Fenylalanin flux og magetømming er ikke berørt av utskifting av kasein med whey protein i kostholdet til voksne katter forbruker hyppige små meals

fenylalanin flux og magetømming er ikke berørt av utskifting av kasein med whey protein i kostholdet til voksne katter forbruker hyppige små måltider
Abstract
Bakgrunn
Redusere frekvensen av protein tømming fra magesekken kan forbedre effektiviteten i utnyttelse av kosten aminosyrer for protein deponering. Noen studier på rotter og mennesker har vist kasein å bli mer frigjøres sakte fra magen enn whey protein. For å teste om kasein induserer en langsommere av magetømmingen i katter enn whey protein, L- [1- 13C] fenylalanin (Phe) ble dosert oralt til 9 voksne katter å anslå ventrikkeltømming og hele kroppen Phe forandring.
Resultater
Konsentrasjoner av uunnværlige aminosyrer i plasma ble ikke signifikant påvirket av protein kilde. First-pass innvoller utvinning av Phe var ikke forskjellig mellom dietter og i gjennomsnitt 50% (SEM = 3,8%). Den halve tiden for ventrikkeltømming gjennomsnitt 9,9 minutter med kasein og 10,3 min med whey protein, og var ikke signifikant forskjellig mellom dietter (SEM = 1,7 min). Fenylalanin flukser var 45,3 og 46,5 mikromol /(min · kg) for casein- og mysebaserte dietter, henholdsvis (SEM = 4,7 mikromol /(min · kg)).
Konklusjoner
Hos voksne katter fôres hyppige små måltider , utskifting av kasein med whey protein i kosten ikke påvirker tilførsel eller bruk av aminosyrer. Disse to melkeproteiner synes å være like i stand til å møte de kosttilskudd aminosyre behovene til katter.
Nøkkelord
Cat Gastric tømming Kasein Whey protein Phenylalanine flux Bakgrunn
Katter er obligate rovdyr og krever et høyt nivå av protein for å opprettholde nitrogenbalanse, sammenlignet med planteetende og planteetende arter [1]. Denne høye krav er på grunn av høyere hastigheter av katabolismen av aminosyrer. Hastigheten ved hvilken protein tømmes fra magesekken inn i tynntarmen for absorpsjon kan påvirke graden av aminosyre-katabolisme og dermed evne til å møte kattens høye proteinbehovet. Kasein og myse er utpekt treg og rask tømming proteiner, henholdsvis i andre arter. Daniel et al. [2] rapporterte en gjennomsnittlig halveringstid på 78 min for gastrisk tømming av kasein suspensjoner hos rotter, sammenlignet med 21 min for myse. Den langsommere tømmingshastigheten av kost kasein kan føre til mindre akselerert og mer forlenget avgivelse av aminosyrer til perifert vev for avsetning av kroppsprotein [3]. I motsetning til den raske økningen i aminosyre-absorpsjon fra myse resulterte i betydelig større oksydative tap av uunnværlige aminosyrer hos mennesker [3]. Men Calbet og Holst [4] fant ingen forskjeller i magetømmingen av kasein kontra mysesuspensjoner hos mennesker, noe som tyder på at den langsomme vs. rask betegnelse er ikke konsekvent. Disse forskjeller kan være et resultat av det totale inntak av proteiner, frekvens som proteiner og tilhørende makronæringsstoffer blir foret, i hvilken form de er inkludert i dietten, eller bearbeidingsmetoder som disse proteinene er utsatt for. Videre kan oksidative tap av uunnværlige aminosyrer har mindre effekt på protein deponering i katter enn altetende fordi katter vanligvis catabolize en stor andel av deres kosten aminosyre inntak uavhengig av frekvensen av fôring [5].
Så vidt vi vet, effektene av treg vs raske proteiner er ikke undersøkt hos katter. For å teste om kasein induserer en langsommere av magetømmingen i katter enn whey protein, og dermed kan være et attraktivt tillegg til kommersielle feline dietter, brukte vi oralt administrert L- [1- 13C] fenylalanin (Phe) for å estimere tømming priser og hele kroppen Phe kinetikk i voksne katter matet casein- og mysebaserte dietter.
