Jurnalul de biologie experimentală

REZUMAT

  • lilieci
  • preferințele dietetice
  • substrat exogen
  • gras
  • metabolism
  • izotopi stabili

INTRODUCERE

Având în vedere toți acești factori care pot avea un impact mare și pe termen scurt asupra δ 13 Cbreath și, în consecință, dieta - respirație, scopul studiului nostru a fost (1) de a genera date inițiale privind rotația stabilă a izotopilor și Δ dieta - respirația pentru o ardere a proteinelor animal și (2) să analizeze literatura de specialitate pentru modele generale pentru a ne îmbunătăți capacitatea de a interpreta datele stabile ale respirației izotopice ale animalelor libere.

carbon

În primul rând, folosind lilieci mici insectivori mai mari cu urechi de șoarece (Myotis myotis, Vespertilionidae), am cuantificat dieta - respirația la indivizii în repaus alimentar, rata la care substraturile exogene sunt încorporate în grupul de substraturi metabolizate după ingestia unei diete bogate în proteine ​​și platouδ 13 Respiratie la care respiratia animalelor s-a uniformizat dupa echilibrarea cu noua dieta. Am prezis că (1) rata la care M. myotis ar folosi proteinele dietetice pentru metabolism va fi mai lentă decât la liliecii cu ardere de zahăr de dimensiuni similare, (2) δ 13 Cbreath ar trebui să fie epuizat în 13 C în raport cu δ 13 Cdiet la animalele de post și (3) δ 13 Cbreath ar trebui să se niveleze aproape de δ 13 Cdiet la animalele sățioase.

În al doilea rând, am analizat cunoștințele actuale cu privire la valorile speciei specifice dietei-respirație și ratele fracționale la care substraturile exogene sunt încorporate în grupul de substraturi metabolizate pentru păsări și mamifere. Am prezis că (1) animalele care ingeră macronutrienți complexi, cum ar fi proteinele și carbohidrații complecși, ar avea o rată de încorporare fracțională mai lentă a substratului exogen în bazinul substratului metabolizat decât animalele care se hrănesc cu carbohidrați simpli precum hexoză sau zaharoză, (2) post păsările și mamiferele ar avea, în general, valori negative Δdiet - respirație, deoarece substraturile endogene sunt de obicei epuizate în 13 C în raport cu dieta și (3) ietdiet - respirația ar trebui să scadă la animalele sățioase cu creșterea echilibrării substratului endogen cu semnătura izotopică a dietei.

MATERIALE ȘI METODE

Studiați animalele și semnătura izotopică a tipurilor de alimente experimentale

Rata de încorporare a substratului exogen în grupul de substraturi metabolizate

Am evaluat rata la care substratul exogen a fost încorporat în grupul de substraturi metabolizate într-un experiment de comutare a dietei, adică am hrănit lilieci de post care au fost menținuți peste 6 sau 7 zile ad libitum în dieta 1 cu dieta 2. Înainte de experimentul de schimbare a dietei, liliecii au ținut post cel puțin 13 ore, ceea ce este pe deplin congruent cu modelul natural de consumul de alimente. Toate experimentele au fost efectuate în perioada de activitate a liliecilor.

Înainte de a oferi viermi de masă, am colectat o probă inițială de respirație de la fiecare liliac. După ingestia primei vierme de masă, am colectat probe de respirație după 10, 20, 40, 60, 80, 100 și 120 de minute (a se vedea mai jos tehnica de colectare a respirației). Liliecii au fost cântăriți cu cea mai apropiată 0,1 g înainte și după experiment folosind o balanță de mână (Pesola, Baar, Elveția). Am pierdut date despre masa corporală de la doi indivizi pentru perioada de după experiment și, prin urmare, putem furniza date despre schimbarea masei corporale doar pentru patru persoane.

