Qual a importância do melhoramento genético para os seres humanos?

Marcia Ortiz Mayo Marques¹ Veridiana Zocoler de Mendonça

1  Pesquisadora científica, Instituto Agronômico, Centro de Recursos Genéticos Vegetais. E-mail: [email protected]

O relatório World Health Statistics 2017, da Organização Mundial da Saúde (OMS), aponta que, em 2015, 17,7 milhões de pessoas morreram por doenças cardiovasculares, o que representa 45% das mortes no mundo. As mortes por doenças cardiovasculares foram seguidas das ocasionadas por câncer (22%), doença respiratória crônica (10%) e diabetes (4%). Essas quatro enfermidades representaram 70% das mortes causadas por doenças não transmissíveis, e mais de 10 milhões de pessoas morrem antes dos 70 anos por decorrência de doenças cardiovasculares e câncer. A maioria das doenças cardiovasculares está relacionada a fatores comportamentais de risco, como alimentação inadequada, tabagismo, consumo excessivo de álcool, obesidade e sedentarismo.

Pesquisa científica tem comprovado a relação direta entre a dieta e a saúde e que a incidência de doenças pode ser minimizada por meio da adoção de bons hábitos alimentares, predominantemente por meio do consumo de alimentos de origem vegetal, como frutas, legumes e verduras. Nos povos mediterrâneos, a dieta rica em frutas e vegetais tem sido associada à baixa incidência de doenças cardiovasculares e câncer (que são as principais causas de morte no mundo) devido à elevada proporção de compostos bioativos, como vitaminas e antioxidantes, presentes nesses alimentos. Esquimós, que têm alimentação baseada em peixes e produtos do mar ricos em ácidos graxos poli-insaturados (ômegas 3 e 6), apresentam baixo índice de problemas cardíacos. Os orientais apresentam baixa incidência de câncer de mama devido ao consumo de soja, que contém fitoestrofitoestrogênios. Assim, nota-se a importância de hábitos alimentares saudáveis na saúde populacional.

Nos últimos anos, o interesse por moléculas naturais com atividade antioxidante aumentou entre pesquisadores, profissionais de saúde, indústria de alimentos e inclusive consumidores; assim, na busca por uma alimentação de qualidade, foram introduzidos os alimentos funcionais e nutracêuticos com o objetivo de aumentar a ingestão de compostos bioativos com possíveis ações benéficas, diminuindo, principalmente, a ação prejudicial do estresse oxidativo no organismo. Naturalmente, o organismo possui mecanismos para a eliminação dos radicais livres, porém sua presença excessiva no organismo muitas vezes ultrapassa sua capacidade de controle, causando problemas de saúde. Doenças como Parkinson, Alzheimer, esclerose múltipla e demência têm sido associadas ao estresse oxidativo.

Os antioxidantes são substâncias que protegem o organismo contra a ação dos radicais livres, podendo ser ingeridos pela alimentação, sendo amplamente encontrados em frutas e verduras.

O mercado voltado à alimentação saudável está em expansão e o Brasil ocupa a quarta posição, com crescimento de 98% entre os anos de 2009 e 2014, movimentando, em 2015, no mercado mundial, US$27 bilhões, com potencial de crescimento em torno de 20% para os próximos anos. Esse crescimento do mercado de alimentos saudáveis é alavancado pela conscientização e preferência dos consumidores por alimentos que tragam benefícios à saúde.

O conceito de alimentos funcionais surgiu na década de 1980, através de um programa do governo japonês, para estimular o desenvolvimento e o consumo de alimentos mais saudáveis com vistas ao aumento da expectativa de vida da população.

