Metabolic protein replacement drives tissue turnover in adult mice

Stable isotopes are increasingly being used to examine ecological and physiological questions, such as dietary choices, migration routes and timing, and physiological condition. To address these questions in the field, laboratory experiments must be done to determine diet–tissue discrimination values and turnover rates for stable isotopes in tissues. In this study, we examined the carbon and nitrogen turnover rates of whole blood, skeletal muscle, liver, kidney, heart, and brain, as well as the sulfur turnover rate of whole blood, skeletal muscle, and liver in Mus musculus L., 1758 following a diet change. By examining tissue isotope change in two groups of mice fed different diets, we found that tissues turnover at different rates (in order of fastest to slowest — liver, kidney, heart, brain, whole blood, skeletal muscle), but that carbon, nitrogen, and sulfur isotopes turned over with similar half-lives within a single tissue. By using a diet with different nutrient isotopic values, we also calculated that up to approximately 90%–95% of carbon in newly synthesized tissue was contributed by dietary protein. These results will provide field researchers with additional tissue isotopic half-lives to elucidate dietary history with a greater degree of certainty. The tissue sulfur half-lives provide an extra stable isotope that may be used in situations where carbon and nitrogen values do not differ between old and new nutrient sources.

Les isotopes stables servent de plus en plus à résoudre des problèmes écologiques et physiologiques, tels que les choix alimentaires, les périodes et les routes de migration et les conditions physiologiques. Pour pouvoir étudier ces questions en nature, il est nécessaire de procéder à des expériences de laboratoire pour déterminer les valeurs de discrimination régime–tissu et les taux de remplacement des isotopes stables dans les tissus. Nous examinons, dans notre étude, les taux de remplacement du carbone et de l’azote dans le sang entier, le muscle squelettique, le foie, le rein, le cœur et le cerveau, ainsi que le taux de remplacement du soufre dans le sang entier, le muscle squelettique et le foie, chez Mus musculus L., 1758 à la suite d’un changement de régime alimentaire. En observant les changements isotopiques des tissus chez deux groupes de souris nourris de régimes différents, nous trouvons que les taux de remplacement des tissus varient d’un tissu à l’autre (du plus rapide au plus lent, par ordre — foie, rein, cœur, cerveau, sang entier et muscle squelettique), mais que, dans un même tissu, les demi-vies des taux de remplacement du carbone, de l’azote et du soufre sont semblables. L’utilisation d’un régime alimentaire comprenant des nutriments avec diverses valeurs isotopiques permet de calculer qu’environ 90 % – 95 % du carbone dans les tissus nouvellement synthétisés provient des protéines de l’alimentation. Ces résultats fournissent aux chercheurs travaillant sur le terrain des données supplémentaires sur les demi-vies isotopiques pour leur permettre d’élucider avec plus de précision les histoires alimentaires des organismes. Les valeurs de demi-vie du soufre dans les tissus permettent l’utilisation d’un isotope stable additionnel qui peut servir dans les situations dans lesquelles les valeurs de carbone et d’azote ne différent pas dans les sources nutritives passées et actuelles.