Kortyzol jest wiarygodnym wskaźnikiem stresu zwierząt. Ekstrakcja kortyzolu stanowi ważne ramy dla badaczy do monitorowania poziomu stresu i ogólnych wzorców stresorów. Na przykład w poprzednich badaniach przeprowadzono metodologiczną walidację pomiarów kortyzolu we włosach przy użyciu różnych metod u ludzi1,2, monkeys3,4, cattle5, sheep6 i goldfish7,8. Wykazano, że pomiary kortyzolu w matrycach takich jak łuski, śluz skórny, kał i krew9 dostarczają informacji o zdrowiu ryb. Gdy pobieranie krwi jest problematyczne lub brakuje łusek, potrzebne są alternatywne matryce do ekstrakcji kortyzolu. U ryb alternatywne matryce mogą obejmować kość szczęki, twardą tkankę podobną do ludzkiego zęba10.
Rozwój nowych matryc i sprawdzonych technik określania poziomów stresu ryb jest szczególnie interesujący dla przemysłu kawiorowego, gdzie jesiotry mogą doświadczać długotrwałej ekspozycji na czynniki stresu środowiskowego11. Płci jesiotra nie można określić przed ukończeniem 2 roku życia, a jesiotry nie mają łusek. Ponieważ kortyzol stopniowo gromadzi się w stałych matrycach na etapie wzrostu2,7,12, długoterminowe dane dotyczące akumulacji kortyzolu z twardych matryc, takich jak płetwy i kości szczęki, mogą dostarczyć wglądu w poziomy stresu na różnych etapach wzrostu. W przeciwieństwie do tego, poziom kortyzolu we krwi zapewnia migawkę poziomu stresu w momencie śmierci i nie może dokładnie reprezentować stresu podczas długotrwałych warunków chowu13,14. Wraz z rosnącą konkurencją na rynku kawioru, coraz ważniejszym obszarem badań stają się nowe podejścia mające na celu poprawę warunków stresowych w produkcji zdrowszych jaj wśród gatunków jesiotrów podczas długotrwałego chowu (8-12 lat lub dłużej). Ze względu na wysoki koszt jesiotra, zebrane próbki są niezwykle kosztowne (8 000-15 000 USD za dojrzałą rybę w zależności od gatunku i etapu wzrostu), co jest czynnikiem ograniczającym projekty badawcze. Jednak opracowanie odpowiedniej techniki ekstrakcji kortyzolu z płetw i szczęk jesiotra może być z pożytkiem zastosowane zarówno w systemach hodowli ryb, jak i w przypadku ryb dziko żyjących, w celu poprawy jakości i odłowu ikry jesiotra zarówno do celów konsumpcyjnych, jak i konserwatorskich.
Oprócz dostarczania wiarygodnych wyników6, wybór odpowiedniej techniki ekstrakcji kortyzolu ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia, że inne związki obecne w matrycy podczas przygotowywania próbki nie zaciemniają wyniku, co może prowadzić do niespójnych wyników. Równie ważne jest ustalenie, czy poziom kortyzolu w płetwach i szczękach ma wpływ na poziom hormonów w otaczającej wodzie. Heimbürge et al.15 zasugerowali, że na poziom kortyzolu może wpływać wiele czynników, w tym wiek, płeć, ciąża, pora roku, kolor12 oraz region ciała, z którego ekstrahowany jest kortyzol16. Dostępnych jest jednak niewiele informacji na temat wpływu rozpuszczalników myjących na ekstrakcję kortyzolu w matrycach ciała ryb8, a brak informacji na temat tych skutków u jesiotra, z wyjątkiem jaj jesiotra17.
Chociaż analiza wyjściowego poziomu kortyzolu z płetw i kości szczęk jesiotra wymaga eutanazji ryb, to podejście nie pociąga za sobą technik inwazyjnych wymaganych do pobierania próbek krwi u żywych jesiotrów. Próbki płetw i kości szczęki można łatwo pobrać, a ekstrakcję z tych tkanek można przeprowadzić szybko. Podobnie, ekstrakcja i analiza hormonów są proste i wymagają niewielkiego specjalistycznego sprzętu.
W tym badaniu prezentujemy nową i łatwą do zastosowania technikę ekstrakcji, płukania i oznaczania kortyzolu z płetw i kości szczękowych ryb, w celu określenia, czy poziomy kortyzolu mierzone z tych matryc mogą być wiarygodnie używane jako wskaźniki stresu. Zalety tej techniki to łatwe i nieinwazyjne podejście 8, mniejsza zmienność danych i niezawodne wyjście1,6,8,17; Technika ta ma zastosowanie do gatunków ryb bez łusek, takich jak jesiotr. Technika ta wymaga uboju ryb, doboru odpowiednich rozpuszczalników myjących2,4, odpowiedniego mielenia próbek3,5, profesjonalnego testu immunoenzymatycznego (ELISA) application5,7, oraz rozległej wiedzy na temat włączania źródeł kortyzolu do matryc stałych6.
Użyliśmy dwóch różnych rozpuszczalników myjących (ultraczysta woda i izopropanol), aby uzyskać podstawowy poziom kortyzolu w płetwach trzech gatunków jesiotrów: bieługi (Huso huso), syberyjskiego (Acipenser baerii) i sevrugi (A. stellatus), w standardowych warunkach środowiskowych dla każdego gatunku. Kości szczęki H. huso wykorzystano również do oceny stresu u jesiotra. Jest to pierwsze badanie mierzące poziom kortyzolu w kościach szczęk jesiotra. Wyniki tego badania dostarczą danych porównawczych dotyczących kortyzolu dla gatunków jesiotrów we wczesnej fazie wzrostu (~1 rok) przed określeniem płci.