Elaboración de concentrado para la rata proechimys de la espece chrysaeulus para su manutención en el laboratorio (página 3)

Partes: 1, 2, , 4

1No se pueden dar valores absolutos de las raciones de nutrientes, y diferentes comités proponen distintas raciones.

2 La energía metabolizable generalmente vana en un 90-95 % de la energía digerible.

3 Raciones recomendadas para la llamada proteína ideal.

n.r. = no requerida; r.d. = requerida, pero desconocida; s.d. = situación desconocida.

La grasa, en dietas de ingredientes naturales, se halla formando parte de algunas semillas (haba de soja, cacahuete o linaza) o de algunos componentes de origen animal (harinas de pescado o carne, polvo de leche). Así mismo, la grasa de la dieta, tanto en dietas de ingredientes naturales como purificadas, se puede añadir en forma más o menos pura (aceite de hígado de pescado, sebo, aceites vegetales, etc.).

El componente lipídico más abundante en la dieta son los triacilglicéridos (grasas neutras), junto con los fosfolípidos y el colesterol, en menor proporción. Los AG presentes en los triacilglicéridos determinan la calidad de la grasa de la dieta. Existen tres tipos de AG, saturados, monoinsaturados y poliinsaturados, dependiendo del número de dobles enlaces de su molécula: en el primer caso, ninguno; en el segundo, uno; y en el tercero, dos o más. En la Figura 4-1 se recoge la composición en AG de distintas fuentes de grasa utilizadas en las dietas para animales de experimentación.

Los AG esenciales pertenecen al grupo de los poliinsaturados. Entre ellos se encuentra el ácido linoleico (C18:2 n-6), que no puede ser sintetizado en el organismo y debe, en consecuencia, ser aportado en la dieta. Pertenece a la serie n-6 y a partir de él, por elongación y desaturación, se forman numerosos AG de cadena larga, entre los que cabe destacar el ácido araquidónico (C20:4 n-6), a partir del cual se forman los eicosanoides (prostaglandinas, tromboxanos, leucotrienos, etc.), con muy variadas acciones biológicas, además de formar parte de las membranas celulares y subcelulares. Las necesidades de este AG se expresan en función de la EM en porcentaje.

Existen diferencias en los requerimientos dependiendo del sexo (mayores en el macho que en la hembra). En ratas en crecimiento, las necesidades se sitúan en el 0.5 % de la EM en la hembra y en el 1.3 % en el macho. Estas mismas cifras o algo mayores son las descritas en animales gestantes y durante la lactancia. Utilizando como índice de necesidades en ácido linoleico la concentración tisular de ácido araquidónico, se ha establecido como nivel adecuado, en la rata, 1200 mg por 100 g de alimento (2.5 % de la EM).

Los AG poliinsaturados de la serie n-3 se originan partir del ácido linoleico (C18:3 n-3), a partir del cual, por elongación y desaturación, se forman distintos ácidos grasos de importancia biológica, ya que a partir de ellos también se forman eicosanoides de la serie 3 (los formados a partir del ácido araquidónico se denominan de la serie 2). Entre ellos podemos citar el ácido eicosapentaenoico (EPA) (C20:5 n-3) y el docosahexaenoico (DHA) (C22:6 n-3). El carácter esencial del ácido linolenico ha sido objeto de discusión a lo largo de las últimas décadas. Recientemente parecen existir algunas dudas acerca de dicho carácter, sobre todo en lo que se refiere a algunas funciones cerebrales y en especial al desarrollo funcional de la retina. Utilizando como referencia los niveles cerebrales de AG n-3 se han establecido los requerimientos de ácido linoleico en 2 g/kg de alimento (0.4 % de la EM).

Son numerosos los signos clínicos de deficiencias en ácidos grasos esenciales. En el Cuadro 4-4 se recogen algunos de ellos, y la capacidad comparativa de los AG n-6 y n-3 para revertir dichos signos patológicos. Las deficiencias cuantitativas y cualitativas en el cobayo ocasionan alopecias en hembras gestantes y otro tipo de síndromes en jóvenes, como dermatitis, o piel escamosa y seca. Estas deficiencias se corrigen completando la dieta con ácidos grasos no saturados o paja troceada. En determinadas cepas de ratones, también es necesario un mayor aporte, sobre todo en lactantes. Un exceso de ácidos grasos de origen animal origina procesos gerontológicos.

Cuadro 4-4. Capacidad relativa de los ácidos grasos esenciales n-6 y n-3 para aliviar los signos de deficiencia en ácidos grasos esenciales en ratas

La utilización digestiva de la grasa dietética se relaciona con la longitud de la cadena, por un lado, y con el grado de instauración de los AG, por otro. Respecto a la longitud de la cadena, los de menor longitud (AG de cadena media) son más absorbibles al ser menos dependientes de la lipasa y los ácidos biliares; además, se absorben vía sanguínea y no linfática. A medida que aumenta la longitud de la cadena, la digestibilidad disminuye. En general, los coeficientes de digestibilidad superan el 80%, excepto en algunos tipos de grasa, como determinados aceites de pescado, concentrados de EPA (ácido eicosapentanoico), mantequilla de coco y varios tipos de grasas hidrogenadas.

Respecto a los niveles óptimos de grasa en la dieta, los datos disponibles hasta el momento, relacionados con la longevidad y la aparición de tumores, apuntan a cifras cercanas al 5 %, ya que estos niveles presentan las máximas ventajas y mínimos inconvenientes. Además, este contenido en grasa permite que muchas fuentes dietéticas en este nutriente aporten niveles aceptables de AG esenciales.

Minerales

Se sabe cuál es el papel que desempeña la mayor parte de los minerales en el correcto crecimiento y las funciones de los organismos animales. Existen algunos cuyas necesidades son relativamente elevadas, como el calcio, fósforo y magnesio, que entre otras funciones tienen la de formar parte de estructuras orgánicas como el hueso y los dientes.

