Несбалансированное питание является одной из основных причин нарушения работы щитовидной железы и энергетического метаболизма.
Введение
Известно, что гормоны щитовидной железы играют ключевую роль в регуляции роста, влияют на когнитивные функции и клеточный метаболизм1,2. Было доказано, что активность гипоталамо-гипофизарно-тиреоидной (ГГТ) системы снижается в ответ на ограничение питания, что часто интерпретируется как энергосберегающий механизм3. Также предполагалось, что энергетические сигналы, такие как ожирение и ограничение потребления энергии, изменяют гомеостаз щитовидной железы у собак, причем концентрации T3 и T4 у тучных собак значительно выше, чем у худых животных4. Кроме того, качество и количество пищевого белка могут менять активность ГГТ, в частности длительная низкобелковая диета может оказывать влияние на активность щитовидной железы подобно эффекту, вызываемому голоданием5. В некоторых исследованиях показана корреляция между концентрацией Т3 и метаболическими потребностями в состоянии покоя6,7, тем не менее никакой корреляции между массой тела и концентрацией Т3 в сыворотке крови не наблюдалось4. Кроме того, сывороточные концентрации адипонектина были отрицательно связаны с концентрациями Т4 и положительно коррелировали со значениями холестерина8.Интересно отметить также опубликованные данные о том, что гормоны щитовидной железы и изменения липопротеинов могут играть роль в восприимчивости собак к инфекционным заболеваниям9. Таким образом, гормоны щитовидной железы могут участвовать в регуляции активности дельта-6-десатуразы жирных кислот10. На фоне трансдукции тиреоидного сигнала11 и метаболизма липидов у собак наблюдаются некоторые уникальные характеристики по сравнению с другими видами животных, также у собак распространена гиперлипидемия12.
Первичные изменения плазмы, необходимые для поддержания длительной активности, связаны с преобразованием липидов, по этой причине во время клинической оценки часто обращают внимание на показатели липидного спектра13. Жирные кислоты являются важным источником энергии для сокращения скелетных мышц, особенно при физических нагрузках легкой/умеренной интенсивности, длительной продолжительности и натощак14.
Холестерин поступает в тонкую кишку как с пищей, так и с желчью. Первично холестерин, доступный для всасывания в кишечнике, синтезируется в печени, вторичным источником холестерина является пища, что часто не принимается во внимание15.
Цель данного исследования состояла в том, чтобы сравнить влияние двух рационов с разным соотношением белков/жиров/углеводов на состояние щитовидной железы и липидный статус у собак-поводырей.
Материалы и методы
Животные и рационы. Исследование проводилось с участием восьми кастрированных взрослых клинически здоровых собак породы лабрадор-ретривер, проходивших обучение на базе Регионального центра Хелен Келлер (Союз школ слепых и собак-поводырей в Мессине, Италия). Центр является членом Международной федерации собак-поводырей (англ. International Guide Dog Federation; IGDF), аккредитованным по самым высоким международным стандартам. Все манипуляции и уход за животными осуществлялись в соответствии с рекомендациями Good Clinical Practices; GCP20 и Директивы Европейского парламента и Совета Европейского Союза 2010/63/ЕС (о защите животных, используемых в научных целях)21.К исследованию были допущены собаки без диабета, гипо- или гипертиреоза в анамнезе. Животные, были разделены на две группы (HPF и LPF), однородные по полу (2 кобеля, 2 суки), возрасту (HPF: 18,3 мес.; LPF: 17,5 мес.), массе тела (HPF: 26,9 кг; LPF: 26,5 кг) и оценке состояния тела (англ. Body Condition Score; BCS) (HPF: 4,33; LPF: 4,5, оценка 1–9).
Собаки из первой группы – HPF («эффективная диета») получали корм с низким содержанием углеводов и высоким содержанием белка и жиров (29:39:19%).
Собаки из второй группы – LPF («нормальная поддерживающая диета») получали корм с высоким содержанием углеводов и низким содержанием белка и жиров (50:24:12%).
Каждая собака содержалась в индивидуальном боксе площадью 6 м2, примыкающем к большому, открытому пространству для свободного выгула во время отдыха, и получала корм 2 раза в день в индивидуальной миске.
