Name: using deuterium oxide as a non-invasive, non-lethal tool for assessing body composition and water consumption in mammals
Uploaded: 2020-02-20T12:00:00
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Diese Forschung wurde unterstützt durch MDC Cooperative Agreement (#416), US Forest Service Cooperative Agreement (16-JV-11242311-118), American Academy of Veterinary Nutrition und Waltham/Royal Canin, USA Grant (Grant-Nummer: 00049049), NIH-Ausbildungsstipendium (Grant-Nummer: T32OS011126) und das University of Missouri Veterinary Research Scholars Program. Die Autoren danken Shannon Ehlers für die Vorprüfung dieses Manuskripts. Wir danken Dr. Robert Backus für die Bereitstellung der D2O-Standards und die Nutzung seines Labors.

Alle hier beschriebenen Experimente wurden vom University of Missouri Animal Care and Use Committee genehmigt und im Rahmen der Wildlife Scientific Collection permit (Permit #16409 and #17649) des Missouri Department of Conservation (MDC) durchgeführt.
1. Herstellung einer sterilen, isotonischen, gesalzenenD2O Stofflösung
<ol><li>Machen Sie eine 50 ml Lagerlösung von 9,0 g/l gesalzen D2O.<ol>
<li>Wiegen Sie 450 mg pharmazeutische NaCl und übertragen Sie alle NaCl in...

<ol>
	<li>Schiffmann, C., Clauss, M., Hoby, S., Hatt, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visual+body+condition+scoring+in+zoo+animals+&#8211;+composite,+algorithm+and+overview+approaches.">Visual body condition scoring in zoo animals &#8211; composite, algorithm and overview approaches.</a> Journal of Zoo Aquarium Research. 5 (1), (2017).</li><li>Peig, J., Green, A. 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Die Verwendung von Deuteriumoxid zur Bestimmung von TBW wird seit den 1940erJahren 17 verwendet und wird beim Menschen und einer Vielzahl von Haus- und Wildtierarten4,6,7verwendet. Weitere zerstörungsfreie Techniken wurden entwickelt, darunter bioelektrische Impedanzanalyse (BIA), DXA und quantitative Magnetresonanz (QMR). Jede Methode hat Vor- und Nachteile, die vor der Auswahl einer bestimmten Methode ...

Körperzustands-Scoring-Systeme und Körperzustandsindizes sind gängige Techniken zur Beurteilung des Gesundheitszustands oder der Fitness einer Art1,2. Viele häusliche und zoologische Arten haben einzigartige Körperzustand Scoring (BCS) Systeme, die verwendet werden, um den Muskel eines Tieres und oberflächliches Fettgewebe3zu bewerten. Die BCS-Bewertung stützt sich jedoch auf den Bewerter, d. h., BCS ist eine objektive oder semiquantitative Messung, wenn sie von einem geschulten Bewerter bewertet wird. Bei Wildtierarten werden Körperzustandsindizes häufig anstelle von BCS verwendet und basieren auf einem Verhältnis von Körpermasse zu Körpergröße oder Körpermasse zu Unterarm2. Körperzustand Indizis werden oft durch die Auswirkungen der Nahrungssuche verwirrt und können durch Körpergröße sowie statistische und inferentialeProbleme4 verwirrt werden.
Eine Alternative zu Körperzustands-Scoring-Systemen und Körperzustandsindizes ist die Verwendung eines stabilen Isotops zur Bestimmung der Körperzusammensetzung. Ein häufig verwendetes stabiles Isotop ist Deuteriumoxid(D2O), eine nicht-radioaktive Form von Wasser, in dem die Wasserstoffatome Deuteriumisotope sind. Die in dieser Studie beschriebene Deuteriumoxid-Verdünnungsmethode kann eine nicht subjektive, quantitative und wiederholbare Technik sein, die zur Schätzung der Körperzusammensetzung beim Menschen5 und einer vielzahl n.S. 4,6,7verwendet wird. Diese Technik kann vorteilhaft für das Studium der Körperzusammensetzung in Wildtieren sein. Zum Beispiel kann es verwendet werden, um Längsänderungen in der Körperzusammensetzung zu bewerten, wie vor und nach einer Management-Aktion. Bei einigen Wildtierarten kann Deuteriumoxid jedoch den tatsächlichen Wassergehalt8überschätzen. Daher ist es bei der Anpassung der Technik für eine Art wichtig, die Methode zu validieren, indem die Deuteriumoxid-Methode mit der Schlachtkörperanalyse für nicht gefährdete Arten verglichen wird. Bei bedrohten und gefährdeten Arten sollte eine zerstörungsfreie Methode wie die duale Röntgenabsorptiometrie (DXA) als alternative Vergleichsmethode zur zerstörungsfreien Goldstandardmethode der vollständigen Schlachtkörperanalyse betrachtet werden.
Neben der Körperzusammensetzung kann dieD2O Verdünnungstechnik verwendet werden, um den Wasserverbrauch eines einzelnen Tieres9zu bestimmen. Diese einzigartige Anwendung von D2O kann nicht nur zur Beantwortung von Forschungsfragen verwendet werden, sondern kann auch für die Beurteilung des Wasserverbrauchs einzelner Tiere in großen sozialen Umgebungen nützlich sein.
Hier beschreiben wir die Anpassung der D2O Verdünnungstechnik zur Beurteilung der Körperzusammensetzung in einem Insektenfresser, großen braunen Fledermäusen (Eptesicus fuscus), und zur Beurteilung des Wasserverbrauchs in einem Fleischfresser, Katzen (Felis catis).