El sodio, potasio y cloruro les siguen en orden de importancia cuantitativa. Son los responsables del mantenimiento de una correcta presión osmótica y un balance hídrico y electrolítico (incluyendo el equilibrio ácido/base) en los fluidos corporales; son los llamados electrólitos. Otros elementos inorgánicos, necesarios en muy pequeñas cantidades, son los oligoelementos o minerales traza. Así, el hierro es un componente esencial de la hemoglobina, el molibdeno participa en distintos sistemas enzimáticos, etc.

Por último, otros elementos se necesitan en tan pequeñas cantidades que no es necesario añadirlos a las dietas de ingredientes naturales, ya que se encuentran entre sus componentes, como contaminantes en los suplementos minerales, o bien en el agua de bebida, de donde el animal los toma, pero sí es necesario añadirlos en las dietas purificadas.

Calcio y fósforo: se consideran juntos, ya que sus papeles funcionales están estrechamente relacionados. Cerca del 80 % del fósforo y casi todo el calcio se encuentran en el cuerpo formando parte del esqueleto o del diente; el resto se encuentra en los tejidos blandos donde realiza funciones importantes. Así, el fósforo forma parte de los ácidos nucleicos y de distintos sistemas enzimáticos y moléculas energéticas. El calcio es importante en la contracción muscular y en los procesos de coagulación.

Al considerar las recomendaciones dietéticas de estos minerales, no sólo debemos pensar en las cantidades absolutas de cada mineral, sino cuidar la relación que existe entre ellos, ya que si alguno está en exceso, esto puede afectar a la utilización del otro. Para la mayor parte de las especies la relación óptima Ca: P es de 2:1 ó 1:1. Los últimos estudios ponen de manifiesto que las relaciones inferiores a 1 (0.96) pueden cubrir las necesidades de ambos minerales.

Existen intereses contrapuestos al intentar determinar las necesidades de calcio; por una parte, se trata de maximizar las concentraciones de calcio y fósforo en el hueso, pero por otra, se tiende a evitar la osificación de los tejidos blandos, y en concreto la nefrocalcinosis.

Para animales en crecimiento y adultos (no durante la lactancia) se recomiendan 5 g/kg de alimento de calcio y 3 de fósforo. En hembras lactantes se debe incrementar un 25 % de media (6.3 g/kg de alimento de calcio y 3.7 de fósforo). Para una correcta absorción intestinal de calcio y su depósito óseo, es necesaria la presencia de vitamina D. Una deficiencia en esta vitamina puede paliarse, en parte, incrementando la ingestión de calcio y fósforo.

Las etapas de la vida en las que se incrementan las necesidades de ambos minerales son el período de crecimiento, como consecuencia de la formación del esqueleto, y en las hembras adultas las etapas de gestación y lactancia, para compensar las pérdidas debidas a la transferencia de estos elementos al embrión en desarrollo y a la leche. Las aves necesitan sobre todo el calcio para la formación de la cáscara del huevo. Cuando la cantidad inferida de calcio es inadecuada y se entra en una situación de balance negativo de este mineral, existe una movilización del calcio y fósforo del esqueleto para atender las funciones orgánicas, lo que conduce a una desmineralización ósea (osteoporosis), haciéndose los huesos más frágiles y fácilmente fracturables.

Los cereales son una fuente pobre de calcio, y a menos que la dieta contenga cantidades importantes de productos animales, como leche en polvo o harina de carne y huesos, el calcio debe añadirse a la dieta en forma de harina de hueso esterilizada, fosfato calcico y polvo de caliza. El fósforo es más abundante en los productos vegetales, particularmente en el salvado y en el forraje. Sin embargo, gran parte de éste se encuentra en forma de ácido fítico, con el que el calcio y otros elementos forman sales insolubles. En esta forma, el fósforo no se absorbe fácilmente, y además hay otros elementos, entre ellos el calcio, que tampoco están disponibles para el animal. El exceso de calcio y fósforo en la dieta puede impedir la absorción de otros minerales a través de la formación de sales dobles.

Existe una serie de factores dietéticos que pueden afectar en uno u otro sentido (favoreciendo o impidiendo) afectando a la absorción de calcio y fósforo de la dieta (Cuadro 4-5).

Las proteínas son fuente de fósforo de la dieta en distintas cantidades, pero todo el fósforo que contienen ofrece la misma biodisponibilidad debido a la forma química en que se encuentra. Dietas pobres en fósforo, pero adecuadas en calcio, producen cálculos en ratas cuando el aporte proteico es insuficiente.

Magnesio: se encuentra principalmente en el esqueleto, pudiéndose movilizar de ese depósito igual que el calcio y el fosfato cuando la cantidad ingerida es inadecuada. Su presencia es esencial en muchos sistemas enzimáticos. La deficiencia lleva a un crecimiento escaso y a una mineralización ósea incorrecta; si ésta es grave, aparecen alteraciones neurológicas que pueden conducir a la muerte, con convulsiones, arritmia y vasodilatación entre otros síntomas.

Cuadro 4-5. Factores dietéticos que afectan a la absorción de calcio y fósforo

La absorción y la excreción de magnesio están muy relacionadas con las del calcio y el fósforo; por tanto, el aumento de estos dos últimos minerales incrementa las necesidades de magnesio como resultado de una menor absorción o una mayor excreción. Inversamente, un exceso de magnesio puede alterar la capacidad de retener calcio. Un bajo porcentaje de magnesio y calcio produce afecciones en la osificación y excitabilidad neuromuscular. También los fitatos interfieren en la absorción de magnesio, por lo que es aconsejable elevar los niveles de éste cuando hay fuentes alimentarias ricas en ácido fítico (véanse necesidades en Cuadro 4-3).

Las necesidades de magnesio se han establecido en 0.5 g/kg de alimento para animales adultos y en crecimiento, siempre que no haya ningún factor adverso (exceso de ácido fítico de calcio o de fósforo) y se dé un aporte adecuado de vitamina D. Para ratas en período de lactancia o de gestación se recomienda elevar la cantidad a 0.8 g/kg de alimento y a veces hasta 1.9.

