MINERALIZACIÓN Y CINÉTICA DEL FÓSFORO EN EL TEJIDO ÓSEO DE POLLOS ALIMENTADOS CON FOSFATOS NO DEFLUORINADOS

Susmira Godoy y Claudio F. Chicco

Susmira Godoy. Doctora en Ciencias Agrícolas, Universidad Central de Venezuela (UCV). Investigadora, Instituto Nacional de Investigaciones Agrícolas, INIA-CENIAP, Venezuela. Dirección: Apartado Postal 2103, Maracay 2105, Venezuela. e-mail: sgodoy@inia.gov.ve

Claudio F. Chicco. Ph.D. en Bioquímica Nutricional, University of Florida, EEUU. Profesor, UCV.

Resumen

Para determinar la mineralización y la cinética del fósforo en el tejido óseo de aves alimentadas con fosfatos sedimentarios no defluorinados, 280 pollos de un día fueron distribuidos en 7 grupos, con 4 repeticiones de 10 animales, en diseño aleatorio. Se evaluaron los fosfatos de Riecito (RIO), Lizardo (LIZ), Chiguará (CHI), Jají (JAJ), Monte Fresco (MON) y Navay (NAV), y un fosfato dicálcico de alta pureza (DIC) como testigo. Las aves fueron alimentadas con dietas experimentales la última semana del período de prueba de tres semanas, con raciones isocalóricas (3100kcal EM/kg), isoproteicas (24% PC), con igual Ca (1%). Los fosfatos aportaron 0,20% a la ración basal con 0,41% P. Se registró peso y consumo de alimento. Luego se administró vía oral 10µCi ³²P (Na₂HPO₄) para estudios cinéticos. Se determinó el tiempo medio (t_1/2) de entrada y salida del ³²P del hueso, relacionando actividad específica en hueso con el tiempo postdosificación. Las aves mantuvieron peso constante y la mineralización ósea varió. El contenido de cenizas y de P fue superior (P<0,05) para DIC, seguido por LIZ y RIO, menor (P<0,05) para CHI, MON, NAV y JAJ. La máxima incorporación de 32P fue a las 5h postdosificación, con actividad específica de 0,041; 0,047; 0,043; 0,061; 0,069; 0,064 y 0,067, para DIC, RIO, LIZ, CHI, JAJ, MON y NAV, sin diferencias entre DIC, LIZ y RIO, pero si (P<0,05) con CHI, MON, NAV y JAJ. La salida del 32P del hueso fue más rápida para DIC (16,34) y mas lenta para los fosfatos de roca, con t_1/2 de 22,50; 20,75; 21,26; 23,34; 21,00 y 24,67h, para RIO, LIZ, CHI, JAJ, MON y NAV, respectivamente, y el promedio de disponibilidad biológica del P (%) en relación al DIC (100%) fue de 74,0; 79,4; 73,3; 53,5; 67,2 y 63,7%.

Summary

To measure mineralization and phosphorus kinetics in bone tissue of chicks fed with non-defluorinated sedimentary phosphates, 280 one day old chicks were distributed in 7 groups, with 4 replications of 10 birds each, in a randomized design. Each group received one of the following phosphates: Riecito (RIO), Lizardo (LIZ), Monte Fresco (MON), Navay (NAV), Chiguará (CHI) and Jají (JAJ), or a high purity dicalcium phosphate (DIC) as control. Birds were fed the different phosphates in the last week of a three week experimental period. The diets were isocaloric (3,100kcal ME/kg), isoproteic (24% CP), with equal Ca (1%). Sedimentary phosphates added 0.20%P to a basal diet with 0.41%P. Body weight and feed intake were recorded. Birds were then dosed orally with 10µCi of ³²P (Na₂HPO) for kinetic studies. In and out bone ³²P movement was measured, relating specific activity with time after dosing. At three weeks of age, birds had similar body weight but different bone mineralization values. Ash and P content were greater (P<0.05) for DIC, followed by LIZ and RIO, lower (P<0.05) for CHIG, MON, NAV and JAJ. The highest ³²P level was reached at 5h postdosification with specific activity values of 0.041, 0.047, 0.043, 0.061, 0.069, 0.064 and 0.067 for DIC, RIO, LIZ, CHI, JAJ, MON and NAV, with no differences between DIC, LIZ and RIO, these being higher (P<0.05) than CHI, MON, NAV and JAJ. Kinetics of ³²P leaving the bone was faster for DICAL with t_1/2 of 16.34h, while this was lower for the sedimentary phosphates, with values of 22.50, 20.75, 21.26, 23.31, 21.00 and 24.67h, respectively for RIO, LIZ, CHI, JAJ, MON and NAV, and relative average biological values (100% DIC) were 74.0, 73.3, 53.5, 576.2, and 63.7%.

