Seasonal changes in reindeer physiology

摘要

The seasonal changes in the photoperiod, temperature and availability of food need to be converted to hormonal signals in order to induce adaptations in the physiology of the reindeer. The most reliable of the seasonal changes in the environment is the photoperiod, which affects the reindeer physiology through pineal gland and its hormone, melatonin. Usually there are large diurnal changes in the concentration of melatonin, but in the reindeer the daily rhythm disappears during the arctic summer to return again in the autumn. Seasonal changes in melatonin secretion are involved in the regulation of reproduction, the growth of pelage, thermogenesis, body mass and immune function. Melatonin may exert its effects through gene activation, but the mechanisms are not completely understood. Other hormones that show seasonality are thyroid hormones, insulin and leptin. Thus the observed physiological changes are a result of actions of several hormones. Appetite, energy production and thermogenesis are all vital for survival. During winter, when energy balance is negative, the reindeer uses mainly body fat for energy production. The use of fat stores is economical as the rate of lipolysis is controlled and the use of fatty acids in tissues such as muscle decreases. Only in severe starvation the rate of lipolysis increases enough to give rise to accumulation of ketone bodies. The protein mass is maintained and only in starved individuals muscle protein is used for energy production. The winter feed of the reindeer, the lichens, is poor in nitrogen and the nitrogen balance during winter is strongly negative. Reindeer responds to limited availability of nitrogen by increasing the recycling of urea into rumen. In general the adaptation of reindeer physiology enables the reindeer to survive the winter and although several aspects are known many others require further studies. Abstract in Finnish / Tiivistelm?: Valaistus, l?mp?tila ja ravinnon saatavuus vaihtelevat vuodenajn mukaan. Jotta n?m? muutokset voisivat saada aikaan adaptiivisia muutoksia porossa, ne t?ytyy muutta hormonisignaaleiksi. Luotettavin n?ist? edell? mainituista ymp?rist?n vuodenaikaismuutoksista on valo, joka vaikuttaa poron elintoimintoihin k?pylis?kkeen ja sen eritt?m?n hormonin, melatoniinin, v?lityksell?. Melatoniinin plasmapitoisuuksissa on havaittavissa selke? vuorokausirytmi, joka porolla h?vi?? kes?ll? ja alkaa uudestaan syksyll?. Melatoniini-hormonin vuodenaikaisvaihtelut ovat mukana s??telem?ss? lis??ntymist?, talvikarvan kasvua, l?mm?ntuottoa, elopainoa ja immuunitoimintoja. Melatoniini vaikuttaa geeniaktivaation kautta mekanismeilla, joita ei viel? tarkkaan tunneta. Muita hormoneja, joiden erityksess? on havaittu vuodenaikaisvaihtelua, ovat kilpirauhashormonit, insuliini ja leptiini. Havaitut muutokset ovat ilmeisesti usean hormonin yhteisvaikutuksen aiheuttamia. Ruokahalu sek? energian- ett? l?mm?ntuotto ovat keskeisi? hengiss? s?ilymisen kannalta. Talvella poron energiatase on negatiivinen ja se k?ytt?? l?hinn? varastoimiaan rasvoja energian tuottoon. Rasvojen k?ytt? on ekonomista, sill? rasvojen hajoaminen, lipolyysi, on s??delty? ja rasvahappojen k?ytt? lihaksissa v?henee talvella. Vasta vakavasti n?lkiintyneiss? poroissa lipolyysi aktivoituu siten, ett? my?s ketoaineita alkaa kerty? vereen. Valkuaisaineiden m??r? v?henee v?hemm?n kuin rasvojen ja ainoastaan n?lkiintyneet porot k?ytt?v?t lihasten valkuaisaineita energiantuottoon. Poron talviravinnossa, j?k?l?ss?, on vain v?h?n typpe?, joten talvisin typpitasapaino on voimakkaasti negatiivinen. Poro reagoi t?h?n v?h?iseen typpim??r??n lis??m?ll? urean kierr?tyst? p?tsiin. Kokonaisuudessaan poron elintoimintojen sopeutuminen auttaa poroa selviytym??n talven yli. Vaikka adaptaatiosta on joiltakin osin kertynyt runsaasti tietoa, on siin? my?s paljon selvitett?v??.