Among the dogs boarding at an animal hospital, 10 dogs each were selected as a free boarding group and a kennel boarding group. Each group was further divided into 5 puppies and 5 mature dogs to examine the changes in their serum cortisol concentrations during boarding (5 days). We collected blood a...
Among the dogs boarding at an animal hospital, 10 dogs each were selected as a free boarding group and a kennel boarding group. Each group was further divided into 5 puppies and 5 mature dogs to examine the changes in their serum cortisol concentrations during boarding (5 days). We collected blood at day 8 and then analyzed the blood corpuscles, ran a biochemical serum test, and an additional urine test before boarding to check their health status. After collecting the dog's blood at 9:00 am, 3:00 pm, and 9:00 pm, we analyzed the cortisol concentration by the radioimmunoassay (RIA) method. The daily serum cortisol concentration at 9:00 am, 3:00 pm, and 9:00 pm, had a circadian rhythm during both the free and kennel boarding periods in both puppies and adults. Furthermore, the average daily serum cortisol concentration was significantly increased during the 1st, 2nd, and 3rd day after free boarding in the puppy group (P < 0.01). In adults from the free boarding group, the serum cortisol concentration dramatically increased on the 1st day (P < 0.01), as well as on the 2nd and 3rd day (P < 0.05). Interestingly, the average daily serum cortisol concentration was significantly increased on the 1st day after kennel boarding as well as during the entire period of kennel boarding in the puppy group (P < 0.05). In the adult kennel boarding group, serum cortisol concentration was significantly increased during the whole kennel boarding period (P < 0.01). An interesting result was that circadian rhythmicity in the sum of the daily serum cortisol concentrations was present in the free boarding group, but not in the kennel boarding group in both puppies and adults. In summary, cortisol was released depending on the degree of stress in free and kennel boarded dogs. Taken together, these results suggest that cortisol, a stress hormone, should be maintained at physiological concentrations in a circadian rhythm when the animals are hospitalized.
Among the dogs boarding at an animal hospital, 10 dogs each were selected as a free boarding group and a kennel boarding group. Each group was further divided into 5 puppies and 5 mature dogs to examine the changes in their serum cortisol concentrations during boarding (5 days). We collected blood at day 8 and then analyzed the blood corpuscles, ran a biochemical serum test, and an additional urine test before boarding to check their health status. After collecting the dog's blood at 9:00 am, 3:00 pm, and 9:00 pm, we analyzed the cortisol concentration by the radioimmunoassay (RIA) method. The daily serum cortisol concentration at 9:00 am, 3:00 pm, and 9:00 pm, had a circadian rhythm during both the free and kennel boarding periods in both puppies and adults. Furthermore, the average daily serum cortisol concentration was significantly increased during the 1st, 2nd, and 3rd day after free boarding in the puppy group (P < 0.01). In adults from the free boarding group, the serum cortisol concentration dramatically increased on the 1st day (P < 0.01), as well as on the 2nd and 3rd day (P < 0.05). Interestingly, the average daily serum cortisol concentration was significantly increased on the 1st day after kennel boarding as well as during the entire period of kennel boarding in the puppy group (P < 0.05). In the adult kennel boarding group, serum cortisol concentration was significantly increased during the whole kennel boarding period (P < 0.01). An interesting result was that circadian rhythmicity in the sum of the daily serum cortisol concentrations was present in the free boarding group, but not in the kennel boarding group in both puppies and adults. In summary, cortisol was released depending on the degree of stress in free and kennel boarded dogs. Taken together, these results suggest that cortisol, a stress hormone, should be maintained at physiological concentrations in a circadian rhythm when the animals are hospitalized.
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문제 정의
본 연구는 위탁보관중인 개에서 스트레스와 혈중 cortisol 농도의 상관관계를 규명하고 자유위탁(free boarding)한 개와 사육장위탁(kennel boarding)한 개에서의 혈중 cortisol 농도의 변화를 비교 분석함으로써 위탁에 의한 스트레스 때문에 나타나는 이상 행동이나 임상증상에 대해서 알아보고자 실시하였다.
