Промените в плазмените концентрации (mmol l -1) на различни йони след хранене (непосредствено след 0 часа), открити в серия 1. Стойностите са средни ± s.e.m. (N = 7). * Значителна разлика от контролните (0 часа) стойности.

храносмилателния

Осмолалност

Осмолалността на плазмата, измерена само в серия 2, се поддържа при 290,6 ± 2,1 mOsm (N = 49) по време на експеримента, с изключение на значително увеличение при 8 h до 310,0 ± 2,1 mOsm (N = 7) (Таблица 2). Течната фаза, изолирана от стомашния химус, има първоначална осмолалност 772,5 ± 24,4 mOsm (N = 7), почти трикратно тази на плазмата, но след това показва постепенно намаляване през първите 24 часа след хранене, падайки с 50% (фиг. 2 ). Въпреки това не се наблюдават допълнителни промени през следващите 24 часа и фазата на химусна течност изглежда достига начална граница от 381,9 ± 2,4 mOsm (N = 14). Осмолалността на фазата на химусна течност, разположена в стомаха, е по-голяма от тази, установена по протежение на червата, до 48 часа, когато осмоларността, наблюдавана във всички чревни секции, се увеличава (фиг. 2). също се появи тракт, като фазата на химусна течност, взета от средата на червата, беше по-висока от тази, открита в задното черво на 48 и 72 часа, докато преди 48 часа и трите участъка на чревния тракт имаха подобна осмолалност на фазата на химусна течност (Фиг. 2). За отбелязване е, че във всички времеви точки от серия 2 осмоларността, открита във фазата на химусна течност, взета от всички участъци на стомашно-чревния тракт, е била значително по-висока от тази, открита в плазмата (Таблица 2 и Фиг. 2).

Осмолалност (mOsm) на течната фаза, извлечена от химуса след хранене (непосредствено след време 0) по време на серия 2. Стойностите са средни ± s.e.m. (N = 7). * Значителна разлика от първоначалните стойности (дефинирани от първото появяване в този участък на стомашно-чревния тракт или 0 часа стойности за плазма). Баровете, които споделят букви, не показват значителни разлики между отделите на стомашно-чревния тракт в рамките на даден момент. Като справка е включена осмоларността на плазмата (също намерена в Таблица 2).

Транзит на маркери по стомашно-чревния тракт

Установено е, че химусът непрекъснато излиза от стомаха, демонстриран от непрекъснат спад в дела на мъниста, намерени в стомаха, и до 96 часа стомахът е празен от химус, както и предното черво (Серия 4, фиг. 3А ). Налице е реципрочно увеличаване на дела на мъниста, открити в задната част на червата, след постепенни преходни пикове в предната и средната част на червата, което показва постепенно изместване на местоположението на химуса по стомашно-чревния тракт (фиг. 3А). Водният маркер ([3Н] -PEG 4000) показва много сходен модел на транзит по време на процеса на храносмилане, с няколко забележителни изключения (фиг. 3В). Делът на PEG 4000 в химуса на стомаха показва леко ускорен спад на 12 и 24 часа, последван от леко, но незначително забавяне преди изчистването на стомаха на 96 часа (фиг. 3В). Също така, задното черво показва значително по-нисък дял на инертен маркер за 72 часа (фиг. 3В). Няма други съществени разлики в разпределението на маркера на твърдата фаза (топчета балотини) и маркера на течната фаза ([3 H] -PEG 4000).

(А) Промени в дела на мъниста, открити във всяка секция след хранене (непосредствено след 0 часа) в сравнение с общия брой зърна по стомашно-чревния тракт (%). Стойностите са средни стойности ± s.e.m. (N = 7, с изключение на 96 h в средата на червата, N = 3). (B) Промени в дела на [3 H] -PEG 4000 броя, открити във всяка секция след хранене, в сравнение с общия брой по GI тракта (%). Стойностите са средни стойности ± s.e.m. (N = 7, с изключение на 96 h в средата на червата, N = 3). * Значителна разлика от дела на мъниста в съответния раздел в А.

