Vývoj hladiny salivárních fyziologických markerů u služebního psa v závislosti na standardizované fyzické zátěži při simulovaném vyhledávání pohřešovaných osob

Bc. Tomáš Blecha

Master's thesis

Changes in concentration of salivary physiological markers in service dog depending on the standardized physical load during search and rescue work

Abstract:

Fyzická kondice se ukazuje jako klíčový faktor pro efektivní nasazení služebních psů v situacích, kde jsou vystaveni stresujícím podnětům při hledání přeživších v katastrofických událostech či pátrání po pohřešovaných osobách. Tato zvířata čelí náročnému terénu, kde rychlost nalezení pohřešované osoby při aktivním pátrání může zásadně ovlivnit úspěch operace. Pro úspěch takových misí je důležité znát, jak pátrací pes reaguje na fyzické i psychické zatížení, a díky tomu přizpůsobit jeho nasazení podmínkám terénu a nečekaným situacím. Salivární koncentrace kortizolu a oxytocinu, synergicky s variabilitou tělesné teploty by mohly fungovat jako indikátory stresového zatížení. Cílem práce je zjistit i) vliv fyzické zátěže během aktivního pátrání služebních psů na koncentrace jejich hormonů a hodnot tělesné teploty ii) ovlivnění dynamiky těchto fyziologických parametrů v průběhu pátrání volným terénem. Odběr vzorků slin pomocí tamponů Sarstedt® Salivette byl proveden u 18 pátracích psů včetně změření tělesné teploty tympanálními teploměry Sanitas SFT 53 a Genius™ během standardizovaného pátrání po pohřešovaných osobách za účasti kynologických týmů složek integrovaného záchranného systému ČR. Salivární vzorky a tělesná teplota byly odebírány na stanovištích, těsně před aktivním pátráním v rozmezí 7-8 h (PP), po 2 h pátrání (OM1) a následný po 1 h pátrání (OM2). Poté bylo pátrání ukončeno. Během pátrání byl pohyb psa snímán prostřednictvím GPS lokátorů Garmin Astro 230 připnutých k obojkům psů, které zaznamenávaly deskriptory pohybové aktivity jako jsou prodloužení doby strávené aktivním pohybem a uražená vzdálenost (počet překonaných km). Koncentrace hormonů byla stanovena metodou ELISA. Pro statistikou analýzu dat byly vypočteny delty koncentrací salivárního kortizolu, oxytocinu a tělesné teploty mezi jednotlivými segmenty odběrů. Statistické šetření bylo realizováno v programu SAS (verze 9.4), prostřednictvím metody smíšeného lineárního modelu (PROC MIXED) a testovalo vliv faktorů zátěže; prodloužení doby strávené aktivním pohybem, uražené vzdálenosti a prostupu individuálními segmenty zatížení na delty koncentrace salivárního kortizolu, oxytocinu a tělesné teploty mezi počátkem a koncem pátrání, a dále pak změny delt koncentrací hormonů a tělesné teploty prostupem mezi individuálními segmenty zatížení (PP-OM1; OM1-OM2). Bylo prokázáno, že s prodloužením doby strávené aktivním pohybem psů docházelo k vzestupu delty koncentrace salivárního kortizolu (F(1,16) = 5,45; P = 0,033), avšak nebyl pozorován vliv uražené vzdálenosti (F(1,16) = 2,02; P = 0,17). Nicméně, ani doba strávená aktivním pohybem psů a ani uražená vzdálenost neovlivnily deltu koncentrace salivárního oxytocinu. Delta tělesné teploty pozvolna klesala úměrně s uraženou vzdáleností (F(1,16) = 6,59; P = 0,023), zatímco doba strávená aktivním pohybem nevykazovala na vzestup delty tělesné teploty významný vliv (F(1,13) = 3,02; P = 0,11). Markantní vzestup byl zjištěn pouze u Δc salivárního kortizolu společně s prostupem psů prvním segmentem zátěže (PP-OM1), po němž Δc salivárního kortizolu naopak poklesla. Delta koncentrace salivárního oxytocinu shodně klesala prostupem obou zátěžových segmentů, mezi nimiž nebyla zaznamenána významná diference, zatímco Δtttymp vykazuje tendenci pro signifikantní vzestup průchodem prvního segmentu (PP-OM1), následovaný její stabilizací a pozvolným poklesem Δtttymp průchodem druhého (OM1-OM2). Závěrem lze konstatovat, že dlouhodobá a intenzivní práce služebních psů má vliv na jejich fyziologický stav, a to zejména co se týče Δc salivárního

Abstract:

kortizolu a Δtttymp, kdy oxytocin zejména reflektuje vzestupy Δc salivárního kortizolu. Adaptace na tuto fyzickou zátěž je klíčová pro prevenci únavy a zranění, avšak literatura nedostatečně zkoumá dlouhodobé dopady zátěže typu SAR. Tato diplomová práce tak podněcuje další výzkum v této oblasti.

