การประเมินพิษวิทยาของยาฆ่าแมลงโอเมโทเอตในหัวหอม

การเพิ่มผลผลิตอาหารเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อตอบสนองความต้องการของประชากรโลก ในเรื่องนี้ สารกำจัดศัตรูพืชเป็นส่วนสำคัญของแนวทางปฏิบัติทางการเกษตรสมัยใหม่ที่มุ่งเพิ่มผลผลิตพืชผล การใช้สารกำจัดศัตรูพืชสังเคราะห์อย่างแพร่หลายในภาคเกษตรกรรมได้รับการพิสูจน์แล้วว่าก่อให้เกิดมลภาวะทางสิ่งแวดล้อมที่ร้ายแรงและปัญหาสุขภาพของมนุษย์ สารกำจัดศัตรูพืชสามารถสะสมทางชีวภาพบนเยื่อหุ้มเซลล์ของมนุษย์และส่งผลต่อการทำงานของมนุษย์ผ่านการสัมผัสหรือการบริโภคอาหารที่ปนเปื้อนโดยตรง ซึ่งเป็นสาเหตุสำคัญของปัญหาสุขภาพ
พารามิเตอร์ทางไซโทเจเนติกส์ที่ใช้ในการศึกษานี้แสดงรูปแบบที่สอดคล้องกัน ซึ่งบ่งชี้ว่าโอเมโทเอตมีฤทธิ์เป็นพิษต่อพันธุกรรมและเซลล์เนื้อเยื่อเจริญของหัวหอม แม้ว่าจะไม่มีหลักฐานที่ชัดเจนเกี่ยวกับฤทธิ์เป็นพิษต่อพันธุกรรมของโอเมโทเอตต่อหัวหอมในเอกสารที่มีอยู่ แต่มีงานวิจัยจำนวนมากที่ศึกษาฤทธิ์เป็นพิษต่อพันธุกรรมของโอเมโทเอตต่อสิ่งมีชีวิตทดลองอื่นๆ โดลาราและคณะ แสดงให้เห็นว่าโอเมโทเอตกระตุ้นให้เกิดการแลกเปลี่ยนโครมาทิดพี่น้องเพิ่มขึ้นตามขนาดยาในลิมโฟไซต์ของมนุษย์ในหลอดทดลอง ในทำนองเดียวกัน อาร์ทีอากา-โกเมซและคณะ แสดงให้เห็นว่าโอเมโทเอตลดความมีชีวิตของเซลล์ในเซลล์เคราติโนไซต์ HaCaT และเซลล์หลอดลม NL-20 ของมนุษย์ และได้ทำการประเมินความเสียหายจากพิษต่อพันธุกรรมโดยใช้วิธีโคเมท ในทำนองเดียวกัน หวังและคณะ สังเกตเห็นความยาวของเทโลเมียร์ที่เพิ่มขึ้นและความไวต่อมะเร็งที่เพิ่มขึ้นในคนงานที่สัมผัสกับโอเมโทเอต นอกจากนี้ เพื่อสนับสนุนการศึกษานี้ Ekong และคณะได้แสดงให้เห็นว่าโอเมโทเอต (สารคล้ายออกซิเจนของโอเมโทเอต) ทำให้เกิดการลดลงของภาวะกล้ามเนื้อหัวใจตายเฉียบพลันใน A. cepa และทำให้เกิดการสลายของเซลล์ การคงอยู่ของโครโมโซม การแตกตัวของโครโมโซม การยืดตัวของนิวเคลียส การสึกกร่อนของนิวเคลียส การเจริญเติบโตของโครโมโซมก่อนวัยอันควร การรวมกลุ่มของเมตาเฟส การควบแน่นของนิวเคลียส ความเหนียวของแอนาเฟส และความผิดปกติของสะพานระหว่างเมตาเฟสและแอนาเฟส การลดลงของค่ากล้ามเนื้อหัวใจตายเฉียบพลันหลังการรักษาด้วยโอเมโทเอตอาจเกิดจากการชะลอการแบ่งเซลล์ หรือความล้มเหลวของเซลล์ในการดำเนินวงจรไมโทซิส ในทางตรงกันข้าม การเพิ่มขึ้นของ MN และความผิดปกติของโครโมโซม และการแตกตัวของดีเอ็นเอ บ่งชี้ว่าการลดลงของค่ากล้ามเนื้อหัวใจตายเฉียบพลันมีความสัมพันธ์โดยตรงกับความเสียหายของดีเอ็นเอ ในบรรดาความผิดปกติของโครโมโซมที่ตรวจพบในการศึกษานี้ โครโมโซมเหนียวเป็นโครโมโซมที่พบมากที่สุด ความผิดปกตินี้ซึ่งมีพิษร้ายแรงและไม่สามารถกลับคืนสู่สภาพเดิมได้ เกิดจากการยึดเกาะทางกายภาพของโปรตีนโครโมโซมหรือการหยุดชะงักของกระบวนการเมแทบอลิซึมของกรดนิวคลีอิกในเซลล์ อีกทางเลือกหนึ่งคืออาจเกิดจากการละลายของโปรตีนที่ห่อหุ้มดีเอ็นเอของโครโมโซม ซึ่งอาจนำไปสู่การตายของเซลล์ในที่สุด42 โครโมโซมอิสระบ่งชี้ถึงความเป็นไปได้ของภาวะโครโมโซมผิดปกติ43 นอกจากนี้ สะพานโครโมโซมยังเกิดจากการแตกและรวมตัวของโครโมโซมและโครมาทิด การก่อตัวของชิ้นส่วนนำไปสู่การก่อตัวของ MN โดยตรง ซึ่งสอดคล้องกับผลการทดสอบโคเมทในการศึกษานี้ การกระจายตัวที่ไม่สม่ำเสมอของโครมาตินเกิดจากความล้มเหลวของการแยกตัวของโครมาทิดในช่วงปลายระยะไมโทซิส ซึ่งนำไปสู่การสร้างโครโมโซมอิสระ44 กลไกที่แน่ชัดของความเป็นพิษต่อพันธุกรรมจากโอเมโทเอตยังไม่ชัดเจน อย่างไรก็ตาม ในฐานะสารกำจัดศัตรูพืชออร์กาโนฟอสฟอรัส มันอาจทำปฏิกิริยากับส่วนประกอบของเซลล์ เช่น นิวคลีโอเบส หรือก่อให้เกิดความเสียหายต่อดีเอ็นเอโดยการสร้างอนุมูลอิสระที่มีปฏิกิริยาสูง (ROS)45 ดังนั้น สารกำจัดศัตรูพืชออร์กาโนฟอสฟอรัสจึงสามารถก่อให้เกิดการสะสมของอนุมูลอิสระที่มีปฏิกิริยาสูง ได้แก่ O2−, H2O2 และ OH− ซึ่งสามารถทำปฏิกิริยากับเบสดีเอ็นเอในสิ่งมีชีวิต ทำให้เกิดความเสียหายต่อดีเอ็นเอทั้งทางตรงและทางอ้อม ROS เหล่านี้ยังแสดงให้เห็นว่าทำลายเอนไซม์และโครงสร้างที่เกี่ยวข้องกับการจำลองและซ่อมแซมดีเอ็นเอ ในทางตรงกันข้าม มีข้อเสนอแนะว่าสารกำจัดศัตรูพืชออร์กาโนฟอสฟอรัสจะผ่านกระบวนการเผาผลาญที่ซับซ้อนหลังจากมนุษย์กินเข้าไป โดยมีปฏิกิริยากับเอนไซม์หลายชนิด พวกเขาเสนอว่าปฏิกิริยานี้ส่งผลให้เอนไซม์ต่างๆ และยีนที่เข้ารหัสเอนไซม์เหล่านี้มีส่วนเกี่ยวข้องกับผลกระทบต่อพันธุกรรมของโอเมโทเอต40 Ding และคณะ46 รายงานว่าคนงานที่สัมผัสกับโอเมโทเอตมีความยาวเทโลเมียร์เพิ่มขึ้น ซึ่งเกี่ยวข้องกับกิจกรรมเทโลเมอเรสและความหลากหลายทางพันธุกรรม อย่างไรก็ตาม แม้ว่าความสัมพันธ์ระหว่างเอนไซม์ซ่อมแซม DNA ของโอเมโทเอตและความหลากหลายทางพันธุกรรมจะได้รับการชี้แจงในมนุษย์แล้ว แต่คำถามนี้ยังคงไม่มีคำตอบสำหรับพืช
