毛が生えてきた - 外部からの汚染は、豚や牛のストレスの指標としての毛髪コルチゾールの妥当性に影響を与える可能性があります

It's getting hairy - External contamination may affect the validity of hair cortisol as an indicator of stress in pigs and cattle.

• Winfried Otten
• Susen Heimbürge
• Ellen Kanitz
• Armin Tuchscherer

抄録

毛髪コルチゾール濃度(HCC)は、反復または長期のストレス状態や病態によって引き起こされる視床下部-下垂体-副腎(HPA)軸活動の亢進を評価するために、ますます使用されるようになってきている。しかし、コルチゾールが毛髪に取り込まれるメカニズムとその原因、および交絡因子の可能性については、特にヒト以外の動物においては、まだ知識が不足している。農場動物は、通常、閉じ込められた飼育条件の下で飼育されており、互いに密接に接触し、汚れた環境にさらされているため、コルチゾールまたはその代謝物をかなりの濃度で含むことが知られている尿、糞および唾液の汚染にさらされている可能性がある。したがって、我々の研究の目的は、尿、糞および唾液による汚染が、豚および牛の毛髪中のコルチゾール濃度に与える影響を調査することであった。試験管内実験では、豚12頭と牛12頭の毛髪を、コルチゾール濃度が低いか高いかのいずれかを含む尿と唾液、またはそれぞれの種の糞便で繰り返し汚染し、水で処理した毛髪と処理していない毛髪を比較した。汚染は、毎日２時間、２０日間にわたって実施した。その後、すべてのサンプルを洗浄し、粉砕し、抽出し、同じプロトコルに従ってHCCについて分析した。我々の結果は、尿による汚染は、両種のHCCのかなりの濃度依存的な増加を引き起こしたことを示した。唾液はウシのみで同等の効果があった。さらに、水で処理した場合、豚の毛髪のコルチゾール濃度は低下したが、糞便による汚染は牛のみでHCCの増加を引き起こした。我々の知見は、コルチゾールを含む体液による毛髪の汚染は、おそらく濃度勾配に応じて拡散を介して、毛髪軸へのコルチゾールの取り込みを引き起こすという証拠を提供している。この場合、汚染に由来する毛髪中のコルチゾールは、血液由来のコルチゾールと区別できない。したがって、汚染は、HPA軸活性の指標としての毛髪コルチゾールの妥当性に影響を与える可能性があり、分析前の除染プロトコルによって防ぐことはできません。

Hair cortisol concentration (HCC) is increasingly used for the assessment of enhanced hypothalamic-pituitary-adrenal (HPA) axis activity, e.g., caused by repeated or long-term stressful conditions or pathologies. However, there is still a lack of knowledge regarding the mechanisms and sources of cortisol incorporation into the hair and possible confounding factors, especially in non-human animals. Farm animals are usually kept under confined housing conditions, have close contact with each other and with soiled environments and may thus be exposed to contamination with urine, feces and saliva, which are known to contain substantial concentrations of cortisol or its metabolites. Therefore, the aim of our study was to investigate the impact of contamination with urine, feces and saliva on the cortisol concentration in the hair of pigs and cattle. In an in vitro experiment, hair strands of 12 pigs and 12 cattle were repeatedly contaminated with urine and saliva, containing either low or high cortisol concentrations, or with the feces of the respective species and were compared with hair treated with water or untreated hair. Contamination was performed over 20 days for two hours daily. Thereafter, all samples were washed, ground, extracted and analyzed for HCCs following the same protocol. Our results showed that contamination with urine caused a considerable and concentration-dependent increase in HCCs in both species. Saliva had a comparable effect only in cattle. In addition, the treatment with water led to a reduction in the cortisol concentration of porcine hair, whereas contamination with feces caused an increase in HCC only in cattle. Our findings provide evidence that contamination of hair with cortisol-containing body fluids causes incorporation of cortisol into the hair shaft, probably via diffusion depending on the concentration gradient. In that case, cortisol in hair derived from contamination cannot be distinguished from cortisol originating from blood. Thus, contamination may affect the validity of hair cortisol as an indicator of HPA axis activity and cannot be prevented by decontamination protocols prior to analysis.

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