ORIGINAL ARTICLES ARTIGOS ORIGINALIS

Bioelektrisk impedansanalyse og antropometri for bestemmelse av kroppssammensetning hos rotter: effekter av høy-fett og høyt sukrose diett

Elektrisk bioimpedans og antropometri for å bestemme kroppssammensetning av rotter: effekter av dietter rik på lipider og sukrose

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

IUniversity of São Paulo, Faculty of Medicine of Ribeirão Preto, Laboratory of Nutrition and Metabolism. Av. Bandeirantes, 3900, 14049-900, Ribeirão Preto, SP, Brasil. Korrespondanse til / Korrespondanse til: AA JORDÃO. E-post: < [email protected] >
II Universitetet i Londrina, Fakultet for kroppsøving og idrett, Institutt for kroppsøving. Londrina, PR, Brasil

ABSTRAKT

MÅL: Målet med denne studien var å bestemme impedansen til Wistar-rotter behandlet med høyt fett og høyt sukrose, og korrelere deres biokjemiske og antropometriske parametere med kjemisk analyse av kadaveret.
METODER: Tjuefire Wistar-hannrotter ble matet med et standard (AIN-93), høyt fett (50% fett) eller høyt sukrose (59% av sukrose) i 4 uker. Abdominal og thoraxomkrets og kroppslengde ble målt. Bioelektrisk impedansanalyse ble brukt for å bestemme motstand og reaktans. Den endelige kroppssammensetningen ble bestemt ved kjemisk analyse.
RESULTATER: Høyere fettinntak førte til en høy prosentandel av leverfett og kolesterol og lavt total kroppsvann i gruppen med høyt fett, men disse endringene i den biokjemiske profilen ble ikke reflektert av antropometriske målinger eller bioelektriske impedansanalysevariabler. Antropometriske og bioelektriske impedansanalyseforandringer ble ikke observert i gruppen med høyt sukrose. Imidlertid ble en positiv sammenheng funnet mellom kroppsfett og tre antropometriske variabler: kroppsmasseindeks, Lee-indeks og bukomkrets.
KONKLUSJON: Bioelektrisk impedansanalyse viste seg ikke å være sensitiv for å oppdage endringer i kroppssammensetning, men kroppsmasseindeks, Lee-indeks og abdominal omkrets kan brukes til å estimere kroppssammensetningen til rotter.

Indeksering vilkår: Antropometri. Bioelektrisk impedansanalyse. Kosthold. Rotter.

ABSTRAKT

MÅL: Å bestemme impedansen til rotter behandlet med dietter rik på lipider og sukrose ved hjelp av den elektriske bioimpedansmetoden og korrelere med direkte analyse av kadaveret, biokjemiske parametere og antropometrisk.
METODER: 24 hannrotter (Wistar) ble brukt, som fikk en standard diett, rik på lipider eller rik på sukrose i 4 uker. Kontrollgruppen mottok AIN-93 standard diett; det hyperlipidiske dietten inneholdende 50% lipider, hvorav 70% var mettet fett; og den sukrose-rike gruppen fikk en høyere andel enkle karbohydrater uten endring i den totale mengden.
RESULTATER: Det høyere inntaket av lipider førte til en økning i prosentandelen av leverfett og kolesterol og reduserte mengden totalt kroppsvann i den hyperlipidiske gruppen, men disse endringene i den biokjemiske profilen ble ikke reflektert i antropometriske endringer eller endringer i parametere for elektrisk bioimpedans. Endringer i antropometri og elektrisk bioimpedans ble ikke observert i den sukrose-rike gruppen. Imidlertid ble en positiv sammenheng observert mellom kadaverfett og tre antropometriske parametere, det vil si kroppsmasseindeks, Lee-indeks og bukomkrets.
KONKLUSJON: Bioelektrisk impedans var ikke følsom når det gjelder å oppdage endringer i sammensetning. Det ble imidlertid observert at antropometrisk parametere – kroppsmasseindeks, Lee-indeks og bukomkrets – kan brukes til å estimere kroppssammensetning hos rotter.

Indeksuttrykk: Antropometri. Elektrisk bioimpedans. Kosthold. Mus.

