RESUMO
Naturally occurring stable isotope ratios can be a powerful tool in studies of animal nutrition, provided that the assumptions required for dietary reconstruction are validated by studies such as the one presented here. The objective of this study was to document the magnitude of isotopic fractionation between swine diet and their different tissues. For this, the isotopic ratios of carbon and nitrogen of the diet and selected tissues (hair, nail, liver, muscle, fat and cartilage) were determined. The delta13C and delta15N of the diet were -15.9 and 1.3, respectively, and all delta15N of swine tissues were 2.2 to 3.0 enriched in 15N in relation to the diet. Little variation in delta15N occurred among tissues, with exception to liver that was less enriched in 15N than the nail. Nail and hair presented no 13C enrichment relative to diet. Cartilage was ~1.0 enriched in 13C as compared to diet. Liver and muscle were on average 2.1 more depleted in 13C in relation to diet as well as fat tissues. Some of the C and N isotope ratios of swine tissues differed in organs, but the isotopic fractionation trends among tissues appears to be similar to other mammals. Therefore our data provide a good baseline to interpret stable isotope patterns in domestic mammals (such as swine) in controlled or semi-controlled experiments.
O uso da abundância natural de isótopos estáveis pode ser uma ferramenta útil em estudos de nutrição animal, de forma que a base necessária para a reconstrução da dieta alimentar pode ser validada a partir de estudos como o apresentado aqui. O objetivo deste estudo foi documentar a magnitude do fracionamento isotópico entre a dieta e os tecidos de porcos domésticos. Para tanto, foram determinadas as razões isotópicas de carbono e nitrogênio de alguns tecidos selecionados (pêlo, unha, fígado, músculo, gordura e cartilagem). Os valores de delta13C e delta15N da ração fornecida foram -15,9 e 1,3, respectivamente. O delta15N desses tecidos ficou entre 2,2 e 3,0 mais enriquecido do que a dieta. Pouca variação no delta15N ocorreu entre os tecidos analisados, exceto o fígado que foi significativamente menos enriquecido em 15N do que a unha. A unha e o pêlo não apresentaram enriquecimento em 13C em relação à ração, enquanto a cartilagem ficou ~1 mais enriquecida. Os tecidos de fígado e músculo foram, em média, 2,1 mais leve em 13C em relação à dieta, assim como o tecido adiposo. Várias das razões isotópicas dos tecidos dos porcos diferiram, mas as tendências no fracionamento isotópico entre os tecidos foram similares ao encontrado em outros mamíferos. Portanto as diferenças encontradas no fracionamento isotópico podem servir de base para a interpretação de padrões isotópicos em animais domésticos oriundos de experimentos controlados ou semi-controlados.
RESUMO
Naturally occurring stable isotope ratios can be a powerful tool in studies of animal nutrition, provided that the assumptions required for dietary reconstruction are validated by studies such as the one presented here. The objective of this study was to document the magnitude of isotopic fractionation between swine diet and their different tissues. For this, the isotopic ratios of carbon and nitrogen of the diet and selected tissues (hair, nail, liver, muscle, fat and cartilage) were determined. The delta13C and delta15N of the diet were -15.9 and 1.3, respectively, and all delta15N of swine tissues were 2.2 to 3.0 enriched in 15N in relation to the diet. Little variation in delta15N occurred among tissues, with exception to liver that was less enriched in 15N than the nail. Nail and hair presented no 13C enrichment relative to diet. Cartilage was ~1.0 enriched in 13C as compared to diet. Liver and muscle were on average 2.1 more depleted in 13C in relation to diet as well as fat tissues. Some of the C and N isotope ratios of swine tissues differed in organs, but the isotopic fractionation trends among tissues appears to be similar to other mammals. Therefore our data provide a good baseline to interpret stable isotope patterns in domestic mammals (such as swine) in controlled or semi-controlled experiments.
O uso da abundância natural de isótopos estáveis pode ser uma ferramenta útil em estudos de nutrição animal, de forma que a base necessária para a reconstrução da dieta alimentar pode ser validada a partir de estudos como o apresentado aqui. O objetivo deste estudo foi documentar a magnitude do fracionamento isotópico entre a dieta e os tecidos de porcos domésticos. Para tanto, foram determinadas as razões isotópicas de carbono e nitrogênio de alguns tecidos selecionados (pêlo, unha, fígado, músculo, gordura e cartilagem). Os valores de delta13C e delta15N da ração fornecida foram -15,9 e 1,3, respectivamente. O delta15N desses tecidos ficou entre 2,2 e 3,0 mais enriquecido do que a dieta. Pouca variação no delta15N ocorreu entre os tecidos analisados, exceto o fígado que foi significativamente menos enriquecido em 15N do que a unha. A unha e o pêlo não apresentaram enriquecimento em 13C em relação à ração, enquanto a cartilagem ficou ~1 mais enriquecida. Os tecidos de fígado e músculo foram, em média, 2,1 mais leve em 13C em relação à dieta, assim como o tecido adiposo. Várias das razões isotópicas dos tecidos dos porcos diferiram, mas as tendências no fracionamento isotópico entre os tecidos foram similares ao encontrado em outros mamíferos. Portanto as diferenças encontradas no fracionamento isotópico podem servir de base para a interpretação de padrões isotópicos em animais domésticos oriundos de experimentos controlados ou semi-controlados.
