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A dynamic model of nutrient pathways, growth, and body composition in fish

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Abstract:

The growth and body composition of an organism are dynamic and depend on available diet, as well as other environmental variables. A structured model is described predicting growth, body composition, and the first limiting amino acid for a variety of feeding regimes over a relatively long time scale. This model continuously provides, as a function of time, the flow of nutrients and metabolites through the principal metabolic pathways leading to tissue growth. Measurements of growth and whole body composition (including amino acid composition) from a large-scale experiment with Atlantic salmon (Salmo salar) have been employed to calibrate this model. Comparisons of simulations with the results of feeding experiments validate the predictive ability of the model. These types of simulations will be valuable in studying the quantitative relationships between intracellular energy levels and nutrient distribution in tissues. They will also provide data for balancing diet composition and amino acid profile in order to optimize growth with respect to factors such as body weight, body composition, and ambient temperature. As a result of its modularity, the model can be easily extended to include additional physiological and metabolic processes.

La croissance et la composition corporelle d’un organisme sont des processus dynamiques qui dépendent du régime alimentaire disponible, ainsi que d’autres variables du milieu. Nous décrivons un modèle structuré qui prédit la croissance, la composition corporelle et le premier acide aminé limitant pour une variété de régimes alimentaires sur une période de temps relativement longue. Le modèle fournit de manière continue en fonction du temps le flux des nutriments et des métabolites en suivant la voie métabolique principale qui mène à la croissance des tissus. Pour calibrer notre modèle, nous utilisons des mesures de croissance et de composition corporelle globale (incluant la composition en acides aminés) provenant d’une expérience à grande échelle menée sur le saumon atlantique (Salmo salar). Une comparaison des simulations et des résultats d’expériences alimentaires permet de valider la capacité de prédiction du modèle. Les simulations de ce type sont précieuses pour étudier les relations quantitatives entre les niveaux d’énergie intracellulaire et la répartition des nutriments dans les tissus. Elles fournissent aussi des données pour équilibrer la composition des régimes alimentaires et les profils d’acides aminés de façon à maximiser la croissance en relation avec des facteurs tels que la masse corporelle, la composition corporelle et la température ambiante. Parce qu’il est modulaire, notre modèle peut facilement être élargi pour inclure des processus physiologiques et métaboliques additionnels.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: December 1, 2007

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  • Published continuously since 1901 (under various titles), this monthly journal is the primary publishing vehicle for the multidisciplinary field of aquatic sciences. It publishes perspectives (syntheses, critiques, and re-evaluations), discussions (comments and replies), articles, and rapid communications, relating to current research on cells, organisms, populations, ecosystems, or processes that affect aquatic systems. The journal seeks to amplify, modify, question, or redirect accumulated knowledge in the field of fisheries and aquatic science. Occasional supplements are dedicated to single topics or to proceedings of international symposia.
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nrc/cjfas/2007/00000064/00000012/art00004
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