帕拉斯松鼠(Callosciurus erythraeus)的毛发中孕酮含量反映了其过去的繁殖活动情况

《General and Comparative Endocrinology》:Hair progesterone reflects past reproductive activity in the invasive Pallas’s squirrel Callosciurus erythraeus

【字体: 时间:2026年03月26日 来源:General and Comparative Endocrinology 1.7

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  毛发孕激素分析在Pallas’s松鼠种群管理中的应用研究,通过酶免疫吸附试验验证方法,发现成年雌性孕激素水平显著高于其他性别年龄组,并与胎盘疤痕数量呈正相关,同时受季节和体况影响。

  
岛本达月 | 古藤琴乃
日本兽医生命科学大学兽医护理与技术学院,日本东京武藏野市京南町1-7-1,邮编180-8602

摘要

将生理学和生态学相结合的方法为评估个体和种群健康状况提供了强有力的工具。尽管毛发中的糖皮质激素分析被广泛用作生理指标,但最近毛发中的孕酮也引起了关注,因为它可能作为一种潜在的生殖健康指标,能够整合有关过去生殖活动的信息。在这里,我们研究了毛发孕酮分析作为帕拉斯松鼠(Callosciurus erythraeus)长期生殖活动指标的检测方法的有效性和生物学实用性。我们验证了一种毛发孕酮酶免疫测定法,并用它来比较不同性别和年龄组的毛发孕酮浓度(HPC)。我们探讨了当前和过去的生殖活动(怀孕次数和胎盘疤痕数量)、身体状况、年龄以及季节(非生长季节与生长季节)对成年雌性帕拉斯松鼠HPC的影响。分析方法的验证是成功的。成年雌性的HPC显著高于幼年雄性和幼年雌性。虽然当前生殖活动没有影响,但过去的生殖活动(通过胎盘疤痕数量来表示)显著影响了成年雌性的HPC,即胎盘疤痕较多的雌性帕拉斯松鼠具有更高的HPC。季节也对HPC有显著的正向影响,身体状况较好的雌性倾向于具有更高的HPC。因此,毛发孕酮是帕拉斯松鼠过去生殖活动的综合生理指标,具有预测种群动态的潜力,有助于这种入侵性松鼠的管理。