INNLEDNING

Kroppssammensetning vurderes vanligvis for å bestemme mangler eller overdreven kroppskomponent, som magert masse og fettmasse, som tillater forståelse av ernæringsstatus1. Den store viktigheten av denne vurderingen er at kroppsvekten alene ikke reflekterer om det er for mye eller for lite av disse kroppskomponentene, noe som kan være farlig2. I tillegg kan endringer i kroppssammensetning ha en innvirkning på stoffskiftet, siden fettvev modulerer lipid og glukosehomeostase3.

Nøyaktige metoder for å bestemme dyrs kroppssammensetning er ekstremt viktige for å forstå hvordan kroppen reagerer på næringsinntak, og for ernæringsmessige og fysiologiske studier4,5 som bruker dyremodeller for å undersøke effekten av fedme og næringsdefekter6 , 7..

Direkte kjemisk analyse av kadaveret er referansemetoden for å bestemme rottekroppssammensetning8. Imidlertid, selv om direkte kjemisk analyse gir mer presis informasjon, er den invasiv, tidkrevende, kostbar og krever teknisk kunnskap. Dessuten kan den ikke brukes i levende dyr1, så bruken er begrenset.

I et forsøk på å overvinne ulempene ved direkte kjemisk analyse av kadaveret, har indirekte teknikker blitt brukt for å bestemme kroppssammensetningen til dyr8. Interessen for bioelektrisk impedans (BIA) har økt nylig siden det er en ikke-invasiv, billig, rask og reproduserbar metode9 som gir et godt estimat av kroppssammensetning10. Videre kan den brukes gjentatte ganger på samme dyr som forårsaker minimal forstyrrelse1,11. Imidlertid vil estimeringsnøyaktigheten avhenge av ligningen som er brukt og standardisering av testbetingelsene12.

Siden bioelektrisk impedans er basert på prinsippet om at vev har forskjellige impedanser, det vil si motstand mot strømmen av en elektrisk strøm, som igjen er avhengig av vann- og elektrolyttinnhold, 13 og forutsatt at den fettfrie massen har et konstant vanninnhold og resistivitet, kan total kroppsvann (TBW) og fettfri masse (FFM) estimeres ved å måle den elektriske impedansen av kroppen14.

Studier som vurderer denne informasjonen for bruk av BIA hos dyr har vist at BIA kan brukes til å forutsi dyrets totale kroppsvann, men det er ingen spesifikke formler som skiller magert fra fettmasse1 , 11,15. Videre har få studier brukt denne metoden hos rotter, og ingen studier har undersøkt om diett påvirker kroppssammensetningen, og om BIA vil være i stand til å oppdage subtile endringer.

Flere studier som bruker BIA på levende dyr er nødvendige for å avgjøre om denne teknikken kan bestemme rotter «kroppssammensetning nøyaktig og hvis diett påvirker kroppssammensetningen til forsøksdyr.

Målet med denne studien var å bestemme impedansen til Wistar-rotter som fikk mat med høyt fett og høyt sukrose av BIA og for å verifisere om resultatene samsvarer med resultatene oppnådd ved direkte kjemisk analyse av kadaver og biokjemiske og antropometriske målinger.

METODER

Dyr og behandling

Studien inkluderte 24 Wistar-hannrotter med en innledende gjennomsnittsvekt på 65 g, hentet fra Central Animal Facility of Ribeirão Preto School of Medicine, Universidade de São Paulo (FMRP / USP). Prosjektet ble godkjent av FMRP / USP Ethics Committee on Animal Research, protoc ol nummer 147/2008. Dyrene ble plassert i individuelle bur under en vekslende 12-timers lys / mørk syklus, gjennomsnittstemperatur på 22 ° C og fri tilgang til mat og vann.

Kontrollgruppen fikk standard AIN-93 diett16, og høyfettgruppen fikk et HF-diett inneholdende 15% fett, tilpasset Reeves et al.16, som beskrevet i tabell 117. Fett i kontroll dietten stammer utelukkende fra soyaolje og i HF dietten, fra utsmultet svinefett (70,00%) og soyaolje (30,00%). HS-dietten hadde en annen karbohydrat-sammensetning, det vil si mer enkle karbohydrater: mens kontrolldietten hovedsakelig inneholdt maisstivelse, inneholdt HS-dietten 3,50% maisstivelse og 59,85% sukrose18 (tabell 1).

