Parasite ecology in spotted hyena in Serengeti National Park in Tanzania

Abstract

Dissertação de Mestrado Integrado em Medicina VeterináriaAllostatic load is the energetic cost required to maintain homeostasis. A significant increase in allostatic load which cannot be fulfilled by increased food intake would be expected to result in resource allocation trade-offs, i.e., reduced allocation of resources to one life-process so that allocation of resources to another, more critical process can be maintained. In young animals, maintenance of growth is essential, and when food intake is insufficient, other life processes such as components of the immune system may be down regulated, leading to increased susceptibility to infections. This study aimed to investigate the impact of allostatic load, indicated by faecal glucocorticoid metabolite concentrations (fGCM), on the susceptibility to parasite infections as a result of resource allocation trade-offs, in juvenile spotted hyenas (Crocuta crocuta) in the Serengeti National Park, Tanzania. Therefore, I measured the allostatic load using a cortisol-3-CMO enzyme immunoassay verified for this species (Benhaiem et al., 2012) and assessed the parasite burden using faecal egg counts (FEC) of the three most abundant parasite species (Ancylostoma, Spirometra and Cystoisospora) with the expectation that FECs would increase with allostatic load. In general, the results indicated that juvenile spotted hyenas have an overall high prevalence of gastrointestinal parasites (98%, n = 104), with a mean of 3.1± 1.6 parasite genera per juvenile. The genus Ancylostoma, Cystoisospora, Spirometra, Trichuris, Dipylidium and parasites from the family Taeniidae and Spirurida were found. The fGCM concentration ranged between 4.9 and 503.2 ng/g with a mean of 55.8 ± 72.4 ng/g. I demonstrated that fGCM concentrations were significantly correlated to FECs of Ancylostoma spp., Spirometra sp. and Cystoisospora spp. in relation to fGCM (Spearman’s rank correlation test, ρ=0.371, p<0.001, ρ=0.272, p<0.05, ρ=0.287, p<0.01 respectively). In addition, I investigated the factors modulating infection intensity of Ancylostoma spp. and revealed that age and co-infecting interactions are key factors of infection intensity. Furthermore, a preliminary phylogenetic analysis of the coccidian parasites from several carnivores living in the Serengeti National Park is provided, indicating that several coccidian are present in the carnivores living in the Serengeti ecosystem. This study provides important information on the mechanisms shaping parasite infections in a free-ranging carnivore.RESUMO - Ecologia dos parasitas da hiena malhada do Parque Nacional do Serengeti na Tanzânia - A carga alostática refere-se ao desgaste associado aos mecanismos que mantêm a homeostase. Quando há um aumento significantivo da carga alostática que não seja compensado por um aumento de recursos disponíveis, é espectável que haja alocação de recursos de um sistema fisiológico para outro, para que processos críticos possam ser mantidos. Em juvenis, o crescimento é essêncial e quando há uma diminuição de recursos disponíveis, outros processos, como componentes do sistema imunitário, podem diminuir a sua atividade para que o crescimento seja mantido, consequentemente aumentando a suscetibilidade a infeções. Este estudo tem como objectivo avaliar o impacto da carga alostática, por intermédio da mensuração de metabolitos de glucocorticóides fecais (fGCM) na susceptibilidade a infeções parasitárias como resultado de “trade-offs” na alocação de recursos, em juvenis de hienas malhadas (Crocuta crocuta) do Parque Nacional do Serengeti, Tanzânia. Para a medição da carga alostática foi aplicado um teste imunoenzimático, cortisol-3-CMO, verificado para esta espécie (Benhaiem et al., 2012). A carga parasitária de hienas malhadas juvenis (<24 meses) é acedida através de contagens fecais de formas parasitárias (FEC) das espécies mais abundantes (Ancylostoma, Spirometra and Cystoisospora) com a expectativa que FEC aumente com a carca alostática. Os resultados indicam uma prevalência elevada de parasitas gastrointestinais (98%, n = 104), com uma média de 3.1± 1.6 géneros de parasitas por juvenil. Foram encontrados os géneros Cystoisospora, Spirometra, Trichuris, Dipylidium e as famílias Taeniidae e Spirurida. A concentração de fGCM varia entre 4.9 e 503.2 ng/g com uma média de 55.8 ± 72.4 ng/g. Foi demonstrada uma correlação significativa entre FEC de Ancylostoma spp., Spirometra sp. e Cystoisospora spp. com fGCM (teste de correlação de Spearman, ρ=0.371, p<0.001, ρ=0.272, p<0.05, ρ=0.287, p<0.01 respetivamente). Adicionalmente foram analisados possíveis fatores que influenciam a intensidade de infeção com Ancylostoma spp. e foi demonstrado que a idade e interações entre parasitas presentes são fatores chave na intensidade de infeção. Ademais foi feita uma análise filogenética preliminar dos coccidias presentes em vários carnívoros que co-habitam no Parque Nacional do Serengeti, revelando vários coccidias presentes no ecosistema. Este estudo providência informações relevantes dos mecanismos que modulam infeções num carnívoro de vida livre.Financial support was provided by the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Researc