研究発表

ハンドウイルカの尿性状

2009年1月
展示課 新田 誠

海洋哺乳動物の生物学的試料の採取並びに検査は,海洋という特殊な環境に進出した哺乳類の高浸透圧環境への適応進化の解明に役立ち,飼育下の動物の生理学研究や健康管理に有用です。しかし,水中生活に適応したクジラ目の場合,身体の拘束による試料の採取や病気の治療には危険が伴い,必ず必要とする試料が得られるとは限りません。新潟市水族館マリンピア日本海では,飼育下,クジラ目に,正の強化を用いたオペラント条件付けを応用し,身体的拘束をすることなく,身体検査や治療,さらには生物学的試料の採取を安全に実施するための行動形成を行っています.行動形成による生物学的試料の採取は,トレーナーと動物の双方に危険が及ぶことを極力回避でき,また,採取手続きに掛かる人手や時間が簡略化されることから,継続的な試料採取が可能となります。

本研究の対象とした尿は,非侵害的に得ることができ,比較的容易に病気の種類や程度・活動性などを知ることができます。
当館では,尿検査を飼育動物の生理値の解明および健康診断の指標とする目的で,飼育下クジラ目の尿を週1回の頻度で定期的に採取してきました。

約1年間の尿を採取し検査した結果,メスのハンドウイルカ5頭(個体C:飼育年数15年,K・Y:13年,R・A:3年)の尿性状について,若干の知見が得られました。

採尿期間は、個体C,K,Yが,2001年12月6日~2002年11月27日までの約1年間,個体R,Aは,2002年5月15日~11月27日までの約半年間であり,201検体の尿サンプルが得られました。

採尿方法は,①腹部をトレーナー側に向けてステージに上げ,自発的な排尿を待ちます。②体側に付着した海水の混入を防ぐため,生殖溝
付近の海水をタオルで拭き取ります。③生殖溝付近を観察し,排尿を視認します。④排尿後,すぐさま用意していた容器で採取します。

排尿までに要した時間は,最短で1分,最長で50分です。5~10分が最も多く,中央値は10分でした。

検査項目は,物理的検査,化学的検査,沈渣の鏡検,非電解質および電解質濃度の大きく分けて,4つの項目であり,計19項目について測定を行いました。
尿の色調は,201検体すべて淡黄色でしたが,検体ごとに若干の濃淡のあることが確認されました。

採尿量の測定には,メスシリンダーを使用し,尿比重の測定には,尿検査用の尿比重屈折計(ユリコンJE,アタゴ社)を使用しました。
物理的検査の結果,尿比重の範囲は,1.027~1.062でした。採尿量は,すべての尿の採取はできませんが,最大で160mlでした。

化学的検査の結果,pHの範囲は,5.0~7.5,ウロビリノーゲン,±~+タンパク,-~+糖-ビリルビン,-~±,潜血,-~++でした。
ウロビリノーゲン~潜血については,異常値も得られたため,個体ごとの出現率を調査した結果,タンパクと潜血に異常値の出現が比較的多く見られ,個体Cと個体Yに潜血反応が頻繁に見られました。

沈渣を鏡検した結果,赤血球と上皮が通常より多く見られた検体がありました。通常,赤血球,白血球,上皮は,400倍1視野で,1未満~2個程度見られます。個体ごとに出現した赤血球,白血球,上皮を4つの区間に区切り,出現率を調べた結果,個体Cで全体の約60%,個体Yで全体の約30%の割合で尿中の赤血球増加が見られ,5個以上が,それぞれ約10%と2%みられました。

非電解質および電解質濃度を測定した結果,尿素窒素の範囲は,844~3123㎎/dl,クレアチニンの範囲は,28.7~192.5㎎/dl,浸透圧の範囲は,844~3123 mOsm/㎏,Naの範囲は,165~620 mEq/l,Kの範囲は,32.5~166 mEq/l,Clの範囲は,205~620 mEq/l,Caの範囲は,0.3~35㎎/dl,Mgの範囲は,2.0~16.5㎎/dl,Pの範囲は,20.1~185㎎/dlでした。

