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NEUMANN, G. (2002)

Bestimmung von Sexualzyklus und Trächtigkeit mit Hilfe des Nachweises von Gestagenen im Kot von im Zoo gehaltenen Giraffen (Giraffa camelopardalis) und Spitzmaulnashörnern (Diceros bicornis).

Control of oestrus cycle and pregnancy by means of faecal gestagen monitoring in giraffes (Giraffa camelopardalis) and black rhinoceroses (Diceros bicornis) kept in zoological gardens.

Dr. med. vet. Dissertation

158 Seite

Veterinär-Physiologisch-Chemisches Institut der Veterinärmedizinischen Fakultät der Universität Leipzig
Leitung: Prof. Dr. med. vet. Klaus Eulenberger, Prof. Dr. med. vet. Eberhard Grün
Zoo Leipzig

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Zusammenfassung:

Da die afrikanischen Spitzmaulnashörner in ihrer Heimat vom Aussterben bedroht sind, besitzt ihre Nachzucht in Zoologischen Gärten große Bedeutung. Zwar sind die Bestände der Giraffen in der Wildnis noch nicht besonders gefährdet, die Verlustrate dieser empfindlichen Tierart in menschlicher Obhut ist jedoch zu hoch. Die Gestagenkonzentrationen im Kot wurden bestimmt, um detailliertere Kenntnisse der Fortpflanzungsphysiologie dieser beiden Spezies, die für eine erfolgreiche Reproduktion notwendig sind, zu erlangen. Die nichtinvasive Methode erwies sich als geeignet zur Überwachung der Fortpflanzung sowohl bei den Giraffen als auch den Spitzmaulnashörnern. Die Gestagenbestimmung im Kot erfolgte in 3 Schritten: Einwiegen des Kotes, Extraktion der Gestagene mit Hilfe von Methanol und ihre Bestimmung mittels Radioimmunoassay.
Im methodischen Teil der Arbeit ergaben sich innerhalb einer Tierart (Giraffen, Spitzmaulnashorn und zusätzlich Damagazellen) nur geringfügige Schwankungen der Trockenmasse des Kotes von maximal 5 %, so dass sich auch bei unterschiedlichem Wassergehalt des Kotes ohne vorherige Trocknung der Proben gut vergleichbare Gestagenwerte in verschiedenen Kotproben der gleichen Tierart ermitteln lassen. Nach 24- bzw. 48-stündiger Lagerung bei Raumtemperatur waren im Kot von Giraffen und Nashörnern die Gestagenwerte im Vergleich zum sofortigen Einfrieren der Proben signifikant erhöht. Bei Nashörnern und Gazellen wurden nach längerer Lagerzeit (1 und 3 Monate) bei – 20 °C keine signifikanten Veränderungen der niedrigen Gestagenkonzentrationen im Kot festgestellt. Im Gegensatz dazu zeigte sich bei Kotproben von Giraffen mit hohen Ausgangskonzentrationen eine signifikante Erniedrigung (durchschnittlich 45 %). Im Vergleich zu einmaligem führte mehrmaliges Auftauen der Proben zum signifikanten Absinken der Gestagenkonzentrationen im Kot von Spitzmaulnashörnern und Gazellen. Im Ergebnis dieser Voruntersuchungen wurde für das weitere Vorgehen eine standardisierte Behandlung der Kotproben bis zur Bestimmung ihrer Gestagenkonzentrationen eingehalten.
Bei 13 Giraffen und 8 östlichen Spitzmaulnashörnern aus 7 deutschen Zoos (insgesamt 2618 Kotproben) erfolgte zwischen 1997 und 2002 eine Zyklus- und/ oder Graviditätsdiagnostik mittels Gestagenbestimmungen im Kot. Dabei zeigten die Konzentrationen an Progesteronmetaboliten im Kot von 6 adulten, ingraviden Giraffen zyklische Schwankungen mit einer Zykluslänge von ca. 14 Tagen. Die Follikelphase dauerte im Mittel 6,9 Tage mit Gestagengehalten von durchschnittlich 259 ± 49 ng/g Kot und die Lutealphase hatte eine Länge von im Mittel 7,6 Tagen bei Konzentrationen an Progesteronmetaboliten von durchschnittlich 1163 ± 223 ng/g Kot. Brunstsymptome und/ oder Paarungen fielen immer mit dem Ende der Lutealphase zusammen. Am Beginn von 8 Graviditäten kam es bei den Giraffen zum Anstieg der Hormonkonzentrationen auf Werte, die auch während der Lutealphase erreicht werden. Danach blieb die Gestagenausscheidung mit dem Kot zwischen der 58. und 1. Woche a. p. auf hohem Niveau. Eine Rückkehr auf Basalwerte, die während der Follikelphase auftreten, erfolgte erst 3 Tage p. p. Nach der Geburt konnten bei einigen Tieren postpartale Östren mit einer kurzfristigen Erhöhung der Hormonausscheidung im Kot festgestellt werden. Bei 7 adulten, ingraviden Spitzmaulnashörnern konnte mit der angewandten Methode kein Sexualzyklus ermittelt werden. Diese Tiere zeigten nur geringe Schwankungen der Gestagenausscheidung auf niedrigem Niveau (im Mittel 74 ± 18 ng/g Kot). Im Rahmen von 4 Graviditäten kam es bei den Spitzmaulnashörnern zunächst zu einer langsamen Erhöhung der Ausscheidung von Progesteronmetaboliten mit dem Kot, gefolgt von einem starken Anstieg ab der 56. Woche a. p. auf maximale Konzentrationen von ca. 674 ng/g Kot zwischen der 40. und 36. Woche a. p. Im weiteren Verlauf der Gravidität schwankten die Gestagengehalte zwischen 450-600 ng/g Kot. Eine Rückkehr auf das Niveau der Gestagenausscheidung von ingraviden Tieren war erst 3 Tage p. p. zu verzeichnen. Durch Festlegung eines Schwellenwertes von 200 ng/g Kot konnte eine Graviditätsdiagnose bei den Spitzmaulnashörnern ab etwa 52 Wochen vor der Geburt erfolgen. Eine Vorhersage des Geburtszeitpunktes war durch die Bestimmung der Gestagene im Kot weder bei Giraffen noch bei Spitzmaulnashörnern möglich.

