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Aplicação de antioxidantes naturais na reprodução animal

Resumo

Antioxidantes são substâncias naturais ou sintéticas que facilitam o retardo da oxidação por um ou mais mecanismos, como sequestrar radicais livres, inibir a peroxidação lipídica e complexar com metais, inibindo a destruição tecidual via oxidação. Antioxidantes são comumente usados na alimentação animal e na indústria alimentícia para prevenir a oxidação de produtos de origem animal. Além disso, os oxidantes naturais estão sendo cada vez mais aplicados na reprodução animal, principalmente na preservação do sêmen. Nesse contexto, este trabalho teve como objetivo revisar a aplicação de antioxidantes naturais na reprodução animal. Observamos que os antioxidantes naturais foram geralmente adquiridos comercialmente (80,4%) e utilizados principalmente no resfriamento/congelamento de sêmen (72%) com resultados promissores (90%) em Sus scrofa (javali), Capra aegagrus hircus (cabra), Gallus gallus domesticus (galo) e Ovis aries (carneiro). No entanto, mais estudos devem ser realizados para ajudar a regular a dosagem de antioxidantes naturais para sua aplicação.

Palavras-chave:
criopreservação; radicais livres; peroxidação lipídica; estresse oxidativo; vitamina E

Abstract

Antioxidants are natural or synthetic substances that delay oxidation through one or more mechanisms, such as scavenging free radicals, inhibiting lipid peroxidation, and complexing with metals, inhibiting tissue destruction via oxidation. Antioxidants are commonly used in animal feed and the food industry to prevent the oxidation of animal-origin products. Moreover, natural oxidants are used increasingly in animal reproduction, especially for semen preservation. In this context, this study aimed to review the applications of natural antioxidants in animal reproduction. We observed that the bulk of the natural antioxidants, approximately 80.4%, were commercially acquired and used mainly for semen cooling/freezing (72%) with promising results (90%) in Sus scrofa (boar), Capra aegagrus hircus (goat), Gallus gallus domesticus (rooster), and Ovis aries (ram). However, further studies are needed to help determine the appropriate dosage of natural antioxidants for applications.

Keywords:
cryopreservation; free radicals; lipid peroxidation; oxidative stress; vitamin E

Introdução

Resumo gráfico
Aplicação de antioxidantes naturais na reprodução animal

Os radicais livres são átomos ou moléculas altamente reativas que contêm um ou mais elétrons desemparelhados (11 Ugbogu EA, Elghandour MMMY, Ikpeazu VO, Buendía GR, Molina OM, Arunsi OM, Arunsi UO, Emmanuel O, Salem AZM. The potential impacts of dietary plant natural products on the sustainable mitigation of methane emission from livestock farming. J. Clean. Prod. 2019; 213: 915-925.) e são gerados durante processos biológicos engendrados por compostos endógenos ou pelo metabolismo de compostos exógenos. As espécies de radicais livres são produzidas principalmente no citoplasma, mitocôndrias e membranas celulares, e seus alvos celulares, ou seja, proteínas, lipídios, carboidratos e DNA, estão relacionados ao local de sua formação (22 Martelli F, Nunes FMF. Radicais livres: em busca do equilíbrio. Ciência e Cultura, São Paulo. 2014; 66(3): 54-57.). Durante um estado fsiológico normal, uma produção moderada de espécies reativas de oxigênio (ERO) é parte integrante do metabolismo. As EROs são produzidas durante processos fsiológicos envolvidos na produção de energia, crescimento celular, fagocitose, sinalização intracelular e síntese de substâncias essenciais, como hormônios e enzimas (33 Rahman I, Biswas SK, Kode A. Oxidant and antioxidant balance in the airways and airway diseases. Eur J Pharmacol. 2006; 533:222-39.,44 Rajendrasozhan S, Yang SR, Edirisinghe I, Yao H, Adenuga D, Rahman I. Deacetylases and NF-kappaB in redox regulation of cigarette smoke-induced lung infammation: epigenetics in pathogenesis of COPD. Antioxid Redox Signal. 2008; 10(4):799-811.).