Работа с твърд материал

Работа с вода

Отново резултатите за серия 1 и серия 2 са сходни, но тъй като чревните проби са загубени от серия 1, са докладвани само данните от серия 2. Съдържанието на вода (%) в погълнатата храна (фиг. 5) е коригирано от 10% (намерено в сух фураж) на 21% според резултатите от серия 3 (Таблица 1). Последва двукратно увеличение на% водно съдържание от храната до стомаха (2 часа), последвано от по-нататъшно постепенно покачване, което достигна плато до 24 часа. Наблюдава се и увеличение от стомаха към предното черво (приблизително 1,5 пъти, 8 часа), но не се забелязват значителни ефекти от времето, наблюдавани в предното черво (фиг. 5). Всъщност не се наблюдават временни ефекти по дължината на чревния тракт (отпред към задните сегменти). Целият чревен тракт е сравним по% водно съдържание (~ 80%) и за трите сегмента, с изключение на 24 часа, когато предното черво е значително по-високо с няколко процента (фиг. 5). Освен това стомашният химус е бил значително по-сух от всичките три секции на чревния тракт, по всички времеви точки, достигайки само 67% за 72 часа (Фиг. 5).

Относителната концентрация на твърдо вещество по стомашно-чревния тракт (g гранули суха маса –1) след хранене (настъпи веднага след 0 h). Стойностите са средни стойности ± s.e.m. (N = 7). Баровете, които споделят букви, не показват значителни разлики между отделите на стомашно-чревния тракт в определен момент от време.

Съдържание на вода в храната и химуса (% от общата химна маса химус) след хранене (веднага след 0 часа). Стойностите са средни стойности ± s.e.m. (N = 7). * Значителна разлика от първоначалните стойности (дефинирани от първата поява в този раздел); † значителна разлика между храната и стомаха за 2 часа. Баровете, които споделят букви, не показват значителни разлики между отделите на стомашно-чревния тракт в определен момент от време.

Промени в относителната концентрация на вода в храната и химуса (ml зърна -1) след хранене (непосредствено след 0 часа). Стойностите са средни стойности ± s.e.m. (N = 7). * Значителна разлика от първоначалните стойности (дефинирани от първата поява в този раздел); † значителна разлика между храната и стомаха за 2 часа. Баровете, които споделят букви, не показват значителни разлики между отделите на стомашно-чревния тракт в определен момент от време.

Дискусия

Процесът на храносмилане разгражда големите протеини, мазнини и нишестета до техните мономерни субединици, които се абсорбират през чревната стена, което води до абсорбция на твърдо вещество от стомашно-чревния тракт (фиг. 6). Това усвояване на твърдо вещество е равномерно и се наблюдава във всеки сегмент на стомашно-чревния тракт, с изключение на стомаха, на дъговата пъстърва, което предполага, че за разлика от бозайниците, всички чревни сегменти абсорбират хранителни вещества в рибите в съответствие с многобройни предишни проучвания (Musacchia, 1960; Mephram and Smith, 1966; Musacchia et al., 1964; Smith, 1969; Sastry et al., 1977; Bogé et al., 1979; Dabrowski and Dabrowska, 1981; Ferraris, 1982; Ferraris and Ahearn, 1983; Dabrowski, 1986). Абсорбцията на твърдо вещество по червата създава необходимост от използване на инертни маркери в проучванията на храносмилането, за да се осигури неинвазивен метод за гарантиране на правилната интерпретация на наблюдаваните резултати. Това е илюстрирано чрез сравнение на фигури 5 и 6, което разкрива, че големи промени във водата, открити в химуса по протежение на червата (фиг. 6), са били скрити при прости измервания на% вода (фиг. 5) на фона на асимилация на сухо вещество ( Фиг. 4) и би било пропуснато, ако маркерът не беше използван.

Нито един маркер не е „идеален“, както е дефиниран от Faichney (Faichney; 1975) (вж. Въведение); много обаче се вписват в допустими вариации или степени на грешка от идеала (Owens and Hanson, 1992) Зърната от балотини бяха лесно включени във фуража и изглежда не влияеха на вкуса му, тъй като експерименталната диета се консумира толкова лесно, колкото обикновената диета, както беше наблюдавано по-рано (Gregory and Wood, 1998; Gregory and Wood, 1999) . Освен това топчетата балотини лесно се определят количествено чрез рентгенография и не се абсорбират от стомашно-чревния тракт поради относително големия им размер. За разлика от това, ПЕГ може да бъде обект на храносмилане и/или усвояване от стомашно-чревния тракт, тъй като делът на ПЕГ в задната част на червата е по-нисък в сравнение с дела на мъниста в същите точки от време (Фиг. 3А, В), тревога също повдигнато от Smith и Bogé et al. (Smith, 1967; Bogé et al., 1988). В допълнение, Shep et al. наблюдава абсорбцията на два хидрофилни маркера в задното черво на сьомгата, което се засилва от присъствието на жлъчни соли (Shep et al., 1998).