Resumo

Para determinar a mineralização e a cinética do fósforo no tecido ósseo de aves alimentadas com fosfatos sedimentários não desfluorados, 280 frangos de um dia foram distribuídos em 7 grupos, com 4 repetições de 10 animais, seguindo desenho aleatório. Avaliaram-se fosfatos de "Riecito" (RIO), "Lizardo" (LIZ), "Chiguará" (CHI), "Jají" (JAJ), "Monte Fresco" (MON) e "Navay" (NAV), e um fosfato dicálcico de alta pureza (DIC) como testemunha. As aves foram alimentadas com dietas experimentais na última semana do período de prova de três semanas, com rações isocalóricas (3100kcal EM/kg), isoprotéicas (24% PC), com igual Ca (1%). Os fosfatos aportaram 0,20% à ração basal com 0,41% P. Registrou-se peso e consumo de alimento. A seguir se administrou via oral 10mCi ³²P (Na₂HPO₄) para estudos cinéticos. Determinou-se o tempo médio (t_1/2) de entrada e saída do ³²P do osso, relacionando atividade específica em osso com o tempo pós-dosificação. As aves mantiveram peso constante e a mineralização óssea variou. O conteúdo de cinzas e de P foi superior (P<0,05) para DIC, seguido por LIZ e RIO, menor (P<0,05) para CHI, MON, NAV e JAJ. A máxima incorporação de ³²P foi às 5h pós-dosificación, com atividade específica de 0,041; 0,047; 0,043; 0,061; 0,069; 0,064 e 0,067, para DIC, RIO, LIZ, CHI, JAJ, MON e NAV, sem diferenças entre DIC, LIZ e RIO, mas sim (P<0,05) com CHI, MON, NAV e JAJ. A saída do ³²P do osso foi mais rápida para DIC (16,34) e mais lenta para os fosfatos de rocha, com t_1/2 de 22,50; 20,75; 21,26; 23,34; 21,00 e 24,67h, para RIO, LIZ, CHI, JAJ, MON e NAV, respectivamente, e a média de disponibilidade biológica do P (%) em relação ao DIC (100%) foi de 74,0; 79,4; 73,3; 53,5; 67,2 e 63,7%.

PALABRAS CLAVE / Aves / Cinética / Fosfatos / Fósforo / Mineralización /

Recibido: 01/12/2004. Modificado: 20/06/2005. Aceptado: 20/07/2005.

Introducción

Los alimentos concentrados para aves incluyen principalmente granos de cereales y leguminosas. Aproximadamente el 70% del fósforo total contenido en estos ingredientes se encuentra como fitatos, compuestos insolubles del ácido mioinositol hexafosfórico con Ca, Mg y K, y en menores proporciones Mn, Fe y Zn (Morris y Ellis, 1976; Erdman, 1979).

Los fitatos son degradados por fitasas digestivas produciendo ácido fosfórico y sales de ortofosfatos, formas fácilmente disponibles para su absorción a nivel intestinal. Sin embargo, en las aves no se pueden hidrolizar estos compuestos (Nelson, 1980) por la falta de fitasas en el tracto digestivo, por lo que es necesaria la incorporación de fuentes de P inorgánico en la formulación de dietas.

