Ян К. Климентидис

1 Катедра по биостатистика, Секция по статистическа генетика, Университет на Алабама в Бирмингам, Бирмингам, Алабама, САЩ

кръстосан

Т. Марк Бийзли

1 Катедра по биостатистика, Секция по статистическа генетика, Университет на Алабама в Бирмингам, Бирмингам, Алабама, САЩ

Хуей-Ли Лин

4 Рак център и изследователски институт на H. Lee Moffitt, Тампа, Флорида, САЩ

Джулиана Мурати

5 Universidad Metropolitana, Сан Хуан, Пуерто Рико

Грегъри Е. Стъкло

6 W Хари Файнстоун, катедра по молекулярна микробиология и имунология, Училището за обществено здраве на Джон Хопкинс, Блумбърг, Балтимор, САЩ, САЩ

Маркус Гайтън

1 Катедра по биостатистика, Секция по статистическа генетика, Университет на Алабама в Бирмингам, Бирмингам, Алабама, САЩ

Уенди Нютон

7 Национален изследователски център за примати в Уисконсин, Университет на Уисконсин, Мадисън, WI, САЩ

Матю Йоргенсен

8 Катедра по патология, Секция по сравнителна медицина, Здравни науки на Университета Уейк Форест, Уинстън-Салем, Северна Каролина, САЩ

Стивън Б. Хеймсфийлд

9 Pennington Biomedical Research Center, Baton Rouge, Лос Анджелис, Калифорния, САЩ

Джоузеф Кемниц

7 Национален изследователски център за примати в Уисконсин, Университет на Уисконсин, Мадисън, WI, САЩ

Лин Феърбанкс

10 Център за невро-поведенческа генетика, Калифорнийски университет, Лос Анджелис, Калифорния, САЩ

Дейвид Б. Алисън

1 Катедра по биостатистика, Секция по статистическа генетика, Университет на Алабама в Бирмингам, Бирмингам, Алабама, САЩ

2 Департамент по хранителни науки, Университет на Алабама в Бирмингам, Бирмингам, Алабама, САЩ

3 Център за изследване на хранителното затлъстяване, Университет на Алабама в Бирмингам, Бирмингам, Алабама, САЩ

Резюме

‘Подобно на хората, домашните животни и риби и други диви животни са изложени на замърсители във въздуха, почвата, водата и храната и могат да страдат от остри и хронични последици за здравето от такова излагане. Системите за наблюдение на животни - системи, при които редовно и систематично се събират и анализират данни за животни, изложени на замърсители в околната среда - могат да бъдат използвани за идентифициране на потенциални опасности за здравето на други животни или хора. “

1. Въведение

Има добре документирана епидемия от човешко затлъстяване [1]. Въпреки че нарастването на нивата на затлъстяване е започнало преди повече от 100 години [2], през последния половин век е имало ускорение, с не напълно разбрани причини. Въпреки че се фокусира върху липсата на физическа активност и лошата диета като основен фактор за това скорошно ускорение, очевидно има много причини извън конвенционалната мъдрост, които допринасят за увеличаване на телесното тегло или чрез влияние върху физическата активност или приема на диета, или чрез други средства като повлияване на разпределението на хранителните вещества или енергийния метаболизъм [3–7].

Образцовите организми имат потенциална стойност като „канарчета в въглищните мини“ или „часовници“, които ни информират за факторите на околната среда, потенциално засягащи хората [8]. В тази светлина събрахме данни, за да оценим тенденциите във времето в телесното тегло при видове бозайници, които живеят с или около хората в индустриализираните общества. Такива наблюдения могат да помогнат за идентифициране на влиянията върху околната среда, които иначе биха могли да останат неоткрити.

От 24 различни популации (12 подразделени на отделни мъжки и женски популации), представляващи осем вида (вж. §2 за критериите за включване), са проучени над 20 000 животни. Тенденциите във времето за средно процентно изменение на теглото и шансовете за затлъстяване (вж. Електронния допълнителен материал за дефиниция) са тествани за пробите от всяка популация във възрастов период, който приблизително съответства на ранна и средна възраст (35 години) в човешкото развитие ( вижте електронния допълнителен материал за изчисление), тъй като на процентна база при възрастните в САЩ 30–39 години е десетилетието на човешкия живот, в което затлъстяването се е увеличило поне толкова, колкото всеки възрастов интервал през последните няколко десетилетия (http: //www.cdc.gov/nchs/data/nhanes/overweight.pdf).