Тъй като обаче топчетата балотини не са присъща фуражна съставка, липсата на непрекъсната връзка с химуса, докато се движи по стомашно-чревния тракт, може да бъде потенциален източник на грешка, тъй като е от решаващо значение за валидността на използваните изчисления. Непроменливото съотношение на твърдо вещество: мъниста, открити в стомаха (фиг. 1), предполага, че мънистата са свързани с химуса, докато той е пътувал, поне от стомаха, тъй като няма очаквано усвояване на твърд материал от стомашната стена. Освен това, когато двата маркера (топчета балотини и PEG 4000) бяха сравнени, техните транзитни модели бяха сходни (Фиг. 3А, В). Докато зърната са свързани с твърдата фаза на химуса, PEG е водоразтворим маркер и е свързан с водната фаза на химуса. Техният едновременен транзит показва, че течната и твърдата фази се движат синхронно по време на храносмилането, въпреки че леко повишеният спад на 12 ч и 24 ч от стомаха в пропорцията на ПЕГ показва, че течността може да излиза малко по-бързо от твърдата фаза от стомаха, както се вижда в няколко проучвания на преживни животни (Faichney et al., 1980; Faichney and White, 1988; Owens and Goetsch, 1988).

Очаквани водни потоци във всяка секция на стомашно-чревния тракт. Вижте текста за подробности. Стойностите са средни стойности ± s.e.m. (N = 7).

Както първоначално се предполага, поглъщането на едно хранене от сухи търговски гранули създава високо осмотично налягане в стомаха на дъговата пъстърва, първоначално 2,8 пъти по-високо от плазмените стойности, намалявайки до 1,3 пъти по-високо за 24 часа (фиг. 2). Получените водни потоци (ml kg –1) се изчисляват по уравнение 4 и показват променлива нетна секреция на вода в стомаха през първите 12 часа, последвана от плато, близко до нула на 24 часа, по-рано наблюдавано и на двете Фиг. 5 и фиг. 6 (фиг. 7). Тези потоци от вода бяха изненадващо големи, по-големи от всички останали участъци на стомашно-чревния тракт. Всъщност до 2 часа стомашната химуса получава приток от 7,1 ± 1,4 ml kg –1 (фиг. 7), приблизително равен на средния дебит на урината (UFR) в дъговата пъстърва, който обикновено е около 3–3,5 ml kg –1 h –1 (напр. McDonald and Wood, 1998; Bucking and Wood, 2004; Bucking and Wood, 2005) и за която се смята, че представлява степента на осмотично навлизане на вода при нехраняваща се риба (Hickman, Jr и Trump, 1969; Wood, 1995). Към 12 часа водният поток в стомашния химус е възлизал на около 16 ml kg –1 или около 1,3 ml kg –1 h –1. Това е най-високото ниво за измерване на скоростта на пиене за сладководна дъгова пъстърва (0–1,5 ml kg –1 h –1), което също се смята за обратно пропорционално на размера, като най-много пият малките дъгови пъстърви (Fuentes и Eddy, 1997; Best et al., 2003).

В съответствие с нашата първоначална хипотеза, храненето е последвано от нарушения в плазмените йони и осмолалитета по време на постпрандиалния период. Храносмилането на хранене от дъгова пъстърва води до хипернатриемия в рамките на 2 часа след хранене и в двете серии 1 и 2, въпреки че след това са налице различни времеви модели. Концентрацията на Ca 2+ в плазмата също се е увеличила по това време в серия 1, което съответства на времето на най-голямо осмотично предизвикателство от химуса, въпреки че интересното е, че едновременната плазмена осмолалност е перфектно регулирана (фиг. 2). Само на 8 часа плазмената осмолалност се е повишила и това може да е обяснило едновременното покачване на нивата на Ca 2+ и Mg 2+ в серия 2 (Таблица 2), ако са били включени загуби на вода от плазмата до химуса (т.е. хемоконцентрация). Разбира се, тези малки увеличения на нивата на Ca 2+ и Mg 2+ могат да представляват само 5% от общото осмотично увеличение. Абсорбцията на глюкоза, аминокиселини и други хранителни вещества обаче по време на храносмилането също може да бъде отговорна за увеличаване на плазмената осмолалност.

