Título :	Biodisponibilidad del calcio presente en la especie opuntia ficus indica en diferentes etapas de desarrollo para la formación de masa ósea en un modelo de ratas en crecimiento
Autor(es):	Ezequiel Hernandez Becerra
Palabras clave:	Opuntia ficus indica Calcio Remodelado óseo Densidad mineral ósea Microestructura ósea Propiedades biomecánicas Cristalinidad del hueso Opuntia ficus indica Calcium Bone remodeling biomarkers Bone mineral density Bone microstructure Bone crystallinity Biomechanical properties
Área:	BIOLOGÍA Y QUÍMICA
Fecha de publicación :	5-dic-2017
Facultad:	Facultad de Química
Programa académico:	Maestría en Ciencias Químico Biológicas
Resumen:	El consumo de calcio (Ca) durante la infancia y adolescencia es primordial para que el esqueleto alcance el pico máximo de densidad mineral ósea, cuya importancia se relaciona con la resistencia del hueso y el riesgo de fractura en la edad adulta. En las últimas décadas, el consumo de Ca ha disminuido considerablemente debido a factores fisiológicos, digestivos, culturales y económicos principalmente, por lo que es necesaria la búsqueda de nuevas fuentes de Ca en la dieta. El contenido de Ca y oxalatos en el nopal (Opuntia ficus indica) se modifica con la edad de esta cactácea, por lo que el objetivo de este trabajo fue evaluar el efecto del consumo de O. ficus indica en diferentes etapas de desarrollo como fuente de Ca sobre la absorción aparente de calcio (AACa), marcadores bioquímicos de remodelado óseo y en las propiedades densitométricas, mecánicas, microestructurales y cristalinas del fémur de ratas en crecimiento. Se utilizaron ratas macho recién destetadas y se alimentaron con cladodios de O. ficus indica en etapa de madurez temprana (25 y 60 días de desarrollo pertenecientes a los grupos N-60 y N-200, respectivamente) y cladodios en etapa de madurez tardía (100 y 135 días de desarrollo pertenecientes a los grupos N-400 y N-600, respectivamente) durante 6 semanas. Adicionalmente, se incluyó un grupo control alimentado con CaCO3 como fuente de Ca. Las dietas se ajustaron a un contenido de Ca de 5 g/kg dieta. La AACa en el grupo N-60 fue significativamente menor (P ≤ 0.05) con respecto al grupo control, N-200, N-400 y N-600 en todas las etapas de crecimiento de los animales experimentales. En la pubertad el índice calcio/creatinina urinario (Ca/CrU) en el grupo N-60 fue mayor que los grupos N-200, N-400, N-600 y el control. En la adolescencia dicho índice en todos los grupos a excepción del N-400 fue mayor que en el grupo control y en la etapa adulta dicho índice disminuyó en todos los grupos experimentales con respecto a la pubertad resultando incluso menor que en el grupo control. Los niveles de osteocalcina (OC) en los grupos alimentados con O. ficus indica fueron mayores en la etapa puberal y adolescencia con respecto a la etapa adulta. En ésta etapa, los niveles de OC en los grupos alimentados con O. ficus indica fueron menores o iguales al control. Los niveles de pro-péptido amino terminal de pro-colágeno tipo I (PINP) se incrementó con la edad de los animales en el grupo N-600 y control. El nivel de este biomarcador en los grupos N-60 y N-200 se redujo desde la pubertad hasta la edad adulta. En el grupo N-400 la concentración de PINP no se modificó durante el crecimiento de los animales. La DMO en todos los grupos aumentó con la edad y los valores más altos se observaron en los grupos N-600 y control durante la pubertad y adolescencia. La fuerza de ruptura de los fémures fue significativamente menor (P ≤ 0.05) en los grupos N-60 y N-200 comparada con los grupos N-400, N-600 y control. El grosor cortical (Ct.Wi) y el grosor trabecular (Tb.Th) de los fémures en los grupos control y N-600 fueron significativamente mayores (P ≤ 0.05) que los Ct.Wi y Tb.Th de los fémures en los grupos N-60 y N-200. La separación trabecular de los fémures en los grupos N-60 y N-200 presentaron los valores más altos en comparación con todos los grupos experimentales. Los fémures de los grupos control, N-600 y N-400 mostraron el mayor contenido de Ca. Finalmente, el porcentaje de cristalinidad y tamaño del cristal de los compuestos cristalinos (hidroxiapatita) en el fémur del grupo N-60 fue menor en comparación con los grupos N-200, N-400, N-600 y control. Estos resultados demuestran, por primera vez, que el Ca presente en los cladodios de O. ficus indica