กลไกการป้องกันเซลล์ต่ออนุมูลอิสระออกซิเจน (ROS) ได้รับการเสริมประสิทธิภาพไม่เพียงแต่จากกระบวนการต้านอนุมูลอิสระด้วยเอนไซม์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงกระบวนการต้านอนุมูลอิสระแบบไม่ใช้เอนไซม์ด้วย ซึ่งโพรลีนอิสระเป็นสารต้านอนุมูลอิสระแบบไม่ใช้เอนไซม์ที่สำคัญในพืช พบระดับโพรลีนสูงกว่าปกติถึง 100 เท่าในพืชที่เครียด56 ผลการศึกษานี้สอดคล้องกับผลการศึกษา33 ที่รายงานว่าระดับโพรลีนสูงขึ้นในต้นกล้าข้าวสาลีที่ได้รับการบำบัดด้วยโอเมโทเอต ในทำนองเดียวกัน Srivastava และ Singh57 ยังพบว่ามาลาไธออน ซึ่งเป็นยาฆ่าแมลงออร์กาโนฟอสเฟต ช่วยเพิ่มระดับโพรลีนในหัวหอม (A. cepa) และยังเพิ่มกิจกรรมของซูเปอร์ออกไซด์ดิสมิวเทส (SOD) และคาตาเลส (CAT) ซึ่งลดความสมบูรณ์ของเยื่อหุ้มเซลล์และก่อให้เกิดความเสียหายต่อดีเอ็นเอ โพรลีนเป็นกรดอะมิโนที่ไม่จำเป็นซึ่งเกี่ยวข้องกับกลไกทางสรีรวิทยาที่หลากหลาย รวมถึงการสร้างโครงสร้างโปรตีน การกำหนดหน้าที่ของโปรตีน การรักษาสมดุลรีดอกซ์ของเซลล์ การกำจัดอนุมูลอิสระออกซิเจนและไฮดรอกซิล การรักษาสมดุลออสโมซิส และการส่งสัญญาณของเซลล์57 นอกจากนี้ โพรลีนยังช่วยปกป้องเอนไซม์ต้านอนุมูลอิสระ จึงช่วยรักษาความสมบูรณ์ของโครงสร้างของเยื่อหุ้มเซลล์58 การเพิ่มขึ้นของระดับโพรลีนในหัวหอมหลังจากสัมผัสกับโอเมโทเอต ชี้ให้เห็นว่าร่างกายใช้โพรลีนเป็นซูเปอร์ออกไซด์ดิสมิวเทส (SOD) และคาตาเลส (CAT) เพื่อป้องกันความเป็นพิษจากยาฆ่าแมลง อย่างไรก็ตาม เช่นเดียวกับระบบต้านอนุมูลอิสระด้วยเอนไซม์ โพรลีนไม่เพียงพอที่จะปกป้องเซลล์ปลายรากของหัวหอมจากความเสียหายจากยาฆ่าแมลง
การทบทวนวรรณกรรมแสดงให้เห็นว่ายังไม่มีการศึกษาเกี่ยวกับความเสียหายทางกายวิภาคของรากพืชที่เกิดจากยาฆ่าแมลงโอเมโทเอต อย่างไรก็ตาม ผลการศึกษาก่อนหน้านี้เกี่ยวกับยาฆ่าแมลงชนิดอื่นๆ สอดคล้องกับผลการศึกษานี้ Çavuşoğlu และคณะ (67) รายงานว่ายาฆ่าแมลงไทอะเมทอกแซมแบบกว้างสเปกตรัมก่อให้เกิดความเสียหายทางกายวิภาคในรากหัวหอม เช่น การตายของเซลล์ เนื้อเยื่อหลอดเลือดที่ไม่ชัดเจน การผิดรูปของเซลล์ ชั้นหนังกำพร้าที่ไม่ชัดเจน และรูปร่างที่ผิดปกติของนิวเคลียสเนื้อเยื่อเจริญ Tütüncü และคณะ (68) ระบุว่ายาฆ่าแมลงเมทิโอคาร์บสามขนาดที่แตกต่างกันทำให้เกิดการตายของเซลล์ ความเสียหายของเซลล์หนังกำพร้า และการหนาตัวของผนังเซลล์เปลือกในรากหัวหอม ในการศึกษาอีกชิ้นหนึ่ง Kalefetoglu Makar36 พบว่าการใช้ยาฆ่าแมลงอะเวอร์เมคตินในปริมาณ 0.025 มล./ลิตร, 0.050 มล./ลิตร และ 0.100 มล./ลิตร ทำให้เกิดเนื้อเยื่อนำไฟฟ้าที่ไม่ชัดเจน เซลล์เยื่อบุผิวเสียรูป และความเสียหายของนิวเคลียสที่แบนราบในรากหัวหอม รากเป็นจุดที่สารเคมีอันตรายเข้าสู่พืช และยังเป็นบริเวณหลักที่ไวต่อผลกระทบจากพิษมากที่สุด จากผลการศึกษา MDA ของเรา ความเครียดออกซิเดชันสามารถนำไปสู่ความเสียหายของเยื่อหุ้มเซลล์ ในทางกลับกัน สิ่งสำคัญคือต้องตระหนักว่าระบบรากยังเป็นกลไกป้องกันเบื้องต้นต่ออันตรายดังกล่าว69 การศึกษาแสดงให้เห็นว่าความเสียหายที่สังเกตได้ต่อเซลล์เจริญของรากอาจเกิดจากกลไกการป้องกันของเซลล์เหล่านี้ที่ขัดขวางการดูดซึมยาฆ่าแมลง การเพิ่มขึ้นของเซลล์เยื่อบุผิวและเซลล์คอร์ติคัลที่สังเกตได้ในการศึกษานี้น่าจะเป็นผลมาจากการที่พืชลดการดูดซึมสารเคมี การเพิ่มขึ้นนี้อาจส่งผลให้เกิดการกดทับทางกายภาพและการเสียรูปของเซลล์และนิวเคลียส นอกจากนี้70 ยังมีการเสนอว่าพืชอาจสะสมสารเคมีบางชนิดเพื่อจำกัดการแทรกซึมของยาฆ่าแมลงเข้าสู่เซลล์ ปรากฏการณ์นี้อาจอธิบายได้ว่าเป็นการเปลี่ยนแปลงเชิงปรับตัวของเซลล์เนื้อเยื่อเปลือกนอกและหลอดเลือด ซึ่งเซลล์จะหนาผนังเซลล์ด้วยสารต่างๆ เช่น เซลลูโลสและซูเบอริน เพื่อป้องกันไม่ให้โอเมโทเอตแทรกซึมเข้าสู่ราก71 นอกจากนี้ ความเสียหายของนิวเคลียสที่แบนราบอาจเป็นผลมาจากการบีบอัดทางกายภาพของเซลล์หรือความเครียดออกซิเดชันที่ส่งผลต่อเยื่อหุ้มนิวเคลียส หรืออาจเกิดจากความเสียหายของสารพันธุกรรมที่เกิดจากการใช้โอเมโทเอต
โอเมโทเอตเป็นยาฆ่าแมลงที่มีประสิทธิภาพสูงซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลาย โดยเฉพาะอย่างยิ่งในประเทศกำลังพัฒนา อย่างไรก็ตาม เช่นเดียวกับยาฆ่าแมลงออร์กาโนฟอสเฟตอื่นๆ อีกมากมาย ยังคงมีความกังวลเกี่ยวกับผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมและสุขภาพของมนุษย์ การศึกษานี้มีวัตถุประสงค์เพื่อเติมเต็มช่องว่างข้อมูลนี้โดยการประเมินผลกระทบที่เป็นอันตรายของยาฆ่าแมลงโอเมโทเอตต่อพืช A. cepa ซึ่งเป็นพืชที่มักถูกทดสอบ ใน A. cepa การสัมผัสกับโอเมโทเอตทำให้เกิดการชะลอการเจริญเติบโต ผลกระทบต่อพันธุกรรม การสูญเสียความสมบูรณ์ของดีเอ็นเอ ภาวะเครียดออกซิเดชัน และความเสียหายของเซลล์ในเนื้อเยื่อเจริญราก ผลการศึกษาเน้นย้ำถึงผลกระทบด้านลบของยาฆ่าแมลงโอเมโทเอตต่อสิ่งมีชีวิตที่ไม่ใช่เป้าหมาย ผลการศึกษานี้ชี้ให้เห็นถึงความจำเป็นในการใช้ความระมัดระวังมากขึ้นในการใช้ยาฆ่าแมลงโอเมโทเอต การกำหนดปริมาณยาที่แม่นยำยิ่งขึ้น การเพิ่มความตระหนักรู้ในหมู่เกษตรกร และกฎระเบียบที่เข้มงวดยิ่งขึ้น นอกจากนี้ ผลการศึกษาเหล่านี้จะเป็นจุดเริ่มต้นที่มีค่าสำหรับการวิจัยเกี่ยวกับผลกระทบของยาฆ่าแมลงโอเมโทเอตต่อสิ่งมีชีวิตที่ไม่ใช่เป้าหมาย
การศึกษาเชิงทดลองและการศึกษาภาคสนามของพืชและส่วนต่างๆ ของพืช (หัวหอม) รวมถึงการรวบรวมวัสดุจากพืช ดำเนินการตามบรรทัดฐานและข้อบังคับที่เกี่ยวข้องทั้งในระดับสถาบัน ระดับชาติ และระดับนานาชาติ