引言

整合生理学和生态学的最新进展突显了生理指标在评估个体和种群健康方面的潜力(Cooke等人,2013年;Madliger等人,2018年)。在野生动物管理和保护中,生殖过程往往对种群增长产生不成比例的影响,因此在变化的环境条件下决定种群能否持续或增加方面起着关键作用(Gaillard等人,2000年;Manlik等人,2016年)。因此,尽管量化生殖健康对于更好地理解和预测种群动态至关重要,但通常需要密集的野外观察、长期监测或大量个体的解剖才能实现。
类固醇激素分析已被用于研究自由生活动物的生理状况,例如评估生殖功能、生殖健康状况甚至应激反应(Goymann,2005年;Shimamoto等人,2018年,2024a年)。在过去二十年里,由于毛发激素分析相比使用血液、尿液和粪便的传统方法具有优势,因此受到了关注(Heimbürge等人,2019年;Koren等人,2019年)。激素在毛发中积累的机制尚不清楚;然而,据信激素是从毛细血管扩散到毛囊中并在毛发形成过程中积累的。因此,毛发激素分析可能比使用其他样本的激素分析提供更长时间的激素信息(Gormally和Romero,2020年)。
尽管糖皮质激素常被用作生理指标的代表性代理(Sheriff等人,2011年),但其多效性表明它们反映了超出生殖范围的多种生命史过程(Bonier等人,2009年;Crossin等人,2016年)。因此,需要一个更直接反映生殖活动的替代生理指标来更好地评估生殖健康。性类固醇激素(如孕酮)通过调节多种性类固醇激素的分泌水平和平衡在调节生殖功能中起着关键作用。例如,孕酮浓度通常在黄体期增加,主要功能是维持妊娠(Young等人,2011年)。因此,孕酮浓度的分析可用于评估许多物种的当前生殖活动,特别是温哥华岛旱獭(Marmota vancouverensis)(Keeley等人,2011年)、西伯利亚鼯鼠(Pteromys volans)(Shimamoto等人,2015年)和格雷厄姆山红松鼠(Tamiasciurus fremonti grahamensis)(Santymire等人,2022年)。
血液、粪便和尿液已被广泛用于测量哺乳动物的孕酮水平。其中,粪便孕酮代谢物的分析对于自由活动或圈养动物具有明显优势,因为粪便样本可以无创且容易收集,便于评估雌性的生殖周期和当前的生殖活动(Schwarzenberger,2007年)。然而,尽管粪便中的孕酮代谢物比血液中的循环激素具有更强的时间整合性,但它们反映的激素分泌时间范围相对较短,通常仅限于几小时或几天,因此仍然高度依赖于样本收集的时间(Gormally和Romero,2020年)。因此,使用粪便孕酮代谢物评估生殖活动通常需要密集或长期的采样才能捕捉到相关的生殖事件。
最近,毛发孕酮分析已被用于几种物种来评估生殖活动。例如,在亚洲黑熊(Ursus thibetanus)中,经历过前一个冬季怀孕的雌性的毛发孕酮浓度(HPC)高于非繁殖期的雌性(Shimamoto等人,2024a年)。Carlitz等人(2019年)报告了家鼠(Mus musculus)中HPC与胎盘疤痕数量之间的显著正相关关系。这些证据表明,毛发孕酮浓度反映了过去的生殖活动,并提供了比传统方法更强的时间整合信息。然而,以往的研究主要集中在大型哺乳动物上(Terwissen等人,2014年;Keogh等人,2023年;Shimamoto等人,2024a年),对小型哺乳动物的研究较少(但参见Carlitz等人,2019年)。鉴于不同物种在毛发生长、换毛、发情周期和妊娠期方面的差异,评估毛发孕酮分析的有效性和实用性在每个物种中都是至关重要的。
帕拉斯松鼠(Callosciurus erythraeus)是一种入侵性外来松鼠,分布于包括法国、比利时、意大利和日本在内的多个国家(Bertolino和Lurz,2013年;Tamura和Yasuda,2023年)。它们的分布和种群在一些地区正在扩大(Bertolino和Lurz,2013年),这引发了人们对它们通过捕食、竞争和疾病传播可能对本地生态系统产生负面影响的担忧(Mazzamuto等人,2017年;Seki和Yasuda,2018年;Katahira等人,2022年)。因此,评估生殖健康的工具对于有效预测种群动态和有效管理帕拉斯松鼠至关重要。我们之前的研究已经证明了毛发皮质醇分析的有效性和实用性,表明毛发激素浓度提供了长期的、综合的生理信息(Shimamoto,2022年)。然而,由于毛发皮质醇浓度与生殖状况无关,因此需要更直接的方法来评估松鼠的生殖健康。
松鼠的生殖生物学和换毛现象已有充分记录。怀孕的雌性最常在4月和8月被观察到,尽管全年都可以观察到怀孕和哺乳的雌性(Shimamoto和Furusho,2025年)。大约50天的妊娠后,雌性平均产下两只幼崽(Tamura和Terauchi,1994年;Shimamoto和Furusho,2025年)。值得注意的是,观察胎盘疤痕可以表明之前的怀孕情况,疤痕数量可以指示最近妊娠的着床点数量(Shimamoto和Furusho,2025年),这可以作为生殖活动和潜在产仔数量的代理指标。此外,从4月到11月都可以不断发现新毛发的松鼠(Shimamoto等人,2024b年),这表明毛发换毛可能发生在较长的时间内,而不仅仅是在春季和秋季,许多日本哺乳动物在春季和秋季换毛(Mitsuzuka等人,2019年;Hata等人,2024年)。综上所述,帕拉斯松鼠似乎是研究毛发孕酮浓度与生殖活动关系的合适物种。
本研究的目标是:(1)对帕拉斯松鼠的毛发孕酮检测方法进行分析验证;(2)测试毛发孕酮浓度(HPC)作为生殖活动生理指标的实用性。首先,进行了平行性和加标-回收测试以分析验证毛发孕酮的酶免疫测定法(EIA)。接下来,我们研究了HPC与性别-年龄组之间的关系。最后,我们还研究了成年雌性松鼠的HPC与当前和过去的生殖活动(如怀孕次数和胎盘疤痕数量)、身体状况、年龄以及毛发生长季节之间的关系。由于内在因素(如身体状况、年龄和毛发生长季节)可能会影响毛发激素水平,这些变量被纳入分析作为协变量。干眼晶状体质量被用作年龄的指标,因为它被广泛认为是啮齿动物(包括帕拉斯松鼠)可靠的年龄代理指标(Rowe等人,1985年;Sutherland等人,2004年;Santicchia等人,2015年;Shimamoto和Furusho,2025年)。

部分摘录

样本收集

本研究使用了2018年11月至2021年12月期间在日本神奈川县横须贺市28个绿地捕获的353只帕拉斯松鼠的尸体。这些松鼠是横须贺市政府为控制入侵外来物种而随机捕获的,并在死亡后立即冷冻。冷冻后,这些松鼠由市政府提供。
为了区分成年个体和幼年个体,我们观察了外部特征的发展情况

毛发孕酮检测方法的分析验证

添加到混合毛发提取物中的外源性孕酮的回收率为108.39±5.08%。加标样本的浓度与添加的外源性孕酮量有很强的相关性(r = 0.99,p < 0.01;补充图3)。平行性测试的结果显示在补充图4中。混合毛发提取物和孕酮标准品的系列稀释之间的平行性得到确认(F1,18 = 0.16,p = 0.69)。

不同年龄组和性别组之间的毛发孕酮浓度比较

平均HPC(ln ng/g)为3.06±0.61

讨论

三个主要结果支持了毛发孕酮分析在帕拉斯松鼠中的实用性。松鼠的毛发孕酮检测方法得到了成功验证。成年雌性的HPC显著高于所有其他性别-年龄组。最后,我们发现HPC与胎盘疤痕数量之间存在正相关关系。这些发现表明,毛发孕酮分析反映了帕拉斯松鼠的成熟程度和过去的生殖活动,这与

CRediT作者贡献声明

岛本达月:撰写——审稿与编辑,撰写——初稿,验证,资源管理,方法学,调查,正式分析,数据管理,概念化。古藤琴乃:撰写——审稿与编辑,撰写——初稿,验证,方法学,调查,正式分析,数据管理。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的财务利益或个人关系。

致谢

我们感谢山本敏明博士、片平宏隆博士、伊藤基弘博士、田上里树以及帕拉斯松鼠项目团队的成员在采样和实验室支持方面的帮助。我们还要感谢三浦良太郎博士和伊贺康辅博士提供了抗孕酮抗体和用辣根过氧化物酶标记的孕酮。我们感谢横须贺市和NPO Miura Peninsula Biodiversity Conservation提供样本。我们还要感谢
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