Metoder
katter og bolig
Ni kastrerte, spesifikke patogen-fri, innenlandsk korthår katter eid av Procter and Gamble, Inc . (5 menn og 4 kvinner) ble anvendt i denne studien. Katter var 9,5 ± 1,2 år (gjennomsnitt ± SE) og veide 5,0 ± 0,4 kg. Standard fysisk evaluering av behandlende veterinær i den generelle helsen til alle kattene ble gjennomført før starten av studien, og de ble alle ansett sunn. Kattene ble identifisert med navn og microchip, og holder til i Procter and Gamble dyrestell, Pet Health and Nutrition Center, Lewisburg, OH, USA. Før begynnelsen av studien, katter ble akklimatisert til gruppen bolig i kattekolonien som var et kontrollert miljø der katter hadde innendørs tilgang. Kattene ble utsatt for naturlig og kunstig lys (0600-1800 h), ble innendørs miljø temperaturen holdes på 22 ° C, og rommene ble rengjort daglig. Kattene ble matet en gang daglig i individuelle bur i sin gruppe boliger rommet. Når kattene ferdig fôret de ble satt ned igjen i gruppen bomiljø og alle katter fullført sin daglige tildeling av mat i løpet av 5 timer. Hvis noen mat som var igjen etter 5 timer, det ble veid og ekte matinntak ble beregnet. Alle prosedyrer ble gjennomgått og godkjent av P & G Pet Care Animal Care og bruk komité og i samsvar med USDA og AALAC krav. Rapportering av metodikk i dette manuskriptet følger Arrive retningslinjer.
Eksperimentell design
Magetømming ble beregnet ved å sammenligne kinetikken av merket Phe tur gjennom plasma fra en muntlig kontra en IV dose [6]. Metoden gir også estimater av første-pass ekstraksjon av innvoller seng, og hele kroppen fluks av Phe. Fenylalanin er et kosttilskudd uunnværlig aminosyre for proteinsyntese, og nedbrytes ikke i særlig grad unntatt i leveren hvor det omdannes til aminosyren tyrosin, som kan inkorporeres i kroppen protein eller videre nedbrytes i leveren for å produsere ATP eller glukose [ ,,,0],7]. På grunn av sin lave og inneholdt katabolisme og lite basseng størrelse, har merket Phe ofte blitt anvendt som en tracer for målinger av proteinsyntese og omsetning i dyr [8]. Steady, matet-state ble brukt for å forenkle beregningene av Phe forandring. Intravenøs Phe kinetikk ble målt først, og deretter katter ble tildelt casein- og mysebaserte dietter i en crossover design for vurdering av muntlige Phe kinetikk.
Før estimering av IV Phe kinetikk, ble alle kattene matet en standard kommersiell voksen diett (Iams Multi-Cat, P & g Pet Care, Mason, Ohio) på 60 g /d en gang daglig på 0700 timer i 7 dager. Dette nivået av inntak historisk ga ingen vektendring i noen av kattene og ble derfor anvendt som metaboliserbar energibehovet for vekt vedlikehold av kattene på denne studien, siden vi ønsket katter å vedlikeholde, ikke mister eller vinning, i vekt. På dag 8, etter en 18-timers rask, Surflo katetre (18 ga × 2 "; Terumo Medical Corp, Somerset, NJ) ble satt inn i en hode vene i henhold Propofol sedasjon (Hospira Inc., Lake Forest, IL). Den daglige maten tildeling ble delt inn i 24 små måltider. Etter to små måltider ble matet 15 minutter fra hverandre, ble baseline blodprøver innsamlet fra kateteret og deretter en bolusdose på 12 mg /kg kroppsvekt L- [1- 13C] Phe (99 atom% 1- 13C) ble administrert intravenøst ​​(IV) gjennom kateteret og spylt med heparinisert saltløsning. Deretter kattene ble matet 1/24 av deres daglige rasjon av mat hver ½ time for å opprettholde en fysiologisk stabil tilstand hvor Phe kinetikk ikke ville endre på sin måling. Blodprøvene ble samlet i hepariniserte rør ca. 10, 20, 30, 45, 60, 90, 120, 180, 240, 300, 480, 600, og 720 minutter etter den intravenøse bolus. Faktiske prøve ganger ble registrert. Prøvene ble umiddelbart sentrifugert ved 5000 rpm og plasma ble frosset ved -20 ° C for senere analyse. Hematokrit ble evaluert hver 6 th prøve å sikre at hematokrit ikke avta. Ingen katter ble fjernet på grunn av en nedgang i hematokrit.
