ORIGINAL ARTICLES ARTIGOS ORIGINALIS

Bioelektrisk impedansanalys och antropometri för bestämning av kroppssammansättning hos råttor: effekter av dieter med hög fetthalt och hög sackaros

Elektrisk bioimpedans och antropometri vid bestämning av kroppssammansättning hos råttor: effekter av dieter rik på lipider och sackaros

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, Brasilien. Korrespondens till / Korrespondens till: AA JORDÃO. E-post: < [email protected] >
IIUniversitetet i Londrina, Fakulteten för idrott och idrott, Institutionen för kroppsövning. Londrina, PR, Brasilien

ABSTRAKT

MÅL: Syftet med den här studien var att bestämma impedansen hos Wistar-råttor som behandlades med diet med hög fetthalt och hög sackaros och korrelera deras biokemiska och antropometriska parametrar med kemisk analys av slaktkroppen.
METODER: Tjugofyra Wistar-hanråttor utfodrades med en vanlig diet (AIN-93), hög fetthalt (50% fett) eller högsackaros (59% sackaros) i 4 veckor. Abdominal och bröstkorgens omkrets och kroppslängd mättes. Bioelektrisk impedansanalys användes för att bestämma motstånd och reaktans. Slutlig kroppssammansättning bestämdes genom kemisk analys.
RESULTAT: Högre fettintag ledde till en hög andel leverfett och kolesterol och lågt totalt kroppsvatten i gruppen Högfett, men dessa förändringar i den biokemiska profilen återspeglades inte av antropometriska mätningar eller bioelektriska impedansanalysvariabler. Antropometriska och bioelektriska impedansanalysförändringar observerades inte i gruppen med hög sackaros. Emellertid hittades en positiv koppling mellan kroppsfett och tre antropometriska variabler: kroppsmassindex, Lee-index och bukomkrets.
SLUTSATS: Bioelektrisk impedansanalys visade sig inte vara känslig för att detektera förändringar i kroppssammansättning, men kroppsmassindex, Lee-index och bukomkrets kan användas för att uppskatta råttans kroppssammansättning.

Indexering termer: Antropometri. Bioelektrisk impedansanalys. Diet. Råttor.

ABSTRAKT

MÅL: Att bestämma impedansen hos råttor behandlade med dieter rik på lipider och sackaros med hjälp av den elektriska bioimpedansmetoden och korrelera med direkt analys av slaktkroppen, biokemiska parametrar och antropometrisk.
METODER: 24 hanråttor (Wistar) användes, som fick en standarddiet, rik på lipider eller rik på sackaros i 4 veckor. Kontrollgruppen fick AIN-93 standarddiet; den hyperlipidiska kosten innehållande 50% lipider, varav 70% var mättat fett; och den sackarosrika gruppen matades en högre andel enkla kolhydrater, utan någon förändring i den totala mängden.
RESULTAT: Det högre intaget av lipider ledde till en ökning av andelen leverfett och kolesterol och minskade mängden totalt kroppsvatten i den hyperlipidiska gruppen, men dessa förändringar i den biokemiska profilen återspeglades inte i antropometriska förändringar eller förändringar i parametrar för elektrisk bioimpedans. Förändringar i antropometri och elektrisk bioimpedans observerades inte i den sackarosrika gruppen. Emellertid observerades en positiv koppling mellan slaktkroppsfett och tre antropometriska parametrar, det vill säga kroppsmassindex, Lee-index och bukomkrets.
SLUTSATS: Bioelektrisk impedans var inte känslig för att detektera förändringar i sammansättning. Det observerades dock att antropometrisk parametrar – kroppsmassindex, Lee-index och bukomkrets – kan användas för att uppskatta kroppssammansättning hos råttor.

Indextermer: Antropometri. Elektrisk bioimpedans. Diet. Möss.

INTRODUKTION

Kroppssammansättning bedöms vanligtvis för att bestämma brister eller överskott i kroppskomponenter, såsom mager massa och fettmassa, som möjliggör en förståelse för näringsstatus1. Den stora vikten av denna bedömning är att enbart kroppsvikt inte återspeglar om det finns för mycket eller för lite av dessa kroppskomponenter, vilket kan vara farligt2. Dessutom kan förändringar i kroppssammansättning ha en inverkan på ämnesomsättningen, eftersom fettvävnad modulerar lipid och glukos homeostas3.

Exakta metoder för att bestämma djurs kroppssammansättning är oerhört viktiga för att förstå hur kroppen reagerar på näringsintag och för närings- och fysiologiska studier4,5 som använder djurmodeller för att undersöka effekterna av fetma och näringsbrister6 , 7.