제안 방법
본 실험에 적용된 개는 다양한 연령(0.6~3.4세)의 동물병원에 위탁된 개로서 보호자의 동의하에 실험에 적용되었으며, 총 20마리의 위탁견을 자유위탁과 사육장위탁으로 나누어 연령과 체중에 따라 무작위로 10마리씩 분류 하였으며(Table 1), 위탁관리 전 위탁견의 육안적소견과 vital signs 등의 기본적인 신체검사와 혈액학적, 혈청화학적 및 뇨 분석 등을 통해 임상적으로 건강상태를 확인하였다. 자유위탁군은 도그시터(dog-sitter)에 의해 위탁관리기간 동안(5일) 정해진 일과에 따라 관리 하였으며(Table 2), 사육장위탁군은 76 × 59 × 56 cm의 철재 cage에 위탁관리 하였으며, 자유급식·급 수와 일정한 온도, 습도를 유지하도록 하였다.
본 연구에서는 위탁 관리된 개를 대상으로 직접적으로 정맥을 통해 채혈 후 혈중 cortisol농도를 측정하여 결과를 얻었다. 선행 연구에 따르면, 스트레스에 의한 혈중 cortisol농도를 측정하기 위한 채혈 그 자체로서의 스트레스가 오히려 cortisol 농도를 증가시킬 수 있기 때문에 분변이나 뇨(18,20) 또는 타액(21,22)으로 배설되는 cortisol의 대사산물을 측정하여 간접적으로 cortisol농도를 측정하는 방법이 이루어지고 있 다(19).
위탁관리예정인 개들에 대해서 사전에 보호자의 동의를 구한 후 위탁관리 하루 전부터 위탁보관기간(5일) 그리고 귀가 후 2일 동안 요측피부정맥에서 오전 9시, 오후 3시, 오후 9시 등, 1일 3회씩 총 8일 동안 채혈하였으며 채혈기간동안에는 카테터를 장착해 두었다. 채혈량은 1회 1 ml씩, 채혈 시에는 다른 개체가 볼 수 없도록 각각 격리된 곳에서 채혈하였으며 최대한 신속히 실시하였다.
위탁보관 개의 하루 동안의 cortisol 농도 변화를 측정하기 위하여 위탁보관하루 전, 위탁보관기간, 그리고 위탁보관 후에 오전 9시, 오후 3시, 오후 9시에 혈중 cortisol 농도를 측정하였다(Fig 1). 자견 5마리에서 위탁보관 기간 동안의 cortisol 농도를 살펴보면, 위탁보관 하루 전 cortisol 농도는 하루 평균 2.
특히 동물원에서 야생동물을 대상으로 한 실험에서는 채혈과정 자체가 거의 불가능하기 때문에 분변을 통해 cortisol농도를 측정한다. 이에 본 연구에서는 채혈과정의 스트레스를 최소화하기 위해 catheter를 장착하였고 채혈 시에는 개체와의 충분히 친숙함을 유지함으로써 채혈과정의 스트레스로 인한 cortisol의 급격한 분비량 상승을 방지하였다. 이와 마찬가지로 야생동물들의 제한된 공간에서의 cortisol 농도의 변화(23,24)와 마찬가지로 위탁관리라는 환경적 스트레스는 이와 유사하게 작용할 것으로 사료된다.
자유위탁군은 도그시터(dog-sitter)에 의해 위탁관리기간 동안(5일) 정해진 일과에 따라 관리 하였으며(Table 2), 사육장위탁군은 76 × 59 × 56 cm의 철재 cage에 위탁관리 하였으며, 자유급식·급 수와 일정한 온도, 습도를 유지하도록 하였다.
위탁관리예정인 개들에 대해서 사전에 보호자의 동의를 구한 후 위탁관리 하루 전부터 위탁보관기간(5일) 그리고 귀가 후 2일 동안 요측피부정맥에서 오전 9시, 오후 3시, 오후 9시 등, 1일 3회씩 총 8일 동안 채혈하였으며 채혈기간동안에는 카테터를 장착해 두었다. 채혈량은 1회 1 ml씩, 채혈 시에는 다른 개체가 볼 수 없도록 각각 격리된 곳에서 채혈하였으며 최대한 신속히 실시하였다.
혈청 cortisol 농도의 측정은 radioimmune assay (RIA)를 이용하여 상용화 되어 있는 cortisol affinity antibody가 코팅된 시험관에 혈청 25 µl와 125I가 결합된 cortisol 시약을 500 µl를 분주하고, 분주된 시험관을 손으로 가볍게 혼합한 다음 37℃ 항온배양기에서 45분간 반응시킨 후 시험관내에 있는 모든 시약을 제거한 후 이를 Gamma Counter로 측정하였다.
데이터처리
실험결과에 대한 통계분석은 Statistical Software (Version 12.0, SPSS Inc, USA)를 사용하였고 One-Way ANOVA와 post hoc 그리고 student t-test의 통계기법을 적용하였으며 P < 0.05에 대하여 유의성이 있는 것으로 판단하였다.
성능/효과
자유위탁 상태의 개와 사육장위탁 개에서의 일일 cortisol 농도를 비교해 본 결과, 자유위탁에서는 첫날에는 위탁보관 하루 전에 비해 cortisol농도가 급격히 상승하였으나 둘째 날부터 서서히 감소하여 위탁보관 4일째에는 위탁보관전의 cortisol농도와 유사하게 나타났다. 그러나 사육장위탁의 경우에는 위탁보관 전에 비해 높아진 cortisol 농도가 자유위탁에 비해 높은 농도를 유지하였으며 위탁보관 후 이틀이 지나서야 위탁보관전의 cortisol농도를 보였다(Fig 9). 위탁보관기간 중 하루 동안의 혈중 cortisol농도 변화를 살펴본 결과에서 일일 중 cortisol농도의 특징인 circadian rhythm을 자유위탁은 위탁보관 2일째부터 보이기 시작하였으나 사육장위탁에서는 위탁보관 기간 중에는 circadian rhythm을 뚜렷하게 보이지는 않았으며 일일 평균 cortisol 농도는 자유위탁의 경우와 비교할 때 상대적으로 높은 양을 유지함을 확인할 수 있었다(Fig 10).
본 연구에서 위탁관리기간 동안 위탁견의 스트레스를 최소화하기 위해 도그시터(dog-sitter)에 의해 관리되는 자유위탁과 위탁관리기간 동안 우리 속에서 관리하는 사육장위탁의 두 그룹으로 분류하여 혈중 cortisol 농도변화를 측정해 본 결과, 자유위탁 개의 경우에는 위탁관리 4일째부터는 위탁관리 전 혈중 cortisol 농도를 회복하였으나, 사육장위탁의 경우에는 위탁관리기간 내내 위탁관리 전에 비해 높은 혈중 cortisol 농도가 유지 되었다. 또한 하루 동안의 혈중 cortisol 농도 변화에서도 자유위탁 개의 경우에는 cortisol농도가 circadian rhythm을 비교적 안정적으로 나타났으나, 사육장위탁 개의 경우에는 circadian rhythm을 확인할 수 없었다.
본 연구에서 위탁관리기간 동안 위탁견의 스트레스를 최소화하기 위해 도그시터(dog-sitter)에 의해 관리되는 자유위탁과 위탁관리기간 동안 우리 속에서 관리하는 사육장위탁의 두 그룹으로 분류하여 혈중 cortisol 농도변화를 측정해 본 결과, 자유위탁 개의 경우에는 위탁관리 4일째부터는 위탁관리 전 혈중 cortisol 농도를 회복하였으나, 사육장위탁의 경우에는 위탁관리기간 내내 위탁관리 전에 비해 높은 혈중 cortisol 농도가 유지 되었다. 또한 하루 동안의 혈중 cortisol 농도 변화에서도 자유위탁 개의 경우에는 cortisol농도가 circadian rhythm을 비교적 안정적으로 나타났으나, 사육장위탁 개의 경우에는 circadian rhythm을 확인할 수 없었다.