No Brasil, a Portaria n° 398, de 30 de abril de 1999, da ANVISA (Agência Nacional de Vigilância Sanitária), do Ministério da Saúde, define que propriedade funcional “é aquela relativa ao papel metabólico ou fisiológico que o nutriente ou não nutriente tem no crescimento, desenvolvimento, manutenção e outras funções normais do organismo humano”, enquanto propriedade de saúde “é aquela que afirma, sugere ou implica a existência de relação entre o alimento ou ingrediente com doença ou condição relacionada à saúde”. Portanto, segundo a ANVISA, entende-se que:

O alimento ou ingrediente que alegar propriedades funcionais ou de saúde pode produzir, além de funções nutricionais básicas, quando se tratar de nutriente, efeitos metabólicos e ou fisiológicos e ou efeitos benéficos à saúde, devendo ser seguro para consumo sem supervisão médica.

Dessa forma, os alimentos funcionais, além de possuírem a função nutricional para o corpo, oferecem outros benefícios, pois contêm substâncias bioativas que atuam como promotoras da saúde e estão associadas à diminuição dos riscos de desenvolvimento de doenças crônicas, como as doenças cardiovasculares, crônico-degenerativas, hipertensão, diabetes, osteoporose, entre outras. No entanto, apenas quando tais substâncias são isoladas e/ou inseridas em determinado alimento, diz-se que ele é nutracêutico. Embora não haja um consenso acerca de sua definição, refere-se ao termo nutracêutico uma substância de ocorrência natural que possui efeito benéfico comprovado à saúde pela capacidade de alterar funções metabólicas e fisiológicas, contribuindo para um melhor desempenho do organismo. Assim, os alimentos nutracêuticos podem sofrer variações de apresentação desde sua formulação em cápsulas, comprimidos, nutrientes isolados, suplementos dietéticos ou produtos processados, como as barras de cereais. É importante frisar que esses alimentos não devem apresentar risco de toxicidade ou efeitos adversos (contraindicação) e devem ser seguros para o consumo mesmo que não haja supervisão médica.

Para realçar a diferença entre alimentos funcionais e nutracêuticos, os ácidos graxos ômega-3, por exemplo, encontrados em peixes de alto mar, como sardinha, salmão e atum, quando ingeridos no alimento que o contém, no caso um filé de peixe, diz-se que é um alimento funcional, pois o ômega-3 pode atuar na redução dos níveis de colesterol LDL (Low Density Lipoprotein), conhecido como “colesterol ruim”, e possuir ação anti-inflamatória. No entanto, se o ômega-3 for ingerido individualmente em forma de cápsulas ou comprimidos ou ainda inserido em outro alimento, então tem-se um alimento nutracêutico. Dessa forma, a nutracêutica surge como uma ramificação da nutrição funcional com o objetivo de explorar as potencialidades terapêuticas dos alimentos.

Várias classes de substâncias bioativas em alimentos funcionais foram identificadas, como os fitoesteróis, as fibras solúveis e insolúveis, pré-bióticos e pró-bióticos, ácidos graxos poli-insaturados e compostos fenólicos e pigmentos, estes últimos conferem cor aos vegetais. Tais substâncias podem atuar nos sistemas gastrointestinal, cardiovascular e antioxidante; no metabolismo de substratos; na diferenciação, crescimento e desenvolvimento celular; e na modulação de funções fisiológicas.

As fibras estão presentes em muitos vegetais, como, por exemplo, em frutas (manga e abacaxi), hortaliças (rabanete, chuchu, couve), grãos e sementes (aveia, trigo, linhaça e chia), e atuam na redução dos níveis de colesterol sanguíneo, no controle da glicemia, no controle da obesidade pela maior sensação de saciedade. Aumentam a velocidade do trânsito intestinal, promovendo a rápida eliminação do bolo fecal e assim diminuem a capacidade de retenção de substâncias tóxicas ingeridas ou produzidas no trato gastrointestinal durante os processos digestivos, o que impede a formação de tumores (desenvolvimento de câncer).

Derivados de leite, como iogurtes, leite fermentado e queijos, são considerados pró-bióticos, pois possuem microrganismos que proporcionam equilíbrio à flora intestinal e auxiliam na prevenção de câncer de cólon. Os pré-bióticos possuem a mesma atuação dos pró-bióticos no organismo. Constituem as partes não digeríveis de vegetais, são carboidratos ou fibras hidrossolúveis, como os fruto-oligossacarídeos presentes na batata yacon, pectinas presentes em citrus e inulina em alho, cebola e raiz de chicória.

