Autores:
Autores:
¹ Ingrid Cristina Saldanha
² Marco Antônio de Andrade Belo
ISSN 2318-3837
Descalvado, SP
Dezembro, 2016
GOSSIPOL :
TOXICIDADE DOS
PRODUTOS DO
ALGODÃO
¹Discente do Programa de Mestrado Profissional em Produção Animal;
²Docente do Programa de Mestrado Profissional em Produção Animal;
Universidade Camilo Castelo Branco – UNICASTELO, PMPPA, Descalvado, SP.
Boletim Técnico da Produção Animal (Programa de Mestrado Profissional em Produção
Animal) Ano 2016
Universidade Camilo Castelo Branco Campus Descalvado Disponibilização on line
Autores / Organizadores Prof. Dr. Vando Edésio Soares Prof. Dr. Paulo Henrique Moura Dian Profa. Dra. Kathery Brennecke Profa. Dra. Marcia Izumi Sakamoto Prof. Dr. Gabriel M.P. de Melo Profa. Dra Liandra M.A.Bertipaglia
Ficha catalográfica elaborada pela Biblioteca da Universidade Brasil (UNICASTELO)/Campus de Descalvado
É permitida a reprodução parcial ou total dessa obra, desde que citada a fonte.
Saldanha, Ingrid Cristina Gossipol: toxicidade dos produtos do algodão / Ingrid Cristina Saldanha, Marco Antônio de Andrade Belo. Descalvado: [s.n.], 2016. 25p. (Boletim Técnico da Universidade Brasil, Departamento de Produção Animal, 23)
1. Gossipol. 2. Algodão. 3. Gossypium spp. 4. Alimentação.
5. Toxicidade. 6. Redução da fertilidade. I. Belo, Marco Antônio de Andrade. II. Título. CDD 636.0852
Gossipol: Toxicidade dos Produtos do Algodão
Resumo
O custo com a alimentação do rebanho varia de acordo com os
alimentos que compõem a dieta, por isso, a busca por alimentos
alternativos de qualidade e menos onerosos é fundamental para
a redução dos custos com alimentação. Entretanto, a redução
dos custos não deve ser feita a “qualquer preço”, pois uma dieta
que não atende as exigências de mantença e produção dos
animais resultará em queda no desempenho animal e perdas
econômicas. Por isso é fundamental avaliar a presença de
substâncias antinutricionais e princípios tóxicos que podem estar
presentes nos mais diversos ingredientes de uma dieta.O
gossipol é um alcalóide polifenólico de cor amarela encontrado
nas sementes do algodão, sendo tóxico para animais
monogástricos e os ruminantes parecem possuir capacidade,
através dos microrganismos do rúmen, de anular este efeito
tóxico. Apesar da capacidade dos ruminantes em detoxificar o
gossipol, alguns estudos mostraram redução da fertilidade de
reprodutores alimentados com caroço de algodão.
Palavras-chave: Gossipol, algodão, Gossypium spp,
alimentação, toxicidade, redução da fertilidade
INTRODUÇÃO
O Algodão (Gossypium spp.- família Malvaceae) , foi uma das
primeiras plantas a serem cultivadas pelo homem e ele tem sido
usado por mais de 4.000 anos.
É cultivada principalmente para a utilização da fibra na indústria
têxtil e suas sementes são utilizadas diretamente na extração
de óleo vegetal ou na alimentação animal (Blanco, 2008) . O
gênero Gossypium spp. inclui muitas espécies distribuídas em
todo o mundo, mas apenas quatro espécies são voltadas para a
produção de fibras de algodão: Gossypium hirsutum L.,
Gossypium barbadense L., Gossypium arboreum L., e
Gossypium herbaceum L. , sendo a G. hirsutum a espécie
economicamente mais importante e que tem a produção de
90% do algodão do mundo (Freire et al., 2003)
Esta cultura gera diversos subprodutos, como o caroço, a torta e
o farelo de algodão, sendo este último obtido após extração do
óleo e moagem fina, e que representa a segunda maior fonte de
proteína destinada aos animais, ficando atrás apenas do farelo
de soja (Andriguetto, 1981).
