Использование оксида дейтерия в качестве неинвазивного, нелетального инструмента для оценки состава тела и потребления воды у млекопитающих
Summary
В этой статье описывается техника разбавления оксида дейтерия у двух млекопитающих, инсективора и плотоядных, чтобы определить общую воду тела, мышечную массу тела, жировую массу и потребление воды.
Abstract
Системы оценки состояния тела и индексы состояния тела являются общими методами, используемыми для оценки состояния здоровья или пригодности вида. Системы оценки состояния тела зависят от оценщика и могут быть весьма субъективными. Индексы состояния тела могут быть сбиты с толку кормления, эффекты массы тела, а также статистические и inferential проблемы. Альтернативой системы оценки состояния тела и индексы состояния тела использует стабильный изотоп, такой как оксид дейтерия, чтобы определить состав тела. Метод разбавления оксида дейтерия является повторяемым, количественным методом, используемым для оценки состава тела людей, диких животных и домашних видов. Кроме того, метод разбавления оксида дейтерия может быть использован для определения потребления воды отдельным животным. Здесь мы описываем адаптацию метода разбавления оксида дейтерия для оценки состава тела у больших коричневых летучих мышей(Eptesicus fuscus) и для оценки потребления воды у кошек(Felis catis).
Introduction
Системы оценки состояния тела и индексы состояния тела являются общими методами, используемыми для оценки состояния здоровья или пригодности вида1,2. Многие отечественные и зоологические виды имеют уникальные системы оценки состояния тела (BCS), которые используются для оценки мышц животного и поверхностной жировой ткани3. Однако оценка БКС опирается на оценщика, что означает, что БКС является объективным или полуколичественным измерением при оценке квалифицированным оценщиком. В дикой природе, состояние тела индексы обычно используются, а не BCS и основаны на соотношении массы тела к размеру тела или массы тела предплечья2. Состояние тела indicis часто путают последствия кормления и могут быть сбиты с толку размер тела, а также статистические и inferential проблемы4.
Альтернативой системы оценки состояния тела и индексы состояния тела использует стабильный изотоп для определения состава тела. Одним из часто используемых стабильных изотопов является оксид дейтерия (D2O), нерадиоактивная форма воды, в которой атомы водорода являются изотопами дейтерия. Метод разбавления оксида дейтерия, описанный в данном исследовании, может быть несубъективным, количественным и повторяемым методом, используемым для оценки состава тела у людей5 и широкого круга видов4,6,7. Этот метод может быть выгодным для изучения состава тела в дикой природе. Например, он может быть использован для оценки продольных изменений в составе тела, таких как до и после действия управления. Однако, в некоторых видах дикой природы оксида дейтерия может переоценить фактическое содержание воды8. Поэтому при адаптации метода для вида важно проверить метод, сравнив метод оксида дейтерия с анализом туши для видов, не находящихся под угрозой исчезновения. Для видов, находящихся под угрозой исчезновения и находящихся под угрозой исчезновения, неразрушающий метод, такой как двойной рентгеновская абсорфтиометрия (DXA), следует рассматривать в качестве альтернативного метода сравнения с золотым стандартом разрушительного метода полного анализа туши.
В дополнение к составу тела, d2O разбавления техника может быть использована для определения потребления воды отдельных животных9. Это уникальное приложение D2O может быть использовано для ответа не только на исследовательские вопросы, но может быть полезно для оценки потребления воды отдельных животных (ы) размещены в больших социальных условиях.
Здесь мы описываем адаптацию d2O разбавления техники для оценки состава тела в насекомояле, большие коричневые летучие мыши (Eptesicus fuscus), и для оценки потребления воды в плотоядных, кошек (Felis catis).
Protocol
Representative Results
Discussion
Использование оксида дейтерия для определения TBW был использован с 1940-хгодов 17 и используется в организме человека и различных домашних и диких видов4,6,7. Были разработаны другие неразрушающие методы, включая биоэлектриче?…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Это исследование было поддержано MDC Кооперативное соглашение (#416), США Лесной службы кооперативного соглашения (16-СП-11242311-118), Американская академия ветеринарного питания и Waltham / Royal Canin, США Грант (грант номер: 00049049), NIH учебный грант (грант номер: T32OS011126), и Университет Миссури ветеринарных исследований программы. Авторы благодарят Шеннон Элерс за предварительное рассмотрение этой рукописи. Мы благодарим доктора Роберта Бэкуса за предоставление стандартов D2O и разрешение на использование его лаборатории.
