ORIGINÁLNÍ ČLÁNKY ARTIGOS ORIGINALIS

Bioelektrická impedanční analýza a antropometrie pro stanovení složení těla u potkanů: účinky stravy s vysokým obsahem tuku a sacharózy

Elektrická bioimpedance a antropometrie pro stanovení složení těla u potkanů: účinky stravy bohaté na lipidy a sacharóza

Larissa Rodrigues Neto AngélocoI; Rafael DeminiceI, II; Izabel de Arruda LemeI; Renata Cristina LataroI; Alceu Afonso JordãoI

IUniversity of São Paulo, Lékařská fakulta Ribeirão Preto, Laboratoř výživy a metabolismu. Av. Bandeirantes, 3900, 14049-900, Ribeirão Preto, SP, Brazílie. Korespondence / Korespondence: AA JORDÃO. E-mail: < [email protected] >
IIUniversity of Londrina, Fakulta tělesné výchovy a sportu, Katedra tělesné výchovy. Londrina, PR, Brazílie

ABSTRAKT

CÍL: Cílem této studie bylo zjistit impedanci potkanů Wistar léčených stravou s vysokým obsahem tuku a vysokým obsahem sacharózy a korelovat jejich biochemické vlastnosti a antropometrické parametry s chemickou analýzou jatečně upraveného těla.
METODY: Dvacet čtyři samců krys Wistar bylo krmeno standardní (AIN-93), vysoce tukovou (50% tuku) nebo vysoce sacharózovou (59% sacharózou) stravou po dobu 4 týdnů. Byly měřeny břišní a hrudní obvod a délka těla. Ke stanovení odporu a reaktance byla použita bioelektrická impedanční analýza. Konečné složení těla bylo stanoveno chemickou analýzou.
VÝSLEDKY: Vyšší příjem tuků vedl k vysokému procentu jaterního tuku a cholesterolu a nízkému celkovému množství vody v těle ve skupině s vysokým obsahem tuků, ale tyto změny v biochemickém profilu nebyly zohledněny antropometrickými měřeními ani proměnnými analýzy bioelektrické impedance. Změny antropometrické a bioelektrické impedanční analýzy nebyly ve skupině s vysokým obsahem sacharózy pozorovány. Byla však nalezena pozitivní asociace mezi tělesným tukem a třemi antropometrickými proměnnými: index tělesné hmotnosti, Leeův index a obvod břicha.
ZÁVĚR: Bioelektrická impedanční analýza se neukázala jako citlivá pro detekci změn ve složení těla, ale pro odhad složení těla krys lze použít index tělesné hmotnosti, Leeův index a obvod břicha.

Indexování termíny: Antropometrie. Bioelektrická impedanční analýza. Strava. Krysy.

ABSTRAKT

CÍL: Stanovit impedanci potkanů léčených dietami bohatými na lipidy a sacharózu pomocí metody elektrické bioimpedance a korelovat s přímou analýzou jatečně upraveného těla, biochemickými parametry a antropometrické.
METODY: Bylo použito 24 krysích samců (Wistar), kteří byli krmeni standardní stravou bohatou na lipidy nebo bohatou na sacharózu po dobu 4 týdnů. Kontrolní skupina dostávala standardní stravu AIN-93; hyperlipidická strava obsahující 50% lipidů, z nichž 70% byl nasycený tuk; a skupina bohatá na sacharózu byla krmena vyšším podílem jednoduchých sacharidů, beze změny v celkovém množství.
VÝSLEDKY: Vyšší příjem lipidů vedl ke zvýšení procenta jaterního tuku a cholesterolu a ke snížení množství celkové vody v těle v hyperlipidické skupině, avšak tyto změny v biochemickém profilu se neprojevily v antropometrických změnách nebo změnách v parametrech elektrické bioimpedance. Změny v antropometrii a elektrické bioimpedanci nebyly ve skupině bohaté na sacharózu pozorovány. Byla však pozorována pozitivní asociace mezi jatečným tukem a třemi antropometrickými parametry, tj. Indexem tělesné hmotnosti, Leeovým indexem a obvodem břicha.
ZÁVĚR: Bioelektrická impedance nebyla při detekci změn složení citlivá. Bylo však pozorováno, že antropometrická parametry – index tělesné hmotnosti, Leeův index a obvod břicha – lze použít k odhadu složení těla u potkanů.

