การประเมินความเป็นพิษของสารฆ่าแมลงโอเมโทเอตในหัวหอม

การเพิ่มผลผลิตอาหารเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อตอบสนองความต้องการของประชากรโลก ในเรื่องนี้ สารกำจัดศัตรูพืชเป็นส่วนสำคัญของวิธีการทำการเกษตรสมัยใหม่ที่มุ่งเพิ่มผลผลิตพืชผล การใช้สารกำจัดศัตรูพืชสังเคราะห์อย่างแพร่หลายในภาคเกษตรกรรมได้แสดงให้เห็นว่าก่อให้เกิดมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมและปัญหาสุขภาพของมนุษย์อย่างร้ายแรง สารกำจัดศัตรูพืชสามารถสะสมในเยื่อหุ้มเซลล์ของมนุษย์และทำให้การทำงานของร่างกายมนุษย์บกพร่องผ่านการสัมผัสโดยตรงหรือการบริโภคอาหารที่ปนเปื้อน ซึ่งเป็นสาเหตุสำคัญของปัญหาสุขภาพ
พารามิเตอร์ทางพันธุศาสตร์ที่ใช้ในการศึกษานี้แสดงให้เห็นรูปแบบที่สอดคล้องกัน ซึ่งบ่งชี้ว่าโอเมโทเอตมีผลกระทบต่อพันธุกรรมและเซลล์ในเนื้อเยื่อเจริญของหัวหอม แม้ว่าจะไม่มีหลักฐานที่ชัดเจนเกี่ยวกับผลกระทบต่อพันธุกรรมของโอเมโทเอตในหัวหอมในวรรณกรรมที่มีอยู่ แต่ก็มีการศึกษาจำนวนมากที่ตรวจสอบผลกระทบต่อพันธุกรรมของโอเมโทเอตในสิ่งมีชีวิตทดสอบอื่นๆ Dolara และคณะได้แสดงให้เห็นว่าโอเมโทเอตกระตุ้นให้จำนวนการแลกเปลี่ยนโครมาทิดคู่เพิ่มขึ้นตามปริมาณในเซลล์เม็ดเลือดขาวของมนุษย์ในหลอดทดลอง ในทำนองเดียวกัน Arteaga-Gómez และคณะได้แสดงให้เห็นว่าโอเมโทเอตลดความสามารถในการอยู่รอดของเซลล์ในเซลล์เคราติโนไซต์ HaCaT และเซลล์หลอดลมของมนุษย์ NL-20 และความเสียหายต่อพันธุกรรมได้รับการประเมินโดยใช้การทดสอบโคเมต ในทำนองเดียวกัน Wang และคณะสังเกตเห็นความยาวของเทโลเมียร์ที่เพิ่มขึ้นและความเสี่ยงต่อการเกิดมะเร็งที่เพิ่มขึ้นในคนงานที่สัมผัสกับโอเมโทเอต นอกจากนี้ เพื่อสนับสนุนการศึกษาในปัจจุบัน Ekong และคณะได้แสดงให้เห็นว่าโอเมโทเอต (อะนาล็อกของออกซิเจนของโอเมโทเอต) ทำให้ค่า MI ลดลงใน A. cepa และทำให้เกิดการแตกตัวของเซลล์ การคงอยู่ของโครโมโซม การแตกหักของโครโมโซม การยืดตัวของนิวเคลียส การสึกกร่อนของนิวเคลียส การเจริญเติบโตของโครโมโซมก่อนกำหนด การรวมกลุ่มในระยะเมตาเฟส การควบแน่นของนิวเคลียส การเกาะติดกันในระยะแอนาเฟส และความผิดปกติของสะพานในระยะซี-เมตาเฟสและแอนาเฟส การลดลงของค่า MI หลังการรักษาด้วยโอเมโทเอตอาจเกิดจากการชะลอตัวของการแบ่งเซลล์หรือความล้มเหลวของเซลล์ในการทำให้วงจรไมโทซิสเสร็จสมบูรณ์ ในทางตรงกันข้าม การเพิ่มขึ้นของ MN และความผิดปกติของโครโมโซมและการแตกหักของ DNA บ่งชี้ว่าการลดลงของค่า MI เกี่ยวข้องโดยตรงกับความเสียหายของ DNA ในบรรดาความผิดปกติของโครโมโซมที่ตรวจพบในการศึกษาปัจจุบัน