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Analisi dellimpedenza bioelettrica e antropometria per la determinazione della composizione corporea nei ratti: effetti di diete ad alto contenuto di grassi e saccarosio
Bioimpedenza elettrica e antropometria nella determinazione della composizione corporea dei ratti: effetti di diete ricche di lipidi e saccarosio
Larissa Rodrigues Neto AngélocoI; Rafael DeminiceI, II; Izabel de Arruda LemeI; Renata Cristina LataroI; Alceu Afonso JordãoI
IUniversità di San Paolo, Facoltà di Medicina di Ribeirão Preto, Laboratorio di Nutrizione e Metabolismo. Av. Bandeirantes, 3900, 14049-900, Ribeirão Preto, SP, Brasile. Corrispondenza a / Corrispondenza a: AA JORDÃO. E-mail: < [email protected] >
IIUniversity of Londrina, Faculty of Physical Education and Sport, Department di educazione fisica. Londrina, PR, Brasile
ABSTRACT
OBIETTIVO: Lo scopo del presente studio era di determinare limpedenza dei ratti Wistar trattati con diete ad alto contenuto di grassi e di saccarosio e correlare la loro biochimica e parametri antropometrici con analisi chimica della carcassa.
METODI: Ventiquattro ratti maschi Wistar sono stati alimentati con una dieta standard (AIN-93), ricca di grassi (50% di grassi) o ricca di saccarosio (59% di saccarosio) per 4 settimane. Sono state misurate la circonferenza addominale e toracica e la lunghezza del corpo. Lanalisi dellimpedenza bioelettrica è stata utilizzata per determinare la resistenza e la reattanza. La composizione corporea finale è stata determinata mediante analisi chimica.
RISULTATI: Una maggiore assunzione di grassi ha portato ad unalta percentuale di grasso e colesterolo del fegato e bassa acqua corporea totale nel gruppo ad alto contenuto di grassi, ma questi cambiamenti nel profilo biochimico non sono stati riflessi dalle misurazioni antropometriche o dalle variabili dellanalisi dellimpedenza bioelettrica. I cambiamenti dellanalisi dellimpedenza antropometrica e bioelettrica non sono stati osservati nel gruppo High-Sucrose. Tuttavia, è stata trovata unassociazione positiva tra il grasso corporeo e tre variabili antropometriche: indice di massa corporea, indice di Lee e circonferenza addominale.
CONCLUSIONE: lanalisi dellimpedenza bioelettrica non si è dimostrata sensibile per rilevare i cambiamenti nella composizione corporea, ma lindice di massa corporea, lindice di Lee e la circonferenza addominale possono essere usati per stimare la composizione corporea dei ratti.
Indicizzazione termini: Antropometria. Analisi dellimpedenza bioelettrica. Dieta. Ratti.
ABSTRACT
OBIETTIVO: Determinare limpedenza di ratti trattati con diete ricche di lipidi e saccarosio mediante il metodo della bioimpedenza elettrica e correlare con lanalisi diretta della carcassa, parametri biochimici e antropometrico.
METODI: Sono stati utilizzati 24 ratti maschi (Wistar), nutriti con una dieta standard, ricca di lipidi o ricca di saccarosio per 4 settimane. Il gruppo di controllo ha ricevuto la dieta standard AIN-93; la dieta iperlipidica contenente il 50% di lipidi, di cui il 70% di grassi saturi; e il gruppo ricco di saccarosio è stato alimentato con una percentuale maggiore di carboidrati semplici, senza alcun cambiamento nella quantità totale.
RISULTATI: La maggiore assunzione di lipidi ha portato ad un aumento della percentuale di grasso epatico e colesterolo e ha ridotto la quantità di acqua corporea totale nel gruppo iperlipidico, tuttavia questi cambiamenti nel profilo biochimico non si sono riflessi in cambiamenti o cambiamenti antropometrici nei parametri di bioimpedenza elettrica. I cambiamenti nellantropometria e nella bioimpedenza elettrica non sono stati osservati nel gruppo ricco di saccarosio. Tuttavia, è stata osservata unassociazione positiva tra il grasso della carcassa e tre parametri antropometrici, ovvero lindice di massa corporea, lindice di Lee e la circonferenza addominale.
CONCLUSIONE: Limpedenza bioelettrica non era sensibile nel rilevare i cambiamenti nella composizione Tuttavia, è stato osservato che lantropometria parametri – indice di massa corporea, indice di Lee e circonferenza addominale – possono essere utilizzati per stimare la composizione corporea nei ratti.