尿比重,尿素窒素,クレアチニン,浸透圧,電解質濃度について,各個体間の平均値の差異を,t検定により検討し検出した結果,有意水準1%で各項目に有意な差が多く見られ,尿の比重,浸透圧,電解質濃度は,各個体によって相違していることが明らかになりました。

尚,個体RとAの関係については,Naを除き,有意な差が認められませんでした。この理由として,飼育年数,体重,餌料内容が類似していることが推測されましたが,詳しい考察には至りませんでした。今後,検体数の増加により判断できるものと思われます。
今回得られた数値と,過去の報告から得られているハンドウイルカの尿性状の,Na,K,Cl,浸透圧について比較した結果,Barnes(1954)の報告による海水の濃度,および,当館の飼育水に比べて若干濃い尿を出していることがわかりました.また,ハンドウイルカについては,Ridgway(1972)およびMalvin and Rayner(1968)の報告と同程度の濃度であるという結果が得られました。

今回得られた生理値を,飼育しているハンドウイルカの尿性状の基準値として用いることにより,腎機能や尿路の病気の発見に役立てていくことが出来ます。ただし,検定の結果で見られたように,各生理値は,個体ごとに差異があり,また,これらは,餌料内容や飼育環境により変化することも考えられます。個体ごとにデータを蓄積していくことが望ましいと思われます。
今後も,定期的な尿の採取を継続し,物理的検査,化学的検査で病気の有無を判断すると共に,必要に応じて沈渣の鏡検や,電解質濃度と血液性化学検査を併用するなどの検査を実施していきたいと考えています。

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ハンドウイルカの性周期

2007年1月 更新
展示課 石田 祐子

マリンピア日本海では、鯨類の成長や繁殖生理研究の一環として、血中のホルモン濃度を測定しています。

 

ホルモンについて
ホルモンは、内分泌腺(下垂体・甲状腺・副甲状腺・膵臓・副腎・精巣や卵巣)から分泌される物質で、 体の各部の機能を保ち、増進する作用があります。
繁殖活動に関係の深いホルモンには、視床下部ホルモン・下垂体ホルモン・卵巣ホルモン・ 甲状腺ホルモン・上皮小体(副甲状腺)ホルモン・副腎皮質ホルモンなどがあります。これらが複雑に係わり合い、 繁殖活動を調節しています。
マリンピア日本海では、ハンドウイルカ Tursiops truncatus gilli の雌に対して、 繁殖期や妊娠の指標として測定することが可能な卵巣ホルモンのひとつであるプロゲステロンの濃度を調べています。
プロゲステロンは、雌の卵巣から分泌されるホルモンで、受精卵着床のための準備を行い、妊娠を維持する作用を持ちます。 排卵後に上昇し、妊娠すれば高い値が維持されるので、排卵や妊娠を確定する目安の一つになります。

 

血中プロゲステロン濃度の測定方法
イルカの尾ビレの血管から約2mlの血液を採取し、抗凝固剤(ヘパリン)の入ったサンプル管へ入れます。 そのサンプルを4000回転/分で10分間、遠心分離させると約0.5mlの血漿を採取することができ、 血漿からプロゲステロン濃度を測定します。
基本的には2週間に1回の割合で血液採取を行っていますが、行動に変化がみられた時には採取頻度を上げます。

 

結果
図は「クロ」(推定年齢:18才程度以上、体重:290~260kg)と「キャンディー」 (推定年齢:19才程度以上、体重:284~263kg)の2003年9月10日から2006年9月7日までのプロゲステロン濃度の変化を示したものです。
「クロ」は、2003年9月に19ng/mlと高い値がみられましたが、少しずつ下がっていき、12月には1.4ng/mlと低くなりました。 2004年1月から5月までの間は測定していませんが、5月から7月にかけて0.4~1.6ng/mlと低い値が続いたのちに、9月半ばまで10ng/ml以上の高い値でした。 この時に最高値19.7ng/mlがみられました。2004年12月から2005年7月にかけて0.6~0.1ng/ml以下の低い値が続いたのち、 7月後半と8月後半に高い値がみられ、その後から2006年9月現在まで0.9~0.2ng/mlと低い値が続いています。「キャンディー」は、2003年9月から20ng/ml以上の高い値が続いていますが、11月後半には0.5ng/mlと低い値がみられました。 2004年は、上昇と下降が繰り返されました。1、2月に低下した後、3月から高い値が続き、最高値の32ng/mlがみられ、6月には0.2ng/mlと低い値ののち、 7月から値が上昇していきますが、10月と12月に低い値がみられました。2005年1月から3月には、3.5~17.3ng/mlと比較的高い値がみられましたが、 4月から6月にかけて0.3~0.1以下の低い値がみられています。その後何回か高い値が見られたが、11月から2006年8月の最終採取まで低い値が続いています。