Etter IV Phe studien ble katter tilfeldig fordelt til isonitrogent og isocaloric casein- eller mysebaserte dietter (tabell 1) i en crossover design. De to tørre ekstruderte feline dietter (tabell 1) ble gjort på en dobbeltskrueekstruder (APV MPF-65, Baker Perkins Limited, Storbritannia) med lignende og standard condition, ekstrudering, tørking og smaken ekstrautstyr prosessbetingelser. Begge dietter ble formulert for å møte eller overgå Association of American feed Kontroll Tjenestemenn (Champaign, IL) anbefalinger, og vil bli betraktet som "komplett og balansert" for voksne katter. Kattene ble holdt på i 23 dager disse diettene, og matet 30 g på 0700 og 1500 h daglig. På dager 21 og 23, 5 og 4 katter, respektivt, ble underkastet en oral Phe kinetikk protokoll i henhold til IV-protokoll som er beskrevet ovenfor, hvor 12 mg /kg kroppsvekt L- [1- 13C] Phe ble administrert oralt etter sprøyte. Kattene ble deretter foret med standarddiett etter 7 d, byttet til den motsatte eksperimentell diett i 21 og 23 dager, og den orale Phe kinetikken protokoll ble gjentatt. Tildeling av katter til prøvetaking på dag 21 eller 23 forblitt den samme i begge periods.Table en ingrediens og kjemisk sammensetning av casein- og mysebaserte dietter (som-matet basis)
Ingredienser (%)
kasein
Whey
Gul mais
37,2
35,2
kasein
20,0
0
Whey
0
21,6
Chicken Fat
9,7
9,1
Corn gluten måltid
6,1
6,2
Chicken biprodukt måltid
10,7
10,7
Chicken
5,0
5,0
betemasse
2,4
2,4
Chicken digest
1,4
1,4
Dikalsiumfosfat
1.04
1.05
Mais gryn
0.95
0,96
Brewer ris
0,94
0,96
Egg
0,81
0,82
Ølgjær
0,76
0,77
Natriumbisulfat
0,76
0,77
Kaliumklorid
0,64
0,65
Kalsiumkarbonat
0,64
0,65
Natriumklorid
0
0,48
Mineral Premix1
0,42
0,42
kolin klorid
0,20
0,21
Fiskeolje
0,20
0,20
DL-metionin
0,12
0,12
Vitamin Premix2
0,09
0,09
analysert næringsinnhold (som matet)
metabolisert energi (MJ /kg) 3
15,5
16,1
Kles Matter
81,3
82,6
Fat
15,4
17,1
Crude Fiber
1,5
1,2
Ash
6,2
6,2
N-free ekstrakt
34,5
34,0
Crude Protein
33.7
34.0
Arginine
1.67
1.80
Histidine
0.76
0.62
Isoleucine
1.39
1.50
Leucine
3.34
3.41
Lysine
2.02
2.07
Methionine
0.97
1.00
Phenylalanine
1.54
1.15
Tryptophan
0.46
0.58
Tyrosine
1.33
0.95
Valine
1.74
1.72
1Mineral Premiks inneholdt. 40,4% Kalium, 38,1% klorid, 3 500 ppm kobber, 16 120 ppm Mangan, 60 000 sink, 420 ppm jod, 150 ppm Cobalt
2Vitamin Premiks inneholdt: 36 300 K IE /kg Vitamin A, 1 725 000 IE /kg Vitamin D3, 148 650 IE /kg Vitamin E, 22 575 ppm Tiamin, 89 130 ppm Niacin, 19 200 ppm pyridoksin, 25 935 ppm Pantotensyre, 2430 ppm Folsyre, 189 ppm vitamin B12, 5520 ppm inositol, 54 000 ppm vitamin C, 540 ppm Biotin, 5940 ppm Riboflavin.
3Calculated ved hjelp av modifiserte Atwater koeffisienter (1).