Abstract:

Physical fitness is proving to be a key factor in the effective deployment of service dogs in situations where they are exposed to stressful stimuli when searching for survivors of catastrophic events or searching for missing persons. These animals are faced with challenging terrain where the speed of finding a missing person during an active search can fundamentally affect the success of the operation. For the success of such missions, it is important to know how the search dog reacts to physical and mental stresses, and thus to adapt its deployment to field conditions and unexpected situations. Salivary concentrations of cortisol and oxytocin, synergistically with body temperature variability, could act as indicators of physical load stress. The aim of this study is to investigate i) the influence of physical stress during active search of service dogs on their hormone concentrations and body temperature values ii) the influence of the dynamics of these physiological parameters during open field search. Saliva sampling using Sarstedt® Salivette swabs was performed in 18 search dogs including body temperature measurements with Sanitas SFT 53 and Genius™ tympanic thermometers during standardized search for missing persons with the participation of canine teams of the Integrated Rescue System of the Czech Republic. Salivary samples and body temperature were collected at the sites, just before the active search, between 7-8 h (PP), after 2 h of search (OM1) and after 1 h of search (OM2). Thereafter, the search was terminated. During the search, the dog's movement was sensed using Garmin Astro 230 GPS locators attached to the dogs' collars, which recorded descriptors of movement activity such as the extension of time spent in active movement and distance travelled (number of km covered). Hormone concentrations were determined by ELISA. For statistical data analysis, deltas of salivary cortisol, oxytocin and body temperature concentrations were calculated between sampling segments. The statistical investigation was performed using SAS software (version 9. 4), using the mixed linear model method (PROC MIXED), and tested the effect of the physical load factors; prolongation of time spent in active motion, distance travelled and permeation through individual physical load segments on the deltas of salivary cortisol, oxytocin and body temperature concentrations between the start and end of the search, and the changes in the deltas of hormone concentrations and body temperature through permeation between individual physical load segments (PP-OM1; OM1-OM2). It was shown that there was an increase in the delta concentration of salivary cortisol as the time spent actively moving the dogs increased (F(1,16) = 5.45; P = 0.033), but no effect of distance traveled was observed (F(1, 16) = 2.02; P = 0.17). However, neither the time spent actively moving the dogs nor the distance insulted affected the delta of salivary oxytocin concentration. The body temperature delta decreased gradually in proportion to the distance traveled (F(1,16) = 6.59; P = 0.023), whereas the time spent in active exercise did not show a significant effect on the rise in the body temperature delta (F(1,13) = 3.02; P = 0.11). A significant rise was found only in Δc of salivary cortisol together with the dogs' passage through the first segment of the exercise (PP-OM1), after which Δc of salivary cortisol decreased in contrast. Delta salivary oxytocin concentration decreased concordantly through the passage of both stress segments, with no significant difference between them, whereas Δtttymp showed a tendency for a significant rise through the passage of the first segment (PP-OM1), followed by its stabilization and a gradual decrease of Δtttymp through the passage of the second (OM1-OM2). In conclusion, the prolonged and intensive work of service dogs has an effect on their physiological state, especially in terms of Δc salivary cortisol and Δtttymp, with ox

Abstract:

ytocin mainly reflecting the rises in Δc salivary cortisol. Adaptation to this physical load is key to preventing fatigue and injury, but the literature has not sufficiently examined the long-term effects of SAR-type loading. Thus, this thesis encourages further research in this area.

Keywords

ELISA, pes domácí, vyhledávání pohřešovaných osob, standardizovaná fyzická zátěž, modulace stresu, salivární fyziologické markery

Keywords

ELISA, canis familiaris, search and rescue work, standardised physical load, salivary physiological markers, stress modulation

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 25. 4. 2024

Thesis defence

• Date of defence: 20. 5. 2024
• Supervisor: doc. Ing. Helena Chaloupková, Ph.D.
• Reader: Jan Náhlík, externi

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme:
Animal Health and Welfare Management