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>0.2 micron non-pyrogenic disk filter</td>
			<td>Argos Technologies</td>
			<td>FN32S</td>
			<td>nylon, 30mm diameter, 0.22um, sterile</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1.5 mL conical microcentrifuge tubes</td>
			<td>USA Scientific</td>
			<td>1415-9701</td>
			<td>1.5 ml self-standing microcentrifuge tube, natural with blue cap</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>10 mL sterile glass vial for injection</td>
			<td>Mountainside Medical Equipment</td>
			<td>MS-SEV10</td>
			<td>clear, sterile glass injection unit</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>10 mL syringe</td>
			<td>Becton Dickinson</td>
			<td>305219</td>
			<td>sterile 10 mL syringe individually wrapped</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>100 mL sterile glass vial for injection</td>
			<td>Mountainside Medical Equipment</td>
			<td>AL-SV10020</td>
			<td>clear, sterile glass injection unit</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>20 gauge needle</td>
			<td>Exel</td>
			<td>26417</td>
			<td>needles hypodermic 20g x 1&#34; plastic hub (yellow) / regular bevel</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>22 gauge needle</td>
			<td>Exel</td>
			<td>26411</td>
			<td>needles hypodermic 22g x 1&#34; plastic hub (black) / regular bevel</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>deuterium oxide</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>151882-25G</td>
			<td>99.9 atom % D</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>isofluorane</td>
			<td>Vetone</td>
			<td>3060</td>
			<td>fluriso isoflurane, USP</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>OMNIC Spectra Software</td>
			<td>ThermoFisher Scientific</td>
			<td>833-036200</td>
			<td>FT-IR standard software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>petroleum jelly</td>
			<td>Vaseline</td>
			<td>305212311006</td>
			<td>Vaseline, 100% pure petroleum jelly, original, skin protectant</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>plastic capillary tubes</td>
			<td>Innovative Med Tech</td>
			<td>100050</td>
			<td>sodium heparin anticoagulant, 50 &#956;L capacity, 30 mm length</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sealed liquid spectrophotometer SL-3 FTIR CAF2 Cell</td>
			<td>International Crystal Laboratory</td>
			<td>0005D-875</td>
			<td>0.05 mm Pathlength</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>sodium chloride</td>
			<td>EMD Millipore</td>
			<td>1.37017</td>
			<td>suitable for biopharmaceutical production</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermo Electron Nicolet 380 FT-IR Spectrometer</td>
			<td>ThermoFisher Scientific</td>
			<td>269-169400</td>
			<td>discontinued model, newer models available</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

using deuterium oxide as a non-invasive, non-lethal tool for assessing body composition and water consumption in mammals