O farelo de algodão apresenta boa aceitabilidade pelos animais,
é rico em fósforo e pobre em lisina, triptofano, vitamina D e
vitamina A (Lana, 2000). Possui enormes variações em sua
composição química, devido à forma de processamento, cultivar
e quantidade de cascas incluídas, o que acarreta em falta de
padronização da composição dos produtos encontrados no
mercado, dificultando a formulação de rações. Geralmente,
encontra-se disponível em duas formas, uma sem casca e outra
rica em casca, que é recomendada para alimentação de
ruminantes. O farelo de algodão sem casca apresenta 43% de
proteína bruta, enquanto que o farelo com casca apresenta de
25 a 36% de PB expressos na matéria seca (Lana, 2005).
O caroço de algodão é um alimento com moderado nível de
proteína, elevado teor de gordura, fibra e energia. Existem dois
tipos disponíveis: alto em línter (fibra curta aderida às sementes
facilmente digestível para os ruminantes), de cor branca, e baixo
em línter, de cor preta. O preto contém de 50 a 100 g/kg menos
fibra e maior concentração de gordura e de proteína (Ezequiel,
2001).
O uso de derivados do algodão na ração animal, como o farelo
de algodão, é bastante difundido pela sua composição
nutricional e por conter proteína de boa qualidade. O farelo de
algodão é o terceiro farelo proteico mais produzido no mundo,
perdendo apenas para o farelo de soja e de canola. Os
problemas provocados pelo uso do caroço de algodão são
atribuídos ao gossipol devido a sua toxicidade e aos ácidos
graxos ciclopropenóides (Marsíglio, 2015).
Composição Química do Gossipol
Gossipol é um composto polifenólico de cor amarela que foi
isolado pela primeira vez em 1899. O nome é derivado á partir
do gênero científico da planta (Gossypium) combinado com a
terminação "ol" a partir do fenol (Blanco, 2008).
Possui um peso molecular de 518,55 Dalton, é cristalino,
insolúvel em água, solúvel em acetona, clorofórmio, éter, e metil
-etil-cetona (butanona). Sua fórmula química é: C30H30O8 (Figura
1). (Blanco, 2008; Abou-Donia, 1976; Rogers et al., 2002)
O gossipol é produzido por glândulas de pigmento presente nas
hastes, folhas e sementes do algodão. São pequenas manchas
pretas distribuídas em toda a planta, mas a sua concentração é
maior nas sementes (Blanco, 2008 Rogers et al., 2002;
Alexander et al., 2008).
Gossipol resulta em diversos efeitos tóxicos em animais
vertebrados, mas proporciona a planta uma resistência a pragas
(Blanco, 2008 Rogers et al., 2002; Alexander et al., 2008). As
glândulas produzem pigmentos fenólicos adicionais, mas em
concentrações menores do que a concentração de gossipol e,
portanto, têm pouca significância toxicológica. O gossipol é uma
mistura de dois enantiómeros, gossipol (-) e (+) (Blanco, 2008;
HRON ET AL., 1999) . O enantiômero (-) é de eliminação mais
lenta, embora seja a forma biologicamente ativa, conseguinte, é
mais tóxico do que o gossipol (+) (Kakani et al., 2010; Bailey et
al., 2000). A espécie Gossypium produz ambos os enantiômeros
em proporções variáveis, que é determinada geneticamente
(Lordelo et al., 2005 - 2007). Por exemplo, nas sementes da
variedade de sequeiro (G. hirsutum) o gossipol (-) é produzido
na proporção de 33,8 a 47,0% e nas sementes de G.
barbadense é de 24,9-68,9% (Percy et al., 1996).
Figura 1: Fórmula química estrutural do gossipol.