Dyrene var veies en gang i uken med en Filizola® elektronisk skala med en kapasitet på 1500 gram og en nøyaktighet på 1 gram. Matinntaket ble overvåket ved å veie matere tre ganger i uken i løpet av studietiden.

På slutten av 4-ukers intervensjonen ble dyrenes kroppsimpedans målt ved BIA og dyrene ble ofret ved halshogging. Leveren og blodet ble samlet, serumet ble skilt ut og alle gjenstander ble umiddelbart frosset til bruk. Resten av dyrene ble også frosset til direkte kjemisk analyse av kadaveret.

Antropometriske målinger

Kroppslengde ble målt fra neseboret til halebunnen (bekken-kaudalt knutepunkt), bukomkrets på det punktet rett foran forfoten og brystomkrets på stedet rett bak forbenet19. Rotter ble bedøvet med 2 % tribrometanol for målingene.

Et ikke-elastisk målebånd ble brukt for alle målinger.

BMI ble bestemt ved å dele dyrets vekt (g) med kvadratet av dets lengde (cm). Lee-indeksen ble bestemt ved å dele kubaroten til kroppsvekten (g) med nese-til-anus-lengden (cm) 20.

Bioelektrisk impedans

Helkroppsresistens ( WBR) og reaktans (WBXc) ble målt med en fasesensitiv tetrapolær bioelektrisk impedansanalysator (Byodinamics BIA 310E). Standard injeksjonsnåler ble brukt som elektroder.Rotter ble bedøvet og satt på magen på en ikke-ledende overflate for å eliminere forstyrrelser fra elektrisk induksjon. Ryggflatene på hodet og kroppen ble barbert for plassering av nålelektrodene. Kildeelektrode 1 ble plassert på midtlinjen på den fremre kanten av banen, og kildeelektroden 2 ble plassert 4 cm fra halebunnen. Detektorelektrode 1 ble plassert på den fremre åpningen av øret og detektorelektroden 2 ble plassert i medianområdet av bekkenet1. Alle impedansmålinger ble utført i godt matede og hydratiserte dyr.

Laboratoriemetoder

Biokjemiske analyser

Leverfett ble bestemt som antydet av Bligh & Dyer21. Totalt serumkolesterol og protein og blodsukker ble bestemt ved kolorimetriske reaksjoner ved bruk av LABTEST®-enzymsettet.

Direkte kjemisk analyse av kadaveret

På slutten av fire uker intervensjon ble dyrene ofret ved halshogging og frosset til kjemisk analyse av kadaveret. Hud, innvoller, hode og føtter ble kastet, og brukte bare bein og muskler for kvantitativ analyse av vann, fett og protein22. Vanninnholdet ble bestemt ved å plassere de tomme kroppene individuelt i aluminiumsplater i en ovn ved 105 ° C i 24 timer. Mengden vann som er tilstede i slaktkroppen ble beregnet ved å trekke vekten fra den tørre slaktkroppen fra baselinens vekt. De tørre kadaverne ble deretter maserert og fettet ekstrahert ved periodisk ekstraksjon ved bruk av petroleumeter og en Soxhlet-ekstraktor. Kadaverfett ble beregnet av forskjellen i vekt. Proteininnholdet ble beregnet ved hjelp av mikro-Kjeldahl-metoden23, en indirekte nitrogenbestemmelsesmetode, ved bruk av 6,25-faktoren for konvertering til protein. Alle analysene ble gjentatt tre ganger på FMRP / USP Nutrition and Metabolism Laboratory.

Statistisk analyse

Data uttrykkes som Midler (M) og Standardavvik (SD). Analyse av varians (ANOVA) etterfulgt av Tukey post-hoc-testen ble brukt til å undersøke mulige forskjeller i studieparametrene, og lineær regresjon for å undersøke mulige sammenhenger mellom studievariablene. Signifikansnivået ble satt til 5% (p < 0,05) for alle analyser.