Termíny indexu: antropometrie. Elektrická bioimpedance. Strava. Myši.

ÚVOD

Složení těla se obvykle posuzuje pro stanovení nedostatků nebo přebytků tělesných složek, jako je chudá a tuková hmota, které umožňují pochopit stav výživy1. Velký význam tohoto posouzení spočívá v tom, že samotná tělesná hmotnost neodráží, zda je těchto složek těla příliš mnoho nebo příliš málo, což může být nebezpečné2. Kromě toho mohou mít změny v tělesném složení vliv na metabolismus, protože tuková tkáň moduluje homeostázu lipidů a glukózy3.

Přesné metody pro stanovení složení těla zvířat jsou nesmírně důležité pro pochopení toho, jak tělo reaguje na příjem živin, a pro nutriční a fyziologické studie4,5, které používají zvířecí modely ke zkoumání účinků obezity a nedostatku živin6 , 7.

Přímá chemická analýza jatečně upraveného těla je referenční metodou pro stanovení složení těla krysy8. Přestože přímá chemická analýza poskytuje přesnější informace, je invazivní, časově náročná, nákladná a vyžaduje technické znalosti. Nelze jej také použít u živých zvířat1, takže jeho použití je omezené.

Ve snaze překonat nevýhody přímé chemické analýzy jatečně upraveného těla byly ke stanovení složení těla zvířat použity nepřímé techniky8. Zájem o bioelektrickou impedanci (BIA) se v poslední době zvýšil, protože se jedná o neinvazivní, levnou, rychlou a reprodukovatelnou metodu9, která poskytuje dobrý odhad složení těla10. Lze jej navíc použít opakovaně u stejného zvířete, což způsobuje minimální rušení1,11. Přesnost odhadu však bude záviset na použité rovnici a standardizaci zkušebních podmínek12.

Protože bioelektrická impedance je založena na principu, že tkáně mají různé impedance, tj. Opozici vůči toku elektrického proudu, což je zase závislé na obsahu vody a elektrolytu, 13 a za předpokladu, že beztuková hmota má konstantní obsah vody a měrný odpor, lze celkovou tělesnou vodu (TBW) a beztukovou hmotu (FFM) odhadnout měřením elektrické impedance těla14.

Studie zohledňující tyto informace pro použití BIA u zvířat ukázaly, že BIA lze použít k předpovědi celkové tělesné vody zvířat, ale neexistují žádné specifické vzorce, které by odlišovaly libovou od tukové hmoty1 , 11,15. Několik studií tuto metodu navíc použilo na potkanech a žádná studie nezkoumala, zda strava ovlivňuje složení těla a zda by BIA byla schopna detekovat jemné změny.

Je zapotřebí více studií využívajících BIA na živých zvířatech, aby se zjistilo, zda tato technika dokáže přesně určit složení těla potkanů a zda strava ovlivňuje složení těla experimentálních zvířat.

Cílem této studie bylo zjistit impedanci potkanů Wistar krmených stravou s vysokým obsahem tuku a vysokým obsahem sacharózy. BIA a ověřit, zda výsledky korelují s výsledky získanými přímou chemickou analýzou jatečně upraveného těla a biochemickými a antropometrickými měřeními.

METODY

Zvířata a léčba

Studie zahrnovala 24 samců krys Wistar s počáteční průměrnou hmotností 65 g, získaných od Centrálního zařízení pro zvířata na Lékařské fakultě Ribeirão Preto, Universidade de São Paulo (FMRP / USP). Výzkum na zvířatech, protoc číslo 147/2008. Zvířata byla chována v jednotlivých klecích ve střídavém 12hodinovém cyklu světlo / tma, průměrná teplota 22 ° C a volný přístup k potravě a vodě.

Kontrolní skupině byla podána standardní strava AIN-9316 a skupině s vysokým obsahem tuku byla podána vysokofrekvenční strava obsahující 15% tuku, upravená podle Reevese a kol.16, jak je popsáno v tabulce 117. Tuky v kontrolní stravě pocházelo výhradně ze sójového oleje a ve vysokofrekvenční stravě z taveného sádla (70,00%) a sójového oleje (30,00%). Dieta HS měla jiné složení sacharidů, tj. Jednodušší sacharidy: zatímco kontrolní dieta obsahovala hlavně kukuřičný škrob, dieta HS obsahovala 3,50% kukuřičného škrobu a 59,85% sacharózy18 (tabulka 1).