Venezuela posee ingentes depósitos de fosfatos sedimentarios que no son procesados para producir fosfatos de grado alimenticio para animales (Chicco y Godoy, 1989; Casanova, 1993), por lo que la elaboración de piensos balanceados depende de la importación de fosfatos defluorinados. Sin embargo, los fosfatos de yacimientos podrían ser utilizados parcial o totalmente como fuentes de P en dietas para aves. Los resultados experimentales con estas fuentes de P han sido variables, encontrándose valores de disponibilidad biológica entre 25 y 85% (De Groote, 1983). Resultados similares se registraron en Venezuela con los yacimientos naturales del país. Además, estos fosfatos contienen altas concentraciones de elementos tóxicos, particularmente de flúor (Godoy y Chicco, 2001).

El propósito de esta investigación fue determinar la mineralización y la cinética del P en el tejido óseo de pollos de engorde alimentados con los principales fosfatos de yacimiento de Venezuela, durante la fase de iniciación.

Materiales y Métodos

Para determinar la mineralización y la cinética del fósforo del tejido óseo de aves alimentadas con fosfatos sedimentarios, 280 pollos machos de un día de edad fueron distribuidos en 7 grupos (fosfatos), con 4 repeticiones de 10 animales cada uno, según un diseño completamente aleatorizado.

Se evaluaron los fosfatos venezolanos de las minas de Riecito (RIO) y Lizardo (LIZ) del estado Falcón, Chiguará (CHI) y Jají (JAJ) de Táchira y Monte Fresco (MON) y Navay (NAV) de Mérida, utilizándose como testigo referencial un fosfato dicálcico de alta pureza (DIC; CaHPO₄.2H₂O). Se determinó la composición química (Ca, P, F, Mg, Fe, Cu, Zn, Mn) en base a muestreos representativos (10 por yacimiento) de los fosfatos a evaluar y del testigo referencial.

Para reducir el efecto de las variaciones de pesos de los animales entre fuentes de P, lo que pudiera condicionar los resultados sobre mediciones tisulares y metabólicas, las aves fueron alimentadas con una dieta de iniciación maíz-soya, durante las primeras dos semanas de edad, suministrándose a continuación los diferentes fosfatos durante una semana.

La dieta de iniciación pre-experimental fue del tipo maíz-soya con 24% PC, 3100kcal EME/kg, 1% Ca y 0,60% P total. Se utilizó como fuente de P el fosfato referencial DIC.

Las raciones experimentales contenían aislado y harina de soya, maíz pilado, aceite de maíz, vitaminas, minerales y los fosfatos en las proporciones indicadas en la Tabla I. Las raciones eran isocalóricas (3100kcal EM/Kg), isoproteicas (24% PC), manteniéndose constante el nivel de Ca (1%), mediante la adición de carbonato de calcio. Los fosfatos aportaron 0,20% P a la ración basal que tenía un contenido de P total de 0,41%.

Se registraron los pesos individualmente al inicio del experimento y a las 3 semanas de edad. Asimismo, se controló el consumo de alimento por réplica, a las mismas edades.

Para los estudios de cinética se utilizó ³²P, como fosfato de sodio (Na₂HPO₄; Amersham International®). La cantidad correspondiente a 2mCi ³²P se diluyó en 100ml de solución salina (0,85%) estéril y se prepararon cápsulas de gelatina con 0,5ml de la solución (10µCi 32P). Las cápsulas fueron introducidas en la faringotráquea a 32 aves por tratamiento a los 21 días de edad.

Para la determinación de las características del tejido óseo y la estimación de la actividad específica del ³²P en el hueso, se sacrificaron por dislocación cervical 4 aves por tratamiento, una por cada réplica, a las 1, 2, 3, 6, 12, 24, 48 y 72h postdosificación, para la extracción de ambas tibias. En las tibias se determinó la densidad, calculada pesando el agua desplazada cuando la tibia fresca se sumergía en un cilindro (50ml) lleno del liquido, el peso húmedo y tras secar el hueso a 105ºC por 48h, y el peso seco desgrasado por reflujo con éter de petróleo al 100% en caliente, durante 4h. Posteriormente, los huesos fueron incinerados a 600ºC durante 24h. Las cenizas resultantes fueron expresadas como porcentaje y en mg de cenizas·cm-3. Además se determinó el contenido de P y F (% y mg en las cenizas·cm-3) en las cenizas del hueso.