血液中プロゲステロンの周年変化

 

考察
「クロ」は、2004年1月から4月間は未測定ですが、2005年のデータより、低い値が続いていた可能性があります。 2004年4月から2005年5月のデータから推測すると、冬から春にかけては排卵せず、夏から秋に排卵するという周期性がある様に思われます。 そして、2003年から2006年の4年間のプロゲステロン濃度を見比べてみると、 2003年から2005年の3年間では6月後半から7月前半にかけての間に排卵しているのがわかるので、 2006年も同様の時期に排卵が見られると思っていましたが、なかなか排卵がみられません。今年は排卵時期が遅れているのかもしれません。 9月以降に排卵がみられ、何回かプロゲステロン値の上昇・下降がみられたのち、12月頃には排卵が終わり、低い値が続くのかもしれません。

一方、「キャンディー」は、2004年と2005年のグラフをみると、春と秋に排卵しているのかなと思いますが、 2006年の冬から春にかけて採取ができなかったことや、採取間隔が空いているため、どうなのかよくわかりません。 もしかしたら、季節に関わらず高い値がみられて、年周期性はないのかもしれません。

2頭のグラフを見比べると、同じプール、同じ環境にいても、血中プロゲステロン濃度はシンクロしないこともわかりました。
今後は血中プロゲステロン濃度の変化が、単なる排卵周期を示すものなのか、あるいは、排卵→受胎→流産の可能性を示すものなのかを区別していければ良いと思われます。


採血

採尿

膣粘液採取
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雄のカマイルカの性ホルモン周年変化についての知見

2005年1月
展示課 新田 誠

新潟市水族館では、雄のカマイルカLagenorhynchus obliquidens(体長220㎝、体重117㎏、飼育年数4年) の性ホルモン周年変化を把握する目的で、血液中のテストステロン値の測定を定期的に実施している。 血液中の性ホルモン濃度は、血漿を分析することにより得ることが出来るため、血液の採取が必要となる。 血液は、イルカをプールデッキと平行に仰向けに浮かせて静止させる、ハズバンドリーと称される行動を、 オペラント条件付けにより強化後、尾鰭の血管から注射針を用いて採取した。 採取した血液は、抗凝固剤(ヘパリン)を少量加えた後、遠心分離により有形成分と無形成分とに分離した。 分離後、無形成分である血漿を0.5ml採取し、 生化学分析機関である新潟臨床検査センターへテストステロン値の測定を依頼した。 テストステロン値測定を目的とした血液の採取は、2002年から定期的に行い、 テストステロン値の上昇が見られない時期では月に1~2回程度、 上昇が確認された後は、週に1回程度の間隔で実施した。 その結果、2003年に12検体、2004年に25検体の標本を得た。

  テストステロン値の変動範囲は2003年が29~1158ng/dl、2004年が35~4700ng/dlであった。 2003年では、6月6日に234ng/dlへの上昇が見られ、7月23日に1158ng/dlで最大となり、9月24日に106ng/dlまで下降した。  2004年では、5月11日に114ng/dlへの上昇が見られ、7月23日に4700ng/dlで最大となり、9月24日に99ng/dlまで下降した。 2003年、2004年ともに、若干のずれは見られたが、5月頃に上昇が見られ7月に最大になり、 9月に下降する傾向が見られた。 10月から翌年の4月までは、2003年2月24日の165ng/dlを除くと、29~99ng/dlの範囲で低い値で推移することから、 年周期での発情と認められる性ホルモン値の上昇は1回であり、5月から9月にかけて上昇することが確かめられた。 以上の結果から、飼育下の雄のカマイルカでは、 春から秋にかけて血液中のテストステロン濃度が上昇するという季節性を持つことが示唆された。