Körperzustands-Scoring-Systeme und Körperzustandsindizes sind gängige Techniken zur Beurteilung des Gesundheitszustands oder der Fitness einer Art. Körperzustands-Scoring-Systeme sind evaluatorabhängig und haben das Potenzial, sehr subjektiv zu sein. Körperzustandsindizes können durch Futtersuche, die Auswirkungen des Körpergewichts sowie statistische und inferentiale Probleme verwirrt werden. Eine Alternative zu Körperzustands-Scoring-Systemen und Körperzustandsindizes ist die Verwendung eines stabilen Isotops wie Deuteriumoxid zur Bestimmung der Körperzusammensetzung. Die Deuteriumoxid-Verdünnungsmethode ist eine wiederholbare, quantitative Technik zur Schätzung der Körperzusammensetzung bei Menschen, Wildtieren und heimischen Arten. Zusätzlich kann die Deuteriumoxidverdünnungstechnik verwendet werden, um den Wasserverbrauch eines einzelnen Tieres zu bestimmen. Hier beschreiben wir die Anpassung der Deuteriumoxid-Verdünnungstechnik zur Beurteilung der Körperzusammensetzung bei großen braunen Fledermäusen (Eptesicus fuscus) und zur Beurteilung des Wasserverbrauchs bei Katzen (Felis catis).

Die Deuteriumoxid-Verdünnungstechnik kann verwendet werden, um die Körperzusammensetzung einer Vielzahl von Arten zu bewerten. Um die Anpassungsfähigkeit zu demonstrieren, berichten wir über den ersten Einsatz der Deuteriumoxid-Verdünnungstechnik bei einer nordamerikanischen insektenfressenden Fledermausart, Eptesicus fuscus, der großen braunen Fledermaus für repräsentative Ergebnisse. Ein Timing-Plateau wurde durch die Einnahme von Blutproben vor und nach D2O ...

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Using Deuterium Oxide as a Non-Invasive, Non-Lethal Tool for Assessing Body Composition and Water Consumption in Mammals

Dieser Artikel beschreibt die Deuteriumoxid-Verdünnungstechnik bei zwei Säugetieren, einem Insektenfresser und Fleischfresser, um das gesamte Körperwasser, die magere Körpermasse, die Körperfettmasse und den Wasserverbrauch zu bestimmen.

Verwendung von Deuteriumoxid als nicht-invasives, nicht-tödliches Werkzeug zur Beurteilung der Körperzusammensetzung und des Wasserverbrauchs bei Säugetieren

Body condition scoring systems and body condition indices are common techniques used for assessing the health status or fitness of a species. Body ...