โครโมโซมที่เกาะติดกันเป็นสิ่งที่พบได้บ่อยที่สุด ความผิดปกติเฉพาะนี้ ซึ่งเป็นพิษร้ายแรงและไม่สามารถย้อนกลับได้ เกิดจากการยึดเกาะทางกายภาพของโปรตีนโครโมโซมหรือการหยุดชะงักของการเผาผลาญกรดนิวคลีอิกในเซลล์ หรืออาจเกิดจากการสลายตัวของโปรตีนที่ห่อหุ้มดีเอ็นเอของโครโมโซม ซึ่งอาจนำไปสู่การตายของเซลล์ในที่สุด42 โครโมโซมอิสระบ่งชี้ถึงความเป็นไปได้ของภาวะแอนยูพลอยดี43 นอกจากนี้ สะพานโครโมโซมเกิดขึ้นจากการแตกหักและการรวมตัวของโครโมโซมและโครมาทิด การก่อตัวของชิ้นส่วนนำไปสู่การก่อตัวของ MN โดยตรง ซึ่งสอดคล้องกับผลการทดสอบโคเมตในงานวิจัยปัจจุบัน การกระจายตัวของโครมาตินที่ไม่สม่ำเสมอเกิดจากความล้มเหลวของการแยกโครมาทิดในระยะไมโทซิสตอนปลาย ซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของโครโมโซมอิสระ44 กลไกที่แท้จริงของความเป็นพิษต่อพันธุกรรมของโอเมโทเอตยังไม่ชัดเจน อย่างไรก็ตาม เนื่องจากเป็นสารกำจัดศัตรูพืชกลุ่มออร์กาโนฟอสฟอรัส จึงอาจมีปฏิกิริยากับส่วนประกอบของเซลล์ เช่น นิวคลีโอเบส หรือก่อให้เกิดความเสียหายต่อดีเอ็นเอโดยการสร้างอนุมูลอิสระออกซิเจน (ROS)45 ดังนั้น สารกำจัดศัตรูพืชกลุ่มออร์กาโนฟอสฟอรัสจึงสามารถทำให้เกิดการสะสมของอนุมูลอิสระที่มีปฏิกิริยาสูง ได้แก่ O2−, H2O2 และ OH− ซึ่งสามารถทำปฏิกิริยากับเบสของดีเอ็นเอในสิ่งมีชีวิต ทำให้เกิดความเสียหายต่อดีเอ็นเอโดยตรงหรือโดยอ้อม อนุมูลอิสระออกซิเจนเหล่านี้ยังแสดงให้เห็นว่าสามารถทำลายเอนไซม์และโครงสร้างที่เกี่ยวข้องกับการจำลองแบบและการซ่อมแซมดีเอ็นเอได้อีกด้วย ในทางตรงกันข้าม มีการเสนอแนะว่าสารกำจัดศัตรูพืชกลุ่มออร์กาโนฟอสฟอรัสจะผ่านกระบวนการเผาผลาญที่ซับซ้อนหลังจากที่มนุษย์รับประทานเข้าไป โดยมีปฏิกิริยากับเอนไซม์หลายชนิด พวกเขาเสนอว่าปฏิกิริยานี้ส่งผลให้เอนไซม์ต่างๆ และยีนที่เข้ารหัสเอนไซม์เหล่านี้มีส่วนเกี่ยวข้องกับผลกระทบที่เป็นพิษต่อพันธุกรรมของโอเมโทเอต40 Ding และคณะ46 รายงานว่าคนงานที่สัมผัสกับโอเมโทเอตมีความยาวของเทโลเมียร์เพิ่มขึ้น ซึ่งเกี่ยวข้องกับกิจกรรมของเทโลเมอเรสและความหลากหลายทางพันธุกรรม อย่างไรก็ตาม แม้ว่าความสัมพันธ์ระหว่างเอนไซม์ซ่อมแซมดีเอ็นเอโอเมโทเอตกับความหลากหลายทางพันธุกรรมจะได้รับการอธิบายแล้วในมนุษย์ แต่คำถามนี้ยังคงไม่ได้รับการแก้ไขในพืช