Termini dellindice: antropometria. Bioimpedenza elettrica. Dieta. Topi.
INTRODUZIONE
La composizione corporea viene solitamente valutata per determinare carenze o eccessi di componenti del corpo, come la massa magra e la massa grassa, che consentono una comprensione dello stato nutrizionale1. La grande importanza di questa valutazione è che il peso corporeo da solo non riflette se ci sono troppe o troppo poche di queste componenti del corpo, che possono essere pericolose2. Inoltre, i cambiamenti nella composizione corporea possono avere un impatto sul metabolismo, poiché il tessuto adiposo modula lomeostasi dei lipidi e del glucosio3.
Metodi accurati per determinare la composizione corporea degli animali sono estremamente importanti per capire come il corpo risponde allassunzione di nutrienti e per studi nutrizionali e fisiologici4,5 che utilizzano modelli animali per indagare gli effetti dellobesità e delle carenze nutritive6 , 7.
Lanalisi chimica diretta della carcassa è il metodo di riferimento per determinare la composizione corporea del ratto8. Tuttavia, anche se lanalisi chimica diretta fornisce informazioni più precise, è invasiva, richiede tempo, costosa e richiede conoscenze tecniche. Inoltre, non può essere utilizzato su animali vivi1, quindi il suo utilizzo è limitato.
Nel tentativo di superare gli svantaggi dellanalisi chimica diretta della carcassa, sono state utilizzate tecniche indirette per determinare la composizione corporea degli animali8. Linteresse per limpedenza bioelettrica (BIA) è aumentato di recente poiché è un metodo non invasivo, poco costoso, veloce e riproducibile9 che fornisce una buona stima della composizione corporea10. Inoltre, può essere utilizzato ripetutamente sullo stesso animale provocando un disturbo minimo1,11. Tuttavia, laccuratezza della stima dipenderà dallequazione utilizzata e dalla standardizzazione delle condizioni di prova12.
Poiché limpedenza bioelettrica si basa sul principio che i tessuti hanno impedenze diverse, ovvero lopposizione al flusso di una corrente elettrica, che a sua volta dipende dal contenuto di acqua ed elettroliti, 13 e supponendo che la massa magra abbia un contenuto di acqua e una resistività costanti, lacqua corporea totale (TBW) e la massa magra (FFM) possono essere stimate misurando limpedenza elettrica del corpo14.
Studi che considerano queste informazioni per luso della BIA negli animali hanno dimostrato che la BIA può essere utilizzata per prevedere lacqua corporea totale degli animali, ma non esistono formule specifiche che distinguano la massa magra dalla massa grassa1 , 11,15. Inoltre, pochi studi hanno utilizzato questo metodo nei ratti e nessuno studio ha esaminato se la dieta influisce sulla composizione corporea e se la BIA sarebbe in grado di rilevare cambiamenti sottili.
Sono necessari ulteriori studi che utilizzano BIA su animali vivi per determinare se questa tecnica può determinare accuratamente la composizione corporea dei ratti e se la dieta influisce sulla composizione corporea degli animali da esperimento.
Lobiettivo del presente studio era determinare limpedenza dei ratti Wistar alimentati con diete ad alto contenuto di grassi e saccarosio da BIA e per verificare se i risultati sono correlati con quelli ottenuti mediante analisi chimica diretta della carcassa e misurazioni biochimiche e antropometriche.
METODI
Animali e trattamento
Lo studio ha incluso 24 ratti Wistar maschi con un peso medio iniziale di 65 g, ottenuti dalla Central Animal Facility of Ribeirão Preto School of Medicine, Universidade de São Paulo (FMRP / USP). Il progetto è stato approvato dal FMRP / USP Ethics Committee on Ricerca sugli animali, prot ol numero 147/2008. Gli animali sono stati alloggiati in gabbie individuali con un ciclo luce / buio di 12 ore, una temperatura media di 22 ° C e libero accesso a cibo e acqua.
Al gruppo di controllo è stata somministrata la dieta standard AIN-9316, e al gruppo ad alto contenuto di grassi è stata somministrata una dieta HF contenente il 15% di grassi, adattata da Reeves et al.16, come descritto nella Tabella 117. Grassi nella dieta di controllo proveniva esclusivamente da olio di soia e nella dieta HF, da lardo fuso (70,00%) e olio di soia (30,00%). La dieta HS aveva una diversa composizione di carboidrati, cioè carboidrati più semplici: mentre la dieta di controllo conteneva principalmente amido di mais, la dieta HS conteneva il 3,50% di amido di mais e il 59,85% di saccarosio18 (Tabella 1).