Mit diesem Protokoll kann Deuteriumoxid oder D2O, ein nicht radioaktives, stabiles Wasserisotopen, verwendet werden, um die Körperzusammensetzung und den Wasserverbrauch zu schätzen. Diese Technik ist nicht invasiv und kann daher zur Beurteilung der Körperzusammensetzung bei gefährdeten Arten sowie bei Menschen und Hausarten eingesetzt werden. Eine einzigartige Anwendung der Deuteriumoxid-Verdünnungstechnik ist die Fähigkeit, den Wasserverbrauch frei laufenden Wildtieren mit hohen Rückfangraten oder von sozial untergebrachten Tieren zu messen.Während Anästhesie nicht erforderlich ist, kann es für diejenigen, die nicht mit subkutanen Injektionen vertraut sind, einfacher sein, die Tiere zu beruhigen, bevor sie das Deuteriumoxid liefern. Das Verfahren mit Sarah Hooper und mir demonstrieren Amanda Eshelman und Ashley Cowan, Veterinärstudenten, und Alicia Roistacher, eine Studentin aus meinem Labor. Um eine 50-Milliliter-Stammlösung von neun Gramm pro Liter salinated Deuteriumoxid zu machen, wiegen Sie zuerst 450 Milligramm Natriumchlorid in pharmazeutischer Qualität und notieren die genaue Menge auf vier Dezimalstellen.Das gesamte Salz in ein sterilisiertes 100-Milliliter-Becherglas geben und 50 Gramm mehr als oder gleich 99,8% Deuteriumoxid in einem sterilen, abgestuften Zylinder messen. Erfassen Sie die genaue Menge an Deuteriumoxid auf vier Dezimalstellen, und übertragen Sie das Deuteriumoxid auf das sterile Becherglas von Natriumchlorid. Als nächstes befestigen Sie eine 20-Spur-Nadel an einem nichtpyrogenen, sterilen Scheibenfilter mit Submikronporen, die mit einem 10-Milliliter-Spritzenfass ausgestattet sind, und legen Sie die Nadel in das Septum einer sterilen, leeren 100-Milliliter-Durchstechflasche ein.Befestigen Sie ein Vakuumrohr an einer 22-Spur-Nadel, und legen Sie die Nadel in das Septum der 100-Milliliter-Durchstechflasche ein. Dann 10 Milliliter isosmotischestärke Natriumchlorid in den Spritzenlauf laden und langsam das Vakuum einschalten, bis die Deuteriumoxidlösung beginnt, langsam in die Durchstechflasche zu filtern. Gießen Sie die Deuteriumoxid-Lagerlösung weiter in den Spritzenlauf, bis das gesamte 50-Milliliter-Volumen gefiltert ist.Nachdem Sie eine fehlende Reaktion auf Zehenstiche in einer anästhesierten Fledermaus bestätigt haben, verwenden Sie ein Alkohol-Prep-Pad, um das Uropatagium über der zwischenmenschlichen Vene zu reinigen, und lassen Sie die desinfizierte Schwanzmembran trocknen. Tragen Sie eine dünne Schicht Petroleumgelee über die zwischenmenschliche Vene auf und verwenden Sie eine 29-Spur-Nadel, um den dorsalen Teil der interfemoralen Vene zu durchstechen. Verwenden Sie dann Kunststoff-Natriumheparin Kapillarrohre, um 100 Mikroliter Blut zu sammeln.Um eine ausreichende Vermischung des Vollblutes mit dem Natriumheparin zu gewährleisten, rollen Sie jede Tube nach der Blutentnahme vor der Etikettierung vorsichtig. Nach der Bestimmung der Masse des Deuteriumoxids in Gramm zu injizieren, laden Sie eine Insulinspritze mit einer 29-Spur-Nadel mit dem entsprechenden Volumen von Deuteriumoxid ausgestattet. Wiegen Sie die mit Deuterium beladene Insulinspritze und -nadel, indem Sie das Gewicht auf vier Dezimalstellen aufzeichnen, und injizieren Sie das gesamte Volumen von Deuteriumoxid subkutan über den dorsalen Hüftbereich der anästhesierten Fledermaus.Wir empfehlen, eine Präzisionsskala mit einem antistatischen Zugschild zu verwenden und sicherzustellen, dass er sich vor der Injektion am Kolben zurückzieht, um einen Unterdruck zu gewährleisten. Wägen Sie unmittelbar nach der Injektion die nun leere Insulinspritze und -nadel ab und notieren Sie das Gewicht auf vier Dezimalstellen. Verwenden Sie innerhalb von 30 Minuten nach der Blutentnahme eine Hämatokritzentrifuge, um jedes Kapillarrohr fünf Minuten lang bei 10.000 mal g zu drehen.Schneiden Sie mit einer scharfen Schere das Kunststoffkapillarrohr zwischen Vollblut und Plasma und verwenden Sie eine 200-Mikroliter-Pipette, um das Plasma direkt in ein markiertes 500-Mikroliter-Speicherrohr zu vertreiben. Sammeln und lagern Sie nach der Ausgleichsperiode weitere 100 Mikroliter Blut aus der interfemoralen Vene, wie gerade gezeigt. Für die FTIR-Spektrophotometrie-Analyse stellen Sie die Temperatur eines Sandbades auf 60 Grad Celsius ein, um die Destillation zu erleichtern, und fügen Sie 50 Mikroliter jeder Plasmaprobe und Standard in einzelne 1,5-Milliliter-konische Mikrozentrifugenkappen