Em resposta à produção de EROs e seus potenciais efeitos adversos, os organismos desenvolveram sistemas antioxidantes. No entanto, em situações de desequilíbrio, comprometendo os sistemas de defesa antioxidante, o excesso de ERO gerado causa estresse oxidativo em diversas estruturas celulares (55 Poli G, Leonarduzzi G, Biasi F, Chiarpotto E. Oxidative stress and cell signalling, Curr. Med. Chem. 2004;11: 1163-82.,66 Vasconcelos TB, Cardoso ARNR, Josino JB, Macena RHM, Bastos VPD. Radicais Livres e Antioxidantes: Proteção ou Perigo? Cient Ciênc Biol Saúde. 2014; 16(3):213-9.), e o processo é dividido em três fases: síndrome geral de adaptação, resistência e exaustão. A princípio, há um alerta rápido do sistema quando um organismo tenta se adaptar e recuperar a homeostase celular das EROs. A ausência dessa recuperação causada pela duração ou intensidade do estresse leva à exaustão, comprometendo a saúde e a vida do organismo (77 Tort L. Stress and imune modulation in fsh. Dev. Comp. Immunol. 2011; 35:1366-75.).

O sistema de defesa antioxidante natural do corpo reduz parcialmente o estresse oxidativo através da ação de enzimas, incluindo superóxido dismutase, catalase e glutationa peroxidase (88 Schneider CD, Oliveira AR. Radicais livres de oxigênio e exercício: mecanismo de formação e adaptação ao treinamento físico. Revista Brasileira de Medicina do Esporte. 2004; 10: 303-13.), que estão envolvidas na remoção de oxigênio e peróxido de hidrogênio (99 Jiménez MH, Cerrila MEO, Peralta MC, Haro JGH, Díazcruz A, Perrusquía RG. Estrés oxidativo y el uso de antioxidantes en animales domésticos. Interciencia: Revista de Ciencia y Tecnología de América. 2005; 30: 728-34.). Além disso, a ingestão de compostos bioativos com propriedades antioxidantes pode estabilizar os radicais livres, gerando competição pelos sítios ativos e receptores de várias estruturas celulares e modula a expressão de genes que codificam proteínas envolvidas na defesa contra processos oxidativos e degenerativos em tais sistemas celulares (1010 Oliveira RS, Lucas CB, Antonucci C, Silva SC. Natural Bioative Compounds: Promoting Agents in The Reduction of Oxidative Extress and Infammatory Processes. South American Journal of basic education, technical en technological. 2018; 5(1):258-73.). Esses compostos bioativos podem ser nutrientes essenciais para as funções do corpo, assim como não nutrientes não essenciais para o funcionamento regular do corpo, mas capazes de melhorar a saúde por meio de papéis ativos e protetores(1111 Campigotto G, Alba DF, Sulzbach MM, Santos DS, Souza CF. Dog food production using curcumin as antioxidant: effects of intake on animal growth, health and feed conservation. Arch Anim Nutr. 2020; 74(5): 397-413.).

Geralmente, os antioxidantes são classificados como nutrientes, sequestrantes de oxigênio, antioxidantes biológicos, agentes quelantes ou antioxidantes mistos. Os nutrientes antioxidantes são compostos fenólicos que removem ou inativam os radicais livres formados durante as reações metabólicas. Os captadores de oxigênio capturam O2 do meio, tornando-o indisponível para autoxidação. Antioxidantes biológicos são enzimas, como a glicose oxidase, que removem oxigênio ou compostos reativos de alimentos prontos para o consumo. Os agentes quelantes atuam na complexação de íons metálicos, catalisando assim a oxidação lipídica. Finalmente, antioxidantes mistos compreendem compostos derivados de animais e plantas, como favonóides e proteínas hidrolisadas (1212 Brazil, Food Ingredients. Dossiê Antioxidantes. Os antioxidantes. 2009; 6:16.,1313 Lee MT, Lin WC,Yu B, Lee TT. Antioxidant capacity of phytochemicals and their potential effects on oxidative status in animals - A review. Asian-australas. J. Anim. Sci. 2017; 30(3): 299.).