Zvířata byla váží jednou týdně elektronickou váhou Filizola® s kapacitou 1 500 gramů a přesností na 1 gram. Příjem potravy byl sledován vážením krmítek třikrát týdně po dobu studie.

Na konci 4týdenního zásahu byla pomocí BIA změřena tělesná impedance zvířat a zvířata byla usmrcena dekapitací Játra a krev byly odebrány, sérum odděleno a všechny položky byly okamžitě zmrazeny až do použití. Zbytek zvířat byl také zmrazen až do přímé chemické analýzy jatečně upraveného těla.

Antropometrická měření

Délka těla byla měřena od nosní dírky po spodní část ocasu (pánev-kaudální spojení); obvod břicha v bodě bezprostředně před přední nohou; a obvod hrudníku v místě bezprostředně za přední nohou19. Krysy byly anestetizovány 2 % tribromethanolu pro měření.

Pro všechna měření byla použita neelastická měřicí páska.

BMI byl určen vydělením hmotnosti zvířete (g) druhou mocninou jeho délka (cm). Leeův index byl určen dělením kořene krychle tělesné hmotnosti (g) délkou nosu a konečníku (cm) 20.

Bioelektrická impedance

Odpor celého těla ( WBR) a reaktance (WBXc) byly měřeny fázově citlivým tetrapolárním bioelektrickým impedančním analyzátorem (Byodinamics BIA 310E). Jako elektrody byly použity standardní injekční jehly.Krysy byly anestetizovány a položeny na břicho na nevodivý povrch, aby se eliminovala interference způsobená elektrickou indukcí. Hřbetní povrchy hlavy a těla byly oholeny pro umístění jehlových elektrod. Zdrojová elektroda 1 byla umístěna na středovou čáru na předním okraji oběžné dráhy a zdrojová elektroda 2 byla umístěna 4 cm od základny ocasu. Detekční elektroda 1 byla umístěna na přední otvor ucha a detektorová elektroda 2 byla umístěna do střední oblasti pánve1. Všechna měření impedance byla provedena u dobře krmených a hydratovaných zvířat.

Laboratorní metody

Biochemické analýzy

Jaterní tuk byl stanoven podle Bligh & Dyer21. Celkový cholesterol a bílkoviny v séru a glukóza v krvi byly stanoveny kolorimetrickými reakcemi pomocí enzymové soupravy LABTEST®.

Přímá chemická analýza jatečně upraveného těla

Na konci čtyřtýdne intervencí byla zvířata usmrcena dekapitací a zmrazena až do chemické analýzy jatečně upraveného těla. Kůže, vnitřnosti, hlava a chodidla byly odstraněny, pro kvantitativní analýzu vody, tuků a bílkovin byly použity pouze kosti a svaly22. Obsah vody byl stanoven umístěním prázdných jatečně upravených těl jednotlivě do hliníkových plechů v sušárně na 105 ° C po dobu 24 hodin. Množství vody přítomné v jatečně upraveném těle bylo vypočítáno odečtením hmotnosti suchého jatečně upraveného těla od základní hmotnosti jatečně upraveného těla. Suchá jatečně upravená těla byla poté macerována a tuk byl extrahován přerušovanou extrakcí za použití petroletheru a Soxhletova extraktoru. Jatečně upravený tuk byl vypočítán z rozdílu hmotnosti. Obsah proteinu byl vypočítán metodou micro-Kjeldahl23, metodou nepřímého stanovení dusíku, s použitím faktoru 6,25 pro konverzi na protein. Všechny analýzy byly opakovány třikrát v laboratoři výživy a metabolismu FMRP / USP.

Statistická analýza

Data jsou vyjádřena jako průměr (M) a standardní odchylka (SD). Pro zkoumání možných rozdílů v parametrech studie byla použita analýza rozptylu (ANOVA) následovaná Tukeyovým post-hoc testem a lineární regrese pro zkoumání možných korelací mezi studovanými proměnnými. Úroveň významnosti byla pro všechny analýzy nastavena na 5% (p < 0,05).

