Это открытие означает, что измерение уровня кортизола в чешуе может дать простой, минимально инвазивный взгляд на благополучие рыб, позволяя ученым лучше понять, как они справляются с изменениями в сельском хозяйстве, промышленности или биоразнообразии.
Кортизол является хорошо известным индикатором стресса и легко обнаруживается в крови.
Но анализы крови являются инвазивными и не являются надежным признаком длительного стресса, потому что уровни возвращаются к норме вскоре после стрессового события.
В новом исследовании, опубликованном в журнале Conservation Physiology, профессора Николас Бернье и Фредерик Лаберж из Департамента интегративной биологии Университета штата Нью-Йорк демонстрируют, что кортизол накапливается в чешуе рыбы гораздо медленнее, чем в крови, и остается там в течение нескольких недель.
«Недавние исследования показали, что кортизол можно измерить в чешуе рыбы, но они не смогли продемонстрировать, сколько времени потребовалось гормону, чтобы накапливаться в чешуе. Это важно знать, потому что простой акт поимки рыбы вызовет всплеск кортизола. «Мы первые, кто показал, что кортизол медленно увеличивается по шкале и остается повышенным в течение некоторого времени», – сказал Лаберж.
Как и человеческие волосы и ногти, чешуя у самой большой, наиболее распространенной группы рыб не содержит живых клеток. Но поскольку чешуйки растут внутри слоев кожи, они постоянно контактируют с жидкостями организма, которые поддерживают их питание, включая циркулирующий кортизол.
Исследовательская группа хотела лучше понять, сколько времени требуется, чтобы кортизол накапливался в чешуе после длительного стресса и затем рассеивался после его окончания. Они провели несколько экспериментов с золотыми рыбками в лабораторных условиях, подвергая их воздействию различных факторов стресса в разные промежутки времени, а затем давая им возможность восстановиться в течение одной, двух или трех недель. Образцы крови и накипи были взяты в период стресса и восстановления.
Команда обнаружила, что уровень кортизола в крови резко вырос в течение получаса после воздействия одного стрессора, а затем вернулся к норме в течение нескольких часов.
В то время как содержание кортизола в весах не изменялось в ответ на единичный стресс, повторяющийся ежедневный стресс создавал четкую подпись на весах.
У рыб, которые перенесли повторяющийся стресс в течение нескольких недель, уровень кортизола в чешуе со временем увеличивался, проявляясь в чешуе не менее 14 дней, а затем оставался высоким, медленно убираясь с чешуи.
Даже у золотых рыбок, которым разрешили оправиться от стресса более трех недель, уровень кортизола в их чешуях все еще был высоким.
«В нашей статье мы подчеркнули, что чешуя не похожа на волосы и перья», – сказал Лаберж. «В волосах кортизол откладывается по мере роста волос, что позволяет ретроспективно оценить уровень стресса. Весы более динамичные.
Гормоны могут накапливаться, а затем рассеиваться в чешуях, но гораздо медленнее, чем в крови."
Команда также узнала, что чешуя, собранная вокруг горизонтальной средней линии рыбы, показывала самый высокий уровень кортизола, предполагая, что эта область лучше всего подходит для выборки весов для измерения этого важного гормона.
Хотя это исследование проводилось на золотых рыбках в лабораторных условиях, теперь команда приступила к аналогичным исследованиям на дикой рыбе в речных условиях, чтобы определить, повышают ли неблагоприятные условия окружающей среды в естественных условиях уровень кортизола в масштабе.
Исследователи ожидают, что накопление кортизола и его клиренс будут различаться у разных видов рыб, так же как гормон накапливается по-разному в волосах разных видов млекопитающих.
«Необходимо проделать большую работу, чтобы понять эти различия, а также сделать этот метод тестирования более простым, точным и менее инвазивным с использованием как можно меньшего количества шкал», – сказал Бернье.
"Это все еще новая область исследований, но есть большое волнение, как со стороны исследователей, занимающихся вопросами сохранения окружающей среды, так и с точки зрения благополучия животных, поскольку весы могут быть простым индикатором хронического стресса."