До начала исследования животные прошли 7-дневный период адаптации к экспериментальным рационам. Адаптационная диета состояла из смеси кормов: собаки из группы HPF получали смесь привычного рациона и «эффективной диеты», а животные из группы LPF – смесь привычного рациона и «нормальной поддерживающей диеты». В течение 7 дней привычный рацион постепенно заменялся экспериментальным. В ходе испытаний все три корма были проанализированы согласно результатам исследования (Chiofalo et al.)23. Оба экспериментальных рациона, принадлежащие компании Farmina Pet Foods, содержали в качестве основного белка мясо ягненка и, с качественной точки зрения, одни и те же ингредиенты, аналитические соединения, пищевые добавки и антиоксиданты (богатые токоферолом экстракты природного происхождения). Информация о химическом составе обоих рационов представлена в табл. 1.
Количество корма, ежедневно назначаемого каждой собаке, рассчитывали согласно рекомендациям (Hand et al.) в соответствии с потребностями в энергии при физической активности с умеренной нагрузкой, продолжительностью и частотой24. При этом использовали указанные на этикетке25 значения калорийности метаболизируемой энергии (ME) каждого рациона (HPF и LPF).
CP – сырой протеин; OM – органическое вещество; TDF – общее содержание пищевых волокон;
ME – метаболизируемая энергия; ND – не определено.1 Средние значения ± стандартное отклонение.
2 Anonymous – обычная поддерживающая диета, используемая в Центре во время дрессировки,
HPF – «эффективная диета» с низким содержанием углеводов и высоким содержанием белка/жиров,
LPF – «нормальная поддерживающая диета» с высоким содержанием углеводов и низким содержанием белка/жиров.
3 Значения указаны на этикетке. 4 Значения определены аналитически.
Протокол тренировок. Все собаки в возрасте от 1 до 2 лет за месяц до начала исследования были подготовлены к программе тренировок для дрессировки собак-поводырей. Протоколы тренировок и дрессировки оставались одинаковыми для всех животных во время исследования (12 недель), изменены были только рационы. Для оценки клинического состояния перед началом исследования всех собак подвергли ветеринарному осмотру, а также осуществляли забор крови для оценки гематологического и биохимического профилей26.
Собаки-поводыри обучались 3 раза в неделю, каждая тренировка длилась примерно 60 мин.23 Во время каждой тренировки (в дни 0, 28, 56 и 84) собак обучали определенным навыкам: ведение человека по прямой линии, остановка при любом изменении высоты местности, освобождение пространства вокруг проводника с правой и левой стороны, уклонение от препятствий и пр. В процессе обучения использовались пищевые лакомства для мотивации животных и положительного подкрепления с целью поддержания желаемого поведения.
Физическое обследование. Для оценки активности исследуемых собак, начиная с 0-го дня (начало введения нового корма) до 84-го дня все животные еженедельно проходили ветеринарный осмотр26, включавший оценку уровня сознания, осанки и походки, состояния гидратации, а также определение ректальной температуры (°С), частоты пульса, частоты и характера дыхания и перфузионных показателей. Собак взвешивали (утром в 8:00 натощак) и оценивали их состояние тела (BCS по шкале от 1 – истощение до 9 – ожирение, предложенной [Nestle Purina]28–30).
Оценка гормонального и липидного профилей. У каждой собаки в дни 0, 28, 56 и 84 перед началом тренировок (натощак в 8:00) осуществляли забор крови для оценки гормонального и липидного профилей. Все образцы были собраны одним и тем же оператором в вакуумные пробирки «Веноджект» компании «Терумо» (Venoject, Terumo®, Сибуя, Токио, Япония). Сразу после этого в течение 1 часа образцы охлаждали при 4 °C, затем центрифугировали в течение 15 мин. при 1500 × g и до проведения анализа хранили при температуре −20 °C. Суммарные концентрации Т3 и Т4 в сыворотке анализировали в двух повторах с использованием коммерческих иммуноферментных тест-систем итальянской компании Radim.
Статистический анализ. Для учета дизайна исследования была использована смешанная модель дисперсионного анализа33 с фиксированными эффектами времени (дни 0, 28, 56 и 84) и диеты (HPF против LPF). Взаимодействие «Диета × Время» было включено в каждую модель. Случайными эффектами в модели были отдельные собаки. Остатки были проверены на нормальность, в каждом случае остатки были нормально распределены. Были рассчитаны средние значения наименьших квадратов (LSM) и стандартная ошибка среднего (SEM). Сравнение между LSM было проведено с помощью теста Тьюки. Различия считались достоверными при p < 0,05.