Antioxidantes fitoquímicos

A maioria dos antioxidantes naturais são derivados de plantas. Esses ftoquímicos são não nutrientes ativos que, ao entrarem na célula, inativam os radicais livres, gerando sinais químicos ou eletrofílicos de estresse, regulando, por sua vez, inúmeras vias de sinalização celular (1919 Wu X, Zhou Q, Xu K. Are isothiocyanates potential anti-cancer drugs? Acta Pharmacologica Sinica, 2009; 30 (5): 501.). Os polifenóis são o principal grupo de compostos responsáveis pelas atividades antioxidantes nas plantas. Além de desempenhar um papel na pigmentação, fotoproteção e defesa contra microrganismos e insetos, os polifenóis inibem a produção de radicais livres, proliferação celular e infamação e modulam a atividade de enzimas específicas nas plantas (2020 Manganaris GA, Goulas V, Vicente AR, Terry LA. Berry antioxidants: small fruits providing large benefts: Berry antioxidants: small fruits providing large benefts. Journal of the Science of Food and Agriculture. 2014: 94(5): 825-833.). Dentre os compostos fenólicos, podemos citar: ácidos fenólicos, lignanas, estilbenos, por exemplo, resveratrol e favonoides, ou seja, favonas, favanonas, catequinas e antocianinas. A distribuição e quantidade desses compostos variam entre as plantas, infuenciando na capacidade antioxidante de cada espécie (2121 Tiveron AP. Atividade antioxidante e composição fenólica de legumes e verduras consumidos no Brasil. Mestrado em Ciência e Tecnologia de Alimentos Piracicaba: Universidade de São Paulo – SP, 2010.,2222 Zhang H, Yin M, Huang L, Wang J, Gong L, Liu J, Sun B. Evaluation of the cellular and animal models for the study of antioxidant activity: a review. Journal of Food Science. 2017; 82(2): 278-88.).

A atividade antioxidante de compostos naturais derivados de plantas é tão alta quanto a atividade de antioxidantes sintéticos, tornando esses produtos atrativos para as indústrias, principalmente devido à crescente demanda dos consumidores por ingredientes naturais (2323 Leão LL, Oliveira FS, Souza RS, Farias PKS, Da Fonseca FSA, Martins ER, De Souza RM. Uso de antioxidantes naturais em carnes e seus subprodutos. Caderno de Ciências Agrárias. 2017; 9(1): 94-100.). A extração de antioxidantes usando solventes de diferentes polaridades é necessária para isolar e identificar os compostos antioxidantes em fontes naturais, como frutas, sementes e especiarias. No entanto, antes de iniciar o processo de extração, são necessários alguns passos preliminares para facilitar o processo e preservar as propriedades dos compostos antioxidantes, que são altamente sensíveis à ação da luz, oxigênio e calor (2424 Damodaran S, Parkin K, Fennema O. Química de Alimentos de Fennema. Porto Alegre-RS: Artmed. 2008.). Assim, os vegetais são geralmente desidratados, lioflizados ou congelados, posteriormente moídos e tamisados antes da extração para aumentar a exposição das superfícies de contato do substrato ao solvente extrator e para inativar as enzimas lipoxigenase e polifenol oxidase, que oxidam compostos fenólicos. Essas enzimas estão naturalmente presentes nas plantas e são responsáveis pelo ranço oxidativo enzimático (2525 Gámez-Meza N, Noriega-Rodriguez JÁ, Medina-Juárez LA, Ortega-García J, Cázarez-Casanova R, Ângulo-Guerrero O. Antioxidant activity in soybean oil of extracts from Thompsons grape bagasse. Journal of the American Oil Chemists Society; 1999; 76(12): 1445-47.).