La actividad específica (AE) en el hueso se calculó según la formula

AE = % actividad dosificada / P en hueso

Para la estimación del tiempo medio (t_1/2) de entrada y salida del ³²P del pool de baja capacidad de intercambio (hueso), para cada una de la fuentes de fósforo se calcularon ecuaciones exponenciales, relacionando la actividad específica del elemento en el hueso, como variable dependiente, y el tiempo (1, 2, 3, 6, 12, 24, 48 y 72h) postdosificación del material radioactivo, como variable independiente. La pendiente de las ecuaciones fue utilizada para el cálculo de t_1/2= ln2/pendiente.

Se utilizó el efecto Cerenkov para la detección del 32P, con el uso de un equipo convencional de centelleo líquido (Da Silva et al., 1990).

Los análisis del tejido óseo se realizaron de acuerdo a metodologías convencionales: cenizas por incineración (AOAC, 1984), Ca y otros cationes por espectrofotometría de absorción atómica (Perkin-Elmer; AOAC, 1984), P por colorimetría (Fiske y Subbarrow, 1925), F por electrometría (AOAC, 1984) y la densidad por gravimetría (peso/volumen).

Los datos obtenidos fueron sometidos a análisis de la varianza, de correlación entre las variables de mineralización ósea (cenizas, P y actividad específica de ³²P) y de regresión entre la actividad específica del ³²P en hueso, como variable dependiente y, el tiempo postdosificación del material radiactivo, como variable independiente. Las medias se compararon por el método de amplitudes múltiples de Duncan (Steel y Torrie, 1988).

Resultados y Discusión

La composición química de los fosfatos sedimentarios utilizados se presenta en la Tabla II. Los fosfatos sedimentarios de Venezuela tienen bajos niveles de P (10,5-12,3%) y el contenido de Ca varía entre 20,0 y 34,4%. El Fe es alto en LIZ y JAJ, y el Mg también lo es en este último. El contenido de F es bajo en LIZ y RIO, y elevado en los demás fosfatos. Estos resultados son similares a los obtenidos por otros autores en rocas fosfóricas venezolanas (Casanova, 1993; Soto et al., 1993). Estas rocas contienen también (Casanova, 1993) niveles importantes de U (50-100ppm), Cr (116ppm), Cd (15ppm) y Pb (<50ppm).

La alimentación de las aves con los diferentes fosfatos de yacimiento, al nivel de adición de 0,2% de P a la dieta basal en la última semana de experimentación, mantuvo relativamente constante el peso (g/ave) y el consumo de alimento (g/ave) en este período (Tabla III), con diferencias significativas (P<0,05) solo en peso y consumo de alimento en las aves alimentadas con DIC y LIZ, que fueron superiores a los restantes. La eficiencia de conversión del alimento tuvo tendencias similares para la mayoría de las diferentes fuentes, siendo mejor (P<0,05) en los casos de LIZ y RIO.

Los resultados de las variables productivas tienden a corroborar el supuesto de que éstas no se verían afectadas significativamente con el suministro de los fosfatos experimentales únicamente durante la tercera semana de vida de las aves, lo que permitiría realizar estimaciones más precisas de las mediciones tisulares y metabólicas.

Las aves mantuvieron relativamente constante el peso corporal, pero no así las medidas de mineralización ósea, que presentaron variaciones con los diferentes fosfatos. Ésto estaría relacionado con los mayores requerimientos de P disponible para crecimiento corporal a expensas de una menor mineralización del tejido óseo (Almquist, 1954; Chicco et al., 1967).