Materials
| 0.2 micron non-pyrogenic disk filter | Argos Technologies | FN32S | nylon, 30mm diameter, 0.22um, sterile |
| 1.5 mL conical microcentrifuge tubes | USA Scientific | 1415-9701 | 1.5 ml self-standing microcentrifuge tube, natural with blue cap |
| 10 mL sterile glass vial for injection | Mountainside Medical Equipment | MS-SEV10 | clear, sterile glass injection unit |
| 10 mL syringe | Becton Dickinson | 305219 | sterile 10 mL syringe individually wrapped |
| 100 mL sterile glass vial for injection | Mountainside Medical Equipment | AL-SV10020 | clear, sterile glass injection unit |
| 20 gauge needle | Exel | 26417 | needles hypodermic 20g x 1" plastic hub (yellow) / regular bevel |
| 22 gauge needle | Exel | 26411 | needles hypodermic 22g x 1" plastic hub (black) / regular bevel |
| deuterium oxide | Sigma-Aldrich | 151882-25G | 99.9 atom % D |
| isofluorane | Vetone | 3060 | fluriso isoflurane, USP |
| OMNIC Spectra Software | ThermoFisher Scientific | 833-036200 | FT-IR standard software |
| petroleum jelly | Vaseline | 305212311006 | Vaseline, 100% pure petroleum jelly, original, skin protectant |
| plastic capillary tubes | Innovative Med Tech | 100050 | sodium heparin anticoagulant, 50 μL capacity, 30 mm length |
| Sealed liquid spectrophotometer SL-3 FTIR CAF2 Cell | International Crystal Laboratory | 0005D-875 | 0.05 mm Pathlength |
| sodium chloride | EMD Millipore | 1.37017 | suitable for biopharmaceutical production |
| Thermo Electron Nicolet 380 FT-IR Spectrometer | ThermoFisher Scientific | 269-169400 | discontinued model, newer models available |
Referencias
- Schiffmann, C., Clauss, M., Hoby, S., Hatt, J. M. Visual body condition scoring in zoo animals – composite, algorithm and overview approaches. Journal of Zoo Aquarium Research. 5 (1), (2017).
- Peig, J., Green, A. J. New perspectives for estimating body condition from mass/length data: the scaled mass index as an alternative method. Oikos. 118 (12), 1883-1891 (2009).
- Bissell, H. . Body Condition Scoring Resource Center. , (2017).
- McWilliams, S. R., Whitman, M. Non-destructive techniques to assess body composition of birds: a review and validation study. Journal of Ornithology. 154 (3), 597-618 (2013).
- Lukaski, H. C., Johnson, P. E. A simple, inexpensive method of determining total body water using a tracer dose of D2O and infrared absorption of biological fluids. American Journal of Clinical Nutrition. 41 (2), 363-370 (1985).
- Chusyd, D. E., et al. Adiposity and Reproductive Cycling Status in Zoo African Elephants. Obesity (Silver Spring). 26 (1), 103-110 (2018).
- Kanchuk, M. L., Backus, R. C., Calvert, C. C., Morris, J. G., Rogers, Q. R. Neutering Induces Changes in Food Intake Body Weight, Plasma Insulin and Leptin Concentrations in Normal and Lipoprotein Lipase–Deficient Male Cats. The Journal of Nutrition. 132 (6), 1730S-1732S (2002).
- Eichhorn, G., Visser, G. H. Technical Comment: Evaluation of the Deuterium Dilution Method to Estimate Body Composition in the Barnacle Goose: Accuracy and Minimum Equilibration Time. Physiological and Biochemical Zoology. 81 (4), 508-518 (2008).
- Hooper, S. E., Backus, R., Amelon, S. Effects of dietary selenium and moisture on the physical activity and thyroid axis of cats. Journal of Animal Physiolgy and Animal Nutrition (Berl). 102 (2), 495-504 (2018).
- Stevenson, K. T., van Tets, I. G. Dual-Energy X-Ray Absorptiometry (DXA) Can Accurately and Nondestructively Measure the Body Composition of Small, Free-Living Rodents. Physiological and Biochemical Zoology. 81 (3), 373-382 (2008).
- Jennings, G., Bluck, L., Wright, A., Elia, M. The use of infrared spectrophotometry for measuring body water spaces. Clinical Chemistry. 45 (7), 1077-1081 (1999).
- Beuth, J. M. . Body Composition, movemement phenology and habitat use of common eider along the southern new england coast. Master of Science in Biological and Environmental Sciences (MSBES) thesis. , (2013).
- Coplen, T. B., Hopple, J., Peiser, H., Rieder, S. Compilation of minimum and maximum isotope ratios of selected elements in naturally occurring terrestrial materials and reagents. U.S. Geological Survey Water-Resources Investigations Report 01-4222. , (2002).
- Karasov, W. H., Pinshow, B. Changes in lean mass and in organs of nutrient assimilation in a long-distance passerine migrant at a springtime stopover site. Physiological Zoology. 71 (4), 435-448 (1998).
- Hood, W. R., Oftedal, O. T., Kunz, T. H. Variation in body composition of female big brown bats (Eptesicus fuscus.) during lactation. Journal of Comparative Physiology B. 176 (8), 807-819 (2006).
- Backus, R. C., Havel, P. J., Gingerich, R. L., Rogers, Q. R. Relationship between serum leptin immunoreactivity and body fat mass as estimated by use of a novel gas-phase Fourier transform infrared spectroscopy deuterium dilution method in cats. American Journal of Veterinary Research. 61 (7), 796-801 (2000).
- Moore, F. D. Determination of Total Body Water and Solids with Isotopes. Science. 104 (2694), 157-160 (1946).
- Voigt, C., Cruz-Neto, A., Parsons, S., Kunz, T. H. . Ecological and Behavioral Methods in the Study of Bats. , 621-645 (2009).
- International Atomic Energy Agency. . Assessment of Body Composition and Total Energy Expenditure in Humans Using Stable Isotope Techniques. , (2009).
- International Atomic Energy Agency. . Introduction to Body Composition Assessment Using the Deuterium Dilution Technique with Analysis of Saliva Samples by Fourier Transform Infrared Spectrometry. , (2011).
- Shimamoto, H., Komiya, S. The Turnover of Body Water as an Indicator of Health. Journal of Physiological Anthropology and Applied Human Science. 19 (5), 207-212 (2000).
