GENERACIÓN DE UN MODELO DE OSTEOPENIA A TRAVÉS DE

GENERACIÓN DE UN MODELO DE OSTEOPENIA A TRAVÉS DE UNA DIETA
PLURICARENCIAL EN RATAS WISTAR
Cadena Estrada, A.; Pérez Torrero, E.; Hernández Urbiola, M.I.
Facultad de Ciencias Naturales/ Facultad de Ingeniería
Universidad Autónoma de Querétaro/ Instituto de Investigaciones Biomédicas-Universidad
Nacional Autónoma de México
RESUMEN
La deficiencia de Ca en la dieta es un factor determinante de la osteoporosis, enfermedad
caracterizada por presentar masa ósea baja, lo que produce deterioro microarquitetónico del
hueso, en consecuencia un aumento de la fragilidad ósea asociada al riesgo de presentar fracturas.
Uno de los problemas actuales a los que se enfrenta el profesional de la salud es realizar un
diagnóstico correcto tanto para su determinación como para el seguimiento de la respuesta al
tratamiento administrado. La OMS (World Health Organization 1994), ha categorizado el
diagnóstico en base a la cuantificación de la Densidad Mineral Ósea. Con relación a la solución
del problema se proponen cambios en los hábitos alimenticios en el caso de países desarrollados,
en los países en desarrollo, donde la carencia de Ca se asocia con otras proteínas de origen
animal, vitamina A, vitamina D, hierro, zinc, se investiga en la actualidad con el fin de proponer
estrategias para eliminar las deficiencias en micronutrientes. En el siguiente trabajo se propone el
uso de los rayos X como método alternativo para la evaluación de la densidad mineral ósea, en
ratas wistar, usando un modelo de desnutrición.
INTRODUCCIÓN
Para el sostén de un índice de masa corporal adecuado la nutrición balanceada es de vital
importancia en la prevención de patogénesis y tratamiento de la osteoporosis, la deficiencia de Ca
en la dieta es un factor determinante de la osteoporosis, enfermedad caracterizada por presentar
masa ósea baja, lo que produce deterioro microarquitetónico del hueso, en consecuencia un
aumento de la fragilidad ósea asociada al riesgo de presentar fracturas. Actualmente la
osteoporosis es un problema de salud, ya que la incidencia de osteoporosis es de 57% en la
República Mexicana en mujeres mayores de 50 años; por lo que resulta de interés estudiar el
almacenamiento de Ca durante el desarrollo y en la edad adulta. Cuando el hueso se ha perdido
de manera importante su estructura, es difícil que pueda ser reemplazado y consecuentemente se
hacen cada vez más frágiles y susceptibles de romperse. Uno de los problemas actuales a los que
se enfrenta el profesional de la salud es realizar un diagnóstico correcto tanto para su
determinación como para el seguimiento de la respuesta al tratamiento administrado. La OMS
(World Health Organization 1994), ha categorizado el diagnóstico en base a la cuantificación de
la Densidad Mineral Ósea
Los productos que aportan Ca son recomendados desde las primeras etapas de la vida. En
etapas tempranas del desarrollo del individuo, el Ca es empleado para desarrollo del esqueleto; en
los adultos jóvenes es utilizado para el mantenimiento de la densidad mineral ósea. En los adultos
mayores el equilibrio entre el Ca y la densidad mineral ósea se ve disminuido por factores
propios de la edad, como los cambios hormonales, afectan principalmente a mujeres en estado
posmenopáusico. El Ca además tienen otras funciones en el organismo debido a que su forma
iónica puede actuar de diferentes maneras: cofactor de algunas enzimas; agente electroquímico, y
de esta manera participar en la activación, permeabilidad y estabilidad de las membranas
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celulares. Actúa también como segundo mensajero de las señales de transducción, en la
contracción muscular y transmisión nerviosa, entre otras. Tener un equilibrio en el consumo de
Ca es importante, ya que tanto el exceso como la carencia tienen repercusiones importantes a
nivel funcional y metabólico, con efectos nocivos para la salud, ya que una disminución en el
consumo de Ca puede producir alteraciones neurológicas como convulsiones y, cardiovasculares
como taquicardia (Cashman y Flynn 1999). En tanto que la hipercalcemia puede manifestarse con
depresión psicosis, cálculos renales, nausea anorexia entre otros (Bourges et al., 2005).
De acuerdo a datos de la World Health Organization (OMS) 1994, la carencia de Ca en la
alimentación es uno de las más importantes, junto con el hierro, vitaminas y otros micronutrientes
esenciales. Con relación a la solución del problema se proponen cambios en los hábitos
alimenticios en el caso de países desarrollados, en los países en desarrollo, donde la carencia de
Ca se asocia con otras proteínas de origen animal, vitamina A, vitamina D, hierro, zinc, se
investiga en la actualidad con el fin de proponer estrategias para eliminar las deficiencias en
micronutrientes. Por ejemplo, se estudia cómo mejorar la biodisponibilidad de minerales en
legumbres y otros vegetales y alimentos para animales en pastoreo (McDowell et al., 1984,
Segura Correa y Castellanos Ruelas, 1999, Feugang et al., 2006, Gebremariam et al., 2006).
Para el trabajo con ratas en el laboratorio es importante el uso de una dieta balanceada, para
facilitar la interpretación de resultados entre laboratorios y experimentos. Tras varias pruebas con
diferentes dietas, el resultado de las deliberaciones del American Institute of Nutrition Ad Hoc
Writing Committee es la dieta AIN-93, utilizada en este trabajo.