VÝSLEDKY

Tabulka 2 ukazuje hmotnost a jídlo příjem skupin. Skupina HF konzumovala významně méně jídla (g / týden) než skupiny C a HS, ale skupiny se nelišily, pokud jde o příjem energie (kcal / týden). Všechna zvířata měla během intervence podobnou základní a konečnou hmotnost a přírůstek hmotnosti.

Skupina HF měla významně vyšší obsah jaterních tuků a hladinu cholesterolu v séru než skupina C. Mezitím skupina HS měla významně vyšší hladinu glukózy v krvi než skupina HF. Skupina HF měla významně méně celkového proteinu než skupiny C a HS.

Tabulka 3 ukazuje obvody, BMI a Leeův index zvířat. Tyto proměnné se mezi skupinami významně nelišily, stejně tak rezistence ani reaktance. Tabulka 4.

Tabulka 5 ukazuje složení jatečně upravených těl stanovené přímou chemickou analýzou. Pouze TBW a protein se mezi skupinami významně lišily (p < 0,05): byly nižší ve skupině HF než ve skupinách C a HS.

Obrázek 1 ukazuje pozitivní korelace nalezené mezi jatečným tukem a BMI, Leeovým indexem a obvodem břicha. Byla nalezena negativní korelace (p < 0,05) mezi jatečným tukem a reaktancí (r = -0,51). Nebyla však nalezena žádná korelace mezi jatečným tukem a odolností stanovenou BIA.

DISKUSE

Účinky různých příjmů makronutrientů byly rozsáhle studovány na laboratorních zvířatech. K dispozici je však málo informací o vlivu různých příjmů makronutrientů na složení těla a antropometrických proměnných hlodavců obecně. Málo se také ví o platnosti těchto metod pro antropometrické hodnocení těchto zvířat.

Existuje několik experimentálních studií zkoumajících účinky diet s vysokým obsahem tuku a s vysokým obsahem sacharózy na potkany, protože tyto stravy podporují metabolismus změny, ale obvykle hodnotí pouze jejich účinek na tělesnou hmotnost24-26. BIA může přesně měřit štíhlou a tukovou hmotu a tento rozdíl je důležitý, protože přebytek tělesného tuku ohrožuje zdraví a může podporovat rozvoj intolerance glukózy a dyslipidémie. Důležité je, že BIA lze opakovaně použít ke stanovení složení těla živých zvířat, zatímco přímá chemická analýza vyžaduje obětování.

V tomto experimentu obvod břicha, Leeův index a BMI (obrázek 1) významně korelovaly s tělem složení. Pozitivní korelace nalezená mezi jatečným tukem a BMI je v souladu s Novelli et al.19, který navrhl, že BMI může spolehlivě odhadnout tělesný tuk u potkanů, i když není dostatečně citlivý na detekci tělesných změn vyplývajících z diety s odlišným složením makroživin. Na rozdíl od tohoto experimentu citovaná studie neprokázala údaje týkající se korelace mezi jatečným tukem a Leeovým indexem a obvodem břicha. Budoucí studie by tedy měly zkoumat, jak přesně tyto proměnné mohou odrážet změny složení těla.

Bioelektrická impedance se u lidí používá jako rychlá, neinvazivní a reprodukovatelná metoda pro stanovení složení těla a obsahu vody27,28. Několik studií však tuto techniku použilo u laboratorních zvířat11,29,30, takže je třeba tuto metodu dále prozkoumat.

Překvapivě současné výsledky prokázaly, že údaje o rezistenci nekorelují s jatečně upraveným tukem stanoveným chemicky, což naznačuje, že BIA není dostatečně citlivý na měření tělesného složení potkanů nebo na detekci rozdílů ve skupinách, které dostávají různou stravu. Další neshoda se týkala reaktance, která negativně korelovala s jatečným tukem, na rozdíl od Halla et al. 1, kde reaktance ve srovnání s rezistencí nebyla považována za silný prediktor jakékoli tělesné složky. Tato studie také zjistila velké rozdíly uvnitř skupiny, které ukazují heterogenitu těchto zvířat a jejich různé reakce na stejnou stravu.