RESULTATER

Tabell 2 viser vekt og mat inntak av gruppene. HF-gruppen konsumerte betydelig mindre mat (g / uke) enn gruppe C og HS, men gruppene skilte seg ikke med hensyn til energiinntak (kcal / uke). Alle dyr hadde lignende basis- og sluttvekt, og vektøkning under intervensjonen.

HF-gruppen hadde betydelig høyere leverfettinnhold og serumkolesterolnivå enn gruppe C. I mellomtiden hadde HS-gruppen signifikant høyere blodsukkernivå enn HF-gruppen. Gruppe HF hadde signifikant mindre total protein enn gruppe C og HS.

Tabell 3 viser omkretsene, BMI og Lee-indeksen til dyrene. Disse variablene skilte seg ikke signifikant fra gruppene, og resistens eller reaktans var heller ikke. Tabell 4.

Tabell 5 viser sammensetningen av kadaver bestemt ved direkte kjemisk analyse. Bare TBW og protein skilte seg betydelig mellom gruppene (p < 0,05): de var lavere i HF-gruppen enn i C- og HS-gruppene.

Figur 1 viser de positive korrelasjonene som er funnet mellom kadaverfett og BMI, Lee-indeks og bukomkrets. En negativ korrelasjon (p < 0,05) ble funnet mellom kadaverfett og reaktans (r = -0,51). Imidlertid ble det ikke funnet noen sammenheng mellom kadaverfett og motstand bestemt av BIA.

DISKUSJON

Effektene av forskjellige inntak av makronæringsstoffer er grundig undersøkt hos forsøksdyr. Imidlertid er det liten informasjon tilgjengelig om effekten av forskjellige makronæringsinntak på kroppssammensetningen og antropometriske variabler hos gnagere generelt. Dessuten er det lite kjent om gyldigheten av disse metodene for den antropometriske vurderingen av disse dyrene.

Det er flere eksperimentelle studier som undersøker effekten av dietter med høyt fett og høyt sukrose på rotter, siden disse diettene fremmer metabolsk endringer, men de vurderer vanligvis bare effekten av kroppsvekten 24-26. BIA kan nøyaktig måle mager og fettmasse, og dette skillet er viktig fordi overflødig kroppsfett kompromitterer helsen, og kan fremme utviklingen av glukoseintoleranse og dyslipidemi. Det er viktig at BIA kan brukes gjentatte ganger for å bestemme kroppens sammensetning av levende dyr, mens direkte kjemisk analyse krever ofring.

I det nåværende eksperimentet korrelerer bukomkrets, Lee-indeks og BMI (figur 1) signifikant med kroppen sammensetning. Den positive sammenhengen som er funnet mellom kadaverfett og BMI er i samsvar med Novelli et al.19, som foreslo at BMI pålitelig kan estimere kroppsfett hos rotter selv om det ikke er følsomt nok til å oppdage kroppsendringer som følge av dietter med forskjellige makronæringsstoffer. I motsetning til det nåværende eksperimentet viste den siterte studien ikke dataene angående korrelasjonen mellom kadaverfett og Lee-indeksen og bukomkretsen. Dermed bør fremtidige studier undersøke hvor nøyaktig disse variablene kan gjenspeile endringer i kroppssammensetningen.

Bioelektrisk impedans brukes hos mennesker som en rask, ikke-invasiv og reproduserbar metode for å bestemme kroppssammensetning og vanninnhold27,28. Imidlertid har få studier brukt denne teknikken hos forsøksdyr11, 29, 30, så denne metoden må undersøkes nærmere.

Overraskende nok viste de nåværende resultatene at motstandsdata ikke samsvarer med kroppsfett bestemt kjemisk, noe som antyder at BIA ikke er tilstrekkelig følsom til å måle kroppssammensetningen til rotter eller oppdage forskjellene i grupper som mottar forskjellige dietter. En annen uenighet gjaldt reaktans, som var negativt korrelert med kadaverfett, i motsetning til Hall et al. 1, der reaktans, sammenlignet med motstand, ikke ble ansett som en sterk prediktor for noen kroppskomponent. Denne studien fant også stor variasjon i gruppen, og viste heterogeniteten til disse dyrene og deres forskjellige responser på samme diett.

