Konzentrationen von Sexualsteroiden im Blutplasma männlicher und weiblicher Esel

Abstract

Esel spielen in zahlreichen Entwicklungs- und Schwellenländern immer noch eine bedeutende Rolle als Nutztiere. In anderen Ländern wiederum werden sie vermehrt als Freizeittiere gehalten, in Deutschland derzeit immerhin ca. 7000 Tiere, mit steigender Tendenz. Da zur Reproduktionsendokrinologie des Esels im Unterschied zum Pferd bisher nur wenige, punktuelle Beobachtungen vorlagen, war es Ziel dieser Arbeit, Referenzwerte für Sexualsteroide bei in Deutschland gehaltenen trächtigen Eselstuten sowie bei Eselhengsten zu erarbeiten. Schwerpunkt der Untersuchungen an weiblichen Tieren war die Erstellung eines Profils trächtigkeitsspezifischer Östrogene als Basis für die hormonelle Trächtigkeitsdiagnostik.Bei über ganz Deutschland verteilt gehaltenen, in den Jahren 2006 bzw. 2007 gedeckten trächtigen Stuten verschiedener Eselrassen bzw. Kreuzungstieren wurden in vierwöchigen Abständen Blutproben gewonnen. Von ursprünglich 35 beprobten Tieren ergaben sich letztlich 18 zumindest weitgehend vollständige und fünf partielle Trächtigkeitsprofile aus intakten Einlingsgraviditäten, die für die Erstellung von Referenzwerten herangezogen werden konnten. Die Hormonkonzentrationen der restlichen sechs graviden Stuten wurden wegen Zwillingsgravidität, Graviditätsstörungen bzw. schwerwiegender Erkrankungen während der Gravidität oder anderer Auffälligkeiten gesondert betrachtet. Zur Erstellung jahreszeitlicher Profile bei Eselhengsten standen über einen Zeitraum von 12 Monaten (Juli 2007-Juni 2008) in Abhängigkeit vom Entnahmezeitpunkt Blutproben von 2-9 Tieren der Rassen Zwergesel bzw. Normalesel zur Verfügung.Bei den trächtigen Eselstuten wurden Progesteron und Gesamtestron mittels im eigenen Labor etablierter und evaluierter radioimmunologischer Messverfahren nach Probenextraktion mit Hexan bzw. Toluol gemessen. Bei fünf ausgewählten Stuten, bei denen ein kompletter Probensatz vorlag, wurden zusätzlich Estron bzw. Estronsulfat separat erfasst. Bei den Eselhengsten wurden die Konzentrationen an Testosteron, Estron bzw. Estronsulfat bestimmt. Die Messung von Testosteron erfolgte ebenfalls mittels eines im eigenen Labor etablierten radioimmunologischen Messverfahrens nach vorheriger Extraktion der Proben mit Toluol.Insgesamt weisen die bei trächtigen Eselstuten erstellten Trächtigkeitsprofile große Ähnlichkeiten mit den in einer vorangegangen Arbeit erstellten Hormonverläufen trächtiger Pferdestuten auf. Es ergaben sich jedoch auch einige eselspezifische Besonderheiten.Die Progesteronbestimmungen ergaben in den ersten fünf Trächtigkeitswochen bei Eselstuten mit durchschnittlich 20-30 ng/ml deutlich höhere Messwerte als bei der Pferdestute (ca. 5-15 ng/ml). Die Messwerte in der folgenden, bis etwa zur Graviditätsmitte reichenden Trächtigkeitsphase zeichnen sich wie bei Pferdestuten durch eine außerordentlich hohe Variabilität aus, wobei die Spitzenkonzentrationen mit bis zu 110 ng/ml deutlich höher waren als bei der Pferdestute. In der zweiten Trächtigkeitshälfte verlaufen die Progesteronkonzentrationen bei Eselstuten wie bei trächtigen Pferdestuten bis ca. sechs Wochen vor der Geburt auf relativ konstantem, niedrigem Niveau, wobei die Werte der Eselstuten mit ca. 5-20 ng/ml im Mittel geringfügig höher waren als bei Pferdestuten beschrieben. Ein präpartaler Anstieg der Messwerte, wie er bei Pferdestuten beschrieben wurde, ist auch bei Eselstuten zu beobachten, bei denen er allerdings vergleichsweise schwächer ausgeprägt ist. Auch der bei Pferdestuten in Fällen von Graviditätstörungen in fortgeschrittenen Trächtigkeitsstadien beschriebene vorzeitige Gestagenanstieg konnte bei gestörten Graviditäten von Eselstuten ebenfalls beobachtet werden, bei