Fórmula química: C30H30O8
Fonte: Gadelha et al., 2011
A síntese de gossipol é influenciada por diversos fatores,
incluindo as condições meteorológicas e as espécies de
algodão. Considerando as condições climáticas, a síntese de
gossipol na planta é positivamente correlacionada com o índice
pluviométrico e negativamente correlacionada com temperatura
(Pons Jr.et al., 1953)
O gossipol é observado nas formas "livre" e "ligada" às
proteínas, principalmente ao aminoácido lisina. Na forma
"ligada" ele é considerado não tóxico por não poder ser
absorvido no trato digestivo. A forma "livre" pode ser tóxica, e
atua reduzindo a capacidade de transporte de oxigênio do
sangue, resultando em respiração mais curta e edema de
pulmões. O caroço de algodão possui maior quantidade de
gossipol livre, enquanto que nos farelos, o aquecimento durante
o processamento faz com que a maior parte se apresente na
forma ligada, embora o valor total não se altere. (Marsíglio,
2015)
Intoxicação por Gossipol
A taxa de absorção gossipol é inversamente proporcional à
quantidade de ferro na dieta, e suplementação dietética com
sulfato ferroso inativa o gossipol livre. O gossipol absorvido
acumula no fígado (Kim et al., 1996) e rins (Barraza et al., 1991).
A via de excreção primária é biliar, o gossipol então é
eliminado pelas fezes após conjugação.
A intoxicação pelo gossipol pode causar esterilidade dos
reprodutores, debilidade muscular, edema cardíaco e outros
prejuízos econômicos decorrentes da queda do desempenho, a
toxicidade pode ocorrer após o período de ingestão, variando de
um a três meses (Blanco, 2008; Eagle, 1950; Gadelha et al.,
2011).
A intoxicação pelo gossipol tem sido relatada em muitas
espécies, incluindo frangos de corte, porcos , cães, ovelhas, e
caprinos (Henry et al., 2001; East et al., 1994 ).
O gossipol é altamente tóxico para animais monogástricos e,
apesar de ruminantes tolerarem níveis mais altos, esse
composto também é tóxico para ruminantes. O gossipol não é
metabolizado pelos microrganismos do rúmen e, por isso, é
necessária atenção aos teores de gossipol nas dietas,
principalmente, para animais com alta ingestão de matéria seca,
como animais de alta produção. Além disso, ruminantes jovens
são mais sensível ao gossipol comparado com ruminantes
adultos, porque gossipol está presente na forma livre durante a
fermentação ruminal (Blanco, 2008).
Grande parte do gossipol é removido durante a manufatura da
torta de sementes de algodão na fase de cozimento, no entanto,
ainda assim podem ser encontradas as formas “livres” e
“conjugadas” do gossipol. A forma “livre” é considerada tóxica,
reduzindo a capacidade de transporte de oxigênio do sangue,
resultando em respiração mais curta e edema pulmonar. Os
sintomas de intoxicação são: anorexia, dispneia, fraqueza,
deficiência reprodutiva, edema cardíaco agudo, alterações nos
glóbulos vermelhos e morte. O principal efeito tóxico do gossipol
observado em ruminantes é a alteração dos glóbulos vermelhos.
(Marsíglio, 2015 )
Os achados post-mortem em ruminantes incluem edema
pulmonar, líquido amarelado na cavidade torácica e peritoneal,
gastroenterite, necrose hepática centrolobular, e degeneração
hipertrófica das fibras cardíacas. Em bezerros, as principais
alterações patológicas incluem ascite, edema visceral, necrose
aguda centro-lobular nos tecidos hepáticos, prejuízo das
funções renais e lesões cardiovasculares. Pneumonia também
tem sido observada, provavelmente devido ao aumento da
sensibilidade para infecções secundárias (Holmberg et al., 1988;
Zelski et al., 1995).
Os porcos apresentam perda no ganho de peso, anorexia,
dificuldade e insuficiência respiratória, disfunção cardíaca, tosse
e intolerância ao exercício. Os achados de necropsia incluem
acúmulo de líquido nas cavidades do corpo; edema e congestão
no fígado, pulmão, e baço; e hipertrofia cardíaca com o músculo
degenerado fibra (Haschek et al., 1989).