La densidad del tejido óseo fue similar en los fosfatos DIC, RIO, LIZ, CHI, NAV y ligeramente inferior en MON y JAJ (Tabla IV). El contenido de cenizas fue superior (P<0,05) para DIC, seguido por LIZ y RIO, menor (P<0,05) para CHI, MON y NAV y, por último, JAJ, indicando diferencias en disponibilidad biológica del P de las fuentes. La concentración de P siguió la misma tendencia, con diferencias significativas (P<0,05) entre DIC y los fosfatos de RIO, LIZ y CHI, y entre estos últimos y JAJ, MON y NAV. Estos resultados son similares a los obtenidos en anteriores experimentaciones (Godoy y Chicco, 2001) que señalan valores de mineralización mayores para los fosfatos de RIO y LIZ, comparables al DIC.

El nivel máximo de incorporación de ³²P en el tejido óseo se alcanzó a las 5h postdosificación del elemento, con valores de actividad específica (Tabla IV) sin diferencias significativas entre DIC, LIZ y RIO, pero si (P<0,05) entre éstos y las rocas de CHI, MON y NAV, siendo JAJ inferior (P<0,05) a los demás fosfatos de yacimientos. Este tiempo de 5h se considera como la fase final de captura del ³²P por el tejido óseo.

La actividad específica del ³²P en el tejido óseo mostró un patrón inverso al contenido de cenizas y de P, lo que indica una mayor captura de P radioactivo en la matriz cartilaginosa menos mineralizada (Georyievskii, 1982). Resultados similares se registraron en investigaciones previas (Chicco et al, 1967; Godoy y Chicco, 2005).

Los coeficientes de las ecuaciones que describen la cinética del ³²P y los tiempos medios de incorporación y salida del 32P en el tejido óseo se presentan en la Tabla V. Con igual tendencia, el t_1/2 de incorporación del ³²P al tejido óseo fue más bajo para DIC (2,92h) que para los restantes fosfatos de rocas. Entre estos últimos, se registraron valores inferiores para RIO y LIZ, y más elevados para CHI, JAJ, MON y NAV, indicando que, en estas fuentes, la cinética del P fue más lenta que en los fosfatos que promovieron una mayor mineralización del hueso.

La cinética de salida del ³²P del tejido óseo (Tabla V) fue más rápida para DIC con t_1/2 de 16,34h, mientras que para los fosfatos de roca no hubo diferencias entre fuentes.

La matriz de los análisis de correlación entre las diferentes fuentes estudiadas (Tabla VI) indica correlaciones positivas y significativas (P<0,01) entre las variables que miden mineralización del tejido óseo, como densidad, contenido de cenizas y P en tibia (r= 0,98). La actividad específica del ³²P en el tejido óseo presentó correlaciones significativas (P<0,05) y negativas con el contenido de cenizas y de P, corroborando el hecho de que la captura del elemento marcado es mayor en el hueso con menor grado de mineralización.

Utilizando el fosfato dicálcico (DIC) como fuente de referencia con un valor arbitrario de 100% de biodisponiblidad se calculó, para cada fosfato sedimentario, el valor promedio relativo de disponibilidad biológica (Tabla VII) de las variables bajo estudio. La biodisponibilidad relativa de los fosfatos de yacimiento registrada corrobora resultados previos de los autores (Godoy y Chicco, 2001) en aves alimentadas en forma continua, con los mismos fosfatos, hasta la sexta semana de vida. Otros autores (Rojas et al., 1980) también señalan valores de biodisponibilidad de fosfatos de roca entre 50 y 70%.

Conclusiones

- La mineralización del tejido óseo mostró una alta sensibilidad para las diferentes fuentes de fósforo.

- La cinética de incorporación del fósforo al pool central se realizó a una velocidad más alta en los fosfatos que promovieron una mayor mineralización del hueso, como DIC, RIO y LIZ, relacionado con la mayor biodisponibilidad del elemento en estos fosfatos.

- La captura del ³²P por el tejido óseo fue mayor en la matriz cartilaginosa menos mineralizada de las aves alimentadas con los fosfatos de yacimiento de CHI, JAJ, MON y NAV.

- La biodisponibilidad relativa promedio del fósforo fue más elevada en los fosfatos de RIO y LIZ, seguida por CHI, MON y NAV y más baja para JAJ.

REFERENCIAS

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