Na rozdíl od současných výsledků jiné studie ukázaly, že BIA je dostatečně citlivá k určení těla krysy složení. V průkopnické studii vyvinuli Hall a kol.1 vhodnou metodu pro použití BIA u potkanů a zjistili silnou negativní korelaci mezi rezistencí celého těla (WBR) měřenou při 50 kHz a celkovou tělesnou vodou a bílkovinami. Yoki et al.31 použili empirický vzorec navržený Hallem et al.1 k odhadu celkové tělesné vody potkanů krmených kontrolní stravou a stravou doplněnou methioninem nebo homocysteinem a prokázali, že tento vzorec byl schopen detekovat rozdíly mezi skupinami . Na rozdíl od této studie neexistovaly žádné korelace mezi tímto vzorcem a proměnnými složení těla. Rovněž nebyly žádné rozdíly mezi skupinami krmenými odlišnou stravou. Rutter a kol. 11 poznamenali, že BIA lze použít k odhadu celkové tělesné vody kontrolních potkanů, i když metoda byla méně přesná, když byl postup použit u potkanů krmených stravou s vysokým obsahem tuku.

Současnost výsledky ukazují, že příjem tuků ve skupině s HF a příjem sacharosy ve skupině s HS byl během intervenčního období podstatně vyšší (HF: 389% a HS: 512%) než v kontrolní skupině, a to i přes nižší příjem potravy a stejnou energii přívod. Tendence potkanů konzumovat méně tučných potravin potvrzují další studie32,33. Tato změna v příjmu potravy může být způsobena mechanismem u potkanů, který reguluje příjem potravy a snižuje příjem potravy, když je strava energeticky hustá34.

Avšak vyšší příjem tuků zvyšuje jaterní tuk a cholesterol a snižuje celkové tělo voda, což dokazuje, že strava s vysokým obsahem tuku mění lipidový profil zvířat. Tyto změny v biochemii krve však nebyly reflektovány antropometrickými nebo BIA proměnnými, což je v rozporu s většinou literárních zpráv11,29. Je tedy možné, že doba trvání studijní intervence nestačila ke změně složení těla, ale ke změně biochemického profilu, protože se mění snadněji, nebo že by byla nutná strava s různými poměry tuků. Některé studie rovněž ukázaly, že vysoká akumulace tuků u potkanů nezávisí na věku nebo pohlaví zvířat, i když genetika může ovlivňovat zadržování tuků35. Standardizace BIA u potkanů s vývojem menších zařízení a specifických rovnic by mohla poskytnout přesnější výsledky.

ZÁVĚR

Závěrem lze říci, že BIA nebyla schopna detekovat změny složení těla u potkanů krmených vysokou -tukovou a vysoce sacharosovou dietu. Jatečně upravený tuk však byl významně spojen s BMI, Leeovým indexem a obvodem břicha, což naznačuje, že tyto parametry lze použít pro odhad složení těla krysy. Je zapotřebí více výzkumu pomocí BIA k posouzení tělesného tuku zvířat krmených různými dietami. Souvislosti mezi stravou a složením těla a to, jak se složení těla mění v průběhu času, lze zkoumat, aniž byste zvířata museli zabíjet.

PODĚKOVÁNÍ

Tuto studii sponzoroval Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de São Paulo (číslo grantu 2008 / 11704-0).

PŘÍSPĚVKY

LRN ANGÉLOCO a R DEMINICE experiment naplánovaly a provedly, analyzovaly údaje a napsaly rukopis. IA LEME pomohla provést experiment, standardizovala BIA u potkanů, analyzovala data a napsala rukopis. RC LATARO pomohl provést experiment, shromáždil laboratorní data a analyzoval data. AA JORDÃO pomohla naplánovat experiment, analyzovala data a napsala rukopis.

1. Hall CB, Lukaski HC, Marchello MJ.Odhad složení těla krysy pomocí tetrapolární bioelektrické impedanční analýzy. Nutri Rep Int. 1989; 39 (3): 627-33.

6. Hariri N, Thibault L. Obezita vyvolaná stravou s vysokým obsahem tuku na zvířecích modelech. Nutr Res Rev. 2010; 23 (2): 270-99.

8. Trocki O, Baer DJ, Castonguay TW. Vyhodnocení využití celkové elektrické vodivosti těla pro odhad tělesného složení u dospělých potkanů: účinek dietní obezity a adrenalektomie. Physiol Behav. 1995; 57 (4): 765-72.

