Untersuchung zur Stressbelastung von Robben (Pinnipedia) und Rindern

Eine länger anhaltende oder in kurzen Abständen wiederkehrende Stresssituation kann zu einer chronischen Aktivierung der Hypothalamus-Hypophysen-Nebennieren-(HPA) Achse führen. Eine solche chronische Belastung, zum Beispiel durch umweltbezogene, haltungsbedingte oder anthropogene Stressoren, kann dabei neben einer fehlgeleiteten Stressantwort auch eine Überbelastung der Adaptationsmechanismen nach sich ziehen. Neben physiologischen können so auch pathologische Veränderungen im Rahmen einer chronischen Stressantwort auftreten, die aufgrund der Interaktionen des neuroendokrinen und immunologischen Systems außerdem mit einer erhöhten Krankheitsanfälligkeit assoziiert sein können (Besedovsky und Rey 1996, McEwen und Wingfield 2003). Traditionell wird die Bestimmung von Cortisol in Blutproben als häufigste Messmethode zur Evaluation der Stressauswirkung verwendet. Hierbei kann allerdings bereits die Manipulation zum Zweck einer Probenentnahme, gerade bei marinen Wildtieren oder auch landwirtschaftlichen Nutztieren, zu einem akuten Anstieg der Cortisolwerte führen (Mormède et al. 2007, Sheriff et al. 2011). In der Humanmedizin gewinnt zunehmend die Analyse des Steroidhormons Dehydroepiandrosteron (DHEA) zur besseren Unterscheidung einer akuten von einer chronischen Stresssystemaktivierung an Bedeutung. Während einer länger anhaltenden Stresssytemaktivierung kann hierbei, aufgrund des gemeinsamen Bildungswegs von DHEA und Cortisol aus dem Vorläuferhormon Pregnenolon, neben einer Steigerung der Cortisolkonzentrationen auch eine zeitgleiche Abnahme der DHEA-Werte beobachtet werden (Parker et al. 1985, Guilliams und Edwards 2010). In der vorliegenden Dissertation wurden daher mögliche Unterschiede der Cortisol-, DHEA- und DHEAS-Konzentrationen zwischen unterschiedlichen Untersuchungsgruppen bei zwei verschiedenen Tierspezies, Robben und Milchkühen, evaluiert. Ziel war es diese Parameter bei erkrankten Robben und Milchkühe zu messen und somit gegebenfalls Rückschlüsse auf eine zuvor stattgefunde chronische Stresssystemaktivierung mittels der Cortisol-,  DHEA- und DHEAS-Konzentrationen und auch des Cortisol/DHEA-Quotienten ziehen zu können. Darüber hinaus sollte der Einsatz dieser Parameter als Bestandteil eines speziesübergreifenden Belastungsindex, zur Einschätzung des Einflusses einer chronischen Stressbelastung auf den Organismus, evaluiert werden.   Im ersten Hauptteil der vorliegenden Arbeit wurden dazu zwei unterschiedliche wild- und in menschlicher Obhut lebende Robbenarten beprobt. In einer ersten Studie erfolgte die Beurteilung des Einsatzes von Tränenflüssigkeit und Speichel als alternative, situationsunabhängige Untersuchungsmaterialien zur Cortisolbestimmung bei freilebenden Seehunden und an den menschlichen Umgang habituierten Robben. Hierbei sollte geprüft werden ob ein bereits bei Menschen und auch bei Rindern festgestellter zeitverzögerter Anstieg der Cortisolkonzentrationen im Speichel und der Tränenflüsigkeit (Banbury 2009, Khraim 2011, Hernandez et al. 2014) ebenfalls bei den untersuchten Robben nachgewiesen werden kann. Die Untersuchungen ergaben dabei eine deutliche Korrelation zwischen den Cortisolkonzentrationen im Serum und der Tränenflüssigkeit (R2=0.82, P< 0.01) wie auch eine belastbare Korrelation zwischen den Speichel- und Tränenflüssigkeitsergebnissen (R2=0.68, P< 0.05) sowie zwischen den Speichel- und Serumwerten (R2=0.60, P< 0.05) der freilebenden Seehunde. Aufgrund der deutlichen Korrelation der Cortisolwerte im Serum und in der Tränenflüssigkeit scheint letztere ebenfalls die durch die Probenentahme beeinflusste Cortisolkonzentration abzubilden, so dass die Entnahme von Tränenflüssigkeit demnach keine situationsunabhängige Alternative zur Blutprobenentnahme darzustellen scheint. Hingegen könnte die moderate Korrelation der Speichel- und Serumcortisolwerte auf den bei anderen Tierarten nachgewiesen zeitverzögerten Anstieg der Cortisolwerte hinweisen. Die Speichelprobenentnahme könnte somit eine neue Möglichkeit zur Feststellung der eigentlichen, von der Manipulation unbeeinflussten Stressreaktion bei Robben widerspiegeln.   