O teor de antioxidantes em amostras derivadas de plantas é determinado em misturas complexas ou compostos isolados para bioprospecção ou para confrmação e quantificação da eficiência dos métodos extrativos. As medições da atividade antioxidante podem ser realizadas de várias maneiras (1717 Zhong R, Zhou D. Oxidative Stress and Role of Natural Plant Derived Antioxidants in Animal Reproduction. J Integr Agric. 2013; 12(10): 1826-1838.), sendo a mais simples a medição do teor de fenóis totais, que quantifica todos os fenóis da amostra. Uma curva padrão é traçada usando um composto fenólico conhecido, como por exemplo, ácido gálico, para analisar o teor total de fenóis. Assim, o resultado é expresso em unidades do composto fenólico utilizado, por exemplo, em equivalentes de ácido gálico. No entanto, a análise não é a mais representativa, pois vários compostos fenólicos possuem uma função pró-oxidante e não antioxidante. Também existem métodos para determinar o teor total de antocianinas e favonoides em amostras de espécies vegetais. Além disso, existem técnicas cromatográficas são usadas para identificar e quantificar compostos antioxidantes específicos (2626 Silva JB, Costa KMFM, Coelho WAC, Paiva KAR, Costa GAV, Salatino A, Freitas CIA, Batista JS. Quantificação de fenóis, favonoides totais e atividades farmacológicas de geoprópolis de Plebeia af. Flavocincta do Rio Grande do Norte. Pesquisa Vet Braz. 2016; 36(9): 874 880.).

Vários métodos analíticos têm sido utilizados para determinar as atividades antioxidantes em extratos vegetais ou compostos isolados com base em diferentes reações redox. Assim, os resultados desses vários métodos não podem ser comparados diretamente (1717 Zhong R, Zhou D. Oxidative Stress and Role of Natural Plant Derived Antioxidants in Animal Reproduction. J Integr Agric. 2013; 12(10): 1826-1838.). Ensaios in vitro determinam a capacidade de antioxidantes de plantas de eliminar radicais livres gerados no meio de reação, espécies de radicais estáveis induzidas por antioxidantes ou radicais de oxigênio gerados por processos enzimáticos (2121 Tiveron AP. Atividade antioxidante e composição fenólica de legumes e verduras consumidos no Brasil. Mestrado em Ciência e Tecnologia de Alimentos Piracicaba: Universidade de São Paulo – SP, 2010.).

Entre os métodos espectrofotométricos mais conhecidos para determinar a capacidade antioxidante de substâncias derivadas de plantas estão o poder antioxidante de redução do ferro (FRAP), a capacidade de absorção de radicais de oxigênio (ORAC), o sal de diamônio sequestrante de cátions 2,2'-azino-bis-3-etilbenzotiazolina Ensaios de eliminação de radicais de ácido -6-sulfônico (ABTS) e 2,2-difenil-1-picril-hidrazil (DPPH). Este último é o método mais utilizado, adequado para análise de antioxidantes solúveis em meio orgânico e amplamente aplicado na avaliação da atividade antioxidante em frutas. (2727 Sucupira NR, Silva AB, Pereira G, Costa JN. Métodos Para Determinação da Atividade Antioxidante de Frutos. UNOPAR Cient Ciênc Biol Saúde. 2012; 14(4):263-9.,2828 Silveira AC, Kassuia YS, Domahovski RC, Lazzarotto M. Método de DPPH adaptado: uma ferramenta para analisar atividade antioxidante de polpa de frutos da erva-mate de forma rápida e reprodutível. Comunicado Técnico 421. EMBRAPA Colombo-PR, 2018.).

O método FRAP é baseado na medição direta da capacidade dos antioxidantes em reduzir o complexo Fe3+/tripiridiltriazina. Pulido et al. (2929 Pulido, R.; Bravo, L.; Saura-Calixto, F. Antioxidant activity of dietary as determined by modified ferric reducing/antioxidant power assay. Journal Agriculture and Food Chemistry. 2000; 48(8): 3396-3402.) descreveram o método FRAP como uma alternativa para determinar a redução do teor de ferro nas soluções aquosas de compostos puros e fluidos biológicos(2121 Tiveron AP. Atividade antioxidante e composição fenólica de legumes e verduras consumidos no Brasil. Mestrado em Ciência e Tecnologia de Alimentos Piracicaba: Universidade de São Paulo – SP, 2010.,3030 Rufino MSM, Alves RE, Brito ES, Sampaio CG, Pérez-Jiménez J, Saura-Calixto FD. Metodologia Científica: Determinação da Atividade Antioxidante Total em Frutas pelo Método de Redução do Ferro (FRAP). Comunicado Técnico 125, Embrapa Agroindústria Tropical. 2006.).

