Creșterea producției alimentare este necesară pentru a satisface nevoile populației lumii. În acest sens, pesticidele sunt o parte integrantă a practicilor agricole moderne care vizează creșterea randamentelor culturilor. Utilizarea pe scară largă a pesticidelor sintetice în agricultură s-a dovedit a provoca poluări grave ale mediului și probleme de sănătate umană. Pesticidele se pot bioacumula pe membranele celulare umane și pot afecta funcțiile umane prin contactul direct sau consumul de alimente contaminate, ceea ce reprezintă o cauză importantă a problemelor de sănătate.
Parametrii citogenetici utilizați în acest studiu au arătat un model consistent care indică faptul că ometoatul exercită efecte genotoxice și citotoxice asupra meristemelor de ceapă. Deși nu există dovezi clare ale efectelor genotoxice ale ometoatului asupra cepei în literatura existentă, un număr mare de studii au investigat efectele genotoxice ale ometoatului asupra altor organisme testate. Dolara și colab. au demonstrat că ometoatul a indus o creștere dependentă de doză a numărului de schimburi de cromatide surori în limfocitele umane in vitro. În mod similar, Arteaga-Gómez și colab. au demonstrat că ometoatul a redus viabilitatea celulară în keratinocitele HaCaT și celulele bronșice umane NL-20, iar deteriorarea genotoxică a fost evaluată folosind un test cometă. În mod similar, Wang și colab. au observat o lungime crescută a telomerilor și o susceptibilitate crescută la cancer la lucrătorii expuși la ometoat. În plus, în sprijinul prezentului studiu, Ekong și colab. s-a demonstrat că ometoatul (analogul de oxigen al ometoatului) a cauzat o scădere a MI la A. cepa și a cauzat liză celulară, retenție cromozomială, fragmentare cromozomială, elongare nucleară, eroziune nucleară, maturare prematură a cromozomilor, grupare în metafază, condensare nucleară, lipiciozitate în anafază și anomalii ale punților c-metafazice și anafază. Scăderea valorilor MI după tratamentul cu ometoat se poate datora încetinirii diviziunii celulare sau eșecului celulelor de a finaliza ciclul mitotic. În schimb, creșterea cromozomilor minerali și a anomaliilor cromozomiale, precum și fragmentarea ADN-ului, au indicat faptul că scăderea valorilor MI a fost direct legată de deteriorarea ADN-ului. Printre anomaliile cromozomiale detectate în prezentul studiu, cromozomii lipicioși au fost cei mai frecventi. Această anomalie particulară, care este extrem de toxică și ireversibilă, este cauzată de aderența fizică a proteinelor cromozomiale sau de perturbarea metabolismului acidului nucleic în celulă. Alternativ, poate fi cauzată de dizolvarea proteinelor care încapsulează ADN-ul cromozomial, ceea ce poate duce în cele din urmă la moartea celulară42. Cromozomii liberi sugerează posibilitatea aneuploidiei43. În plus, punțile cromozomiale se formează prin ruperea și fuziunea cromozomilor și cromatidelor. Formarea fragmentelor duce direct la formarea de MN, ceea ce este în concordanță cu rezultatele testului comet din prezentul studiu. Distribuția inegală a cromatinei se datorează eșecului separării cromatidelor în faza mitotică târzie, ceea ce duce la formarea de cromozomi liberi44. Mecanismul exact al genotoxicității ometoatului nu este clar; cu toate acestea, ca pesticid organofosforic, acesta poate interacționa cu componente celulare, cum ar fi nucleobazele, sau poate provoca deteriorarea ADN-ului prin generarea de specii reactive de oxigen (ROS)45. Astfel, pesticidele organofosforice pot provoca acumularea de radicali liberi extrem de reactivi, inclusiv O2−, H2O2 și OH−, care pot reacționa cu bazele ADN din organisme, provocând astfel deteriorarea ADN-ului direct sau indirect. De asemenea, s-a demonstrat că aceste ROS deteriorează enzimele și structurile implicate în replicarea și repararea ADN-ului. În schimb, s-a sugerat că pesticidele organofosforice trec printr-un proces metabolic complex după ingerarea de către oameni, interacționând cu mai multe enzime. Aceștia propun că această interacțiune are ca rezultat implicarea diferitelor enzime și a genelor care codifică aceste enzime în efectele genotoxice ale ometoatului40. Ding și colab.46 au raportat că lucrătorii expuși la ometoat au avut o lungime crescută a telomerilor, ceea ce a fost asociat cu activitatea telomerazei și polimorfismul genetic. Cu toate acestea, deși asocierea dintre enzimele de reparare a ADN-ului ometoat și polimorfismul genetic a fost elucidată la om, această întrebare rămâne nerezolvată pentru plante.
