Alterações induzidas por plátano maturado com carbureto de cálcio na concentração plasmática de eletrólitos e na função renal em ratos

Resumo

Introdução:

Agentes de maturação artificial como etanol, etileno, etefon e carbureto de cálcio (CaC₂) são comumente empregados para estimular o amadurecimento de frutas. Atualmente, há uma escassez de informações a respeito dos efeitos de diversos métodos artificiais de maturação de frutas no estado de saúde dos consumidores. Neste estudo, investigaram-se os efeitos fisiológicos e possíveis riscos à saúde associados ao consumo de plátano maturado por CaC2 e outros métodos não químicos nos rins.

Métodos:

O plátano artificialmente amadurecido foi misturado com ração de rato e fornecido a ratos albinos Wistar por quatro semanas, e determinaram-se os níveis de eletrólitos plasmáticos (Na⁺, HCO₃⁻, K⁺, e Cl⁻), ureia, creatinina, bem como alterações histológicas nos rins.

Resultados:

Ratos alimentados com plátano amadurecido com carbureto apresentaram um nível significativamente maior de bicarbonato plasmático (HCO₃⁻) em comparação com ratos controle, mas não houve diferença no nível plasmático de sódio (Na⁺). Entretanto, os níveis plasmáticos de potássio (K⁺) e cloreto (Cl⁻) foram significativamente baixos em ratos alimentados com plátano maturado com CaC₂ comparados com ratos controle. Além disso, os níveis de ureia e creatinina foram significativamente mais elevados em ratos alimentados com plátano amadurecido com CaC₂, em comparação com os animais controle. Análises histológicas mostraram atrofia glomerular e necrose tubular em rins de ratos alimentados com plátano amadurecido com CaC₂, indicando assim ainda mais toxicidade aos rins.

Conclusões:

Evidências histológicas e alterações nos eletrólitos plasmáticos, ureia e creatinina sugerem que o consumo de frutas amadurecidas com carbureto de cálcio pode ser prejudicial aos rins.

Descritores:
Amadurecimento artificial; Carbureto de cálcio; Plátano; Maturação; Função renal

Abstract

Introduction:

Artificial fruit ripening agents such as ethanol, ethylene, ethephon, and calcium carbide (CaC₂) is usually employed in stimulating the fruit ripening process. Currently, there is a paucity of information regarding the effects of various artificial fruits ripening methods on the health status of consumers. In this study, the physiological effects and possible health hazards associated with the consumption of plantain ripened by CaC₂ and other non-chemical methods on the kidneys were investigated.

Methods:

Artificially ripened plantain was mixed with rat feed and fed to Wistar albino rats for four weeks, and the levels of plasma electrolytes (Na⁺_, HCO₃⁻, K⁺, and Cl⁻), urea, creatinine, as well as histological changes in the kidneys were determined.

Results:

Results indicated that rats fed with carbide-ripened plantain had a significantly high level of plasma bicarbonate (HCO₃⁻) compared to control rats., but there was no difference in the level of plasma sodium (Na⁺). However, the levels of plasma potassium (K⁺) and chloride (Cl⁻) were significantly low in rats fed with CaC₂-ripened plantain as compared to the control rats. Furthermore, the levels of urea and creatinine were significantly high in rats fed with CaC₂-ripened plantain compared to the control animals. Histological analyses showed glomeruli atrophy and tubular necrosis in kidneys of rats fed with CaC₂-ripened plantain, thereby further indicating toxicity to the kidneys.

Conclusions:

Histological evidence and alterations in the level of the plasma electrolytes, urea, and creatinine suggest that consumption of fruits ripened with calcium carbide may be harmful to the kidneys.

Keywords:
Artificial ripening; Calcium carbide; Plantain; Ripening; Kidney function

Introdução

O processo natural de maturação da fruta envolve uma combinação de processos fisiológicos, bioquímicos e moleculares¹–³. O amadurecimento da fruta envolve a coordenação de diferentes processos metabólicos, com ativação e desativação de vários genes, levando à alteração da cor, aumento do teor de açúcar, diminuição da acidez, amolecimento da fruta e aumento do sabor e do aroma²–⁵. Estes processos tornam a fruta colorida, macia, comestível, nutritiva e palatável¹.

A maturação artificial é feita para obter um amadurecimento mais rápido, uniforme e controlado, e os produtos podem ser disponibilizados de acordo com a demanda, controlando diferentes parâmetros⁶. Frutas artificialmente amadurecidas podem desenvolver uma cor de superfície uniforme e atraente, mas o tecido no interior permanece verde e as frutas geralmente têm uma vida útil mais curta⁷.