스트레스에 대한 저항기가 길어지면, 전체적인 저항력이 감소하게 되고, 결국 혈압과 체온의 감소, 부신피질의 기능 저하가 초래되는 시기(stage of exhaustion)로 진행하게 된다(17). 본 연구에서도 이와 같은 과정을 확인할 수 있었는데 위탁관리 초기에는 혈중 cortisol의 농도가 급격한 상승을 나타낸 후 시간의 경과에 따라 위탁보관의 환경적 스트레스인자에 적응하면서 cortisol농도가 정상 수치에 가까워짐을 확인할 수 있었으며, 자유위탁과 사육장위탁 간의 cortisol 농도변화에도 유의적인 차이가 존재함을 확인 할 수 있었다.
사육장위탁 성견 5마리에서 위탁보관 기간 동안의 cortisol 농도를 측정한 결과, 위탁보관 하루 전 cortisol 농도는 하루 평균 2.19 ± 0.19 µg/dl (오전 9시 2.32 ± 0.19 µg/dl, 오후 3시 1.88 ± 0.15 µg/dl, 저녁 9시 2.36 ± 0.27 µg/dl)로 나타나 cortisol 농도는 circadian rhythm을 보였다(Fig 7, 8).
사육장위탁 자견 5마리에서 위탁보관 기간 동안의 cortisol 농도를 측정한 결과, 위탁보관 하루 전 cortisol 농도는 하루 평균 2.17 ± 0.22 µg/dl (오전 9시 2.38 ± 0.25 µg/dl, 오후 3시 2.26 ± 0.36 µg/dl, 저녁 9시 1.86 ± 0.09 µg/dl)로 나타냄으로써 cortisol농도는 circadian rhythm을 보였다(Fig 5, 6).
위탁관리 1일째 혈중 cortisol의 하루 평균 농도는 각각 3.71 ± 0.20 µg/dl과 3.47 ± 0.28 µgdl로 나타나 위탁 관리 첫날의 혈중 cortisol의 농도가 유의적으로 증가함을 확인 할 수 있었다.
위탁관리 3일까지는 혈중 cortisol 농도가 위탁보관 전에 비해서 유의적으로 증가하였으며 위탁관리 4 일째의 하루 평균 농도는 각각 2.28 ± 0.17 µg/dl과 2.27 ± 0.20 µg/dl을, 5일째는 각각 2.16 ± 0.34 µg/dl과 2.21 ± 0.17 µg/dl을 나타냄으로써 위탁관리 전의 혈중 cortisol농도와 유사하게 회복됨을 확인하였다.
위탁관리를 하는 동안 매일 혈중 cortisol 농도변화를 살펴본 결과 자유위탁의 경우에는 cortisol농도의 특징인 circadian rhythm을 보였으나 사육장위탁에서는 환경적 스트레스에 의해 circadian rhythm을 명확히 확인할 수 없었으며, 자유위탁의 경우와 비교할 때 상대적으로 높은 양의 cortisol 농도가 유지되었다.
위탁보관 1일 째 혈중 cortisol 농도는 하루 평균 3.47 ± 0.26 µg/dl (오전 9시 3.48 ± 0.24 µg/dl, 오후 3시 3.30 ± 0.29 µg/dl, 저녁 9시 3.64 ± 0.33 µg/dl)로 위탁보관 첫날 혈중 cortisol 농도가 유의적으로 증가함을 확인 할 수 있었다(P < 0.01).
위탁보관 1일째 혈중 cortisol 농도는 하루 평균 3.86 ± 0.16 µgdl (오전 9시 3.62 ± 0.24 µg/dl, 오후 3시 4.06 ± 0.18 µg/dl, 저녁 9시 3.90 ± 0.17 µg/dl)로 위탁보관 첫날 혈중 cortisol 농 도가 위탁보관 하루 전 농도보다도 유의적으로 증가함을 확인 할 수 있었다(P < 0.05).