es biodisponible y capaz de mejorar la densidad mineral, las propiedades mecánicas, microestructurales y cristalinas de los huesos, por lo que el consumo de cladodios en la etapa de madurez tardía podría tener un impacto benéfico sobre la salud ósea. An adequate intake of calcium during childhood and adolescence is necessary to achieve the peak bone mass (PBM), which is related to the adolescent growth spurt. A low PBM is a contributing factor for determining risk of fractures in children and osteoporosis in adulthood. In the last decades, the calcium consumption has diminished considerably due to physiological, digestive, cultural and economic factors among others; consequently, it is necessary to search new calcium sources in diet. Recently, it has been reported that calcium and oxalate content in Opuntia ficus indica cladodes change with the growth stage of the plant, thus the goal of this work was to evaluate the effect of O. ficus indica at different maturity stages as a calcium source within the diet on apparent calcium absorption, biochemical markers of bone remodeling, bone mineral density (BMD), mechanical, microstructural, crystalline properties, and mineral content of the femur in growing rats. Male weanling rats were fed with cladodes at early maturity stage (25 and 60 days of age, belonging to groups N-60 and N-200, respectively) and cladodes at late maturity stage (100 and 135 days of age, belonging to the groups N-400 and N-600, respectively) for 6 weeks. Additionally, a control group fed with calcium carbonate as calcium source was included. All diets were fitted to the same calcium content (5 g/kg diet).The apparent calcium absorption in the N-60 group was significantly lower (P ≤ 0.05) than that of N-200, N-400, N-600 and control groups in all growth stages of experimental animals. At puberty the urinary calcium/creatinine ratio (Ca/CrU) in the N-60 group was higher than that of the N-200, N-400, N-600 and control groups. During adolescence, the Ca/CrU in all the groups was higher than that in the control group, with the exception of N-400. In the adulthood the Ca/CrU decreased in all experimental groups in comparison to puberty, the levels were lower than those detected in the control group. The osteocalcin (OC) levels in the groups fed with O. ficus indica were higher in the puberty and adolescence compared to the adult stage. In the early stages of growth, these levels were greater than or equal to the control group. In adulthood, the OC levels in the groups fed with O. ficus indica were less than those of the control group or equivalent. The N-terminal propeptide of type I procollagen (PINP) levels increased with the age of animals in the N-600 and control groups. In contrast, the level of this biomarker in the groups fed with cladodes at early maturity stage (N-60 and N-200 groups) decreased from puberty to adulthood. In the N-400 group the PINP concentration did not change during the growth of animals. BMD in all experimental groups increased with age; nevertheless, the highest values were observed in N-600 and control groups during pubertal and adolescence stages. The failure load of femurs was significantly lower (p ≤ 0.05) in groups N-60 and N-200 in comparison to N-400, N-600, and control groups. The cortical width (Ct.Wi) and trabecular thickness (Tb.Th) of the femurs in control and N-600 groups were significantly higher (p ≤ 0.05) than Ct.Wi and Tb.Th of femurs in groups N-60 and N-200. Trabecular separation of the femurs in N-60 and N-200 groups showed the highest values compared with all experimental groups. The highest calcium content in the femurs was observed in control, N-600, and N-400 groups. Finally, the percentage crystallinity and crystal size of crystalline compounds (hydroxyapatite) in the femur of the N-60 group were lower in comparison to the N-200, N-400, N-600 and control groups. The results derived from this research demonstrate, for the first time, that the calcium found in O. ficus indica cladodes is actually bioavailable and capable of improving mineral density and mechanical and microstructural properties of the bones. These findings suggest that the consumption of cladodes at late maturity stage within the diet might have a beneficial impact on bone health.
URI:	http://ri-ng.uaq.mx/handle/123456789/1219
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