O método ORAC detecta danos químicos à beta- ou R-ficoeritrina, proteínas que funcionam como componentes de captação de luz. A diminuição da fuorescência causada por espécies reativas na presença de radicais livres atua como um índice de dano oxidativo às proteínas (2121 Tiveron AP. Atividade antioxidante e composição fenólica de legumes e verduras consumidos no Brasil. Mestrado em Ciência e Tecnologia de Alimentos Piracicaba: Universidade de São Paulo – SP, 2010.).

O método ABTS mede a capacidade dos antioxidantes de inativar os cátions ABTS gerados por meio de reações químicas, eletroquímicas ou enzimáticas, permitindo a medição das atividades antioxidantes de compostos hidrofílicos e lipofílicos. A eliminação do cátion causa uma diminuição na absorbância, que é calculada na mistura radical/antioxidante em tempos diferentes. Uma curva de calibração é gerada usando o antioxidante Trolox, e o resultado é expresso em termos de Trolox equivalente(2121 Tiveron AP. Atividade antioxidante e composição fenólica de legumes e verduras consumidos no Brasil. Mestrado em Ciência e Tecnologia de Alimentos Piracicaba: Universidade de São Paulo – SP, 2010.,3131 Rufino MSM, Alves RE, Brito ES, Sampaio CG, Pérez-Jiménez J, Saura-Calixto FD. Metodologia Científica: Determinação da Atividade Antioxidante Total em Frutas pela Captura do Radical Livre ABTS +. Comunicado Técnico 128, Embrapa Agroindústria Tropical. 2007a.).

No método DPPH, baseado na eliminação do radical livre DPPH, esta espécie atua como substrato oxidável reduzido por um antioxidante e como indicador da resposta antioxidante. O DPPH é um radical instável de cor violeta que recebe um elétron ou um radical de hidrogênio para se tornar uma molécula estável e muda a coloração para amarelo quando reduzido. Assim, o ensaio avalia apenas o poder redutor do antioxidante, oxidado na doação de um elétron, e não detecta substâncias pró-oxidantes (3232 Duarte-Almeida JM, Santos RJ, Genovese MI, Lajolo FM. Avaliação da atividade antioxidante utilizando sistema β-caroteno/ácido linoléico e método de sequestro de radicais DPPH• Ciênc. Tecnol. Aliment., Campinas. 2006, 26(2): 446-452.,3333 Rufino MSM, Alves RE, Brito ES, Sampaio CG, Pérez-Jiménez J, Saura-Calixto FD. Metodologia Científica: Determinação da Atividade Antioxidante Total em Frutas pela Captura do Radical Livre DPPH. Comunicado Técnico 127, Embrapa Agroindústria Tropical. 2007b.).

Vários estudos comparativos estimaram a atividade antioxidante total em extratos vegetais usando os métodos ABTS, DPPH, FRAP e ORAC. Thaipong et al. (34) utilizaram extratos de Psidium guajava (goiaba) e observaram que o FRAP foi a técnica mais reprodutível para determinação da atividade antioxidante, apresentando alta correlação com os níveis de ácido ascórbico e grupos fenólicos. Ou et al. (3535 Ou B, Huang D, Hampsch-Woodil, M, Flanagan JA, Deemer EK. Analysis of antioxidant activities of common vegetables employing oxygen radical absorbance capacity (ORAC) and ferric reducing antioxidant power (FRAP) assays: a comparative studyJ Agric Food Chem. 2002; 50: 3122–3128.) mediram as propriedades antioxidantes de amostras vegetais lioflizadas, concluindo que o método ORAC é quimicamente mais apropriado para determinar a atividade antioxidante de quebra de cadeia, enquanto o FRAP apresenta algumas desvantagens, como interferência, cinética de reação e técnicas de quantificação. Além disso, Duarte-Almeida et al. (3232 Duarte-Almeida JM, Santos RJ, Genovese MI, Lajolo FM. Avaliação da atividade antioxidante utilizando sistema β-caroteno/ácido linoléico e método de sequestro de radicais DPPH• Ciênc. Tecnol. Aliment., Campinas. 2006, 26(2): 446-452.) concluíram que as frutas frescas de acerola possuem a maior capacidade de sequestrar os radicais livres DPPH em comparação com os extratos de amora, açaí e morango, em grande parte devido ao alto teor de ácido ascórbico presente nos frutos, demonstrando assim a capacidade antioxidante do ácido ascórbico.