Gli animali erano pesata una volta alla settimana da una bilancia elettronica Filizola® con una capacità di 1.500 grammi e una precisione di 1 grammo. Lassunzione di cibo è stata monitorata pesando le mangiatoie tre volte alla settimana durante il periodo di studio.
Alla fine dellintervento di 4 settimane, limpedenza corporea degli animali è stata misurata mediante BIA e gli animali sono stati sacrificati per decapitazione . Il fegato e il sangue sono stati raccolti, il siero separato e tutti gli oggetti sono stati immediatamente congelati fino al momento delluso. Anche il resto degli animali è stato congelato fino allanalisi chimica diretta della carcassa.
Misurazioni antropometriche
La lunghezza del corpo è stata misurata dalla narice alla base della coda (giunzione pelvico-caudale); la circonferenza addominale nel punto immediatamente anteriore allavampiede; e la circonferenza del torace nel sito immediatamente dietro la zampa anteriore19. I ratti sono stati anestetizzati con 2 % tribromoetanolo per le misurazioni.
Per tutte le misurazioni è stato utilizzato un metro a nastro non elastico.
LIMC è stato determinato dividendo il peso (g) dellanimale per il quadrato del suo lunghezza (cm). Lindice di Lee è stato determinato dividendo la radice cubica del peso corporeo (g) per la lunghezza dal naso allano (cm) 20.
Impedenza bioelettrica
Resistenza a tutto il corpo ( WBR) e reattanza (WBXc) sono state misurate da un analizzatore di impedenza bioelettrica tetrapolare sensibile alla fase (Byodinamics BIA 310E). Come elettrodi sono stati utilizzati aghi ipodermici standard.I ratti sono stati anestetizzati e messi a pancia in giù su una superficie non conduttiva per eliminare linterferenza dallinduzione elettrica. Le superfici dorsali della testa e del corpo sono state rasate per il posizionamento degli elettrodi ad ago. Lelettrodo sorgente 1 è stato posizionato sulla linea mediana sul margine anteriore dellorbita e lelettrodo sorgente 2 è stato posizionato a 4 cm dalla base della coda. Lelettrodo rilevatore 1 è stato posizionato sullapertura anteriore dellorecchio e lelettrodo rilevatore 2 è stato posizionato nella regione mediana del bacino1. Tutte le misurazioni dellimpedenza sono state eseguite in animali ben nutriti e idratati.
Metodi di laboratorio
Analisi biochimiche
Il grasso epatico è stato determinato come suggerito da Bligh & Dyer21. Il colesterolo e le proteine sierici totali e il glucosio nel sangue sono stati determinati mediante reazioni colorimetriche, utilizzando il kit enzimatico LABTEST®.
Analisi chimica diretta della carcassa
Alla fine delle quattro settimane Allintervento, gli animali sono stati sacrificati per decapitazione e congelati fino allanalisi chimica della carcassa. Pelle, visceri, testa e piedi sono stati eliminati, utilizzando solo ossa e muscoli per lanalisi quantitativa di acqua, grasso e proteine22. Il contenuto di acqua è stato determinato ponendo le carcasse vuote individualmente in fogli di alluminio in un forno a 105 ° C per 24 ore. La quantità di acqua presente nella carcassa è stata calcolata sottraendo il peso della carcassa a secco dal peso della carcassa di base. Le carcasse secche sono state quindi macerate e il grasso estratto mediante estrazione intermittente utilizzando etere di petrolio e un estrattore Soxhlet. Il grasso della carcassa è stato calcolato dalla differenza di peso. Il contenuto proteico è stato calcolato mediante il metodo micro-Kjeldahl23, un metodo di determinazione indiretta dellazoto, utilizzando il fattore 6,25 per la conversione in proteine. Tutte le analisi sono state ripetute tre volte presso il FMRP / USP Nutrition and Metabolism Laboratory.
Analisi statistica
I dati sono espressi come medie (M) e deviazione standard (SD). Lanalisi della varianza (ANOVA) seguita dal test post-hoc di Tukey è stata utilizzata per studiare le possibili differenze nei parametri di studio e la regressione lineare per indagare le possibili correlazioni tra le variabili dello studio. Il livello di significatività è stato fissato al 5% (p < 0,05) per tutte le analisi.