Im zweiten Hauptteil erfolgte die Beurteilung möglicher Unterschiede der Cortisol-, DHEAS- und DHEA-Konzentrationen zunächst bei an den menschlichen Umgang habituierten sowie   bei gesunden und erkrankten freilebenden Robben. Hierbei wurde hypothetisch angenommen, dass die in menschlicher Obhut lebenden Robben keiner, die freilebenden gesunden Seehunde durch die Probenentnahme hingegen einer akuten Stressbelastung und die Gruppe der freilebenden erkrankten Seehunde einer chronischen Stresssystemaktivierung ausgesetzt waren. Neben der Einschätzung des Gesundheitzustands anhand einer allgemeinen beziehungsweise postmortalen Untersuchung erfolgte die Bestimmung eines kleinen Blutbildes, sowie die Analyse von Cortisol, DHEAS und DHEA aus den gewonnenen Blutproben. Die habituierten Robben zeigten hierbei deutlich geringere Cortisolwerte (P< 0,01) verglichen mit beiden Wildtiergruppen, wohingegen die Konzentrationen zwischen den gesunden und erkrankten Wildtieren vergleichbar waren. Zudem konnte kein signifikanter Unterschied der DHEAS-Werte zwischen den untersuchten Gruppen nachgewiesen werden. Allerdings wiesen die erkrankten, wildlebenden Seehunde numerisch niedrigere DHEA-Konzentrationen sowohl im Vergleich zu den habituierten als auch signifikant niedrigere Werte verglichen mit den gesunden, wildlebenden Robben (P< 0,05) auf. Außerdem konnte ein deutlich höherer Cortisol/DHEA-Quotient der erkrankten Wildtiere im Vergleich zu den habituierten Robben festgestellt werden (P< 0,001). Auch der aus dem Ernährungszustand und den Cortisolwerten im Bezug zu den DHEA- und IGF-I-Konzentrationen errechneten Stressindex ergab den höchsten Wert in der Gruppe der erkrankten, freilebenden Seehunde. Es könnte somit spekuliert werden, dass entweder eine möglicherweise chronische Stresssystembelastung zu einer Beeinflussung des Gesundheitszustands der erkrankten, freilebenden Seehunde geführt haben könnte oder aber der schlechte Gesundheitszustand selbst als ein zusätzlicher Stressor fungierte. Das Steroidhormon DHEA wie auch das Verhältnis von Cortisol und DHEA scheinen somit ein verlässliches Hilfsmittel für die Einschätzung einer chronischen Aktivierung des Stresssystems bei Seehunden und Kegelrobben darzustellen.   Unter der Annahme, dass eine chronische Stressbelastung zu einer höheren Inzidenz von entzündlichen Produktionserkrankungen in der postpartalen Phase führen kann (Ingvartsen 2006, Mulligan und Doherty 2008), wurde erstmals mögliche Unterschiede der Cortisol-, DHEA- und DHEAS-Konzentrationen vergleichend bei gesunden und an einer Metritis erkrankten Milchkühen postpartum analysiert. Hierzu wurden neben der Durchführung einer allgemeinen und speziellen gynäkologischen Untersuchung ebenfalls Blutproben von den gesunden und an einer Metritis erkrankten Kühe entnommen. Neben den endokrinologischen Analysen von Cortisol, DHEAS und DHEA erfolgte die Bestimmung der Gesamtleukozytenzahl zur Beurteilung der Aktivität der zellulären Immunantwort der untersuchten Milchkühe. Anhand der festgestellten Leukozytenzahlen wurden die erkrankten Milchkühe in zwei weitere Untergruppen eingeteilt: Metritis mit einer Leukozytenzahl innerhalb des Referenzbereich oder Metritis mit einer Leukopenie. Die Cortisol- wie auch die DHEAS-Werte waren vergleichbar zwischen den drei Untersuchungsgruppen. Allerdings wiesen die erkrankten, leukopenischen Milchkühen höhere DHEA-Konzentrationen im Vergleich zu den gesunden Kühen (P< 0,05) auf. Des Weiteren konnte bei den erkrankten, leukopenischen Kühen der niedrigste Cortisol/DHEA-Quotient festgestellt werden. Hieraus konnte geschlussfolgerte werden, dass die höheren DHEA-Konzentrationen bei den erkrankten, leukopenischen Milchkühen eher einen endokrinen gegenregulatorischen Prozess, im Zuge der in der Literatur beschriebenen immunmodulatorischen und –protektiven Wirksamkeit von DHEA widerspiegeln könnten. Diese Schlussfolgerung wird auch durch den niedrigen Stressindex der erkrankten, leukopenischen Milchkühe, welcher aus dem BCS, dem Verhältnis der Cortisol- und DHEA-Konzentrationen zueinander sowie dem metabolischen Marker IGF-I berechnet wurde, untermauert. Der Cortisol/DHEA-Quotient könnte, aufgrund der vermeintlich antagonistischen Wirkung dieser beiden adrenalen Hormone auf das Immunsystem, in zukünftigen Studien als prognostisches Hilfsmittel für die Einschätzung des Verlaufs einer Erkrankung verwendet und sollte in weiteren Arbeiten verfolgt werden. In Rahmen dieser Arbeit konnten Hinweise für die unterschiedlichen Eigenschaften sowie Interaktionen des Steroidhormones DHEA mit dem Stress- und Immunsystem bei zwei verschiedenen Säugetierarten gefunden werden. Aufgrund dieser bei den untersuchten Tierarten festgestellten divergierenden Wirkungen von DHEA scheint allerdings die Etablierung eines speziesübergreifenden Belastungsindex aus den erhobenen Daten nicht geeignet für eine verlässliche Einschätzung einer chronischen Stressbelatung. Allerdings könnte der Cortisol/DHEA-Quotient bei den untersuchten Tierarten helfen eine mögliche Fehlregulation, wie auch den Einfluss der HPA-Achse auf die Funktion des neuro–immun–endokrinen Netzwerks objektiv und belastbar abzubilden.