Результаты
Во время испытания собаки демонстрировали адекватные показатели статуса гидратации и ректальной температуры в пределах физиологических диапазонов (38,4 °С ± 0,32). Оценка пульса на бедренной артерии показала физиологическую норму, частота пульса также была в пределах нормы для собак ([92 уд/мин] ± 14)26. Средняя частота дыхания, определяемая визуально или аускультативно подсчетами вдохов или выдохов, находилась в физиологических пределах (18–29 ± 3)26. Слизистые оболочки розовые, скорость наполнения капилляров – менее 2 с.В группе HPF диета влияла на продуктивность животных, демонстрируя значительно более высокие показатели массы тела (МТ) и BCS, чем в группе LPF. Достоверные различия МТ у собак из группы HPF наблюдались с 0-го дня (26,9 кг) по 84-й день (25,40 кг), тогда как на массу тела у собак из группы LPF влияло время, демонстрирующее ее значительное (p < 0,05) снижение от начала до конца испытания (день 0: 26,5 кг; день 84: 23,44 кг)23. Взаимодействие «Диета × Время» не показало значимого различия (p = 0,270). Это может быть связано с высокой вариабельностью массы тела животных в каждой группе. Тенденция изменения BCS не показала существенных различий в отношении времени (p = 0,997) и взаимодействия «Диета × Время» (p = 0,991) на протяжении всего испытательного периода.
Гормональный ответ. В течение 12-недельной диетотерапии (табл. 2) не было отмечено значительного влияния рациона на концентрацию Т3, в то время как концентрация Т4 показала значительно более высокий средний уровень в группе HPF по сравнению с группой LPF (29,10 нмоль/л). Что касается переменной «Время», ответ T3 не подвергался значительному влиянию в процессе испытания, в то время как более низкие значения концентрации T4 были зафиксированы на 28-й день в сравнении с днями 0, 56 и 84. Взаимодействие «Диета × Время» не показало существенных различий в концентрациях Т3 и Т4.
Липидный профиль. После 12-недельной диеты концентрации общего холестерина (CHOL) и триглицеридов (TAG) представляли собой значительно более высокие средние показатели, в то время как уровни неэтерифицированных жирных кислот (англ. Non-Esterified Fatty Acids; NEFA) соответствовали гораздо более низким значениям в группе HPF по сравнению с группой LPF (табл. 2). Время значительно влияло на концентрации CHOL, TAG и NEFA: в обеих группах самые высокие показатели наблюдались на 28-й день для CHOL, на 0-й и 28-й дни для TAG и на 56-й день для NEFA. Взаимодействие «Диета × Время» не выявило существенных различий в концентрациях CHOL, TAG и NEFA.
CHOL – холестерин; TAGs – триглицериды; NEFA – неэтерифицированные жирные кислоты.
1 Средние значения наименьших квадратов (LSM) ± стандартная ошибка среднего (SEM).
2 HPF – «эффективная диета» с низким содержанием углеводов, высоким содержанием белка/жиров,
LPF – «нормальная поддерживающая диета» с высоким содержанием углеводов и низким содержанием белка/жиров.
3 Значимая вероятность влияния диеты. a, b Средние значения с разными надстрочными буквами (существенные различия, p < 0,05).
Обсуждение
Основная цель данного исследования состояла в том, чтобы изучить, как собаки породы лабрадор-ретривер с нормальным весом реагируют на диеты HPF и LPF во время 12-недельных тренировочных программ, и изучить взаимосвязь потенциальных изменений концентраций циркулирующих тиреоидных гормонов и липидов. Разумно предположить, что отдельные компоненты диеты могут вызывать метаболические изменения в зависимости от рабочей нагрузки.Авторами статьи было выдвинуто предположение о том, диета HPF способна оказывать лучшее воздействие на состояние щитовидной железы, чем диета LPF, с целью удовлетворения повышенных энергетических потребностей собак, подвергнутых дрессировке.
