Η αύξηση της παραγωγής τροφίμων είναι απαραίτητη για την κάλυψη των αναγκών του παγκόσμιου πληθυσμού. Από αυτή την άποψη, τα φυτοφάρμακα αποτελούν αναπόσπαστο μέρος των σύγχρονων γεωργικών πρακτικών που αποσκοπούν στην αύξηση της απόδοσης των καλλιεργειών. Η εκτεταμένη χρήση συνθετικών φυτοφαρμάκων στη γεωργία έχει αποδειχθεί ότι προκαλεί σοβαρή περιβαλλοντική ρύπανση και προβλήματα υγείας. Τα φυτοφάρμακα μπορούν να βιοσυσσωρευτούν στις μεμβράνες των ανθρώπινων κυττάρων και να βλάψουν τις ανθρώπινες λειτουργίες μέσω της άμεσης επαφής ή της κατανάλωσης μολυσμένων τροφίμων, γεγονός που αποτελεί σημαντική αιτία προβλημάτων υγείας.
Οι κυτταρογενετικές παράμετροι που χρησιμοποιήθηκαν σε αυτή τη μελέτη έδειξαν ένα συνεπές μοτίβο που υποδεικνύει ότι το ομοθεϊκό ασκεί γονιδιοτοξικές και κυτταροτοξικές επιδράσεις στα μεριστώματα του κρεμμυδιού. Παρόλο που δεν υπάρχουν σαφή στοιχεία για τις γονιδιοτοξικές επιδράσεις του ομοθεϊκού στο κρεμμύδι στην υπάρχουσα βιβλιογραφία, ένας μεγάλος αριθμός μελετών έχει διερευνήσει τις γονιδιοτοξικές επιδράσεις του ομοθεϊκού σε άλλους οργανισμούς δοκιμής. Οι Dolara et al. απέδειξαν ότι το ομοθεϊκό προκάλεσε μια δοσοεξαρτώμενη αύξηση στον αριθμό των ανταλλαγών αδελφών χρωματιδίων σε ανθρώπινα λεμφοκύτταρα in vitro. Ομοίως, οι Arteaga-Gómez et al. απέδειξαν ότι το ομοθεϊκό μείωσε τη βιωσιμότητα των κυττάρων στα κερατινοκύτταρα HaCaT και στα ανθρώπινα βρογχικά κύτταρα NL-20, και η γονιδιοτοξική βλάβη αξιολογήθηκε χρησιμοποιώντας μια δοκιμασία comet. Ομοίως, οι Wang et al. παρατήρησαν αυξημένο μήκος τελομερών και αυξημένη ευαισθησία στον καρκίνο σε εργαζόμενους που εκτέθηκαν σε ομοθεϊκό. Επιπλέον, προς υποστήριξη της παρούσας μελέτης, οι Ekong et al. έδειξε ότι το ομεθοϊκό (το ανάλογο οξυγόνου του ομεθοϊκού) προκάλεσε μείωση του MI στο A. cepa και προκάλεσε κυτταρική λύση, κατακράτηση χρωμοσωμάτων, κατακερματισμό χρωμοσωμάτων, επιμήκυνση του πυρήνα, πυρηνική διάβρωση, πρόωρη ωρίμανση χρωμοσωμάτων, συσσωμάτωση μετάφασης, πυρηνική συμπύκνωση, κολλώδη αναφασική ικανότητα και ανωμαλίες των γεφυρών c-μετάφασης και αναφασικής φάσης. Η μείωση των τιμών MI μετά τη θεραπεία με ομεθοϊκό μπορεί να οφείλεται στην επιβράδυνση της κυτταρικής διαίρεσης ή στην αποτυχία των κυττάρων να ολοκληρώσουν τον μιτωτικό κύκλο. Αντίθετα, η αύξηση της MN και οι χρωμοσωμικές ανωμαλίες και ο κατακερματισμός του DNA έδειξαν ότι η μείωση των τιμών MI