Povećanje proizvodnje hrane neophodno je za zadovoljavanje potreba svjetske populacije. U tom smislu, pesticidi su sastavni dio modernih poljoprivrednih praksi usmjerenih na povećanje prinosa usjeva. Pokazalo se da široko rasprostranjena upotreba sintetičkih pesticida u poljoprivredi uzrokuje ozbiljno zagađenje okoliša i probleme po ljudsko zdravlje. Pesticidi se mogu bioakumulirati na membranama ljudskih ćelija i oštetiti ljudske funkcije direktnim kontaktom ili konzumiranjem kontaminirane hrane, što je važan uzrok zdravstvenih problema.
Citogenetski parametri korišteni u ovoj studiji pokazali su konzistentan obrazac koji ukazuje na to da ometoat ispoljava genotoksične i citotoksične efekte na meristeme luka. Iako u postojećoj literaturi ne postoje jasni dokazi o genotoksičnim efektima ometoata na luk, veliki broj studija istraživao je genotoksične efekte ometoata na druge testne organizme. Dolara i saradnici su pokazali da ometoat izaziva povećanje broja sestrinskih hromatidnih izmjena u ljudskim limfocitima in vitro, ovisno o dozi. Slično tome, Arteaga-Gómez i saradnici su pokazali da ometoat smanjuje održivost ćelija u HaCaT keratinocitima i NL-20 ljudskim bronhijalnim ćelijama, a genotoksična oštećenja su procijenjena korištenjem komet testa. Slično tome, Wang i saradnici su primijetili povećanu dužinu telomera i povećanu podložnost raku kod radnika izloženih ometoatu. Nadalje, u prilog ovoj studiji, Ekong i saradnici... Pokazalo se da ometoat (kiseonikov analog ometoata) uzrokuje smanjenje MI kod A. cepa i uzrokuje lizu ćelija, zadržavanje hromozoma, fragmentaciju hromozoma, elongaciju jezgra, eroziju jezgra, prerano sazrijevanje hromozoma, metafazno grupisanje, kondenzaciju jezgra, ljepljivost u anafazi i abnormalnosti c-metafaznih i anafaznih mostova. Smanjenje vrijednosti MI nakon tretmana ometoatom može biti posljedica usporavanja diobe ćelija ili nemogućnosti ćelija da završe mitotski ciklus. Nasuprot tome, povećanje MN i hromozomskih abnormalnosti i fragmentacije DNK ukazivalo je na to da je smanjenje vrijednosti MI direktno povezano s oštećenjem DNK. Među hromozomskim abnormalnostima otkrivenim u ovoj studiji, ljepljivi hromozomi bili su najčešći. Ova posebna abnormalnost, koja je visoko toksična i ireverzibilna, uzrokovana je fizičkom adhezijom hromozomskih proteina ili poremećajem metabolizma nukleinskih kiselina u ćeliji. Alternativno, može biti uzrokovana rastvaranjem proteina koji enkapsuliraju hromozomsku DNK, što na kraju može dovesti do ćelijske smrti42. Slobodni hromozomi ukazuju na mogućnost aneuploidije43. Pored toga, hromosomski mostovi nastaju lomljenjem i fuzijom hromosoma i hromatida. Formiranje fragmenata direktno dovodi do formiranja MN, što je u skladu s rezultatima komet testa u ovoj studiji. Neravnomjerna distribucija hromatina posljedica je neuspjeha razdvajanja hromatida u kasnoj mitotičkoj fazi, što dovodi do formiranja slobodnih hromosoma44. Tačan mehanizam genotoksičnosti ometoata nije jasan; međutim, kao organofosforni pesticid, može stupiti u interakciju sa ćelijskim komponentama kao što su nukleobaze ili uzrokovati oštećenje DNK stvaranjem reaktivnih vrsta kisika (ROS)45. Dakle, organofosforni pesticidi mogu uzrokovati akumulaciju visoko reaktivnih slobodnih radikala, uključujući O2−, H2O2 i OH−, koji mogu reagirati s DNK bazama u organizmima, čime uzrokuju direktno ili indirektno oštećenje DNK. Također je pokazano da ovi ROS oštećuju enzime i strukture uključene u replikaciju i popravak DNK. Nasuprot tome, sugerirano je da organofosforni pesticidi prolaze kroz složeni metabolički proces nakon što ih ljudi unesu, interagujući s više enzima. Oni pretpostavljaju da ova interakcija rezultira učešćem različitih enzima i gena koji kodiraju ove enzime u genotoksičnim efektima ometoata40. Ding i saradnici46 izvijestili su da su radnici izloženi ometoatu imali povećanu dužinu telomera, što je povezano s aktivnošću telomeraze i genetskim polimorfizmom. Međutim, iako je veza između enzima za popravak DNK ometoata i genetskog polimorfizma razjašnjena kod ljudi, ovo pitanje ostaje neriješeno za biljke.