Se a intoxicação se manifestar, o tratamento é difícil. Mesmo
que o animal sobreviva, provavelmente terá que ser descartado
quando alcançar a idade adulta, porque ficará com sua
capacidade de produção comprometida.
Efeitos Reprodutivos
O gossipol afeta a gametogênese masculina e feminina,
promovendo lesões embrionárias (Gadelha et al., 2011). Na
década de 1950, a China sofreu uma queda acentuada na taxa
de natalidade em muitas áreas rurais, onde os seres humanos
estavam consumindo óleo de algodão contendo gossipol.
Esta observação foi inicialmente associada à infertilidade
masculina causada por gossipol no óleo de semente de algodão
que eram consumidos. Gossipol tem sido estudado
experimentalmente para sua utilização como um contraceptivo
na medicina humana. (Blanco, 2008., Gadelha et al., 2011, Qian
et al.,1984, Chang et al., 2011).
O gossipol tem efeito anticoncepcional em animais reprodutores
e, por isso, alguns pesquisadores recomendam a não utilização
de derivados de algodão em dietas de reprodutores machos.
Dietas com até 30 mg de gossipol por quilo de peso vivo não
causam efeito tóxico sobre a quantidade e qualidade do sêmen.
Em fêmeas o consumo de mais de 36,0 mg de gossipol livre/kg
de peso vivo resulta em redução na qualidade e
desenvolvimento embrionário in vivo e in vitro. De fato, a
ingestão de quantidades excessivas de gossipol aumenta a sua
concentração plasmática e não só reduz a taxa de concepção
em vacas de leite, mas também aumenta a perda de prenhes
após os 45 dias de gestação (Santos et al., 2003). Além disso,
embriões provenientes de novilhas alimentadas com gossipol
reduzem a taxa de prenhes quando transferidos para vacas em
lactação (Galvão et al., 2006).
A toxicidade do gossipol para reprodução nos machos foi
relatada em vários estudos que mostram que ela inibe a
espermatogénese, resultando na diminuição da contagem de
espermatozóides, além de diminuir a viabilidade e motilidade
devido á alterações sobre a cauda dos mesmos, aumento do
diâmetro do lúmen dos túbulos seminíferos, diminuição de
camadas celulares e epitélio seminífero e do tamanho das
células de Sertoli. ( Randel et al., 1992, Chenoweth et al., 2010,
Gu et al., 1985). O efeito antifertilidade masculina é dose
dependente, no entanto, esses efeitos são reversíveis quando o
animal para de ingerir a substância. (Hassan et al., 2004 ). Além
disso, o gossipol inibe o influxo de cálcio, Mg-ATPase e Ca-Mg-
ATPase nas membranas plasmáticas do espermatozoide
(Breitbart et al., 1984). De acordo com Chenoweth et al., (2000),
espermatozoides anormais são produzidos devido ao gossipol
alterar ultraestruturas presentes no núcleo, membrana, retículo
endoplasmático e mitocôndria.
O gossipol também afeta também a reprodução das fêmeas,
sendo que ruminantes toleram concentrações mais elevados de
gossipol na alimentação que as fêmeas não ruminantes (Randel
et al., 1992, Lin et al., 1985), provavelmente devido à
desintoxicação ruminal. A exposição do sexo feminino ao
gossipol tem sido associada com a interferência no ciclo estral,
gravidez e desenvolvimento embrionário inicial (Randel et al.,
1992, Brocas et al. 1987, Gadelha et al., 2011). Além disso, os
ovários de novilhas alimentadas com farelo de algodão tinham
menos folículos grandes (> 5mm) do que novilhas alimentadas
farelo de soja Randel et al. 1996)
Imunotoxicidade
O gossipol pode causar uma redução do número de leucócitos e
principalmente linfócitos, o que afeta a imunocompetência do
organismo (Braga et al., 2012). Experiências in vivo e em in vitro
também demonstraram que gossipol tem atividade
imunossupressora (Xu et al., 2009), que afeta os linfócitos por
meio da inibição da proliferação e indução de apoptose (Xu et
al., 2009). Os ratos que receberam gossipol tiveram uma
significativa diminuição nos números de linfócitos no timo e da
linfa nos nodos mesentéricos (Sijun et al., 2012), na população
total de células do baço (Sein, 1986), e na capacidade de as
células do sangue e do sistema linfático em produzir anticorpos
(Sein, 1986 ; Sijun et al., 2012). Além disso, o baço e os
gânglios linfáticos de ratos que receberam gossipol tinha
diminuído a populações de timócitos CD4+ e aumento das
populações de linfócitos CD8+ (Sijun et al., 2012).