σχετιζόταν άμεσα με βλάβη στο DNA. Μεταξύ των χρωμοσωμικών ανωμαλιών που ανιχνεύθηκαν στην παρούσα μελέτη, τα κολλώδη χρωμοσώματα ήταν τα πιο συνηθισμένα. Αυτή η συγκεκριμένη ανωμαλία, η οποία είναι εξαιρετικά τοξική και μη αναστρέψιμη, προκαλείται από φυσική προσκόλληση χρωμοσωμικών πρωτεϊνών ή διαταραχή του μεταβολισμού των νουκλεϊκών οξέων στο κύτταρο. Εναλλακτικά, μπορεί να προκληθεί από τη διάλυση πρωτεϊνών που εγκλωβίζουν το χρωμοσωμικό DNA, η οποία μπορεί τελικά να οδηγήσει σε κυτταρικό θάνατο42. Τα ελεύθερα χρωμοσώματα υποδηλώνουν την πιθανότητα ανευπλοειδίας43. Επιπλέον, σχηματίζονται χρωμοσωμικές γέφυρες από τη θραύση και τη σύντηξη χρωμοσωμάτων και χρωματιδίων. Ο σχηματισμός θραυσμάτων οδηγεί άμεσα στον σχηματισμό MN, κάτι που συμφωνεί με τα αποτελέσματα της δοκιμασίας comet στην παρούσα μελέτη. Η ανομοιόμορφη κατανομή της χρωματίνης οφείλεται στην αποτυχία του διαχωρισμού των χρωματιδίων στην ύστερη μιτωτική φάση, η οποία οδηγεί στον σχηματισμό ελεύθερων χρωμοσωμάτων44. Ο ακριβής μηχανισμός της γονιδιοτοξικότητας του ομεθοϊκού δεν είναι σαφής. Ωστόσο, ως οργανοφωσφορικό παρασιτοκτόνο, μπορεί να αλληλεπιδράσει με κυτταρικά συστατικά όπως οι νουκλεοβάσεις ή να προκαλέσει βλάβη στο DNA παράγοντας δραστικά είδη οξυγόνου (ROS)45. Έτσι, τα οργανοφωσφορικά παρασιτοκτόνα μπορούν να προκαλέσουν τη συσσώρευση εξαιρετικά δραστικών ελεύθερων ριζών, συμπεριλαμβανομένων των O2−, H2O2 και OH−, οι οποίες μπορούν να αντιδράσουν με βάσεις DNA σε οργανισμούς, προκαλώντας έτσι άμεση ή έμμεση βλάβη στο DNA. Αυτά τα ROS έχουν επίσης αποδειχθεί ότι βλάπτουν ένζυμα και δομές που εμπλέκονται στην αντιγραφή και την επιδιόρθωση του DNA. Αντίθετα, έχει προταθεί ότι τα οργανοφωσφορικά παρασιτοκτόνα υφίστανται μια σύνθετη μεταβολική διαδικασία μετά την κατάποση από τον άνθρωπο, αλληλεπιδρώντας με πολλαπλά ένζυμα. Προτείνουν ότι αυτή η αλληλεπίδραση έχει ως αποτέλεσμα τη συμμετοχή διαφόρων ενζύμων και των γονιδίων που κωδικοποιούν αυτά τα ένζυμα στις γονιδιοτοξικές επιδράσεις του ομεθοϊκού40. Οι Ding et al.46 ανέφεραν ότι οι εργαζόμενοι που εκτέθηκαν σε ομεθοϊκό είχαν αυξημένο μήκος τελομερών, το οποίο συσχετίστηκε με τη δραστικότητα της τελομεράσης και τον γενετικό πολυμορφισμό. Ωστόσο, αν και η συσχέτιση μεταξύ των ενζύμων επιδιόρθωσης DNA του ομεθοϊκού και του γενετικού πολυμορφισμού έχει διευκρινιστεί στους ανθρώπους, αυτό το ερώτημα παραμένει άλυτο για τα φυτά.