Abstract:

Since the African black rhinoceros is threatened to become extinct in its homeland, its offspring in zoological gardens possesses great importance. The existence of the giraffe is not yet particularly endangered in the wild, the loss of this sensible species in captivity is however very high. Gestagen concentrations in the faeces were determined in order to get more knowledge on the reproduction physiology of these two species, which is necessary for a successful reproduction. These non-invasive method was shown to be suitable for monitoring of the reproduction both in giraffes and black rhinoceroses. The gestagens in the faeces were analyzed in 3 steps: weighing of faeces specimens, gestagen extraction with methanol and their determination by means of radioimmunoassay.
In the methodical part of the study the dry mass of the faeces showed only small variations up to 5 % within one species (Baringo giraffe, black rhinoceros and also dama gazelle). Thus, it was possible to estimate comparable gestagen levels from several faecal samples within one species without drying, in spite of their different amounts of water. After storage at room temperature for about 24 and/ or 48 hours gestagen concentrations in the faeces of giraffes and rhinoceroses were significantly increased in comparison to samples frozen immediately. After prolonged storage time (1 and 3 months) at – 20 °C no significant changes of low gestagen concentrations were stated in the faeces of rhinoceroses and gazelles. In opposite to this, in the faeces of giraffes with high initial gestagen concentrations a significant decrease (average 45 %) was evident. Repeated thawings of the samples led to a significant dropping of the gestagen levels in the faeces of rhinoceroses and gazelles compared to single thawing. As a result of these preceding investigations a standardized treatment of the faeces samples prior to determination of their gestagen concentrations was observed.
Control of reproduction cycle and pregnancy respectively by means of faecal gestagen monitoring was carried out in a total of 2618 faecal samples of 13 giraffes and 8 eastern black rhinoceroses, collected in 7 German zoos from 1997 to 2002. Concentrations of progesterone metabolites in the faeces of 6 adult, nonpregnant giraffes showed cyclic fluctuations with a cycle length of approximately 14 days. The follicular phase took 6.9 days on an average with a mean gestagen concentration of 259 ± 49 ng/g faeces and the luteal phase had a length of 7.6 days on an average with a mean concentration of 1163 ± 223 ng/g faeces. Oestrus behaviour and/ or mating was observed always at the end of the luteal phase. A rise of hormone concentrations to a level, which is characteristic for the luteal phase, was evident at the beginning of 8 pregnancies in giraffes. Afterwards the excretion of faecal gestagens remained on a high level between week 58th and 1st a. p. Basal values, which are characteristic for the follicular phase, were detected 3 days p. p. After parturition some animals showed oestrus behaviour with a short increase of hormone excretion by the faeces. In 7 adult, nonpregnant black rhinoceroses no reproduction cycle could be ascertained by determination of gestagens in the faeces. Only small fluctuations of the gestagen excretion on a low level (on an average 74 ± 18 ng/g faeces) were evident in these animals. Within 4 pregnancies of black rhinoceroses a slow increase of the excretion of faecal progesterone metabolites could be detected, followed by a massive rise from week 56th a. p. to maximum concentrations of approximately 674 ng/g faeces between week 40th and 36th a. p. In the ongoing pregnancy the gestagen concentrations varied between 450-600 ng/g faeces. A return to the level of the gestagen excretion of nonpregnant animals was noticed 3 days p. p. Diagnosis of pregnancy of black rhinoceroses was possible approximately 52 weeks prior to parturition by defining a threshold value of 200 ng/g faeces. Prediction of the day of delivery by means of gestagen determination in the faeces was neither possible in giraffes nor in black rhinoceroses.

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© Peter Dollinger, Zoo Office Bern hyperworx