カマイルカ(♂)の血液中テストステロンの周年変化

 

〈引用文献〉
吉岡 基(1990)「内分泌系-繁殖生態との関連」宮崎信之・粕谷俊雄編『海の哺乳類』サイエンティスト社pp.14-22
紺野邦夫(1993)『n系統看護学講座 専門基礎3 生化学』医学書院
笠松不二雄(2000)『クジラの生態』恒星社厚生閣

 

用語解説
<ホルモンとは?>
冷水域に生息している鯨類には春から夏にかけて繁殖期があると考えられている。 繁殖期とは、動物が発情に伴い交尾・出産・育児などの繁殖行動を行う時期のことであり、 これには体内で生成されるホルモンhormoneと密接な関係がある。 ホルモンとは、化学物質を直接血液中に送り出す腺組織(内分泌腺endocrine gland)から分泌される物質のことである。 ホルモンは血流に乗って、各ホルモンの作用する特定の器官(標的器官 target organ)に運ばれ、 代謝調節などの生理活性をコントロールする。ホルモンは、次の4つに分けられる。

(1) タンパク質性のもの
(2) ステロイド性のもの
(3) アミノ酸からなるもの
(4) その他、簡単な有機化合物

ホルモンを分泌する内分泌臓器には、下垂体(脳底部のトルコ鞍の陥凹部にあり、 前葉・中葉・後葉の3部からなる。)・甲状腺・上皮小体(副甲状腺)・ 膵臓・副腎髄質・副腎皮質・雌雄の性腺(精巣・卵巣)・松果体・消化管などがある。 下垂体の前葉から分泌されるホルモン(下垂体前葉ホルモン)を、 特定の内分泌腺を刺激してそのホルモンの分泌を促す刺激ホルモン(上位ホルモン)といい、 成長ホルモン・性腺刺激ホルモン・乳腺刺激ホルモン・甲状腺刺激ホルモン・ 副腎皮質刺激ホルモンの5種類が知られている。 これらの中で、繁殖行動を制御し、性ホルモンsex hormoneを刺激するホルモンが性腺刺激ホルモン (ゴナドトロピン gonadotropin)である。 性ホルモンとは、下垂体の性腺刺激ホルモンによって性腺(精巣および卵巣)と 胎盤から分泌されるステロイドホルモンの総称である。 性ホルモンを雄ではアンドロゲン androgenといい、雌では、卵巣からのエストロゲン estrogenと、 排卵後に形成され黄体から分泌されるゲスターゲン gestagenとに分けられる。性ホルモンの分泌は、 下垂体前葉から分泌される黄体形成ホルモン luteinizing hormoneによって調整を受けている。
黄体形成ホルモンとは、間質細胞に作用するホルモンで、性ホルモンの分泌を促す。 雌では濾胞の黄体化と排卵の促進が起こり、雄では精巣の間質細胞に作用してテストステロンtestosteroneの合成 を促進する。
テストステロンとは、精巣から分泌されるアンドロゲンの代表的なステロイドであり、 他にアンドロステンジオン・デヒドロエピアンドロステロンなどがある。アンドロゲンを分泌する精巣は、 多数の小葉組織からなっており、精細管と間質組織がある。精細管は精子を形成し、 間質組織の間質細胞はアンドロゲンを生成する。アンドロゲンには次のような作用や特徴がある。
(1)性的機能の発達促進:胎生期の性分化、生後の精子形成、精巣上体(副睾丸)・輸精管・前立腺・精嚢・陰茎 などの発育および機能の促進。
(2)タンパク質の合成促進。
性成熟個体では、発情に伴い血液中のテストステロンの合成が促進されることが予想されることから、 テストステロン値を測定することにより、雄の発情期を推定することが可能となる。

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