Acest studiu a evaluat letalitatea, subletitatea și toxicitatea comercialecipermetrinformulări la mormoloci anuran. În testul acut, au fost testate concentrații de 100–800 μg/L timp de 96 de ore. În testul cronic, concentrațiile de cipermetrină care apar în mod natural (1, 3, 6 și 20 μg/L) au fost testate pentru mortalitate, urmate de testarea micronucleului și anomalii nucleare ale globulelor roșii timp de 7 zile. LC50 al formulării comerciale de cipermetrină la mormoloci a fost de 273,41 μg L-1. În testul cronic, cea mai mare concentrație (20 μg L−1) a dus la o mortalitate mai mare de 50%, deoarece a ucis jumătate dintre mormolocii testați. Testul de micronucleu a arătat rezultate semnificative la 6 și 20 μg L−1 și au fost detectate mai multe anomalii nucleare, ceea ce indică faptul că formularea comercială de cipermetrină are potențial genotoxic împotriva P. gracilis. Cipermetrina este un risc ridicat pentru această specie, ceea ce indică faptul că poate cauza multiple probleme și poate afecta dinamica acestui ecosistem pe termen scurt și lung. Prin urmare, se poate concluziona că formulările comerciale de cipermetrină au efecte toxice asupra P. gracilis.
Datorită extinderii continue a activităților agricole și aplicării intensive acombaterea dăunătorilormăsuri, animalele acvatice sunt frecvent expuse la pesticide1,2. Poluarea resurselor de apă din apropierea câmpurilor agricole poate afecta dezvoltarea și supraviețuirea organismelor nețintă, cum ar fi amfibienii.
Amfibienii devin din ce în ce mai importanți în evaluarea matricilor de mediu. Anuranii sunt considerați bioindicatori buni ai poluanților de mediu datorită caracteristicilor lor unice, cum ar fi ciclurile de viață complexe, ratele rapide de creștere larvară, starea trofică, pielea permeabilă10,11, dependența de apă pentru reproducere12 și ouăle neprotejate11,13,14. Broasca mică de apă (Physalaemus gracilis), cunoscută în mod obișnuit sub numele de broasca plângătoare, s-a dovedit a fi o specie bioindicatoare a poluării cu pesticide4,5,6,7,15. Specia se găsește în ape stătătoare, zone protejate sau zone cu habitat variabil din Argentina, Uruguay, Paraguay și Brazilia1617 și este considerată stabilă conform clasificării IUCN datorită distribuției sale largi și toleranței la diferite habitate18.
Au fost raportate efecte subletale la amfibieni în urma expunerii la cipermetrină, inclusiv modificări comportamentale, morfologice și biochimice la mormoloci23,24,25, alterarea mortalității și a timpului de metamorfoză, modificări enzimatice, scăderea succesului la ecloziune24,25, hiperactivitate26, inhibarea performanței colinesterazei27, modificări ale activității de înot27,28. Cu toate acestea, studiile asupra efectelor genotoxice ale cipermetrinei la amfibieni sunt limitate. Prin urmare, este important să se evalueze susceptibilitatea speciilor de anuran la cipermetrin.
Poluarea mediului afectează creșterea și dezvoltarea normală a amfibienilor, dar cel mai grav efect advers este deteriorarea genetică a ADN-ului cauzată de expunerea la pesticide13. Analiza morfologiei celulelor sanguine este un bioindicator important al poluării și toxicității potențiale a unei substanțe pentru speciile sălbatice29. Testul micronucleului este una dintre cele mai frecvent utilizate metode pentru determinarea genotoxicității substanțelor chimice din mediu30. Este o metodă rapidă, eficientă și ieftină, care este un bun indicator al poluării chimice a organismelor precum amfibienii31,32 și poate oferi informații despre expunerea la poluanții genotoxici33.
Obiectivul acestui studiu a fost de a evalua potențialul toxic al formulărilor comerciale de cipermetrină pentru mormolocii acvatici mici, folosind un test de micronucleu și evaluarea riscului ecologic.
Mortalitatea cumulativă (%) a mormolocilor P. gracilis expuși la diferite concentrații de cipermetrină comercială în timpul perioadei acute a testului.
Mortalitatea cumulativă (%) a mormolocilor P. gracilis expuși la diferite concentrații de cipermetrină comercială în timpul unui test cronic.