Colecția respirației

Analiza stabilă a izotopilor de carbon

Probele de respirație au fost măsurate cu un raport al spectrometrului de masă al izotopului Isochrom-μG (Micromass, UK) (Perkins și Speakman, 2001; Voigt și Speakman, 2007). Probele au fost spălate automat de la vacutainere într-un curent de heliu pur chimic, după care un cromatograf gazos a separat gazul CO2 de celelalte gaze înainte de a-l admite în spectrometrul de masă într-un flux continuu. Probele de respirație împreună cu standardele interne care au fost caracterizate anterior față de un standard internațional de 13 C (IAEA-CO-1) au fost analizate în duplicat. Toate rapoartele 13 C/12 C au fost exprimate în raport cu standardul internațional în notația δ (‰) folosind următoarea ecuație: (1) cu 13 C/12 C reprezentând raportul izotop fie în proba de respirație, fie în standard. Precizia a fost mai bună decât ± 0,01 ‰ (1 s.d.). Toate probele au fost analizate folosind un protocol experimental orb.

Sub-eșantioanele din dieta liliecilor (organele interioare ale viermilor de masă, cu excepția cuticulei) au fost uscate la 40 ° C într-un cuptor de uscare la masă constantă, cântărite pe o microbalanță Sartorius (Satorius AG, Göttingen, Germania) și încărcate în capsule de tablă. Toate probele au fost arse și analizate cu un analizor elementar Flash și un Conflo II, cuplat cu un spectrometru de masă cu raportul izotopului Delta-Advantage (FisherThermo, Bremen, Germania) la Laboratorul de izotop stabil al Institutului Leibniz pentru Cercetarea Zoo și Wildlife, Berlin (Germania). Probele au fost analizate în combinație cu standardele interne care au fost caracterizate anterior față de un standard internațional de 13 C (NBS22). Toate datele de 13 C/12 C au fost exprimate în raport cu standardul internațional în notația δ (‰) folosind Eqn 1. Precizia a fost mai bună decât ± 0,03 ‰ (1 s.d.).

Model de regresie

Din motive comparative, am calculat timpul la care 50% din izotopii de carbon au fost schimbați în respirația animalului (t50) conform următoarei ecuații: t50 = –ln (0,5) k, cu ln reprezentând logaritmul natural și 0,5 schimbul de 50% din izotopi. Toate valorile sunt date ca mijloace ± 1 s.d. și toate testele statistice au fost efectuate cu două cozi dacă nu se specifică altfel.

Sondaj de literatură

REZULTATE

Modificarea izotopică a δ 13 Cbreath la Myotis myotis care se hrănește cu insecte

Masa corporală a M. myotis postită a fost în medie de 23,1 ± 1,9 g la 1 oră după debutul ciclului întunecat. Media δ 13 Cbreath de M. myotis post a egalat– 29,9 ± 0,7 ‰, care a fost –5,8 ‰ mai mică decât δ 13 C din dietă (–24,1 ‰) pe care liliecii s-au hrănit în timpul celor 6-7 zile anterioare zilei de respirație Colectie; această diferență a fost semnificativă (testul Wilcoxon cu rang semnat: T + = 0, T - = - 21, P = 0,0156). După ce a fost hrănit continuu cu viermi de masă (δ 13 C = –22,0 ‰), δ 13 Cbreath s-a îmbogățit în 13 C (Fig. 1). Masa corporală a liliecilor a crescut până la sfârșitul experimentului de hrănire în medie cu 4,4 ± 1,6 g datorită ingestiei de viermi de masă. Modelul de regresie calculat pentru rata fracțională de încorporare a substratului exogen în grupul de substrat metabolizat are următorul cuprins: δ 13 Cbreath (t) = - 24,6 (± 0,7) –5,5 (± 1,1) e - t/31,2(CC15.2 ). Timpul mediu necesar pentru schimbul a 50% din atomii de carbon din CO2 expirat cu atomii de carbon ai sursei de proteină recent ingerată a fost de 21,6 ± 10,5 min (Tabelul 1). Δ 13 Cbreath s-a redus la - 24,6 ± 0,7 ‰ după 120 de minute, ceea ce a fost –2,6 ‰ mai mic decât δ 13 C al noii diete (testul Wilcoxon cu rang semnat: T + = 0, T - = - 21, P = 0,0313).

Parametrii individuali pentru modelul de regresie exponențială cu un singur pool calculat pentru rata fracțională de încorporare a proteinelor ingerate în grupul de substraturi metabolizate în șase Myotis myotis