Os comerciantes de frutas amadurecem artificialmente as frutas verdes mesmo durante a alta temporada para atender à alta demanda e obter maiores lucros com as frutas sazonais⁸. O transporte e distribuição de frutas dos pomares dos agricultores para as cestas dos consumidores pode levar vários dias. Durante este período, frutas naturalmente amadurecidas podem se tornar excessivamente maduras e não comestíveis. Uma parte das frutas naturalmente maturadas também pode ser danificada por condições de transporte adversas. Para minimizar essa perda, os comerciantes de frutas às vezes preferem colher a fruta antes que ela esteja totalmente madura e maturá-la artificialmente antes de vendê-la aos consumidores⁹. Como o plátano é uma fruta climatérica, geralmente é colhida no estágio pré-climatérico e amadurecida artificialmente para fins comerciais. O amadurecimento artificial permite aos comerciantes minimizar perdas durante o transporte e liberar o produto a tempo no estágio de amadurecimento desejado. Os plátanos podem ser amadurecidos artificialmente por diferentes agentes de maturação¹⁰.

Com o avanço da ciência e da tecnologia, vários métodos têm sido desenvolvidos para estimular artificialmente o processo de amadurecimento. Agentes de maturação artificial como etanol, metanol, metil jasmonato, etilenoglicol, etefon e CaC₂ são usados para amadurecer frutas e vegetais¹¹,¹². A árvore do plátano é uma importante planta tropical e subtropical climatérica, e pertence à família Musaceae, gênero Musa, e espécie paradisiaca¹³. Estima-se que o plátano forneça mais de 200 calorias por dia a cerca de 60 milhões de pessoas na África¹⁴. As diversas formas em que são consumidos também indicam a longa associação entre o homem e a lavoura¹⁵. Sendo um alimento básico comum, o plátano é submetido ao amadurecimento artificial com diferentes agentes de maturação comuns para atender à demanda de muitos consumidores.

O plátano é um alimento comumente consumido em muitas partes do mundo. Fornece as calorias necessárias e os micronutrientes essenciais. É altamente perecível e tem uma vida útil curta, levando a altas perdas pós-colheita, de cerca de 20–50%, devido ao mau manuseio e deterioração da qualidade¹⁶,¹⁷. A fim de reduzir as perdas pós-colheita, o plátano é colhido quando verde, mas maduro, e maturado artificialmente com o uso de agentes de maturação quando necessário. Os agentes de maturação são substâncias que aceleram o processo de amadurecimento. Alguns exemplos incluem gás etileno, etefon, etilenoglicol e carbureto de cálcio¹⁸. O uso de agentes de maturação artificial pode dar às frutas uma cor mais agradável do que as frutas naturalmente amadurecidas¹⁹.

Nos últimos anos, o amadurecimento artificial de frutas tem sido considerado motivo de preocupação devido a várias questões relacionadas à saúde¹²,²⁰. O CaC₂ é comumente usado para amadurecer frutas, especialmente em países em desenvolvimento como a Nigéria. A razão de seu uso é simplesmente porque ocorre a produção de etileno quando a água é adicionada ao carbureto. O etileno é um fitormônio que estimula e regula o processo de amadurecimento nas plantas. Portanto, como o carbureto de cálcio produz etileno na presença de água, geralmente ele é adicionado às frutas e borrifado com água, para estimular forçadamente o amadurecimento²¹.

Foram relatados diversos casos de distúrbios estomacais após a ingestão de mangas amadurecidas por carbureto¹². O CaC₂ comercial é conhecido por ser contaminado por produtos químicos tóxicos, como arsênico e hidreto de fósforo²². Portanto, adicionar CaC₂ às frutas para estimular o processo de maturação pode ser uma prática perigosa, pois pode afetar a saúde dos consumidores. Assim, os seres humanos correm o risco de efeitos na saúde a curto e longo prazo simplesmente por comerem frutas que são amadurecidas artificialmente. Devido ao aumento da demanda por frutas como fonte dietética de minerais, vitaminas e fibras alimentares, o uso de métodos artificiais para amadurecer frutas também aumentou significativamente, independentemente dos possíveis riscos à saúde que podem resultar de tais métodos.

No entanto, os efeitos desses agentes artificiais de maturação sobre os valores nutricionais das frutas, a possível toxicidade e os riscos associados à saúde ainda não foram totalmente compreendidos⁹. Este estudo, portanto, teve como objetivo compreender as alterações ou efeitos do consumo de plátano amadurecido artificialmente nas funções renais, utilizando modelos animais.