2. Методи

а) Критерии за включване на набор от данни

Търсихме PubMed, Web of Science, Agricola и JSTOR онлайн за търсене на подходящи данни и се свързахме с колеги в центрове за примати, токсикологични програми, компании за храна за домашни любимци, ветеринарни програми и автори на обещаващи статии. Потърсихме набори от данни от (i) видове бозайници; че (ii) са живели с или около хората в индустриализирани общества (например домашни любимци, лабораторни животни); и (iii) съдържа данни за поне едно десетилетие с поне една точка от данни през втората половина на ХХ век.

(б) Критерии за изключване

Изключихме набори от данни (i), състоящи се единствено от тежести в края или в края на живота, тъй като загубата на тегло често се случва към края на живота [9] и предвещава смъртта [10], а разликите в популацията в теглата в края на живота често не са представителни за популацията разлики в теглото през по-ранна възраст [11]; (ii) състоящи се от животни, които през разглеждания период са били известни или е било вероятно да са били изложени на умишлена селекция за фенотипи, свързани с теглото или затлъстяването (ефективно изключване на добитъка); (iii) състоящи се от животни, които са калорично ограничени или техният прием на храна е титриран, за да поддържа относително постоянно телесно тегло; и (iv) равномерно изложени на предполагаеми токсини или лекарства (напр. лечебните групи от токсикологичните програми).

(в) Използвани набори от данни

Макаци - Уисконсин. Нашата извадка се състои от 65 (23 мъжки, 42 женски) резус макаки (Macaca mulatta - индийски произход) от Националния изследователски център за примати в Уисконсин (WNPRC), измерени между 1971 и 2006 г.

Макаци - Орегон. Нашата извадка се състои от 46 (14 мъжки, 32 женски) резус макаки (Macaca Mulatta - индийски щам) от Националния изследователски център за примати в Орегон (ONRPC), измерени между 1981 и 1993 г.

Макаци - Калифорния. Нашата извадка се състоеше от 77 (30 мъжки, 47 женски) резус маймуни (Macaca mulatta), предимно от индийски произход от CNPRC (Национален изследователски център за примати в Калифорния), измерено между 1979 и 1992 г.

Шимпанзета. Нашата извадка се състои от 46 (16 мъже, 30 жени) шимпанзета (Pan troglodytes), които са се родили и са живели през целия си живот в Националния център за изследване на приматите Yerkes (YNPRC). Тези животни са измерени между 1985–2005 г.

Вервети. Нашата извадка включваше общо 117 (36 мъжки, 81 женски) верветни маймуни (Chlorocebus aethiops sabaeus), живеещи в 18 социални групи в плен в изследователската колония UCLA-VA Vervet, измерени между 1990 и 2006 г.

Мармосети. Нашата извадка включваше общо 143 (65 мъже, 78 жени) обикновени мармозети (Callitrichix jacchus jacchus) от WNPRC, измерени между 1991 и 2006 г.

Мишки и плъхове (лаборатория). Нашата извадка се състои от животни от 106 проучвания върху плъхове и 93 мишки. Имаше известна вариация в размера на извадката между проучванията. Както за плъхове, така и за мишки, по-голямата част от проучванията са имали размери на проби от 60 мъже и 60 жени. Някои проучвания обаче са имали по-малко (т.е. 50, 49 и т.н.) или повече (т.е. 70) животни. При изчисляването на размера на нашата извадка решихме да използваме консервативна оценка от 50 животни на проучване. Бяха анализирани телесни тегла само за нелекувани контролни мишки и плъхове, използвани в проучванията на Националната токсикологична програма (NTP) между 1982 и 2005 г.

Домашни кучета и котки. Нашата извадка от кучета включва общо 2806 (1366 мъжки, 1440 женски) животни, измерени между 1990 и 2002 г. Нашата извадка от котки включва общо 574 (265 мъжки, 309 женски) животни, измерени между 1989 г. до 2001г.

Диви плъхове. Нашата извадка се състоеше от 6115 (2886 мъжки, 3229 женски) диви норвежки плъхове (Rattus norvegicus), които бяха уловени в централните алеи на жилищни квартали с висока плътност, използвайки живи капани с едно улавяне, докато популациите от селски плъхове бяха взети от паркове и земеделски площи в райони около града [12,13], между годините 1948 и 2006.

Повече подробности за всеки набор от данни можете да намерите в електронния допълнителен материал.

(г) Статистически анализ

Всяка извадка от популация се анализира отделно, като се използват следните стъпки.