Ćelijski odbrambeni mehanizmi protiv reaktivnih vrsta kisika (ROS) pojačani su ne samo enzimskim antioksidativnim procesima, već i neenzimskim antioksidativnim procesima, od kojih je slobodni prolin važan neenzimski antioksidans u biljkama. Nivoi prolina do 100 puta veći od normalnih vrijednosti uočeni su kod biljaka pod stresom56. Rezultati ove studije su u skladu s rezultatima33 koji su izvijestili o povišenim nivoima prolina u sadnicama pšenice tretiranim omethoatom. Slično tome, Srivastava i Singh57 su također primijetili da organofosfatni insekticid malation povećava nivoe prolina u luku (A. cepa), a također povećava aktivnost superoksid dismutaze (SOD) i katalaze (CAT), smanjujući integritet membrane i uzrokujući oštećenje DNK. Prolin je neesencijalna aminokiselina koja je uključena u različite fiziološke mehanizme, uključujući formiranje strukture proteina, određivanje funkcije proteina, održavanje ćelijske redoks homeostaze, uklanjanje singletnog kisika i hidroksil radikala, održavanje osmotske ravnoteže i ćelijsku signalizaciju57. Osim toga, prolin štiti antioksidativne enzime, čime održava strukturni integritet ćelijskih membrana58. Povećanje nivoa prolina u luku nakon izlaganja ometoatu ukazuje na to da tijelo koristi prolin kao superoksid dismutazu (SOD) i katalazu (CAT) za zaštitu od toksičnosti izazvane insekticidom. Međutim, slično enzimskom antioksidativnom sistemu, pokazalo se da prolin nije dovoljan da zaštiti ćelije vrha korijena luka od oštećenja insekticidom.
Pregled literature pokazao je da ne postoje studije o anatomskim oštećenjima korijena biljaka uzrokovanim ometoatnim insekticidima. Međutim, rezultati prethodnih studija o drugim insekticidima u skladu su s rezultatima ove studije. Çavuşoğlu i sar.67 izvijestili su da insekticidi širokog spektra tiametoksama uzrokuju anatomska oštećenja korijena luka, kao što su nekroza ćelija, nejasno vaskularno tkivo, deformacija ćelija, nejasan epidermalni sloj i abnormalan oblik meristemskih jezgara. Tütüncü i sar.68 naznačili su da tri različite doze metiokarb insekticida uzrokuju nekrozu, oštećenje epidermalnih ćelija i zadebljanje kortikalnog ćelijskog zida u korijenu luka. U drugoj studiji, Kalefetoglu Makar36 je otkrio da primjena avermektinskih insekticida u dozama od 0,025 ml/L, 0,050 ml/L i 0,100 ml/L uzrokuje nedefinirano provodljivo tkivo, deformaciju epidermalnih ćelija i spljošteno oštećenje jezgre u korijenu luka. Korijen je ulazna tačka za štetne hemikalije koje ulaze u biljku i ujedno je glavno mjesto najosjetljivije na toksične efekte. Prema rezultatima MDA naše studije, oksidativni stres može dovesti do oštećenja ćelijske membrane. S druge strane, važno je prepoznati da je korijenov sistem također početni odbrambeni mehanizam protiv takvih opasnosti69. Studije su pokazale da uočeno oštećenje ćelija meristema korijena može biti posljedica odbrambenog mehanizma ovih ćelija koji sprječava unos pesticida. Povećanje epidermalnih i kortikalnih ćelija uočeno u ovoj studiji vjerovatno je rezultat smanjenja unosa hemikalija od strane biljke. Ovo povećanje može rezultirati fizičkom kompresijom i deformacijom ćelija i jezgara. Osim toga,70 sugerisano je da biljke mogu akumulirati određene hemikalije kako bi ograničile prodiranje pesticida u ćelije. Ovaj fenomen se može objasniti kao adaptivna promjena u ćelijama kortikalnog i vaskularnog tkiva, u kojoj ćelije zadebljavaju svoje ćelijske zidove supstancama poput celuloze i suberina kako bi spriječile prodiranje ometoata u korijenje.71 Nadalje, spljošteno nuklearno oštećenje može biti rezultat fizičke kompresije ćelija ili oksidativnog stresa koji utiče na nuklearnu membranu, ili može biti posljedica oštećenja genetskog materijala uzrokovanog primjenom ometoata.
Ometoat je visoko efikasan insekticid koji se široko koristi, posebno u zemljama u razvoju. Međutim, kao i kod mnogih drugih organofosfatnih pesticida, i dalje postoji zabrinutost u vezi s njegovim utjecajem na okoliš i ljudsko zdravlje. Cilj ove studije bio je popuniti ovu prazninu u informacijama sveobuhvatnom procjenom štetnih učinaka ometoat insekticida na često testiranu biljku, A. cepa. Kod A. cepa, izloženost ometoatu rezultirala je usporavanjem rasta, genotoksičnim efektima, gubitkom integriteta DNK, oksidativnim stresom i oštećenjem ćelija u meristemu korijena. Rezultati su istakli negativne utjecaje ometoat insekticida na neciljane organizme. Rezultati ove studije ukazuju na potrebu za većim oprezom pri upotrebi ometoat insekticida, preciznijim doziranjem, povećanom sviješću među poljoprivrednicima i strožim propisima. Nadalje, ovi rezultati će pružiti vrijednu početnu tačku za istraživanja koja istražuju učinke ometoat insekticida na neciljane vrste.
Eksperimentalna istraživanja i terenska istraživanja biljaka i njihovih dijelova (lukovina luka), uključujući prikupljanje biljnog materijala, provedena su u skladu s relevantnim institucionalnim, nacionalnim i međunarodnim normama i propisima.
Vrijeme objave: 04.06.2025.