RISULTATI
La tabella 2 mostra il peso e il cibo assunzione dei gruppi. Il gruppo HF ha consumato significativamente meno cibo (g / settimana) rispetto ai gruppi C e HS, ma i gruppi non differivano per quanto riguarda lapporto energetico (kcal / settimana). Tutti gli animali avevano pesi basali e finali simili e aumento di peso durante lintervento.
Il gruppo HF aveva un contenuto di grassi epatici e un livello di colesterolo sierico significativamente più alti rispetto al gruppo C. Nel frattempo, il gruppo HS aveva un livello di glucosio nel sangue significativamente più alto rispetto al gruppo HF. Il gruppo HF aveva una quantità di proteine totali significativamente inferiore rispetto ai gruppi C e HS.
La tabella 3 mostra le circonferenze, il BMI e lindice di Lee degli animali. Queste variabili non differivano significativamente tra i gruppi, né la resistenza o la reattanza Tabella 4.
La tabella 5 mostra la composizione delle carcasse determinata mediante analisi chimica diretta. Solo TBW e proteine differivano significativamente tra i gruppi (p < 0,05): erano inferiori nel gruppo HF rispetto ai gruppi C e HS.
La Figura 1 mostra le correlazioni positive trovate tra grasso della carcassa e BMI, indice di Lee e circonferenza addominale. È stata trovata una correlazione negativa (p < 0,05) tra il grasso della carcassa e la reattanza (r = -0,51). Tuttavia, non è stata trovata alcuna correlazione tra il grasso della carcassa e la resistenza determinata dalla BIA.
DISCUSSIONE
Gli effetti delle diverse assunzioni di macronutrienti sono stati ampiamente studiati su animali da laboratorio. Tuttavia, sono disponibili poche informazioni sulleffetto delle diverse assunzioni di macronutrienti sulla composizione corporea e sulle variabili antropometriche dei roditori in generale. Inoltre, si sa poco sulla validità di questi metodi per la valutazione antropometrica di questi animali.
Esistono diversi studi sperimentali che esaminano gli effetti di diete ad alto contenuto di grassi e saccarosio sui ratti poiché queste diete promuovono il metabolismo cambiamenti, ma di solito valutano solo il loro effetto sul peso corporeo24-26. La BIA può misurare con precisione la massa magra e quella grassa e questa distinzione è importante perché il grasso corporeo in eccesso compromette la salute e può favorire lo sviluppo di intolleranza al glucosio e dislipidemia. È importante sottolineare che BIA può essere utilizzato ripetutamente per determinare la composizione corporea di animali vivi, mentre lanalisi chimica diretta richiede il sacrificio.
Nel presente esperimento, la circonferenza addominale, lindice di Lee e il BMI (Figura 1) erano significativamente correlati al corpo composizione. La correlazione positiva trovata tra il grasso della carcassa e il BMI è in accordo con Novelli et al.19, che ha suggerito che il BMI può stimare in modo affidabile il grasso corporeo nei ratti anche se non è abbastanza sensibile per rilevare i cambiamenti del corpo derivanti da diete con diverse composizioni di macronutrienti. Contrariamente al presente esperimento, lo studio citato non ha mostrato i dati riguardanti la correlazione tra il grasso della carcassa e lindice di Lee e la circonferenza addominale. Pertanto, studi futuri dovrebbero esaminare quanto accuratamente queste variabili possano riflettere i cambiamenti della composizione corporea.
Limpedenza bioelettrica è utilizzata negli esseri umani come metodo veloce, non invasivo e riproducibile per determinare la composizione corporea e il contenuto di acqua27,28. Tuttavia, pochi studi hanno utilizzato questa tecnica su animali da laboratorio11,29,30, quindi questo metodo deve essere ulteriormente studiato.
Sorprendentemente, i risultati attuali hanno dimostrato che i dati di resistenza non sono correlati con il grasso della carcassa determinato chimicamente, suggerendo che BIA non è sufficientemente sensibile per misurare la composizione corporea dei ratti o rilevare le differenze nei gruppi che ricevono diete diverse. Un altro disaccordo riguardava la reattanza, che era correlata negativamente con il grasso della carcassa, in contrasto con Hall et al.1, in cui la reattanza, se confrontata con la resistenza, non era considerata un forte predittore di qualsiasi componente del corpo. Questo studio ha anche rilevato unampia variazione allinterno del gruppo, che mostra leterogeneità di questi animali e le loro diverse risposte alla stessa dieta.