Analytiske kontrollhandlinger
Konsentrasjoner av [ 13C] Phe i plasma ble bestemt med en trippel kvadrupol massespektrometer (API 4000, Applied Biosystems /MDS SCIEX, Concord, ON, Canada) koblet til en Agilent 1100 HPLC-system (Agilent, Mississauga, ON, Canada, LC-MSMS), som tidligere beskrevet av Turner et al . [9]. For bestemmelse av aminosyre-konsentrasjoner, ble 25 ul plasma blandes med 200 ul metanol i mikrosentrifugerør. Disse ble sentrifugert ved 13 000 rpm i 5 minutter. Supernatanten ble tørket under en strøm av N 2, rekonstituert i 5 ul 0,1% maursyre i dobbeltdestillert vann og 0,1% maursyre i acetonitril, og utsatt for derivatisering med fenylisotiocyanat og separasjon ved HPLC [10], [11 ].
næringsinnholdet i diettene ble bestemt på duplikate prøver ved bruk av AOAC [12] prosedyrer for tørrstoff (934,01), råprotein (990,03), aminosyrer (999.12), syrehydrolysert fett (954,02), rå fiber (969,33) og aske (942,05). Konsentrasjonen av nitrogenfrie ekstrakt (NFE) ble beregnet ved differanse (NFE = 100 -. (Rå aske + råprotein + syrehydrolysert fett + rå fiber)
Estimering av isotopen kinetikk
Parametere med Phe kinetikk og gastrisk tømming ble estimert ved hjelp av metoder som tidligere beskrevet for hunder [6]. for å bestemme antall avdelinger som kreves for å simulere Phe eliminasjon fra plasma, single P
1
e
-
k
1
t Hotell og dual P
1
e
-
k
1
t
+
P
2
e
-
k
2
t
eksponentielle likninger ble montert plasma [ 13C] Phe konsentrasjoner etter iv dosering (P V (t)) ved hjelp av løser funksjon av Microsoft® Office Excel® 2007 for å minimalisere rest summer av kvadrater. Curve anfall ble evaluert basert på kvadratisk middel prediksjonsfeil (rMSPE) i prosent av gjennomsnittlig P V (t), beregnet som: rMSPE
%
=
Σ
i
=
1
n
forhånds
d
i
-
ob
s
i
2
n
Σ
i
=
1
n
ob
s
i
n
, product: (1) hvor pred i er i-te prediksjon, obs i er i-te observasjon, og n er antall observasjoner. Fordi de to ligningene inneholdt forskjellige antall parametre (Q), avgjørelsen av hvilken ligning passer best mulig til dataene var basert på Akaike informasjonskriterium (AIC), beregnet som: AIC
=
NLN
Σ
i
=
1
n
forhånds
d
i
-
ob
s
i
2
2
q
product: (2) Phe distribusjonsvolum (vol) ble beregnet ut fra inneparameterverdier som: vol.
=
IV
dose
P
1
+
P
2
. product: (3) i likhet med vår tidligere funn hos hunder [6], analyse identifisert en to-kupé modellen som passer best. Derfor ble plasma Phe antatt å utveksle reversibelt med en vev basseng (figur 1). For å estimere parameterne for Phe kinetikk fra kurver av [ 13C] Phe Konsentrasjoner etter oral dosering (P O (t)) av tracer, magetømmingen og første-passasje ekstraksjon av [ 13C] Phe av innvoller sengen ble vurdert. Den muntlige dosering modellen foruts første orden, kontinuerlig ventrikkeltømming, 100% post-gastrisk absorpsjon, og en konstant irreversible ekstraksjon (ex) av Phe tracer av innvoller sengen. Differensiallikninger for systemet vist i figur 2 er: dG
dt
=
-
k
emp
G
, plakater (4) dP
dt
=
k
emp
G
1
-
ex
+
k
P
T
-
k
P
P
-
k
el
P
, etter (5) og dT
dt
=
k
P
P
-
k
P
T
, plakater (6) Figur 1 [13C] fenylalanin (Phe) fortynning plott. Plasma [13C] Phe ble målt (▲) etter (a) eller intravenøs (b, c) oral administrering av en bolus dose av L- [1-13C] Phe inn i en katt matet enten en (b) casein- eller (c ) whey protein-basert diett. [13C] Phe konsentrasjoner ble spådd (heltrukket linje) med en romsmodell.