A interferência do gossipol nos linfócitos influência a função
imune, como observado em vários estudos (Sijun et al., 2012;
Pattanaik et al, 2003).
Procedimentos Preventivos
Os procedimentos preventivos no momento envolvem o
tratamento de produtos de algodão para diminuir as
concentrações de gossipol livre através do uso de calor e
pressão no processamento destes produtos.
O gossipol pode ser inativado por tratamentos térmicos, embora
o uso destes processos térmicos possa forma complexos inertes
e indigestíveis entre o gossipol e proteína (Tanksley Jr, 1992).
Ocorreu uma seleção genética agronômica produzindo
variedades de algodão desprovida de glândulas que produzem
gossipol, mas estas variedades são menos desenvolvidas
porque eles não são tão produtivas e são mais vulneráveis a
ataques de insetos (Blanco, 2008).
Transformações, incluindo o tratamento térmico Broderick e
(Craig, 1980) e processos de extrusão (Noftsger et al, 2000)
podem reduzir as concentrações de gossipol livre nas sementes
de algodão. No entanto, é possível que o gossipol conjugado
formado se libere em gossipol livre durante a digestão. O
tratamento de radioativo com raio gama ou feixe de irradiação
de elétrons pode reduzir as concentrações de gossipol livre
(Shawrang et al., 2011 ).
Alguns fungos podem reduzir por fermentação as concentrações
de gossipol livre no farelo de algodão, incluindo Aspergillus
niger, Aspergillus oryzae, Candida tropicalis, Saccharomyces
cerevisiae e Geotrichum candidum . O uso de farelo de algodão
fermentado na alimentação animal parece ser seguro. No
entanto, enquanto estes microrganismos podem ser usados
para reduzir gossipol livre concentração no farelo de algodão,
eles não estão comercialmente disponível (Zhang et al., 2006).
A suplementação com sais de ferro na dieta, como por exemplo,
o sulfato de ferro 1:1 (ferro : gossipol livre) reduz as
concentrações de gossipol livre em alimentos devido a
capacidade do ferro em formar um complexo insolúvel e
irreversível com o gossipol no trato intestinal, evitando sua
absorção (Chiba, 2001). O recomendado para a suplementação
é 1 mol do gossipol para cada mol de ferro, o que poderia
aumentar a concentração máxima do gossipol de 50 a 150ppm
para aves poedeiras e de 100 ppm para 400ppm em porcos
(Blanco, 2008).
As recomendações feitas por Pires et al. (1997) para
quantidades máximas de caroço de algodão na dieta é de 15%,
o que minimiza os efeitos prejudiciais do excesso de gordura
sobre a digestibilidade da fibra. Dietas com até 30 mg de
gossipol por quilo de peso vivo não causam efeito tóxico sobre a
quantidade e qualidade do sêmen. Em fêmeas o consumo de
mais de 36,0 mg de gossipol livre/kg de peso vivo resulta em
redução na qualidade e desenvolvimento embrionário in vivo e in
vitro.
Conclusões
A ingestão de gossipol presente nas sementes de algodão e
seus produtos pode promover a intoxicação clínica, levando a
danos ao fígado, toxicidade reprodutiva do sexo masculino e
feminino, e deficiência imunológica. O envenenamento agudo é
atualmente um problema significativo, os danos reprodutivos
provocam graves perdas econômicas para a indústria
agropecuária. Mesmo que a toxicidade reprodutiva masculina
seja bem conhecida, há uma necessidade de mais estudos para
compreender o dano reprodutivo feminino promovido pela
ingestão do gossipol.
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