Os antioxidantes têm um papel essencial na prevenção de doenças decorrentes do estresse oxidativo(1414 Carocho M, Morales P, Ferreira ICFR. Antioxidants: Reviewing the chemistry, food applications, legislation and role as preservatives. Trends Food Sci Technol. 2018; 71107-120.). Assim, a busca por substâncias de origem natural com propriedades antioxidantes e menos efeitos colaterais que os antioxidantes sintéticos(1515 Wong FC, Xiao J, Wang S, Ee KY, Chai TT. Advances on the antioxidant peptides from edible plant sources. Trends Food Sci Technol. 2020; 99: 44-57.) tem crescido nos últimos anos, principalmente por sua importância econômica e clínica e pela crescente valorização dos produtos naturais (1616 Torres BP, Pires JS, Santos DYAC, Chow F. Ensaio do potencial antioxidante de extratos de algas através do sequestro do ABTS•+ em microplaca. Instituto de Biociências, Universidade de São Paulo – SP, 2017.). Ao longo dos anos, o interesse científico pelos extratos vegetais aumentou devido às grandes quantidades de substâncias naturais biologicamente ativas com potencial antioxidante que foram isoladas e caracterizadas (1717 Zhong R, Zhou D. Oxidative Stress and Role of Natural Plant Derived Antioxidants in Animal Reproduction. J Integr Agric. 2013; 12(10): 1826-1838.,1818 Mazur M, Zwyrzykowska-Wodzińska A, Wojtas E, Zachwieja A, Salejda AM. Efect of yerba mate (Ilex paraguariensis A.St.-Hil.) supplementation on oxidative stress in Ruminants. Chil. J. Agric. Res. 2019; 79(2).). Os antioxidantes naturais mais conhecidos são as vitaminas C e E, carotenoides e favonoides como quercetina, rutina, hesperidina, naringina, naringenina e sakuranetina (1414 Carocho M, Morales P, Ferreira ICFR. Antioxidants: Reviewing the chemistry, food applications, legislation and role as preservatives. Trends Food Sci Technol. 2018; 71107-120.). Assim, esta revisão destaca a aplicação de antioxidantes naturais na reprodução animal, considerando a evolução das publicações na literatura científica mundial nas últimas três décadas.

Material e métodos

A revisão de literatura foi realizada entre agosto e setembro de 2022 e teve como foco recuperar artigos científicos sobre antioxidantes naturais aplicados à reprodução animal. A base de dados Science Direct foi pesquisada usando os seguintes termos de pesquisa e operadores booleanos: "natural antioxidant" AND "animal reproduction" incluídos no título, resumo e palavras-chave em artigos publicados entre 1991 e 2022. Apenas artigos de pesquisa foram considerados nesta revisão. Nesse sentido, dos 93 artigos obtidos na triagem inicial, 51 foram analisados.

Análise de dados

A análise de correlação de Spearman foi utilizada para avaliar se houve aumento de publicações ao longo dos anos (foi considerado um nível de significância de 5%). O teste de Pettit foi utilizado para verificar o ano a partir do qual os artigos de pesquisa começaram a se tornar mais frequentes e aumentaram em número. Foi elaborada uma nuvem de palavras utilizando as palavras-chave dos artigos para demonstrar o foco dos mesmos. As análises foram realizadas nos softwares R, versão 3.6.1, e RStudio, versão 1.2.1335. Os resultados da análise da distribuição dos artigos por país foram representados em um mapa criado no QGIS, versão 3.4. Os gráficos foram gerados usando o programa GraphPad Prism, versão 9.0.0 para Windows (GraphPad Software, San Diego, CA, EUA, http://www.graphpad.com). As fiuras foram criadas no Adobe Illustrator, versão 24.0.1 (http://www.adobe.com/products/illustrator).

