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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