Materiais e Métodos

Plátano e Métodos de Maturação

O plátano utilizado para este estudo foi obtido da Universidade de Benin, Nigéria. O mesmo foi identificado e autenticado como Musa paradisiaca por um botânico do Departamento de Biologia Vegetal e Biotecnologia da Universidade de Benin. Os plátanos foram divididos em quatro grupos: amadurecidos na árvore (maturação na árvore), amadurecidos no solo após a colheita (maturação no solo), induzidos por CaC₂ (maturação por carbureto), e amadurecidos usando saco de polietileno (maturação em saco de polietileno). Para a maturação na árvore, o plátano foi deixado na árvore para amadurecer naturalmente por cerca de 2 semanas, e depois colhido. Para a maturação por carbureto, o plátano foi colocado dentro de uma caixa vazia, borrifado com 218 g de CaC₂ seguido de uma pequena borrifada de água, e a caixa foi devidamente coberta e colocada em um armário escuro. Para a maturação por polietileno, o plátano foi colocado em um saco de polietileno e deixado em um armário escuro até amadurecer, enquanto para a maturação no solo, o plátano foi colocado no solo e deixado para amadurecer por conta própria, sem indutor.

Preparação da Dieta dos Ratos

Após três dias de armazenamento, o plátano naturalmente maturado havia amadurecido completamente, mas foram necessários cinco dias para que o plátano induzido por polietileno e CaC₂ amadurecesse. As cascas do plátano foram removidas e descartadas, e o peso das amostras de plátano descascado foi registrado. O plátano foi então seco no forno e pulverizado. O plátano pulverizado foi utilizado para fazer a ração animal. A ração animal foi composta por 500 g de plátano em pó e 500 g de ração para ratos normal, que foi transformada em uma pasta com 50 mL de água destilada, e posteriormente transformada em pellets. Os pellets foram secos por vários dias até endurecerem e depois usados para alimentar os animais.

Animais e Dieta

Ratos Wistar albinos fêmeas foram comprados e utilizados para este estudo. Os ratos foram divididos em cinco grupos de três animais cada. Foi permitido que os animais se aclimatassem por duas semanas com livre acesso à água e ao alimento. Os animais foram mantidos em gaiolas limpas, e alojados em uma sala bem ventilada, com condições de vida padrão, com alimento e água trocados todos os dias. O desenho experimental/grupo de animais e dietas são mostrados na Tabela 1.

Tabela 1.
Grupo de animais e dietas

Grupos de animais	Dietas
I	Ração normal para ratos (controle)
II	Ração com plátano maturado por CaC2 (RPC)
III	Ração com plátano maturado em saco de polietileno (RPSP)
IV	Ração com plátano maturado no solo (RPS)
V	Ração com plátano maturado na árvore (RPA)

Os animais foram alimentados com essas dietas por quatro (4) semanas. Após quatro semanas, os animais foram anestesiados com clorofórmio e sacrificados. Foram coletadas amostras de sangue e colhidos tecidos para processamento e análise posteriores. A concentração de eletrólitos plasmáticos (Na⁺, HCO₃⁻, K⁺ e Cl^–), os níveis de ureia e creatinina foram determinados usando kits de diagnóstico padrão e seguindo os protocolos do fabricante. Este estudo foi realizado de acordo com o Procedimento Padrão da Universidade de Benin para o Uso, Bem-Estar e Regulamentação Animal.

Análise Histológica

Uma secção medindo cerca de 3–5 mm de espessura foi cortada do tecido renal, preservada em formalina a 10% e colocada em um cassete histológico. O processador automático de tecidos Leica TP2010 foi utilizado no processamento da secção do tecido por 18 h, e posteriormente, o tecido foi fixado em formalina a 10%, desidratado com concentração crescente de álcool isopropílico, limpo com xileno, e depois impregnado com cera de parafina. Os tecidos foram embebidos em cera de parafina com uma máquina automática de embeber tecidos e cortados em secções ultrafinas de cinco micras. As secções foram colocadas em lâminas pré-marcadas, secas durante a noite e submetidas à coloração de hematoxilina e eosina. As lâminas preparadas foram examinadas sob um microscópio com aumentos de ×10 e ×40.

Análise de Dados

Todos os dados são expressos como média ± EP (n = 3). A significância estatística foi determinada usando ANOVA de uma via e GraphPad prism 8 seguido por testes de Tukey-Kramer. Foi considerado estatisticamente significativo o valor de P < 0,05.