As isoflavonas, classe de substâncias encontradas em leguminosas, principalmente em grãos de soja, e denominadas fitoestrógenos, são conhecidas pelas suas propriedades antioxidantes e redução dos sintomas da menopausa. Sua ação está associada ao poder imunomodulador, com potencial anti-inflamatório e antitérmico. 

Figura 1. Rizoma de gengibre (Zingiber officinale Roscoe)

O gengibre (Zingiber officinale Roscoe) é uma das especiarias mais importantes e valorizadas no mundo. O tecido sob a casca do gengibre é constituído por numerosas glândulas de oleorresinas, responsáveis pela maior parte do princípio ativo que a planta contém. A oleorresina dos rizomas é rica em compostos fenólicos, como os gingeróis e shogaóis, substâncias com propriedade anticancerígena, antioxidante, anti-inflamatória, antialérgica e várias atividades do sistema nervoso central com potencial para o desenvolvimento de agentes terapêuticos para o tratamento de várias doenças humanas. Os polifenóis (ou compostos fenólicos) extraídos do chá verde também apresentam efeitos protetores contra o câncer, doenças cardiovasculares e doenças neurodegenerativas.

A uva (Vitis sp.) é uma fruta que se destaca quanto à presença de compostos bioativos, dentre eles os flavonoides (antocianinas, flavanóis, flavanóis) e os estilbenos (resveratrol). Tanto a fruta quanto seus derivados, como o suco e o vinho, constituem fontes naturais de compostos relacionados à saúde por contribuírem para a eliminação de radicais livres, e a quelação de metais pró-oxidantes. Apesar de a polpa ser o principal alvo de consumo e processamento, os compostos de interesse funcional são encontrados principalmente na casca e na semente. Dentre algumas substâncias presentes na uva e seus derivados, têm-se as antocianinas (substâncias responsáveis pela coloração azul, roxa e vermelha das uvas) e o resveratrol, compostos com comprovada ação antioxidante, anti-inflamatória e relacionados à redução do risco de doenças cardiovasculares, o câncer, a obesidade e a osteosporose, entre outras patologias. A ingestão de flavonoides (classe de compostos fenólicos) presentes na uva foi significativamente associada à redução da mortalidade por doença cardíaca coronária e de infarto do miocárdio. A principal antocianina presente nas cascas de uvas tintas é a malvidina-3-glicosídeo, um potente anti-inflamatório.

Os pigmentos denominados carotenoides são os mais difundidos na natureza, conferindo coloração amarela, laranja e vermelha aos vegetais. São subdivididos em seis tipos, dentre eles o licopeno e o betacaroteno. O licopeno é encontrado no tomate e seus derivados, na goiaba vermelha, melancia e pimentão vermelho; possui atividade antioxidante, reduz o colesterol e o risco de certos tipos de câncer, como o de próstata. O betacaroteno é encontrado em vegetais de coloração predominantemente alaranjada, como a cenoura e a abóbora. O betacaroteno é um potente antioxidante com ação protetora contra doenças cardiovasculares. Atua inibindo a oxidação das moléculas de LDL, fator crucial para o não desenvolvimento da aterosclerose (inflamação dos vasos sanguíneos), além de ser o principal precursor da vitamina A, agindo, assim, na redução do risco de catarata.

O consumo de vegetais crucíferos (brócolis, repolho, couve, couve-flor) está associado à diminuição do risco de câncer. A propriedade anticancerígena está relacionada a um composto presente nos vacúolos celulares desses vegetais, denominados glicosinolatos, que sofrem a ação de uma enzima, a mirosinase, responsável por catalisar seus compostos derivados que possuem as propriedades quimiopreventivas do câncer.