Sodio, potasio y cloro: estos tres elementos están implicados en el balance de agua y electrólitos del organismo. El potasio se localiza principalmente en el interior de la célula y el sodio predomina en el líquido extracelular. Las concentraciones de sodio, potasio, cloruro y bicarbonato controlan la actividad osmótica dentro y fuera de la célula, y regulan el pH de los líquidos orgánicos. Cualquier deficiencia puede llegar a retrasar, e incluso inhibir, el crecimiento normal.

El contenido en potasio de los alimentos más corrientes es suficiente para cubrir las necesidades; sin embargo, es costumbre añadir cloruro sódico (sal común) para el aporte de sodio y cloruro. Esta práctica tiene la ventaja de que la sal estimula la secreción salival y, por tanto, actúa como un estimulador del apetito (aumenta la palatabilidad). Este elevado consumo de sal carece de efectos indeseables si el animal no tiene restricciones en la ingestión de agua.

Las necesidades en lo que se refiere a los electrólitos y por cada kg de alimento, son: 0.5 g de cloro, 3.6 g de potasio (5.0 g durante la lactancia) y 0.5 g de sodio.

El sodio, el potasio y el cloro, junto con los iones carbonates, mantienen la presión osmótica y el equilibrio ácido-base. Dietas pobres en sodio han llegado a producir reblandecimiento de los huesos en la rata, acompañado de otros síndromes, como uveítis, ulceración corneal, trastornos en la reproducción y a veces la muerte. Un complemento de sodio se consigue agregando cloruro sódico. Las deficiencias de potasio se acusan rápidamente en la necropsia, observándose ascitis e hidrotórax.

Hierro y cobre: se sabe que la deficiencia de hierro conduce a una anemia ferropénica, ya que este elemento forma parte de la hemoglobina. Sin embargo, como se precisan muy pequeñas cantidades de este elemento, las necesidades suelen cubrirse con el hierro que contienen los componentes de la dieta natural. Aunque la leche es pobre en hierro, los animales lactantes cubren sus necesidades de hierro gracias al aporte realizado durante la gestación, siendo prioritario para las hembras gestantes. Los requerimientos de hierro en el período de crecimiento se sitúan en 35 mg/kg de alimento, subiendo a 75 mg en el caso de hembras gestantes o lactantes.

El cobre, en pequeñísimas cantidades, también es necesario para la síntesis de hemoglobina, y la formación de glóbulos rojos, flavoprótidos y oxidasa. Su carencia está relacionada con síndromes de tipo nervioso. Sin cobre, el hierro no puede incorporarse a la molécula de hemoglobina. Puesto que la leche contiene poco cobre, el aporte a las gestantes debe estar asegurado, al igual que en el caso del hierro, para cubrir las necesidades del recién nacido.

Este metal también interviene en la síntesis de queratina y melanina, y por tanto, su eficacia provoca una escasez de pelo, pobremente pigmentado.

El contenido en cobre de los alimentos naturales varía en función de la presencia de este elemento en el suelo de cultivo. Hay que tener cuidado con el suplemento, ya que el exceso de cobre puede ser perjudicial y favorecer la aparición de anemia hemolítica. Los requisitos son de 5 mg/kg de alimento en animales en crecimiento y adultos, y de 8 mg en hembras lactantes y gestantes. En dietas con alto contenido en cinc, cadmio y vitamina C hay que incrementar la cantidad de cobre.

Manganeso: la deficiencia de manganeso como elemento integrante de varios sistemas enzimáticos se traduce en alteraciones del sistema reproductor, tanto en machos como en hembras. Se observan retrasos en la madurez sexual, ciclos estrales irregulares, reabsorción de fetos y carnadas débiles. El manganeso también se relaciona con el crecimiento normal del hueso, de modo que su déficit provoca malformaciones óseas. Un elevado consumo de calcio y fósforo, hierro y cobre puede dificultar la utilización del metal y, por tanto, aumentar sus necesidades.

Cinc: es el componente esencial de una enzima respiratoria, la anhidrasa carbónica. Interviene también en procesos de queratinización y formación del hueso. Las deficiencias en este metal provocan un retraso en el crecimiento, escaso desarrollo del pelo y malformaciones óseas. Su disponibilidad en la dieta se ve afectada por elevados niveles de calcio y fósforo, y la presencia de ácido fítico. La harina de soja afecta de forma negativa a la utilización nutricional de este metal, por su contenido en fitina y en otro factor quelante del calcio.

Los animales pueden obtener sus necesidades de cinc de las jaulas galvanizadas o de los comederos o bebederos. El exceso es tóxico, presentándose anemias probablemente como resultado del antagonismo entre el cinc y el cobre. Los requisitos para animales adultos y en crecimiento son de 12 mg/kg de alimento; si se utiliza harina de soja, la cantidad se debe incrementar hasta 18 mg. En cuanto a las lactantes y gestantes, las necesidades se sitúan en 25 mg/kg de alimento.

El cinc es necesario en la formación de distintas enzimas (fosfatasas, catalasas, etc.), y su deficiencia se sospecha cuando existe un retraso en el crecimiento, pérdida de peso e hiperqueratosis. El cobalto está relacionado con la aparición de anemias micro y normocíticas.

Yodo: es imprescindible para la síntesis de las hormonas tiroideas yodadas. Su deficiencia provoca hipotiroidismo con retraso en la maduración sexual, inactividad y obesidad; además, la glándula se hipertrofia apareciendo bocio. La deficiencia en este elemento no es común, aunque puede aparecer en áreas con escasa presencia de yodo en el suelo de cultivo. Las necesidades son, para la rata, de 150 mg/kg de alimento.

