老年与成年比格犬身体成分、体力活动及两种同位素法估算能量需求的比较研究

《Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition》：Body Composition, Physical Activity and Energy Requirements Estimated Using Two Isotopic Methods in Old and Adult Beagle Dogs

　　

能量需求（ER）已知会随着犬进入老年阶段而下降。然而，身体成分和体力活动（PA）对这一参数的影响仍鲜有研究。本研究旨在通过三轴加速度计评估成年犬（5.2±1.75岁；11.8±0.65 kg；体况评分（BCS）5±0.2/9）和老年比格犬（14.2±2.65岁；12.5±0.37 kg；BCS 5±0.31/9）的ER、身体成分、水周转率（WTR）和自愿性PA。研究人员采用恒定体重下的食物摄入量法（FI）、13C-碳酸氢盐法（13C-Bic）和双标水法（DLW）评估了ER。动物被饲喂以维持恒定体重30天。记录食物摄入量，并通过全粪便收集法测定日粮的可代谢能。在13C-Bic富集后，使用面罩测量呼出气中的13C。使用2H和18O富集体水，并在第7、10和15天后评估同位素消除率。各方法测得的ER相似（p=0.99），但成年犬（511.9±4.72 kJ/kg0.75/天）比老年犬（389.0±5.07 kJ/kg0.75/天）高出30%（p<0.001）。成年犬的WTR（134.58 mL/kg0.75/天）高于老年犬（106.51 mL/kg0.75/天；p=0.005）。尽管BCS相似，但老年犬表现出较低的瘦体重和较高的脂肪质量，提示存在肌肉减少症（p<0.01）。老年犬的PA较低（p<0.01），这可能导致了其较低的瘦体重、ER和WTR。考虑到13C-Bic法和DLW法对能量消耗的估计值与FI法相似，最合适的方法可能取决于实验条件和目标。ER降低对食物和营养素摄入的影响及其与较低的WTR、肌肉减少症和肥胖发展的关系，凸显了对老龄犬制定针对性营养推荐的必要性。

1. 研究背景与问题提出

能量需求（ER）是维持机体稳定体重等特定生理状态所需的可用能量总量，对于平衡犬粮配方至关重要，因为它决定了能量和食物消耗，进而影响营养素的摄入。已有研究表明，犬在步入老年阶段后ER会下降。然而，美国国家研究委员会（NRC）推荐的ER估算方程仅考虑动物体重，忽略了年龄、体况或绝育状态等因素。虽然体力活动（PA）强度和大种被纳入考量，但提出的参数较为模糊。此外，衰老对犬身体成分和PA的影响在科学文献中探索不足，也未被纳入ER估算方程。衰老通常伴随着肌肉减少症，其特征是进行性肌肉流失，这可能由年龄相关的慢性低度炎症引发，降低了PA的动机，进而削弱合成代谢刺激，导致蛋白质净分解增加。同时，若针对低ER老年犬的日粮营养配比不当，可能导致必需营养素摄入不足，加剧身体成分改变（脂肪增加、瘦体重减少）。水周转率（WTR）与能量代谢密切相关，但年龄和ER对其影响的研究尚不充分。因此，开展此项研究旨在全面评估非肥胖老年与成年比格犬的ER、WTR、身体成分和自愿性PA，并比较三种ER测定方法（FI、DLW、¹³C-Bic）的有效性，为制定针对老龄犬的精准营养推荐提供依据。

2. 研究方法概述

研究人员选取了18只非肥胖比格犬，分为成年组（10只，5.20±1.75岁）和老年组（8只，14.25±2.65岁），所有动物均来自实验室犬舍。研究采用了三种方法评估ER：恒定体重食物摄入法（FI）作为金标准，通过30天维持恒定体重的饲喂试验和全粪便收集法测定日粮代谢能；双标水法（DLW），通过皮下注射²H₂O和H₂¹⁸O，分析血清中间位素消除速率来计算二氧化碳产生率（rCO₂）、WTR和身体成分；¹³C-碳酸氢盐法（¹³C-Bic），通过口服NaH¹³CO₃，并使用特制面罩在不同时间点采集呼出气，分析¹³C富集曲线计算rCO₂。此外，使用三轴加速度计（Axy-4）连续三天评估动物的自愿性PA，计算整体动态身体加速度（ODBA）相关参数。

3. 研究结果

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  消化率与日粮代谢能：老年犬与成年犬在饲料摄入量、粪便产量、各营养素表观全消化道消化率以及日粮代谢能含量方面均无显著差异（p>0.05）。
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  体重、体况与身体成分：两组犬在研究期间体重保持恒定。体况评分（BCS）均为理想值（5/9），但老年犬的肌肉状况评分（MCS）显著低于成年犬（2.5 vs. 3.0；p=0.042），表明存在轻度至中度肌肉流失。通过¹⁸O同位素测定发现，老年犬的总体水百分比和瘦体重百分比（LM%）显著更低，而脂肪质量（FM）无论是绝对值还是百分比均显著高于成年犬（p<0.01），证实了肌肉减少症的存在。
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  能量需求（ER）：三种方法（FI、DLW、¹³C-Bic）测得的ER值相似（p=0.99），且无方法与年龄的交互作用。无论采用何种方法，老年犬的ER均显著低于成年犬约24%（389.0 vs. 511.9 kJ/kg^0.75/天；p<0.001）。相关性分析显示，年龄与ER呈负相关（r=?0.533），每增长一岁，ER约减少8.81 kJ/kg^0.75/天。当ER按每千克瘦体重（LM）表达时，两组间差异不再显著（p=0.16），表明ER的降低主要与身体成分变化（高FM%、低LM%）而非LM自身代谢率下降有关。
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  水周转率（WTR）：成年犬的WTR显著高于老年犬（134.58 vs. 106.51 mL/kg^0.75/天；p=0.005）。但WTR与ER的比值在两组间相似（0.27 mL/kJ/天；p=0.98），提示WTR的降低与ER下降密切相关。
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  自愿性体力活动（PA）：通过加速度计评估，老年犬的最大ODBA、ODBA总和及峰值总面积均显著低于成年犬（p<0.05），表明其运动强度和总量均有所下降。ODBA总和与年龄呈强负相关（r=?0.71），与ER呈中等正相关（r=0.59），并与LM%呈强正相关（r=0.813）。

4. 讨论与结论

本研究的假设得到验证：老年犬的ER（kJ/kg^0.75/天）确实低于成年犬，但这种差异在以LM为基础计算时消失，提示ER的降低并非源于瘦组织本身代谢率的固有衰退，而是与身体成分改变（更高比例的FM）和PA水平低下密切相关。研究首次将PA、身体成分和ER三者结合分析，发现PA可能是通过维持LM的合成代谢刺激间接影响ER，而非主要通过运动的直接能耗。研究还确认了三种ER测定方法（FI、DLW、¹³C-Bic）具有高度一致性和互换性，其中FI与DLW的一致性最佳。¹³C-Bic法适用于短时间（数小时）的EE测量，而DLW法适用于较长时间段（如2周）。

研究结论：老年犬因ER显著降低，若不调整能量摄入，将面临肥胖风险；反之，若单纯减少食物量，则可能导致蛋白质、维生素和矿物质等必需营养素摄入不足，加剧肌肉流失。因此，针对老龄犬的日粮应提高单位代谢能中的营养素浓度（特别是蛋白质），并可能需要采用低能量密度、高纤维的配方来管理体重。同时，维持适当的PA对于延缓肌肉减少症和维持ER至关重要。