Bruke deuteriumoksid som et ikke-invasivt, ikke-dødelig verktøy for å vurdere kroppssammensetning og vannforbruk hos pattedyr

Summary

Denne artikkelen beskriver deuteriumoksidfortynningsteknikken hos to pattedyr, et insektiboer og kjøtteter, for å bestemme totalt kroppsvann, mager kroppsmasse, kroppsfettmasse og vannforbruk.

Abstract

Kroppstilstand skåre systemer og kroppen tilstand indekser er vanlige teknikker som brukes for å vurdere helsestatus eller egnethet av en art. Kroppstilstandspoengsystemer er evaluatoravhengige og har potensial til å være svært subjektive. Kroppstilstandindekser kan forvirres ved foraging, effekten av kroppsvekt, samt statistiske og inferential problemer. Et alternativ til kroppstilstand scoring systemer og kroppstilstand indekser bruker en stabil isotop som deuterium oksid for å bestemme kroppssammensetning. Deuteriumoksidfortynningsmetoden er en repeterbar, kvantitativ teknikk som brukes til å estimere kroppssammensetning hos mennesker, dyreliv og innenlandske arter. I tillegg kan deuteriumoksidfortynningsteknikken brukes til å bestemme vannforbruket til et enkelt dyr. Her beskriver vi tilpasningen av deuteriumoksidfortynningsteknikken for å vurdere kroppssammensetning i store brune (Eptesicus fuscus) og for å vurdere vannforbruket hos katter (Felis catis).

Introduction

Kroppstilstand skåre systemer og kroppen tilstand indekser er vanlige teknikker som brukes for å vurdere helsestatus eller fitness av en art^1,2. Mange innenlandske og zoologiske arter har unike kroppstilstand scoring (BCS) systemer som brukes til å vurdere et dyrs muskel og overfladisk fettvev³. BCS-vurderingen er imidlertid avhengig av evaluatoren – noe som betyr at BCS er en objektiv eller semikvantitativ måling når den vurderes av en opplært evaluator. I dyrearter brukes kroppstilstandsindekser ofte i stedet for BCS og er basert på et forhold mellom kroppsmasse og kroppsmasse til underarm². Kroppstilstand indikiditt er ofte forvirret av effekten av foraging og kan forvirres av kroppsstørrelse samt statistiske og inferential problemer⁴.

Et alternativ til kroppstilstand scoring systemer og kroppstilstand indekser bruker en stabil isotop for å bestemme kroppssammensetning. En vanlig brukt stabil isotop er deuteriumoksid (D₂O), en ikke-radioaktiv form for vann der hydrogenatomer er deuterium isotoper. Deuteriumoksidfortynningsmetoden beskrevet i denne studien kan være en ikke-subjektiv, kvantitativ og repeterbar teknikk som brukes til å estimere kroppssammensetning hos mennesker⁵ og et bredt spekter av arter^4,6,7. Denne teknikken kan være en fordel for å studere kroppssammensetningen i dyrelivet. For eksempel kan den brukes til å vurdere langsgående endringer i kroppssammensetning, for eksempel før og etter en ledelseshandling. Men i noen dyreliv arter deuterium oksid kan overvurdere selve vanninnholdet⁸. Derfor, når du tilpasser teknikken for en art, er det viktig å validere metoden ved å sammenligne deuteriumoksidmetoden med kadaveranalyse for ikke-truede arter. For truede og truede arter bør en ikke-destruktiv metode som dobbel røntgenabsorptiometry (DXA) betraktes som en alternativ sammenligningsmetode til gullstandarddestruktiv metode for fullstendig kadaveranalyse.

I tillegg til kroppssammensetning kan D₂O-fortynningsteknikken brukes til å bestemme vannforbruket til et individuelt dyr⁹. Denne unike anvendelsen av D₂O kan brukes til å svare på ikke bare forskningsspørsmål, men kan være nyttig for å vurdere vannforbruket til individuelle dyr(e) plassert i store sosiale miljøer.

Her beskriver vi tilpasningen av D₂O-fortynningsteknikken for å vurdere kroppssammensetning i et insekt, store brune (Eptesicus fuscus), og for å vurdere vannforbruket i en kjøtteter, katter (Felis catis).

Protocol

Alle eksperimenter som er beskrevet her ble godkjent av University of Missouri Animal Care and Use Committee og utført under Missouri Department of Conservation (MDC) Wildlife Scientific Collection tillatelse (Tillatelse #16409 og #17649). 1. Fremstilling av steril, isotonisk, salinert D2O lagerløsning Lag en 50 ml lagerløsning på 9,0 g/l salinert D2O. Vei opp 450 mg farmasøytisk karakter NaCl og overfør alle NaCl til et 100 ml, sterilisert beger. …

Representative Results

Deuteriumoksidfortynningsteknikken kan brukes til å vurdere kroppssammensetningen av en rekke arter. For å demonstrere tilpasningsevnen rapporterer vi den første bruken av deuteriumoksidfortynningsteknikken i en nordamerikansk insektivorende flaggermusart, Eptesicus fuscus, den store brune for representative resultater. Et timingplatå ble fullført ved å ta pre- og post-D2O injeksjon blodprøver som bør gjøres med noen arter der likevektsperioden er ukjent. Det …

Discussion

Bruken av deuteriumoksid for å bestemme TBW har blitt brukt siden 1940-tallet¹⁷ og brukes hos mennesker og en rekke innenlandske og dyreliv arter^4,6,7. Andre ikke-destruktive teknikker er utviklet, inkludert bioelektrisk impedansanalyse (BIA), DXA og kvantitativ magnetisk resonans (QMR). Hver metode har fordeler og ulemper som bør vurderes før du velger en bestemt metodikk for å vurdere kroppssammense…

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