Diet composition modulates intestinal hydrolytic enzymes in white-footed mice (Peromyscus leucopus)

Abstract

Abstract We tested whether white-footed mice (Peromyscus leucopus) modulate the activity of three key intestinal digestive enzymes (maltase, sucrase, and aminopeptidase-N [APN]) based on diet composition. To test the adaptive modulation hypothesis (AMH), we fed mice either of three kinds of synthetic diet, high starch (HS, 50% carbohydrate), high protein (HP, 60% protein), and high lipid (HL, 25% lipid), and determined their digestive responses. First, there was no effect of either diet itself, or time eating the diet, on body mass, or mass and length of small intestine. Second, the activity of both disaccharidases summed over the entire small intestine was highest on the HS diet, which was higher than on the HP diet by about 45% and higher than on the HL diet by 400%. This was consistent with our prediction that starch induces disaccharidase activity, and demonstrated induction of disaccharidase activities by high dietary carbohydrate in a wild mammal. Third, both summed and mass-specific activity of maltase and sucrase of HL mice were lower than those of HP mice, even though their diets had the same content of starch, which suggests that lipid in the HL diet inhibited disaccharidase activity. Finally, the summed activity of APN was highest on the HP diet, which was higher than on the HS diet or HL diet by ~100%, consistent with our prediction that high protein content induces peptidase activity. Taken together, our results support the AMH, though they also illustrate that high lipid content in the diet can confound some predicted patterns. Flexibility of digestive enzyme activity is likely important in allowing white-footed mice to cope with fluctuations in the environmental availability of different food types. Probamos si el ratón de patas blancas (Peromyscus leucopus) modula las actividades de tres enzimas digestivas intestinales claves – maltasa, sacarasa y N-aminopeptidasa- al modificarse la composición de la dieta. Para someter a prueba la hipótesis de la modulación adaptativa, se alimentaron paralelamente ratones con tres tipos de dietas semi-sintéticas, una alta en almidón (HS, 50% carbohidratos), otra alta en proteína (HP, 60% proteínas), y una alta en lípidos (HL, 25% lípidos), y se determinaron sus respuestas digestivas. No se observó un efecto de la dieta o del tiempo que la consumieron sobre la masa corporal o la masa y el largo del intestino delgado (SI). La sumatoria de las actividades de cada una de las disacaridasas a lo largo de todo el intestino delgado fue más alta con la dieta HS que con las dietas HP y HL, un 45% y un 400% mayor, respectivamente. Esto fue consistente con nuestra predicción acerca de que el almidón induce la actividad disacaridásica, constituyendo el primer estudio que demuestra inequívocamente en un animal silvestre, que la inducción de las actividades de las disacaridasas intestinales es mediada por un incremento de los carbohidratos en la dieta. Las actividades hidrolíticas totales y masa-específicas de la maltasa y sacarasa de los ratones HL fueron más bajas que las de los alimentados con dieta HP, aun cuando sus dietas tenían el mismo contenido de almidón, lo que sugiere que los lípidos en la dieta HL inhiben la actividad de las disacaridasas. La actividad hidrolítica total de la N-aminopeptidasa fue mayor con la dieta HP, ~100% más alta que para las dietas HS y HL, de manera consistente con la predicción que propone que la presencia de mayor cantidad de proteína en la dieta induce la actividad peptidásica. En conjunto nuestros resultados dan soporte a la hipótesis de la modulación adaptativa, además de ilustrar que los lípidos en las dietas pueden confundir la predicción de patrones de procesamiento de alimentos. La flexibilidad de la actividad de las enzimas digestivas es probablemente importante para los ratones de patas blancas, ya que les permite adecuarse a las fluctuaciones ambientales de disponibilidad de diferentes tipos de recursos.