Direkt kemisk analys av slaktkroppen är referensmetoden för bestämning av råttkroppssammansättning8. Men även om direkt kemisk analys ger mer exakt information är den invasiv, tidskrävande, dyr och kräver teknisk kunskap. Det kan inte heller användas i levande djur1, så dess användning är begränsad.

I ett försök att övervinna nackdelarna med direkt kemisk analys av slaktkroppen har indirekta tekniker använts för att bestämma djurs kroppssammansättning8. Intresset för bioelektrisk impedans (BIA) har ökat nyligen eftersom det är en icke-invasiv, billig, snabb och reproducerbar metod9 som ger en bra uppskattning av kroppssammansättning10. Dessutom kan den användas upprepade gånger på samma djur som orsakar minimal störning1,11. Uppskattningsnoggrannheten kommer dock att bero på den använda ekvationen och standardiseringen av testförhållandena12.

Eftersom bioelektrisk impedans bygger på principen att vävnader har olika impedanser, det vill säga motstånd mot flödet av en elektrisk ström, som i sin tur är beroende av vatten- och elektrolytinnehåll, 13 och förutsatt att den fettfria massan har en konstant vattenhalt och resistivitet, kan total kroppsvatten (TBW) och fettfri massa (FFM) uppskattas genom att mäta den elektriska impedansen av kroppen14.

Studier som beaktar denna information för användning av BIA hos djur har visat att BIA kan användas för att förutsäga djurens totala kroppsvatten, men det finns inga specifika formler som skiljer magert från fettmassa1 11,15. Dessutom har få studier använt denna metod på råttor och ingen studie har undersökt om diet påverkar kroppssammansättning och om BIA skulle kunna upptäcka subtila förändringar.

Fler studier med BIA på levande djur är nödvändiga för att avgöra om denna teknik kan bestämma råttor ”kroppssammansättning exakt och om diet påverkar försöksdjurs kroppssammansättning.

Syftet med den här studien var att bestämma impedansen hos Wistar-råttor som matades med diet med hög fetthalt och hög sackaros av BIA och för att verifiera om resultaten korrelerar med de som erhållits genom direkt kemisk analys av slaktkroppen och biokemiska och antropometriska mätningar.

METODER

Djur och behandling

Studien inkluderade 24 Wistar-hanråttor med en initial medelvikt på 65 g, erhållna från Central Animal Facility vid Ribeirão Preto School of Medicine, Universidade de São Paulo (FMRP / USP). Projektet godkändes av FMRP / USP Ethics Committee on Animal Research, protoc ol nummer 147/2008. Djuren hölls i enskilda burar under en växlande 12-timmars ljus / mörk cykel, medeltemperatur på 22 ° C och fri tillgång till mat och vatten.

Kontrollgruppen fick standard AIN-93 diet16, och gruppen med hög fetthalt fick en HF-diet innehållande 15% fett, anpassat från Reeves et al.16, såsom beskrivs i tabell 117. Fetter i kontrolldieten härrörde uteslutande från sojabönolja och i HF-dieten från utsmält ister (70,00%) och sojabönolja (30,00%). HS-dieten hade en annan kolhydratkomposition, det vill säga enklare kolhydrater: medan kontrolldieten innehöll huvudsakligen majsstärkelse, innehöll HS-kosten 3,50% majsstärkelse och 59,85% sackaros18 (tabell 1).

Djuren var vägd en gång i veckan med en Filizola® elektronisk skala med en kapacitet på 1 500 gram och en noggrannhet på 1 gram. Matintaget övervakades genom att väga matarna tre gånger i veckan under studieperioden.

I slutet av 4-veckorsinterventionen mättes djurens kroppsimpedans med BIA och djuren avlivades med avhuggning Lever och blod samlades in, serumet separerades och alla artiklar frystes omedelbart tills de användes. Resten av djuren frystes också tills direkt kemisk analys av slaktkroppen.

Antropometriska mätningar

Kroppslängd mättes från näsborren till svansens botten (bäcken-kaudal korsning), bukomkrets vid punkten omedelbart främre framfoten och bröstomkrets vid platsen omedelbart bakom frambenet19. % tribrometanol för mätningarna.

Ett icke-elastiskt måttband användes för alla mätningar.

BMI bestämdes genom att dividera djurets vikt (g) med kvadratet av dess längd (cm). Lee-index bestämdes genom att dividera kubroten av kroppsvikt (g) med näsan till anuslängden (cm) 20.

