استخدام أكسيد الديوتريوم كأداة غير غازية وغير قاتلة لتقييم تكوين الجسم واستهلاك المياه في الثدييات
Summary
تصف هذه المقالة تقنية تخفيف أكسيد الديوتريوم في ثدييين ، وهو حشرة وآكلة لحوم ، لتحديد إجمالي مياه الجسم ، وكتلة الجسم الهزيلة ، وكتلة الدهون في الجسم ، واستهلاك المياه.
Abstract
نظم تسجيل حالة الجسم ومؤشرات حالة الجسم هي التقنيات الشائعة المستخدمة لتقييم الحالة الصحية أو اللياقة البدنية للأنواع. نظم تسجيل حالة الجسم تعتمد على المقيّم ولديها القدرة على أن تكون ذاتية للغاية. يمكن الخلط بين مؤشرات حالة الجسم عن طريق الأعلاف ، وآثار وزن الجسم ، وكذلك المشاكل الإحصائية والاستدلالية. بديل لأنظمة تسجيل حالة الجسم ومؤشرات حالة الجسم هو استخدام نظائر مستقرة مثل أكسيد الديوتريوم لتحديد تكوين الجسم. طريقة تخفيف أكسيد الديوتريوم هي تقنية كمية قابلة للتكرار تستخدم لتقدير تكوين الجسم في البشر والحياة البرية والأنواع المحلية. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن استخدام تقنية تخفيف أكسيد الديوتريوم لتحديد استهلاك المياه لفرد من الحيوانات. هنا ، نصف التكيف من تقنية تخفيف أكسيد الديوتريوم لتقييم تكوين الجسم في الخفافيش البنية الكبيرة(Eptesicus fuscus)وتقييم استهلاك المياه في القطط(Felis catis).
Introduction
نظم تسجيل حالة الجسم ومؤشرات حالة الجسم هي التقنيات الشائعة المستخدمة لتقييم الحالة الصحية أو اللياقة البدنية للأنواع1،2. العديد من الأنواع المنزلية والحيوانية لديها فريدة من نوعها حالة الجسم التهديف (BCS) النظم التي تستخدم لتقييم العضلات الحيوانية والأنسجة الدهنية السطحية3. ومع ذلك، يعتمد تقييم BCS على المقيّم – بمعنى أن BCS هو قياس موضوعي أو شبه كمي عند تقييمه من قبل مقيّم مدرب. في أنواع الحياة البرية ، تستخدم مؤشرات حالة الجسم بشكل شائع بدلاً من BCS وتستند إلى نسبة كتلة الجسم إلى حجم الجسم أو كتلة الجسم إلى الساعد2. وغالبا ما تكون مشوشة indicis حالة الجسم من آثار الأعلاف ويمكن الخلط بين حجم الجسم وكذلك المشاكل الإحصائية والاستدلال4.
بديل لأنظمة تسجيل حالة الجسم ومؤشرات حالة الجسم هو استخدام نظائر مستقرة لتحديد تكوين الجسم. أحد النظائر المستقرة الشائعة الاستخدام هو أكسيد الديوتريوم (D2O)، وهو شكل غير مشع من الماء تكون فيه ذرات الهيدروجين نظائر الديوتريوم. يمكن أن تكون طريقة تخفيف أكسيد الديوتريوم الموصوفة في هذه الدراسة تقنية غير ذاتية وكمية وقابلة للتكرار تستخدم لتقدير تكوين الجسم في البشر5 ومجموعة واسعة من الأنواع4،6،7. هذه التقنية يمكن أن تكون مفيدة لدراسة تكوين الجسم في الحياة البرية. على سبيل المثال، يمكن استخدامه لتقييم التغيرات الطولية في تكوين الجسم، كما هو الحال قبل وبعد إجراء الإدارة. ومع ذلك ، في بعض أنواع الحياة البرية يمكن أن يكون أكسيد الديوتريوم مبالغة في محتوى المياه الفعلي8. لذلك ، عند تكييف هذه التقنية لنوع ما ، من المهم التحقق من صحة الطريقة من خلال مقارنة طريقة أكسيد الديوتريوم بتحليل الذبيحة للأنواع غير المهددة بالانقراض. بالنسبة للأنواع المهددة والمهددة بالانقراض، ينبغي اعتبار طريقة غير مدمرة مثل قياس امتصاص الأشعة السينية المزدوج (DXA) طريقة مقارنة بديلة للطريقة المدمرة القياسية الذهبية للتحليل الكامل للجثث.
بالإضافة إلى تكوين الجسم ، يمكن استخدام تقنية التخفيف D2O لتحديد استهلاك المياه لفرد من الحيوانات9. يمكن استخدام هذا التطبيق الفريد من D2O للإجابة ليس فقط على أسئلة البحث ، ولكن يمكن أن يكون مفيدًا لتقييم استهلاك المياه لالحيوانات الفردية الموجودة في بيئات اجتماعية كبيرة.
هنا ، نصف تكييف تقنية التخفيف D2O لتقييم تكوين الجسم في الحشرات ، الخفافيش البنية الكبيرة(Eptesicus fuscus)، ولتقييم استهلاك المياه في آكل اللحوم ، والقطط(Felis catis).
Protocol
Representative Results
Discussion
وقد استخدم استخدام أكسيد الديوتريوم لتحديد TBW منذ 1940s17 ويستخدم في البشر ومجموعة متنوعة من الأنواع المنزلية والحياة البرية4،6،7. وقد تم تطوير تقنيات أخرى غير مدمرة بما في ذلك تحليل المعاوقة الكهربائية الحيوية (BIA)، DXA، والرنين ا…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
تم دعم هذا البحث من قبل اتفاقية التعاون MDC (#416) ، اتفاقية تعاونية خدمات الغابات الأمريكية (16-JV-11242311-118) ، الأكاديمية الأمريكية للتغذية البيطرية ووالثام / رويال كانين ، منحة الولايات المتحدة الأمريكية (رقم المنحة: 00049049) ، منحة تدريب المعاهد القومية للصحة (رقم المنحة: T32OS011126) ، وبرنامج علماء البحوث البيطرية في جامعة ميسوري. يشكر المؤلفون شانون إهلرز على مراجعتها المسبقة لهذه المخطوطة. نشكر الدكتور روبرت باكيوس على توفير معايير D2O والسماح باستخدام مختبره.
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 |
References
- 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).