위탁보관 첫날, 혈중 cortisol 농도는 하루 평균 3.47 ± 0.28 µg/dl (오전 9시 3.48 ± 0.24 µg/dl, 오후 3시 3.64 ± 0.32 µg/dl, 저녁 9시 3.30 ± 0.30 µg/dl)로 위탁보관 첫날 혈중 cortisol 농도가 유의적으로 증가함을 확인 할 수 있었다 (P < 0.01).
위탁보관 첫날, 혈중 cortisol 농도는 하루 평균 3.71 ± 0.20 µg/dl (오전 9시 3.86 ± 0.15 µg/ dl, 오후 3시 3.54 ± 0.24 µg/dl, 저녁 9시 3.82 ± 0.27 µg/dl) 로 위탁보관 첫날 혈중 cortisol 농도가 위탁보관 하루 전의 농도보다도 유의적으로 증가함을 확인 할 수 있었다(p < 0.01) (Fig 1, 2).
위탁보관 하루 전 cortisol의 하루 평균 농도는 자견과 성견에서 각각 2.23 ± 0.26 µg/dl과 2.19 ± 0.19 µg/dl로 나타났으며 시간별(오전 9시, 오후 3시, 저녁 9시) 분비량에 있어서 circadian rhythm을 보였다.
그러나 사육장위탁의 경우에는 위탁보관 전에 비해 높아진 cortisol 농도가 자유위탁에 비해 높은 농도를 유지하였으며 위탁보관 후 이틀이 지나서야 위탁보관전의 cortisol농도를 보였다(Fig 9). 위탁보관기간 중 하루 동안의 혈중 cortisol농도 변화를 살펴본 결과에서 일일 중 cortisol농도의 특징인 circadian rhythm을 자유위탁은 위탁보관 2일째부터 보이기 시작하였으나 사육장위탁에서는 위탁보관 기간 중에는 circadian rhythm을 뚜렷하게 보이지는 않았으며 일일 평균 cortisol 농도는 자유위탁의 경우와 비교할 때 상대적으로 높은 양을 유지함을 확인할 수 있었다(Fig 10).
자유위탁 개의 경우에는 위탁보관 3일째 까지는 혈중 cortisol 농도가 증가한 경향을 나타낸 후 4일째부터는 위탁보관 전의 cortisol 농도를 회복하였으나(Fig 2, 4) 사육장위탁 개의 경우, 4일째는 하루 평균 3.37 ± 0.17 µg/dl (오전 9시 3.44 ± 0.11 µg/dl, 오후 3시 3.22 ± 0.26 µg/dl, 저녁 9시 3.44 ± 0.21 µg/dl), 5일째 하루 평균 혈중 cortisol 농도는 3.08 ± 0.10 µg/dl (오전 9시 3.12 ± 0.08 µg/ dl, 오후 3시 3.10 ± 0.18 µg/dl, 저녁 9시 3.02 ± 0.13 µg/dl) 로서 위탁보관 기간 중의 혈중 cortisol 농도가 위탁보관 전에 비해 증가된 경향을 유지하였으며, 혈중 cortisol농도의 일 주기성이 명확하게 나타나지는 않았다(Fig 5, 6).
자유위탁 상태의 개와 사육장위탁 개에서의 일일 cortisol 농도를 비교해 본 결과, 자유위탁에서는 첫날에는 위탁보관 하루 전에 비해 cortisol농도가 급격히 상승하였으나 둘째 날부터 서서히 감소하여 위탁보관 4일째에는 위탁보관전의 cortisol농도와 유사하게 나타났다.
자유위탁 환경에서 성견 5마리에서의 위탁보관 기간 동안의 cortisol 농도를 측정한 결과, 위탁보관 하루 전 cortisol 농도는 하루 평균 2.19 ± 0.19 µg/dl (오전 9시 2.32 ± 0.19 µg/dl, 오후 3시 2.36 ± 0.28 µg/dl, 저녁 9시 1.88 ± 0.15 µg/dl)로 나타냄으로써 cortisol의 일주기성을 나타내었다(Fig 3, 4).