Aplicação de antioxidantes naturais na reprodução animal

Tendências de publicação

As tendências de publicação temporal sobre o uso de antioxidantes naturais na reprodução animal aumentaram significativamente desde 1991 (coeficiente de correlação de Spearman, rs = 0,74; p < 0,0001), com uma taxa anual de 2,3% (Fig. 1). O número de citações também aumentou ao longo dos anos (Fig. 1). As mudanças nas tendências de publicação dividiram a série histórica em dois períodos (teste de Pettit, p < 0,001). De 1991 a 2009, houveram poucas publicações, com uma média de 9,8% dos artigos publicados representando o estágio inicial da aplicação de antioxidantes naturais na reprodução animal. De 2010 a 2022, foram publicados em média 90,2% dos artigos, representando o período de crescimento (Fig. 1). O crescente número de publicações pode resultar de um aumento nos movimentos de química verde neste século também refetidos na ciência animal. A química verde envolve projetar e desenvolver produtos químicos e implementar políticas e processos para reduzir ou eliminar o uso ou geração de substâncias nocivas (3636 Lenardão EJ, Freitag RA, Dabdoub MJ, Silveira CC. “Green chemistry” – os 12 princípios da química verde e sua inserção nas atividades de ensino e pesquisa. Quim. Nova 2003; 26, 1: 123-129., 3737 Doble M, Rollinsk, Kumar A. Green Chemistry and Engineering 2007.).

Figura 1
Tendências de publicação temporal sobre o uso de antioxidantes naturais na reprodução animal.

Uma análise de palavras-chaves é essencial para investigar tópicos de tendências e o foco de vários estudos. Este estudo identificou 168 palavras-chaves diferentes das 51 publicações analisadas. Este conjunto destaca a frequência do uso de cada palavra, fornecendo uma imagem visível para os termos mais proeminentes, ou seja, quanto maior a palavra, maior a frequência nos artigos. As palavras-chave mais citadas foram antioxidante(s), criopreservação, vitamina E e sêmen (Fig. 2). Assim, nossos resultados sugerem que os antioxidantes naturais, especialmente a vitamina E, são usados principalmente para preservação do sêmen durante a reprodução animal.

Figura 2
Nuvem de palavras-chave destacando o uso de antioxidantes naturais na preservação de sêmen. As palavras-chave recuperadas nesta busca seguiram uma tendência específica, ou seja, quanto maior a palavra, maior a frequência nos artigos.

Em relação à distribuição mundial das publicações, 22 países estudaram o uso de antioxidantes naturais para reprodução animal (Fig. 3). A China apresentou o maior número de publicações (15,7%), seguida pelo Brasil (9,8%) e Índia (9,8%). China e Índia têm tradição no uso de plantas medicinais, ganhando aceitação de inúmeras pessoas (3838 Chien T, Liu C, Chang Y, Fang C, Pai Juo-Hsiang, Wu Y, Chen S. Therapeutic effects of herbal-medicine combined therapy for COVID-19: A systematic review and meta-analysis of randomized controlled trials. Front. Pharma. 2022; 13., 3939 Prasathkumar M, Anischa S, Dhrisya C, Robert Becky R, Sadhasivam S. Therapeutic and pharmacological eficacy of selective Indian medicinal plants – A review. Phytom. Plus 2021; 1.), e assim, os ftoquímicos são amplamente aceitos pela comunidade, e as investigações de outras aplicações destes moléculas tendem a ser maiores que de outros países. O Brasil possui alta biodiversidade e foco econômico na agricultura. O desafo é aproximar o setor agrícola da agenda da biodiversidade, fazendo uma aliança significativa (4040 Joly CA, Scarano FR, Bustamante M, Gadda TMC, Metzger JPW, Seixas CS, Ometto JPHB, Pires APF, Boesing AL, Sousa FDR, Quintão JMB, Gonçalves LR, Padgurschi MCG, Aquino MFS, Castro PFD. Brazilian assessment on biodiversity and ecosystem services: summary for policy makers. Biota Neotrop. 2019; 19, 4.). Em busca da sustentabilidade, o governo brasileiro criou o Programa Nacional de Bioinsumos em 2020 para incentivar novos padrões de produção ou consumo. Bioinsumos são produtos, processos ou tecnologias de origem animal, vegetal ou microbiana que podem afetar positivamente a produção agrícola. A adesão dos produtores rurais a práticas agrícolas sustentáveis e econômicas que utilizam bioinsumos está crescendo no Brasil(4141 Souza FP, Castilho TPR, Macedo LOB. An institutional framework for Bioinputs in Brazilian agriculture based on Ecological Economics. Sust. Debate 2022; 13, 1.). Portanto, no futuro, espera-se que o número de estudos investigando a utilidade de antioxidantes naturais para a preservação do sêmen animal aumente no Brasil.