Mortalitatea ridicată observată a fost rezultatul efectelor genotoxice la amfibieni expuși la diferite concentrații de cipermetrină (6 și 20 μg/L), după cum evidențiază prezența micronucleilor (MN) și anomalii nucleare în eritrocite. Formarea MN indică erori în mitoză și este asociată cu legarea slabă a cromozomilor de microtubuli, defecte ale complexelor proteice responsabile de captarea și transportul cromozomilor, erori în segregarea cromozomilor și erori în repararea daunelor ADN38,39 și pot fi legate de stresul oxidativ indus de pesticide40,41. Au fost observate și alte anomalii la toate concentrațiile evaluate. Creșterea concentrațiilor de cipermetrină a crescut anomaliile nucleare în eritrocite cu 5% și 20% la dozele cele mai mici (1 μg/L) și, respectiv, cele mai mari (20 μg/L). De exemplu, modificările ADN-ului unei specii pot avea consecințe grave atât pentru supraviețuirea pe termen scurt, cât și pe termen lung, ducând la scăderea populației, alterarea aptitudinii reproductive, consangvinizare, pierderea diversității genetice și modificarea ratelor de migrație. Toți acești factori pot afecta supraviețuirea și întreținerea speciilor42,43. Formarea anomaliilor eritroide poate indica un blocaj al citokinezei, rezultând diviziune celulară anormală (eritrocite binucleate)44,45; nucleii multilobați sunt proeminențe ale membranei nucleare cu lobi multipli46, în timp ce alte anomalii eritroide pot fi asociate cu amplificarea ADN-ului, cum ar fi rinichii nucleari/vezile47. Prezența eritrocitelor anucleate poate indica o deteriorare a transportului de oxigen, în special în apa contaminată48,49. Apoptoza indică moartea celulelor50.
Alte studii au demonstrat, de asemenea, efectele genotoxice ale cipermetrinei. Kabaña et al.51 au demonstrat prezența micronucleilor și a modificărilor nucleare precum celulele binucleate și celulele apoptotice în celulele Odontophrynus americanus după expunerea la concentrații mari de cipermetrină (5000 și 10000 μg L−1) timp de 96 de ore. Apoptoza indusă de cipermetrină a fost detectată și la P. biligonigerus52 și Rhinella arenarum53. Aceste rezultate sugerează că cipermetrina are efecte genotoxice asupra unei game de organisme acvatice și că testul MN și ENA poate fi un indicator al efectelor subletale asupra amfibienilor și poate fi aplicabil speciilor native și populațiilor sălbatice expuse la substanțe toxice12.
Formulările comerciale de cipermetrină prezintă un pericol ridicat pentru mediu (atât acut, cât și cronic), cu sediul central care depășește nivelul Agenției pentru Protecția Mediului din SUA (EPA)54, ceea ce poate afecta negativ specia dacă este prezentă în mediu. În evaluarea riscului cronic, NOEC pentru mortalitate a fost de 3 μg L−1, confirmând că concentrațiile găsite în apă pot prezenta un risc pentru specie55. NOEC letal pentru larvele de R. arenarum expuse la un amestec de endosulfan și cipermetrină a fost de 500 μg L−1 după 168 de ore; această valoare a scăzut la 0,0005 μg L−1 după 336 de ore. Autorii arată că cu cât expunerea este mai lungă, cu atât concentrațiile care sunt dăunătoare speciei sunt mai mici. De asemenea, este important de subliniat faptul că valorile NOEC au fost mai mari decât cele ale P. gracilis în același timp de expunere, ceea ce indică faptul că răspunsul speciei la cipermetrină este specific speciei. Mai mult, în ceea ce privește mortalitatea, valoarea CHQ a P. gracilis după expunerea la cipermetrină a ajuns la 64,67, ceea ce este mai mare decât valoarea de referință stabilită de Agenția pentru Protecția Mediului din SUA54, iar valoarea CHQ a larvelor de R. arenarum a fost, de asemenea, mai mare decât această valoare (CHQ > 388,00 după 336 de ore), indicând un risc ridicat pentru insecticidele studiate. specii. Având în vedere că P. gracilis necesită aproximativ 30 de zile pentru a finaliza metamorfoza56, se poate concluziona că concentrațiile studiate de cipermetrină pot contribui la scăderea populației prin împiedicarea persoanelor infectate să intre în stadiul adult sau reproductiv la o vârstă fragedă.
În evaluarea riscului calculat pentru micronuclei și alte anomalii nucleare ale eritrocitelor, valorile CHQ au variat între 14,92 și 97,00, indicând faptul că cipermetrina a avut un risc potențial genotoxic pentru P. gracilis chiar și în habitatul său natural. Luând în considerare mortalitatea, concentrația maximă de compuși xenobiotici tolerabile pentru P. gracilis a fost de 4,24 μg L−1. Cu toate acestea, concentrații de până la 1 μg/L au arătat și efecte genotoxice. Acest fapt poate duce la o creștere a numărului de indivizi anormali57 și poate afecta dezvoltarea și reproducerea speciilor în habitatele lor, ducând la o scădere a populațiilor de amfibieni.
Formulările comerciale ale insecticidului cipermetrin au arătat o toxicitate acută și cronică ridicată pentru P. gracilis. Au fost observate rate mai mari ale mortalității, probabil din cauza efectelor toxice, așa cum este evidențiată de prezența micronucleilor și a anomaliilor nucleare ale eritrocitelor, în special nuclei zimțați, nuclei lobați și nuclei veziculare. În plus, speciile studiate au prezentat riscuri crescute pentru mediu, atât acute, cât și cronice. Aceste date, combinate cu studiile anterioare ale grupului nostru de cercetare, au arătat că chiar și diferite formulări comerciale de cipermetrină au cauzat încă scăderea activităților acetilcolinesterazei (AChE) și butirilcolinesterazei (BChE) și stres oxidativ58 și au dus la modificări ale activității de înot și malformații orale59 la P. gracilis, indicând faptul că formulările comerciale au o permetrie și subtoxicitate ridicată pentru letale. această specie. Hartmann şi colab. 60 au descoperit că formulările comerciale de cipermetrină au fost cele mai toxice pentru P. gracilis și pentru o altă specie din același gen (P. cuvieri), în comparație cu alte nouă pesticide. Acest lucru sugerează că concentrațiile aprobate legal de cipermetrină pentru protecția mediului pot duce la o mortalitate ridicată și o scădere a populației pe termen lung.