MATERIALES Y MÉTODOS
Condiciones generales
Se utilizaron 220 ratas (Rattus norvegicus) de la cepa Wistar de ambos géneros y diferentes
edades (3- 24 semanas), registrando peso y edad de cada animal. Los animales fueron mantenidos
en condiciones de bioterio, siguiendo los lineamientos para el manejo de animales de la National
Research Council (2003), ciclo de LO 12:12 (luces encendidas a las 07:00 h) y humedad
aproximada de 40-50%).
Para los experimentos se utilizaron camadas (n=8) de ratas control (n=5 por edad), mantenidas
con agua y alimento (Purina Chow, AIN-96) ad libitum. De las cuales se formaron 24 grupos
para cada grupo de edad y condición nutricional.
Restricción de nutrimentos
Grupo1. Las dietas deficientes en nutrimentos, se formularon por medio de reducción la ingesta
una dieta control (Purina Chow, AIN-96) al 40%. Se utilizaron animales recién destetados y hasta
las 24 semanas, para provocar una disminución en la densidad mineral ósea de los animales
privados de alimento. Las dietas fueron suplementadas con material no nutritivo (Alphacel Non
nutritive bulk MP Biomedicals LLC).
Grupo 2. Ratas control (n=5 por edad), mantenidas con agua y alimento (Purina Chow, AIN-96)
ad libitum. De las cuales se formarán 12 grupos para cada grupo de edad.
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Registro de densidad óptica
La transmisión de rayos X, es la herramienta principal del sistema de densitometría ósea DEXA y
está basado básicamente en la ley de Beer.
Actualmente en la bibliografía no se cuenta con éstas curvas de comportamiento normal de la
densidad mineral ósea de huesos en ratas (hidroxiapatita) Wistar, de ahí la importancia de poder
contar con esta información, ya que a partir de ella, se podrá determinar el comportamiento de la
misma en animales de experimentación nutrimental. El uso de un equipo dental de difracción y el
acople de un sensor digital, podemos mediante calibración con hueso plano de res, cerdo y pollo
establecer curvas de calibración para obtener las densidades minerales óseas de huesos de rata en
función de la edad, tanto para obtener la curva normal equivalente a la obtenida por DEXA en
humanos como para estudiar los procesos de calcificación o descalcificación producidos en los
ensayos con diferentes dietas.
Posterior al establecimiento de la curva normal de densidad mineral ósea utilizando el sistema
radiológico, se está estudiando in vivo la densidad mineral ósea de ratas y se podrá establecer si
existen niveles por debajo de la curva normal para determinar los limites de osteopenia en ratas
con mal nutrición, las cuales posteriormente, serán alimentadas con una dieta equivalente a la
normal pero con los minerales (principalmente calcio) provenientes del nopal y de una dieta
normal para rata.
RESULTADOS
Los hallazgos mostraron disminución significativa asociada con la carencia de nutrimentos (Fig.
1). La disminución se observa a partir de la semana 6 de edad y se acentúa la disminución la
semana 8. El estudio continuará hasta la edad hasta (semana 14) de las ratas alcancen la edad
adulta.
200
Control
Desnutrido
Densidad óptica (Pixel)
180
160
140
120
100
0
2
4
6
8
10
Edad (Semanas)
Fig.1. Curva de absorción normal y con dieta de las ratas hembras (n=15).
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DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES
Esta parte del estudio incluye la calibración del equipo de rayos X para la evaluación de la
densidad mineral ósea por el de transmisión de rayos x.
Los resultados mostraron disminución de la densidad óptica debida a la carencia de nutrientes en
las primeras semanas de vida que es cuando ocurre el crecimiento rápido (Tamaki y Uchiyama,
1995). La disminución de la densidad se observa a partir de la sexta semana, el estudio se
continuará hasta la semana 14, con la finalidad de obtener un modelo de osteopenia para el
estudio experimental de la osteoporosis. Falta hacer el análisis para obtener valores equiparables
a los obtenidos con el DEXA que permita determinar el nivel de porosidad del hueso asociado
con la densidad mineral ósea. Finalmente validar y promover el uso del método para el
diagnóstico y prevención de osteoporosis. Se plantea realizar la captura de imágenes en estos
mismos animales y llevarlos hasta la edad de 24 meses; considerada la vida promedio de éstos
animales.
AGRADECIMIENTOS: CONACyT Proyecto no. 91211
REFERENCIAS
Bourges-Rodríguez H, Casanueva E y Rosado JL (eds.). Recomendaciones de ingestión de
nutrimentos para la población mexicana. Bases fisiológicas Tomo I. Editorial Médica
Panamericana, México 391 pp, 2005.
Cashman KD, Flynn A: Optimal nutrition: calcium, magnesium and phosphorus. Proc Nut Soc,
58:477-487, 1999.
Feugang JM, Konarski P, Zou D, Stintzing FC, Zou C. Nutritional and medicinal use of Cactus
pear (Opuntia spp.) cladodes and fruits. Front Biosci 11: 2574-2589, 2006.
Gebremariam T, Melaku S, Yami A. Effect of different levels of cactus (Opuntia ficus-indica)
inclusion on feed intake, digestibility and body weight gain in tef (Eragrostis tef) straw-based
feeding of sheep. An Feed sci Tech, 131: 42-51, 2006.
McDowell LR, Conrad JH, Ellis GL and Loosli JK. Minerales para rumiantes en pastoreo en
regiones tropicales. Ed. Cooperative Extension Service, University of Florida Inst Food Agric
Sciences 92 pp, 1984.
Segura Correa VM, Castellanos Ruelas AF. Efecto de la suplementación fosforada sobre la
ganancia de peso de bovinos en pastoreo en Yucatán México. Vet Mex 30: 257-261, 1999.
Tamaki Tetsuro and Uchiyama Shuichi. Absolute and Relative Growth of rat Skeletal Muscle.
Physiology & Behavior. 57(5):913-919, 1995.
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