I motsetning til de nåværende resultatene har andre studier vist at BIA er tilstrekkelig følsom til å bestemme rottekroppen sammensetning. I en banebrytende studie utviklet Hall et al. 1 en passende metode for bruk av BIA hos rotter og fant en sterk negativ korrelasjon mellom Whole Body Resistance (WBR) målt ved 50 kHz og total kroppsvann og protein. Yoki et al.31 brukte den empiriske formelen foreslått av Hall et al.1 for å estimere det totale kroppsvannet til rotter som fikk et kontrolldiett og en diett supplert med metionin eller homocystein, og demonstrerte at denne formelen var i stand til å oppdage forskjeller mellom gruppene . I motsetning til den foreliggende studien var det ingen sammenhenger mellom denne formelen og kroppssammensetningsvariabler. Det var heller ingen forskjeller mellom grupper som fikk forskjellige dietter. Rutter et al.11 bemerket at BIA kunne brukes til å estimere det totale kroppsvannet til kontrollrotter, selv om metoden var mindre nøyaktig når prosedyren ble brukt hos rotter som fikk et fettfattig diett.

For tiden Resultatene viser at fettinntaket i HF-gruppen og sukroseinntaket i HS-gruppen var betydelig høyere (HF: 389% og HS: 512%) enn kontrollgruppen i intervensjonsperioden, til tross for lavere matinntak og samme energi inntak. Rottetendensen til å konsumere mindre fettrik mat er bekreftet av andre studier32,33. Denne endringen i matinntaket kan skyldes en mekanisme hos rotter som regulerer matinntaket, noe som reduserer matinntaket når dietten er energitett34.

Høyere fettinntak øker imidlertid fett og kolesterol i leveren og reduserer total kropp vann, noe som viser at fettrike dietter endrer lipidprofilen til dyrene. Likevel ble disse endringene i blodbiokjemi ikke reflektert av antropometriske eller BIA-variabler, noe som er uenig med de fleste litteraturrapporter. Dermed er det mulig at varigheten av studieintervensjonen ikke var nok til å endre kroppssammensetning, men nok til å endre den biokjemiske profilen, siden den endres lettere, eller at et kosthold med forskjellige fettforhold vil være nødvendig. Noen studier har også vist at høy fettakkumulering hos rotter ikke avhenger av dyrenes alder eller kjønn, selv om genetikk kan påvirke fettretensjon35. BIA-standardisering hos rotter med utvikling av mindre enheter og spesifikke ligninger kan gi mer nøyaktige resultater.

KONKLUSJON

Avslutningsvis var BIA ikke i stand til å oppdage kroppssammensetningsendringer hos rotter matet høyt – fett og høyt sukrose diett. Kadaverfett var imidlertid signifikant assosiert med BMI, Lee-indeks og bukomkrets, noe som tyder på at disse parametrene kan brukes til å estimere sammensetningen av rottekroppen. Mer forskning er nødvendig ved bruk av BIA for å vurdere kroppsfettet til dyr som får mat med forskjellige dietter. Sammenhengen mellom kosthold og kroppssammensetning, og hvordan kroppssammensetningen endres over tid, kunne undersøkes uten å måtte drepe dyrene.

ANERKJENNELSE

Denne studien ble sponset av Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de São Paulo (tilskuddsnummer 2008 / 11704-0).

BIDRAG

LRN ANGÉLOCO og R DEMINICE planla og gjennomførte eksperimentet, analyserte data og skrev manuskriptet. IA LEME hjalp med å utføre eksperimentet, standardiserte BIA hos rotter, analyserte data og skrev manuskriptet. RC LATARO bidro til å utføre eksperimentet, samlet laboratoriedata og analyserte dataene. AA JORDÃO hjalp til med å planlegge eksperimentet, analyserte data og skrev manuskriptet.

1. Hall CB, Lukaski HC, Marchello MJ.Estimering av rotte kroppssammensetning ved bruk av tetrapolar bioelektrisk impedansanalyse. Nutri Rep Int. 1989; 39 (3): 627-33.