denen er wiederum vergleichsweise schwächer ausgeprägt war. Bei der Interpretation der Progesteronwerte muss berücksichtigt werden, dass bei Pferdestuten im peripheren maternalen Blut ca. ab der Graviditätsmitte Progesteron praktisch nicht mehr nachweisbar ist und die Progesteronkonzentrationen aus radioimmunologischen Messungen die Kreuzreaktivität des eingesetzten Antiserums gegen verschiedene strukturverwandte plazentare Steroide widerspiegeln. Inwieweit diese Situation auch für die Gravidität des Esels zutrifft ist derzeit noch unbekannt.Auch die Bestimmungen der Gesamtestronkonzentrationen bei trächtigen Eselstuten ergaben ein ähnliches Profil wie das gravider Pferdestuten. Allerdings ist das etwa in der Graviditätsmitte auftretende Maximum mit Werten von ca. 500-2500 ng/ml bei der Eselstute im Mittel deutlich höher als bei Pferdstuten (ca. 450-1000 ng/ml). Gegen Ende der Trächtigkeit liegen die Gesamtestronkonzentrationen dagegen bei der Eselstute im Mittel deutlich niedriger als bei der Pferdestute. Vereinzelt wurden im letzten Graviditätsmonat bereits vor dem Eintreten des finalen Estronabfalls Konzentrationen unter 10 ng/ml gemessen. Die Ergebnisse der statistischen Auswertungen deuten darauf hin, dass der Verlauf der trächtigkeitsassoziierten Östrogene durch das Geschlecht des Fetus beeinflusst wird (p=0,548). Entsprechend waren in der Phase nach dem Überschreiten des Konzentrationsmaximums bei Trächtigkeiten mit weiblichen Feten im Mittel höhere Gesamtestronkonzentrationen zu beobachten als bei Trächtigkeiten mit männlichen Feten.Bei den separaten Messungen von freiem bzw. konjugiertem Estron zeigte sich, dass die Konzentration der sulfonierten Form ebenso wie bei der Pferdestute bei weitem überwiegt. Das Profil der Konzentrationen an freiem Estron trächtiger Eselstuten ist dem der Pferdestuten praktisch identisch, wobei die bei Eselstuten gemessenen Konzentrationen trotz der höheren Estronsulfatkonzentrationen tendenziell niedriger sind als bei Pferdestuten. Anhand der ermittelten Referenzwerte trächtigkeitsspezifischer Östrogene kann die Messung von Estronsulfat oder Gesamtestron bei Kenntnis des letzten Deckdatums ab der 10. Trächtigkeitswoche als zuverlässige Methode der hormonellen Trächtigkeitsdiagnose eingesetzt werden. Bei den eigenen Untersuchungen ergaben sich keine Hinweise dafür, dass bei graviden Eselstuten - wie für Pferdestuten beschrieben - unmittelbar vor dem massiven Einsetzen der plazentaren Steroidproduktion (ca. 8.-10. Trächtigkeitswoche) ein nennenswerter initialer Estronsulfatanstieg ovariellen Ursprungs auftritt.Die Messung von Sexualsteroidkonzentrationen bei Eselhengsten ließ für alle erfassten Parameter eine statistisch hochsignifikante (p < 0,0001) jahreszeitliche Abhängigkeit erkennen, wobei die Messwerte von Februar bis September höher waren als in den restlichen Monaten. Die Auswertung von Einzelprofilen deutet darauf hin, dass die Sexualsteroidkonzentrationen neben der Jahreszeit durch andere Faktoren, wie beispielsweise Decktätigkeit und Anwesenheit rossiger weiblicher Tiere überlagert werden können. Die Testosteronbestimmungen ergaben eine mittlere Konzentration von 1,58 x 1,20±1 ng/ml (geometrischer Mittelwert x Streufaktor±1). Der niedrigste bzw. höchste gemessene Wert betrug 0,39 ng/ml bzw. 5,95 ng/ml. Die Testosteronkonzentrationen männlicher Esel sind damit im Vergleich zum Pferdehengst etwa doppelt so hoch. Die Messungen von freiem Estron ergaben für Eselhengste ähnliche niedrige Konzentrationen wie für Pferdehengste beschrieben und lagen mit Konzentrationen zwischen 0,10-0,17 ng/ml nur geringfügig über der Nachweisgrenze des angewendeten Messverfahrens (0,1 ng/ml). Bezüglich der Estronsulfatkonzentrationen konnten frühere vereinzelte Angaben aus der Literatur