No campo agronômico, o melhoramento genético tem revolucionado a agricultura com o desenvolvimento de novos cultivares mais ricos em compostos funcionais. O tradicional melhoramento genético, que visa obter cultivares resistentes a pragas, doenças e adaptabilidade a diversas condições edafoclimáticas, tem sido aliado ao melhoramento que objetiva o incremento de substâncias associadas à prevenção de doenças, sendo, portanto, um dos focos mais modernos nos programas de melhoramento genético.

A mandioca, raiz de grande importância para a segurança alimentar no Brasil, é um exemplo do processo de biofortificação de alimentos realizado por meio do método de melhoramento genético clássico. Cruzando diferentes variedades, buscam-se plantas com resistência a doenças, alta produção e boas características nutricionais, com mais vitaminas e minerais. Nesse contexto, algumas variedades de mesa foram desenvolvidas pelo Centro de Horticultura do Instituto Agronômico (IAC), como a IAC 576-70, que é o principal cultivar plantado no Estado de São Paulo, tem alto desempenho agrícola e qualidade culinária e foi rapidamente adotado por pequenos agricultores. É o primeiro cultivar de polpa amarela, contendo maior teor de carotenoides (em especial betacaroteno) do que as variedades anteriormente produzidas, de polpa branca. O Clone 6/01 tem raízes com polpa de tom amarelo mais acentuado, ou seja, alto teor de betacarotenos, equivalente a 900 UI (unidade internacional) de vitamina A, enquanto o IAC 576-70 apresenta, em média, 250 UI e os antigos cultivares de polpa branca têm apenas, aproximadamente, 20 UI (MELO; FABRI, 2017).

Figura 2. Raízes de mandioca (Manihot esculenta Crantz) de polpa branca e amarela Foto: Síglia R. Souza. Fonte: https://www.embrapa.gov.br/busca-de-imagens/-/ midia/2041001/mandioca.

Figura 3. Cenoura ‘Esplanada’ após o corte. Foto: Jairo V. Vieira. Fonte: VIEIRA et al. (2005).ca.

A cenoura, uma das poucas plantas capazes de acumular alfa e betacaroteno, as duas formas principais de pró-vitamina A, teve a produtividade aumentada em aproximadamente 14 kg ha-1 com o desenvolvimento do cultivar Brasília na década de 1980 pela Embrapa Hortaliças, devido à resistência a várias doenças foliares e ao nematoide-das-galhas, permitindo o cultivo durante todo o ano e em todo o Brasil. Esse cultivar derivou outro, o Alvorada, nos anos 2000, mais rico em carotenoides. Em 2005, foi lançado o cultivar Esplanada e os ganhos foram cumulativos em relação aos teores de carotenoides, partindo de 70 µg g-1 no cultivar Brasília, 110 µg g-1 no cultivar Alvorada a 153 µg g-1 no cultivar Esplanada (CARVALHO et al., 2006).

O tomate, rico em licopeno, conforme citado anteriormente, possui, em média, teor de 30 µg g-1 de fruto. O tomate BRS San Vito, um dos primeiros resultados das pesquisas realizadas pela Embrapa Hortaliças especialmente a partir do ano 2000, apresenta o dobro desse teor (61 µg g-1). Porém, para que o consumo de hortaliças enriquecidas de compostos funcionais seja intensificado, não basta possuir altos teores de substâncias bioativas, o vegetal deve estar associado a características sensoriais desejáveis, como crocância, suculência, flavor (relação balanceada entre ácidos orgânicos e açúcares), cor, formato, entre outros. Portanto, o desafio é incorporar aos cultivares maiores teores de compostos funcionais, atributos sensoriais atrativos ao consumidor e características agronômicas desejáveis, permitindo o cultivo em larga escala.
 

Figura 4. Tomate BRS San Vito. Fonte: Embrapa Hortaliças (2014).

Figura 5. Cacho da videira BRS Núbia. Fonte: MAIA et al. (2013).