Hvor G, P og T er [ 13C] Phe konsentrasjoner i tarmen, plasma og vev, henholdsvis k emp er hastighetskonstanten for ventrikkeltømming, k P er hastighetskonstanten for reversibel utveksling mellom plasma og vev, og k el er hastighetskonstanten for irreversibel eliminasjon fra plasma.
området under [ 13C ] Phe konsentrasjonskurver er relatert til dosen av [ 13C] Phe injisert i plasma og dens hastighet på clearance. Forutsatt at klaringen er identiske, (AUC V) kurver er forholdet mellom arealene under observerte P O (t) (AUC O) og P V (t) tilsvarende forholdet mellom [ ,,,0], 13C] Phe doser introdusert til den systemiske sirkulasjonen. På grunn av den vaskulære anatomi, oppføring av oralt administrert [ 13C] Phe inn i den systemiske sirkulasjon krever at det unnslipper lagring av gastrointestinale og hepatiske vev av innvoller sengen, som i hovedsak omfatter inkorporering i utskilte proteiner og Phe katabolisme. Intravenøst ​​[ 13C] Phe ikke utsettes for en første-pass innvoller utvinning. Derfor er verdien av ex for hver katt og diett ble beregnet ut fra forholdet mellom AUC O til AUC V som: ex
=
1
-
AU
C
O
AU
C
V
, plakater (7 ) der AUC-verdier ble estimert ved hjelp av trapesmetoden.
å estimere k EMP, k P og k el for hver katt og kosthold, analytiske løsninger til differensialligninger 4, 5 og 6 var oppnås med Maple 13 software (Waterloo Maple Inc. Waterloo, Canada) og utstyrt med Excel® Solver til observert P O (t) kurver. Ventrikkeltømming pausen ble beregnet som ln (2) /k emp. Hele kroppen Phe fluks ble beregnet som produktet av k el, steady-state plasma Phe konsentrasjon, og den gjennomsnittlige fordelingen vol estimert fra IV Phe kinetikk (Eq 3).
Statistiske analyser
Forskjeller mellom modellene og dietter i godhet passer og parameterestimatene ble evaluert av enveis variansanalyse ved hjelp av PROC GLM av SAS (SAS versjon 9.3, SAS Institute Inc, Cary, NC). Variabler som ikke var normalfordelte var naturlig log-transformert for å oppnå P
-verdier. Verdier for P
≤ 0,05 ble betraktet som signifikant og 0,05 < P
≤ 0,10 ble ansett trender
. Resultater
Gjennom intravenøs og oral Phe bolus protokoller, alle kattene holdt seg friske, viste fulle matinntak og vedlikeholdt deres kroppsvekt. På grunn av kateter blokkering, ble IV Phe kinetikk ikke oppnådd for en katt og resultatene fra dette dyret ble ikke analysert. Gjennomsnittlig plasma uunnværlig aminosyre konsentrasjoner i de siste 3 prøver samlet inn i løpet av 1/2-time foring av dietter (tabell 2) var ikke forskjellig mellom kasein og myse (P
> 0,31), selv om det var en trend for metionin være lavere (P
= 0,09) og Phe å være høyere (P
= 0,12) med myse. Av de unnværlig aminosyrer i plasma, aspartat og glutamat var høyere (P
< 0,03) på whey-basert diett, mens ingen andre ble påvirket (P
> 0,36) .table to aminosyre konsentrasjoner ( μ M) i plasma hos voksne katter
Aminosyre
Kasein
Whey
Pooled SEM
P

Alanine
654
678
48
0.74
Arginine
133
136
8
0.80
Aspartate
21
38
4
0.01
Citrulline
66
43
8
0.09
Cysteine
28
34
4
0.36
Glutamate
64
88
7
0.03
Histidine
134
122
11
0.45
Isoleucine
90
104
12
0.42
Leucine
174
187
13
0.50
Lysine
218
210
15
0.70
Methionine
139
73
22
0.09
Ornithine
49
56
5
0.38
Phenylalanine
87
103
7
0.12
Taurine
55
57
9
0.87
Tryptophan
103
108
15
0.83
Tyrosine
92
98
14
0.78
Valine
251
301
33
0.31
Indispensable Amino Acids
1242
1123
81
0,37
unnværlig aminosyrer
973
1005
65
0,74
Total Amino Acids
2215
2114
150
0,67
data er midler 8-12 timer etter oppstart av inntak av casein- eller mysebaserte dietter med 30-minutters intervaller (n = 8).