Οι κυτταρικοί αμυντικοί μηχανισμοί έναντι των αντιδραστικών ειδών οξυγόνου (ROS) ενισχύονται όχι μόνο από ενζυματικές αντιοξειδωτικές διεργασίες αλλά και από μη ενζυματικές αντιοξειδωτικές διεργασίες, εκ των οποίων η ελεύθερη προλίνη είναι ένα σημαντικό μη ενζυματικό αντιοξειδωτικό στα φυτά. Επίπεδα προλίνης έως και 100 φορές υψηλότερα από τις φυσιολογικές τιμές παρατηρήθηκαν σε στρεσαρισμένα φυτά56. Τα αποτελέσματα αυτής της μελέτης συμφωνούν με τα αποτελέσματα33 που ανέφεραν αυξημένα επίπεδα προλίνης σε σπορόφυτα σιταριού που είχαν υποβληθεί σε αγωγή με ομεθοϊκό. Ομοίως, οι Srivastava και Singh57 παρατήρησαν επίσης ότι το οργανοφωσφορικό εντομοκτόνο μαλαθείο αύξησε τα επίπεδα προλίνης στο κρεμμύδι (A. cepa) και επίσης αύξησε τις δραστηριότητες της υπεροξειδικής δισμουτάσης (SOD) και της καταλάσης (CAT), μειώνοντας την ακεραιότητα της μεμβράνης και προκαλώντας βλάβη στο DNA. Η προλίνη είναι ένα μη απαραίτητο αμινοξύ που εμπλέκεται σε μια ποικιλία φυσιολογικών μηχανισμών, όπως ο σχηματισμός της πρωτεϊνικής δομής, ο προσδιορισμός της πρωτεϊνικής λειτουργίας, η διατήρηση της κυτταρικής οξειδοαναγωγικής ομοιόστασης, η δέσμευση του οξυγόνου και των ριζών υδροξυλίου από μονήρη κύτταρα, η διατήρηση της οσμωτικής ισορροπίας και η κυτταρική σηματοδότηση57. Επιπλέον, η προλίνη προστατεύει τα αντιοξειδωτικά ένζυμα, διατηρώντας έτσι τη δομική ακεραιότητα των κυτταρικών μεμβρανών58. Η αύξηση των επιπέδων προλίνης στα κρεμμύδια μετά την έκθεση σε ομεθοϊκό υποδηλώνει ότι το σώμα χρησιμοποιεί την προλίνη ως υπεροξειδική δισμουτάση (SOD) και καταλάση (CAT) για να προστατεύσει από την τοξικότητα που προκαλείται από εντομοκτόνα. Ωστόσο, όπως και το ενζυμικό αντιοξειδωτικό σύστημα, η προλίνη έχει αποδειχθεί ανεπαρκής για την προστασία των κυττάρων της άκρης της ρίζας του κρεμμυδιού από τη βλάβη από εντομοκτόνα.
Μια ανασκόπηση της βιβλιογραφίας έδειξε ότι δεν υπάρχουν μελέτες σχετικά με την ανατομική βλάβη των ριζών των φυτών που προκαλείται από εντομοκτόνα ομοθεϊκού οξέος. Ωστόσο, τα αποτελέσματα προηγούμενων μελετών για άλλα εντομοκτόνα συμφωνούν με τα αποτελέσματα αυτής της μελέτης. Οι Çavuşoğlu et al.67 ανέφεραν ότι τα εντομοκτόνα θειαμεθοξάμης ευρέος φάσματος προκάλεσαν ανατομική βλάβη στις ρίζες του κρεμμυδιού, όπως κυτταρική νέκρωση, ασαφή αγγειακό ιστό, κυτταρική παραμόρφωση, ασαφές επιδερμικό στρώμα και ανώμαλο σχήμα των πυρήνων του μεριστώματος. Οι Tütüncü et al.68 έδειξαν ότι τρεις διαφορετικές δόσεις εντομοκτόνων μεθειοκάρβου προκάλεσαν νέκρωση, βλάβη των επιδερμικών κυττάρων και πάχυνση του φλοιώδους κυτταρικού τοιχώματος στις ρίζες του κρεμμυδιού. Σε μια άλλη μελέτη, ο Kalefetoglu Makar36 διαπίστωσε ότι η εφαρμογή εντομοκτόνων αβερμεκτίνης σε δόσεις 0,025 ml/L, 0,050 ml/L και 0,100 ml/L προκάλεσε απροσδιόριστο αγώγιμο ιστό, παραμόρφωση των επιδερμικών κυττάρων και πεπλατυσμένη πυρηνική βλάβη στις ρίζες του κρεμμυδιού. Η ρίζα είναι το σημείο εισόδου για την είσοδο επιβλαβών χημικών ουσιών στο φυτό και είναι επίσης το κύριο σημείο που είναι πιο ευάλωτο σε τοξικές επιδράσεις. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα της MDA της μελέτης μας, το οξειδωτικό στρες μπορεί να οδηγήσει σε βλάβη της κυτταρικής μεμβράνης. Από την άλλη πλευρά, είναι σημαντικό να αναγνωριστεί ότι το ριζικό σύστημα είναι επίσης ο αρχικός αμυντικός μηχανισμός έναντι τέτοιων κινδύνων69. Μελέτες έχουν δείξει ότι η παρατηρούμενη βλάβη στα μεριστωματικά κύτταρα της ρίζας μπορεί να οφείλεται στον αμυντικό μηχανισμό αυτών των κυττάρων που αποτρέπει την πρόσληψη φυτοφαρμάκων. Η αύξηση των επιδερμικών και φλοιωδών κυττάρων που παρατηρήθηκε σε αυτή τη μελέτη είναι πιθανώς αποτέλεσμα της μείωσης της πρόσληψης χημικών ουσιών από το φυτό. Αυτή η αύξηση μπορεί να οδηγήσει σε φυσική συμπίεση και παραμόρφωση των κυττάρων και των πυρήνων. Επιπλέον,70 έχει προταθεί ότι τα φυτά μπορεί να συσσωρεύουν ορισμένες χημικές ουσίες για να περιορίσουν τη διείσδυση των φυτοφαρμάκων στα κύτταρα. Αυτό το φαινόμενο μπορεί να εξηγηθεί ως μια προσαρμοστική αλλαγή στα κύτταρα του φλοιού και των αγγειακών ιστών, κατά την οποία τα κύτταρα πυκνώνουν τα κυτταρικά τους τοιχώματα με ουσίες όπως η κυτταρίνη και η σουβερίνη για να αποτρέψουν τη διείσδυση του ομεθοϊκού στις ρίζες.71 Επιπλέον, η πεπλατυσμένη πυρηνική βλάβη μπορεί να είναι αποτέλεσμα φυσικής συμπίεσης των κυττάρων ή οξειδωτικού στρες που επηρεάζει την πυρηνική μεμβράνη ή μπορεί να οφείλεται σε βλάβη στο γενετικό υλικό που προκαλείται από την εφαρμογή ομεθοϊκού.
Το ομεθοϊκό είναι ένα εξαιρετικά αποτελεσματικό εντομοκτόνο που χρησιμοποιείται ευρέως, ειδικά στις αναπτυσσόμενες χώρες. Ωστόσο, όπως και με πολλά άλλα οργανοφωσφορικά φυτοφάρμακα, εξακολουθούν να υπάρχουν ανησυχίες σχετικά με τις επιπτώσεις του στο περιβάλλον και την ανθρώπινη υγεία. Στόχος της παρούσας μελέτης ήταν να καλύψει αυτό το κενό πληροφοριών αξιολογώντας διεξοδικά τις αρνητικές επιπτώσεις των ομεθοϊκών εντομοκτόνων σε ένα φυτό που δοκιμάζεται συχνά, το A. cepa. Στο A. cepa, η έκθεση σε ομεθοϊκό είχε ως αποτέλεσμα την επιβράδυνση της ανάπτυξης, τις γονιδιοτοξικές επιδράσεις, την απώλεια της ακεραιότητας του DNA, το οξειδωτικό στρες και την κυτταρική βλάβη στο μερίστωμα της ρίζας. Τα αποτελέσματα ανέδειξαν τις αρνητικές επιπτώσεις των ομεθοϊκών εντομοκτόνων σε μη στοχευόμενους οργανισμούς. Τα αποτελέσματα αυτής της μελέτης υποδεικνύουν την ανάγκη για μεγαλύτερη προσοχή στη χρήση των ομεθοϊκών εντομοκτόνων, ακριβέστερη δοσολογία, αυξημένη ευαισθητοποίηση των αγροτών και αυστηρότερους κανονισμούς. Επιπλέον, αυτά τα αποτελέσματα θα αποτελέσουν ένα πολύτιμο σημείο εκκίνησης για την έρευνα που διερευνά τις επιδράσεις των ομεθοϊκών εντομοκτόνων σε μη στοχευόμενα είδη.
Πειραματικές μελέτες και επιτόπιες μελέτες φυτών και των μερών τους (βολβοί κρεμμυδιού), συμπεριλαμβανομένης της συλλογής φυτικού υλικού, πραγματοποιήθηκαν σύμφωνα με τους σχετικούς θεσμικούς, εθνικούς και διεθνείς κανόνες και κανονισμούς.
Ώρα δημοσίευσης: 04 Ιουνίου 2025