Selenio: este elemento tiene funciones semejantes a las de la vitamina E en el organismo; de hecho, es difícil que se dé una deficiencia en selenio en ratas con un aporte adecuado de vitamina E. Desde hace poco, se sabe que el selenio forma parte de muchas proteínas enzimáticas (selenoproteínas), en forma de selenometionina y selenocisteína. También existen proteínas fijadoras de selenio. Entre las selenoproteínas podemos destacar la glutatión peroxidasa y la yodotironina-5'-desyodinasa tipo I. El selenio puede estar en los alimentos en dos formas inorgánicas principales: como selenito o como selenato; en materia orgánica adopta una de las dos mencionadas antes. La utilización digestiva y metabólica de ambos tipos de fuentes es bastante diferente, y así, según su biodisponibilidad, se pueden establecer de menor a mayor: selenito, selenato, selenometionina y selenocisteína.

Utilizando distintos criterios, para cada kg de alimento, se han establecido los siguientes requisitos: 150 µg/g para dietas de crecimiento y mantenimiento, y 400 µg/g (en forma de selenito, o algo menos en las otras formas), para ratas en período de gestación y lactación.

Molibdeno: es un factor para la xantina oxidasa/deshidrogenasa, la aldehido y la sulfito oxidasa. Todas ellas participan en sistemas redox. Sus necesidades nutricionales están todavía insuficientemente establecidas, ya que faltan criterios fiables. El NRC (1995) apunta la cifra de 150 µg/kg de alimento. Es importante señalar que presenta interacciones con otros minerales, como el cobre y el azufre.

Otros minerales: hay minerales que están presentes en muy bajas concentraciones en las dietas de ingredientes naturales, pero no se sabe que estén asociados a ninguna enzima o complejo enzimático, o que participen como cofactores en ninguna ruta metabólica del organismo. Sin embargo, se defiende su papel como nutrientes esenciales, y su ausencia o déficit en las dietas para animales de laboratorio, como ocurre en dietas purificadas o químicamente definidas, puede causar alteraciones en el normal crecimiento y desarrollo, así como en la capacidad de reproducción de estos animales. Entre ellos se encuentran: cromo, arsénico, boro, níquel, vanadio, silicio, estaño, litio, flúor, plomo, azufre y cadmio.

El cromo y el vanadio se han asociado con el metabolismo de la glucosa y la función de la insulina; el litio se ha asociado con una mayor eficacia en la reproducción; el silicio se relaciona con un crecimiento óptimo, y en cuanto al azufre, está presente en los aminoácidos azufrados y participa en la formación del cartílago.

Vitaminas

Las vitaminas son sustancias orgánicas que, aunque se requieren en pequeñas cantidades, son esenciales para la salud y el bienestar del animal. Su función biológica es actuar como biocatalizadores de las diferentes reacciones que tienen lugar en la materia viva, formando parte de distintos sistemas enzimáticos. Los efectos de la deficiencia en una vitamina dada son bastante diferentes en las distintas especies, aunque a veces aparecen manifestaciones particulares. En el Cuadro 4-6 se recogen las principales alteraciones producidas por las deficiencias en las distintas vitaminas.

Las vitaminas A, D, E y K son liposolubles, por lo que se encuentran en la fracción lipídica de los alimentos y se absorben con ella. Estas vitaminas se pueden almacenar en el organismo, y especialmente en el hígado, lo que permite al animal no tener que ingerirlas necesariamente a diario. Las vitaminas del complejo B y la C son hidrosolubles y no se almacenan en el organismo, si exceptuamos la vitamina B12, por lo que es necesario su aporte dietético diario.

Algunas vitaminas del complejo B se encuentran, de forma natural en los alimentos, unidas a otras macromoléculas, frecuentemente proteínas, siendo fácilmente separadas por los procesos digestivos. Estas formas ligadas deben tenerse en cuenta en los métodos de valoración de las vitaminas en los alimentos, para no infravalorar su contenido.

Vitamina A: preformada, se encuentra en los alimentos de origen animal en forma de alcohol (retinol), esteres del ácido retinoico o como aldehido (retinal). En los alimentos vegetales se encuentran las provitaminas, pigmentos carotenoides, que pueden convertirse en vitamina A en el organismo.

Los aceites de hígado de peces son fuentes ricas, aunque poco estables, de vitamina A. Los ácidos grasos poliinsaturados de los aceites de pescado se oxidan fácil y rápidamente, y los productos resultantes aceleran la destrucción de la vitamina A. Por ello, si se utilizan estas fuentes en la formulación de dietas, deben previamente estabilizarse con la adición de algún antioxidante. Actualmente, la vitamina A se añade de síntesis en forma de retinil acetato o palmitato en preparaciones protegidas de la oxidación con cubiertas de cera o gelatina, que tienen la ventaja de su alta estabilidad y el inconveniente de su difícil dispersión y mezcla por el gran tamaño de la partícula.

Dentro de los carotenoides con actividad vitamina A, el más significativo es el β -caroteno, un pigmento naranja que se encuentra en vegetales como la zanahoria y el maíz. Está formado por dos moléculas de vitamina A, y en el intestino se hidroliza, teóricamente, en ellas. En la práctica, la transformación del caroteno en vitamina A depende de distintos factores y la relación de conversión ideal difícilmente se consigue. La equivalencia entre las cantidades de β-caroteno y retinol depende de la concentraciσn a la que se administre el primero, de acuerdo con Brubacher y Weiser (1985).

Cuadro 4-6. Efecto de las deficiencias vitamínicas en los animales de laboratorio

En el Cuadro 4-7 se recogen las equivalencias entre ambos para distintas concentraciones de β -caroteno. Es importante señalar que el gato es incapaz de transformar los carotenoides en vitamina A; por tanto, se le debe administrar la vitamina preformada. El β-caroteno es más estable que la vitamina A.