Modellering P V (t) kurver med en dobbelt eksponentiell ligning resulterte i lavere rMSPE (P
= 0,04) og AIC (P
< 0,01) sammenlignet med enkelt eksponentiell ligning (tabell 3). Lavere verdier indikerer bedre passer. Estimater av Phe distribusjonsvolum var ikke forskjellig mellom ligningene (P
= 0,15). En bedre passform med to eksponenter indikerer to avdelinger for Phe utveksling, som ble forsøksvis identifisert som plasma og vev bassenger. Hastighetskonstanter for strømmen fra plasma til vev (k PT) og fra vev til plasma (k TP) ble estimert fra de to eksponentielle passer, i henhold til Shipley og Clark [13], som 0,037 ± 0,008 og 0,041 ± 0,016, respektivt. Fordi disse verdiene ikke var signifikant forskjellige fra hverandre (P
= 0,77), ble det antatt at en enkelt hastighetskonstant (k P) kan brukes for å beskrive den toveis utveksling mellom plasma og vev (Figur 2) . Følgelig ble P O (t) skulle passe med k P representerer plasma-vev exchange.Table 3 Anfall av 1- og 2-eksponent ligninger til plasmakonsentrasjoner av [13C] Phe

1-exp
2-exp
Pooled SEM
P
rMSPE (% av middel)
13,6
2,4
3,6
0,02
AIC
79,4
40,9
5,4
< 0,01
Phe distribusjonsvolum (L /kg)
0,43
0,31
0.05
0,15
data er midler fra 8 kurver. rMSPE, kvadratisk middel prediksjon feil; AIC, Akaike informasjon kriterium; Phe, fenylalanin.
Figur 2 compartment modeller av [13C] fenylalanin fordeling etter intravenøs (IV) eller muntlig (O) dosering. Bokser representerer tilstandsvariabler, piler representerer strømninger, P representerer plasma, T representerer vev, G representerer gut, KP er hastighetskonstanten for reversibel utveksling mellom plasma og vev bassenger, er Kemp hastighetskonstanten for ventrikkeltømming, er ex første-pass innvoller ekstraksjon, og kel er hastighetskonstanten for eliminering irreversibel fra sirkulasjonen.
Kurver av P O (t), ble montert like godt mellom dietter, med ingen forskjeller i AIC (tabell 4). Det var ingen forskjeller mellom casein- og mysebaserte dietter i k P, k el, eller k EMP. First-pass innvoller utvinning av Phe var ikke forskjellig mellom dietter og i gjennomsnitt 50%. Peak P O (t) oppstod 18,0 og 19,6 min etter oral [ 13C] Phe dosering for kasein og myse dietter, henholdsvis (data ikke vist). Den halv-tiden for uttømming fra mavesekken i gjennomsnitt 9,9 min med kasein og 10.3 min med myse, men diett behandlinger var ikke forskjellig fra hverandre. Fenylalanin flukser var 45,3 og 46,5 mikromol /(min · kg) for casein- og mysebaserte dietter, respectively.Table 4 Parameter for Phe kinetikk etter oral administrering av en bolusdose på L- [1- 13 C] Phe

Oral
Pooled SEM
P
Kasein
Whey
rMSPE (% av middel)
10,9
12,4
3,0
0,74
AIC
42,4
42,6
7,4
0,91
kP (/min)
0,039
0,063
Alle forfattere lese og godkjent den endelige manuskriptet.

• Effekten av palliativ strålebehandling for mage blødning hos pasienter med operabel avansert magekreft: en retrospektiv kohortstudie
• Gastric utløpsobstruksjon hos Bugando Medical Centre i North Tanzania: en prospektiv gjennomgang av 184 saker