O cultivar de uva BRS Núbia, desenvolvido pela Embrapa Uva e Vinho em 2000, é uma uva de mesa com sementes, resultante do cruzamento entre os cultivares Michele Palieri e Arkansas 2095. Esse cultivar é vigoroso, necessita de menos mão de obra, possui coloração uniforme sob condições de clima quente, sabor marcante e expressa cor preta acentuada, fator apreciado pelos consumidores. A coloração preta é devida ao elevado teor de antocianinas, substância de alto poder antioxidante. Além dos fatores benéficos à saúde decorrentes das antocianinas, a BRS Núbia apresenta ciclo mais curto que o cultivar Brasil (resultante da mutação genética espontânea do cultivar Benitaka e até então o único produzido em maior escala tratando-se de uva preta de mesa com sementes), o que acarreta economia de aplicação de fungicidas e, consequentemente, perspectiva de produção mais sustentável. Outra característica favorável é a aptidão para a conservação pós-colheita e tolerância ao míldio, oídio e Botrytis observadas por produtores da região noroeste paulista. A coloração mais escura e uniforme da casca da BRS Núbia atribui a esse cultivar um teor de antocianinas e polifenóis total de cinco vezes e 60% maior, respectivamente, em comparação ao cultivar Benitaka (MAIA et al., 2013).

Novos cultivares de videiras americanas foram avaliados visando ao potencial para elaboração de vinho. Vinhos produzidos das uvas ‘BRS Violeta’, ‘BRS Cora’, ‘BRS Rúbea’, ‘BRS Magna’ e ‘BRS Carmem’ apresentaram coloração violácea mais intensa e alto conteúdo de polifenóis em relação ao cultivar ‘Isabel”, considerado padrão, assim os demais cultivares apresentam potencial para elaboração de vinhos comuns além de maior teor de compostos bioativos presentes na bebida. 

O feijão, alimento presente na mesa diária dos brasileiros, também se tornou alvo de estudos para o melhoramento de compostos funcionais. Desde 1932, o IAC desenvolve trabalhos com melhoramento genético em feijoeiro no Brasil. Inicialmente, os trabalhos buscavam capacidade produtiva da espécie, porte de planta e resistência a doenças, sendo muitos cultivares lançados no mercado. Atualmente, as pesquisas conduzidas no Programa de Melhoramento Genético do Feijoeiro buscam qualidade tecnológica do grão, aumento dos índices de produtividade, tolerância à escassez hídrica além da adoção de características funcionais ao feijão comum. Entre os cultivares obtidos pelo IAC, tem-se o IAC Formoso, lançado em 2010, com alta produtividade, tolerância ao deficit hídrico, menor tempo de cozimento do grão e, ainda, destaca-se por possuir teor significativo de isoflavonas: 10 vezes maior em relação a outros cultivares de feijão presentes no mercado e equivalente a 10% da porcentagem média de isoflavonas encontrada na soja.

Ainda em relação às propriedades funcionais em feijoeiros desenvolvidos pelo IAC, foram encontrados nos genótipos compostos como isoflavonoides, dentre eles a aglicona daidzeína e genisteína, e os flavonóis miricetina, kaempferol e quercetina. Os flavonóis kaempferol e quercetina possuem comprovada ação antioxidante e anti-inflamatória. 

O cultivar IAC Una (grão do tipo preto) destaca-se pelos teores de isoflavonoides de 5,25 a 14,03 mg kg-1, sendo este um cultivar que também apresentou o isoflavonoide daidzeína. O IAC Formoso, já citado (grãos do tipo carioca), possui, aliado ao alto teor de proteínas e resistência à ocorrência de carunchos, níveis elevados de kaempferol e maior teor de genisteína (aproximadamente, 11% do teor presente na soja).

Figura 6. Grãos de feijão cv. IAC Formoso. Fonte: http://www.iac.sp.gov.br/areasdepesquisa/graos/feijao.php

Figura 7. Vagens de amendoim.