12. Národní institut zdraví. Analýza bioelektrické impedance při měření složení těla: Prohlášení konference o hodnocení technologií National Institutes of Health. Am J Clin Nutr. 1996; 64 (3): 524S-32S.

14. Ward LC, Doman D, Jebb SA. Vyhodnocení nového bioelektrického impedančního nástroje pro predikci buněčné hmoty těla nezávisle na výšce nebo hmotnosti. Výživa. 2000; 16 (9): 745-50.

16. Reeves PG, Nielsen FH, Fahey GC. Purifikovaná strava AIN-93 pro laboratorní hlodavce: závěrečná zpráva ad hoc psacího výboru American Institute of Nutrition o přeformulování stravy hlodavců AIN-76A. J Nutr. 1993; 123 (11): 1939-51.

17. Sabbatini AB, Penati A C, Santos RDS, Tostes LM, Vieira LC, Lamas J. Efeitos de uma dieta hiperlipídica em ratos Wistar. Anais do 14º Simpósio Internacional de Iniciação Científica da USP, 2006; Ribeirão Preto.

18. Castro GSF, Almeida LP, Vannucchi H, Portari GV, Jordao AA. Účinky diet obsahujících různé druhy sacharidů na jaterní metabolismus. Scand J Lab Anim Sci. 2008; 35 (4): 321-28.

20. Bernardis LL, Patterson BD. Korelace mezi „Leeovým indexem“ a obsahem jatečně upraveného těla u odstavených a dospělých samic potkanů s hypotalamickými lézemi. J Endocrinol. 1968; 40 (4): 527-8.

22. Franco FSC, Natali AJ, Costa NMB, Lunz W, Gomes GJ, Carneiro Junior MA a kol. Účinky doplňování kreatinu a silového tréninku na výkon a štíhlou tělesnou hmotnost potkanů. Rev Bras Med Esporte. 2007; 13 (5): 297-302.

24. Castro GSF, Almeida BB, Leonardi DS, Ovídio PP, Jordão AA. Souvislost mezi jaterním cholesterolem a kyselinou olejovou v játrech potkanů ošetřených částečně hydrogenovaným rostlinným olejem. Rev Nutr. 2012; 25 (1): 45-56. doi: 10.1590 / S1415-52732012 000100005.

26.. Liu SH, He SP, Chiang MT. Účinky dlouhodobého krmení chitosanu na postprandiální lipidové odpovědi a lipidový metabolismus v modelu potkanů tolerantních na glukózu s vysokým obsahem sacharózy. J Agric Food Chem. 2012; 60 (17): 4306-13.

29. Ilagan J, Bhutani V, Archer P, Lin PK, Jen KL. Odhad změn složení těla během cyklování hmotnosti bioelektrickou impedanční analýzou u potkanů. J Appl Physiol. 1993; 75 (5): 2092-8.

30. Cornish BH, Ward LC, Thomas BJ. Měření extracelulární a celkové tělesné vody potkanů pomocí vícefrekvenční bioelektrické impedanční analýzy. Nutr Res. 1992; 12 (4-5): 657-66.

31. Yokoi K, Lukaski HC, Uthus EO, Nielsen FH. Použití bioimpedanční spektroskopie k odhadu distribuce vody v těle u potkanů krmených vysokými dietními aminokyselinami síry. J Nutr. 2001; 131 (4): 1302-8.

32. Estrany ME, Proenza AM, Lladó I, Gianotti M. Izokalorický příjem stravy s vysokým obsahem tuků modifikuje adipozitu a manipulaci s lipidy způsobem závislým na pohlaví u potkanů. Lipids Health Dis. 2011; 12: 10-52.

33. Nakashima Y, Yokokura A. Konzumace stravy s vysokým obsahem tuku obsahující vepřové sádlo během růstového období u potkanů je předurčuje k příznivé reakci na stravu v pozdějším životě. J Nutr Sci Vitaminol (Tokio). 2010; 56 (6): 380-6.

35. Ellis J, Lake A, Hoover-Plough J. Mononenasycený řepkový olej snižuje ukládání tuků u rostoucích samic potkanů krmených stravou s vysokým nebo nízkým obsahem tuku. Nutr Res. 2002; 22: 609-21.