ein.Halten Sie die Mikrozentrifugenkappe auf den Kopf, schrauben Sie das 1,5-Milliliter-Konikonltorialrohr auf die Kappe und setzen Sie das invertierte Rohr mindestens 12 Stunden lang mit dem Sand im Sandbad in Kontakt. Legen Sie am nächsten Morgen eine neue, saubere Kappe auf jedes Rohr und pulsieren Sie die Mikrozentrifugenrohre für 10 Sekunden in einer Mikrozentrifuge. Installieren Sie eine flüssige Übertragungszelle in das FTIR-Spektrometer und füllen Sie die Zelle mit Methanol.Schließen Sie den Injektionsanschluss an und füllen Sie die Zelle langsam mit Hintergrundwasser, während Sie die Methanolspritze vorsichtig entfernen, um das Risiko von Luftblasen zu reduzieren. Schließen Sie Schläuche an den Ausgangsanschluss an, um die Entfernung der Proben nach der Analyse zu ermöglichen, und öffnen Sie die FTIR-Spektrometersoftware. Legen Sie die Parameter entsprechend der Tabelle fest, und sammeln Sie eine Hintergrundprobe mit dem Verdünnungsmittel, 0,22-Mikrometer-gefiltertem, destilliertem Wasser.Injizieren Sie 40 Mikroliter eines Null-Teile-Pro-Millionen-Deuteriumoxid-Standards, und erfassen und speichern Sie die Spektren als durch Kommas getrennte Wertedatei. Nach dem Einspritzen und Speichern der Spektren aller Standards, um eine Standardkurve zu erstellen, injizieren Sie 40 Mikroliter jeder destillierten Probe in die flüssige Übertragungszelle und speichern Sie die Spektren. Mit einer bekannten Ausgleichszeit können das gesamte Körperwasser, die schlanke Körpermasse und die Körperfettmasse für wild gefangene große braune Fledermäuse und gefangene große braune Fledermäuse bestimmt werden.Eine negative Körperfettmasse kann aufgrund eines oder mehrerer der folgenden Gründe berechnet werden: nicht die gesamte Dosis von Deuteriumoxid erhalten, während der Gleichgewichtsphase torpid werden, ungewöhnlich große Fettmassen und minimale magere Massen haben oder weniger als drei bis 5% Körperfett haben, wie durch duale Röntgenabsorptiometrie bestimmt. Hierwird wird ein repräsentativer Anteil an Körperfett gezeigt, der durch die Deuteriumoxid-Verdünnungstechnik im Vergleich zur dualen Röntgenabsorptiometrie bestimmt wird. Die beiden Techniken sind gut korreliert, mit der Körperfettmasse zeigt starke Korrelationen zwischen dem Körperfett und Körpergewicht und mit der Deuterium Oxid Verdünnung Technik nicht konsequent über oder unterschätzen die Körperfettmasse.Die Deuteriumoxid-Verdünnungsmethode wurde zuvor bei Katzen validiert, und die Technik wurde angepasst, um die Messung des täglichen Wasserverbrauchs von sozial untergebrachten Katzen während jedes Ernährungsblocks des Experiments zu ermöglichen. Denken Sie daran, dass diese Technik nur an gesunden Tieren durchgeführt werden sollte und dass Sie genau wiegen, aufzeichnen und die volle Dosis Deuteriumoxid an jedes Tier liefern sollten. Zur Validierung der Deuteriumoxid-Technik kann eine sekundäre Methode zur Bestimmung der Körperzusammensetzung, wie z. B. eine vollständige Schlachtkörperanalyse oder DEXA, abgeschlossen werden.Diese Technik ermöglichte es uns, eine sozial untergebrachte Katze zu identifizieren, die ungewöhnlich hohe Mengen Wasser verbrauchte, ohne jede Katze zu trennen, um ihren Wasserverbrauch zu messen.

Research

JoVE Journal

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Composition and Properties of Aquafaba: Water Recovered from Commercially Canned Chickpeas

Zusammensetzung und Eigenschaften der Aquafaba: Wasser erholt kommerziell Dosen Kichererbsen

Chickpea and other pulses are commonly sold as canned products packed in a thick solution or a brine. This solution has recently been shown to produce ...

A Simple Planting Technique for Re-establishing Trees Where Frequent Inundation Occurs

Eine einfache Bepflanzung Technik für Wiederherstellung des Bäume wo tritt häufig Überschwemmung

Many of the Everglades tree islands have lost elevation over the past century and most of their trees have died such that they are now covered with ...

Optimized Procedure for Determining the Adsorption of Phosphonates onto Granular Ferric Hydroxide using a Miniaturized Phosphorus Determination Method

Optimierte Verfahren zur Bestimmung der Adsorption von Phosphonaten auf Granular Ferric Hydroxid mit einer miniaturisierten Phosphor Entschlossenheit Methode

This paper introduces a procedure to investigate the adsorption of phosphonates onto iron-containing filter materials, particularly granular ferric ...