Redox physiology of wild birds: validation and application of techniques for detecting oxidative stress

Abstract

Hapnik on mürgine gaas, kuna võib kergesti moodustada erinevaid bioloogilisi struktuure kahjustavaid reaktiivseid radikaale. Selleks, et vältida hapniku toksilist mõju, on organismidel evolutsiooni käigus tekkinud suur hulk erinevaid antioksüdantseid kaitsemehhanisme. Oksüdatiivne stress ehk kehas kahjustusi põhjustav tasakaalu puudumine reaktiivsete hapnikuosakeste ja antioksüdantide hulga vahel, on arvatavasti olnud oluline organismide evolutsiooni kujundav jõud. Samas on oksüdatiivset stress raske mõõta, mistõttu on selle roll metsikute loomade igapäevaelu mõjutajana endiselt küsitav. Selle väitekirja eesmärgiks on täpsustada mõningate, ökoloogilistes uurimustes laia kasutust leidvate, oksüdatiivse stressi biomarkerite kasutatavust oksüdatiivse stressi mõõtmiseks. Kokkuvõtvalt selgub, et mitmed laia kasutust leidvad verest mõõdetavad oksüdatiivse stressi biomarkerid ei ole sobilikud oksüdatiivse stressi mõõtmiseks. Eriti kaheldav on d-ROMs testi sobilikus oksüdatiivse staatuse hindamiseks. Samas muutused erütrotsüütide glutatiooni kontsentratsioonis peegeldavad suurema tõenäosusega muutuseid oksüdatiivses seisundis. Peamiselt rõhutab see töö aga, et oksüdatiivset stressi ei saa mõõta kasutades vaid mõnda kude, ajahetke või biomarkerit. Seetõttu pole enne mõõtmistehnikate täiustumist võimalik usaldusväärselt hinnata oksüdatiivse stressi rolli isendite elukäikude mõjutajana.

Oxygen is a noxious molecule that easily forms radicals that readily react with biological compounds. In order to protect themselves from oxygen induced damage organisms have developed different types of antioxidant defences. For a long time oxidative stress, a body-damaging imbalance between reactive oxygen species and antioxidants, has been proposed to be an important force shaping how aerobic organisms are built and maintained. Nevertheless, it is hard to quantify oxidative stress. Thus, the importance of oxidative stress in everyday life of wild animals is still under debate. This thesis aims to clarify the suitability of some widely used biomarkers of antioxidant protection and oxidative damage for use in studies oxidative stress ecology. Ultimately, general insensitivity of some popular blood based biomarkers of oxidative stress is highlighted. In particular d-ROMs test appears to be unsuitable to measure oxidative status, while erythrocyte gluthathione concentration appears to be more suitable to measure occurrences oxidative stimulus. However, most importantly this thesis highlights that oxidative stress cannot be measured using only few tissues, timepoints or biomarkers. Thus, advances in measurement techniques are required to reliably demonstrate involvement of oxidative stress in mediating life history trade-offs.