Actualmente, las necesidades de vitamina A se establecen en función del peso corporal más que por la ingestión de energía. Los requisitos de esta vitamina, en la rata, dependen de la fuente que se vaya a utilizar; así, si administramos esteres del ácido retinoico, las necesidades son de 2.4 µmol/kg de alimento (2300 TJI/kg). En la práctica, los requisitos pueden cubrirse por cada kg de alimento con 0.7 mg de retinol, 0.8 mg si se trata de retinil acetato y 1.3 mg en el caso de retinil palmitato. A estas concentraciones tan bajas, 1.3 mg/kg de alimento de β -caroteno (equivalente a 12.4 µmol/kg), es suficiente para cubrir dichas necesidades de vitamina A.

Cuadro 4-7. Equivalencias entre β -caroteno y retinol en diferentes concentraciones (NRC, 1995)

Las necesidades de vitamina A dependen de otros factores nutricionales, que deben tenerse en cuenta a la hora de formular la dieta. Las dietas hipoproteicas disminuyen los niveles plasmáticos de vitamina A de forma paralela a los de su proteína transportadora (proteína transportadora de retinol). Estas dietas bajas en proteína que cursan con cambios en la velocidad de crecimiento afectan de forma directa a las reservas hepáticas y renales de esta vitamina. En ratas con déficit de cinc disminuye la liberación hepática de vitamina A, y una escasa ingestión de vitamina E disminuye el contenido hepático de vitamina A. El estrés aumenta los requerimientos de esta vitamina.

El exceso de vitamina A puede tener efectos tóxicos, como se ha demostrado en diversos animales de laboratorio tras una sobredosis. Se han descrito deformidades esqueléticas, anemia, retraso en el crecimiento y escaso desarrollo del pelo. Estos efectos tóxicos se corresponden con una ingestión excesiva de retinol o retinil esteres, no de β-caroteno.

La influencia de esta vitamina puede demostrarse en el metabolismo de los hidratos de carbono, proteínas, ácidos nucleicos, esfenoides y fosfolípidos. Su mecanismo de acción se desconoce, salvo en lo que se refiere a la función retinal. El porcentaje de proteína, grasa, vitamina D y E, cinc y ácidos grasos insaturados, puede afectar a la absorción y la utilización de la vitamina A. Dietas deficientes en proteínas provocan una disminución sérica y tisular de vitamina A, aunque el porcentaje de almacenamiento sea normal. Dosis de 25 000-75 000 UI de vitamina A son tóxicas para las ratas si se administran 16 días consecutivos, con signos de alopecia, posturas anormales al andar y pérdida de peso. El déficit de esta vitamina está asociado a un retraso en el crecimiento, hemoconcentración, aumento del líquido cefalorraquídeo, mayor susceptibilidad a las infecciones, queratinización de la piel, degeneración retiniana y fracaso de la reproducción. Ratas alimentadas con una dieta exenta de vitamina A dejan de crecer a las 6-8 semanas, pierden peso, y mueren a las 10-16 semanas.

Vitamina D: tiene un papel relevante en el metabolismo del calcio y los fosfatos, y por tanto en el metabolismo óseo, ya que es precursora del 1,25 dihidroxicolecalciferol (1,25-DHCC), una hormona que participa en el metabolismo de estos minerales a nivel digestivo, renal y óseo. Sin embargo, esta vitamina participa en la síntesis de eritrocitos y en los mecanismos de proliferación de linfocitos inmunocompetentes (B y T).

En la naturaleza se encuentran distintas formas de esta vitamina. Las más importantes, desde el punto de vista nutricional, son el ergocalciferol (D2), que se obtiene por radiación ultravioleta de los esteróles vegetales, como el ergosterol, y el colecalciferol (D3), que se obtiene por radiación ultravioleta del 7-dehidrocolesterol, presente en los tegumentos animales. Los aceites de hígado de pescado son fuentes ricas en vitamina D3. Hoy en día se añaden a las dietas preparados comerciales de la vitamina en vehículo lipídico o en polvo. Los pájaros no pueden utilizar el ergocalciferol, por lo que se les debe administrar colecalciferol en la dieta. Los mamíferos utilizan tanto la D2 como la D3, aunque recientemente se ha observado en primates del nuevo mundo que tienen requerimientos específicos de colecalciferol. Por exposición solar se puede sintetizar la vitamina a partir de los precursores presentes en los tejidos superficiales, por lo que sus necesidades dietéticas disminuyen.

Aunque no hay ninguna duda de que el aporte de vitamina D es imprescindible para un crecimiento y desarrollo normales, el establecimiento de las necesidades dietéticas es difícil, ya que la aparición de signos clínicos de raquitismo puede retrasarse mucho en ratas con dietas deficientes en vitamina D, siempre que la dieta contenga cantidades adecuadas de calcio y fósforo y la relación entre ambos se acerque a 1. Los requisitos de esta vitamina se sitúan en 1000 Ul/kg de alimento (65 nmol de colecalciferol/kg; 25 µg/kg).

Una ingestión excesiva de vitamina D puede ser tóxica y causar desmineralización ósea y depósito de calcio en los tejidos blandos. La deficiencia de esta vitamina se asocia a procesos de escasa mineralización del hueso, además de ensanchamiento y descalcificación del cartílago en láminas.

Vitamina E: este nombre se aplica a todos los compuestos de tocoferol, de los cuales el más activo biológicamente es el a-tocoferol (RRR-a-tocoferol). Hoy en día se utiliza el all-rac-a-tocoferol, que es una mezcla de ocho esteroisómeros, siete de ellos con menor actividad que el RRR-a-tocoferol. La correspondencia entre ambos, en cuanto a actividad vitamina E, es de 1:1:36 (1 mol de RRR-a-tocoferol tiene una actividad igual a 1.36 moles del all-rac-a-tocoferol).

Esta vitamina se distribuye ampliamente en los componentes vegetales de la dieta, y es particularmente abundante en el germen de los granos de cereales. El aceite de germen de trigo se usa desde hace tiempo como suplemento de vitamina E, aunque actualmente se utilizan compuestos de síntesis, como el DL-a-tocoferil acetato, en solución oleosa o en polvo. Éste se hidroliza en el intestino y el tocoferol se absorbe. El hecho de estar esterificado proteger a la molécula de tocoferol.

