生物学和应激生理学提供有价值的信息，可以直接或间接地为保护濒危动物做出贡献。

致谢：感谢穆棱林业局和平林场工作人员在采样期间对本研究的支持和帮助。感谢黑龙江省生态所刘延坤、刁云飞研究员对本研究的支持，特此致谢。

参考文献

［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.