bestätigt werden, nach denen die Messwerte bei Eselhengsten im Vergleich zu Pferdehengsten minimal sind und die Estronsulfatbestimmung zur hormonellen Kryptorchismusdiagnostik beim Esel ungeeignet ist. Die bei männlichen Eseln in den eigenen Untersuchungen gemessenen Estronsulfatkonzentrationen lagen im Mittel bei 0,91±0,23 ng/ml mit Extremwerten von 0,34 bzw. 1,36 ng/ml. Der erhebliche Unterschied zwischen männlichen Eseln und Pferden bezüglich der testikulären Östrogenproduktion verdeutlicht, dass selbst zwischen phylogenetisch nahe verwandten Arten erhebliche Unterschiede in der Reproduktionsendokrinologie auftreten können und dass Referenzwerte für Sexualsteroide auch zwischen nahe verwandte Arten nicht ohne weiteres übertragen werden können. Donkeys are still playing an important role as farm animals in numerous developing and newly industrialising countries. In other countries, donkeys are increasingly kept as companion animals. Currently approximately 7000 donkeys are living in Germany, with tendency to rise. In contrast to horses, in donkeys knowledge on reproductive endocrinology is scanty and selective. Hence, the aims of this study were to establish reference values for sex steroid levels in pregnant donkey mares (jennies) and donkey stallions (jacks) kept in Germany and to compile a complete gestational profile of pregnancy-specific estrogens as a solid basis for hormonal pregnancy testing.In 2007 and 2008 blood samples were monthly taken from pregnant donkey mares of various breeds and crossbreed jennies kept all over Germany, yielding 18 complete and five partial profiles of intact singleton pregnancies, which were used for the establishment of reference values. Results obtained from six animals exhibiting twin pregnancy, impaired pregnancy, severe general disease or other anomalies were evaluated individually. For the generation of seasonal hormone profiles of donkey stallions, samples of two to nine animals were available, taken monthly from July 2007 to June 2008.Progesterone and total estrone concentrations were measured utilizing well established inhouse radioimmunoassay methods after extraction with hexane or toluene, respectively. In five complete sets of samples obtained from intact singleton pregnancies, estrone and estrone sulfate concentrations were measured separately. In adult male animals, plasma concentrations of testosterone, estrone and estrone sulfate were determined. For measurement of testosterone, also an inhouse radioimmunoassay was used after extraction of samples with toluene.Gestational profiles for progesterone and estrogens in pregnant donkey mares resembled the respective profiles found in pregnant horse mares in previous studies. However, some donkey specific peculiarities were observed. Progesterone values in the first five weeks of pregnancy averaged 20-30 ng/ml, being significantly higher than the concentrations of horse mares (approx. 5-15 ng/ml) during this period. As in the horse mare, in the following time of gestation until midpregnacy progesterone concentrations were highly variable. However, with peaks up to 110 ng/ml, maximum values in individual jennies were clearly higher than in the equine species. After midpregnancy, variability of progesterone concentrations was substantially lower and they remain on a relatively low level (5-20 ng/ml) until six weeks prior to parturition, when they started to increase until term as previously observed in horse mares. However, compared to horse mares the prepartal rise in jennies is clearly less pronounced. In cases of impaired pregnancies at advanced stages, also in jennies a preterm rise in progestagen levels was observed, which, again, was less pronounced than in horse mares. In the horse mare it has been shown that