กลไกการป้องกันเซลล์ต่ออนุมูลอิสระออกซิเจน (ROS) ได้รับการเสริมสร้างไม่เพียงแต่ด้วยกระบวนการต้านอนุมูลอิสระแบบเอนไซม์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงกระบวนการต้านอนุมูลอิสระแบบไม่ใช้เอนไซม์ด้วย ซึ่งโพรลีนอิสระเป็นสารต้านอนุมูลอิสระแบบไม่ใช้เอนไซม์ที่สำคัญในพืช พบว่าระดับโพรลีนสูงกว่าค่าปกติถึง 100 เท่าในพืชที่ได้รับความเครียด56 ผลการศึกษาครั้งนี้สอดคล้องกับผลการศึกษา33 ที่รายงานว่าระดับโพรลีนสูงขึ้นในต้นกล้าข้าวสาลีที่ได้รับการบำบัดด้วยโอเมโทเอต ในทำนองเดียวกัน Srivastava และ Singh57 ยังสังเกตเห็นว่ายาฆ่าแมลงกลุ่มออร์กาโนฟอสเฟตมาลาไทออนทำให้ระดับโพรลีนในหัวหอม (A. cepa) เพิ่มขึ้น และยังเพิ่มกิจกรรมของซูเปอร์ออกไซด์ดิสมิวเทส (SOD) และคาตาเลส (CAT) ลดความสมบูรณ์ของเยื่อหุ้มเซลล์และทำให้เกิดความเสียหายต่อดีเอ็นเอ โพรลีนเป็นกรดอะมิโนที่ไม่จำเป็นซึ่งเกี่ยวข้องกับกลไกทางสรีรวิทยาหลายอย่าง รวมถึงการสร้างโครงสร้างโปรตีน การกำหนดหน้าที่ของโปรตีน การรักษาสมดุลรีดอกซ์ของเซลล์ การกำจัดออกซิเจนเดี่ยวและอนุมูลไฮดรอกซิล การรักษาสมดุลออสโมติก และการส่งสัญญาณของเซลล์57 นอกจากนี้ โพรลีนยังช่วยปกป้องเอนไซม์ต้านอนุมูลอิสระ จึงช่วยรักษาความสมบูรณ์ของโครงสร้างเยื่อหุ้มเซลล์58 การเพิ่มขึ้นของระดับโพรลีนในหัวหอมหลังจากได้รับสารโอเมโทเอต แสดงให้เห็นว่าร่างกายใช้โพรลีนเป็นซูเปอร์ออกไซด์ดิสมิวเทส (SOD) และคาตาเลส (CAT) เพื่อป้องกันความเป็นพิษที่เกิดจากยาฆ่าแมลง อย่างไรก็ตาม เช่นเดียวกับระบบเอนไซม์ต้านอนุมูลอิสระ โพรลีนก็แสดงให้เห็นว่าไม่เพียงพอที่จะปกป้องเซลล์ปลายรากของหัวหอมจากความเสียหายที่เกิดจากยาฆ่าแมลง
จากการทบทวนวรรณกรรมพบว่าไม่มีการศึกษาใดที่กล่าวถึงความเสียหายทางกายวิภาคของรากพืชที่เกิดจากยาฆ่าแมลงกลุ่มโอเมโทเอต อย่างไรก็ตาม ผลการศึกษาในอดีตเกี่ยวกับยาฆ่าแมลงชนิดอื่น ๆ สอดคล้องกับผลการศึกษาในครั้งนี้ Çavuşoğlu et al.67 รายงานว่ายาฆ่าแมลงกลุ่มไทอะเมทอกแซมที่มีฤทธิ์กว้างก่อให้เกิดความเสียหายทางกายวิภาคในรากหัวหอม เช่น เซลล์ตาย เนื้อเยื่อหลอดเลือดไม่ชัดเจน การผิดรูปของเซลล์ ชั้นผิวหนังไม่ชัดเจน และนิวเคลียสของเนื้อเยื่อเจริญมีรูปร่างผิดปกติ Tütüncü et al.68 ระบุว่ายาฆ่าแมลงกลุ่มเมทิโอคาร์บในสามขนาดที่แตกต่างกันก่อให้เกิดเซลล์ตาย ความเสียหายของเซลล์ผิวหนัง และผนังเซลล์ชั้นคอร์เทกซ์หนาขึ้นในรากหัวหอม ในการศึกษาอีกชิ้นหนึ่ง Kalefetoglu Makar36 พบว่าการใช้สารฆ่าแมลงอะเวอร์เมกตินในปริมาณ 0.025 มล./ลิตร 0.050 มล./ลิตร และ 0.100 มล./ลิตร ทำให้เกิดเนื้อเยื่อนำไฟฟ้าที่ไม่ชัดเจน การผิดรูปของเซลล์ชั้นนอก และความเสียหายของนิวเคลียสที่แบนราบในรากหัวหอม รากเป็นจุดเข้าของสารเคมีที่เป็นอันตรายที่จะเข้าสู่พืช และยังเป็นบริเวณหลักที่ไวต่อผลกระทบที่เป็นพิษมากที่สุด จากผล MDA ของการศึกษาของเรา ความเครียดจากออกซิเดชันสามารถนำไปสู่ความเสียหายของเยื่อหุ้มเซลล์ ในทางกลับกัน สิ่งสำคัญคือต้องตระหนักว่าระบบรากยังเป็นกลไกการป้องกันเบื้องต้นต่ออันตรายดังกล่าวด้วย69 การศึกษาต่างๆ แสดงให้เห็นว่าความเสียหายที่สังเกตได้ในเซลล์เมริสเต็มของรากอาจเกิดจากกลไกการป้องกันของเซลล์เหล่านี้ที่ป้องกันการดูดซึมสารกำจัดศัตรูพืช การเพิ่มขึ้นของเซลล์ชั้นนอกและเซลล์ชั้นในที่สังเกตได้ในการศึกษานี้น่าจะเป็นผลมาจากการที่พืชลดการดูดซึมสารเคมี การเพิ่มขึ้นนี้อาจส่งผลให้เกิดการบีบอัดทางกายภาพและการผิดรูปของเซลล์และนิวเคลียส นอกจากนี้ ยังมีข้อเสนอแนะว่าพืชอาจสะสมสารเคมีบางชนิดเพื่อจำกัดการซึมผ่านของยาฆ่าแมลงเข้าไปในเซลล์ ปรากฏการณ์นี้อาจอธิบายได้ว่าเป็นการเปลี่ยนแปลงแบบปรับตัวในเซลล์เนื้อเยื่อชั้นนอกและชั้นในของหลอดเลือด ซึ่งเซลล์จะทำให้ผนังเซลล์หนาขึ้นด้วยสารต่างๆ เช่น เซลลูโลสและซูเบอริน เพื่อป้องกันไม่ให้โอเมโทเอตซึมเข้าไปในราก71 ยิ่งไปกว่านั้น ความเสียหายของนิวเคลียสที่แบนราบอาจเป็นผลมาจากการบีบอัดทางกายภาพของเซลล์หรือความเครียดจากออกซิเดชันที่ส่งผลต่อเยื่อหุ้มนิวเคลียส หรืออาจเกิดจากความเสียหายต่อสารพันธุกรรมที่เกิดจากการใช้โอเมโทเอต
โอเมโทเอตเป็นยาฆ่าแมลงที่มีประสิทธิภาพสูงและมีการใช้กันอย่างแพร่หลาย โดยเฉพาะในประเทศกำลังพัฒนา อย่างไรก็ตาม เช่นเดียวกับยาฆ่าแมลงกลุ่มออร์กาโนฟอสเฟตอื่นๆ ยังคงมีข้อกังวลเกี่ยวกับผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมและสุขภาพของมนุษย์ งานวิจัยนี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อเติมเต็มช่องว่างข้อมูลดังกล่าวโดยการประเมินผลกระทบที่เป็นอันตรายของยาฆ่าแมลงโอเมโทเอตต่อพืชที่ใช้ทดสอบทั่วไปอย่าง A. cepa อย่างครอบคลุม ใน A. cepa การสัมผัสกับโอเมโทเอตส่งผลให้การเจริญเติบโตช้าลง มีผลกระทบต่อพันธุกรรม การสูญเสียความสมบูรณ์ของดีเอ็นเอ ความเครียดจากออกซิเดชัน และความเสียหายของเซลล์ในเนื้อเยื่อเจริญของราก ผลลัพธ์เน้นย้ำถึงผลกระทบเชิงลบของยาฆ่าแมลงโอเมโทเอตต่อสิ่งมีชีวิตที่ไม่ใช่เป้าหมาย ผลการศึกษาชี้ให้เห็นถึงความจำเป็นในการใช้ความระมัดระวังมากขึ้นในการใช้ยาฆ่าแมลงโอเมโทเอต การกำหนดปริมาณที่แม่นยำยิ่งขึ้น การเพิ่มความตระหนักรู้ในหมู่เกษตรกร และกฎระเบียบที่เข้มงวดมากขึ้น นอกจากนี้ ผลลัพธ์เหล่านี้จะเป็นจุดเริ่มต้นที่มีคุณค่าสำหรับการวิจัยเกี่ยวกับผลกระทบของยาฆ่าแมลงโอเมโทเอตต่อสิ่งมีชีวิตที่ไม่ใช่เป้าหมาย
การศึกษาทดลองและการศึกษาภาคสนามเกี่ยวกับพืชและส่วนต่างๆ ของพืช (หัวหอม) รวมถึงการเก็บรวบรวมวัสดุพืช ได้ดำเนินการตามมาตรฐานและข้อบังคับที่เกี่ยวข้องทั้งในระดับสถาบัน ระดับชาติ และระดับสากล