Resultados

Concentração de Eletrólitos Plasmáticos Alterada Por Plátano Maturado Por CaC₂

Os resultados na Figura 1A indicam que os vários métodos de maturação do plátano não alteraram a concentração de íons de sódio. No entanto, a concentração plasmática de bicarbonato aumentou significativamente em ratos alimentados com plátano amadurecido por CaC₂ em comparação com ratos dos outros grupos (Figura 1B). Além disso, foi registrada uma redução significativa nas concentrações de potássio e cloreto em ratos alimentados com plátano amadurecido por CaC₂ em comparação com os grupos (Figura 1C e D). Estes dados sugerem que o consumo de plátano amadurecido por CaC₂ de cálcio resulta em alterações plasmáticas.

Figura 1.
Alterações na concentração plasmática de eletrólitos induzidas por plátano maturado por CaC₂. (A) Concentração de íons de sódio. (B) Concentração de íons bicarbonato. (C) Concentração plasmática de íons potássio. (D) Concentração plasmática de íons cloreto. RPC: Ração com plátano maturado por carbureto; RPSP: Ração com plátano maturado em saco de polietileno; RPS: Ração com plátano maturado no solo; RPA: Ração com plátano maturado na árvore. Todos os dados são expressos como média ± EP (n = 3). *p < 0,05.

Concentrações Plasmáticas de Ureia e Creatinina em Ratos Aumentadas Por Plátano Maturado Por CaC₂

O efeito de diversos métodos de maturação do plátano na concentração plasmática de ureia e creatinina dos ratos é apresentado na Figura 2. Os resultados indicam que o plátano maturado por CaC₂ aumentou significativamente as concentrações plasmáticas de ureia e creatinina em comparação com os ratos nos outros grupos (Figuras 2A e B). Estes resultados sugerem que o consumo de plátano amadurecido por CaC₂ resulta na elevação das concentrações plasmáticas de ureia e creatinina.

Figura 2.
Concentração plasmática de ureia (A) e creatinina (B) aumentada devido ao plátano amadurecido por CaC₂ em ratos. RPC: Ração com plátano maturado por carbureto; RPSP: Ração com plátano maturado em saco de polietileno; RPS: Ração com plátano maturado no solo; RPA: Ração com plátano maturado na árvore. Todos os dados são expressos como média ± EP (n = 3). *p < 0,05.

Atrofia Glomerular e Necrose Tubular Induzidas Por Plátano Maturado Por CaC₂

Rins de ratos que foram alimentados com plátano amadurecido com CaC₂ mostraram atrofia glomerular e necrose tubular. Os rins de ratos dos outros grupos apresentaram corpúsculo renal normal com glomérulos e túbulos intersticiais e proeminentes normais (Figuras 3A, C–E). Estes resultados indicaram que o plátano amadurecido por CaC₂ foi tóxico para os rins.

Figura 3.
Análise histológica dos rins de ratos que receberam dietas formuladas com plátano. (A) Rim representativo de rato alimentado com ração animal normal. (B) Rim representativo de ratos alimentados com ração com plátano maturado por CaC₂ (RPC). (C) Rim representativo de rato alimentado com ração com plátano maturado no solo (RPS). (D) Rim representativo de rato alimentado com ração com plátano maturado em saco de polietileno (RPSP). (E) Rim representativo de rato alimentado com ração com plátano maturado na árvore (RPA). n = 3.

Discussão

As frutas desempenham um papel vital na nutrição humana¹², e, a fim de atender à crescente demanda por frutas maduras, elas são geralmente submetidas ao amadurecimento artificial por meio de vários métodos e produtos químicos, tais como CaC₂ e sacos de polietileno²³. Neste estudo, foi investigado o impacto fisiológico do consumo de plátano amadurecido por meios artificiais.

Os eletrólitos são moléculas carregadas positiva ou negativamente chamadas íons, que são encontrados dentro de células e fluidos extracelulares, incluindo o plasma. A concentração desses íons é analisada rotineiramente para determinar o estado funcional dos rins. A função dos rins para manter a homeostase dos eletrólitos e alterações nas concentrações plasmáticas de eletrólitos é um reflexo das mudanças no estado funcional dos rins. A concentração anormalmente elevada de íon de sódio no sangue afeta a pressão osmótica dos fluidos corporais, o que resulta em um aumento da pressão sanguínea²⁴. O sódio é um eletrólito extracelular muito importante e sua depleção no sangue leva à desidratação e hipotensão²⁵. Os resultados deste estudo mostraram que as várias formulações de dieta não alteraram significativamente a concentração plasmática de sódio em comparação com ratos do grupo controle (Figura 1A). Nosso resultado está de acordo com o relato de Igbinaduwa e Aikpitanyi-Iduitua²⁶, que mostraram que o plátano maturado artificialmente não produziu uma alteração na concentração plasmática de sódio.