after luteal regression around midgestation progesterone is virtually absent in the maternal circulation and pregnancy is then obviously maintained by different progestagen(s) of placental origin. Thus progesterone concentrations measured during mid and late equine pregnancy by immunoassays are dependent on the cross-reactivity of the primary antibody used. In jennies, so far no definite information is available on the occurrence of individual progestagens after midgestation.The gestational profile for total estrone established in donkey mares was basically similar to the ones previously found in pregnant horse mares. However, maximum values occurring around midpregnancy are higher in donkey mares (500-2500 ng/ml) than in horse mares (450-1000 ng/ml). Conversely, at the end of pregnancy, total estrone concentrations are lower in donkeys compared to horses. In some cases, concentrations less than 10 ng/ml were measured in the last month of pregnancy prior to the final decline to basal levels occurring around parturition. Statistical evaluation points to the sex of the fetus having an effect on the profile of pregnancy associated estrogens (p=0.548). Accordingly, after the phase of maximum estrogen levels around midgestation, total estrone levels were higher in donkey mares pregnant with female fetuses than with male fetuses. Separate measurements of estrone and estrone sulfate showed, that - like in horses - in maternal blood conjugated estrone dominates by far over the free form. The gestational profile of free estrone in pregnant donkey mares is virtually identical to the one of pregnant horses with a trend to slightly lower levels in donkey mares, despite the higher estrone sulfate maximum concentrations found in donkeys.The established reference values for pregnancy associated estrogens suggest that measurement of total estrone or estrone sulfate can be applied for reliable pregnancy diagnosis from the 10th week of pregnancy onwards. Different from horse mares, in which an initial rise of ovarian estrone sulfate around day 40 precedes the massive onset of placental estrogen production between day 70-80, in donkey mares a more even increase of estrogen levels was found between days 40-80 questioning a significant pregnancy-associated estrone sulfate production in the ovaries of jennies.In male donkeys, a highly significant influence of the season was found for all hormonal parameters under investigation (p<0.0001), with higher concentrations between February and September compared to the rest of the year. Evaluation of profiles obtained in individual animals indicated an interference of seasonal effects with other factors such as sexual activity and presence of females in estrus. Average testosterone concentration was 1.58 x 1.20±1 ng/ml (geometric mean x deviation factor±1), with a maximum concentration of 5.95 ng/ml and a minimum concentration of 0.39 ng/ml. Hence donkey stallions have approximately double the plasma testosterone concentrations compared to horse stallions. As in horse stallions, estrone levels were only slightly above the detection limit of the assay (0.1 ng/ml) and ranged from 0.10 - 0.17 ng/ml. Data from estrone sulfate measurements were in accordance with sporadic earlier observations, pointing to substantially lower concentrations in male donkeys in comparison to equine stallions. Average estrone sulfate concentration was 0.91±0.23 ng/ml, ranging from 0.34 1.36 ng/ml. Hence, in contrast to horses measurement of estron sulfate concentrations is not suitable for the hormonal diagnosis of cryptorchism in donkeys. The differences in testicular estrogen production point out that reference values of sexual steroids may differ significantly even between phylogenetically closely related species.