RESUMO
Food source differences of about 14 from plants with carbon-3 (C3) and carbon-4 (C4) photosynthetic cycles and their derived products make carbon metabolism studies possible in birds and small mammals. The authors suggest a theorical and experimental model for determining the relative enrichment results, delta per thousand (delta) of the 13C/12C ratio as a function of time for different tissues. The following equation was used: y(t) = (y0 -- q/k) e-kt + q/k where, y(t) is the isotopic concentration at time t, y0 is the initial isotopic concentration in the tissue, k is the turnover constant expressed in 1/time, and q is the input of metabolites which contain carbon expressed in delta/time. The equation below was obtained from the analysis of hen livers, the carbon-4 photosynthetic cycle ration of which was switched to a carbon-3 diet: delta13C = -24.74 + 12.37 e-0.237(nT) with 2.9 day half-life. The carbon switching steady-state was reached at --24.48 so that nearly 98.4% of the C4 isotopic content in the liver was replaced by C3 after 5.6 half-lives. The proposed model is suitable to determine the partial or entire turnover of carbon concentration in some selected tissues.
A diferença entre fontes alimentares da ordem de 14, originárias de plantas com ciclos fotossintéticos Carbono-3 (C3) e Carbono-4 (C4) e seus subprodutos, abre novas perspectivas para o estudo do metabolismo do carbono em aves e animais de pequeno porte. Os autores propõem um modelo teórico e experimental capaz de exprimir os resultados de enriquecimento relativo, delta per mil (delta) da razão 13C/12C versus tempo em diferentes tecidos. Utilizou-se a equação y(t) = (y0 -- q/k) e-kt + q/k onde, y(t) é a concentração isotópica no tempo desejado, y0 a concentração isotópica inicial existente no tecido, k é uma constante de troca isotópica com unidade 1/tempo, t é unidade de tempo e q é a taxa de entrada de metabólitos que contém carbono, com valores de delta/tempo. Para fígado de galinhas que tiveram a ração de ciclo fotossintético C4 substituída por dieta C3 obteve-se a equação delta13C = -24,74 + 12,37 e-0.237(nT), com meia-vida (T) de 2,9 dias. O patamar de equilíbrio de substituição do carbono foi alcançado em --24,48, de modo que praticamente 98,4% do conteúdo isotópico do C4 no fígado foi substituído por C3 após 5,6 meias-vidas. O modelo foi adequado para determinar o tempo de reciclagem total ou parcial da concentração de carbono nos tecidos em estudo.
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Food source differences of about 14 from plants with carbon-3 (C3) and carbon-4 (C4) photosynthetic cycles and their derived products make carbon metabolism studies possible in birds and small mammals. The authors suggest a theorical and experimental model for determining the relative enrichment results, delta per thousand (delta) of the 13C/12C ratio as a function of time for different tissues. The following equation was used: y(t) = (y0 -- q/k) e-kt + q/k where, y(t) is the isotopic concentration at time t, y0 is the initial isotopic concentration in the tissue, k is the turnover constant expressed in 1/time, and q is the input of metabolites which contain carbon expressed in delta/time. The equation below was obtained from the analysis of hen livers, the carbon-4 photosynthetic cycle ration of which was switched to a carbon-3 diet: delta13C = -24.74 + 12.37 e-0.237(nT) with 2.9 day half-life. The carbon switching steady-state was reached at --24.48 so that nearly 98.4% of the C4 isotopic content in the liver was replaced by C3 after 5.6 half-lives. The proposed model is suitable to determine the partial or entire turnover of carbon concentration in some selected tissues.
A diferença entre fontes alimentares da ordem de 14, originárias de plantas com ciclos fotossintéticos Carbono-3 (C3) e Carbono-4 (C4) e seus subprodutos, abre novas perspectivas para o estudo do metabolismo do carbono em aves e animais de pequeno porte. Os autores propõem um modelo teórico e experimental capaz de exprimir os resultados de enriquecimento relativo, delta per mil (delta) da razão 13C/12C versus tempo em diferentes tecidos. Utilizou-se a equação y(t) = (y0 -- q/k) e-kt + q/k onde, y(t) é a concentração isotópica no tempo desejado, y0 a concentração isotópica inicial existente no tecido, k é uma constante de troca isotópica com unidade 1/tempo, t é unidade de tempo e q é a taxa de entrada de metabólitos que contém carbono, com valores de delta/tempo. Para fígado de galinhas que tiveram a ração de ciclo fotossintético C4 substituída por dieta C3 obteve-se a equação delta13C = -24,74 + 12,37 e-0.237(nT), com meia-vida (T) de 2,9 dias. O patamar de equilíbrio de substituição do carbono foi alcançado em --24,48, de modo que praticamente 98,4% do conteúdo isotópico do C4 no fígado foi substituído por C3 após 5,6 meias-vidas. O modelo foi adequado para determinar o tempo de reciclagem total ou parcial da concentração de carbono nos tecidos em estudo.