In contrasto con i risultati attuali, altri studi hanno dimostrato che la BIA è sufficientemente sensibile per determinare il corpo del ratto composizione. In uno studio pionieristico, Hall et al.1 hanno sviluppato un metodo appropriato per utilizzare BIA nei ratti e hanno trovato una forte correlazione negativa tra Whole Body Resistance (WBR) misurata a 50kHz e acqua e proteine totali del corpo. Yoki et al. 31 hanno utilizzato la formula empirica proposta da Hall et al. 1 per stimare lacqua corporea totale dei ratti alimentati con una dieta di controllo e una dieta integrata con metionina o omocisteina, e hanno dimostrato che questa formula era in grado di rilevare differenze tra i gruppi . In contrasto con il presente studio, non cerano correlazioni tra questa formula e le variabili di composizione corporea. Inoltre, non cerano differenze tra i gruppi alimentati con diete diverse. Rutter et al.11 hanno notato che la BIA potrebbe essere utilizzata per stimare lacqua corporea totale dei ratti di controllo, sebbene il metodo fosse meno accurato quando la procedura veniva utilizzata in ratti alimentati con una dieta ricca di grassi.
i risultati mostrano che lassunzione di grassi del gruppo HF e lassunzione di saccarosio del gruppo HS erano notevolmente superiori (HF: 389% e HS: 512%) rispetto a quelle del gruppo di controllo durante il periodo di intervento, nonostante lassunzione di cibo inferiore e la stessa energia assunzione. La tendenza dei ratti a consumare cibi meno ricchi di grassi è confermata da altri studi32,33. Questo cambiamento nellassunzione di cibo può essere dovuto a un meccanismo nei ratti che regola lassunzione di cibo, riducendo lassunzione di cibo quando la dieta è densa di energia34.
Tuttavia, un maggiore apporto di grassi aumenta il grasso epatico e il colesterolo e riduce il corpo totale acqua, dimostrando che le diete ricche di grassi modificano il profilo lipidico degli animali. Tuttavia, questi cambiamenti nella biochimica del sangue non sono stati riflessi dalle variabili antropometriche o BIA, il che è in disaccordo con la maggior parte dei rapporti della letteratura11,29. Pertanto, è possibile che la durata dellintervento in studio non sia stata sufficiente a modificare la composizione corporea ma sufficiente a modificare il profilo biochimico, poiché cambia più prontamente, o che sarebbe necessaria una dieta con proporzioni di grassi diverse. Inoltre, alcuni studi hanno dimostrato che un elevato accumulo di grasso nei ratti non dipende dalletà o dal sesso degli animali, sebbene la genetica possa influenzare la ritenzione di grasso35. La standardizzazione della BIA nei ratti con lo sviluppo di dispositivi più piccoli ed equazioni specifiche potrebbe fornire risultati più accurati.
CONCLUSIONE
In conclusione, la BIA non era in grado di rilevare i cambiamenti della composizione corporea nei ratti nutriti con alti livelli di diete grasse e ricche di saccarosio. Tuttavia, il grasso della carcassa era significativamente associato con BMI, indice di Lee e circonferenza addominale, suggerendo che questi parametri possono essere utilizzati per stimare la composizione corporea del ratto. Sono necessarie ulteriori ricerche utilizzando BIA per valutare il grasso corporeo degli animali alimentati con diete diverse. Le associazioni tra dieta e composizione corporea e come la composizione corporea cambia nel tempo, potrebbero essere studiate senza dover uccidere gli animali.
RICONOSCIMENTO
Questo studio è stato sponsorizzato da Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de São Paulo (concessione numero 2008 / 11704-0).
CONTRIBUTI
LRN ANGÉLOCO e R DEMINICE hanno pianificato e condotto lesperimento, analizzato i dati e scritto il manoscritto. IA LEME ha aiutato a svolgere lesperimento, standardizzato BIA nei ratti, analizzato i dati e ha scritto il manoscritto. RC LATARO ha aiutato a svolgere lesperimento, ha raccolto dati di laboratorio e analizzato i dati. AA JORDÃO ha contribuito a pianificare lesperimento, ha analizzato i dati e ha scritto il manoscritto.
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