Figura 3
Distribuição mundial de estudos realizados sobre antioxidantes naturais na reprodução animal. A distribuição geográfica dos artigos publicados está relacionada à cor de cada país, proporcional ao número de publicações.

A promissora aplicação de antioxidantes naturais na reprodução animal

O estresse oxidativo tem sido proposto como uma das principais causas de infertilidade em animais porque pode danificar gravemente o esperma e reduzir a qualidade do sêmen criopreservado (4242 Potts RJ, Notarianni LJ, Jeferies TM. Seminal plasma reduces exogenous oxidative damage to human sperm, determined by measurement of DNA strand breaks and lipid peroxidation. Mutation Research. 2000; 447: 249-256.). A membrana plasmática do espermatozóide é composta por 70% de fosfolipídios, 25% de lipídios neutros e 5% de glicolipídios, o que torna o espermatozóide suscetível a danos causados pela peroxidação lipídica, e a vulnerabilidade aumenta ainda mais no congelamento devido a alterações na integridade da membrana que diminuem a motilidade do esperma e sua capacidade de fertilizar (4343 Arguello FAPB, Zervoudakis LKH, Zervoudakis JT, Duarte Júnior MF, Tsuneda PP, Marinho WAS, Silva LES, Moraes JO, Barbosa EA. Efeito da suplementação oral de selênio e tocoferol sobre a membrana plasmática espermática em touros da raça Brangus. Rev. Bras. Cienc. Vet. 2017; 24(3):157-161.).

A criopreservação tem efeitos adversos nas células espermáticas, sendo um importante deles as alterações irreversíveis na motilidade espermática e nos componentes da membrana devido a mudanças drásticas de temperatura (curva de resfriamento/congelamento) e osmolaridade. Além disso, o processo de congelamento-descongelamento induz estresse oxidativo e aumenta a produção de EROs e espécies reativas de nitrogênio(4444 Pezo F, Yest M, Zambrano FA, Uribe P, Risopatrona J, Sanchez R. Antioxidants and their effect on the oxidative/nitrosative stress of frozen-thawed boar sperm. Cryobiology. 2021; 98: 5-11.).

A adição de oxidantes naturais durante o processo de criopreservação melhorou a qualidade do sêmen e aumentou a proteção da membrana plasmática, reduzindo os danos induzidos pelo congelamento (Tabela Complementar 1). Os antioxidantes naturais foram geralmente adquiridos comercialmente (80,4%) e utilizados principalmente para resfriamento/ congelamento de sêmen (72%), com resultados promissores (90%) em Sus scrofa (javali), Capra aegagrus hircus (cabra), Gallus gallus domesticus (galo), e Ovis aries (carneiro) (Fig. 4).

Figura 4
A promissora aplicação de antioxidantes naturais na reprodução animal. A) A origem dos antioxidantes naturais (comerciais ou recentemente extraídos de fonte natural). B) As áreas de reprodução animal onde os oxidantes naturais foram aplicados. C) Os resultados obtidos com a pesquisa foram geralmente positivos. D) Frequências relativas da aplicação de antioxidantes na reprodução das várias espécies animais avaliadas.

Conclusão

Como os antioxidantes naturais não prejudicam os animais e subprodutos animais devido à sua solubilidade em diferentes meios e não são ecotóxicos, contribuindo para os princípios da química verde, seu uso está aumentando em todo o mundo. A aplicação desses antioxidantes na reprodução animal pode aumentar a qualidade espermática e a viabilidade do sêmen, facilitando o processo de criopreservação do sêmen. No entanto, mais estudos precisam ser realizados para estabelecer legislação sobre as dosagens adequadas e regulamentação dessas substâncias antioxidantes para seu uso correto e evitar danos aos animais.

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Datas de Publicação

  • Publicação nesta coleção
    05 Dez 2022
  • Data do Fascículo
    2022

Histórico

  • Recebido
    08 Jun 2022
  • Aceito
    04 Out 2022
  • Publicado
    04 Nov 2022
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