Bioelektrisk impedans

Helkroppsresistens ( WBR) och reaktans (WBXc) mättes med en faskänslig tetrapolär bioelektrisk impedansanalysator (Byodinamics BIA 310E). Standardnålar användes som elektroder.Råttorna bedövades och placerades på magen på en icke-ledande yta för att eliminera störningar från elektrisk induktion. Huvudets och kroppens ryggytor rakades för placering av nålelektroderna. Källelektrod 1 placerades på mittlinjen på banans främre kant och källelektroden 2 placerades 4 cm från svansens botten. Detektorelektrod 1 placerades på öratets främre öppning och detektorelektrod 2 placerades i medianområdet av bäckenet 1. Alla impedansmätningar gjordes i välmatade och hydratiserade djur.

Laboratoriemetoder

Biokemiska analyser

Leverfett bestämdes som föreslagits av Bligh & Dyer21. Totalt serumkolesterol och protein och blodglukos bestämdes med kolorimetriska reaktioner med användning av LABTEST®-enzymsatsen.

Direkt kemisk analys av slaktkroppen

I slutet av fyra veckor ingripande offrades djuren genom avhuggning och frystes tills kemisk analys av slaktkroppen. Hud, inälvor, huvud och fötter kasserades, med endast ben och muskler för kvantitativ analys av vatten, fett och protein22. Vattenhalten bestämdes genom att placera de tomma slaktkropparna individuellt i aluminiumplattor i en ugn vid 105 ° C under 24 timmar. Mängden vatten närvarande i slaktkroppen beräknades genom att subtrahera den torra slaktkroppsvikten från baskroppens vikt. De torra slaktkropparna maserades sedan och fettet extraherades genom intermittent extraktion med användning av petroleumeter och en Soxhlet-extraktor. Slaktkroppsfett beräknades med skillnaden i vikt. Proteinhalten beräknades med mikro-Kjeldahl-metoden23, en indirekt kvävebestämningsmetod, med användning av 6,25-faktorn för omvandling till protein. Alla analyser upprepades tre gånger vid FMRP / USP Nutrition and Metabolism Laboratory.

Statistisk analys

Data uttrycks som medel (M) och standardavvikelse (SD). Analys av varians (ANOVA) följt av Tukey post-hoc-testet användes för att undersöka möjliga skillnader i studieparametrarna och linjär regression för att undersöka möjliga korrelationer mellan studievariablerna. Signifikansnivån sattes till 5% (p < 0,05) för alla analyser.

RESULTAT

Tabell 2 visar vikt och mat intag av grupperna. HF-gruppen konsumerade signifikant mindre mat (g / vecka) än grupp C och HS, men grupperna skilde sig inte med avseende på energiintag (kcal / vecka). Alla djur hade liknande baslinje- och slutvikter och viktökning under interventionen.

HF-gruppen hade signifikant högre fetthalt i levern och serumkolesterolnivå än grupp C. Samtidigt hade HS-gruppen signifikant högre blodglukosnivå än HF-gruppen. Grupp HF hade signifikant mindre totalprotein än grupperna C och HS.

Tabell 3 visar djurens omkrets, BMI och Lee-index. Dessa variabler skilde sig inte signifikant mellan grupperna, inte heller gjorde resistens eller reaktans Tabell 4.

Tabell 5 visar sammansättningen av slaktkropparna bestämd genom direkt kemisk analys. Endast TBW och protein skilde sig signifikant mellan grupperna (p < 0,05): de var lägre i HF-gruppen än i C- och HS-grupperna.

Figur 1 visar de positiva korrelationer som finns mellan slaktkroppsfett och BMI, Lee-index och bukomkrets. En negativ korrelation (p < 0,05) hittades mellan slaktkroppsfett och reaktans (r = -0,51). Emellertid hittades inget samband mellan slaktkroppsfett och motstånd bestämt av BIA.

DISKUSSION

Effekterna av olika makronäringsintag har studerats ingående i laboratoriedjur. Det finns dock lite information om effekten av olika makronäringsintag på kroppssammansättningen och antropometriska variabler hos gnagare i allmänhet. Dessutom är lite känt om giltigheten av dessa metoder för den antropometriska bedömningen av dessa djur.

Det finns flera experimentella studier som undersöker effekterna av dieter med hög fetthalt och hög sackaros på råttor eftersom dessa dieter främjar metabolisk förändringar, men de bedömer vanligtvis bara deras effekt på kroppsvikt24-26. BIA kan noggrant mäta magert och fettmassa och denna skillnad är viktig eftersom överflödigt kroppsfett äventyrar hälsan och kan främja utvecklingen av glukosintolerans och dyslipidemi. Viktigt är att BIA kan användas upprepade gånger för att bestämma kroppens sammansättning av levande djur, medan direkt kemisk analys kräver avlivning.