Докато първоначално стомахът е получавал най-големия поток от вода, на второ място е предната част на червата, приемайки 3,5 ± 0,5 ml kg –1 (N = 7) за 8 часа (фиг. 7), по-голямата част от които вероятно е била жлъчка. Гладната дъгова пъстърва произвежда приблизително 2 ml kg –1 жлъчка, която се съхранява в жлъчния мехур и се освобождава след хранене (Grosell et al., 2000). След това жлъчката се произвежда при приблизително 75 μl kg –1 h –1. Предното черво също получава секрети от панкреаса; обаче измерването на обема на панкреатичната течност и последващото приписване на общата секреция на течност, което се наблюдава, би било трудно поради дифузната природа на органа в дъговата пъстърва (Fange and Grove, 1979). В допълнение към жлъчния секрет и секрета от панкреаса може да има и чревен секрет, тъй като е известно, че чревните крипти на бозайниците отделят водниста течност. Тънките черва на бозайниците също са оборудвани с жлези на Brunner, отговорни за секрецията на алкална слуз за защита на чревната стена от киселинни стомашни секрети, въпреки че се смята, че в червата на телеоста липсват тези жлези (Loretz, 1995).

Противно на нашата първоначална хипотеза, водният поток в предната част на червата остава положителен през следващите 64 часа (фиг. 7). Въпреки това, той постепенно намалява през този период, вероятно в резултат на намаляваща секреция (жлъчка и други ендогенни течности, обсъдени по-горе), но също така вероятно поради абсорбция на вода, наложена на този фон на нетна секреция, което поради естеството на това проучване не може да се отдели от него. По-специално, Bogé et al. наблюдава голямо количество вода, абсорбирано от предната част на червата, особено в пилорната цека (Bogé et al., 1988). В настоящото проучване потокът от вода винаги е бил отрицателен в средата на червата, което показва нетна абсорбция на вода, постъпваща от предната част на червата през всички времеви точки. Задното черво абсорбира или отделя малко вода (фиг. 7), за разлика от находката на Bogé и сътр., Които наблюдават лека секреция на вода в задните черва (Bogé et al., 1988). Резултатите от естествено хранене на пъстърва в настоящото проучване изглеждат много различни от тези за гладуваната, изкуствено перфузирана пъстърва от Bogé et al. (Bogé et al., 1988).

Ако обаче водните потоци по целия стомашно-чревен тракт се сумират (стомах – задно черво), има нетно добавяне на ∼17 ml kg –1 вода към химуса, в сравнение с първоначалните начални стойности, открити в храната ( Фиг. 7). Ако потоците от вода в стомаха се получават обичайно (т.е. вода с храната или чрез пиене), тогава нетният воден поток от поглъщането до отделянето е близо до нулата. Ако обаче този значителен воден поток в стомаха е ендогенен по природа (обсъдено по-горе), тогава водният баланс от поглъщането до отделянето ще покаже нетна загуба на ендогенна вода от рибата при средна скорост от 0,24 ml kg –1 h - 1. Въпреки че тази нетна загуба на вода може да се отдаде на осмотичното предизвикателство, предлагано от храната, тя може да се счита за полезна като цяло за хиперосмотичния регулатор, живеещ в сладка вода. Този отговор също е потенциално доста различен от този, който се наблюдава при поглъщане на по-естествена или изотонична храна и плячка, при което осмотичната загуба на вода ще се очаква да бъде по-ниска.

В бъдещи проучвания, включването на хидрофилен, неабсорбиращ се маркер като фенол червен или 51 Cr-EDTA (Kristiansen и Rankin, 2001) в околната вода по време на хранене може да помогне за идентифицирането на източника на тази вода и да помогне за разрешаването на тази важна точка. Освен това трябва да се изследва пропускливостта на самия стомах, за да се провери възможността за водни потоци през епитела. Интересното е, че тези резултати са в контраст с тези, получени от проучвания за пиене на гладуващи сладководни риби, където малки количества екзогенна вода са получени осмотично, докато ендогенните соли са загубени (Shehadeh и Gordon, 1969).