Um aumento significativo na concentração plasmática de bicarbonato foi observado em ratos alimentados com plátano amadurecido por CaC₂ em comparação com os outros grupos (Figura 1B). O íon bicarbonato desempenha um papel na regulação do estado ácido-base do sangue²⁷. O nível plasmático do íon bicarbonato é uma medida do status metabólico dos rins e do fígado²⁸. Alterações na concentração plasmática do íon bicarbonato são uma indicação de um desequilíbrio no mecanismo regulador do equilíbrio ácido-base do corpo²⁹,³⁰.

A alimentação à base de plátano amadurecido por CaC₂ induziu uma redução significativa na concentração plasmática de potássio em comparação com o grupo controle (Figura 1C). A concentração plasmática de potássio em animais alimentados com RPSP e RPA não foi diferente daqueles que receberam ração com plátano amadurecido com CaC₂, e a razão para isso não é clara. No entanto, esta redução significativa na concentração de íons potássio é uma indicação de que agentes ou métodos de amadurecimento artificial podem resultar em pressão arterial elevada nos consumidores, uma vez que o potássio também desempenha um papel de proteção na regulação da pressão arterial³¹.

A concentração plasmática de cloreto em ratos alimentados com plátano amadurecido com carbureto foi significativamente menor em comparação com o controle e os outros grupos (Figura 1D), e esta observação está de acordo com o relato de Igbinaduwa e Aikpitanyi-Iduitua²⁶, que também reportaram que o plátano maturado artificialmente produziu um desequilíbrio na concentração plasmática de cloreto. A baixa concentração plasmática de cloreto é uma indicação de um distúrbio no equilíbrio ácido-base³².

A progressão da lesão renal é marcada pelos níveis plasmáticos de duas substâncias químicas importantes: creatinina e ureia. Os níveis plasmáticos de ureia e creatinina são usados para avaliar a taxa de filtração glomerular e subsequentemente a função renal³³. A creatinina é uma base orgânica formada durante o metabolismo da proteína muscular como produto de degradação da creatina fosfato³⁴, enquanto a ureia é o principal produto final nitrogenado do catabolismo de proteínas e aminoácidos no fígado. A ureia é transportada no sangue para os rins onde é filtrada pelo glomérulo e excretada na urina³⁵. Portanto, os rins desempenham um papel na manutenção e regulação da concentração plasmática de ureia³⁶. Os resultados deste estudo indicam que a ração com plátano maturado por CaC₂ induziu um aumento significativo em ambas as concentrações plasmáticas de ureia e creatinina em comparação com os outros grupos (Figuras 2A e B). A elevada concentração plasmática de creatinina é uma indicação de uma filtração glomerular prejudicada, o que, por sua vez, resulta em uma diminuição da capacidade dos rins de excretar produtos residuais. Além disso, a avaliação histológica dos rins de ratos alimentados com plátano amadurecido por carbureto mostrou atrofia glomerular e necrose tubular, que é uma indicação de lesão renal. Nossas observações suportam as de Ouma et al.³⁷ que demonstraram uma diminuição significativa no volume de células concentradas (PCV, por sua sigla em inglês), hemoglobina e glóbulos vermelhos, bem como um aumento na concentração sérica de aspartato aminotransferase (AST), alanina aminotransferase (ALT), bilirrubina e citocinas pró-inflamatórias, tais como fator de necrose tumoral (TNF)-〈 e interferon (IFN-?) em camundongos após a administração oral de CaC₂, o que indicou que o CaC₂ é tóxico para os tecidos corporais. Nossos dados, portanto, indicaram uma possível lesão ou disfunção renal induzida por carbureto de cálcio.

Conclusão

As alterações observadas nas concentrações de eletrólitos plasmáticos, ureia e creatinina podem ser o resultado de um possível dano renal induzido pelo CaC₂ utilizado no processo de maturação. Portanto, o uso de produtos químicos como o carbureto de cálcio para a maturação artificial de frutas deve ser desencorajado, uma vez que pode resultar em danos ou disfunções renais nos consumidores.

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  13 Jan 2023
• Data do Fascículo
  Oct-Dec 2023

Histórico

• Recebido
  17 Jun 2022
• Aceito
  17 Nov 2022