La vitamina E se asocia con una gran variedad de funciones orgánicas, aunque los efectos de su deficiencia difieren entre las distintas especies. En ciertas circunstancias se comporta como antioxidante celular y puede reemplazarse con éxito por otros antioxidantes, como el difenil-p-fenilendiamina (DPPD). Su deficiencia conduce a la infertilidad del macho, y en las hembras, la carnada no llega a término. Esta función no la pueden suplir otras sustancias. Hoy en día, se considera que el mejor parámetro para valorar el estado de la vitamina E es la respuesta del sistema inmuniario.

Los requisitos de vitamina E de los animales de laboratorio están ligados a las concentraciones dietética y tisular de ácidos grasos poliinsaturados, ya que esta vitamina evita su degradación por oxidación, tanto en la dieta como cuando forman parte de los tejidos (fosfolípidos de membrana). Para dietas con un contenido en grasa inferior al 10%, las necesidades de vitamina E, en forma de RRR-a-tocoferol, se establecen en 18 mg/kg de alimento (42 µmol/kg o 27 Ul/kg). Si se utiliza el all-rac-a-tocoferol, las cantidades se elevan ligeramente a 27 mg/kg de alimento (57 µmol/kg). Las altas concentraciones de retinol y β-caroteno interfieren en la absorción de vitamina E.

Vitamina K: está implicada en los procesos de coagulación sanguínea debido a su papel en la conversión del ácido glutámico en ácido y-carboxiglutámico (Gla), que forma parte de las proteínas que intervienen en los procesos de formación del coágulo, protrombina y factores VII, IX y X.

La forma de la vitamina más adecuada desde el punto de vista de su biodisponibilidad es la filoquinona (vitamina K,), que se encuentra en las plantas verdes. Las menaquinonas (vitamina K2) son sintetizadas por las bacterias intestinales. Los animales coprófagos cubren parte de sus necesidades en vitamina K de esta manera. La aparición de enfermedades hemorrágicas en colonias de ratas libres de patógenos (SPF, del inglés specific-pathogen free) sugiere que la contribución de los microorganismos al aporte de vitamina K en los animales criados convencionalmente puede ser, desde el punto de vista nutricional, muy significativa.

En ambientes SPF la flora intestinal está restringida y pueden faltar las bacterias productoras de vitamina K. Por tanto, los animales SPF tienen necesidades superiores de esta vitamina respecto a los normales. Por supuesto, los animales libres de gérmenes dependen totalmente del aporte de vitamina K por la dieta. La menadiona (vitamina K3) es un derivado sintético de la vitamina K, que ligado al bisulfito o difosfato sódico es hidrosoluble, por lo que se utiliza frecuentemente en las dietas para animales de laboratorio por su conversión hepática en menaquinona. Su actividad biológica es una décima parte de la que presenta la filoquinona; sin embargo, su derivado hidrosoluble (bisulfito) se absorbe con mayor eficacia y de hecho es tan activo como la filoquinona.

Aunque las necesidades de vitamina K son difíciles de establecer por diversas razones (coprofagia, dificultad de obtener dietas carentes de vitamina K, sólo la proteína de soja extraída con etanol tiene muy pequeñas cantidades de esta vitamina, la diversidad entre razas y los criterios de valoración), hoy se calcula, en general, una cifra de 1 mg de filoquinona por kg de alimento (2.22 µmol/kg). En la rata se recomienda la filoquinona y no la menadiona por razones digestivas y metabólicas. Existen interacciones negativas entre la vitamina K y las vitaminas A y E.

Los principales signos de deficiencia de esta vitamina son las hemorragias espontáneas o provocadas por pequeñas lesiones.

Vitaminas del grupo B: todas las vitaminas de este grupo actúan como cofactores en diversos sistemas enzimáticos. Las necesidades de las distintas vitaminas del grupo B se recogen en el Cuadro 4-8. En la naturaleza se encuentran en el hígado y, con excepción de la vitamina B12, en los cereales y también en las levaduras. Son coenzimas de reacciones metabólicas. Se absorben en el intestino grueso salvo la vitamina B12 que se absorbe en el íleo.

Algunas son sintetizadas por las bacterias intestinales. Son razonablemente estables, pero el ácido fólico, la vitamina B12, la tiamina y la riboflavina pueden ser destruidas por el calor, la luz y la exposición al aire.

En las dietas de ingredientes naturales los cereales contribuyen, en gran parte, a satisfacer los requerimientos del animal en vitaminas del grupo B, aunque en los cereales el ácido nicotínico está en forma ligada y es difícil su utilización por la mayoría de las especies. Las levaduras secas y los extractos de hígado son buenas fuentes naturales de vitamina B. Normalmente, las dietas se complementan con las vitaminas puras.

Existe la certeza de que todas las vitaminas de este grupo son sintetizadas por los microorganismos del tracto gastrointestinal. Así, los rumiantes no necesitan su aporte en la dieta, ya que los microorganismos ruminales sintetizan las necesarias. Los conejos, cobayos, ratas y ratones obtienen parte de la que necesitan por la ingestión de sus heces (coprofagia). De hecho, puede haber un déficit en animales SPF, igual que ocurría con la vitamina K. La deficiencia en vitamina B12 raramente se observa, aunque sólo se distribuye en alimentos de origen animal. Las razones son dos: en primer lugar, se sintetiza en el intestino; y en segundo lugar, es eficazmente almacenada en el hígado, riñon y otros tejidos. Además, pasa de la madre al feto.

Cuadro 4-8. Necesidades nutricionales de vitaminas del grupo B en ratas (NRC, 1995)

*Cantidad suficiente más que necesidades.