후속연구
동물병원에 위탁 관리한 개에서 나타나는 임상증상으로 인해 보호자들이 불만을 호소하는 경우가 흔히 있다. 이는 위탁관리의 환경적 스트레스로 인해 나타나는 현상으로 보아야 할 것이며 이러한 증상을 최소화 할 수 있는 방법들에 대해 다각도로 모색해 볼 필요가 있을 것이다. 우선 위탁관리 환경의 개선과 위탁관리기간 동안 정해진 일정에 따라 관리가 되어야 할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
멜라토닌의 역할은?
눈은 직접적인 시신경연결망을 통해 시각교차위핵(SupraChiasmatic Nucleus, SCN)으로 빛의 정보를 제공하고, SCN은 빛의 정보를 상경수신경절(윗목뼈신경절, SCG)과 교감신경계를 거쳐 송과체에 전달하고, 송과체에서 일주기 리듬을 조절하는 호르몬인 멜라토닌을 분비한다(5,6). 멜라토닌은 수면 조절, 면역계통의 통합조절, 내분비계 조절, 종양의 성장 억제뿐만 아니라 강력한 항산화 작용으로서의 활성산소를 제거를 통한 노화와 세포주기를 촉진하는 전사인자인 ERK의 인산화를 활성화 시켜 gene transcriptional activity를 조절함으로써 발달에도 관여 한다고 최근 연구 보고되고 있다(7-10).
최근 연구에서 밝혀진 생체시계를 조절하는 핵심적인 물질은 무엇인가?
생명체를 외부환경의 변화에 일간, 월간, 연간 리듬을 동 조시키는 생체 시계는 생명체의 유지와 진화에 필수적이다. 최근 연구에서 생체시계를 조절하는 핵심적인 물질은 뇌의 일부분으로 존재하는 송과체(pineal gland)에서 분비되는 호르몬인 멜라토닌(melatonin)으로 보고되고 있다(3,4). 눈은 직접적인 시신경연결망을 통해 시각교차위핵(SupraChiasmatic Nucleus, SCN)으로 빛의 정보를 제공하고, SCN은 빛의 정보를 상경수신경절(윗목뼈신경절, SCG)과 교감신경계를 거쳐 송과체에 전달하고, 송과체에서 일주기 리듬을 조절하는 호르몬인 멜라토닌을 분비한다(5,6).
본 논문에서 자유위탁된 자견과 성견에서 혈중 cortisol 농도의 변화 확인을 통해 얻은 결과는?
자유위탁된 자견과 성견에서 혈중 cortisol 농도의 변화를 확인해 본 결과 다음과 같은 결과를 얻었다. 위탁보관 하루 전 cortisol의 하루 평균 농도는 자견과 성견에서 각각 2.23 ± 0.26 µg/dl과 2.19 ± 0.19 µg/dl로 나타났으며 시간별(오전 9시, 오후 3시, 저녁 9시) 분비량에 있어서 circadian rhythm을 보였다. 위탁관리 1일째 혈중 cortisol의 하루 평균 농도는 각각 3.71 ± 0.20 µg/dl과 3.47 ± 0.28 µgdl로 나타나 위탁 관리 첫날의 혈중 cortisol의 농도가 유의적으로 증가함을 확인 할 수 있었다. 위탁관리 3일까지는 혈중 cortisol 농도가 위탁보관 전에 비해서 유의적으로 증가하였으며 위탁관리 4 일째의 하루 평균 농도는 각각 2.28 ± 0.17 µg/dl과 2.27 ± 0.20 µg/dl을, 5일째는 각각 2.16 ± 0.34 µg/dl과 2.21 ± 0.17 µg/dl을 나타냄으로써 위탁관리 전의 혈중 cortisol농도와 유사하게 회복됨을 확인하였다.
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