6. Hariri N, Thibault L. Fedme med høy fettinnhold i dyremodeller. Nutr Res Rev. 2010; 23 (2): 270-99.

8. Trocki O, Baer DJ, Castonguay TW. En evaluering av bruken av total kroppsledningsevne for estimering av kroppssammensetning hos voksne rotter: effekt av diettfetme og adrenalektomi. Physiol oppfører seg. 1995; 57 (4): 765-72.

12. National Institutes of Health. Bioelektrisk impedansanalyse i måling av kroppssammensetning: National Institutes of Health Technology Assessment Conference Statement. Am J Clin Nutr. 1996; 64 (3): 524S-32S.

14. Ward LC, Doman D, Jebb SA. Evaluering av et nytt bioelektrisk impedansinstrument for prediksjon av kroppens cellemasse uavhengig av høyde eller vekt. Ernæring. 2000; 16 (9): 745-50.

16. Reeves PG, Nielsen FH, Fahey GC. AIN-93 rensede dietter for laboratoriegnagere: sluttrapport fra American Institute of Nutrition ad hoc skrivekomité om omformulering av AIN-76A gnagerdiett. 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. Effekter av dietter som inneholder forskjellige typer karbohydrater på levermetabolismen. Scand J Lab Anim Sci. 2008; 35 (4): 321-28.

20. Bernardis LL, Patterson BD. Korrelasjon mellom «Lee-indeks» og innhold av kadaverfett hos avvenning og voksne hunnrotter med hypotalamiske lesjoner. J Endokrinol. 1968; 40 (4): 527-8.

22. Franco FSC, Natali AJ, Costa NMB, Lunz W, Gomes GJ, Carneiro Junior MA, et al. Effekter av kreatintilskudd og styrketrening på ytelse og mager kroppsmasse hos rotter. Rev Bras Med Esporte. 2007; 13 (5): 297-302.

24. Castro GSF, Almeida BB, Leonardi DS, Ovídio PP, Jordão AA. Forbindelse mellom leverkolesterol og oljesyre i leveren hos rotter behandlet med delvis hydrogenert vegetabilsk olje. Rev Nutr. 2012; 25 (1): 45-56. doi: 10.1590 / S1415-52732012 000100005.

26. Liu SH, He SP, Chiang MT. Effekter av langvarig fôring av kitosan på postprandial lipidrespons og lipidmetabolisme i en glukosetolerant rotte-modell med høyt sukrose-diett. J Agric Food Chem. 2012; 60 (17): 4306-13.

29. Ilagan J, Bhutani V, Archer P, Lin PK, Jen KL. Estimering av kroppssammensetningsendringer under vekt sykling ved bioelektrisk impedansanalyse hos rotter. J Appl Physiol. 1993; 75 (5): 2092-8.

30. Cornish BH, Ward LC, Thomas BJ. Måling av ekstracellulært og totalt kroppsvann fra rotter ved bruk av bioelektrisk impedansanalyse med flere frekvenser. Nutr Res. 1992; 12 (4-5): 657-66.

31. Yokoi K, Lukaski HC, Uthus EO, Nielsen FH. Bruk av bioimpedansspektroskopi for å estimere kroppsvannfordeling hos rotter matet svovelaminosyrer med høyt kosthold. J Nutr. 2001; 131 (4): 1302-8.

32. Estrany ME, Proenza AM, Lladó I, Gianotti M. Isokalorisk inntak av et fettfattig kosthold modifiserer fett og håndtering av lipider på en sexavhengig måte hos rotter. Lipider Health Dis. 2011; 12: 10-52.

33. Nakashima Y, Yokokura A. Forbruk av et fettfattig diett som inneholder smult i vekstperioden hos rotter, disponerer dem til å reagere gunstig på dietten senere i livet. J Nutr Sci Vitaminol (Tokyo). 2010; 56 (6): 380-6.

35. Ellis J, Lake A, Hoover-Plough J. Enumettet rapsolje reduserer fettavsetning hos voksende hunnrotter som får et diett med høyt eller lite fett. Nutr Res. 2002; 22: 609-21.