Los requisitos de algunas de las vitaminas del grupo B pueden estar influidos por otros constituyentes de la dieta. El ácido nicotínico se sintetiza en los tejidos a partir del triptófano (40 mg de triptófano = 1 mg de niacina). Sin embargo, el triptófano es uno de los aminoácidos esenciales, y por tanto sólo estará disponible para la síntesis de la vitamina si se halla en exceso respecto a sus necesidades para la síntesis proteica. Se ha calculado que los requerimientos de triptófano en la dieta están alrededor del 0.15 %. El exceso de triptófano se transforma en ácido nicotínico y reduce sus requerimientos dietéticos. Dietas enriquecidas o deficitarias en niacina y triptófano provocan alteraciones en el comportamiento, convulsiones, diarrea, disminución de peso y desarrollo, con pelo áspero y alopecia.

Una de las funciones de la vitamina B12 es catalizar la formación de grupos metilo, que son, por consiguiente, incorporados a la homocisteína para formar metionina. Por tanto, las dietas que contienen cantidades elevadas de metionina o compuestos de metilación como la colina, hacen que disminuyan los requerimientos de vitamina B12.

No obstante, esta vitamina no puede sustituirse totalmente por la metionina, ya que tiene otras funciones. Se necesita una concentración mayor en dietas que sólo contengan proteínas de origen vegetal, en las que se añade metionina y colina pero no vitamina B12. Su concentración en la dieta varía según la concentración de colina, metionina y ácido fólico (que puede ser sintetizado por bacterias en el intestino). Dosis menores de esta vitamina producen una mayor incidencia de anomalías en neonatos (hidrocefalia).

Existe una interrelación importante entre la tiamina y la fuente energética de la dieta. La tiamina desempeña un papel importante en el metabolismo de los hidratos de carbono, por lo que las necesidades de tiamina son sensiblemente mayores cuando la fuente de energía de la dieta son los hidratos de carbono en lugar de la grasa.

Su deficiencia origina anomalías en el sistema nervioso y el corazón, y una disminución de la reproducción. Los signos clínicos característicos son anorexia y pérdida de peso; el piruvato puede estar aumentado. A las 5 semanas de déficit, aparecen cuadros de encefalopatía e hipertrofia cardíaca. Los animales estarán atáxicos, replegados y dormidos.

Las necesidades de riboflavina dependen del tipo y la cantidad de hidratos de carbono de la dieta. Si disminuye el almidón, sus necesidades aumentan por incremento de la síntesis intestinal de las vitaminas. Las hembras que consumen una dieta pobre en esta vitamina producen crías de bajo peso, escaso crecimiento, y menor aumento del contenido de ADN en el cerebro. Las ratas deficitarias pueden presentar un hígado graso, aumento del recambio proteico y de la actividad enzimática del metabolismo aminoácido, y disminución de la síntesis de ATP.

La vitamina B6 puede estar en forma de piridoxeno, piridoxal y piridoxamina. Se necesita para la reproducción y el desarrollo. Las crías de hembras con déficit presentan una diferenciación renal retardada, los lípidos cerebrales anormales y un aumento de cistationina urinaria. Las hembras necesitan un aporte mínimo de 3-6 mg/kg para que las crías tengan un crecimiento y peso cerebral dentro de la normalidad. Las ratas con déficit presentan dermatitis escamosa simétrica en el rabo, zarpas, cara y orejas, anemia microcítica, hiperexcitabilidad y convulsiones, además de disminución de la reproducción y deficiencias en la producción de insulina.

En la rata, la biotina es suministrada por diferentes tipos de bacterias intestinales. Su carencia produce, en ratas en desarrollo, dermatitis exfoliativa, alopecia, acromotricidad, etcétera.

Vitamina C: se encuentra en la naturaleza como ácido ascórbico. No es sintetizada por microorganismos, pero muchas especies de animales pueden sintetizarla y, por tanto, no necesitan aporte dietético. Las dos excepciones son los primates y el cobaya, en los que no existe la enzima necesaria para llevar a cabo la última reacción de su síntesis y necesitan el aporte en la dieta. Las principales fuentes alimentarias son los cítricos y las verduras, no encontrándose en cantidades significativas en los componentes habituales de las dietas de ingredientes naturales para animales de laboratorio. Debido a su termo-labilidad y a su rápida destrucción por oxidación, se suele administrar como suplemento de la dieta.

La carencia de esta vitamina se manifiesta en una incapacidad para formar colágeno y tejido osteoide, alteraciones en el crecimiento de huesos y dientes, y hemorragias. La falta de colágeno impide la curación de las heridas, los abscesos bacterianos no forman cápsula y se diseminan. El animal con déficit de vitamina C presenta falta de vascularización de las heridas, alteraciones en el crecimiento de los incisivos, deformaciones óseas y engrasamiento de articulaciones costocondrales.

Otros nutrientes

Colina: difiere de las vitaminas en que no tiene un papel catalítico, pero sí aporta el material básico a partir del cual se van a formar sustancias de gran importancia biológica. Así, un éster, la acetilcolina, es un importante neurotransmisor. Asimismo, la colina es una molécula transferidora de grupos metilo, que intercambia con otras moléculas como la metionina. La colina forma parte de los fosfolípidos (lecitina), que participan en el transporte de lípidos y en la formación de las membranas biológicas.

Los animales que ingieren dietas con un bajo contenido en colina presentan esteatosis hepática. La acción lipotrópica de la colina es compartida por otras sustancias y compuestos, incluyendo la metionina, la betaína y el inositol. En el pollo, la colina está implicada en la prevención de la perosis.

La colina puede sintetizarse en los tejidos animales, pero no a la suficiente velocidad como para poder atender a todas las necesidades; por tanto, debe ser administrada con la dieta. Si hay un aporte suficiente de otros compuestos metilantes, como la metionina o la betaína, sus necesidades disminuyen. Las deficiencias en colina son poco comunes, ya que se encuentra en casi todos los ingredientes empleados en las dietas, y especialmente en las fracciones fosfolipídicas de los tejidos animales y vegetales.