I det aktuella experimentet korrelerade bukomkretsen, Lee-index och BMI (figur 1) signifikant med kroppen sammansättning. Det positiva sambandet mellan slaktkroppsfett och BMI överensstämmer med Novelli et al.19, som föreslog att BMI på ett tillförlitligt sätt kan uppskatta kroppsfett hos råttor även om det inte är tillräckligt känsligt för att upptäcka kroppsförändringar som härrör från dieter med olika makronäringsämneskompositioner. I motsats till det aktuella experimentet visade den citerade studien inte uppgifterna om sambandet mellan slaktkroppsfett och Lee-index och bukomkrets. Således bör framtida studier undersöka hur exakt dessa variabler kan återspegla kroppsförändringar.

Bioelektrisk impedans används hos människor som en snabb, icke-invasiv och reproducerbar metod för att bestämma kroppssammansättning och vatteninnehåll27,28. Emellertid har få studier använt denna teknik i försöksdjur11,29,30, så denna metod behöver undersökas ytterligare.

Förvånansvärt visade de aktuella resultaten att resistensdata inte korrelerar med slaktkroppsfett bestämt kemiskt vilket tyder på att BIA inte är tillräckligt känslig för att mäta råttans kroppssammansättning eller detektera skillnaderna i grupper som får olika dieter. En annan oenighet gällde reaktans, som var negativt korrelerad med slaktkroppsfett, i motsats till Hall et al. 1, där reaktans, jämfört med motstånd, inte ansågs vara en stark prediktor för någon kroppskomponent. Denna studie fann också stor variation inom gruppen, vilket visar heterogeniteten hos dessa djur och deras olika svar på samma diet.

Till skillnad från nuvarande resultat har andra studier visat att BIA är tillräckligt känslig för att bestämma råttkroppen sammansättning. I en banbrytande studie utvecklade Hall et al. 1 en lämplig metod för att använda BIA hos råttor och fann en stark negativ korrelation mellan Helkroppsresistens (WBR) uppmätt vid 50 kHz och total kroppsvatten och protein. Yoki et al.31 använde den empiriska formeln som föreslagits av Hall et al.1 för att uppskatta det totala kroppsvattnet hos råttor som fick en kontrolldiet och en diet kompletterad med metionin eller homocystein och visade att denna formel kunde detektera skillnader mellan grupperna . Till skillnad från den aktuella studien fanns inga korrelationer mellan denna formel och kroppssammansättningsvariabler. Det fanns inga skillnader mellan grupper som fick olika dieter. Rutter et al.11 noterade att BIA kunde användas för att uppskatta det totala kroppsvattnet för kontrollråttor, även om metoden var mindre exakt när proceduren användes hos råttor som matades med en fettrik diet.

För närvarande Resultaten visar att fettintaget i HF-gruppen och sackarosintaget i HS-gruppen var betydligt högre (HF: 389% och HS: 512%) än kontrollgruppen under interventionsperioden, trots lägre matintag och samma energi intag. Råttans tendens att konsumera mindre fettrik mat bekräftas av andra studier32,33. Denna förändring i matintag kan bero på en mekanism hos råttor som reglerar matintag, vilket minskar matintaget när kosten är energität34.

Men högre fettintag ökar leverfett och kolesterol och minskar den totala kroppen vatten, vilket visar att fettrik kost förändrar djurens lipidprofil. Ändå reflekterades dessa förändringar i blodbiokemi inte av antropometriska eller BIA-variabler, vilket inte är överens med de flesta litteraturrapporter11,29. Det är sålunda möjligt att studieinterventionens varaktighet inte var tillräcklig för att ändra kroppssammansättning utan tillräckligt för att ändra den biokemiska profilen, eftersom den förändras lättare, eller att en diet med olika fettproportioner skulle vara nödvändig. Vissa studier har också visat att hög fettansamling hos råttor inte beror på djurens ålder eller kön, även om genetik kan påverka fettretentionen35. BIA-standardisering hos råttor med utveckling av mindre enheter och specifika ekvationer skulle kunna ge mer exakta resultat.

SLUTSATS

Sammanfattningsvis kunde BIA inte upptäcka förändringar i kroppssammansättning hos råttor som matades -fett och högsackarosdiet. Emellertid var slaktkroppsfett signifikant associerat med BMI, Lee-index och bukomkrets, vilket antyder att dessa parametrar kan användas för att uppskatta råttans kroppssammansättning. Mer forskning behövs med hjälp av BIA för att bedöma kroppsfettet hos djur som matas med olika dieter. Sambandet mellan kost och kroppssammansättning, och hur kroppssammansättningen förändras över tid, kunde undersökas utan att behöva döda djuren.