Sunt necesare studii suplimentare pentru a evalua toxicitatea pesticidului pentru amfibieni, deoarece concentrațiile găsite în mediu pot provoca o mortalitate ridicată și pot prezenta un risc potențial pentru P. gracilis. Cercetarea asupra speciilor de amfibieni ar trebui încurajată, deoarece datele despre aceste organisme sunt rare, în special despre speciile braziliene.
Testul de toxicitate cronică a durat 168 h (7 zile) în condiții statice, iar concentrațiile subletale au fost: 1, 3, 6 și 20 μg ai L−1. În ambele experimente, 10 mormoloci per grup de tratament au fost evaluați cu șase replici, pentru un total de 60 de mormoloci pe concentrație. Între timp, tratamentul numai cu apă a servit drept control negativ. Fiecare configurație experimentală a constat dintr-un vas de sticlă steril cu o capacitate de 500 ml și o densitate de 1 mormoloc la 50 ml de soluție. Balonul a fost acoperit cu folie de polietilenă pentru a preveni evaporarea și a fost aerat continuu.
Apa a fost analizată chimic pentru a determina concentrațiile de pesticide la 0, 96 și 168 de ore. Conform lui Sabin et al. 68 și Martins și colab. 69, analizele au fost efectuate la Laboratorul de Analiză a Pesticidelor (LARP) al Universității Federale din Santa Maria utilizând cromatografia de gaze cuplată la spectrometrie de masă cu triplu quadrupol (modelul Varian 1200, Palo Alto, California, SUA). Determinarea cantitativă a pesticidelor în apă este prezentată ca material suplimentar (Tabelul SM1).
Pentru testul de micronucleu (MNT) și testul de anomalie nucleară eritrocitară (ARN), au fost analizați 15 mormoloci din fiecare grup de tratament. Mormolocii au fost anesteziați cu lidocaină 5% (50 mg g-170) și s-au recoltat probe de sânge prin puncție cardiacă folosind seringi heparinizate de unică folosință. Frotiurile de sânge au fost preparate pe lame sterile de microscop, uscate la aer, fixate cu metanol 100% (4 ° C) timp de 2 minute și apoi colorate cu soluție Giemsa 10% timp de 15 minute la întuneric. La sfârșitul procesului, lamele au fost spălate cu apă distilată pentru a îndepărta excesul de pete și uscate la temperatura camerei.
Cel puțin 1000 de RBC de la fiecare mormoloc au fost analizate folosind un microscop de 100 × cu un obiectiv de 71 pentru a determina prezența MN și ENA. Un total de 75.796 RBC de la mormoloci au fost evaluați luând în considerare concentrațiile și controalele de cipermetrină. Genotoxicitatea a fost analizată conform metodei lui Carrasco et al. şi Fenech şi colab.38,72 prin determinarea frecvenţei următoarelor leziuni nucleare: (1) celule anucleate: celule fără nuclei; (2) celule apoptotice: fragmentare nucleară, moarte celulară programată; (3) celule binucleate: celule cu doi nuclei; (4) muguri nucleari sau celule bleb: celule cu nuclei cu mici proeminențe ale membranei nucleare, blebs similare ca mărime cu micronucleii; (5) celule cariolizate: celule cu numai conturul nucleului fără material intern; (6) celule crestate: celule cu nuclei cu fisuri evidente sau crestături în forma lor, numite și nuclee în formă de rinichi; (7) celule lobulate: celule cu proeminențe nucleare mai mari decât veziculele menționate mai sus; și (8) microcelule: celule cu nuclei condensați și citoplasmă redusă. Modificările au fost comparate cu rezultatele de control negativ.
Rezultatele testului de toxicitate acută (LC50) au fost analizate folosind software-ul GBasic și metoda TSK-Trimmed Spearman-Karber74. Datele testelor cronice au fost pre-testate pentru normalitatea erorilor (Shapiro-Wilks) și omogenitatea varianței (Bartlett). Rezultatele au fost analizate utilizând analiza unidirecțională a varianței (ANOVA). Testul Tukey a fost folosit pentru a compara datele între ei, iar testul Dunnett a fost folosit pentru a compara datele dintre grupul de tratament și grupul de control negativ.
Datele LOEC și NOEC au fost analizate folosind testul Dunnett. Testele statistice au fost efectuate folosind software-ul Statistica 8.0 (StatSoft) cu un nivel de semnificație de 95% (p < 0,05).
Ora postării: 13-mar-2025