Reproduction management in female Lynx (Lynx lynx)

Abstract

Lynxes undergo a non-cat like ovarian cycle. Before conducting the studies contained in this thesis, hardly anything of the cycle was fully understood. Concerning conservation aspects, it was important to understand how luteogenesis functions and if it could be manipulated artificially to increase the reproductive output. Therefore, results from examinations of Lynx from different latitudes, from captivity and the wild, and of two different species (Iberian and Eurasian Lynx) were gathered, using high resolution ultrasonography and serum hormone analysis. During our investigations we found out, that the persistent CL, unique to Lynx, are physiological and remain active over an extended period of more than two years. We established a new term for this period: the “prolonged di-oestrus”. These CL seem to undergo one of the longest known lifespan of luteal tissue in mammals. After ovulation, which can be spontaneous or induced in Lynx, the follicular tissue undergoes a typical felid transformation into luteal tissue. Contrarily, the CL do not undergo regression after parturition or pseudopregnancy, as they do in other felids and most mammals. They continue the secretion of P4 and E2, which we could proof to be of luteal origin. Interestingly, each time E2 starts to increase (which indicates the onset of a new follicular phase), P4 increases simultaneously. This might be a negative feedback mechanism to inhibit a second oestrus within the same season and maintain the monoestrus status of the Lynx. All Lynx within a geographical region give birth approximately within the same week. This phenomenon seems to be of low plasticity, which might hinder the Lynx in adapting fast enough to anthropogenic or climatic changes. Hence, it was important to discuss a variety of hormone protocols and if those were able to influence the Lynx’ cycle. Artificial luteolysis resulted in similar reactions to a natural functional regression before oestrus onset and parturition. Naturally, PGFM elevations were detected before oestrus onset and parturition, followed by decreased luteal vascularisation and a drop in serum P4. The influence of artificial prostaglandins resulted in a significant reduction of the luteal vascularisation, as well as a drop in P4. Similarly to the natural cycle, a structural regression of the luteal tissue did not occur. Unfortunately, the hypothesised natural onset of oestrus was not achieved. The detailed molecular mechanism behind the female Lynx reproductive cycle remains unclear yet. The reason why an atypical monoestrous cycle evolved in Lynx was hypothesised to be due to nutritional or climate advantages for the birthing period, a phylogenetic constraint or an anti- infanticide strategy. The last seems to be the a more reasonable hypothesis, since an infanticide would not lead to a second oestrus onset in Lynx; however, it needs further studies to elucidate that point.

Luchse besitzen einen einzigarten und für Katzen untypischen ovariellen Zyklus. Bevor die hier beschriebenen Studien durchgeführt wurden, waren die meisten grundlegenden Abläufe des Luchszyklus unbekannt, da die Daten vorhergehender Studien nur während einzelner, nicht wiederholter Untersuchungen und nicht während der gesamten Zyklusdauer gewonnen werden konnten. Vor allen Dingen für den Artenschutz war es wichtig zu verstehen, wie die Gelbkörperphysiologie bei Luchsen funktioniert und manipuliert werden kann. Dafür wurden Untersuchungen mittels hochauflösendem, transkutanem Abdominalultraschall und Hormonanalysen im Serum von Luchsen aus verschiedenen Breitengraden, aus der freien Wildbahn, aus menschlicher Obhut und an zwei verschiedenen Luchsspezies (Iberischer und Eurasischer Luchs) durchgeführt. Wir konnten demonstrieren, dass die einzigartige Entstehung der persistierenden Gelbkörper (GK) beim Luchs in dieser Form physiologisch vorkommt. Die GK bleiben hormonell über einen Zeitraum von mindestens zwei Jahren (=mindestens zwei Zyklusperioden) aktiv. Für die physiologische Persistenz außerhalb der Paarungszeit haben wir den Terminus „prolonged di- oestrus“, oder „verlängerter Di-Östrus“ etabliert. Wir konnten zeigen, dass die GK der Luchse einer der längsten physiologischen Lebensdauerern eines GK unter den Säugetieren haben. Während der Studie konnten wir feststellen, dass die Ovulation bei Luchsen spontan oder durch die Paarungen induziert sein kann. Die Umwandlung des ovulatorischen Follikelgewebes zu Gelbkörpergewebe geschieht auf den ersten Blick wie bei anderen Katzenartigen. Nach der Geburt oder der Scheinträchtigkeit bildet sich der GK jedoch nicht zurück. Die GK sezernieren weiterhin P4 und E2, welche auch bestätigter Weise lutealen Ursprungs sind. Jedes Mal wenn E2 im Serum ansteigt (normalerweise der Hinweis für den Start einer neuen follikulären Phase), erhöht sich P4 ebenfalls. Es wird vermutet, dass dies ein negatives Feedback erzeugt, welche die Ausbildung eines zweiten Östrus in derselben Saison verhindert und den Luchs mono- östrisch erscheinen lässt. Alle Luchse einer Region gebären ihre Jungtiere überwiegend innerhalb einer Woche. Dieses Phänomen scheint von geringer Plastizität zu sein und könnte den Luchs daran hindern sich schnell genug an die anthropogenen und klimatischen Veränderungen zu adaptieren. Deshalb war es wichtig verschiedene Luteolyse-Protokolle für den Luchs zu testen um zu sehen ob diese den Luchszyklus beeinflussen würden. Die künstliche Luteolyse zeigte ähnliche Resultate wie die natürliche funktionelle Regression vor dem Östrus- oder Geburtsbeginn. Natürlicherweise kann man PGFM - Erhöhungen vor Östrusbeginn oder der Geburtseinleitung feststellen. Diesen folgen typischerweise einer herabgesetzten GK-Durchblutung und einem Abfall des P4-Serumspiegels. Unter artifiziellen Bedingungen mit künstlichem Prostaglandin, konnten wir sowohl eine deutliche Erniedrigung der lutealen Durchblutung, als auch einem herabgesetzten P4-Serumspiegel feststellen. Ähnlich dem natürlichen Zyklus konnte eine strukturelle Regression des lutealen Gewebes nicht erzielt werden. Die genauen molekularen Mechanismen hinter dem Phänomen des weiblichen Luchszyklus bleiben jedoch ungeklärt. Der Grund, weshalb sich der Luchszyklus so katzenatypisch zu einem mono-östrischen Zyklus entwickelt hat, könnte von nahrungsbedingten oder klimatischen Vorteilen für die Geburtszeit sein, aufgrund von phylogenetischen Einschränkungen oder aufgrund einer Antiinfantizidstrategie sein. Letztere Hypothese erscheint eine plausible, da ein Infantizid keinen zweiten Zyklus im selben Jahr auslösen würde. Somit wären jegliche Vorteile des Infantizit für das männliche Tier hinfällig; es bedarf jedoch weiteren Studien um dies näher zu verstehen.