Neue Methode für Hormonforschung bei Wildtieren

Wie lassen sich Erkenntnisse über Lebewesen gewinnen, die extrem scheu, vielleicht auch gefährlich oder nur an schwer zugänglichen Orten anzutreffen sind?

Eine bewährte Methode besteht darin, ihre „Hinterlassenschaften“ zu untersuchen. Wissenschaftler können aus Kot, Urin und Speichel heute vieles ablesen. So lassen sich beispielsweise aus Messungen der Abbauprodukte (Metabolite) von Steroidhormonen Rückschlüsse auf das soziale oder sexuelle Verhalten von Tieren ziehen.

Auch darüber, wie gefährdete Arten physiologisch auf Störungen ihres Lebensraums reagieren, das heißt, wieviel Stress sie dabei empfinden, geben Konzentrationen bestimmter Hormonrückstände in tierischen Ausscheidungen Anhaltspunkte.

Um die Konzentration von Hormonmetaboliten in Kot oder Urin zu messen, wird ein Enzymimmuntest durchgeführt. Dabei binden spezifisch entwickelte Antikörper an die gesuchten Metabolite; die Anzahl der gebundenen Antikörper liefert dann ein Maß für die Konzentration der Metabolite in einer Probe. Bestimmte Eigenschaften der Metabolite und Änderungen der Testbedingungen können die Messgenauigkeit des Enzymimmuntests beeinflussen und dazu führen, dass die gemessene Konzentration der Metabolite von der tatsächlichen Konzentration abweicht.

Solche Unterschiede können vernachlässigt werden, wenn sie bei allen Proben gleich groß sind und es auf die relativen Veränderungen der Konzentrationen ankommt, wie beispielsweise beim Einsetzen der Paarungsbereitschaft oder bei drastischen Veränderungen der Lebensumstände.

Wenn die Messgenauigkeit der Enzymimmuntests jedoch deutlich variiert, beispielsweise im Verlauf einer Langzeitstudie, bei der Messungen in verschiedenen Jahren stattfinden, sind die Ergebnisse nicht mehr vergleichbar bzw. es würden falsche Schlüsse gezogen werden. Bislang war der einzige Ausweg, alle Proben gemeinsam in einem Durchgang zu messen, was gerade bei großen Probensätzen sehr zeit- und kostenaufwendig ist. Oftmals sind Proben auch einfach nicht mehr verfügbar.

Die beiden Verhaltensökologinnen Eve Davidian und Dr. Sarah Benhaiem haben nun gemeinsam mit ihren IZW-Kollegen eine mathematische Methode entwickelt, mit der Ergebnisse von Enzymimmuntests auch dann vergleichbar sind, wenn sich die Testbedingungen verändern. Zur Validierung ihrer Methode sammelten die Forscher im Rahmen einer seit 1996 laufenden Langzeitstudie über Tüpfelhyänen knapp 500 Kotproben im Ngorongoro-Krater in Tansania.

Bei den zu mehreren Untersuchungszeitpunkten ermittelten Konzentrationen der Metabolite von Cortisol (dem sogenannten Stresshormon) war die Messgenauigkeit des Enzymimmuntests unterschiedlich. Die neue Methode ermöglichte es jedoch, aus Teilsätzen von nur 27 Proben vergleichbare Messergebnisse zu bestimmen. „Unsere Methode standardisiert die Konzentration von Hormonmetaboliten auf einfache Weise und kann für eine Vielzahl von Tierarten, Probentypen und Hormonen kostengünstig angewendet werden“, berichten die Autoren.

Die neue Methode dürfte neben der Anwendung in Langzeitstudien, die typischerweise mit großen Probenmengen operieren, besonders für internationale Gemeinschaftsprojekte interessant sein, die Laborarbeiten an verschiedenen Orten durchführen, denn in unterschiedlichen Laboren ist die Messgenauigkeit der Enzymimmuntests oft verschieden.

Damit dürfte die neue Analysemethode auch zum besseren Verständnis komplexer Prozesse beitragen, wie der Wechselwirkung zwischen Steroidhormonen, Verhaltensweisen und Krankheiten. „So können künftig noch genauere Erkenntnisse zur Erhaltung und zum Schutz von Wildtieren gewonnen werden“, betont Eve Davidian.

Publikation:
Davidian E, Benhaiem S, Courtiol A, Hofer H, Höner OP, Dehnhard M (2015): Determining hormone metabolite concentrations when enzyme immunoassay accuracy varies over time. METHODS ECOL EVOL; doi:10.1111/2041-210X.12338.
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/2041-210X.12338/abstract

Kontakt:
Leibniz-Institut für Zoo- und Wildtierforschung (IZW)
in Forschungsverbund Berlin e.V.
Alfred-Kowalke-Str. 17
10315 Berlin

Wissenschaftliche Fragen:
Dr Sarah Benhaiem
Tel: +49 30 51 68 520
Email: benhaiem@izw-berlin.de

Dr Oliver Höner
Tel: +49 30 51 68 516
Email: hoener@izw-berlin.de

Presseanfragen:
Steven Seet
Tel.: +49 30 5168 125
Email: seet@izw-berlin.de

Das Leibniz-Institut für Zoo- und Wildtierforschung (IZW) ist eine national und international renommierte Forschungseinrichtung der Leibniz-Gemeinschaft. Mit den Forschungszielen „Anpassungsfähigkeit verstehen und verbessern“ untersucht es die evolutionären Anpassungen von Wildtierpopulationen und ihre Belastungen durch den globalen Wandel und entwickelt neue Konzepte und Maßnahmen für den Artenschutz. Dafür setzt es seine breite interdisziplinäre Kompetenz in Evolutionsökologie und –genetik, Wildtierkrankheiten, Reproduktionsbiologie und –management im engen Dialog mit Interessensgruppen und der Öffentlichkeit ein. Das IZW gehört zum Forschungsverbund Berlin e.V.

http://www.izw-berlin.de