The effect of fructans (fructooligosaccharides) on calcium and magnesium bioavailability in rats

Frutanos, frutooligossacarídeos (FOS) e inulina, são carboidratos constituídos de moléculas de frutose, ligadas ou não a uma molécula terminal de sacarose e, devido aos efeitos fisiológicos do seu consumo, são incluídos na categoria das fibras alimentares. Estudos têm demonstrado que os frutanos são intensamente fermentados no intestino grosso proporcionando, desta forma, um ambiente favorável para a absorção dos minerais. No presente trabalho, os efeitos dos FOS, provenientes da Raftilose e da raiz tuberosa do yacón, foram avaliados sobre a biodisponibilidade do Ca e do Mg em ratos em crescimento. Foram realizados dois ensaios biológicos, sendo o 1º de 23 dias (n=16) e o 2º de 27 dias (n=24). Ratos machos da linhagem Wistar Hannover, recém-desmamados, foram submetidos, no 1º ensaio, a dietas suplementadas com Raftilose (5% de FOS) e, no 2º ensaio, com uma farinha de yacón (5 e 7,5% de FOS). Em ambos, os ensaios a ração controle foi elaborada segundo a AIN-93G. Todas as rações foram suplementadas com 7,5g de cálcio/kg de ração. Ração e água foram fornecidas ad libitum. Fezes (1º e 2º ensaios) e urina (2º ensaio) foram coletadas ao longo de 3 períodos experimentais (4º, 10º e 16º dias de experimento) de 5 dias cada. Os animais foram sacrificados e o fígado, o baço e os rins foram removidos e pesados. O ceco foi removido e seu conteúdo e sua parede foram pesados. Após centrifugação do conteúdo, as frações resíduo (R) e sobrenadante (S) foram pesadas e o pH foi determinado na fração S com uma fita indicadora. No 2º ensaio uma porção da parede do ceco e do cólon proximal foram fixados em solução alcoólica de Bouin e posteriormente transferidos para uma solução de etanol a 70%, para análises histológicas. Os ossos (fêmur e tíbia) foram removidos para análises da densidade mineral óssea (DMO), do conteúdo mineral e das propriedades mecânicas (somente o fêmur). As análises de Ca e Mg também foram realizadas nas fezes (absorção aparente), na urina (balanço mineral) e no conteúdo cecal. Os resultados foram avaliados através de análises de variância (ANOVA), sendo considerado um nível de significância de 95%. Foram observados aumentos significativos no peso e no teor de umidade das fezes, e no peso do ceco (conteúdo e parede). O consumo dos FOS estimulou significativamente a absorção e o balanço mineral. Tal efeito ocorreu de maneira menos pronunciada para o Mg. Este aumento foi refletido em maior retenção mineral nos ossos, confirmada pelas análises por espectrofotometria de absorção atômica. Foi observado efeito positivo nas propriedades mecânicas (carga máxima e rigidez) nos fêmures dos animais que consumiram FOS, em relação às dos grupos controles. Não foram observadas diferenças significativas na DMO, em quaisquer das regiões analisadas nos ossos (proximal, medial e distal), entre os grupos experimentais. As análises histológicas demonstraram um pronunciado aumento na profundidade e no número de criptas no ceco, bem como no número de criptas em bifurcação. Os efeitos positivos na absorção intestinal, na retenção mineral e no comportamento mecânico do osso observado no presente estudo, indicam um papel importante dos FOS na manutenção de ossos hígidos.Fructans, fructooligosaccharides (FOS) and inulin, are carbohydrates comprising fructose molecules linked or not to a terminal sucrose molecule. Because of the biological effects of its consumption, they are considered as fibers. Studies have demonstrated that fructans are intensely fermented in the large intestine, thus rendering a favorable environment to mineral absorption. In the present work, the effects of FOS from Raftilose and from yacon tuberous roots on the bioavailability of Ca and Mg in growing rats were evaluated. Two biological assays were carried out, the first one lasting 23 days (n=16) and the second one lasting 27 days (n=24). In the first assay, weanling male Wistar Hannover rats were fed diets supplemented with Raftilose (5% FOS). In the second assay, they were fed diets supplemented with yacon flour (5 and 7.5% FOS). In both assays, the control diet followed AIN-93G. All diets were supplemented with 7.5g calcium/kg diet. Diet and water were given ad libitum. Feces (first and second assays) and urine (second assay) were collected along the 3 experimental periods (4th, 10th and 16th days of experiment), each period lasting 5 days. The animals were sacrificed and their livers, spleens and kidneys were removed and weighed. The cecum was removed and its contents and wall were weighed. After centrifuging the contents, residues (R) and supernatant (S) were weighed and the pH of S was determined using a chemical tape. In the second assay, portions of the cecum and proximal colon walls were fixed in Bouin’s alcoholic solution and then transfered to a 70% ethanol solution, aiming histological analyses. The bones (femur and tibia) were removed for bone mineral density (BMD) analyses, mineral contents and mechanical properties (only the femur). Ca and Mg analyses were also performed on the feces (apparent absorption), urine (mineral balance) and cecal contents. The results were evaluated using analysis of variance (ANOVA), considering a significance of 95%. Significant increases in the weight and moisture of feces and in the weight of the cecum (contents and wall) were observed. Besides, the consumption of FOS significantly stimulated the absorption and mineral balance, although such an effect was not so evident for Mg. That increase was reflected in a greater bone mineral retention, confirmed through atomic absorption spectrophotometry analyses. A positive effect on mechanical properties (maximum load and hardness) was observed in the femur of animals feeding on FOS, relatively to the control groups. On the other hand, no significant differences in BMD were observed in any of the bone regions analysed (proximal, midshaft and distal) among the experimental groups. Histological analyses demonstrated a noticeable increase in the depth and number of cecum crypts, as well as in the number of bifurcated crypts. The positive effects on intestinal absorption, mineral retention and mechanical behavior of the bones, observed in the present study, show an important role of FOS in healthy bones