O amendoim é rico em fibras, proteínas, vitaminas e antioxidantes, sendo o estado de São Paulo responsável por 90% da produção do Brasil. Quatro cultivares de amendoim desenvolvidos pelo Centro de Grãos e Fibras do IAC já são comercializados em larga escala. Através do melhoramento genético, foram desenvolvidos com alto teor do ácido oleico (70% a 80%), ácido graxo insaturado da família ômega-9, enquanto os cultivares tradicionais têm entre 40% e 50%. Devido a essa característica, os cultivares são conhecidos como “alto oleico” e além das características funcionais para a saúde, o maior teor de ácido oleico no grão proporciona maior estabilidade oxidativa e, consequentemente, maior vida de prateleira tanto para o grão quanto para os produtos que o contenham, característica de mercado importante para as indústrias de alimentos

O abacate (Persea americana Mill.) também apresenta composição rica em ácidos graxos, como o ácido oleico presente no amendoim. O óleo de abacate possui características semelhantes ao óleo ou azeite de oliva, muito consumido no Brasil. Tanto o óleo de oliva como o de abacate são ricos em ômega 9 (ácido oleico), que possui efeitos benéficos à saúde, como a prevenção de doenças cardiovasculares. A extração de óleo de abacate possui potencial para consumo alimentício, reduzindo-se custo e volume de importação do azeite de oliva. Uma pesquisa desenvolvida no Centro de Fruticultura do IAC apontou maior teor de lipídios na variedade Hass (31,1%) quando comparada com outras 23 variedades do banco de germoplasma, como as variedades Fortuna e Pollock, com menores teores (5,9 e 5,3% respectivamente). Segundo o estudo, as variedades de abacate Anaheim, Carlsbad, Collinson, Fuerte, Glória, Hass, Itzamna, Mayapan, Ouro verde e Wagner são alternativas para extração de óleo devido ao alto teor de lipídeos de suas polpas. No entanto, devido à grande variação da composição do óleo, as variedades Quintal, Fuerte, Ouro Verde, Collinson, Linda e Pollock, com maiores teores de ácidos graxos insaturados (oleico, linoleico e palmitoleico), são as mais indicadas para o consumo humano com vistas ao controle do colesterol.

A manga (Mangifera indica L.), uma das frutas mais consumidas no mundo, originária do Sul da Ásia, foi introduzida no Brasil no século XVI. Estudos desenvolvidos pelo Instituto Agronômico com os cultivares IAC 103 Espada Vermelha e IAC 109 Votupa, resistentes à seca-da-mangueira, sob as perspectivas agronômica e nutricional, comparados aos cultivares tradicionalmente comercializados no Estado de São Paulo ( Tommy Atkins, Van Dyke, Palmer, IAC Haden 2H) demonstraram superioridade do cultivar IAC 103 Espada Vermelha quanto às características químicas, em especial, o teor de carotenoides totais (9,4 mg/100g), classe de substâncias com comprovada atividade antioxidante, protegendo as células pela ação dos radicais livres, auxiliando na prevenção de doenças como o câncer, arteriosclerose, catarata e redução do processo de envelhecimento.

Figura 8. Mangas da cv. IAC 103 Espada Vermelha. Fonte: Nilberto Soares.

Vale ressaltar que os alimentos funcionais são naturais e que, além do valor nutritivo básico, promovem benefícios à saúde, ao bem-estar e contribuem para a qualidade de vida e, principalmente, que as propriedades funcionais das substâncias biologicamente ativas devem possuir embasamento científico comprovado.

Em conclusão, para a constante promoção e melhoria da saúde por meio do consumo de alimentos, é imprescindível a continuidade e o avanço das pesquisas de melhoramento genético vegetal, incrementando não somente a produtividade das culturas agrícolas como também a qualidade dos alimentos produzidos, fato que contribuirá também para a agregação de valor à produção agrícola do país e para a conquista de novos mercados.

Qual a importância do melhoramento genético para o ser humano?

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Por que a genética é a engenharia genética são importantes para nós?