Usando óxido de utério como ferramenta não invasiva e não letal para avaliar composição corporal e consumo de água em mamíferos
Summary
Este artigo descreve a técnica de diluição de óxido de deutério em dois mamíferos, um insetívoro e carnívoro, para determinar a água total do corpo, a massa corporal magra, a massa de gordura corporal e o consumo de água.
Abstract
Sistemas de pontuação de condições corporais e índices de condição corporal são técnicas comuns utilizadas para avaliar o estado de saúde ou aptidão de uma espécie. Os sistemas de pontuação de condições corporais são dependentes e têm potencial para serem altamente subjetivos. Os índices de condição corporal podem ser confundidos com forrageamento, os efeitos do peso corporal, bem como problemas estatísticos e inferenciais. Uma alternativa aos sistemas de pontuação de condição corporal e índices de condição corporal é usar um isótopo estável, como óxido de deutério para determinar a composição corporal. O método de diluição de óxido de deutério é uma técnica quantitativa repetível usada para estimar a composição corporal em humanos, vida selvagem e espécies domésticas. Além disso, a técnica de diluição de óxido de deutério pode ser usada para determinar o consumo de água de um animal individual. Aqui, descrevemos a adaptação da técnica de diluição de óxido de deutério para avaliação da composição corporal em morcegos marrons grandes (Eptesicus fuscus) e para avaliar o consumo de água em gatos (Felis catis).
Introduction
Sistemas de pontuação de condições corporais e índices de condição corporal são técnicas comuns utilizadas para avaliar o estado de saúde ou aptidão de uma espécie1,2. Muitas espécies domésticas e zoológicas possuem sistemas únicos de pontuação de condição corporal (BCS) que são usados para avaliar o tecido gorduroso muscular e superficial de um animal3. No entanto, a avaliação do BCS depende do avaliador — o que significa que o BCS é uma medida objetiva ou semiquantitativa quando avaliada por um avaliador treinado. Em espécies de animais selvagens, os índices de condição corporal são comumente usados em vez de BCS e são baseados em uma proporção de massa corporal ao tamanho do corpo ou massa corporal ao antebraço2. Os índices de condição corporal são muitas vezes confundidos com os efeitos da forrageamento e podem ser confundidos pelo tamanho do corpo, bem como problemas estatísticos e inferenciais4.
Uma alternativa aos sistemas de pontuação de condições corporais e índices de condição corporal é usar um isótopo estável para determinar a composição corporal. Um isótopo estável comumente usado é o óxido de deutério (D2O), uma forma não radioativa de água na qual os átomos de hidrogênio são isótopos de deutério. O método de diluição de óxido de deutério descrito neste estudo pode ser uma técnica não subjetiva, quantitativa e repetitiva usada para estimar a composição corporal em humanos5 e uma ampla gama de espécies4,6,7. Essa técnica pode ser vantajosa para estudar a composição corporal na vida selvagem. Por exemplo, pode ser usado para avaliar mudanças longitudinalnais na composição corporal, como antes e depois de uma ação de gestão. No entanto, em algumas espécies de animais selvagens o óxido de deutério pode superestimar o teor real de água8. Portanto, ao adaptar a técnica para uma espécie, é importante validar o método comparando o método de óxido de deutério à análise de carcaças para espécies não ameaçadas de extinção. Para espécies ameaçadas e ameaçadas, um método não destrutivo, como a absorção de raios-X duplo (DXA), deve ser considerado como um método alternativo de comparação ao método destrutivo padrão-ouro da análise completa da carcaça.
Além da composição corporal, a técnica d2O de diluição pode ser usada para determinar o consumo de água de um animal individual9. Essa aplicação única de D2O pode ser usada para responder não apenas perguntas de pesquisa, mas pode ser útil para avaliar o consumo de água de animais individuais abrigados em grandes ambientes sociais.
Aqui, descrevemos a adaptação da técnica de diluição D2O para avaliar a composição corporal em um insetoivore, grandesmorcegos marrons ( Eptesicus fuscus), e para avaliar o consumo de água em um carnívoro, gatos (Felis catis).
Protocol
Representative Results
Discussion
O uso de óxido de deutério para determinar a TBW tem sido usado desde a década de 1940e é usado em humanos e uma variedade de espécies domésticas e da vida selvagem4,6,7. Outras técnicas não destrutivas foram desenvolvidas, incluindo análise de impedância bioelétrica (BIA), DXA e ressonância magnética quantitativa (RQ). Cada método tem vantagens e desvantagens que devem ser consideradas ante…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Esta pesquisa foi apoiada pelo MDC Cooperative Agreement (#416), Us Forest Service Cooperative Agreement (16-JV-11242311-118), Academia Americana de Nutrição Veterinária e Waltham/Royal Canin, USA Grant (número de subvenção: 00049049), subsídio de treinamento do NIH (número de subvenção: T32OS011126) e o Programa de Estudiosos de Pesquisa Veterinária da Universidade do Missouri. Os autores agradecem a Shannon Ehlers por pré-revisar este manuscrito. Agradecemos ao Dr. Robert Backus por fornecer os padrões D2O e permitir o uso de seu laboratório.
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).