За хората 80 години (по-точно 78) съответстват приблизително на продължителността на живота при раждане в Съединените щати (http://www.cdc.gov/nchs/data/nvsr/nvsr55/nvsr55_19.pdf) и могат да бъдат взети като показател за човешкия „живот“. На процентна база, при възрастни в САЩ (мъже и жени) десетилетието на човешкия живот, в което затлъстяването се е увеличило поне толкова, колкото всеки възрастов интервал през последните няколко десетилетия, е интервалът от 30 до 39-годишна възраст ( http://www.cdc.gov/nchs/data/nhanes/overweight.pdf), което предполага, че това би било добър интервал за развитие за първо проучване на кръстосани видове и че човешката възраст 35 е добра средна точка за избор за интервал за проучване.

За всеки вид оставете изследвания възрастов интервал да бъде: L (35/80) ± 0,025L, където L е приблизителната продължителност на живота на изследваните видове. Стойностите на продължителността на живота са получени от публикувани статии и консултации с експерти зоолози, ветеринарни лекари и приматолози и са показани в електронния допълнителен материал, таблица S2. Това дава приблизително 5% интервал от продължителността на живота, съответстващ на ранна средна възраст за всеки вид.

За всеки набор от данни Yi, j означава теглото на i-то животно в j-ти момент от времето. Използвани са само тегла, взети на възрасти в рамките на определения възрастов интервал на изследване за този вид.

Изключете всяка стойност Yi, j, ако i-то животно е умряло на или преди 1 година след времето j.

Нека W50 означава медианата на която и да е (A) една трета от стойностите Yi, j, записани най-рано през календарното време, ако данните са получени приблизително непрекъснато през целия проучен период от време; или (Б) по време на първия интервал от събиране на данни, ако са били използвани дискретни периоди за вземане на проби (например за дивите плъхове). Стойностите Yi, j, използвани при изчисляването на тази медиана, включват само тези, записани през възрастовия интервал L (35/80) ± 0,025L.

Позволяваме така, че това ефективно да мащабира телесното тегло, за да бъде съпоставимо между видовете, като ги представя, че съотношението, специфично за вида, се увеличава от средното тегло през ранния период на събирането на данни.

За всеки, нека възрастта на животното по време на измерването се обозначи с Ai, j и нека .

Нека Ti обозначава календарното време (мащабирано в години/10, т.е. „десетилетия“, за удобство) от момента на раждането до точката, в която .

Нека, където е средното телесно тегло на i-то животно, а W85 се определя като 85-ия процентил от пробното разпределение на. Oi са индикаторни променливи за наднормено тегло или „затлъстяване“ за животни, при които стойностите на теглото имат различни значения, следвайки подхода, използван за човешки деца, където стойностите на индекса на телесна маса нямат еквивалентно значение за възрастта.

Първичен анализ на средното наддаване на тегло. За да се оценят промените в теглото във времето, в стъпка 6 () беше създадена относителна променлива, зависеща от наддаването на тегло. Дори с ограничени възрастови интервали, определени в стъпки 2–5, много животни са имали множество мерки в този период от време. За да отчетем зависимостта между тези множество наблюдения и да се възползваме от силата на повтарящите се измервания, използвахме линеен смесен модел, използвайки SAS PROC MIXED. За остатъците беше използвана автогресивна структура на ковариация lag1. Основният модел използва процентно наддаване на тегло () като зависима променлива. Възрастта на животното по време на измерването (виж стъпка (vii)) беше използвана като варираща във времето променлива за контрол на зависимостта между множество измервания. Полът на животното е използван като фактор на стратификация. Основният предиктор за интереси е Ti, който отразява ефекта от времето на раждане на животното и оценява дали животните, родени по-скоро, имат по-голямо тегло. Също така изследваме нелинейни тенденции в променливата на десетилетието и потенциалните взаимодействия (напр. Пол по десетилетие).

Първичен анализ на разпространението на затлъстяването. Тъй като Oi е дихотомична променлива на резултата, ние използвахме обобщени изчислителни уравнения чрез SAS PROC GENMOD, за да обясним зависимостта между тези множество наблюдения. Както при статистическия анализ в стъпка (x), ние контролирахме възрастта по време на измерването и пола на животното. Основният предсказващ интерес отново беше Ti. Бяха изследвани ефектите от други съответни ковариати и взаимодействия. В случаите, когато данните са оскъдни и водят до нестабилни оценки или неконвергентни резултати, ние използваме наказателна логистична регресия, за да стабилизираме оценките, както е описано по-рано [14].