Biotecnologia verde na criopreservação seminal: uso de extratos de resíduos vegetais na elaboração de diluidores para a conservação de espermatozoides

Descrição

O objeto de estudo deste projeto encontra-se localizado na área de Biotecnologia, que é uma área multidisciplinar e pode ser aplicada tanto para a biotecnologia da reprodução animal, quanto para a humana, especificamente a biotecnologia do sêmen. A criopreservação espermática é uma biotécnica que tem por objetivo prolongar a vida útil de um determinado reprodutor, que tenha alto valor zootécnico, considerando a herdabilidade de suas características relacionadas à produção e que possa contribuir para o avanço da pecuária brasileira. O sêmen, após a sua colheita, tem um período limitado para a sua utilização, caso não seja diluído e preservado. No processo de refrigeração, a cinco graus, o sêmen pode ser armazenado por até 96 horas, dependendo da espécie e quando congelado à temperatura de -196 °C, pode ser preservado por anos, desde que seja mantido em nitrogênio líquido para a sua conservação. Entretanto, esta prática pode ocasionar lesões na estrutura da célula espermática, prejudicando a sua capacidade fertilizante e inviabilizando a sua função. Para minimizar os danos causados pela redução de temperatura, diluidores com capacidade crioprotetora têm sido desenvolvidos desde meados dos anos de 1950, com a descoberta do glicerol, e a sua combinação a protetores de membrana, como as lipoproteínas, presentes na gema do ovo, e os fosfolipídeos, presente no leite desnatado. Contudo, com a possibilidade de transmissão de doenças devido aos produtos de origem animal e a variabilidade deste produto, de acordo com a alimentação dos animais fornecedores dos insumos, pesquisas vêm sendo desenvolvidas com o objetivo de garantir a segurança dos diluidores convencionais, além de desenvolver diluidores livres de produtos de origem animal. Outro entrave na produção de diluidores com a gema ou o leite desnatado é a necessidade do uso de antimicrobianos para que haja o controle biológico destes meios. Com a restrição do uso de antibióticos pela Organização Mundial de Saúde Animal, publicado em relatório de junho de 2024, exige-se a pesquisa em substitutos para a segurança biológica dos produtos de criopreservação seminal. Neste intuito, diluidores à base de extratos vegetais começaram a ser testados na criopreservação das mais variadas espécies animais, com resultados muito variáveis. É sabido que os vegetais produzem compostos para assegurar a viabilidade da planta em períodos de escassez e desafios ambientais, como ataques de insetos e mudanças abruptas de temperatura. Estes compostos podem desenvolver atividades a outros ambientes, quando extraídos de forma a preservar a sua característica bioativa, como atividades antioxidantes, estimulantes da atividade mitocondrial, assim como protetores de membrana plasmática, como os fitoesteroides. Em complemento, há bioativos que exercem atividade antimicrobiana, como observado em plantas medicinas, aromáticas e corantes oriundas destas plantas. Ao correlacionar as crioinjúrias sofridas pelos espermatozoides durante as curvas de refrigeração e congelação, acrescido das variações osmóticas e reorganização da membrana plasmática após a descongelação, conjecturou-se que os extratos vegetais poderiam contribuir na preservação da célula espermática durante a biotécnica de criopreservação. Considerando que os vegetais são largamente utilizados como fontes alimentícias, muitos são utilizados no consumo in natura ou são submetidos aos beneficiamentos, como as frutas, que são aproveitadas as polpas e descartadas as cascas e as sementes, que são direcionadas para o descarte sem beneficiamento. Neste contexto, focou-se o interesse no aproveitamento de cascas e sementes de frutas que comumente são descartadas sem melhor aproveitamento, como os resíduos de açaí (Euterpe oleracea), da beterraba (Beta vulgaris) e do cajá (Spondias mombin). Estudos prévios indicam que o açaí apresenta potentes antioxidantes, as antocianinas, como a cianidina-3-arabinosídeo e cianidina-3-arabinosil-arabinosídeo, capazes de minimizar as espécies reativas do oxigênio (ERO), que exercem a desestabilização da membrana plasmática espermática, conduzindo a uma capacitação prévia, o que minimiza o percentual de fertilidade de sêmen pós-descongelação. Em adição, estudos indicam que as antocianinas exercem atividade antibacteriana contra Escherichia coli e Salmonella em alimentos. Baseado nestas comunicações científicas, o extrato de açaí poderia exercer feito antioxidante e antimicrobiano quando adicionado ao diluidor de sêmen para a criopreservação? Quanto à beterraba, sabe-se que a casca da beterraba é rica em betalaínas, compostas por betacianina (vermelho-violeta) e betaxantinas (amarelas), que são pigmentos hidrossolúveis que colorem flores e frutos. Quando comparada à polpa, as cascas apresentam maior concentração destes pigmentos, pigmentos estes que apresentam atividade antioxidante fotoprotetora, além de evitar a formação das ERO, que consequentemente pode promover melhor atividade mitocondrial e auxiliar a célula espermática na sua função de motilidade. Além desta ação, há atividade antimicrobiana comprovada destes pigmentos quando oriundas do extrato de casca de beterraba, que inibiu o crescimento de bactérias gram-negativas, como a Pseudomonas aeruginosa. Com base nestes estudos, foi levantado o questionamento se o extrato da casca de beterraba poderia ser adicionado ao meio de conservação de sêmen com o intuito de preservar a atividade mitocondrial dos espermatozoides e inibir o crescimento de microrganismos durante o processo de congelação e descongelação das amostras seminais. Por fim, o resíduo do cajá (casca e semente) apresenta quercetina e rutina, além de outros antioxidantes, que tem efeito preventivo em relação às ERO. Já em relação à atividade antimicrobiana, extrato da casca do cajá apresentou efeito bactericida em experimentos com periodontopatógenos. Diante destes relatos científicos, questiona-se se o extrato da casca e semente do cajá pode proteger a célula espermática na crioconservação e na sua descongelação. Desta forma, é perceptível que estes resíduos apresentam compostos que podem contribuir para minimizar os efeitos deletérios da criopreservação na célula espermática. Diante deste preâmbulo, o projeto apresentado objetiva promover a extração das cascas e sementes do açaí e do cajá, e da casca da beterraba e a testagem destes extratos vegetais como possíveis aditivos ou substitutos para a elaboração de diluidores para a criopreservação de sêmen animal.