Для собак-поводырей нормальный поддерживающий рацион (сырой белок = 20–23%; сырой жир = 10–12%) не соответствует требованиям при их тренировочной работе, и использование больших объемов корма не рекомендуется. «Эффективная диета» с низким содержанием углеводов и высоким содержанием белка/жиров (29:39:19%), по-видимому, больше подходит при умеренных длительных физических нагрузках, чем обычная поддерживающая диета, богатая углеводами17, ограничивающая потерю веса в группе HPF, но наблюдаемую у собак группы LPF (–18%). Тем не менее все животные во время испытания похудели, что является нормальным явлением у собак-поводырей во время дрессировки в соответствии с физическими упражнениями и условиями жизни в питомнике23. Однако, по наблюдениям авторов исследования, лучшие средние значения BCS отмечались в группе HPF по сравнению с группой LPF. В целом у всех животных показатели BCS были в пределах идеального диапазона (оценка 4 и 5)24. В настоящем исследовании впервые сообщается о концентрациях циркулирующих Т3 и Т4, CHOL, TAG и NEFA у клинически здоровых собак-поводырей породы лабрадор-ретривер во время дрессировки. Сравнение гормональных данных с опубликованными диапазонами для собак показало, что концентрации T3 и T4 соответствовали широким физиологическим диапазонам37,38. Результаты липидограммы находились в пределах референтных значений39, характерных для собак во время тренировок низкой интенсивности18,29.
Особо следует отметить реакцию щитовидной железы на введение новых рационов. Только в последний период испытания (с 56-го по 84-й дни) данные показали значительно более высокую базальную концентрацию T4 в группе HPF по сравнению со средним значением группы LPF. Тенденция положительного ответа может быть связана с уменьшением катаболизма в результате снижения активности липопротеинлипазы46, что определило положительный энергетический баланс у животных, получавших корма «нормальной поддерживающей диеты», богатые жирами и белками.
Эти результаты могут указывать на то, что корректировка функции щитовидной железы и связанное с ней постоянное увеличение концентрации циркулирующего T4 в группе HPF в основном определялись питательным составом корма диеты в связи с участием тиреоидных гормонов в синтезе, мобилизации и деградации липидов47. Поскольку TAG являются наиболее важными жирами в рационе и основным запасом энергии в организме при длительных физических нагрузках и при недостаточном питании, они метаболизируются в свободные жирные кислоты (СЖК), определяя увеличение NEFA в крови, которые становятся основным источником энергии при продолжительных тренировках48. Результаты данного исследования указывают на то, что диета вызывает значительные изменения концентраций TAG. Циркулирующие TAG могут быть потенциальным источником жирных кислот для β-окисления в работающих мышцах, особенно у животных в сытом состоянии50. Повышение концентрации TAG после тренировки зависит от интенсивности упражнений и активности липолиза, хотя концентрации СЖК считаются лучшим индикатором липидного обмена51.
«Нормальная поддерживающая диета», характеризующаяся высоким содержанием углеводов и низким содержанием белка и жиров (50:24:12%), продемонстрировала повышение концентраций TAG в крови как эффект стимуляции липолиза, вызванный высокой потребностью в энергии во время метаболических адаптаций, которая возникает в скелетных мышцах и жировой ткани и способствует большей доставке и увеличению скорости окисления жирных кислот во время тренировки. Согласно результатам исследования, было отмечено заметное усиление мобилизации СЖК, регулируемой гормонами щитовидной железы49,52. Общая концентрация CHOL в сыворотке крови признана потенциальным биомаркером различных процессов, связанные с метаболизмом липопротеинов15. Можно предположить, что более высокие уровни CHOL в группе HPF (по сравнению с группой LPF), вероятно, будут коррелировать с большей кишечной абсорбцией жирных кислот со средней и длинной цепью, подвергаться на месте этерификации и снова всасываться в кровь в виде липопротеинов и хиломикронов, что свидетельствует об улучшении всасывания в кишечнике нутриентов у животных в группе HPF.
В целом достоверно подтвержденные более высокие значения МТ, BCS, TAG и CHOL, а также концентрации Т4 и значительно более низкие концентрации NEFA в группе HPF свидетельствовали о лучшей физической подготовленности животных, получавших «эффективную диету»59.
Выводы. Знание метаболических изменений необходимо для разработки конкретных и индивидуальных протоколов обучения, ранней диагностики плохих результатов и оценки влияния различных стратегий кормления или добавок, а также для сведения к минимуму риска возникновения заболеваний, связанных с физической нагрузкой.
Результаты исследования показали, что рацион, богатый жирами и белками, является наиболее подходящим для умеренных физических нагрузок собак-поводырей во время их тренировочной работы. Он поддерживает оптимальные параметры МТ, BCS, а также исходные профили щитовидной железы и липидов в сыворотке крови у собак, увеличивая потенциал их выносливости в сложных рабочих ситуациях. Однако постоянное использование рациона с высоким содержанием жиров или углеводов всегда должно быть под наблюдением.
Полная версия статьи и список литературы.
vetpeterburg