ERKÄNNANDE

Denna studie sponsrades av Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de São Paulo (bidrag nummer 2008 / 11704-0).

BIDRAG

LRN ANGÉLOCO och R DEMINICE planerade och genomförde experimentet, analyserade data och skrev manuskriptet. IA LEME hjälpte till att genomföra experimentet, standardiserade BIA hos råttor, analyserade data och skrev manuskriptet. RC LATARO hjälpte till att genomföra experimentet, samlade in laboratoriedata och analyserade data. AA JORDÃO hjälpte till att planera experimentet, analyserade data och skrev manuskriptet.

1. Hall CB, Lukaski HC, Marchello MJ.Uppskattning av råttkroppssammansättning med tetrapolär bioelektrisk impedansanalys. Nutri Rep Int. 1989; 39 (3): 627-33.

6. Hariri N, Thibault L. Fetrik dietinducerad fetma i djurmodeller. Nutr Res Rev.2010; 23 (2): 270-99.

8. Trocki O, Baer DJ, Castonguay TW. En utvärdering av användningen av total kroppsledningsförmåga för uppskattning av kroppssammansättning hos vuxna råttor: effekt av dietfetma och adrenalektomi. Physiol uppför sig. 1995; 57 (4): 765-72.

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

14. Ward LC, Doman D, Jebb SA. Utvärdering av ett nytt bioelektriskt impedansinstrument för förutsägelse av kroppscellsmassa oberoende av höjd eller vikt. Näring. 2000; 16 (9): 745-50.

16. Reeves PG, Nielsen FH, Fahey GC. AIN-93 renade dieter för gnagare i laboratorier: slutrapport från American Institute of Nutrition ad hoc-skrivkommitté om omformuleringen av AIN-76A gnagardiet. 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 dieter som innehåller olika typer av kolhydrater på levermetabolismen. Scand J Lab Anim Sci. 2008; 35 (4): 321-28.

20. Bernardis LL, Patterson BD. Korrelation mellan ”Lee index” och innehållet av slaktkroppsfett hos avvänjning och vuxna honråttor med hypotalamusskador. 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 kreatintillskott och styrketräning på prestanda och mager kroppsmassa hos råttor. Rev Bras Med Esporte. 2007; 13 (5): 297-302.

24. Castro GSF, Almeida BB, Leonardi DS, Ovídio PP, Jordão AA. Förening mellan leverkolesterol och oljesyra i levern hos råttor behandlade med delvis hydrerad vegetabilisk olja. Rev Nutr. 2012; 25 (1): 45-56. doi: 10.1590 / S1415-52732012 000100005.

26. Liu SH, He SP, Chiang MT. Effekter av långvarig utfodring av kitosan på postprandiala lipidresponser och lipidmetabolism i en glukostolerant råttmodell med hög sackarosdiet. J Agric Food Chem. 2012; 60 (17): 4306-13.

29. Ilagan J, Bhutani V, Archer P, Lin PK, Jen KL. Uppskattning av kroppssammansättningsförändringar under viktcykling genom bioelektrisk impedansanalys hos råttor. J Appl Physiol. 1993; 75 (5): 2092-8.

30. Cornish BH, Ward LC, Thomas BJ. Mätning av extracellulärt och totalt kroppsvatten hos råttor med användning av bioelektrisk impedansanalys med flera frekvenser. Nutr Res. 1992; 12 (4-5): 657-66.

31. Yokoi K, Lukaski HC, Uthus EO, Nielsen FH. Användning av bioimpedansspektroskopi för att uppskatta fördelningen av kroppsvatten hos råttor som matats med höga svavelaminosyror. J Nutr. 2001; 131 (4): 1302-8.

32. Estrany ME, Proenza AM, Lladó I, Gianotti M. Isokaloriskt intag av en fettrik diet modifierar fett och hantering av lipider på ett könsberoende sätt hos råttor. Lipider Health Dis. 2011; 12: 10-52.

33. Nakashima Y, Yokokura A. Konsumtion av en fettrik diet innehållande ister under tillväxtperioden hos råttor gör att de kan reagera positivt på kosten senare i livet. J Nutr Sci Vitaminol (Tokyo). 2010; 56 (6): 380-6.

35. Ellis J, Lake A, Hoover-Plough J. Enomättad rapsolja minskar fettavlagring hos växande honråttor som får en diet med hög eller låg fetthalt. Nutr Res. 2002; 22: 609-21.