Mecanismele celulare de apărare împotriva speciilor reactive de oxigen (ROS) sunt amplificate nu numai de procesele antioxidante enzimatice, ci și de procesele antioxidante non-enzimatice, dintre care prolina liberă este un antioxidant non-enzimatic important în plante. Niveluri de prolină de până la 100 de ori mai mari decât valorile normale au fost observate la plantele stresate56. Rezultatele acestui studiu sunt în concordanță cu rezultatele33 care au raportat niveluri crescute de prolină în răsadurile de grâu tratate cu ometoat. În mod similar, Srivastava și Singh57 au observat, de asemenea, că insecticidul organofosforic malation a crescut nivelurile de prolină la ceapă (A. cepa) și a crescut, de asemenea, activitățile superoxid dismutazei (SOD) și catalazei (CAT), reducând integritatea membranei și provocând leziuni ale ADN-ului. Prolina este un aminoacid neesențial implicat într-o varietate de mecanisme fiziologice, inclusiv formarea structurii proteinelor, determinarea funcției proteinelor, menținerea homeostaziei redox celulare, eliminarea oxigenului singlet și a radicalilor hidroxil, menținerea echilibrului osmotic și semnalizarea celulară57. În plus, prolina protejează enzimele antioxidante, menținând astfel integritatea structurală a membranelor celulare58. Creșterea nivelului de prolină din ceapă după expunerea la ometoat sugerează că organismul utilizează prolina sub formă de superoxid dismutază (SOD) și catalază (CAT) pentru a se proteja împotriva toxicității induse de insecticide. Cu toate acestea, similar sistemului antioxidant enzimatic, s-a demonstrat că prolina este insuficientă pentru a proteja celulele vârfului rădăcinii de ceapă de daunele provocate de insecticide.
O analiză a literaturii de specialitate a arătat că nu există studii privind deteriorarea anatomică a rădăcinilor plantelor cauzată de insecticidele ometoatice. Cu toate acestea, rezultatele studiilor anterioare asupra altor insecticide sunt în concordanță cu rezultatele acestui studiu. Çavuşoğlu și colab.67 au raportat că insecticidele cu spectru larg pe bază de tiametoxam au cauzat leziuni anatomice la rădăcinile de ceapă, cum ar fi necroza celulară, țesut vascular neclare, deformarea celulară, strat epidermal neclare și formă anormală a nucleilor meristemului. Tütüncü și colab.68 au indicat că trei doze diferite de insecticide cu metiocarb au cauzat necroză, deteriorarea celulelor epidermale și îngroșarea peretelui celular cortical la rădăcinile de ceapă. Într-un alt studiu, Kalefetoglu Makar36 a constatat că aplicarea insecticidelor cu avermectină în doze de 0,025 ml/L, 0,050 ml/L și 0,100 ml/L a cauzat țesut conductiv nedefinit, deformarea celulelor epidermale și leziuni nucleare aplatizate la rădăcinile de ceapă. Rădăcina este punctul de intrare pentru substanțele chimice nocive care intră în plantă și este, de asemenea, principalul loc cel mai susceptibil la efecte toxice. Conform rezultatelor MDA ale studiului nostru, stresul oxidativ poate duce la deteriorarea membranei celulare. Pe de altă parte, este important să recunoaștem că sistemul radicular este, de asemenea, mecanismul inițial de apărare împotriva unor astfel de pericole69. Studiile au arătat că deteriorarea observată a celulelor meristemului radicular se poate datora mecanismului de apărare al acestor celule care previne absorbția pesticidelor. Creșterea numărului de celule epidermice și corticale observată în acest studiu este probabil un rezultat al reducerii absorbției chimice de către plantă. Această creștere poate duce la compresia fizică și deformarea celulelor și nucleilor. În plus,70 s-a sugerat că plantele pot acumula anumite substanțe chimice pentru a limita penetrarea pesticidelor în celule. Acest fenomen poate fi explicat ca o modificare adaptivă a celulelor țesutului cortical și vascular, în care celulele își îngroașă pereții celulari cu substanțe precum celuloza și suberina pentru a preveni pătrunderea ometoatului în rădăcini.71 În plus, deteriorarea nucleară aplatizată poate fi rezultatul compresiei fizice a celulelor sau al stresului oxidativ care afectează membrana nucleară sau se poate datora deteriorării materialului genetic cauzate de aplicarea ometoatului.
Ometoatul este un insecticid extrem de eficient, utilizat pe scară largă, în special în țările în curs de dezvoltare. Cu toate acestea, ca și în cazul multor alte pesticide organofosforice, persistă îngrijorări cu privire la impactul său asupra mediului și sănătății umane. Acest studiu și-a propus să umple această lacună informațională prin evaluarea cuprinzătoare a efectelor negative ale insecticidelor cu ometoat asupra unei plante testate frecvent, A. cepa. La A. cepa, expunerea la ometoat a dus la întârzierea creșterii, efecte genotoxice, pierderea integrității ADN-ului, stres oxidativ și deteriorarea celulară a meristemului radicular. Rezultatele au evidențiat impactul negativ al insecticidelor cu ometoat asupra organismelor nevizate. Rezultatele acestui studiu indică necesitatea unei prudențe sporite în utilizarea insecticidelor cu ometoat, a unei dozări mai precise, a unei conștientizări sporite în rândul fermierilor și a unor reglementări mai stricte. În plus, aceste rezultate vor oferi un punct de plecare valoros pentru cercetarea care investighează efectele insecticidelor cu ometoat asupra speciilor nevizate.
Studiile experimentale și studiile de teren ale plantelor și părților acestora (bulbi de ceapă), inclusiv colectarea materialului vegetal, au fost efectuate în conformitate cu normele și reglementările instituționale, naționale și internaționale relevante.
Data publicării: 04 iunie 2025