Las dietas se formulan, habitualmente, con cloruro o bitartrato de colina. Normalmente, se tiende a utilizar este último, porque es menos higroscópico. Los cálculos para el aporte dietético de colina deben hacerse en función del contenido en metionina y grasa de la dieta. Se recomiendan 750 mg/kg de alimento (7.2 mmol/kg), cantidad equivalente a 1.8 g de bitartrato de colina por kg de alimento. El incremento en la cantidad de grasa, las deficiencias en folato o vitamina B12, y los aumentos en la temperatura ambiente incrementan las necesidades de colina.

Inositol: aunque el inositol (mioinositol) se incluye, a veces, como un nutriente esencial, actualmente no parece que esté justificado. Estructuralmente, es semejante a los azúcares simples. Se encuentra en los tejidos animales y formando parte de un fosfolípido cerebral, el fosfatidil inositol. En ciertas circunstancias tiene una acción lipotrópica y se le ha atribuido la prevención de la alopecia en el ratón. Se sintetiza en los tejidos animales a una velocidad suficiente como para atender a las demandas corporales. Además, se forma por la flora intestinal. Se encuentra en alimentos de origen animal y vegetal. En vegetales, se halla como hexafosfato de inositol, fitina, y también está presente en el germen de trigo, soja y cacahuete, y en levaduras.

Agua

El agua, por sus propiedades físicas y químicas, es el constituyente más importante de la materia viva, además de ser el más abundante, y que la mayoría de los tejidos tienen, como mínimo, un 70 % de agua (tejidos blandos). De hecho, un animal puede permanecer en ayunas durante largo tiempo y, sin embargo, la falta de agua es letal en pocos días.

El agua es el vehículo en el que se mantienen disueltos o en suspensión la mayor parte de los constituyentes corporales. Alrededor del 50 % del agua se encuentra en el compartimiento intracelular y el resto en el extracelular. Los productos de la digestión son transportados en un medio acuoso desde el tracto gastrointestinal hasta los tejidos, y muchos de los compuestos de desecho originados se excretan en solución en la orina.

El agua es un constituyente esencial para cualquier reacción metabólica que implique una hidrólisis. Además, desempeña un papel importante en la regulación de la temperatura. Debido a su alto calor específico puede absorber gran cantidad del calor generado durante el metabolismo, y de esta forma la temperatura corporal no se incrementa excesivamente. Por otra parte, su alto calor latente de evaporación permite pérdidas grandes de calor sin apenas pérdidas de volumen.

Puesto que las pérdidas de agua son continuas, a través de la orina, las heces, el aire espirado o la piel, para mantener un balance hídrico adecuado, las pérdidas de agua deben ser reemplazadas. En la mayoría de los animales el aporte de agua se realiza en forma de fluidos o como parte del alimento, pero una pequeña parte proviene del agua metabólica generada.

Aunque se ha descrito la cantidad de agua necesaria para los distintos animales de laboratorio en relación con el peso corporal, las necesidades de agua del animal dependen de factores ambientales, fisiológicos y alimentarios. En ambientes cálidos el animal pierde más agua por vía respiratoria y cutánea. En los animales en crecimiento o gestantes el agua se utiliza para la formación de nuevos tejidos, y las hembras lactantes pierden un volumen considerable con la leche.

El volumen de orina excretado varía con la composición de la dieta. Las proteínas dan lugar a productos catabólicos nitrogenados, en especial urea, que deben ser eliminados por la orina. Si la concentración de electrólitos en el líquido extracelular aumenta, también aumenta la sensación de sed y la ingestión de agua. Las dietas ricas en proteínas o en sales incrementan las necesidades de agua (Cuadro 4-9).

A la vista de las necesidades variables de agua y de las serias consecuencias de su restricción, se recomienda, en condiciones normales, que los animales tengan acceso libre al agua, ya que el exceso en la ingestión sólo provoca una eliminación mayor de orina para reajustar el balance.

Cuadro 4-9. Consumo medio de agua y alimento de los principales animales

de laboratorio

REQUISITOS NUTRICIONALES

El AIN reconoció en 1977 la necesidad e importancia de estandarizar las dietas para roedores de laboratorio, y de acuerdo con ello elaboró unas recomendaciones generales (AIN 1977 y 1995) dirigidas a los investigadores (véase Cuadro 4-3). El sustrato científico de estas recomendaciones se fundamenta en el crecimiento de ratas y ratones destetados como índice de una nutrición óptima. La utilización de animales no destetados como modelo hace difícil la extrapolación de los resultados a animales adultos.

Se han comparado velocidad de crecimiento y el crecimiento máximo en animales alimentados ad libitum con dietas que contenían concentraciones diferentes de un nutriente específico, manteniendo constante la concentración de los demás nutrientes.

La concentración óptima del nutriente estudiado se define como aquélla a partir de la cual cantidades adicionales del mismo en la dieta no aumentan significativamente el crecimiento máximo del animal. Este procedimiento ha arrojado luz y ha mejorado el conocimiento científico sobre la naturaleza de los requisitos nutricionales de los roedores de laboratorio.

Este tipo de trabajos han puesto de manifiesto que el nutriente más difícil es la proteína, necesaria en mayor cantidad para animales jóvenes, y por tanto, conflictiva en experimentos de larga duración, donde puede tener una repercusión negativa. En los últimos 20 años la reformulación de dietas sobre la base de los nuevos conocimientos ha incidido fundamentalmente en este nutriente, que se ha ido rebajando para animales adultos. El efecto que otros nutrientes pueden tener sobre la salud de los roedores en experimentos de larga duración es menos importante, o está menos claro que en el caso de las proteínas.

Algunos investigadores sugieren que necesidades de carbohidratos y grasas pueden ser diferentes para roedores jóvenes y adultos. De momento, se necesitan más estudios sobre este punto para poder aclarar estas sugerencias (Cuadro 4-10).

Partes: 1, 2, 3, 4